JP2018077376A - Display - Google Patents

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JP2018077376A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a display with good visibility.SOLUTION: An area with light transmissivity is provided on at least one of a transistor, a capacitive element, and a wire of a pixel circuit. A liquid crystal device is provided on a light emitting device with the pixel circuit therebetween. Light emitted from the light emitting device is emitted to the outside through the pixel circuit and liquid crystal device. External light made incident through the liquid crystal device transmits through the pixel circuit, is reflected on a reflecting electrode of the light emitting device, and is emitted again to the outside through the pixel circuit and liquid crystal device. The transistor is preferably a bottom gate type transistor.SELECTED DRAWING: Figure 17

Description

本明細書等で開示する発明の一態様は、物、方法、または、製造方法に関する。または、本明細書等で開示する発明の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物(コンポジション・オブ・マター)に関する。特に、表示装置または表示装置の作製方法に関する。 One embodiment of the invention disclosed in this specification and the like relates to an object, a method, or a manufacturing method. Alternatively, one embodiment of the invention disclosed in this specification and the like relates to a process, a machine, a manufacture, or a composition (composition of matter). In particular, the present invention relates to a display device or a method for manufacturing the display device.

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。表示装置(液晶表示装置、発光表示装置など)、投影装置、照明装置、電気光学装置、蓄電装置、記憶装置、半導体回路、撮像装置および電子機器などは、半導体装置を有すると言える場合がある。 Note that in this specification and the like, a semiconductor device refers to any device that can function by utilizing semiconductor characteristics. A display device (a liquid crystal display device, a light-emitting display device, or the like), a projection device, a lighting device, an electro-optical device, a power storage device, a memory device, a semiconductor circuit, an imaging device, an electronic device, or the like may include a semiconductor device.

パーソナルコンピュータ(PC)、ノートPC、電子ブック、タブレット、スマートフォン等のモバイル機器に代表される電子機器が普及している。モバイル機器などの電子機器に用いる表示装置には、屋外環境や室内環境など利用する環境の明るさに適した表示をすることが求められている。 Electronic devices typified by mobile devices such as personal computers (PCs), notebook PCs, electronic books, tablets, and smartphones are widespread. Display devices used for electronic devices such as mobile devices are required to perform display suitable for the brightness of the environment used such as outdoor environment or indoor environment.

このような要求を実現する表示装置として、1つの画素に反射型液晶素子とEL(Electro Luminescence)素子を設ける表示装置が提案されている(特許文献1)。特許文献1では、反射型液晶素子が有する反射電極の一部に開口部を設け、開口部に対応する領域にEL素子を設ける構成が開示されている。 As a display device that realizes such a requirement, a display device in which a reflective liquid crystal element and an EL (Electro Luminescence) element are provided in one pixel has been proposed (Patent Document 1). Patent Document 1 discloses a configuration in which an opening is provided in a part of a reflective electrode included in a reflective liquid crystal element, and an EL element is provided in a region corresponding to the opening.

特開2001−66593号公報JP 2001-66593 A

特許文献1に示されているように、複数の表示素子(反射型液晶素子、およびEL素子)を設ける構成の表示装置の開発が進んでいる。一方で、視認性、表示品位、消費電力、信頼性、またはコストの更なる改善が求められている。 As disclosed in Patent Document 1, development of a display device having a configuration in which a plurality of display elements (a reflective liquid crystal element and an EL element) are provided is in progress. On the other hand, further improvement in visibility, display quality, power consumption, reliability, or cost is required.

本発明の一態様は、視認性が良好な表示装置または電子機器などを提供することを課題の一とする。または、表示品位が良好な表示装置または電子機器などを提供することを課題の一つとする。または、消費電力の少ない表示装置または電子機器などを提供することを課題の一とする。または、生産性の良好な表示装置または電子機器などを提供することを課題の一とする。または、信頼性が良好な表示装置または電子機器などを提供することを課題の一つとする。または、新規な表示装置または電子機器などを提供することを課題の一つとする。 An object of one embodiment of the present invention is to provide a display device, an electronic device, or the like with high visibility. Another object is to provide a display device or an electronic device with high display quality. Another object is to provide a display device or an electronic device with low power consumption. Another object is to provide a display device or an electronic device with favorable productivity. Another object is to provide a display device or an electronic device with favorable reliability. Another object is to provide a novel display device, an electronic device, or the like.

なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課題は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。 Note that the description of these problems does not disturb the existence of other problems. Note that one embodiment of the present invention does not have to solve all of these problems. Issues other than these will be apparent from the description of the specification, drawings, claims, etc., and other issues can be extracted from the descriptions of the specification, drawings, claims, etc. It is.

画素回路が有するトランジスタ、容量素子、配線の少なくとも一に、透光性を有する領域を設ける。液晶素子と発光素子を、画素回路を介して重ねて設ける。発光素子の発光は、画素回路および液晶素子を透過して外部に射出される。液晶素子を通過して入射した外光は、画素回路を透過して、発光素子が有する反射電極で反射され、再び画素回路および液晶素子を通過して外部に射出される。 A light-transmitting region is provided in at least one of a transistor, a capacitor, and a wiring included in the pixel circuit. A liquid crystal element and a light emitting element are provided so as to overlap each other with a pixel circuit interposed therebetween. The light emitted from the light emitting element is transmitted to the outside through the pixel circuit and the liquid crystal element. External light incident through the liquid crystal element is transmitted through the pixel circuit, reflected by the reflective electrode of the light emitting element, and again passes through the pixel circuit and the liquid crystal element and is emitted to the outside.

本発明の一態様は、液晶素子と、発光素子と、トランジスタと、を有する表示装置であって、トランジスタは、液晶素子と、発光素子との間に設けられ、液晶素子は、第1の電極と、第2の電極と、液晶層と、を有し、発光素子は、第3の電極と、第4の電極と、有機層と、を有し、第1の電極および第2の電極は、可視光を透過する領域を有し、第3の電極または第4の電極の一方は、可視光を反射する領域を有し、発光素子から射出される光は、液晶素子を通過して外部に取り出され、第3の電極または第4の電極の一方は、液晶素子を通過して入射した外光を反射し、トランジスタはボトムゲート型である表示装置である。 One embodiment of the present invention is a display device including a liquid crystal element, a light-emitting element, and a transistor. The transistor is provided between the liquid crystal element and the light-emitting element. The liquid crystal element includes the first electrode. And the second electrode and the liquid crystal layer, the light-emitting element includes the third electrode, the fourth electrode, and the organic layer, and the first electrode and the second electrode are The first electrode has a region that reflects visible light, and light emitted from the light-emitting element passes through the liquid crystal element to the outside. One of the third electrode and the fourth electrode is reflected by external light incident through the liquid crystal element, and the transistor is a bottom-gate display device.

トランジスタは、ゲート電極と、ソース電極と、ドレイン電極と、半導体層と、を有する。ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、および半導体層の少なくとも一は、可視光を透過する領域を有することが好ましい。例えば、金属酸化物を含む材料で形成することが好ましい。 The transistor includes a gate electrode, a source electrode, a drain electrode, and a semiconductor layer. At least one of the gate electrode, the source electrode, the drain electrode, and the semiconductor layer preferably has a region that transmits visible light. For example, it is preferable to use a material containing a metal oxide.

第3の電極または第4の電極の他方は、一方の電極と液晶素子に挟まれている領域を有する。 The other of the third electrode and the fourth electrode has a region sandwiched between the one electrode and the liquid crystal element.

本発明の一態様は、表示領域と、周辺回路領域と、を有し、表示領域は、第1のトランジスタと、液晶素子と、発光素子と、を有し、周辺回路領域は、第2のトランジスタを有し、液晶素子と発光素子は、第1のトランジスタを介して互いに重なる領域を有し、第1のトランジスタが有する、ゲート電極、ソース電極、およびドレイン電極の少なくとも一は、可視光を透過する領域を有し、第2のトランジスタが有する、ゲート電極、ソース電極、およびドレイン電極は、可視光を遮光する領域を有し、第1のトランジスタおよび第2のトランジスタのいずれか一方または双方は、ボトムゲート型である表示装置である。 One embodiment of the present invention includes a display region and a peripheral circuit region. The display region includes a first transistor, a liquid crystal element, and a light-emitting element. The peripheral circuit region includes a second region. The liquid crystal element and the light-emitting element each include a region overlapping with each other with the first transistor interposed therebetween. At least one of the gate electrode, the source electrode, and the drain electrode included in the first transistor transmits visible light. The gate electrode, the source electrode, and the drain electrode that have a transmitting region and that the second transistor has have a region that blocks visible light, and either one or both of the first transistor and the second transistor Is a bottom gate type display device.

発光素子から射出される光は、第1のトランジスタおよび液晶素子を通過して外部に取り出される。液晶素子を通過して入射した外光は、発光素子が有する一対の電極の一方で反射される。 Light emitted from the light-emitting element passes through the first transistor and the liquid crystal element and is extracted to the outside. External light incident through the liquid crystal element is reflected by one of the pair of electrodes included in the light-emitting element.

第1のトランジスタのゲート電極は、例えば、金属酸化物で形成することが好ましい。第2のトランジスタのゲート電極は、例えば、金属で形成することが好ましい。 For example, the gate electrode of the first transistor is preferably formed using a metal oxide. The gate electrode of the second transistor is preferably formed of metal, for example.

本発明の一態様によれば、視認性が良好な表示装置または電子機器などを提供できる。または、表示品位が良好な表示装置または電子機器などを提供できる。または、消費電力の少ない表示装置または電子機器などを提供できる。または、生産性の良好な表示装置または電子機器などを提供できる。または、信頼性が良好な表示装置または電子機器などを提供できる。または、新規な表示装置または電子機器などを提供できる。 According to one embodiment of the present invention, a display device or an electronic device with favorable visibility can be provided. Alternatively, a display device or an electronic device with high display quality can be provided. Alternatively, a display device or an electronic device with low power consumption can be provided. Alternatively, a display device or an electronic device with high productivity can be provided. Alternatively, a display device or an electronic device with favorable reliability can be provided. Alternatively, a novel display device or electronic device can be provided.

なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。 Note that the description of these effects does not disturb the existence of other effects. Note that one embodiment of the present invention need not have all of these effects. It should be noted that the effects other than these are naturally obvious from the description of the specification, drawings, claims, etc., and it is possible to extract the other effects from the descriptions of the specification, drawings, claims, etc. It is.

表示装置の一例を説明する図。FIG. 6 illustrates an example of a display device. 画素回路の構成例と、画素回路の透過部分と遮光部分を説明する図。2A and 2B illustrate a configuration example of a pixel circuit and a transmissive portion and a light shielding portion of the pixel circuit. 表示装置の一例を説明する図。FIG. 6 illustrates an example of a display device. 表示装置の一例を説明する図。FIG. 6 illustrates an example of a display device. 表示装置の一例を説明する図。FIG. 6 illustrates an example of a display device. 表示装置の一例を説明する図。FIG. 6 illustrates an example of a display device. 表示装置の作製方法の一例を説明する図。8A and 8B illustrate an example of a method for manufacturing a display device. 表示装置の作製方法の一例を説明する図。8A and 8B illustrate an example of a method for manufacturing a display device. 表示装置の作製方法の一例を説明する図。8A and 8B illustrate an example of a method for manufacturing a display device. 表示装置の作製方法の一例を説明する図。8A and 8B illustrate an example of a method for manufacturing a display device. 表示装置の作製方法の一例を説明する図。8A and 8B illustrate an example of a method for manufacturing a display device. 表示装置の作製方法の一例を説明する図。8A and 8B illustrate an example of a method for manufacturing a display device. 表示装置の作製方法の一例を説明する図。8A and 8B illustrate an example of a method for manufacturing a display device. 表示装置の作製方法の一例を説明する図。8A and 8B illustrate an example of a method for manufacturing a display device. 表示装置の作製方法の一例を説明する図。8A and 8B illustrate an example of a method for manufacturing a display device. 表示装置の作製方法の一例を説明する図。8A and 8B illustrate an example of a method for manufacturing a display device. 表示装置の一例を説明する図。FIG. 6 illustrates an example of a display device. 表示装置の作製方法の一例を説明する図。8A and 8B illustrate an example of a method for manufacturing a display device. 表示装置の作製方法の一例を説明する図。8A and 8B illustrate an example of a method for manufacturing a display device. 表示装置の作製方法の一例を説明する図。8A and 8B illustrate an example of a method for manufacturing a display device. 表示装置の構成例を説明する図。8A and 8B illustrate a structure example of a display device. 画素の回路構成例を説明する図。8A and 8B illustrate a circuit configuration example of a pixel. 画素の回路構成例および平面構成例を説明する図。4A and 4B illustrate a circuit configuration example and a planar configuration example of a pixel. 表示モード毎の電子機器の使用例を説明する図。8A and 8B each illustrate a use example of an electronic device for each display mode. 表示装置の構成例を説明する、模式図及び状態遷移図。10A and 10B are a schematic diagram and a state transition diagram illustrating a configuration example of a display device. 動作モードを説明する、回路図及びタイミングチャート。The circuit diagram and timing chart explaining an operation mode. タッチセンサのブロック図及びタイミングチャート図。The block diagram and timing chart figure of a touch sensor. タッチセンサの回路図。The circuit diagram of a touch sensor. 表示装置のブロック図及びタイミングチャート図。The block diagram and timing chart figure of a display apparatus. 表示装置およびタッチセンサの動作を説明する図。FIG. 6 illustrates operations of a display device and a touch sensor. 表示装置およびタッチセンサの動作を説明する図。FIG. 6 illustrates operations of a display device and a touch sensor. 表示装置に用いるトランジスタの一例を示す上面図及び断面図。4A and 4B are a top view and cross-sectional views illustrating an example of a transistor used for a display device. 表示装置に用いるトランジスタの一例を示す上面図及び断面図。4A and 4B are a top view and cross-sectional views illustrating an example of a transistor used for a display device. 表示装置に用いるトランジスタの一例を示す上面図及び断面図。4A and 4B are a top view and cross-sectional views illustrating an example of a transistor used for a display device. 試料のXRDスペクトルの測定結果を説明する図。The figure explaining the measurement result of the XRD spectrum of a sample. 試料のTEM像、および電子線回折パターンを説明する図。The figure explaining the TEM image of a sample, and an electron beam diffraction pattern. 試料のEDXマッピングを説明する図。The figure explaining the EDX mapping of a sample. 電子機器の一例を示す図。FIG. 14 illustrates an example of an electronic device.

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、本発明の趣旨およびその範囲から逸脱することなくその形態および詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。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場合がある。 Embodiments will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following description, and it is easily understood by those skilled in the art that modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited to the description of the embodiments below. Note that in the structures of the invention described below, the same portions or portions having similar functions are denoted by the same reference numerals in different drawings, and description thereof is not repeated.

また、図面などにおいて示す各構成の、位置、大きさ、範囲などは、発明の理解を容易とするため、実際の位置、大きさ、範囲などを表していない場合がある。このため、開示する発明は、必ずしも、図面などに開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。例えば、実際の製造工程において、エッチングなどの処理により層やレジストマスクなどが意図せずに目減りすることがあるが、発明の理解を容易とするため、省略して示すことがある。 In addition, the position, size, range, and the like of each component illustrated in the drawings and the like may not represent the actual position, size, range, or the like in order to facilitate understanding of the invention. Therefore, the disclosed invention is not necessarily limited to the position, size, range, or the like disclosed in the drawings and the like. For example, in an actual manufacturing process, a layer or a resist mask may be unintentionally lost due to a process such as etching, but may be omitted to facilitate understanding of the invention.

また、特に上面図(「平面図」ともいう。)や斜視図などにおいて、発明の理解を容易とするため、一部の構成要素の記載を省略する場合がある。また、一部の隠れ線などの記載を省略する場合がある。 In particular, in a top view (also referred to as a “plan view”), a perspective view, and the like, some components may not be described in order to facilitate understanding of the invention. Moreover, description of some hidden lines may be omitted.

本明細書等において、「第1」、「第2」などの序数詞は、構成要素の混同を避けるために付すものであり、工程順または積層順など、なんらかの順番や順位を示すものではない。また、本明細書等において序数詞が付されていない用語であっても、構成要素の混同を避けるため、特許請求の範囲において序数詞が付される場合がある。また、本明細書等において付された序数詞と、特許請求の範囲において付された序数詞が異なる場合がある。また、本明細書等において序数詞が付されている用語であっても、特許請求の範囲などにおいて序数詞を省略する場合がある。 In the present specification and the like, ordinal numbers such as “first” and “second” are used to avoid confusion between components, and do not indicate any order or order such as process order or stacking order. In addition, even in terms that do not have an ordinal number in this specification and the like, an ordinal number may be added in the claims to avoid confusion between the constituent elements. In addition, the ordinal numbers given in this specification and the like may differ from the ordinal numbers given in the claims. Even in the present specification and the like, terms with ordinal numbers are sometimes omitted in the claims.

また、本明細書等において「電極」や「配線」の用語は、これらの構成要素を機能的に限定するものではない。例えば、「電極」は「配線」の一部として用いられることがあり、その逆もまた同様である。さらに、「電極」や「配線」の用語は、複数の「電極」や「配線」が一体となって設けられている場合なども含む。 Further, in this specification and the like, the terms “electrode” and “wiring” do not functionally limit these components. For example, an “electrode” may be used as part of a “wiring” and vice versa. Furthermore, the terms “electrode” and “wiring” include a case where a plurality of “electrodes” and “wirings” are provided integrally.

なお、チャネル長とは、例えば、トランジスタの上面図において、半導体(またはトランジスタがオン状態のときに半導体の中で電流の流れる部分)とゲート電極とが互いに重なる領域、またはチャネルが形成される領域における、ソース(ソース領域またはソース電極)とドレイン(ドレイン領域またはドレイン電極)との間の距離をいう。なお、一つのトランジスタにおいて、チャネル長が全ての領域で同じ値をとるとは限らない。即ち、一つのトランジスタのチャネル長は、一つの値に定まらない場合がある。そのため、本明細書では、チャネル長は、チャネルの形成される領域における、いずれか一の値、最大値、最小値または平均値とする。 Note that the channel length refers to, for example, a region where a semiconductor (or a portion where current flows in the semiconductor when the transistor is on) and a gate electrode overlap with each other in a top view of the transistor, or a region where a channel is formed The distance between the source (source region or source electrode) and the drain (drain region or drain electrode) in FIG. Note that in one transistor, the channel length is not necessarily the same in all regions. That is, the channel length of one transistor may not be fixed to one value. Therefore, in this specification, the channel length is any one of values, the maximum value, the minimum value, or the average value in a region where a channel is formed.

チャネル幅とは、例えば、半導体(またはトランジスタがオン状態のときに半導体の中で電流の流れる部分)とゲート電極とが互いに重なる領域、またはチャネルが形成される領域における、ソースとドレインとが向かい合っている部分の長さをいう。なお、一つのトランジスタにおいて、チャネル幅がすべての領域で同じ値をとるとは限らない。即ち、一つのトランジスタのチャネル幅は、一つの値に定まらない場合がある。そのため、本明細書では、チャネル幅は、チャネルの形成される領域における、いずれか一の値、最大値、最小値または平均値とする。 The channel width is, for example, a region in which a semiconductor (or a portion in which a current flows in the semiconductor when the transistor is on) and a gate electrode overlap each other, or a source and a drain in a region where a channel is formed. This is the length of the part. Note that in one transistor, the channel width is not necessarily the same in all regions. That is, the channel width of one transistor may not be fixed to one value. Therefore, in this specification, the channel width is any one of values, the maximum value, the minimum value, or the average value in a region where a channel is formed.

なお、トランジスタの構造によっては、実際にチャネルの形成される領域におけるチャネル幅(以下、「実効的なチャネル幅」ともいう。)と、トランジスタの上面図において示されるチャネル幅(以下、「見かけ上のチャネル幅」ともいう。)と、が異なる場合がある。例えば、ゲート電極が半導体層の側面を覆う場合、実効的なチャネル幅が、見かけ上のチャネル幅よりも大きくなり、その影響が無視できなくなる場合がある。例えば、微細かつゲート電極が半導体の側面を覆うトランジスタでは、半導体の側面に形成されるチャネル形成領域の割合が大きくなる場合がある。その場合は、見かけ上のチャネル幅よりも、実効的なチャネル幅の方が大きくなる。 Note that depending on the structure of the transistor, the channel width in a region where a channel is actually formed (hereinafter also referred to as “effective channel width”) and the channel width (hereinafter “apparently” shown in the top view of the transistor). Sometimes referred to as “channel width”). For example, when the gate electrode covers the side surface of the semiconductor layer, the effective channel width may be larger than the apparent channel width, and the influence may not be negligible. For example, in a fine transistor whose gate electrode covers a side surface of a semiconductor, the ratio of a channel formation region formed on the side surface of the semiconductor may increase. In that case, the effective channel width is larger than the apparent channel width.

このような場合、実効的なチャネル幅の、実測による見積もりが困難となる場合がある。例えば、設計値から実効的なチャネル幅を見積もるためには、半導体の形状が既知という仮定が必要である。したがって、半導体の形状が正確にわからない場合には、実効的なチャネル幅を正確に測定することは困難である。 In such a case, it may be difficult to estimate the effective channel width by actual measurement. For example, in order to estimate the effective channel width from the design value, it is necessary to assume that the shape of the semiconductor is known. Therefore, it is difficult to accurately measure the effective channel width when the shape of the semiconductor is not accurately known.

そこで、本明細書では、見かけ上のチャネル幅を、「囲い込みチャネル幅(SCW:Surrounded Channel Width)」と呼ぶ場合がある。また、本明細書では、単にチャネル幅と記載した場合には、囲い込みチャネル幅または見かけ上のチャネル幅を指す場合がある。または、本明細書では、単にチャネル幅と記載した場合には、実効的なチャネル幅を指す場合がある。なお、チャネル長、チャネル幅、実効的なチャネル幅、見かけ上のチャネル幅、囲い込みチャネル幅などは、断面TEM像などを解析することなどによって、値を決定することができる。 Therefore, in this specification, the apparent channel width may be referred to as “surrounded channel width (SCW)”. In this specification, in the case where the term “channel width” is simply used, it may denote an enclosed channel width or an apparent channel width. Alternatively, in this specification, in the case where the term “channel width” is simply used, it may denote an effective channel width. Note that the channel length, channel width, effective channel width, apparent channel width, enclosed channel width, and the like can be determined by analyzing a cross-sectional TEM image or the like.

なお、トランジスタの電界効果移動度や、チャネル幅当たりの電流値などを計算して求める場合、囲い込みチャネル幅を用いて計算する場合がある。その場合には、実効的なチャネル幅を用いて計算する場合とは異なる値をとる場合がある。 Note that in the case where the field-effect mobility of a transistor, the current value per channel width, and the like are calculated and calculated, the calculation may be performed using the enclosed channel width. In that case, the value may be different from that calculated using the effective channel width.

また、本明細書等において、フォトリソグラフィ法によりレジストマスクを形成し、その後にエッチング工程(除去工程)を行う場合は、特段の説明がない限り、当該レジストマスクは、エッチング工程終了後に除去するものとする。 In this specification and the like, when a resist mask is formed by photolithography and an etching process (removal process) is performed thereafter, the resist mask is removed after the etching process is finished unless otherwise specified. And

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な場合がある。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な場合がある。 Note that the terms “film” and “layer” can be interchanged with each other depending on the case or circumstances. For example, the term “conductive layer” may be changed to the term “conductive film”. Alternatively, for example, the term “insulating film” may be changed to the term “insulating layer” in some cases.

また、本明細書等において、トランジスタとは、ゲートと、ドレインと、ソースとを含む少なくとも三つの端子を有する素子である。そして、ドレイン(ドレイン端子、ドレイン領域またはドレイン電極)とソース(ソース端子、ソース領域またはソース電極)の間にチャネル領域を有しており、ドレインとチャネル領域とソースとを介して電流を流すことができるものである。なお、本明細書等において、チャネル領域とは、電流が主として流れる領域をいう。 In this specification and the like, a transistor is an element having at least three terminals including a gate, a drain, and a source. A channel region is provided between the drain (drain terminal, drain region or drain electrode) and the source (source terminal, source region or source electrode), and a current flows through the drain, channel region, and source. It is something that can be done. Note that in this specification and the like, a channel region refers to a region through which a current mainly flows.

また、本明細書等に示すトランジスタは、特に断りがない場合、エンハンスメント型(ノーマリーオフ型)の電界効果トランジスタとする。また、本明細書等に示すトランジスタは、特に断りがない場合、nチャネル型のトランジスタとする。よって、そのしきい値電圧(「Vth」ともいう。)は、特に断りがない場合、0Vよりも大きいものとする。 The transistors described in this specification and the like are enhancement-type (normally-off) field-effect transistors unless otherwise specified. The transistors described in this specification and the like are n-channel transistors unless otherwise specified. Therefore, the threshold voltage (also referred to as “Vth”) is greater than 0 V unless otherwise specified.

なお、本明細書等において、バックゲートを有するトランジスタのVthは、特に断りがない場合、バックゲートの電位をソースまたはゲートと同電位としたときのVthをいう。 Note that in this specification and the like, Vth of a transistor having a back gate refers to Vth when the potential of the back gate is the same as that of the source or the gate unless otherwise specified.

また、本明細書等において、特に断りがない場合、オフ電流とは、トランジスタがオフ状態(非導通状態、遮断状態、ともいう)にあるときのドレイン電流をいう。オフ状態とは、特に断りがない場合、nチャネル型トランジスタでは、ソースを基準とした時のゲートとソースの間の電位差(以下、「Vg」ともいう。)がしきい値電圧Vthよりも低い状態、pチャネル型トランジスタでは、ゲートとソースの間の電圧Vgがしきい値電圧Vthよりも高い状態をいう。例えば、nチャネル型のトランジスタのオフ電流とは、Vgがしきい値電圧(以下、「Vth」ともいう。)よりも低いときのドレイン電流を言う場合がある。 In this specification and the like, unless otherwise specified, off-state current refers to drain current when a transistor is off (also referred to as a non-conduction state or a cutoff state). In the n-channel transistor, the potential difference between the gate and the source (hereinafter also referred to as “Vg”) with respect to the source is lower than the threshold voltage Vth unless otherwise specified. A state, a p-channel transistor, refers to a state where the voltage Vg between the gate and the source is higher than the threshold voltage Vth. For example, the off-state current of an n-channel transistor sometimes refers to a drain current when Vg is lower than a threshold voltage (hereinafter also referred to as “Vth”).

トランジスタのオフ電流は、Vgに依存する場合がある。従って、トランジスタのオフ電流がI以下である、とは、トランジスタのオフ電流がI以下となるVgの値が存在することを言う場合がある。トランジスタのオフ電流は、所定のVgにおけるオフ状態、所定の範囲内のVgにおけるオフ状態、または、十分に低減されたオフ電流が得られるVgにおけるオフ状態、等におけるオフ電流を指す場合がある。 The off-state current of the transistor may depend on Vg. Therefore, the off-state current of the transistor being I or less sometimes means that there exists a value of Vg at which the off-state current of the transistor is I or less. The off-state current of a transistor may refer to an off-state current in an off state at a predetermined Vg, an off state at a Vg within a predetermined range, or an off state at Vg at which a sufficiently reduced off current is obtained.

一例として、Vthが0.5Vであり、Vgが0.5Vにおけるドレイン電流が1×10−9Aであり、Vgが0.1Vにおけるドレイン電流が1×10−13Aであり、Vgが−0.5Vにおけるドレイン電流が1×10−19Aであり、Vgが−0.8Vにおけるドレイン電流が1×10−22Aであるようなnチャネル型トランジスタを想定する。当該トランジスタのドレイン電流は、Vgが−0.5Vにおいて、または、Vgが−0.5V乃至−0.8Vの範囲において、1×10−19A以下であるから、当該トランジスタのオフ電流は1×10−19A以下である、と言う場合がある。当該トランジスタのドレイン電流が1×10−22A以下となるVgが存在するため、当該トランジスタのオフ電流は1×10−22A以下である、と言う場合がある。 As an example, when Vth is 0.5 V, the drain current when Vg is 0.5 V is 1 × 10 −9 A, the drain current when Vg is 0.1 V is 1 × 10 −13 A, and Vg is − Assume an n-channel transistor in which the drain current at 0.5 V is 1 × 10 −19 A and the drain current at Vg is −0.8 V is 1 × 10 −22 A. Since the drain current of the transistor is 1 × 10 −19 A or less when Vg is −0.5 V or Vg is −0.5 V to −0.8 V, the off-state current of the transistor is 1 It may be said that it is below x10 <-19> A. Since there is Vg at which the drain current of the transistor is 1 × 10 −22 A or less, the off-state current of the transistor may be 1 × 10 −22 A or less.

トランジスタのオフ電流は、温度に依存する場合がある。本明細書において、オフ電流は、特に記載がない場合、室温(RT:Room Temperature)、60℃、85℃、95℃、または125℃におけるオフ電流を表す場合がある。または、当該トランジスタが含まれる半導体装置等の信頼性が保証される温度、または、当該トランジスタが含まれる半導体装置等が使用される温度(例えば、5℃以上35℃以下の温度)におけるオフ電流、を表す場合がある。トランジスタのオフ電流がI以下である、とは、RT、60℃、85℃、95℃、125℃、当該トランジスタが含まれる半導体装置の信頼性が保証される温度、または、当該トランジスタが含まれる半導体装置等が使用される温度(例えば、5℃以上35℃以下の温度)、におけるトランジスタのオフ電流がI以下となるVgの値が存在することを指す場合がある。 The off-state current of a transistor may depend on temperature. In this specification, the off-state current may represent an off-state current at room temperature (RT: Room Temperature), 60 ° C., 85 ° C., 95 ° C., or 125 ° C. unless otherwise specified. Alternatively, an off-state current at a temperature at which reliability of the semiconductor device including the transistor is guaranteed, or a temperature at which the semiconductor device including the transistor is used (for example, a temperature of 5 ° C. to 35 ° C.) May be represented. The off-state current of the transistor is I or less means that RT, 60 ° C., 85 ° C., 95 ° C., 125 ° C., the temperature at which the reliability of the semiconductor device including the transistor is guaranteed, or the transistor is included. There may be a case where there is a value of Vg at which the off-state current of a transistor is I or less at a temperature (for example, a temperature of 5 ° C. or more and 35 ° C. or less) at which a semiconductor device or the like is used.

トランジスタのオフ電流は、ソースを基準とした時のドレインとソースの間の電圧(以下、「Vd」ともいう。)に依存する場合がある。本明細書において、オフ電流は、特に記載がない場合、Vdが0.1V、0.8V、1V、1.2V、1.8V、2.5V、3V、3.3V、10V、12V、16V、または20Vにおけるオフ電流を表す場合がある。または、当該トランジスタが含まれる半導体装置等の信頼性が保証されるVd、または、当該トランジスタが含まれる半導体装置等において使用されるVdにおけるオフ電流、を表す場合がある。トランジスタのオフ電流がI以下である、とは、Vdが0.1V、0.8V、1V、1.2V、1.8V、2.5V、3V、3.3V、10V、12V、16V、20V、当該トランジスタが含まれる半導体装置の信頼性が保証されるVd、または、当該トランジスタが含まれる半導体装置等において使用されるVd、におけるトランジスタのオフ電流がI以下となるVgの値が存在することを指す場合がある。 The off-state current of the transistor may depend on a voltage between the drain and the source (hereinafter also referred to as “Vd”) with respect to the source. In this specification, unless otherwise specified, Vd is 0.1 V, 0.8 V, 1 V, 1.2 V, 1.8 V, 2.5 V, 3 V, 3.3 V, 10 V, 12 V, 16 V, unless otherwise specified. Or an off-current at 20V. Alternatively, Vd in which reliability of a semiconductor device or the like including the transistor is guaranteed or an off-current in Vd used in the semiconductor device or the like including the transistor may be represented. The off-state current of the transistor is equal to or less than I means that Vd is 0.1V, 0.8V, 1V, 1.2V, 1.8V, 2.5V, 3V, 3.3V, 10V, 12V, 16V, 20V There is a value of Vg at which the off-state current of the transistor is less than or equal to I in Vd in which the reliability of the semiconductor device including the transistor is guaranteed or Vd used in the semiconductor device or the like including the transistor May be pointed to.

上記オフ電流の説明において、ドレインをソースと読み替えてもよい。つまり、オフ電流は、トランジスタがオフ状態にあるときのソースを流れる電流を言う場合もある。 In the description of the off-state current, the drain may be read as the source. That is, the off-state current sometimes refers to a current that flows through the source when the transistor is off.

また、本明細書等では、オフ電流と同じ意味で、リーク電流と記載する場合がある。また、本明細書等において、オフ電流とは、例えば、トランジスタがオフ状態にあるときに、ソースとドレインとの間に流れる電流を指す場合がある。 In this specification and the like, the term “leakage current” may be used in the same meaning as off-state current. In this specification and the like, off-state current may refer to current that flows between a source and a drain when a transistor is off, for example.

なお、本明細書等において「上」や「下」の用語は、構成要素の位置関係が直上または直下で、かつ、直接接していることを限定するものではない。例えば、「絶縁層A上の電極B」の表現であれば、絶縁層Aの上に電極Bが直接接して設けられている必要はなく、絶縁層Aと電極Bとの間に他の構成要素を含むものを除外しない。 In the present specification and the like, the terms “upper” and “lower” do not limit that the positional relationship between the components is directly above or directly below and is in direct contact. For example, in the expression “electrode B on the insulating layer A”, the electrode B does not need to be provided directly on the insulating layer A, and another configuration is provided between the insulating layer A and the electrode B. Do not exclude things that contain elements.

また、本明細書において、「平行」とは、明示されている場合を除き、二つの直線が−10°以上10°以下の角度で配置されている状態をいう。従って、−5°以上5°以下の場合も含まれる。また、「略平行」とは、明示されている場合を除き、二つの直線が−30°以上30°以下の角度で配置されている状態をいう。また、「垂直」および「直交」とは、明示されている場合を除き、二つの直線が80°以上100°以下の角度で配置されている状態をいう。従って、85°以上95°以下の場合も含まれる。また、「略垂直」とは、明示されている場合を除き、二つの直線が60°以上120°以下の角度で配置されている状態をいう。 Further, in this specification, “parallel” means a state in which two straight lines are arranged at an angle of −10 ° to 10 °, unless otherwise specified. Therefore, the case of −5 ° to 5 ° is also included. In addition, “substantially parallel” means a state in which two straight lines are arranged at an angle of −30 ° to 30 °, unless otherwise specified. “Vertical” and “orthogonal” refer to a state in which two straight lines are arranged at an angle of 80 ° or more and 100 ° or less, unless otherwise specified. Therefore, the case of 85 ° to 95 ° is also included. In addition, “substantially vertical” refers to a state in which two straight lines are arranged at an angle of 60 ° or more and 120 ° or less, unless otherwise specified.

なお、本明細書等において、計数値および計量値に関して「同一」、「同じ」、「等しい」または「均一」(これらの同意語を含む)などと言う場合は、明示されている場合を除き、プラスマイナス20%の誤差を含むものとする。 In addition, in this specification, etc., the terms “same”, “same”, “equal”, “uniform” (including these synonyms), etc. with respect to the count value and the measured value, unless otherwise specified. And an error of plus or minus 20%.

本明細書等において、「透光性を有する」とは、可視光域(波長400nm〜800nm)の透過率が20%以上であることをいう。 In this specification and the like, “having translucency” means that the transmittance in the visible light region (wavelength 400 nm to 800 nm) is 20% or more.

(実施の形態1)
本発明の一態様の表示装置100について、図面を用いて説明する。
(Embodiment 1)
A display device 100 of one embodiment of the present invention is described with reference to drawings.

<構成例>
図1(A)は、表示装置100の斜視概略図である。表示装置100は、基板351と基板361とが貼り合わされた構成を有する。図1では、基板361を破線で明示している。
<Configuration example>
FIG. 1A is a schematic perspective view of the display device 100. The display device 100 has a structure in which a substrate 351 and a substrate 361 are attached to each other. In FIG. 1, the substrate 361 is clearly indicated by a broken line.

表示装置100は、表示領域235、周辺回路領域234、配線365等を有する。図1では表示装置100にIC(集積回路)373及びFPC372が実装されている例を示している。そのため、図1(A)に示す構成は、表示装置100、IC、およびFPCを有する表示モジュールということもできる。 The display device 100 includes a display area 235, a peripheral circuit area 234, a wiring 365, and the like. FIG. 1 shows an example in which an IC (integrated circuit) 373 and an FPC 372 are mounted on the display device 100. Therefore, the structure illustrated in FIG. 1A can also be referred to as a display module including the display device 100, an IC, and an FPC.

周辺回路領域234には、表示領域235に信号を供給するための回路が含まれる。周辺回路領域234に含まれる回路としては、例えば、走査線駆動回路、または信号線駆動回路がある。周辺回路領域234に含まれる回路の総称を「周辺駆動回路」という場合がある。 The peripheral circuit area 234 includes a circuit for supplying a signal to the display area 235. Examples of the circuit included in the peripheral circuit region 234 include a scanning line driver circuit and a signal line driver circuit. The generic name of the circuits included in the peripheral circuit region 234 may be referred to as “peripheral drive circuit”.

配線365は、表示領域235および周辺回路領域234に信号および電力を供給する機能を有する。当該信号及び電力は、FPC372を介して外部から、またはIC373から配線365に入力される。 The wiring 365 has a function of supplying a signal and power to the display region 235 and the peripheral circuit region 234. The signal and power are input to the wiring 365 from the outside through the FPC 372 or from the IC 373.

図1(A)では、COG(Chip On Glass)方式またはCOF(Chip on Film)方式等により、基板351にIC373が設けられている例を示す。IC373は、例えば走査線駆動回路または信号線駆動回路などを有するICを適用できる。なお、表示装置100及び表示モジュールは、ICを設けない構成としてもよい。また、ICを、COF方式等により、FPCに実装してもよい。 FIG. 1A illustrates an example in which the IC 373 is provided on the substrate 351 by a COG (Chip On Glass) method, a COF (Chip on Film) method, or the like. For example, an IC having a scan line driver circuit or a signal line driver circuit can be used as the IC 373. Note that the display device 100 and the display module may be configured without an IC. Further, the IC may be mounted on the FPC by a COF method or the like.

図1(A)には、表示領域235の一部の拡大図を示している。表示領域235には、複数の画素230がマトリクス状に配置されている。画素230は、表示素子として発光素子170および液晶素子180を有する。また、画素230は、表示素子を駆動するための画素回路236を有する。 FIG. 1A shows an enlarged view of a part of the display area 235. In the display region 235, a plurality of pixels 230 are arranged in a matrix. The pixel 230 includes a light emitting element 170 and a liquid crystal element 180 as display elements. The pixel 230 includes a pixel circuit 236 for driving the display element.

図1(B)に、画素230の斜視概略図を示す。画素230が有する発光素子170および液晶素子180は、画素回路236を介して互いに重なる。画素回路236は、発光素子170を駆動するための第1回路と、液晶素子180を駆動するための第2回路と、を有する。 FIG. 1B is a schematic perspective view of the pixel 230. The light emitting element 170 and the liquid crystal element 180 included in the pixel 230 overlap with each other through the pixel circuit 236. The pixel circuit 236 includes a first circuit for driving the light emitting element 170 and a second circuit for driving the liquid crystal element 180.

発光素子170から発せされた光237は、画素回路236および液晶素子180を通過して外部に射出される。また、外部から入射した光238は液晶素子180および画素回路236を通過して発光素子170の電極で反射され、再び画素回路236および液晶素子180を通過して、反射光として外部に射出される。 Light 237 emitted from the light emitting element 170 passes through the pixel circuit 236 and the liquid crystal element 180 and is emitted to the outside. In addition, light 238 incident from the outside passes through the liquid crystal element 180 and the pixel circuit 236 and is reflected by the electrode of the light emitting element 170, passes through the pixel circuit 236 and the liquid crystal element 180 again, and is emitted to the outside as reflected light. .

図2(A)に、画素回路236の平面構成例を示す。図2(A)に示す画素回路236は、トランジスタ271、容量素子272、トランジスタ281、容量素子282、およびトランジスタ283などの素子を有する。また、画素回路236は、走査線273の一部、信号線274の一部、共通電位線275の一部、走査線284の一部、信号線285一部、および電源線286の一部を含む。 FIG. 2A illustrates a planar configuration example of the pixel circuit 236. A pixel circuit 236 illustrated in FIG. 2A includes elements such as a transistor 271, a capacitor 272, a transistor 281, a capacitor 282, and a transistor 283. In addition, the pixel circuit 236 includes part of the scan line 273, part of the signal line 274, part of the common potential line 275, part of the scan line 284, part of the signal line 285, and part of the power supply line 286. Including.

なお、画素回路236のより具体的な構成例については、実施の形態4で説明する。 Note that a more specific configuration example of the pixel circuit 236 is described in Embodiment 4.

前述したように、光237は画素回路236を1回透過する。光238は画素回路236を2回透過する。このため、画素回路236は、透光性を有する材料を含むことが好ましい。 As described above, the light 237 passes through the pixel circuit 236 once. The light 238 passes through the pixel circuit 236 twice. Therefore, the pixel circuit 236 preferably includes a light-transmitting material.

トランジスタ271、容量素子272、トランジスタ281、容量素子282、およびトランジスタ283の少なくとも一は、透光性を有する導電性材料で形成することが好ましい。また、画素回路236内でこれらに接続する電極を、透光性を有する材料で形成することが好ましい。 At least one of the transistor 271, the capacitor 272, the transistor 281, the capacitor 282, and the transistor 283 is preferably formed using a light-transmitting conductive material. In addition, it is preferable that the electrodes connected to these in the pixel circuit 236 be formed using a light-transmitting material.

透光性を有する導電性材料としては、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、ガリウムを添加した酸化亜鉛などの導電性酸化物などを用いればよい。特に、エネルギーバンドギャップが2.5eV以上の導電性材料は、可視光の透過率が高いため好ましい。 As the conductive material having a light-transmitting property, for example, a conductive oxide such as indium oxide, indium tin oxide, indium zinc oxide, zinc oxide, or zinc oxide to which gallium is added may be used. In particular, a conductive material having an energy band gap of 2.5 eV or more is preferable because it has a high visible light transmittance.

一方で、透光性を有する導電性材料は、銅やアルミニウムなどの遮光性を有する導電性材料と比較して抵抗率が大きい。よって、走査線273、信号線274、走査線284、信号線285、および電源線286などのバスラインは、信号遅延を防ぐため、抵抗率が小さい遮光性を有する導電性材料(金属材料)を用いて形成することが好ましい。ただし、表示領域235の大きさや、バスラインの幅、バスラインの厚さなどによっては、バスラインに透光性を有する導電性材料を用いる場合もある。 On the other hand, a light-transmitting conductive material has a higher resistivity than a light-blocking conductive material such as copper or aluminum. Therefore, a bus line such as the scan line 273, the signal line 274, the scan line 284, the signal line 285, and the power supply line 286 is formed using a light-shielding conductive material (metal material) in order to prevent signal delay. It is preferable to form by using. Note that a light-transmitting conductive material may be used for the bus line depending on the size of the display region 235, the width of the bus line, the thickness of the bus line, and the like.

また、一般に、共通電位線275は、画素回路236内に一定の電位を与えるために用いられ、共通電位線275を介して電荷の供給は行なわれない。よって、共通電位線275は、抵抗率が大きい透光性を有する導電性材料で形成することができる。ただし、表示素子の駆動方法として、共通電位線275の電位を変動させる方法を用いる場合は、共通電位線275に抵抗率が小さい遮光性を有する金属材料を用いることが好ましい。 In general, the common potential line 275 is used to give a constant potential in the pixel circuit 236, and no charge is supplied through the common potential line 275. Therefore, the common potential line 275 can be formed using a light-transmitting conductive material with high resistivity. However, in the case where a method of changing the potential of the common potential line 275 is used as a method for driving the display element, it is preferable to use a light-shielding metal material having a low resistivity for the common potential line 275.

図2(B)は、画素回路236の透過領域291と遮光領域292を示す平面図である。光237および光238は、透過領域291を通過して射出される。よって、平面図において、画素230の占有面積に対する透過領域291の割合(「開口率」ともいう。)が大きいほど、光237および光238の取り出し効率を高めることができる。すなわち、表示装置100の消費電力を低減できる。また、表示装置100の視認性を高めることができる。また、表示装置100の表示品位を高めることができる。 FIG. 2B is a plan view showing the transmission region 291 and the light shielding region 292 of the pixel circuit 236. The light 237 and the light 238 are emitted through the transmission region 291. Therefore, in the plan view, the extraction efficiency of the light 237 and the light 238 can be increased as the ratio of the transmission region 291 to the area occupied by the pixel 230 (also referred to as “aperture ratio”) is larger. That is, the power consumption of the display device 100 can be reduced. Further, the visibility of the display device 100 can be improved. Further, the display quality of the display device 100 can be improved.

本発明の一態様の表示装置100では、画素回路236を構成する素子を、透光性を有する材料で形成することにより、開口率を60%以上さらには80%以上にすることができる。また、発光素子170と液晶素子180を重ねて設けることができるため、発光素子170の発光面積と液晶素子180の反射面積の合計を、画素230の面積以上にすることができる。言い換えると、画素230の占有面積を100%とした時に、発光面積と反射面積の合計面積を100%以上にすることができる。すなわち、開口率を100%以上にすることができる、とも言える。 In the display device 100 of one embodiment of the present invention, the aperture ratio can be 60% or more, further 80% or more by forming elements included in the pixel circuit 236 with a light-transmitting material. In addition, since the light-emitting element 170 and the liquid crystal element 180 can be provided to overlap each other, the total of the light-emitting area of the light-emitting element 170 and the reflective area of the liquid crystal element 180 can be greater than or equal to the area of the pixel 230. In other words, when the occupation area of the pixel 230 is 100%, the total area of the light emission area and the reflection area can be 100% or more. That is, it can be said that the aperture ratio can be 100% or more.

例えば、一定の一画素当たりの発光輝度(発光量)を得る場合、発光素子170の発光面積を広くすることにより、単位面積当たりの発光輝度を下げることができる。よって、発光素子170の劣化が低減され、表示装置100の信頼性を高めることができる。 For example, when obtaining a certain light emission luminance (amount of light emission) per pixel, the light emission luminance per unit area can be reduced by increasing the light emission area of the light emitting element 170. Therefore, deterioration of the light emitting element 170 is reduced, and the reliability of the display device 100 can be improved.

〔断面構成例〕
図3に、図1(A)で示した表示装置100の、FPC372を含む領域の一部、周辺回路領域234を含む領域の一部、および表示領域235を含む領域の一部をそれぞれ切断したときの断面の一例を示す。
[Cross-section configuration example]
3A and 3B, a part of the region including the FPC 372, a part of the region including the peripheral circuit region 234, and a part of the region including the display region 235 of the display device 100 illustrated in FIG. An example of a cross section is shown.

図3に示す表示装置100は、基板351と基板361の間に、トランジスタ201、トランジスタ203、トランジスタ205、トランジスタ206、容量素子202、液晶素子180、発光素子170、絶縁層220、着色層131、着色層134等を有する。基板361と絶縁層220は接着層141を介して接着されている。基板351と絶縁層220は接着層142を介して接着されている。 A display device 100 illustrated in FIG. 3 includes a transistor 201, a transistor 203, a transistor 205, a transistor 206, a capacitor 202, a liquid crystal element 180, a light-emitting element 170, an insulating layer 220, a coloring layer 131, and the like between a substrate 351 and a substrate 361. The coloring layer 134 and the like are included. The substrate 361 and the insulating layer 220 are bonded via an adhesive layer 141. The substrate 351 and the insulating layer 220 are bonded through an adhesive layer 142.

基板361には、着色層131、遮光層132、絶縁層121、及び液晶素子180の共通電極として機能する電極113、配向膜133b、絶縁層117等が設けられている。絶縁層121は、平坦化層としての機能を有していてもよい。絶縁層121により、電極113の表面を概略平坦にできるため、液晶112の配向状態を均一にできる。絶縁層117は、液晶素子180のセルギャップを保持するためのスペーサとして機能する。絶縁層117が可視光を透過する場合は、絶縁層117を液晶素子180の表示領域と重ねて配置してもよい。 The substrate 361 is provided with a coloring layer 131, a light shielding layer 132, an insulating layer 121, an electrode 113 functioning as a common electrode of the liquid crystal element 180, an alignment film 133b, an insulating layer 117, and the like. The insulating layer 121 may function as a planarization layer. Since the surface of the electrode 113 can be substantially flattened by the insulating layer 121, the alignment state of the liquid crystal 112 can be made uniform. The insulating layer 117 functions as a spacer for maintaining the cell gap of the liquid crystal element 180. In the case where the insulating layer 117 transmits visible light, the insulating layer 117 may be overlapped with the display region of the liquid crystal element 180.

なお、基板361の外側の面には光学部材などの機能性部材135を配置することができる。光学部材としては、偏光板、位相差板、光拡散層(拡散フィルムなど)、反射防止層(「Anti Reflection層」または「AR層」ともいう。)、防眩層(「Anti Glare層」または「AG層」ともいう。)および集光フィルム等が挙げられる。また、光学部材以外の機能性部材としては、ゴミの付着を抑制する帯電防止膜、汚れを付着しにくくする撥水性の膜、使用に伴う傷の発生を抑制するハードコート膜などが挙げられる。機能性部材135として、上記部材を組み合わせて用いてもよい。例えば、直線偏光板と位相差板を組み合わせた円偏光板を用いてもよい。 Note that a functional member 135 such as an optical member can be disposed on the outer surface of the substrate 361. Examples of the optical member include a polarizing plate, a retardation plate, a light diffusion layer (such as a diffusion film), an antireflection layer (also referred to as “Anti Reflection layer” or “AR layer”), an antiglare layer (“Anti Glare layer”) or And an “AG layer”) and a light collecting film. Examples of the functional member other than the optical member include an antistatic film that suppresses adhesion of dust, a water-repellent film that makes it difficult to adhere dirt, and a hard coat film that suppresses the occurrence of scratches associated with use. A combination of the above members may be used as the functional member 135. For example, you may use the circularly-polarizing plate which combined the linearly-polarizing plate and the phase difference plate.

AR層は、光の干渉作用を利用して、外光の正反射(鏡面反射)を低減する機能を有する。機能性部材135としてAR層を用いる場合、AR層は、基板361の屈折率と異なる屈折率を有する材料で形成される。AR層は、例えば、酸化ジルコニウム、フッ化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化シリコンなどの材料を用いて形成することができる。 The AR layer has a function of reducing regular reflection (specular reflection) of external light by utilizing light interference action. In the case where an AR layer is used as the functional member 135, the AR layer is formed using a material having a refractive index different from that of the substrate 361. The AR layer can be formed using a material such as zirconium oxide, magnesium fluoride, aluminum oxide, or silicon oxide, for example.

また、AR層に代えて防眩層(「Anti Glare層」または「AG層」ともいう。)を設けてもよい。AG層は、入射した外光を拡散させることにより、正反射(鏡面反射)を低減する機能を有する。 Further, an antiglare layer (also referred to as “Anti Glare layer” or “AG layer”) may be provided instead of the AR layer. The AG layer has a function of reducing regular reflection (specular reflection) by diffusing incident external light.

AG層の形成方法としては、表面に微細な凹凸を設ける方法、屈折率の異なる材料を混合する方法、または、双方を組み合わせる方法などが知られている。例えば、透光性を有する樹脂に、セルロース繊維などのナノファイバ、酸化シリコンなどの無機ビーズ、または樹脂ビーズなどを混合して、AG層を形成することができる。 As a method for forming the AG layer, a method of providing fine irregularities on the surface, a method of mixing materials having different refractive indexes, a method of combining both, and the like are known. For example, an AG layer can be formed by mixing nanofibers such as cellulose fibers, inorganic beads such as silicon oxide, or resin beads with a light-transmitting resin.

また、AR層に重ねてAG層を設けてもよい。AR層とAG層を積層して設けることで、外光の反射や映り込みを防ぐ機能をより高めることができる。AR層、および/またはAG層などを用いることにより、表示装置の表面の外光反射率を1%未満、好ましくは0.3%未満とするとよい。 An AG layer may be provided over the AR layer. By providing a stack of the AR layer and the AG layer, it is possible to further enhance the function of preventing reflection or reflection of external light. By using an AR layer and / or an AG layer, the external light reflectance of the surface of the display device may be less than 1%, preferably less than 0.3%.

本実施の形態に示す液晶素子180は、発光素子170の導電層193を反射電極として用いる反射型の液晶素子である。また、液晶素子180は、電極311、液晶112、電極113が積層された積層構造を有する。電極311および電極113は可視光を透過する。液晶112と電極311の間に配向膜133aが設けられている。液晶112と電極113の間に配向膜133bが設けられている。 A liquid crystal element 180 described in this embodiment is a reflective liquid crystal element in which the conductive layer 193 of the light-emitting element 170 is used as a reflective electrode. The liquid crystal element 180 has a stacked structure in which the electrode 311, the liquid crystal 112, and the electrode 113 are stacked. The electrode 311 and the electrode 113 transmit visible light. An alignment film 133 a is provided between the liquid crystal 112 and the electrode 311. An alignment film 133 b is provided between the liquid crystal 112 and the electrode 113.

液晶素子180の反射電極を発光素子170の導電層193と兼用することで、液晶素子180専用の反射電極を削減できる。よって、表示装置の作製費用が低減される。また、表示装置の生産性を高めることができる。 By using the reflective electrode of the liquid crystal element 180 also as the conductive layer 193 of the light emitting element 170, the reflective electrode dedicated to the liquid crystal element 180 can be reduced. Thus, the manufacturing cost of the display device is reduced. In addition, productivity of the display device can be increased.

本実施の形態では、機能性部材135として円偏光板を用いる。基板361側から入射した光は、機能性部材135(円偏光板)により偏光され、電極113、液晶112、電極311を透過し、導電層193で反射する。そして液晶112および電極113を再度透過して、機能性部材135(円偏光板)に達する。このとき、電極311と電極113の間に与える電圧によって液晶の配向を制御し、光の光学変調を制御することができる。すなわち、機能性部材135(円偏光板)を介して射出される光の強度を制御することができる。また光は着色層131によって特定の波長域以外の光が吸収されることにより、取り出される光は、例えば赤色を呈する光となる。 In this embodiment, a circularly polarizing plate is used as the functional member 135. Light incident from the substrate 361 side is polarized by the functional member 135 (circular polarizing plate), passes through the electrode 113, the liquid crystal 112, and the electrode 311, and is reflected by the conductive layer 193. Then, the light passes through the liquid crystal 112 and the electrode 113 again and reaches the functional member 135 (circularly polarizing plate). At this time, the orientation of the liquid crystal can be controlled by the voltage applied between the electrode 311 and the electrode 113, and the optical modulation of light can be controlled. That is, the intensity of light emitted through the functional member 135 (circularly polarizing plate) can be controlled. In addition, when the light other than the specific wavelength region is absorbed by the colored layer 131, the extracted light is, for example, red light.

接続部207において、電極311は、導電層221bを介して、トランジスタ206が有する導電層222bと電気的に接続されている。トランジスタ206は、液晶素子180の駆動を制御する機能を有する。 In the connection portion 207, the electrode 311 is electrically connected to the conductive layer 222b included in the transistor 206 through the conductive layer 221b. The transistor 206 has a function of controlling driving of the liquid crystal element 180.

接着層141が設けられる一部の領域には、接続部252が設けられている。接続部252において、電極311と同一の導電膜を加工して得られた導電層と、電極113の一部が、接続体243により電気的に接続されている。したがって、基板361側に形成された電極113に、FPC372から入力される信号または電位を、接続部252を介して供給することができる。 A connection portion 252 is provided in a part of the region where the adhesive layer 141 is provided. In the connection portion 252, a conductive layer obtained by processing the same conductive film as the electrode 311 and a part of the electrode 113 are electrically connected by a connection body 243. Therefore, a signal or a potential input from the FPC 372 can be supplied to the electrode 113 formed on the substrate 361 side through the connection portion 252.

接続体243としては、例えば導電性の粒子を用いることができる。導電性の粒子としては、有機樹脂またはシリカなどの粒子の表面を金属材料で被覆したものを用いることができる。金属材料としてニッケルや金を用いると接触抵抗を低減できるため好ましい。またニッケルをさらに金で被覆するなど、2種類以上の金属材料を層状に被覆させた粒子を用いることが好ましい。また接続体243として、弾性変形、または塑性変形する材料を用いることが好ましい。このとき導電性の粒子である接続体243は、図3に示すように上下方向に潰れた形状となる場合がある。こうすることで、接続体243と、これと電気的に接続する導電層との接触面積が増大し、接触抵抗を低減できるほか、接続不良などの不具合の発生を抑制することができる。例えば、硬化前の接着層141に接続体243を分散させておけばよい。 As the connection body 243, for example, conductive particles can be used. As the conductive particles, those obtained by coating the surface of particles such as organic resin or silica with a metal material can be used. It is preferable to use nickel or gold as the metal material because the contact resistance can be reduced. In addition, it is preferable to use particles in which two or more kinds of metal materials are coated in layers, such as further coating nickel with gold. Further, it is preferable to use a material that is elastically deformed or plastically deformed as the connection body 243. At this time, the connection body 243, which is a conductive particle, may have a shape crushed in the vertical direction as shown in FIG. By doing so, the contact area between the connection body 243 and the conductive layer electrically connected to the connection body 243 can be increased, the contact resistance can be reduced, and the occurrence of problems such as connection failure can be suppressed. For example, the connection body 243 may be dispersed in the adhesive layer 141 before curing.

接続体243は、接着層141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141に接続体243を分散させておけばよい。 The connection body 243 is preferably disposed so as to be covered with the adhesive layer 141. For example, the connection body 243 may be dispersed in the adhesive layer 141 before curing.

発光素子170は、ボトムエミッション型の発光素子である。発光素子170は、絶縁層220側から導電層191、EL層192、および導電層193の順に積層された積層構造を有する。導電層191は、絶縁層214に設けられた開口を介して、トランジスタ205が有する導電層222bと接続されている。トランジスタ205は、発光素子170の駆動を制御する機能を有する。絶縁層216が導電層191の端部を覆っている。導電層193は可視光を反射する機能を有し、導電層191は可視光を透過する機能を有する。導電層193を覆って絶縁層194が設けられている。発光素子170が発する光は、絶縁層220、電極311、着色層131等を介して、基板361側に射出される。 The light emitting element 170 is a bottom emission type light emitting element. The light-emitting element 170 has a stacked structure in which a conductive layer 191, an EL layer 192, and a conductive layer 193 are stacked in this order from the insulating layer 220 side. The conductive layer 191 is connected to the conductive layer 222 b included in the transistor 205 through an opening provided in the insulating layer 214. The transistor 205 has a function of controlling driving of the light-emitting element 170. An insulating layer 216 covers an end portion of the conductive layer 191. The conductive layer 193 has a function of reflecting visible light, and the conductive layer 191 has a function of transmitting visible light. An insulating layer 194 is provided so as to cover the conductive layer 193. Light emitted from the light-emitting element 170 is emitted to the substrate 361 side through the insulating layer 220, the electrode 311, the colored layer 131, and the like.

発光素子170の発光色は、EL層192を構成する材料によって、白、赤、緑、青、シアン、マゼンタ、または黄などに変化させることができる。また、液晶素子180によって制御される反射光は着色層131を構成する材料によって白、赤、緑、青、シアン、マゼンタまたは黄などに変化させることができる。発光素子170および液晶素子180は、画素によって制御する光の色を変えることによってカラー表示を実現することができる。 The emission color of the light-emitting element 170 can be changed to white, red, green, blue, cyan, magenta, yellow, or the like depending on the material forming the EL layer 192. The reflected light controlled by the liquid crystal element 180 can be changed to white, red, green, blue, cyan, magenta, yellow, or the like depending on the material forming the colored layer 131. The light emitting element 170 and the liquid crystal element 180 can realize color display by changing the color of light controlled by a pixel.

また、発光素子170に白色光を発光するEL層192を用いて、着色層131で着色してもよい。 Alternatively, the EL layer 192 that emits white light may be used for the light-emitting element 170 and the coloring layer 131 may be used for coloring.

カラー表示を実現するために、発光素子170の発光色、および、液晶素子180と組み合わせる着色層の色は、赤、緑、青の組み合わせだけでなく、黄、シアン、マゼンタの組み合わせであってもよい。組み合わせる着色層の色は、目的または用途などに応じて適宜設定すればよい。 In order to realize color display, the emission color of the light emitting element 170 and the color of the colored layer combined with the liquid crystal element 180 are not only combinations of red, green, and blue, but also combinations of yellow, cyan, and magenta. Good. What is necessary is just to set the color of the colored layer to combine suitably according to the objective or a use.

トランジスタ201、トランジスタ203、トランジスタ205、トランジスタ206、および容量素子202は、いずれも絶縁層220の基板351側の面上に形成されている。図3では、トランジスタ201、トランジスタ203、トランジスタ205、およびトランジスタ206としてトップゲート型のトランジスタを図示している。 The transistor 201, the transistor 203, the transistor 205, the transistor 206, and the capacitor 202 are all formed over the surface of the insulating layer 220 on the substrate 351 side. In FIG. 3, top-gate transistors are illustrated as the transistor 201, the transistor 203, the transistor 205, and the transistor 206.

トランジスタ203は、画素の選択、非選択状態を制御するトランジスタ(スイッチングトランジスタ、または選択トランジスタともいう)である。トランジスタ205は、発光素子170に流れる電流を制御するトランジスタ(駆動トランジスタともいう)である。 The transistor 203 is a transistor (also referred to as a switching transistor or a selection transistor) that controls pixel selection / non-selection. The transistor 205 is a transistor (also referred to as a drive transistor) that controls a current flowing through the light-emitting element 170.

絶縁層220の基板351側には、絶縁層211、絶縁層212、絶縁層213、絶縁層214等の絶縁層が設けられている。絶縁層212、および絶縁層213は、トランジスタ201、トランジスタ203、トランジスタ205、およびトランジスタ206のゲート電極等を覆って設けられる。絶縁層214は、平坦化層としての機能を有する。なお、トランジスタを覆う絶縁層の数は限定されず、単層であっても2層以上であってもよい。 Insulating layers such as an insulating layer 211, an insulating layer 212, an insulating layer 213, and an insulating layer 214 are provided on the substrate 351 side of the insulating layer 220. The insulating layer 212 and the insulating layer 213 are provided so as to cover the gate electrodes and the like of the transistor 201, the transistor 203, the transistor 205, and the transistor 206. The insulating layer 214 functions as a planarization layer. Note that the number of insulating layers covering the transistor is not limited, and may be a single layer or two or more layers.

各トランジスタを覆う絶縁層の少なくとも一層に、水や水素などの不純物が拡散しにくい材料を用いることが好ましい。これにより、絶縁層をバリア膜として機能させることができる。このような構成とすることで、トランジスタに対して外部から不純物が拡散することを効果的に抑制することが可能となり、信頼性の高い表示装置を実現できる。 It is preferable to use a material in which impurities such as water and hydrogen hardly diffuse for at least one of the insulating layers covering each transistor. Thereby, the insulating layer can function as a barrier film. With such a structure, impurities can be effectively prevented from diffusing from the outside with respect to the transistor, and a highly reliable display device can be realized.

容量素子202は、絶縁層211を介して互いに重なる領域を有する導電層217と導電層218を有する。導電層217は、導電層225と同様の材料および方法で形成できる。導電層218は、導電層223と同様の材料および方法で形成できる。 The capacitor 202 includes a conductive layer 217 and a conductive layer 218 having regions overlapping with each other with the insulating layer 211 interposed therebetween. The conductive layer 217 can be formed using a material and a method similar to those of the conductive layer 225. The conductive layer 218 can be formed using a material and a method similar to those of the conductive layer 223.

トランジスタ203、トランジスタ205、およびトランジスタ206は、透光性を有する材料で形成される。前述したように、透光性を有する導電性材料は、銅やアルミニウムなどの遮光性を有する導電性材料と比較して抵抗率が大きい。よって、高速動作が求められる、周辺回路領域234に含まれるトランジスタ201に用いる導電層は、抵抗率が小さい遮光性を有する導電性材料(金属材料)を用いて形成する。 The transistor 203, the transistor 205, and the transistor 206 are formed using a light-transmitting material. As described above, a light-transmitting conductive material has a higher resistivity than a light-blocking conductive material such as copper or aluminum. Therefore, a conductive layer used for the transistor 201 included in the peripheral circuit region 234, which is required to operate at high speed, is formed using a light-blocking conductive material (metal material) with low resistivity.

トランジスタ203、トランジスタ205、およびトランジスタ206は、ゲートとして機能する導電層223、ゲート絶縁層として機能する絶縁層224、ソースおよびドレインとして機能する導電層222aおよび導電層222b、並びに、半導体層231を有する。ここでは、同一の導電膜を加工して得られる複数の層に、同じハッチングパターンを付している。また、トランジスタ205はゲートとして機能できる導電層225を有する。 The transistor 203, the transistor 205, and the transistor 206 include a conductive layer 223 functioning as a gate, an insulating layer 224 functioning as a gate insulating layer, conductive layers 222a and 222b functioning as a source and a drain, and a semiconductor layer 231. . Here, the same hatching pattern is given to a plurality of layers obtained by processing the same conductive film. In addition, the transistor 205 includes a conductive layer 225 that can function as a gate.

トランジスタ201も同様に、ゲートとして機能する導電層、ゲート絶縁層として機能する絶縁層、ソースおよびドレインとして機能する導電層および導電層、並びに、半導体層を有する。また、トランジスタ205はゲートとして機能できる導電層221aを有する。導電層221aと導電層221bは、同一の導電膜を加工して得ることができる。 Similarly, the transistor 201 includes a conductive layer functioning as a gate, an insulating layer functioning as a gate insulating layer, conductive layers and conductive layers functioning as a source and a drain, and a semiconductor layer. In addition, the transistor 205 includes a conductive layer 221a that can function as a gate. The conductive layer 221a and the conductive layer 221b can be obtained by processing the same conductive film.

トランジスタ201およびトランジスタ205には、チャネルが形成される半導体層を2つのゲートで挟持する構成が適用されている。このような構成とすることで、トランジスタの閾値電圧を制御することができる。2つのゲートを接続し、これらに同一の信号を供給することによりトランジスタを駆動してもよい。このようなトランジスタは他のトランジスタと比較して電界効果移動度を高めることが可能であり、オン電流を増大させることができる。その結果、高速駆動が可能な回路を作製することができる。さらには、回路部の占有面積を縮小することが可能となる。オン電流の大きなトランジスタを適用することで、表示装置を大型化、または高精細化したときに配線数が増大したとしても、各配線における信号遅延を低減することが可能であり、表示ムラを抑制することができる。 A structure in which a semiconductor layer in which a channel is formed is sandwiched between two gates is applied to the transistor 201 and the transistor 205. With such a structure, the threshold voltage of the transistor can be controlled. The transistor may be driven by connecting two gates and supplying the same signal thereto. Such a transistor can have higher field-effect mobility than other transistors, and can increase on-state current. As a result, a circuit that can be driven at high speed can be manufactured. Furthermore, the area occupied by the circuit portion can be reduced. By applying a transistor with a large on-state current, even if the number of wirings increases when the display device is enlarged or high-definition, signal delay in each wiring can be reduced, and display unevenness is suppressed. can do.

または、2つのゲートのうち、一方に閾値電圧を制御するための電位を与え、他方に駆動のための電位を与えることで、トランジスタの閾値電圧を制御することができる。 Alternatively, the threshold voltage of the transistor can be controlled by applying a potential for controlling the threshold voltage to one of the two gates and applying a potential for driving to the other of the two gates.

表示装置が有するトランジスタの構造に限定はない。周辺回路領域234が有するトランジスタと、表示領域235が有するトランジスタは、同じ構造であってもよく、異なる構造であってもよい。周辺回路領域234が有する複数のトランジスタは、全て同じ構造であってもよく、2種類以上の構造が組み合わせて用いられていてもよい。同様に、表示領域235が有する複数のトランジスタは、全て同じ構造であってもよく、2種類以上の構造が組み合わせて用いられていてもよい。 There is no limitation on the structure of the transistor included in the display device. The transistor included in the peripheral circuit region 234 and the transistor included in the display region 235 may have the same structure or different structures. The plurality of transistors included in the peripheral circuit region 234 may all have the same structure, or two or more kinds of structures may be used in combination. Similarly, the plurality of transistors included in the display region 235 may have the same structure, or two or more structures may be used in combination.

ゲートとして機能する導電層には、酸化物を含む導電性材料を用いてもよい。当該導電層を、酸素を含む雰囲気下で成膜することで、ゲート絶縁層に酸素を供給することができる。成膜ガス中の酸素ガスの割合を90%以上100%以下の範囲とすることが好ましい。ゲート絶縁層に供給された酸素は、後の熱処理により半導体層に供給され、半導体層中の酸素欠損の低減を図ることができる。 A conductive material containing an oxide may be used for the conductive layer functioning as a gate. By forming the conductive layer in an atmosphere containing oxygen, oxygen can be supplied to the gate insulating layer. The proportion of oxygen gas in the film forming gas is preferably in the range of 90% to 100%. Oxygen supplied to the gate insulating layer is supplied to the semiconductor layer by a later heat treatment, so that oxygen vacancies in the semiconductor layer can be reduced.

基板351の基板361と重ならない領域には、接続部204が設けられている。接続部204では、配線365が接続層242を介してFPC372と電気的に接続されている。接続部204は接続部207と同様の構成を有している。接続部204の上面は、電極311と同一の導電膜を加工して得られた導電層が露出している。これにより、接続部204とFPC372とを接続層242を介して電気的に接続することができる。 A connection portion 204 is provided in a region of the substrate 351 that does not overlap with the substrate 361. In the connection portion 204, the wiring 365 is electrically connected to the FPC 372 through the connection layer 242. The connection unit 204 has the same configuration as the connection unit 207. On the upper surface of the connection portion 204, a conductive layer obtained by processing the same conductive film as the electrode 311 is exposed. Accordingly, the connection unit 204 and the FPC 372 can be electrically connected via the connection layer 242.

液晶素子180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。 As the liquid crystal element 180, for example, a liquid crystal element to which a vertical alignment (VA) mode is applied can be used. As the vertical alignment mode, an MVA (Multi-Domain Vertical Alignment) mode, a PVA (Patterned Vertical Alignment) mode, an ASV (Advanced Super View) mode, or the like can be used.

液晶素子180には、様々なモードが適用された液晶素子を用いることができる。例えばVAモードのほかに、TN(Twisted Nematic)モード、IPS(In−Plane−Switching)モード、VA−IPSモード、FFS(Fringe Field Switching)モード、ASM(Axially Symmetric aligned Micro−cell)モード、OCB(Optically Compensated Birefringence)モード、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal)モード、AFLC(AntiFerroelectric Liquid Crystal)モード、ゲスト−ホストモード等が適用された液晶素子を用いることができる。 As the liquid crystal element 180, liquid crystal elements to which various modes are applied can be used. For example, in addition to the VA mode, a TN (Twisted Nematic) mode, an IPS (In-Plane-Switching) mode, a VA-IPS mode, an FFS (Fringe Field Switching) mode, an ASM (Axial Symmetrical Aligned MicroB) mode A liquid crystal element to which an Optically Compensated Birefringence (FLC) mode, an FLC (Ferroelectric Liquid Crystal) mode, an AFLC (Anti-Ferroelectric Liquid Crystal) mode, a guest-host mode, or the like can be used.

液晶素子は、液晶の光学的変調作用によって光の透過または非透過を制御する素子である。液晶の光学的変調作用は、液晶にかかる電界(横方向の電界、縦方向の電界または斜め方向の電界を含む)によって制御される。液晶素子に用いる液晶としては、サーモトロピック液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶(PDLC: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。 The liquid crystal element is an element that controls transmission or non-transmission of light by an optical modulation action of liquid crystal. The optical modulation action of the liquid crystal is controlled by an electric field applied to the liquid crystal (including a horizontal electric field, a vertical electric field, or an oblique electric field). As the liquid crystal used in the liquid crystal element, a thermotropic liquid crystal, a low-molecular liquid crystal, a polymer liquid crystal, a polymer dispersed liquid crystal (PDLC), a ferroelectric liquid crystal, an antiferroelectric liquid crystal, or the like can be used. . These liquid crystal materials exhibit a cholesteric phase, a smectic phase, a cubic phase, a chiral nematic phase, an isotropic phase, and the like depending on conditions.

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。 As the liquid crystal material, either a positive type liquid crystal or a negative type liquid crystal may be used, and an optimal liquid crystal material may be used according to an applied mode or design.

液晶の配向を制御するため、配向膜を設けることができる。なお、横電界方式を採用する場合、配向膜を用いないブルー相を示す液晶を用いてもよい。ブルー相は液晶相の一つであり、コレステリック液晶を昇温していくと、コレステリック相から等方相へ転移する直前に発現する相である。ブルー相は狭い温度範囲でしか発現しないため、温度範囲を改善するために数重量%以上のカイラル剤を混合させた液晶組成物を液晶に用いる。ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、応答速度が短く、光学的等方性である。また、ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、配向処理が不要であり、視野角依存性が小さい。また配向膜を設けなくてもよいのでラビング処理も不要となるため、ラビング処理によって引き起こされる静電破壊を防止することができ、作製工程中の液晶表示装置の不良や破損を軽減することができる。 In order to control the alignment of the liquid crystal, an alignment film can be provided. Note that in the case of employing a horizontal electric field mode, liquid crystal exhibiting a blue phase for which an alignment film is unnecessary may be used. The blue phase is one of the liquid crystal phases. When the temperature of the cholesteric liquid crystal is increased, the blue phase appears immediately before the transition from the cholesteric phase to the isotropic phase. Since the blue phase appears only in a narrow temperature range, a liquid crystal composition mixed with several percent by weight or more of a chiral agent is used for the liquid crystal in order to improve the temperature range. A liquid crystal composition containing a liquid crystal exhibiting a blue phase and a chiral agent has a short response speed and is optically isotropic. In addition, a liquid crystal composition including a liquid crystal exhibiting a blue phase and a chiral agent does not require alignment treatment and has a small viewing angle dependency. Further, since it is not necessary to provide an alignment film, a rubbing process is not required, so that electrostatic breakdown caused by the rubbing process can be prevented, and defects or breakage of the liquid crystal display device during the manufacturing process can be reduced. .

なお、液晶素子180にゲスト−ホストモードで動作する液晶材料を用いることにより、光拡散層や偏光板などの機能性部材を省略することができる。よって、表示装置の生産性を高めることができる。また、偏光板などの機能性部材を設けないことにより、液晶素子180の反射輝度を高めることができる。よって、表示装置の視認性を高めることができる。 Note that by using a liquid crystal material that operates in the guest-host mode for the liquid crystal element 180, functional members such as a light diffusion layer and a polarizing plate can be omitted. Thus, productivity of the display device can be increased. Further, by not providing a functional member such as a polarizing plate, the reflection luminance of the liquid crystal element 180 can be increased. Therefore, the visibility of the display device can be increased.

また、円偏光板を用いる反射型の液晶表示装置のオン状態とオフ状態の切り替え(明状態と暗状態の切り替え)は、液晶分子の長軸を基板と略垂直な方向にそろえるか、基板と略水平な方向にそろえるか、によって行なわれる。一般に、IPSモードなどの横電界方式で動作する液晶素子は、オン状態およびオフ状態ともに液晶分子の長軸が基板と略水平な方向にそろうため、反射型の液晶表示装置に用いることが難しい。 In addition, the reflective liquid crystal display device using a circularly polarizing plate is switched between the on state and the off state (switching between the bright state and the dark state) by aligning the major axis of the liquid crystal molecules in a direction substantially perpendicular to the substrate, It is done by aligning in a substantially horizontal direction. In general, a liquid crystal element that operates in a lateral electric field mode such as an IPS mode is difficult to use in a reflective liquid crystal display device because the major axis of liquid crystal molecules is aligned in a direction substantially horizontal to the substrate in both the on state and the off state.

VA−IPSモードで動作する液晶素子は、横電界方式で動作し、かつ、オン状態とオフ状態の切り替えを、液晶分子の長軸を基板と略垂直な方向にそろえるか、基板と略水平な方向にそろえるか、によって行なわれる。このため、反射型の液晶表示装置に横電界方式で動作する液晶素子を用いる場合は、VA−IPSモードで動作する液晶素子を用いることが好ましい。 A liquid crystal element that operates in the VA-IPS mode operates in a lateral electric field mode, and switches between an on state and an off state so that the major axis of the liquid crystal molecules is aligned in a direction substantially perpendicular to the substrate, or is substantially horizontal to the substrate. It is done by aligning the direction. Therefore, when a liquid crystal element that operates in a horizontal electric field mode is used for a reflective liquid crystal display device, a liquid crystal element that operates in a VA-IPS mode is preferably used.

機能性部材135よりも外側に、フロントライトを設けてもよい。フロントライトとしては、エッジライト型のフロントライトを用いることが好ましい。LED(Light Emitting Diode)を備えるフロントライトを用いると、消費電力を低減できるため好ましい。 A front light may be provided outside the functional member 135. As the front light, an edge light type front light is preferably used. It is preferable to use a front light including an LED (Light Emitting Diode) because power consumption can be reduced.

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(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。 As the adhesive layer, various curable adhesives such as an ultraviolet curable photocurable adhesive, a reactive curable adhesive, a thermosetting adhesive, and an anaerobic adhesive can be used. Examples of these adhesives include epoxy resins, acrylic resins, silicone resins, phenol resins, polyimide resins, imide resins, PVC (polyvinyl chloride) resins, PVB (polyvinyl butyral) resins, EVA (ethylene vinyl acetate) resins, and the like. In particular, a material with low moisture permeability such as epoxy resin is preferable. Alternatively, a two-component mixed resin may be used. Further, an adhesive sheet or the like may be used.

接続層242としては、異方性導電フィルム(ACF:Anisotropic Conductive Film)、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。 As the connection layer 242, an anisotropic conductive film (ACF: Anisotropic Conductive Film), an anisotropic conductive paste (ACP: Anisotropic Conductive Paste), or the like can be used.

発光素子としては、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。発光素子170は、ボトムエミッション型の発光素子ということができる。 Examples of the light emitting element include a top emission type, a bottom emission type, and a dual emission type. A conductive film that transmits visible light is used for the electrode from which light is extracted. In addition, a conductive film that reflects visible light is preferably used for the electrode from which light is not extracted. The light-emitting element 170 can be referred to as a bottom emission type light-emitting element.

EL層192は少なくとも発光層を有する。EL層192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。 The EL layer 192 includes at least a light-emitting layer. The EL layer 192 is a layer other than the light-emitting layer and is a substance having a high hole-injecting property, a substance having a high hole-transporting property, a hole blocking material, a substance having a high electron-transporting property, a substance having a high electron-injecting property, or a bipolar property A layer containing a substance (a substance having a high electron transporting property and a high hole transporting property) or the like may be further included.

発光素子170の発光色は、EL層192を構成する材料によって、白、赤、緑、青、シアン、マゼンタ、または黄などに変化させることができる。 The emission color of the light-emitting element 170 can be changed to white, red, green, blue, cyan, magenta, yellow, or the like depending on the material forming the EL layer 192.

カラー表示を実現する方法としては、発光色が白色の発光素子170と着色層を組み合わせて行う方法と、副画素毎に発光色の異なる発光素子170を設ける方法がある。前者の方法は後者の方法よりも生産性が高い。一方、後者の方法では副画素毎にEL層192を作り分ける必要があるため、前者の方法よりも生産性が劣る。ただし、後者の方法では、前者の方法よりも色純度の高い発光色を得ることができる。後者の方法に加えて、発光素子170にマイクロキャビティ構造を付与することにより色純度をさらに高めることができる。 As a method for realizing color display, there are a method in which a light emitting element 170 having a white emission color and a colored layer are combined, and a method in which a light emitting element 170 having a different emission color is provided for each subpixel. The former method is more productive than the latter method. On the other hand, in the latter method, since it is necessary to create the EL layer 192 separately for each subpixel, productivity is inferior to the former method. However, in the latter method, it is possible to obtain an emission color with higher color purity than in the former method. In addition to the latter method, the color purity can be further increased by providing the light emitting element 170 with a microcavity structure.

EL層192には低分子系化合物およ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192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。 Either a low molecular compound or a high molecular compound can be used for the EL layer 192, and an inorganic compound may be included. The layers constituting the EL layer 192 can be formed by a method such as a vapor deposition method (including a vacuum vapor deposition method), a transfer method, a printing method, an ink jet method, or a coating method.

EL層192は、量子ドットなどの無機化合物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。 The EL layer 192 may include an inorganic compound such as a quantum dot. For example, a quantum dot can be used for a light emitting layer to function as a light emitting material.

また、本発明の一態様の表示装置100は、発光素子170と液晶素子180の間に基板を設けない。このため、発光素子170と液晶素子180の厚さ方向の距離を30μm未満、好ましくは10μm未満、さらに好ましくは5μm未満とすることができる。これにより、発光素子170および液晶素子180を同時にまたは交互に用いる表示において、両者の間に生じる視差を少なくすることができる。または、表示装置100の重量を軽くすることができる。または、表示装置100の厚さを薄くすることができる。または、表示装置100を曲げやすくすることができる。 In the display device 100 of one embodiment of the present invention, a substrate is not provided between the light-emitting element 170 and the liquid crystal element 180. Therefore, the distance in the thickness direction between the light emitting element 170 and the liquid crystal element 180 can be less than 30 μm, preferably less than 10 μm, and more preferably less than 5 μm. Thereby, in the display using the light emitting element 170 and the liquid crystal element 180 simultaneously or alternately, the parallax generated between them can be reduced. Alternatively, the weight of the display device 100 can be reduced. Alternatively, the thickness of the display device 100 can be reduced. Alternatively, the display device 100 can be easily bent.

[基板]
基板351および基板361に用いる材料に大きな制限はない。目的に応じて、透光性の有無や加熱処理に耐えうる程度の耐熱性などを勘案して決定すればよい。例えばバリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板、セラミック基板、石英基板、サファイア基板などを用いることができる。また、半導体基板、可撓性基板(フレキシブル基板)、貼り合わせフィルム、基材フィルムなどを用いてもよい。
[substrate]
There is no particular limitation on the materials used for the substrate 351 and the substrate 361. Depending on the purpose, it may be determined in consideration of the presence or absence of translucency and heat resistance enough to withstand heat treatment. For example, a glass substrate such as barium borosilicate glass or alumino borosilicate glass, a ceramic substrate, a quartz substrate, a sapphire substrate, or the like can be used. Further, a semiconductor substrate, a flexible substrate (flexible substrate), a bonded film, a base film, or the like may be used.

半導体基板としては、例えば、シリコン、もしくはゲルマニウムなどを材料とした単体半導体基板、または炭化シリコン、シリコンゲルマニウム、ヒ化ガリウム、リン化インジウム、酸化亜鉛、もしくは酸化ガリウムを材料とした化合物半導体基板などがある。また、半導体基板は、単結晶半導体であってもよいし、多結晶半導体であってもよい。 Examples of the semiconductor substrate include a single semiconductor substrate made of silicon or germanium, or a compound semiconductor substrate made of silicon carbide, silicon germanium, gallium arsenide, indium phosphide, zinc oxide, or gallium oxide. is there. The semiconductor substrate may be a single crystal semiconductor or a polycrystalline semiconductor.

なお、表示装置110の可撓性を高めるため、基板351および基板361には可撓性基板(フレキシブル基板)、貼り合わせフィルム、基材フィルムなどを用いてもよい。 Note that a flexible substrate (flexible substrate), a bonded film, a base film, or the like may be used for the substrate 351 and the substrate 361 in order to increase the flexibility of the display device 110.

可撓性基板、貼り合わせフィルム、基材フィルムなどの材料としては、例えば、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(ナイロン、アラミド等)、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、ポリプロピレン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)樹脂、ABS樹脂、セルロースナノファイバーなどを用いることができる。 Examples of materials such as a flexible substrate, a laminated film, and a base film include polyester resins such as polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN), polyacrylonitrile resins, acrylic resins, polyimide resins, and polymethyl methacrylate. Resin, polycarbonate (PC) resin, polyethersulfone (PES) resin, polyamide resin (nylon, aramid, etc.), polysiloxane resin, cycloolefin resin, polystyrene resin, polyamideimide resin, polyurethane resin, polyvinyl chloride resin, polychlorinated resin Vinylidene resin, polypropylene resin, polytetrafluoroethylene (PTFE) resin, ABS resin, cellulose nanofiber, and the like can be used.

基板として上記材料を用いることにより、軽量な表示装置を提供することができる。また、基板として上記材料を用いることにより、衝撃に強い表示装置を提供することができる。また、基板として上記材料を用いることにより、破損しにくい表示装置を提供することができる。 By using the above material as the substrate, a lightweight display device can be provided. In addition, by using the above material as the substrate, a display device that is resistant to impact can be provided. In addition, by using the above material for the substrate, a display device which is not easily damaged can be provided.

基板351および基板361に用いる可撓性基板は、線膨張率が低いほど環境による変形が抑制されて好ましい。基板351および基板361に用いる可撓性基板は、例えば、線膨張率が1×10−3/K以下、5×10−5/K以下、または1×10−5/K以下である材質を用いればよい。特に、アラミドは、線膨張率が低いため、可撓性基板として好適である。 As the flexible substrate used for the substrate 351 and the substrate 361, a lower linear expansion coefficient is preferable because deformation due to the environment is suppressed. The flexible substrate used for the substrate 351 and the substrate 361 is made of, for example, a material whose linear expansion coefficient is 1 × 10 −3 / K or less, 5 × 10 −5 / K or less, or 1 × 10 −5 / K or less. Use it. In particular, since aramid has a low coefficient of linear expansion, it is suitable as a flexible substrate.

[導電層]
トランジスタのゲート、ソースおよびドレインのほか、表示装置を構成する各種配線およ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。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。
[Conductive layer]
In addition to the gate, source, and drain of a transistor, materials that can be used for conductive layers such as various wirings and electrodes that constitute a display device include aluminum, titanium, chromium, nickel, copper, yttrium, zirconium, molybdenum, silver, A metal such as tantalum or tungsten, or an alloy containing the same as a main component can be given. A film containing any of these materials can be used as a single layer or a stacked structure.

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、ガリウムを添加した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、透光性を有する導電性材料としては、酸化物導電体を適用することもできる。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およ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。 As the light-transmitting conductive material, conductive oxide such as indium oxide, indium tin oxide, indium zinc oxide, zinc oxide, or zinc oxide to which gallium is added, or graphene can be used. Alternatively, an oxide conductor can be used as the light-transmitting conductive material. Alternatively, a metal material such as gold, silver, platinum, magnesium, nickel, tungsten, chromium, molybdenum, iron, cobalt, copper, palladium, or titanium, or an alloy material containing the metal material can be used. Alternatively, a nitride (eg, titanium nitride) of the metal material may be used. Note that in the case where a metal material or an alloy material (or a nitride thereof) is used, it may be thin enough to have a light-transmitting property. In addition, a stacked film of the above materials can be used as a conductive layer. For example, it is preferable to use a laminated film of an alloy of silver and magnesium and indium tin oxide because the conductivity can be increased. These can also be used for conductive layers such as various wirings and electrodes constituting the display device and conductive layers (conductive layers functioning as pixel electrodes and common electrodes) included in the display element.

ここで、酸化物導電体について説明を行う。本明細書等において、酸化物導電体をOC(Oxide Conductor)と呼称してもよい。酸化物導電体としては、例えば、金属酸化物に酸素欠損を形成し、該酸素欠損に水素を添加すると、伝導帯近傍にドナー準位が形成される。この結果、金属酸化物は、導電性が高くなり導電体化する。導電体化された金属酸化物を、酸化物導電体ということができる。一般に、酸化物半導体は、エネルギーギャップが大きいため、可視光に対して透光性を有する。一方、酸化物導電体は、伝導帯近傍にドナー準位を有する金属酸化物である。したがって、酸化物導電体は、ドナー準位による吸収の影響は小さく、可視光に対して酸化物半導体と同程度の透光性を有する。 Here, the oxide conductor will be described. In this specification and the like, the oxide conductor may be referred to as OC (Oxide Conductor). As an oxide conductor, for example, when an oxygen vacancy is formed in a metal oxide and hydrogen is added to the oxygen vacancy, a donor level is formed in the vicinity of the conduction band. As a result, the metal oxide becomes highly conductive and becomes a conductor. The conductive metal oxide can be referred to as an oxide conductor. In general, an oxide semiconductor has a large energy gap and thus has a light-transmitting property with respect to visible light. On the other hand, an oxide conductor is a metal oxide having a donor level near the conduction band. Therefore, the oxide conductor is less influenced by absorption due to the donor level, and has a light-transmitting property similar to that of an oxide semiconductor with respect to visible light.

[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材料、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が挙げられる。
[Insulation layer]
Examples of the insulating material that can be used for each insulating layer include resin materials such as acrylic and epoxy, and inorganic insulating materials such as silicon oxide, silicon oxynitride, silicon nitride oxide, silicon nitride, and aluminum oxide.

[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。
[Colored layer]
Examples of materials that can be used for the colored layer include metal materials, resin materials, resin materials containing pigments or dyes, and the like.

[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。
[Shading layer]
Examples of the material that can be used for the light-shielding layer include carbon black, titanium black, metal, metal oxide, and composite oxide containing a solid solution of a plurality of metal oxides. The light shielding layer may be a film containing a resin material or a thin film of an inorganic material such as a metal. Alternatively, a stacked film of a film containing a material for the colored layer can be used for the light shielding layer. For example, a stacked structure of a film including a material used for a colored layer that transmits light of a certain color and a film including a material used for a colored layer that transmits light of another color can be used. It is preferable to use a common material for the coloring layer and the light-shielding layer because the apparatus can be shared and the process can be simplified.

〔変形例1〕 [Modification 1]

表示装置100の変形例である表示装置100Bの断面を図4に示す。表示装置100Bは、着色層131、遮光層132、絶縁層121を有していない点で、表示装置100と異なる。その他の構成については、表示装置100と同様のため、詳細な説明を省略する。 A cross section of a display device 100B, which is a modification of the display device 100, is shown in FIG. The display device 100B is different from the display device 100 in that the display device 100B does not include the coloring layer 131, the light shielding layer 132, and the insulating layer 121. Since other configurations are the same as those of the display device 100, detailed description thereof is omitted.

表示装置100Bにおいて、液晶素子180は、白色を呈する。着色層131を有していないため、表示装置100は、液晶素子180を用いて、白黒またはグレイスケールでの表示を行うことができる。 In the display device 100B, the liquid crystal element 180 exhibits white. Since the colored layer 131 is not provided, the display device 100 can perform display in black and white or gray scale using the liquid crystal element 180.

〔変形例2〕
表示装置100の変形例である表示装置100Aの断面を図5に示す。表示装置100Aは、基板361と着色層131の間にタッチセンサ370を有する。本実施の形態では、タッチセンサ370は導電層374、絶縁層375、導電層376a、導電層376b、導電層377、および絶縁層378を有する。
[Modification 2]
A cross section of a display device 100A, which is a modification of the display device 100, is shown in FIG. The display device 100 </ b> A includes a touch sensor 370 between the substrate 361 and the coloring layer 131. In this embodiment, the touch sensor 370 includes a conductive layer 374, an insulating layer 375, a conductive layer 376a, a conductive layer 376b, a conductive layer 377, and an insulating layer 378.

導電層376a、導電層376b、および導電層377は、透光性を有する導電性材料で形成することが好ましい。ただし、一般に、透光性を有する導電性材料は、透光性を有さない金属材料よりも抵抗率が高い。よって、タッチセンサの大型化、高精細化を実現するため、導電層376a、導電層376b、および導電層377を抵抗率が低い金属材料で形成する場合がある。 The conductive layers 376a, 376b, and 377 are preferably formed using a light-transmitting conductive material. However, in general, a conductive material having a light-transmitting property has a higher resistivity than a metal material having no light-transmitting property. Therefore, the conductive layer 376a, the conductive layer 376b, and the conductive layer 377 may be formed using a metal material with low resistivity in order to increase the size and definition of the touch sensor.

また、導電層376a、導電層376b、および導電層377を金属材料で形成する場合、外光反射を低減することが好ましい。一般的に金属材料は反射率が大きい材料であるが、酸化処理などを施すことにより反射率を小さくして、暗色にすることができる。 In the case where the conductive layer 376a, the conductive layer 376b, and the conductive layer 377 are formed using a metal material, it is preferable to reduce external light reflection. In general, a metal material is a material having a high reflectivity. However, the reflectivity can be reduced by performing an oxidation treatment or the like to make a dark color.

また、導電層376a、導電層376b、および導電層377を、金属層と反射率の小さい層(「暗色層」ともいう。)の積層としてもよい。暗色層は抵抗率が高いため、金属層と暗色層の積層とすることが好ましい。暗色層の一例としては、酸化銅を含む層、塩化銅または塩化テルルを含む層などがある。また、暗色層を、Ag粒子、Agファイバー、Cu粒子等の金属微粒子、カーボンナノチューブ(CNT)、またはグラフェン等のナノ炭素粒子、ならびに、PEDOT、ポリアニリン、またはポリピロールなどの導電性高分子などを用いて形成してもよい。 Alternatively, the conductive layer 376a, the conductive layer 376b, and the conductive layer 377 may be a stack of a metal layer and a layer with low reflectance (also referred to as a “dark color layer”). Since the dark color layer has high resistivity, it is preferable to form a stack of a metal layer and a dark color layer. Examples of the dark color layer include a layer containing copper oxide and a layer containing copper chloride or tellurium chloride. In addition, the dark color layer is made of metal particles such as Ag particles, Ag fibers, and Cu particles, nanocarbon particles such as carbon nanotubes (CNT) or graphene, and conductive polymers such as PEDOT, polyaniline, or polypyrrole. May be formed.

また、タッチセンサ370として、抵抗膜方式または静電容量方式のタッチセンサのほか、光電変換素子を用いた光学式のタッチセンサなどを用いてもよい。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。投影型静電容量方式としては、主に駆動方式の違いから、自己容量方式、相互容量方式などがある。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。 Further, as the touch sensor 370, an optical touch sensor using a photoelectric conversion element may be used in addition to a resistive film type or capacitive type touch sensor. Examples of the electrostatic capacity method include a surface electrostatic capacity method and a projection electrostatic capacity method. As the projected capacitance method, there are a self-capacitance method, a mutual capacitance method, etc. mainly due to a difference in driving method. The mutual capacitance method is preferable because simultaneous multipoint detection is possible.

なお、その他の構成については、表示装置100と同様のため、詳細な説明を省略する。 Since other configurations are the same as those of the display device 100, detailed description thereof is omitted.

また、基板361と着色層131の間にタッチセンサ370を設けずに、表示装置100の基板361と重ねてタッチセンサを設けてもよい。例えば、シート状のタッチセンサ176を表示領域235に重ねて設けてもよい(図6参照。)。 Alternatively, the touch sensor may be provided so as to overlap the substrate 361 of the display device 100 without providing the touch sensor 370 between the substrate 361 and the coloring layer 131. For example, a sheet-like touch sensor 176 may be provided over the display area 235 (see FIG. 6).

〔トランジスタについて〕
本発明の一態様において、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、プレーナ型のトランジスタとしてもよいし、スタガ型のトランジスタとしてもよいし、逆スタガ型のトランジスタとしてもよい。また、トップゲート構造またはボトムゲート構造のいずれのトランジスタ構造としてもよい。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。
[About transistors]
In one embodiment of the present invention, the structure of the transistor included in the display device is not particularly limited. For example, a planar transistor, a staggered transistor, or an inverted staggered transistor may be used. Further, any transistor structure of a top gate structure or a bottom gate structure may be employed. Alternatively, gate electrodes may be provided above and below the channel.

なお、チャネルの上下に設けられたゲート電極の一方を、「ゲート電極」という場合、他方を「バックゲート電極」という。また、チャネルの上下に設けられたゲート電極の一方を、「ゲート」という場合、他方を「バックゲート」という。なお、ゲート電極のことを「フロントゲート電極」という場合がある。同様に、ゲートのことを「フロントゲート」という場合がある。 Note that when one of the gate electrodes provided above and below the channel is referred to as a “gate electrode”, the other is referred to as a “back gate electrode”. When one of the gate electrodes provided above and below the channel is referred to as a “gate”, the other is referred to as a “back gate”. The gate electrode may be referred to as “front gate electrode”. Similarly, the gate may be referred to as a “front gate”.

ゲート電極とバックゲート電極を設けることで、トランジスタの半導体層を、ゲート電極から生じる電界とバックゲート電極から生じる電界によって電気的に取り囲むことができる。ゲート電極およびバックゲート電極から生じる電界によって、チャネルが形成される半導体層を電気的に取り囲むトランジスタの構造をSurrounded channel(S−channel)構造と呼ぶことができる。 By providing the gate electrode and the back gate electrode, the semiconductor layer of the transistor can be electrically surrounded by the electric field generated from the gate electrode and the electric field generated from the back gate electrode. A structure of a transistor that electrically surrounds a semiconductor layer in which a channel is formed by an electric field generated from the gate electrode and the back gate electrode can be referred to as a surround channel (S-channel) structure.

バックゲート電極はゲート電極と同様に機能させることができる。バックゲート電極の電位は、ゲート電極と同電位としてもよいし、接地電位や、任意の電位としてもよい。また、バックゲート電極の電位をゲート電極と連動させず独立して変化させることで、トランジスタのしきい値電圧を変化させることができる。 The back gate electrode can function in the same manner as the gate electrode. The potential of the back gate electrode may be the same as that of the gate electrode, or may be a ground potential or an arbitrary potential. In addition, the threshold voltage of the transistor can be changed by changing the potential of the back gate electrode independently of the gate electrode.

ゲート電極とバックゲート電極を設けることで、更には、両者を同電位とすることで、半導体層においてキャリアの流れる領域が膜厚方向においてより大きくなるため、キャリアの移動量が増加する。この結果、トランジスタのオン電流が大きくなると共に、電界効果移動度が高くなる。 By providing the gate electrode and the back gate electrode, and further by setting both to the same potential, the carrier flow region in the semiconductor layer becomes larger in the film thickness direction, so that the amount of carrier movement increases. As a result, the on-current of the transistor increases and the field effect mobility increases.

したがって、トランジスタを占有面積に対して大きいオン電流を有するトランジスタとすることができる。すなわち、求められるオン電流に対して、トランジスタの占有面積を小さくすることができる。よって、集積度の高い半導体装置を実現することができる。 Therefore, the transistor can be a transistor having a large on-state current with respect to the occupied area. That is, the area occupied by the transistor can be reduced with respect to the required on-state current. Therefore, a highly integrated semiconductor device can be realized.

また、ゲート電極とバックゲート電極は導電層で形成されるため、トランジスタの外部で生じる電界が、チャネルが形成される半導体層に作用しないようにする機能(特に静電気などに対する電界遮蔽機能)を有する。なお、平面視において、バックゲート電極を半導体層よりも大きく形成し、バックゲート電極で半導体層を覆うことで、電界遮蔽機能を高めることができる。 In addition, since the gate electrode and the back gate electrode are formed using conductive layers, they have a function of preventing an electric field generated outside the transistor from acting on a semiconductor layer in which a channel is formed (particularly, an electric field shielding function against static electricity). . Note that the electric field shielding function can be improved by forming the back gate electrode larger than the semiconductor layer in plan view and covering the semiconductor layer with the back gate electrode.

ゲート電極とバックゲート電極は、それぞれが外部からの電界を遮蔽する機能を有するため、トランジスタの上方および下方に生じる荷電粒子等の電荷が半導体層のチャネル形成領域に影響しない。この結果、ストレス試験(例えば、ゲートに負の電荷を印加するNGBT(Negative Gate Bias−Temperature)ストレス試験(「NBT」または「NBTS」ともいう。)の劣化が抑制される。また、ゲート電極とバックゲート電極は、ドレイン電極から生じる電界が半導体層に作用しないように遮断することができる。よって、ドレイン電圧の変動に起因する、オン電流の立ち上がり電圧の変動を抑制することができる。なお、この効果は、ゲート電極およびバックゲート電極に電位が供給されている場合において顕著に生じる。 Since each of the gate electrode and the back gate electrode has a function of shielding an electric field from the outside, charges such as charged particles generated above and below the transistor do not affect the channel formation region of the semiconductor layer. As a result, deterioration of a stress test (for example, NGBT (Negative Gate Bias-Temperature) stress test (also referred to as “NBT” or “NBTS”) in which a negative charge is applied to the gate is suppressed. The back gate electrode can block the electric field generated from the drain electrode so as not to act on the semiconductor layer, and thus can suppress fluctuations in the rising voltage of the on-current due to fluctuations in the drain voltage. This effect is remarkable when a potential is supplied to the gate electrode and the back gate electrode.

また、バックゲート電極を有するトランジスタは、ゲートに正の電荷を印加するPGBT(Positive Gate Bias−Temperature)ストレス試験(「PBT」または「PBTS」ともいう。)前後におけるしきい値電圧の変動も、バックゲート電極を有さないトランジスタより小さい。 In addition, a transistor having a back gate electrode has a variation in threshold voltage before and after a PGBT (Positive Gate Bias-Temperature) stress test (also referred to as “PBT” or “PBTS”) in which a positive charge is applied to the gate. Smaller than a transistor without a back gate electrode.

なお、NGBTおよびPGBTなどのBTストレス試験は加速試験の一種であり、長期間の使用によって起こるトランジスタの特性変化(経年変化)を短時間で評価することができる。特に、BTストレス試験前後におけるトランジスタのしきい値電圧の変動量は、信頼性を調べるための重要な指標となる。BTストレス試験前後において、しきい値電圧の変動量が少ないほど、信頼性が高いトランジスタであるといえる。 Note that a BT stress test such as NGBT and PGBT is a kind of accelerated test, and a transistor characteristic change (aging) caused by long-term use can be evaluated in a short time. In particular, the amount of change in the threshold voltage of the transistor before and after the BT stress test is an important index for examining reliability. Before and after the BT stress test, the smaller the variation amount of the threshold voltage, the higher the reliability of the transistor.

また、ゲート電極およびバックゲート電極を有し、且つ両者を同電位とすることで、しきい値電圧の変動量が低減される。このため、複数のトランジスタ間における電気特性のばらつきも同時に低減される。 In addition, since the gate electrode and the back gate electrode are provided and both have the same potential, the amount of fluctuation in the threshold voltage is reduced. For this reason, variation in electrical characteristics among a plurality of transistors is also reduced at the same time.

また、バックゲート電極側から光が入射する場合に、バックゲート電極を、遮光性を有する導電膜で形成することで、バックゲート電極側から半導体層に光が入射することを防ぐことができる。よって、半導体層の光劣化を防ぎ、トランジスタのしきい値電圧がシフトするなどの電気特性の劣化を防ぐことができる。 In addition, when light enters from the back gate electrode side, the back gate electrode is formed using a light-shielding conductive film, whereby light can be prevented from entering the semiconductor layer from the back gate electrode side. Therefore, light deterioration of the semiconductor layer can be prevented, and deterioration of electrical characteristics such as shift of the threshold voltage of the transistor can be prevented.

[半導体材料]
トランジスタの半導体層に用いる半導体材料の結晶性について大きな制限はない。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。なお、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。
[Semiconductor materials]
There is no major limitation on the crystallinity of the semiconductor material used for the semiconductor layer of the transistor. Any of an amorphous semiconductor and a semiconductor having crystallinity (a microcrystalline semiconductor, a polycrystalline semiconductor, a single crystal semiconductor, or a semiconductor partially including a crystal region) may be used. Note that it is preferable to use a crystalline semiconductor because deterioration of transistor characteristics can be suppressed.

また、例えば、トランジスタの半導体層に用いる半導体材料として、シリコンや、ゲルマニウム等を用いることができる。また、炭化シリコン、ガリウム砒素、金属酸化物、窒化物半導体などの化合物半導体や、有機半導体などを用いることができる。 For example, silicon, germanium, or the like can be used as a semiconductor material used for a semiconductor layer of the transistor. Alternatively, a compound semiconductor such as silicon carbide, gallium arsenide, metal oxide, or nitride semiconductor, or an organic semiconductor can be used.

例えば、トランジスタに用いる半導体材料として、多結晶シリコン(ポリシリコン)や、非晶質シリコン(アモルファスシリコン)などを用いることができる。また、トランジスタに用いる半導体材料として、金属酸化物の一種である酸化物半導体を用いることができる。代表的には、インジウムを含む酸化物半導体などを用いることができる。 For example, polycrystalline silicon (polysilicon), amorphous silicon (amorphous silicon), or the like can be used as a semiconductor material used for the transistor. As a semiconductor material used for the transistor, an oxide semiconductor which is a kind of metal oxide can be used. Typically, an oxide semiconductor containing indium can be used.

特に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ソースとドレインの間に流れる電流を低減できるため好ましい。 In particular, it is preferable to use a semiconductor material with a wider band gap and lower carrier density than silicon because current flowing between the source and the drain in the off state of the transistor can be reduced.

半導体層は、例えば少なくともインジウム、亜鉛およびM(アルミニウム、チタン、ガリウム、ゲルマニウム、イットリウム、ジルコニウム、ランタン、セリウム、スズ、ネオジムまたはハフニウム等の金属)を含むIn−M−Zn系酸化物で表記される材料を含むことが好ましい。また、該酸化物半導体を用いたトランジスタの電気特性のばらつきを減らすため、それらと共に、スタビライザーを含むことが好ましい。 The semiconductor layer is represented by an In-M-Zn-based oxide containing at least indium, zinc, and M (metal such as aluminum, titanium, gallium, germanium, yttrium, zirconium, lanthanum, cerium, tin, neodymium, or hafnium). It is preferable to include a material. In addition, in order to reduce variation in electrical characteristics of the transistor including the oxide semiconductor, a stabilizer is preferably included together with the transistor.

スタビライザーとしては、上記Mで記載の金属を含め、例えば、ガリウム、スズ、ハフニウム、アルミニウム、またはジルコニウム等がある。また、他のスタビライザーとしては、ランタノイドである、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウム等がある。 Examples of the stabilizer include the metals described in M above, and examples include gallium, tin, hafnium, aluminum, and zirconium. Other stabilizers include lanthanoids such as lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, and lutetium.

半導体層を構成する酸化物半導体として、例えば、In−Ga−Zn系酸化物、In−Al−Zn系酸化物、In−Sn−Zn系酸化物、In−Hf−Zn系酸化物、In−La−Zn系酸化物、In−Ce−Zn系酸化物、In−Pr−Zn系酸化物、In−Nd−Zn系酸化物、In−Sm−Zn系酸化物、In−Eu−Zn系酸化物、In−Gd−Zn系酸化物、In−Tb−Zn系酸化物、In−Dy−Zn系酸化物、In−Ho−Zn系酸化物、In−Er−Zn系酸化物、In−Tm−Zn系酸化物、In−Yb−Zn系酸化物、In−Lu−Zn系酸化物、In−Sn−Ga−Zn系酸化物、In−Hf−Ga−Zn系酸化物、In−Al−Ga−Zn系酸化物、In−Sn−Al−Zn系酸化物、In−Sn−Hf−Zn系酸化物、In−Hf−Al−Zn系酸化物を用いることができる。 As an oxide semiconductor included in the semiconductor layer, for example, an In—Ga—Zn-based oxide, an In—Al—Zn-based oxide, an In—Sn—Zn-based oxide, an In—Hf—Zn-based oxide, an In— La-Zn oxide, In-Ce-Zn oxide, In-Pr-Zn oxide, In-Nd-Zn oxide, In-Sm-Zn oxide, In-Eu-Zn oxide In-Gd-Zn-based oxide, In-Tb-Zn-based oxide, In-Dy-Zn-based oxide, In-Ho-Zn-based oxide, In-Er-Zn-based oxide, In-Tm -Zn oxide, In-Yb-Zn oxide, In-Lu-Zn oxide, In-Sn-Ga-Zn oxide, In-Hf-Ga-Zn oxide, In-Al- Ga-Zn-based oxide, In-Sn-Al-Zn-based oxide, In-Sn-Hf-Zn-based Product, can be used In-Hf-Al-Zn-based oxide.

なお、ここで、In−Ga−Zn系酸化物とは、InとGaとZnを主成分として有する酸化物という意味であり、InとGaとZnの比率は問わない。また、InとGaとZn以外の金属元素が入っていてもよい。 Note that here, an In—Ga—Zn-based oxide means an oxide containing In, Ga, and Zn as its main components, and there is no limitation on the ratio of In, Ga, and Zn. Moreover, metal elements other than In, Ga, and Zn may be contained.

金属酸化物の一種である酸化物半導体は、単結晶酸化物半導体と、非単結晶酸化物半導体と、に分けられる。非単結晶酸化物半導体としては、CAAC−OS(c−axis−aligned crystalline oxide semiconductor)、多結晶酸化物半導体、nc−OS(nanocrystalline oxide semiconductor)、擬似非晶質酸化物半導体(a−like OS:amorphous−like oxide semiconductor)、及び非晶質酸化物半導体などがある。 An oxide semiconductor which is a kind of metal oxide is classified into a single crystal oxide semiconductor and a non-single-crystal oxide semiconductor. As the non-single-crystal oxide semiconductor, a CAAC-OS (c-axis-aligned crystal oxide semiconductor), a polycrystalline oxide semiconductor, an nc-OS (nanocrystalline oxide semiconductor), a pseudo-amorphous oxide semiconductor (a-like oxide semiconductor) : Amorphous-like oxide semiconductor) and amorphous oxide semiconductor.

また、本発明の一態様で開示されるトランジスタの半導体層には、CAC−OS(Cloud−Aligned Composite oxide semiconductor)を用いてもよい。 Alternatively, a CAC-OS (Cloud-Aligned Composite Oxide Semiconductor) may be used for the semiconductor layer of the transistor disclosed in one embodiment of the present invention.

なお、本発明の一態様で開示されるトランジスタの半導体層は、上述した非単結晶酸化物半導体またはCAC−OSを用いることが好ましい。また、非単結晶酸化物半導体としては、nc−OSまたはCAAC−OSを用いることが好ましい。 Note that the above-described non-single-crystal oxide semiconductor or CAC-OS is preferably used for the semiconductor layer of the transistor disclosed in one embodiment of the present invention. As the non-single-crystal oxide semiconductor, an nc-OS or a CAAC-OS is preferably used.

本実施の形態は、他の実施の形態などに記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。 This embodiment can be implemented in appropriate combination with the structures described in the other embodiments.

(実施の形態2)
表示装置100の作製方法の一例について、図面を用いて説明する。特に、周辺回路領域234に含まれるトランジスタ、および表示領域235に含まれるトランジスタに着目して、作製方法を説明する。
(Embodiment 2)
An example of a method for manufacturing the display device 100 will be described with reference to drawings. In particular, a manufacturing method will be described focusing on the transistors included in the peripheral circuit region 234 and the transistors included in the display region 235.

なお、表示装置を構成する絶縁層、半導体層、導電層などは、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:Pulse Laser Deposition)法、原子層成膜(ALD:Atomic Layer Deposition)法など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)法を用いてもよい。 Note that an insulating layer, a semiconductor layer, a conductive layer, and the like included in the display device are formed by a sputtering method, a chemical vapor deposition (CVD) method, a vacuum evaporation method, a pulse laser deposition (PLD) method, It can be formed using an atomic layer deposition (ALD) method or the like. The CVD method may be a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) method or a thermal CVD method. As an example of the thermal CVD method, a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method may be used.

また、表示装置を構成する絶縁層、半導体層、導電層などは、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、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。 Insulating layers, semiconductor layers, conductive layers, etc. constituting the display device are spin coating, dip, spray coating, ink jet, dispensing, screen printing, offset printing, slit coating, roll coating, curtain coating, knife coating, etc. Can be formed.

表示装置を構成する層(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、島状の層を形成してもよい。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層を加工してもよい。フォトリソグラフィ法としては、加工したい層(薄膜)上にレジストマスクを形成して、レジストマスクをマスクとして用いて、当該層(薄膜)の一部を選択的に除去し、その後レジストマスクを除去する方法と、感光性を有する層を成膜した後に、露光、現像を行って、当該層を所望の形状に加工する方法と、がある。 When a layer (thin film) included in the display device is processed, the layer can be processed using a photolithography method or the like. Alternatively, the island-shaped layer may be formed by a film formation method using a shielding mask. Alternatively, the layer may be processed by a nanoimprint method, a sand blast method, a lift-off method, or the like. As a photolithography method, a resist mask is formed over a layer (thin film) to be processed, a part of the layer (thin film) is selectively removed using the resist mask as a mask, and then the resist mask is removed. And a method of forming a layer having photosensitivity and then performing exposure and development to process the layer into a desired shape.

フォトリソグラフィ法において光を用いる場合、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、紫外光や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。 When light is used in the photolithography method, light used for exposure can be, for example, i-line (wavelength 365 nm), g-line (wavelength 436 nm), h-line (wavelength 405 nm), or light obtained by mixing these. In addition, ultraviolet light, KrF laser light, ArF laser light, or the like can be used. Further, exposure may be performed by an immersion exposure technique. Further, extreme ultraviolet light (EUV: Extreme Ultra-violet) or X-rays may be used as light used for exposure. Further, an electron beam can be used instead of the light used for exposure. It is preferable to use extreme ultraviolet light, X-rays, or an electron beam because extremely fine processing is possible. Note that a photomask is not necessary when exposure is performed by scanning a beam such as an electron beam.

層(薄膜)の除去(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。また、これらのエッチング方法を組み合わせて用いてもよい。 For removal (etching) of the layer (thin film), a dry etching method, a wet etching method, a sand blasting method, or the like can be used. Moreover, you may use combining these etching methods.

<作製方法例>
本実施の形態に示す表示装置100は、対向基板171(図7(D)参照。)とトランジスタ基板181(図15(B)参照。)を組み合わせて作製する。
<Example of production method>
The display device 100 described in this embodiment is manufactured by combining a counter substrate 171 (see FIG. 7D) and a transistor substrate 181 (see FIG. 15B).

〔対向基板171〕
まず、対向基板171の作製方法について説明する。
[Counter substrate 171]
First, a method for manufacturing the counter substrate 171 is described.

[工程A1]
基板361上に着色層131および遮光層132を形成する(図7(A)参照。)。また、基板361は、透光性を有することが好ましい。
[Step A1]
A colored layer 131 and a light-blocking layer 132 are formed over the substrate 361 (see FIG. 7A). The substrate 361 preferably has a light-transmitting property.

本実施の形態では支持基板331としてガラス基板を用いる。また、基板361は表示装置100の作製工程に耐えうる機械的強度を有することが好ましい。言い換えると、基板361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ことが好ましい。 In this embodiment, a glass substrate is used as the support substrate 331. The substrate 361 preferably has mechanical strength that can withstand the manufacturing process of the display device 100. In other words, it is preferable that the substrate 361 has rigidity to an extent that the substrate 361 can be easily transported and has heat resistance with respect to the temperature required for the manufacturing process.

着色層131は、感光性の材料を用いて形成することで、フォトリソグラフィ法等により島状に加工することができる。着色層131と遮光層132は、必要に応じて設ければよい。よって、着色層131と遮光層132の少なくとも一方を設けない場合もありうる。なお、表示装置100では、周辺回路領域234等と重ねて遮光層132を設けている。 The colored layer 131 can be processed into an island shape by a photolithography method or the like by being formed using a photosensitive material. The coloring layer 131 and the light shielding layer 132 may be provided as necessary. Therefore, there may be a case where at least one of the colored layer 131 and the light shielding layer 132 is not provided. In the display device 100, a light shielding layer 132 is provided so as to overlap with the peripheral circuit region 234 and the like.

[工程A2]
次に、着色層131および遮光層132上に、絶縁層121を形成する(図7(B)参照。)。
[Step A2]
Next, the insulating layer 121 is formed over the coloring layer 131 and the light-blocking layer 132 (see FIG. 7B).

絶縁層121は、平坦化層として機能することが好ましい。絶縁層121には、アクリル、エポキシなどの樹脂を好適に用いることができる。絶縁層121として無機絶縁層を用いてもよい。 The insulating layer 121 preferably functions as a planarization layer. For the insulating layer 121, a resin such as acrylic or epoxy can be preferably used. An inorganic insulating layer may be used as the insulating layer 121.

[工程A3]
次に、電極113を形成する(図7(C)参照。)。電極113は、導電膜を形成した後、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。電極113は、可視光を透過する導電材料を用いて形成する。
[Step A3]
Next, the electrode 113 is formed (see FIG. 7C). The electrode 113 can be formed by forming a conductive film, then forming a resist mask, etching the conductive film, and then removing the resist mask. The electrode 113 is formed using a conductive material that transmits visible light.

[工程A8]
次に、電極113上に、絶縁層117を形成する(図7(C)参照。)。絶縁層117は、有機樹脂材料を用いて形成することが好ましい。
[Step A8]
Next, the insulating layer 117 is formed over the electrode 113 (see FIG. 7C). The insulating layer 117 is preferably formed using an organic resin material.

[工程A9]
次に、電極113および絶縁層117上に、配向膜133bを形成する(図7(D)参照。)。配向膜133bは、樹脂等の薄膜を形成した後に、配向処理(ラビング処理または光配向処理など)を行うことで形成できる。
[Step A9]
Next, an alignment film 133b is formed over the electrode 113 and the insulating layer 117 (see FIG. 7D). The alignment film 133b can be formed by performing alignment treatment (rubbing treatment, photo-alignment treatment, or the like) after forming a thin film of resin or the like.

このようにして、対向基板171を作製することができる。 In this manner, the counter substrate 171 can be manufactured.

〔トランジスタ基板181〕
続いて、トランジスタ基板181の作製方法について説明する。
[Transistor substrate 181]
Next, a method for manufacturing the transistor substrate 181 will be described.

[工程B1]
支持基板334上に剥離層335を形成し、剥離層335上に層336を形成する(図8(A)参照。)。支持基板334としては、基板351および基板361と同様の材料を用いることができる。また、支持基板334は、紫外光を透過する機能を有することが好ましい。
[Step B1]
A separation layer 335 is formed over the supporting substrate 334, and a layer 336 is formed over the separation layer 335 (see FIG. 8A). As the support substrate 334, a material similar to that of the substrate 351 and the substrate 361 can be used. The support substrate 334 preferably has a function of transmitting ultraviolet light.

本実施の形態では支持基板334としてガラス基板を用いる。また、支持基板334は表示装置100の作製工程に耐えうる機械的強度を有することが好ましい。言い換えると、支持基板334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ことが好ましい。支持基板331の厚さは、0.5mm以上5mm以下が好ましく、0.7mm以上5mm以下がより好ましい。 In this embodiment, a glass substrate is used as the supporting substrate 334. The support substrate 334 preferably has mechanical strength that can withstand the manufacturing process of the display device 100. In other words, it is preferable that the support substrate 334 has rigidity to an extent that the support substrate 334 can be easily transported and has heat resistance with respect to the temperature required for the manufacturing process. The thickness of the support substrate 331 is preferably 0.5 mm or more and 5 mm or less, and more preferably 0.7 mm or more and 5 mm or less.

剥離層335は、後に照射する光を吸収する機能を有することが好ましい。剥離層335としては、金属層または金属酸化物層などを用いることができる。例えば、剥離層335として、酸化チタン(TiO)、酸化モリブデン、酸化アルミニウム、酸化タングステン、シリコンを含むインジウム錫酸化物(ITSO)、インジウム亜鉛酸化物、In−Ga−Zn酸化物などを用いることができる。 The release layer 335 preferably has a function of absorbing light to be irradiated later. As the separation layer 335, a metal layer, a metal oxide layer, or the like can be used. For example, as the separation layer 335, titanium oxide (TiO x ), molybdenum oxide, aluminum oxide, tungsten oxide, indium tin oxide containing silicon (ITSO), indium zinc oxide, In—Ga—Zn oxide, or the like is used. Can do.

剥離層335の形成方法に特に限定は無い。例えば、スパッタリング法、プラズマCVD法、蒸着法、ゾルゲル法、電気泳動法、スプレー法等を用いて形成することができる。 There is no particular limitation on the method for forming the release layer 335. For example, it can be formed using a sputtering method, a plasma CVD method, a vapor deposition method, a sol-gel method, an electrophoresis method, a spray method, or the like.

剥離層335に金属酸化物を用いる場合は、金属層を成膜した後に、当該金属層に酸素を導入することで、剥離層335を形成することができる。このとき、金属層の表面のみ、または金属層全体を酸化させる。前者の場合、金属層に酸素を導入することで、金属層と金属酸化物層との積層構造が形成される。 In the case where a metal oxide is used for the separation layer 335, the separation layer 335 can be formed by introducing oxygen into the metal layer after the metal layer is formed. At this time, only the surface of the metal layer or the entire metal layer is oxidized. In the former case, a laminated structure of a metal layer and a metal oxide layer is formed by introducing oxygen into the metal layer.

また、金属層を、酸素を含む雰囲気下で金属層を加熱することで酸化させてもよい。この場合、酸素を含むガスを流しながら金属層を加熱することが好ましい。金属層を加熱する温度は、100℃以上500℃以下が好ましく、100℃以上450℃以下がより好ましく、100℃以上400℃以下がより好ましく、100℃以上350℃以下がさらに好ましい。 Alternatively, the metal layer may be oxidized by heating the metal layer in an atmosphere containing oxygen. In this case, it is preferable to heat the metal layer while flowing a gas containing oxygen. The temperature for heating the metal layer is preferably 100 ° C. or higher and 500 ° C. or lower, more preferably 100 ° C. or higher and 450 ° C. or lower, more preferably 100 ° C. or higher and 400 ° C. or lower, and further preferably 100 ° C. or higher and 350 ° C. or lower.

金属層を加熱する温度は、トランジスタの作製における最高温度以下が好ましい。これにより、表示装置の作製における最高温度が高くなることを防止できる。トランジスタの作製における最高温度以下とすることで、トランジスタの作製工程における製造装置などを流用することが可能となるため、追加の設備投資などを抑制することができる。したがって、生産コストが抑制された表示装置とすることができる。例えば、トランジスタの作製温度が350℃までである場合、加熱処理の温度は350℃以下とすることが好ましい。 The temperature for heating the metal layer is preferably equal to or lower than the maximum temperature in the manufacture of the transistor. Thereby, it can prevent that the maximum temperature in manufacture of a display apparatus becomes high. By setting the temperature to be equal to or lower than the maximum temperature in manufacturing a transistor, it is possible to divert a manufacturing apparatus or the like in a transistor manufacturing process, and thus it is possible to suppress additional equipment investment. Therefore, a display device with reduced production costs can be obtained. For example, when the manufacturing temperature of the transistor is up to 350 ° C., the temperature of the heat treatment is preferably 350 ° C. or lower.

金属層を形成し、金属層の表面にラジカル処理を行って剥離層335としてもよい。ラジカル処理では、酸素ラジカル及びヒドロキシラジカルのうち少なくとも一方を含む雰囲気に、金属層の表面を曝すことが好ましい。例えば、酸素または水蒸気(HO)のうち一方または双方を含む雰囲気でプラズマ処理を行うことが好ましい。 A release layer 335 may be formed by forming a metal layer and performing radical treatment on the surface of the metal layer. In the radical treatment, it is preferable to expose the surface of the metal layer to an atmosphere containing at least one of oxygen radicals and hydroxy radicals. For example, plasma treatment is preferably performed in an atmosphere containing one or both of oxygen and water vapor (H 2 O).

ラジカル処理は、プラズマ発生装置またはオゾン発生装置を用いて行うことができる。例えば、酸素プラズマ処理、水素プラズマ処理、水プラズマ処理、オゾン処理等で行うことができる。酸素プラズマ処理は、酸素を含む雰囲気下でプラズマを生成して行うことができる。水素プラズマ処理は、水素を含む雰囲気下でプラズマを生成して行うことができる。水プラズマ処理は、水蒸気(HO)を含む雰囲気下でプラズマを生成して行うことができる。特に水プラズマ処理を行うことで、剥離層335の表面または内部に水分を多く含ませることができ好ましい。 The radical treatment can be performed using a plasma generator or an ozone generator. For example, oxygen plasma treatment, hydrogen plasma treatment, water plasma treatment, ozone treatment, or the like can be performed. The oxygen plasma treatment can be performed by generating plasma in an atmosphere containing oxygen. The hydrogen plasma treatment can be performed by generating plasma in an atmosphere containing hydrogen. The water plasma treatment can be performed by generating plasma in an atmosphere containing water vapor (H 2 O). In particular, water plasma treatment is preferable because a large amount of moisture can be contained in the surface or inside of the release layer 335.

また、酸素、水素、水(水蒸気)、及び不活性ガス(代表的にはアルゴン)のうち、2種以上を含む雰囲気下でのプラズマ処理を行ってもよい。当該プラズマ処理としては、例えば、酸素と水素とを含む雰囲気下でのプラズマ処理、酸素と水とを含む雰囲気下でのプラズマ処理、水とアルゴンとを含む雰囲気下でのプラズマ処理、酸素とアルゴンとを含む雰囲気下でのプラズマ処理、または酸素と水とアルゴンとを含む雰囲気下でのプラズマ処理などが挙げられる。プラズマ処理のガスの一つとして、アルゴンガスを用いることで剥離層335にダメージを与えながら、プラズマ処理を行うことが可能となるため好適である。 Alternatively, plasma treatment may be performed in an atmosphere containing two or more of oxygen, hydrogen, water (water vapor), and an inert gas (typically argon). Examples of the plasma treatment include plasma treatment in an atmosphere containing oxygen and hydrogen, plasma treatment in an atmosphere containing oxygen and water, plasma treatment in an atmosphere containing water and argon, and oxygen and argon. Or a plasma treatment in an atmosphere containing oxygen, water, and argon. Using argon gas as one of the plasma treatment gases is preferable because the plasma treatment can be performed while damaging the peeling layer 335.

2種以上のプラズマ処理を大気に暴露することなく連続で行ってもよい。例えば、アルゴンプラズマ処理を行った後に、水プラズマ処理を行ってもよい。 Two or more plasma treatments may be performed continuously without exposure to the atmosphere. For example, the water plasma treatment may be performed after the argon plasma treatment.

これにより、剥離層335の表面または内部に、水素、酸素、水素ラジカル(H)、酸素ラジカル(O)、ヒドロキシラジカル(OH)等を含ませることができる。また、これらが、加熱処理や光照射により加熱され、HOとなる。 Accordingly, hydrogen, oxygen, a hydrogen radical (H * ), an oxygen radical (O * ), a hydroxy radical (OH * ), or the like can be included in the surface or inside of the peeling layer 335. Moreover, it is heated by heat treatment or light irradiation, the H 2 O.

剥離層335の厚さは、1nm以上200nm以下が好ましく、5nm以上100nm以下がより好ましく、5nm以上50nm以下がより好ましい。なお、金属層を酸化して剥離層335を形成する場合、最終的に形成される剥離層335の厚さは、成膜した金属層の厚さよりも厚くなることがある。 The thickness of the release layer 335 is preferably 1 nm to 200 nm, more preferably 5 nm to 100 nm, and more preferably 5 nm to 50 nm. Note that in the case where the release layer 335 is formed by oxidizing the metal layer, the thickness of the release layer 335 finally formed may be larger than the thickness of the formed metal layer.

後に行う、剥離層335と層336の分離前または分離中に、剥離層335と層336との界面に水を含む液体を供給することで、分離に要する力を低減させることができる。剥離層335と当該液体との接触角が小さいほど、分離に要する力を低減させることができる。具体的には、剥離層335の水を含む液体との接触角は、0°より大きく60°以下が好ましく、0°より大きく50°以下がより好ましい。なお、水を含む液体に対する濡れ性が極めて高い場合(例えば接触角が約20°以下の場合)には、接触角の正確な値の取得が困難なことがある。剥離層335は、水を含む液体に対する濡れ性が高いほど好適であるため、上記接触角の正確な値が取得できないほど、水を含む液体に対する濡れ性が高くてもよい。 By supplying a liquid containing water to the interface between the release layer 335 and the layer 336 before or during the separation between the release layer 335 and the layer 336, which is performed later, the force required for the separation can be reduced. As the contact angle between the release layer 335 and the liquid is smaller, the force required for separation can be reduced. Specifically, the contact angle between the release layer 335 and the liquid containing water is preferably greater than 0 ° and 60 ° or less, and more preferably greater than 0 ° and 50 ° or less. In addition, when the wettability with respect to the liquid containing water is very high (for example, when a contact angle is about 20 degrees or less), acquisition of the exact value of a contact angle may be difficult. Since the peeling layer 335 is more suitable as the wettability with respect to the liquid containing water is higher, the wettability with respect to the liquid containing water may be higher as the accurate value of the contact angle cannot be obtained.

剥離層335には、酸化チタン、酸化タングステン等が好適である。酸化チタンを用いると、酸化タングステンよりもコストを低減でき、好ましい。 For the peeling layer 335, titanium oxide, tungsten oxide, or the like is preferable. When titanium oxide is used, cost can be reduced as compared with tungsten oxide, which is preferable.

剥離層335は光触媒機能を有してもよい。光触媒機能を有する金属酸化物層に光を照射することで、光触媒反応を生じさせることができる。これにより、金属酸化物層と樹脂層との結合力を弱め、容易に分離できる場合がある。剥離層335には、剥離層335を活性化させる波長の光を適宜照射することができる。例えば、剥離層335に紫外光を照射する。例えば、剥離層335の成膜後、他の層を介することなく、剥離層335に直接、紫外光を照射してもよい。紫外光の照射には、紫外光ランプを好適に用いることができる。紫外光ランプとしては、水銀ランプ、水銀キセノンランプ、メタルハライドランプ等が挙げられる。または、分離前に行うレーザ照射工程によって、剥離層335を活性化させてもよい。 The release layer 335 may have a photocatalytic function. By irradiating light to the metal oxide layer having a photocatalytic function, a photocatalytic reaction can be caused. Thereby, the bond strength between the metal oxide layer and the resin layer may be weakened and may be easily separated. The release layer 335 can be appropriately irradiated with light having a wavelength that activates the release layer 335. For example, the release layer 335 is irradiated with ultraviolet light. For example, after the release layer 335 is formed, the release layer 335 may be directly irradiated with ultraviolet light without passing through another layer. For irradiation with ultraviolet light, an ultraviolet light lamp can be suitably used. Examples of the ultraviolet lamp include a mercury lamp, a mercury xenon lamp, and a metal halide lamp. Alternatively, the peeling layer 335 may be activated by a laser irradiation process performed before separation.

剥離層335として、金属元素もしくは窒素を添加した酸化チタンを用いてもよい。これらの元素を添加した酸化チタンを用いて剥離層335を形成すると、紫外光でなく、可視光によって剥離層335と層336を分離することができる。 As the separation layer 335, titanium oxide to which a metal element or nitrogen is added may be used. When the separation layer 335 is formed using titanium oxide to which these elements are added, the separation layer 335 and the layer 336 can be separated by visible light instead of ultraviolet light.

層336は、各種樹脂材料(樹脂前駆体を含む)を用いて形成することができる。層336は、熱硬化性を有する材料を用いて形成することが好ましい。層336は、感光性を有する材料を用いて形成してもよく、感光性を有さない材料(非感光性の材料ともいう)を用いて形成してもよい。 The layer 336 can be formed using various resin materials (including a resin precursor). The layer 336 is preferably formed using a thermosetting material. The layer 336 may be formed using a photosensitive material or a non-photosensitive material (also referred to as a non-photosensitive material).

感光性を有する材料を用いると、光を用いたフォトリソグラフィ法により、層336の一部を除去し、所望の形状の層336を形成することができる。 When a photosensitive material is used, a part of the layer 336 can be removed and a layer 336 having a desired shape can be formed by a photolithography method using light.

層336は、ポリイミド樹脂またはポリイミド樹脂前駆体を含む材料を用いて形成されることが好ましい。層336は、例えば、ポリイミド樹脂と溶媒を含む材料、またはポリアミック酸と溶媒を含む材料等を用いて形成できる。ポリイミドは、表示装置の平坦化膜等に好適に用いられる材料であるため、成膜装置や材料を共有することができる。そのため本発明の一態様の構成を実現するために新たな装置や材料を必要としない。 The layer 336 is preferably formed using a material containing a polyimide resin or a polyimide resin precursor. The layer 336 can be formed using, for example, a material containing a polyimide resin and a solvent, or a material containing a polyamic acid and a solvent. Since polyimide is a material that is suitably used for a planarizing film or the like of a display device, the film forming device and the material can be shared. Therefore, no new device or material is required to realize the structure of one embodiment of the present invention.

そのほか、層336の形成に用いることができる樹脂材料としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミドアミド樹脂、シロキサン樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂、フェノール樹脂、及びこれら樹脂の前駆体等が挙げられる。 In addition, examples of the resin material that can be used for forming the layer 336 include acrylic resins, epoxy resins, polyamide resins, polyimide amide resins, siloxane resins, benzocyclobutene resins, phenol resins, and precursors of these resins. Is mentioned.

層336は、スリットコータまたはスピンコータなどを用いて形成することが好ましい。スピンコート法を用いることで、大判基板に薄い膜を均一に形成することができる。 The layer 336 is preferably formed using a slit coater or a spin coater. By using the spin coating method, a thin film can be uniformly formed on a large substrate.

層336は、粘度が5cP以上500cP未満、好ましくは5cP以上100cP未満、より好ましくは10cP以上50cP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、良質な層を形成できる。 The layer 336 is preferably formed using a solution having a viscosity of 5 cP or more and less than 500 cP, preferably 5 cP or more and less than 100 cP, more preferably 10 cP or more and 50 cP or less. The lower the viscosity of the solution, the easier the application. In addition, the lower the viscosity of the solution, the more air bubbles can be prevented and the better quality layer can be formed.

また、層336として、加熱により水素を放出する無機材料を用いてもよい。例えば、層336として、水素を含む非晶質シリコンなどを用いてもよい。 Alternatively, the layer 336 may be formed using an inorganic material that releases hydrogen by heating. For example, the layer 336 may be formed using amorphous silicon containing hydrogen.

次に、層336に対して加熱処理を行い、層336を硬化させる。加熱処理は、例えば、加熱装置のチャンバーの内部に、酸素、窒素、及び希ガス(アルゴンなど)のうち一つまたは複数を含むガスを流しながら行うことができる。または、加熱処理は、大気雰囲気下で加熱装置のチャンバー、ホットプレート等を用いて行うことができる。 Next, heat treatment is performed on the layer 336 to cure the layer 336. The heat treatment can be performed, for example, while flowing a gas containing one or more of oxygen, nitrogen, and a rare gas (such as argon) inside the chamber of the heating device. Alternatively, the heat treatment can be performed using a chamber of a heating device, a hot plate, or the like in an air atmosphere.

大気雰囲気下や酸素を含むガスを流しながら加熱処理を行うと、層336が酸化により着色し、可視光に対する透過性が低下することがある。そのため、窒素ガスを流しながら、加熱を行うことが好ましい。これにより、層336の可視光に対する透過性を高めることができる。 When heat treatment is performed in an air atmosphere or a gas containing oxygen, the layer 336 may be colored by oxidation, and the visible light permeability may be reduced. Therefore, it is preferable to perform heating while flowing nitrogen gas. Thereby, the visible light transmittance of the layer 336 can be increased.

加熱処理の温度は、トランジスタの作製における最高温度以下とすることが好ましい。例えば、トランジスタの作製温度が350℃までである場合、加熱処理の温度は350℃以下とすることが好ましい。 The temperature of the heat treatment is preferably equal to or lower than the maximum temperature in manufacturing the transistor. For example, when the manufacturing temperature of the transistor is up to 350 ° C., the temperature of the heat treatment is preferably 350 ° C. or lower.

加熱処理の時間は、例えば、5分以上24時間以下が好ましく、30分以上12時間以下がより好ましく、1時間以上6時間以下がさらに好ましい。なお、加熱処理の時間はこれに限定されない。例えば、加熱処理を、RTA(Rapid Thermal Annealing)法を用いて行う場合などは、5分未満としてもよい。 The heat treatment time is preferably, for example, 5 minutes to 24 hours, more preferably 30 minutes to 12 hours, and further preferably 1 hour to 6 hours. Note that the heat treatment time is not limited thereto. For example, when the heat treatment is performed using an RTA (Rapid Thermal Annealing) method, it may be less than 5 minutes.

加熱装置としては、電気炉や、抵抗発熱体などの発熱体からの熱伝導または熱輻射によって被処理物を加熱する装置等、様々な装置を用いることができる。例えば、GRTA(Gas Rapid Thermal Anneal)装置、LRTA(Lamp Rapid Thermal Anneal)装置等のRTA装置を用いることができる。LRTA装置は、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、高圧水銀ランプなどのランプから発する光(電磁波)の輻射により、被処理物を加熱する装置である。GRTA装置は、高温のガスを用いて加熱処理を行う装置である。RTA装置を用いることによって、処理時間が短縮することができるので、量産する上で好ましい。また、加熱処理はインライン型の加熱装置を用いて行ってもよい。 As the heating device, various devices such as an electric furnace and a device for heating an object to be processed by heat conduction or heat radiation from a heating element such as a resistance heating element can be used. For example, an RTA apparatus such as a GRTA (Gas Rapid Thermal Anneal) apparatus or an LRTA (Lamp Rapid Thermal Anneal) apparatus can be used. The LRTA apparatus is an apparatus that heats an object to be processed by radiation of light (electromagnetic waves) emitted from a lamp such as a halogen lamp, a metal halide lamp, a xenon arc lamp, a carbon arc lamp, a high pressure sodium lamp, or a high pressure mercury lamp. The GRTA apparatus is an apparatus that performs heat treatment using a high-temperature gas. Since the processing time can be shortened by using an RTA apparatus, it is preferable for mass production. Further, the heat treatment may be performed using an in-line heating apparatus.

加熱処理を行う前に、層336に含まれる溶媒を除去するための熱処理(プリベーク処理ともいう)を行ってもよい。プリベーク処理の温度は用いる材料に応じて適宜決定することができる。例えば、50℃以上180℃以下、80℃以上150℃以下、または90℃以上120℃以下で行うことができる。または、加熱処理がプリベーク処理を兼ねてもよく、加熱処理によって、層336に含まれる溶媒を除去してもよい。 Prior to heat treatment, heat treatment (also referred to as pre-bake treatment) for removing the solvent contained in the layer 336 may be performed. The pre-baking temperature can be appropriately determined according to the material used. For example, it can be performed at 50 ° C. or higher and 180 ° C. or lower, 80 ° C. or higher and 150 ° C. or lower, or 90 ° C. or higher and 120 ° C. or lower. Alternatively, the heat treatment may also serve as a prebake treatment, and the solvent contained in the layer 336 may be removed by the heat treatment.

層336の厚さは、0.01μm以上10μm未満であることが好ましく、0.1μm以上5μm以下であることがより好ましく、0.5μm以上3μm以下であることがさらに好ましい。層336を薄く形成することで、低コストで表示装置を作製できる。 The thickness of the layer 336 is preferably 0.01 μm or more and less than 10 μm, more preferably 0.1 μm or more and 5 μm or less, and further preferably 0.5 μm or more and 3 μm or less. By forming the layer 336 thin, a display device can be manufactured at low cost.

層336の熱膨張係数は、0.1ppm/℃以上50ppm/℃以下であることが好ましく、0.1ppm/℃以上20ppm/℃以下であることがより好ましく、0.1ppm/℃以上10ppm/℃以下であることがさらに好ましい。層336の熱膨張係数が低いほど、加熱により、トランジスタ等を構成する層にクラックが生じることや、トランジスタ等が破損することを抑制できる。 The thermal expansion coefficient of the layer 336 is preferably 0.1 ppm / ° C. or more and 50 ppm / ° C. or less, more preferably 0.1 ppm / ° C. or more and 20 ppm / ° C. or less, and 0.1 ppm / ° C. or more and 10 ppm / ° C. or less. More preferably, it is as follows. As the thermal expansion coefficient of the layer 336 is lower, it is possible to suppress the generation of cracks in the layer included in the transistor or the like, or the damage of the transistor or the like due to heating.

剥離層335と層336の分離は、上記の光照射による分離方法以外に、物理的に分離する方法がある。 The separation of the separation layer 335 and the layer 336 includes a physical separation method other than the above-described separation method by light irradiation.

剥離層335と層336を物理的に分離する場合は、例えば、剥離層335としてタングステンなどの高融点金属材料を含む層と、当該金属材料の酸化物を含む層を積層して用いる。高融点金属材料を含む金属層を形成し、該金属層の表面を酸素プラズマ処理などにより酸化させてもよい。 In the case where the separation layer 335 and the layer 336 are physically separated, for example, a layer containing a refractory metal material such as tungsten and a layer containing an oxide of the metal material are stacked and used as the separation layer 335. A metal layer containing a refractory metal material may be formed, and the surface of the metal layer may be oxidized by oxygen plasma treatment or the like.

また、剥離層335と層336を物理的に分離する場合は、例えば、層336として、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコンなどの酸素を含む無機絶縁材料を用いる。 In the case where the separation layer 335 and the layer 336 are physically separated, for example, an inorganic insulating material containing oxygen such as silicon oxide, silicon oxynitride, or silicon nitride oxide is used as the layer 336.

例えば、剥離層335を形成した支持基板331に、垂直方向に引っ張る力を加えることにより、剥離層335と層336を分離することができる。 For example, the peeling layer 335 and the layer 336 can be separated by applying a pulling force in the vertical direction to the supporting substrate 331 on which the peeling layer 335 is formed.

光照射による分離方法と同様に物理的に分離する方法においても、分離時に、分離界面に水や水溶液など、水を含む液体を添加し、該液体が分離界面に浸透するように分離を行うことで、分離を容易に行うことができる。また、分離時に生じる静電気が、トランジスタなどの機能素子に悪影響を及ぼすこと(半導体素子が静電気により破壊されるなど)を抑制できる。 In the physical separation method as well as the separation method by light irradiation, at the time of separation, a liquid containing water such as water or an aqueous solution is added to the separation interface, and separation is performed so that the liquid penetrates the separation interface. Thus, separation can be easily performed. In addition, static electricity generated at the time of separation can be prevented from adversely affecting a functional element such as a transistor (a semiconductor element is destroyed by static electricity).

供給する液体としては、水(好ましくは純水)、中性、アルカリ性、もしくは酸性の水溶液や、塩が溶けている水溶液が挙げられる。また、エタノール、アセトン等が挙げられる。また、各種有機溶剤を用いてもよい。 Examples of the liquid to be supplied include water (preferably pure water), a neutral, alkaline, or acidic aqueous solution, and an aqueous solution in which a salt is dissolved. Moreover, ethanol, acetone, etc. are mentioned. Various organic solvents may be used.

なお、光照射による分離方法を用いる場合は、剥離層335を形成しなくても構わない。ただし、剥離層335を形成することにより、照射する光の吸収を高めることができる。また、剥離層335を形成することにより、分離工程の歩留まりを高めることができる。よって、表示装置の生産性を高めることができる。 Note that the separation layer 335 is not necessarily formed when a separation method by light irradiation is used. However, by forming the release layer 335, absorption of light to be irradiated can be increased. In addition, by forming the separation layer 335, the yield of the separation process can be increased. Thus, productivity of the display device can be increased.

また、層336に水溶性の樹脂材料を用いてもよい。層336に水溶性の樹脂材料を用いることで、例えば、支持基板334の分離工程を洗浄工程で兼ねることができる。よって、光照射工程、物理的に引き剥がす工程などを削減できる。また、後に行なう層336の除去工程も削減できる。 Further, a water-soluble resin material may be used for the layer 336. By using a water-soluble resin material for the layer 336, for example, the separation process of the support substrate 334 can be combined with the cleaning process. Therefore, the light irradiation process, the physical peeling process, and the like can be reduced. In addition, a subsequent step of removing the layer 336 can be reduced.

[工程B2]
次に、層336上に絶縁層337を形成し、絶縁層337上に電極311を形成する(図8(B)参照。)。電極311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。電極311は、可視光を透過する導電材料を用いて形成する。本実施の形態では、周辺回路領域234上に電極311を設けていないが、周辺回路領域234上に電極311を設けても構わない。なお、絶縁層337は、必要に応じて設ければよい。よって、絶縁層337を設けない場合もありうる。
[Step B2]
Next, the insulating layer 337 is formed over the layer 336, and the electrode 311 is formed over the insulating layer 337 (see FIG. 8B). The electrode 311 can be formed by forming a conductive film, forming a resist mask, etching the conductive film, and then removing the resist mask. The electrode 311 is formed using a conductive material that transmits visible light. In this embodiment mode, the electrode 311 is not provided over the peripheral circuit region 234, but the electrode 311 may be provided over the peripheral circuit region 234. Note that the insulating layer 337 may be provided as necessary. Therefore, the insulating layer 337 may not be provided.

[工程B3]
次に、絶縁層220を形成し、表示領域235中の絶縁層220上に導電層225を設ける(図8(C)参照。)。導電層225は、導電膜を形成した後、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。導電層225は、可視光を透過する導電材料を用いて形成する。
[Step B3]
Next, the insulating layer 220 is formed, and the conductive layer 225 is provided over the insulating layer 220 in the display region 235 (see FIG. 8C). The conductive layer 225 can be formed by forming a conductive film, then forming a resist mask, etching the conductive film, and then removing the resist mask. The conductive layer 225 is formed using a conductive material that transmits visible light.

絶縁層220は、不純物が支持基板334側から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、層336に有機樹脂材料を用いる場合、絶縁層220は、層336を加熱した際に、層336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220は、不純物に対するバリア性が高い材料を用いることが好ましい。 The insulating layer 220 can be used as a barrier layer which prevents impurities from diffusing from the support substrate 334 side to a transistor or a display element which will be formed later. For example, in the case where an organic resin material is used for the layer 336, the insulating layer 220 preferably prevents diffusion of moisture or the like contained in the layer 336 to the transistor or the display element when the layer 336 is heated. Therefore, the insulating layer 220 is preferably formed using a material with a high barrier property against impurities.

[工程B4]
次に、絶縁層220に電極311に達する開口を設ける(図8(D)参照。)。
[Step B4]
Next, an opening reaching the electrode 311 is provided in the insulating layer 220 (see FIG. 8D).

[工程B5]
次に、周辺回路領域234中の絶縁層220上に導電層221aを設け、表示領域235中の絶縁層220上に導電層221bを設ける(図8(D)参照。)。導電層221aと導電層221bは、同一の導電膜を加工して得ることができる。
[Step B5]
Next, a conductive layer 221a is provided over the insulating layer 220 in the peripheral circuit region 234, and a conductive layer 221b is provided over the insulating layer 220 in the display region 235 (see FIG. 8D). The conductive layer 221a and the conductive layer 221b can be obtained by processing the same conductive film.

導電層221aと導電層221bは、抵抗率が小さい遮光性を有する導電性材料(金属材料)を用いて形成する。 The conductive layers 221a and 221b are formed using a light-blocking conductive material (metal material) with low resistivity.

[工程B6]
次に、絶縁層211を設ける(図9(A)参照。)。絶縁層211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、酸化ハフニウム膜、酸化イットリウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化ガリウム膜、酸化タンタル膜、酸化マグネシウム膜、酸化ランタン膜、酸化セリウム膜、及び酸化ネオジム膜等を用いてもよい。また、上述の絶縁膜を2以上積層して用いてもよい。
[Step B6]
Next, an insulating layer 211 is provided (see FIG. 9A). As the insulating layer 211, for example, an inorganic insulating film such as a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, a silicon oxide film, a silicon nitride oxide film, an aluminum oxide film, or an aluminum nitride film can be used. Alternatively, a hafnium oxide film, an yttrium oxide film, a zirconium oxide film, a gallium oxide film, a tantalum oxide film, a magnesium oxide film, a lanthanum oxide film, a cerium oxide film, a neodymium oxide film, or the like may be used. Two or more of the above insulating films may be stacked.

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。無機絶縁膜の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。 The inorganic insulating film is denser and has a higher barrier property as the deposition temperature is higher, and thus it is preferable to form the inorganic insulating film at a high temperature. The substrate temperature during the formation of the inorganic insulating film is preferably room temperature (25 ° C.) or higher and 350 ° C. or lower, more preferably 100 ° C. or higher and 300 ° C. or lower.

また、半導体層231に酸化物半導体を用いる場合は、特に、半導体層231と接する領域を有する絶縁層は、加熱により酸素が放出される絶縁層(以下、「過剰酸素を含む絶縁層」ともいう。)であることが好ましい。よって、絶縁層211は過剰酸素を含む絶縁層であることが好ましい。 In the case where an oxide semiconductor is used for the semiconductor layer 231, in particular, the insulating layer having a region in contact with the semiconductor layer 231 is also referred to as an insulating layer from which oxygen is released by heating (hereinafter referred to as an “insulating layer containing excess oxygen”). .). Therefore, the insulating layer 211 is preferably an insulating layer containing excess oxygen.

なお、本明細書などにおいて、加熱により層中から放出される酸素を「過剰酸素」という。過剰酸素を含む絶縁層は、絶縁層の表面温度が100℃以上700℃以下、好ましくは100℃以上500℃以下の加熱処理で行われるTDS分析にて、酸素原子に換算した酸素の脱離量が、1.0×1018atoms/cm以上、1.0×1019atoms/cm以上、または1.0×1020atoms/cm以上となる場合もある。 Note that in this specification and the like, oxygen released from the layer by heating is referred to as “excess oxygen”. The insulating layer containing excess oxygen has a surface temperature of the insulating layer of 100 ° C. or higher and 700 ° C. or lower, preferably 100 ° C. or higher and 500 ° C. or lower. May be 1.0 × 10 18 atoms / cm 3 or more, 1.0 × 10 19 atoms / cm 3 or more, or 1.0 × 10 20 atoms / cm 3 or more.

[工程B7]
次に、半導体層231を形成する(図9(A)参照。)。本実施の形態では、半導体層231として、酸化物半導体層を形成する。酸化物半導体層は、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。
[Step B7]
Next, the semiconductor layer 231 is formed (see FIG. 9A). In this embodiment, an oxide semiconductor layer is formed as the semiconductor layer 231. The oxide semiconductor layer can be formed by forming an oxide semiconductor film, forming a resist mask, etching the oxide semiconductor film, and then removing the resist mask.

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。 The substrate temperature at the time of forming the oxide semiconductor film is preferably 350 ° C. or lower, more preferably room temperature or higher and 200 ° C. or lower, and further preferably room temperature or higher and 130 ° C. or lower.

酸化物半導体膜は、不活性ガス及び酸素ガスのいずれか一方を用いて成膜することができる。なお、酸化物半導体膜の成膜時における酸素の流量比(酸素分圧)に、特に限定はない。ただし、電界効果移動度が高いトランジスタを得る場合においては、酸化物半導体膜の成膜時における酸素の流量比(酸素分圧)は、0%以上30%以下が好ましく、5%以上30%以下がより好ましく、7%以上15%以下がさらに好ましい。 The oxide semiconductor film can be formed using either an inert gas or an oxygen gas. Note that there is no particular limitation on the oxygen flow rate ratio (oxygen partial pressure) in forming the oxide semiconductor film. However, in the case of obtaining a transistor with high field-effect mobility, the flow rate ratio of oxygen (oxygen partial pressure) during formation of the oxide semiconductor film is preferably 0% or more and 30% or less, and is preferably 5% or more and 30% or less. Is more preferably 7% or more and 15% or less.

酸化物半導体膜は、少なくともインジウムまたは亜鉛を含むことが好ましい。特にインジウム及び亜鉛を含むことが好ましい。 The oxide semiconductor film preferably contains at least indium or zinc. In particular, it is preferable to contain indium and zinc.

酸化物半導体は、エネルギーギャップが2eV以上であることが好ましく、2.5eV以上であることがより好ましく。3eV以上であることがさらに好ましい。このように、エネルギーギャップの広い酸化物半導体を用いることで、トランジスタのオフ電流を低減することができる。 The oxide semiconductor preferably has an energy gap of 2 eV or more, and more preferably 2.5 eV or more. More preferably, it is 3 eV or more. In this manner, off-state current of a transistor can be reduced by using an oxide semiconductor with a wide energy gap.

特に、エネルギーギャップが2.5eV以上の半導体材料は、可視光の透過率が高いため好ましい。 In particular, a semiconductor material with an energy gap of 2.5 eV or more is preferable because it has a high visible light transmittance.

酸化物半導体膜は、スパッタリング法により形成することができる。そのほか、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。 The oxide semiconductor film can be formed by a sputtering method. In addition, for example, a PLD method, a PECVD method, a thermal CVD method, an ALD method, a vacuum deposition method, or the like may be used.

[工程B8]
次に、絶縁層224を形成する(図9(B)参照。)。絶縁層224は、絶縁層211と同様の材料および方法で設けることができる。
[Step B8]
Next, the insulating layer 224 is formed (see FIG. 9B). The insulating layer 224 can be provided using a material and a method similar to those of the insulating layer 211.

[工程B9]
次に、表示領域235において、絶縁層224上に、半導体層231と重なる領域を有する導電層223を設ける。導電層223は、導電膜を形成した後、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。導電層223は、透光性を有する導電材料を用いて形成する。導電層223は、導電層225と同様の材料および方法で設けることができる。
[Step B9]
Next, in the display region 235, the conductive layer 223 having a region overlapping with the semiconductor layer 231 is provided over the insulating layer 224. The conductive layer 223 can be formed by forming a conductive film, forming a resist mask, etching the conductive film, and then removing the resist mask. The conductive layer 223 is formed using a light-transmitting conductive material. The conductive layer 223 can be provided using a material and a method similar to those of the conductive layer 225.

[工程B10]
次に、周辺回路領域234において、絶縁層224上に、半導体層231と重なる領域を有する導電層226を設ける(図9(C)参照。)。導電層226は、導電膜を形成した後、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。導電層226は、遮光性を有する導電材料を用いて形成する。導電層226は、導電層221aと同様の材料および方法で設けることができる。
[Step B10]
Next, in the peripheral circuit region 234, a conductive layer 226 having a region overlapping with the semiconductor layer 231 is provided over the insulating layer 224 (see FIG. 9C). The conductive layer 226 can be formed by forming a conductive film, then forming a resist mask, etching the conductive film, and then removing the resist mask. The conductive layer 226 is formed using a light-blocking conductive material. The conductive layer 226 can be provided using a material and a method similar to those of the conductive layer 221a.

[工程B11]
次に、導電層223および導電層226をマスクとして用いて、絶縁層224の一部を選択的に除去する(図9(D)参照。)。工程B11を行なうことにより、島状の絶縁層224が形成される。また、工程B11を行なうことにより、周辺回路領域234において、半導体層231の導電層226と重ならない領域が露出する。また、表示領域235において、半導体層231の導電層223と重ならない領域が露出する。
[Step B11]
Next, part of the insulating layer 224 is selectively removed using the conductive layers 223 and 226 as masks (see FIG. 9D). By performing Step B11, an island-shaped insulating layer 224 is formed. Further, by performing the process B11, a region of the semiconductor layer 231 that does not overlap with the conductive layer 226 is exposed in the peripheral circuit region 234. In the display region 235, a region of the semiconductor layer 231 that does not overlap with the conductive layer 223 is exposed.

[工程B12]
次に、工程B11で半導体層231の露出した領域に、導電率を高めるための不純物227を添加する(図10(A)参照。)。本実施の形態では、半導体層231に酸化物半導体を用いるため、半導体層231(酸化物半導体層)中に酸素欠損を形成して導電率を高めるための不純物を添加する。酸化物半導体層に酸素欠損を形成する不純物としては、例えば、リン、砒素、アンチモン、ホウ素、アルミニウム、シリコン、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、インジウム、フッ素、塩素、チタン、亜鉛、及び炭素のいずれかから選択される一つ以上を用いることができる。当該不純物の添加方法としては、プラズマ処理法、イオン注入法、イオンドーピング法、プラズマイマージョンイオンインプランテーション法などを用いることができる。
[Step B12]
Next, an impurity 227 for increasing conductivity is added to the exposed region of the semiconductor layer 231 in Step B11 (see FIG. 10A). In this embodiment, since an oxide semiconductor is used for the semiconductor layer 231, an impurity for forming an oxygen vacancy and increasing conductivity in the semiconductor layer 231 (oxide semiconductor layer) is added. Examples of impurities that form oxygen vacancies in the oxide semiconductor layer include phosphorus, arsenic, antimony, boron, aluminum, silicon, nitrogen, helium, neon, argon, krypton, xenon, indium, fluorine, chlorine, titanium, zinc, And one or more selected from carbon and carbon can be used. As a method for adding the impurity, a plasma treatment method, an ion implantation method, an ion doping method, a plasma immersion ion implantation method, or the like can be used.

不純物元素として、上記元素が酸化物半導体層に添加されると、酸化物半導体層中の金属元素および酸素の結合が切断され、酸素欠損が形成される。酸化物半導体層に含まれる酸素欠損と、酸化物半導体層中に残存または後から添加される水素の相互作用により、酸化物半導体層の導電率を大きくすることができる。 When the above element is added to the oxide semiconductor layer as the impurity element, the bond between the metal element and oxygen in the oxide semiconductor layer is cut, so that an oxygen vacancy is formed. The conductivity of the oxide semiconductor layer can be increased by the interaction between oxygen vacancies contained in the oxide semiconductor layer and hydrogen that remains in the oxide semiconductor layer or is added later.

不純物元素の添加により酸素欠損が形成された酸化物半導体に水素が入ると、酸素欠損サイトに水素が入り伝導帯近傍にドナー準位が形成される。その結果、酸化物半導体の導電率を大きくすることができる。言い換えると、酸化物半導体の抵抗率を小さくすることができる。 When hydrogen enters an oxide semiconductor in which oxygen vacancies are formed by addition of an impurity element, hydrogen enters the oxygen vacancy site and a donor level is formed in the vicinity of the conduction band. As a result, the conductivity of the oxide semiconductor can be increased. In other words, the resistivity of the oxide semiconductor can be reduced.

半導体層231の不純物227が添加されて導電率が大きくなった領域は、トランジスタのソース領域またはドレイン領域として機能できる。本実施の形態では、導電層223および導電層226をマスクとして用いて、不純物227を添加する。すなわち、トランジスタのソース領域またはドレイン領域は、自己整合(セルフアライン)で形成される。 A region whose conductivity is increased by adding the impurity 227 of the semiconductor layer 231 can function as a source region or a drain region of the transistor. In this embodiment, the impurity 227 is added using the conductive layer 223 and the conductive layer 226 as masks. That is, the source region or the drain region of the transistor is formed by self-alignment (self-alignment).

[工程B13]
次に、絶縁層212を設け、絶縁層212上に絶縁層213を設ける(図10(B)参照。)。絶縁層212は、絶縁層211と同様の材料および方法で設けることができる。
[Step B13]
Next, the insulating layer 212 is provided, and the insulating layer 213 is provided over the insulating layer 212 (see FIG. 10B). The insulating layer 212 can be provided using a material and a method similar to those of the insulating layer 211.

なお、絶縁層212として、酸素を含む雰囲気下で成膜した酸化シリコン膜や酸化窒化シリコン膜等の絶縁膜を用いることが好ましい。また、絶縁層212は過剰酸素を含む絶縁層であることが好ましい。 Note that as the insulating layer 212, an insulating film such as a silicon oxide film or a silicon oxynitride film formed in an atmosphere containing oxygen is preferably used. The insulating layer 212 is preferably an insulating layer containing excess oxygen.

絶縁層213は、窒化シリコン膜などの酸素を拡散、透過しにくい絶縁層であることが好ましい。酸素を含む雰囲気下で形成した絶縁層、および過剰酸素を含む絶縁層は、加熱により多くの酸素を放出しやすい。このような酸素を放出する絶縁層と、酸素を拡散、透過しにくい絶縁層を積層した状態で、加熱処理を行うことにより、半導体層231のチャネル形成領域に酸素を供給することができる。その結果、チャネル形成領域中の酸素欠損、およびチャネル形成領域と絶縁層212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トランジスタを実現できる。よって、極めて信頼性の高い表示装置を実現できる。 The insulating layer 213 is preferably an insulating layer that hardly diffuses and transmits oxygen, such as a silicon nitride film. An insulating layer formed in an atmosphere containing oxygen and an insulating layer containing excess oxygen easily release a large amount of oxygen by heating. Oxygen can be supplied to the channel formation region of the semiconductor layer 231 by performing heat treatment in a state where such an insulating layer from which oxygen is released and an insulating layer that hardly diffuses and transmits oxygen are stacked. As a result, oxygen vacancies in the channel formation region and defects at the interface between the channel formation region and the insulating layer 212 can be repaired, and the defect level can be reduced. Thereby, a highly reliable transistor can be realized. Therefore, a display device with extremely high reliability can be realized.

[工程B14]
次に、絶縁層211、絶縁層212、絶縁層213の一部を選択的に除去し、導電層221bに達する開口、半導体層231のソース領域に達する開口、および半導体層231のドレイン領域に達する開口を設ける(図10(C)参照。)。
[Step B14]
Next, part of the insulating layer 211, the insulating layer 212, and the insulating layer 213 is selectively removed to reach the opening reaching the conductive layer 221b, the opening reaching the source region of the semiconductor layer 231, and the drain region of the semiconductor layer 231. An opening is provided (see FIG. 10C).

[工程B15]
次に、表示領域235中の絶縁層213上に、導電層222aおよび導電層222bを設ける(図10(C)参照。)。導電層222aおよび導電層222bは、導電層225と同様の材料および方法で形成することができる。また、導電層222aと導電層222bは、同一の導電膜を加工して得ることができる。また、導電層222aと導電層222bは、可視光を透過する導電材料を用いて形成する。
[Step B15]
Next, a conductive layer 222a and a conductive layer 222b are provided over the insulating layer 213 in the display region 235 (see FIG. 10C). The conductive layer 222a and the conductive layer 222b can be formed using a material and a method similar to those of the conductive layer 225. The conductive layer 222a and the conductive layer 222b can be obtained by processing the same conductive film. The conductive layers 222a and 222b are formed using a conductive material that transmits visible light.

このようにして、表示領域235中のトランジスタ(トランジスタ203およびトランジスタ206など)を設けることができる。なお、導電層222aまたは導電層222bの一方は、半導体層231のソース領域またはドレイン領域の一方と電気的に接続する。導電層222aまたは導電層222bの他方は、半導体層231のソース領域またはドレイン領域の他方と電気的に接続する。 In this manner, transistors (such as the transistor 203 and the transistor 206) in the display region 235 can be provided. Note that one of the conductive layer 222 a and the conductive layer 222 b is electrically connected to one of a source region and a drain region of the semiconductor layer 231. The other of the conductive layer 222 a and the conductive layer 222 b is electrically connected to the other of the source region and the drain region of the semiconductor layer 231.

よって、導電層222aまたは導電層222bの一方はソース電極として機能できる。また、導電層222aまたは導電層222bの他方はドレイン電極として機能できる。なお、図10(C)では、トランジスタ206の導電層222bが導電層221bと電気的に接続している。 Thus, one of the conductive layer 222a and the conductive layer 222b can function as a source electrode. The other of the conductive layer 222a and the conductive layer 222b can function as a drain electrode. Note that in FIG. 10C, the conductive layer 222b of the transistor 206 is electrically connected to the conductive layer 221b.

また、表示領域235に含まれるトランジスタは、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、および半導体層の少なくとも一が透光性を有する材料で形成される。よって、表示領域235に含まれるトランジスタに、可視光を透過する領域を設けることができる。また、図示していないが、表示領域235で容量素子を形成する一対の電極も透光性を有する材料で形成される。よって、表示領域235に含まれる容量素子に、可視光を透過する領域を設けることができる。 In the transistor included in the display region 235, at least one of the gate electrode, the source electrode, the drain electrode, and the semiconductor layer is formed using a light-transmitting material. Therefore, a region that transmits visible light can be provided in the transistor included in the display region 235. Although not illustrated, the pair of electrodes forming the capacitor in the display region 235 is also formed using a light-transmitting material. Therefore, a region that transmits visible light can be provided in the capacitor included in the display region 235.

[工程B16]
次に、周辺回路領域234中の絶縁層213上に、導電層224aおよび導電層224bを設ける(図11(A)参照。)。導電層224aおよび導電層224bは、導電層221aと同様の材料および方法で形成することができる。また、導電層224aと導電層224bは、同一の導電膜を加工して得ることができる。また、導電層224aと導電層224bは、抵抗率が小さい遮光性を有する導電性材料(金属材料)を用いて形成する。
[Step B16]
Next, a conductive layer 224a and a conductive layer 224b are provided over the insulating layer 213 in the peripheral circuit region 234 (see FIG. 11A). The conductive layer 224a and the conductive layer 224b can be formed using a material and a method similar to those of the conductive layer 221a. The conductive layer 224a and the conductive layer 224b can be obtained by processing the same conductive film. The conductive layers 224a and 224b are formed using a light-blocking conductive material (metal material) with low resistivity.

このようにして、周辺回路領域234中のトランジスタ(トランジスタ201など)を設けることができる。なお、導電層224aまたは導電層224bの一方は、半導体層231のソース領域またはドレイン領域の一方と電気的に接続する。導電層224aまたは導電層224bの他方は、半導体層231のソース領域またはドレイン領域の他方と電気的に接続する。 In this manner, a transistor (such as the transistor 201) in the peripheral circuit region 234 can be provided. Note that one of the conductive layer 224 a and the conductive layer 224 b is electrically connected to one of a source region and a drain region of the semiconductor layer 231. The other of the conductive layer 224 a and the conductive layer 224 b is electrically connected to the other of the source region and the drain region of the semiconductor layer 231.

よって、導電層224aまたは導電層224bの一方はソース電極として機能できる。また、導電層224aまたは導電層224bの他方はドレイン電極として機能できる。 Thus, one of the conductive layer 224a and the conductive layer 224b can function as a source electrode. The other of the conductive layer 224a and the conductive layer 224b can function as a drain electrode.

また、周辺回路領域234に含まれるトランジスタは、ゲート電極、ソース電極、およびドレイン電極が遮光性を有する材料で形成される。よって、周辺回路領域234に含まれるトランジスタを、遮光性を有するトランジスタとすることができる。また、図示していないが、周辺回路領域234で容量素子を形成する一対の電極も遮光性を有する材料で形成される。よって、表示領域235に含まれる容量素子を、遮光性を有する容量素子とすることができる。 In the transistor included in the peripheral circuit region 234, a gate electrode, a source electrode, and a drain electrode are formed using a light-blocking material. Therefore, the transistor included in the peripheral circuit region 234 can be a light-blocking transistor. Although not shown, the pair of electrodes forming the capacitor in the peripheral circuit region 234 is also formed using a light-shielding material. Therefore, the capacitor included in the display region 235 can be a capacitor having a light shielding property.

[工程B17]
次に、絶縁層214を形成する(図11(B)参照。)。絶縁層214は、後に形成する表示素子の被形成面となる層であるため、平坦化層として機能することが好ましい。絶縁層214は、絶縁層121に用いることのできる樹脂または無機絶縁膜を援用できる。また、絶縁層214は、感光性を有する材料を用いて形成してもよく、感光性を有さない材料(非感光性の材料ともいう)を用いて形成してもよい。
[Step B17]
Next, the insulating layer 214 is formed (see FIG. 11B). The insulating layer 214 is a layer to be a formation surface of a display element to be formed later, and thus preferably functions as a planarization layer. As the insulating layer 214, a resin or an inorganic insulating film that can be used for the insulating layer 121 can be used. The insulating layer 214 may be formed using a photosensitive material or a non-photosensitive material (also referred to as a non-photosensitive material).

絶縁層214に感光性を有する材料を用いると、光を用いたフォトリソグラフィ法により、絶縁層214の一部を除去し、所望の形状の絶縁層214を形成することができる。例えば、絶縁層214の一部に設ける開口を、フォトリソグラフィ法により形成できる。よって、レジストマスクの形成工程、エッチング工程、レジストマスクの除去工程などを省略することができる。 When a photosensitive material is used for the insulating layer 214, part of the insulating layer 214 can be removed and a desired shape of the insulating layer 214 can be formed by photolithography using light. For example, the opening provided in part of the insulating layer 214 can be formed by a photolithography method. Therefore, a resist mask forming process, an etching process, a resist mask removing process, and the like can be omitted.

[工程B18]
次に、絶縁層214の一部に、トランジスタ205が有する導電層222bに達する開口228を形成する(図11(B)参照。)。
[Step B18]
Next, an opening 228 that reaches the conductive layer 222b included in the transistor 205 is formed in part of the insulating layer 214 (see FIG. 11B).

[工程B19]
次に、表示領域235中の絶縁層214上に導電層191を形成する(図11(C)参照。)。導電層191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。ここで、トランジスタ205が有する導電層222bと導電層191が電気的に接続する。導電層191は、透光性を有する導電材料を用いて形成する。
[Step B19]
Next, a conductive layer 191 is formed over the insulating layer 214 in the display region 235 (see FIG. 11C). The conductive layer 191 can be formed by forming a conductive film, forming a resist mask, etching the conductive film, and then removing the resist mask. Here, the conductive layer 222b included in the transistor 205 and the conductive layer 191 are electrically connected. The conductive layer 191 is formed using a light-transmitting conductive material.

[工程B20]
次に、導電層191の端部を覆う絶縁層216を形成する(図12(A)参照。)。絶縁層216は、絶縁層121に用いることのできる樹脂または無機絶縁膜を援用できる。絶縁層216は、導電層191と重なる部分に開口を有する。
[Step B20]
Next, an insulating layer 216 which covers an end portion of the conductive layer 191 is formed (see FIG. 12A). As the insulating layer 216, a resin or an inorganic insulating film that can be used for the insulating layer 121 can be used. The insulating layer 216 has an opening in a portion overlapping with the conductive layer 191.

[工程B21]
次に、表示領域235中において、EL層192を形成する(図12(B)参照。)。EL層192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192を画素230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192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。
[Step B21]
Next, an EL layer 192 is formed in the display region 235 (see FIG. 12B). The EL layer 192 can be formed by a method such as an evaporation method, a coating method, a printing method, or a discharge method. In the case where the EL layer 192 is separately formed for each pixel 230, the EL layer 192 can be formed by an evaporation method using a shadow mask such as a metal mask or an ink jet method. In the case where the EL layer 192 is not formed for each pixel, an evaporation method that does not use a metal mask can be used.

EL層192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。 For the EL layer 192, either a low molecular compound or a high molecular compound can be used, and an inorganic compound may be included.

なお、EL層192の形成後に行う各工程は、EL層192にかかる温度が、EL層192の耐熱温度以下となるように行う。 Note that each step performed after the formation of the EL layer 192 is performed so that the temperature applied to the EL layer 192 is equal to or lower than the heat resistant temperature of the EL layer 192.

[工程B22]
次に、EL層192上に導電層193を形成する(図12(C)参照。)。導電層193は、その一部が発光素子170の共通電極として機能する。導電層193は、可視光を反射する導電材料を用いて形成する。
[Step B22]
Next, a conductive layer 193 is formed over the EL layer 192 (see FIG. 12C). Part of the conductive layer 193 functions as a common electrode of the light-emitting element 170. The conductive layer 193 is formed using a conductive material that reflects visible light.

以上のようにして、発光素子170を形成することができる。発光素子170は、一部が画素電極として機能する導電層191、EL層192、一部が共通電極として機能する導電層193が積層された構成を有する。 As described above, the light-emitting element 170 can be formed. The light-emitting element 170 has a structure in which a conductive layer 191 partly functioning as a pixel electrode, an EL layer 192, and a conductive layer 193 partly functioning as a common electrode are stacked.

ここでは、発光素子170として、ボトムエミッション型の発光素子を作製する例を示したが、本発明の一態様はこれに限られない。 Although an example in which a bottom emission light-emitting element is manufactured as the light-emitting element 170 is described here, one embodiment of the present invention is not limited thereto.

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のいずれであってもよい。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。 The light emitting element may be any of a top emission type, a bottom emission type, and a dual emission type. A conductive film that transmits visible light is used for the electrode from which light is extracted. In addition, a conductive film that reflects visible light is preferably used for the electrode from which light is not extracted.

[工程B23]
次に、導電層193を覆って絶縁層194を形成する(図13(A)参照。)。絶縁層194は、発光素子170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。発光素子170は、絶縁層194によって封止される。導電層193を形成した後、大気に曝すことなく、絶縁層194を形成することが好ましい。絶縁層194は、不純物に対するバリア性が高い材料を用いることが好ましい。
[Step B23]
Next, an insulating layer 194 is formed so as to cover the conductive layer 193 (see FIG. 13A). The insulating layer 194 functions as a protective layer that suppresses diffusion of impurities such as water into the light-emitting element 170. The light emitting element 170 is sealed with the insulating layer 194. After the conductive layer 193 is formed, the insulating layer 194 is preferably formed without being exposed to the air. The insulating layer 194 is preferably formed using a material with a high barrier property against impurities.

絶縁層194の成膜時の基板温度は、EL層192の耐熱温度以下の温度であることが好ましい。絶縁層194は、ALD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。ALD法及びスパッタリング法は低温成膜が可能であるため好ましい。ALD法を用いると絶縁層194のカバレッジが良好となり好ましい。 The substrate temperature when the insulating layer 194 is formed is preferably equal to or lower than the heat resistance temperature of the EL layer 192. The insulating layer 194 can be formed by an ALD method, a sputtering method, or the like. The ALD method and the sputtering method are preferable because they can be formed at a low temperature. Use of the ALD method is preferable because coverage of the insulating layer 194 is favorable.

[工程B24]
次に、絶縁層194の上に、接着層142を用いて基板351を貼り合わせる(図13(B)参照。)。
[Step B24]
Next, the substrate 351 is attached to the insulating layer 194 with the use of the adhesive layer 142 (see FIG. 13B).

接着層142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、嫌気型接着剤等の各種硬化型接着剤を用いることができる。また、接着シート等を用いてもよい。 For the adhesive layer 142, various curable adhesives such as an ultraviolet curable photocurable adhesive, a reactive curable adhesive, a thermosetting adhesive, and an anaerobic adhesive can be used. Further, an adhesive sheet or the like may be used.

基板351は、基板361と同様の材料を用いることができる。基板351には、可撓性を有する程度の厚さのガラス、石英、樹脂、金属、合金、半導体等の各種材料を用いてもよい。 The substrate 351 can be formed using a material similar to that of the substrate 361. For the substrate 351, various materials such as glass, quartz, resin, metal, alloy, and semiconductor having a thickness enough to be flexible may be used.

[工程B25]
次に、支持基板334を剥離層335とともに層336から分離するために、支持基板334側から剥離層335に紫外光を照射する(図14(A)参照。)。
[Step B25]
Next, the separation layer 335 is irradiated with ultraviolet light from the support substrate 334 side in order to separate the support substrate 334 from the layer 336 together with the separation layer 335 (see FIG. 14A).

なお、支持基板334の分離方法は、光照射による分離方法、または物理的に分離する方法がある。両方法とも、分離前に、層336の一部を支持基板334または剥離層335から分離することで、分離の起点を形成してもよい。例えば、支持基板331と層333との間に、刃物などの鋭利な形状の器具を差し込むことで分離の起点を形成してもよい。または、支持基板334側もしくは基板351側から鋭利な形状の器具で層336に切り込みを入れ、分離の起点を形成してもよい。または、レーザアブレーション法等のレーザを用いた方法で、分離の起点を形成してもよい。 Note that there are a separation method of the support substrate 334 by a light irradiation separation method or a physical separation method. In both methods, a separation starting point may be formed by separating a part of the layer 336 from the support substrate 334 or the separation layer 335 before separation. For example, a separation starting point may be formed by inserting a sharp-shaped tool such as a blade between the support substrate 331 and the layer 333. Alternatively, the layer 336 may be cut with a sharp tool from the support substrate 334 side or the substrate 351 side to form the separation starting point. Alternatively, the separation starting point may be formed by a method using a laser such as a laser ablation method.

本実施の形態では、光照射による分離方法について説明する。紫外光の照射は、線状レーザ装置を用いて行うことが好ましい。線状レーザ装置は、低温ポリシリコン(LTPS(Low Temperature Poly−Silicon))等の製造ラインで使用されている。よって、LTPS等の製造ラインの有効利用が可能である。線状レーザはとは、矩形長尺状に集光(線状レーザビームに成形)されたレーザ光である。 In this embodiment mode, a separation method by light irradiation will be described. Irradiation with ultraviolet light is preferably performed using a linear laser device. The linear laser device is used in a production line such as low-temperature polysilicon (LTPS (Low Temperature Poly-Silicon)). Therefore, effective use of a production line such as LTPS is possible. A linear laser is a laser beam condensed into a rectangular shape (formed into a linear laser beam).

本実施の形態では、線状レーザ装置を用いる。具体的には、支持基板334と線状のレーザ光を、線状のレーザ光の長軸方向と垂直な方向かつ支持基板334の表面と平行な方向に相対的に移動させる。レーザ光が照射された領域は、剥離層335と層336の結合力が低下する。 In this embodiment, a linear laser device is used. Specifically, the support substrate 334 and the linear laser light are relatively moved in a direction perpendicular to the major axis direction of the linear laser light and in a direction parallel to the surface of the support substrate 334. In the region irradiated with the laser light, the bonding force between the peeling layer 335 and the layer 336 is reduced.

照射する光の波長は、180nm以上450nm以下が好ましい。特に、波長領域が308nm、またはその近傍の波長を含むことが好ましい。光のエネルギー密度は、250mJ/cm以上400mJ/cm以下が好ましく、250mJ/cm以上360mJ/cm以下がより好ましい。 The wavelength of the irradiated light is preferably 180 nm or more and 450 nm or less. In particular, the wavelength region preferably includes a wavelength of 308 nm or a vicinity thereof. The energy density of the light is preferably from 250 mJ / cm 2 or more 400 mJ / cm 2 or less, 250 mJ / cm 2 or more 360 mJ / cm 2 or less being more preferred.

レーザ装置を用いて光を照射する場合、同一箇所に照射されるレーザ光のショット数は、1ショット以上50ショット以下とすることができ、1ショットより多く10ショット以下が好ましく、1ショットより多く5ショット以下がより好ましい。 When irradiating light using a laser device, the number of shots of laser light irradiated to the same location can be 1 shot or more and 50 shots or less, preferably more than 1 shot and 10 shots or less, more than 1 shot. 5 shots or less are more preferable.

ビームの短軸方向の両端には、光の強度が低い部分が存在する。そのため、当該光の強度が低い部分の幅以上、一つのショットと次のショットの間にオーバーラップする部分を設けることが好ましい。そのため、レーザ光のショット数は、1.1ショット以上とすることが好ましく、1.25ショット以上とすることがより好ましい。 At both ends in the minor axis direction of the beam, there are portions where the light intensity is low. Therefore, it is preferable to provide an overlapping portion between one shot and the next shot that is equal to or larger than the width of the portion where the light intensity is low. Therefore, the number of shots of laser light is preferably 1.1 shots or more, and more preferably 1.25 shots or more.

なお、本明細書中、レーザ光のショット数とは、ある点(領域)に照射されるレーザ光の照射回数を指し、ビーム幅、スキャン速度、周波数、またはオーバーラップ率などで決定される。また、線状のビームをあるスキャン方向に移動させているパルスとパルスの間、即ち、一つのショットと次のショットの間にオーバーラップする部分があり、その重なる比率がオーバーラップ率である。なお、オーバーラップ率が100%に近ければ近いほどショット数は多く、離れれば離れるほどショット数は少なくなり、スキャン速度が速ければ速いほどショット数は少なくなる。 Note that in this specification, the number of shots of laser light refers to the number of times laser light is irradiated to a certain point (region), and is determined by the beam width, scan speed, frequency, overlap rate, or the like. Further, there is an overlapping portion between pulses that move the linear beam in a certain scanning direction, that is, between one shot and the next shot, and the overlapping ratio is the overlap ratio. Note that the closer the overlap rate is to 100%, the larger the number of shots, the farther the distance is, the smaller the number of shots, and the faster the scanning speed, the smaller the number of shots.

上記のレーザ光のショット数が1.1ショットとは、連続する2つのショットの間にビームの10分の1程度の幅のオーバーラップを有することを示し、オーバーラップ率10%といえる。同様に、1.25ショットとは、連続する2つのショットの間にビームの4分の1程度の幅のオーバーラップを有することを示し、オーバーラップ率25%といえる。 When the number of shots of the laser beam is 1.1, it means that there is an overlap of about 1/10 width between two consecutive shots, and it can be said that the overlap rate is 10%. Similarly, a 1.25 shot indicates that there is an overlap with a width of about a quarter of the beam between two consecutive shots, and it can be said that the overlap rate is 25%.

ちなみに、LTPSのレーザ結晶化の工程で照射する光のエネルギー密度は高く、例えば350mJ/cm以上400mJ/cm以下が挙げられる。また、レーザのショット数も多く必要であり、例えば10ショット以上100ショット以下が挙げられる。 Incidentally, the energy density of the light irradiated in the laser crystallization process of LTPS is high, for example, 350 mJ / cm 2 or more and 400 mJ / cm 2 or less. Also, a large number of laser shots are required, and examples include 10 shots or more and 100 shots or less.

一方、本実施の形態において、剥離層335と層336を分離するために行う光の照射は、レーザ結晶化の工程で用いる条件よりも低いエネルギー密度、または少ないショット数で行うことができる。そのため、レーザ装置での処理可能な基板枚数を増やすことができる。また、レーザ装置のメンテナンスの頻度の低減など、レーザ装置のランニングコストの低減が可能となる。したがって、表示装置などの作製コストを低減することができる。 On the other hand, in this embodiment mode, light irradiation for separating the separation layer 335 and the layer 336 can be performed with an energy density lower than that used in the laser crystallization step or with a smaller number of shots. Therefore, the number of substrates that can be processed by the laser device can be increased. In addition, it is possible to reduce the running cost of the laser device, such as reducing the frequency of maintenance of the laser device. Accordingly, manufacturing cost of a display device and the like can be reduced.

また、光の照射が、レーザ結晶化の工程で用いる条件よりも低いエネルギー密度、または少ないショット数で行われることから、基板がレーザ光の照射による受けるダメージを低減できる。そのため、基板を一度使用しても、強度が低下しにくく、基板を再利用できる。したがって、コストを抑えることが可能となる。 Further, since the light irradiation is performed with an energy density lower than that used in the laser crystallization process or with a smaller number of shots, damage to the substrate due to the laser light irradiation can be reduced. For this reason, even if the substrate is used once, the strength is hardly lowered and the substrate can be reused. Therefore, the cost can be suppressed.

また、本実施の形態では、支持基板334と層336の間に剥離層335を配置している。剥離層335を用いることで、剥離層335を用いない場合に比べて、光の照射を、低いエネルギー密度、または少ないショット数で行うことができることがある。 In this embodiment, a separation layer 335 is provided between the support substrate 334 and the layer 336. By using the separation layer 335, light irradiation may be performed with a lower energy density or a smaller number of shots than in the case where the separation layer 335 is not used.

作製基板を介して光を照射する際、作製基板の光照射面にゴミなどの異物が付着していると、光の照射ムラが生じ、剥離性が低い部分が形成され、金属酸化物層と樹脂層とを分離する工程の歩留まりが低下することがある。そのため、光を照射する前、または光を照射している間に、光照射面を洗浄することが好ましい。例えば、アセトンなどの有機溶剤、水等を用いて作製基板の光照射面を洗浄することができる。また、エアナイフを用いて気体を噴きつけながら光を照射してもよい。これにより、光の照射ムラを低減し、分離の歩留まりを向上させることができる。 When irradiating light through the manufacturing substrate, if foreign matter such as dust adheres to the light irradiation surface of the manufacturing substrate, light irradiation unevenness occurs, and a portion having low peelability is formed, and the metal oxide layer and The yield of the process of separating the resin layer may be reduced. Therefore, it is preferable to clean the light irradiation surface before irradiating with light or while irradiating with light. For example, the light irradiation surface of the manufacturing substrate can be cleaned using an organic solvent such as acetone, water, or the like. Moreover, you may irradiate light, spraying gas using an air knife. As a result, light irradiation unevenness can be reduced and the separation yield can be improved.

[工程B26]
続いて、支持基板334を剥離層335とともに層336から分離する(図14(B)参照。)。
[Step B26]
Subsequently, the support substrate 334 is separated from the layer 336 together with the separation layer 335 (see FIG. 14B).

分離前または分離中に、分離界面に水を含む液体を供給することが好ましい。分離界面に水が存在することで、剥離層335と層336との密着性もしくは接着性をより低下させ、分離に要する力を低減させることができる。また、分離界面に水を含む液体を供給することで、剥離層335と層336の間の結合を弱めるもしくは切断する効果を奏することがある。液体との化学結合を利用して、剥離層335と層336の間の結合を切って分離を進行させることができる。例えば、剥離層335と層336の間に水素結合が形成されている場合、水を含む液体が供給されることで、水と、剥離層335または層336との間に水素結合が形成され、剥離層335と層336の間の水素結合が切れることが考えられる。 It is preferable to supply a liquid containing water to the separation interface before or during the separation. The presence of water at the separation interface can further reduce the adhesion or adhesion between the release layer 335 and the layer 336 and reduce the force required for separation. In addition, supplying a liquid containing water to the separation interface may have an effect of weakening or cutting the bond between the peeling layer 335 and the layer 336. Separation can proceed by breaking the bond between the release layer 335 and the layer 336 using a chemical bond with the liquid. For example, in the case where a hydrogen bond is formed between the separation layer 335 and the layer 336, a hydrogen bond is formed between water and the separation layer 335 or the layer 336 by supplying a liquid containing water. It is possible that a hydrogen bond between the release layer 335 and the layer 336 is broken.

剥離層335は、表面張力が小さく、水を含む液体に対する濡れ性が高いことが好ましい。剥離層335の表面全体に水を含む液体を行き渡らせ、分離界面に水を含む液体を容易に供給できる。剥離層335全体に水が広がることで、均一な剥離ができる。 The release layer 335 preferably has low surface tension and high wettability with respect to a liquid containing water. The liquid containing water is spread over the entire surface of the release layer 335, and the liquid containing water can be easily supplied to the separation interface. Uniform peeling can be achieved by spreading water throughout the peeling layer 335.

分離界面に水を含む液体が存在することで、分離時に生じる静電気が、被剥離層に含まれる機能素子に悪影響を及ぼすこと(半導体素子が静電気により破壊されるなど)を抑制できる。また、イオナイザなどを用いて、分離により露出した被剥離層の表面を除電してもよい。 The presence of a liquid containing water at the separation interface can suppress the static electricity generated during the separation from adversely affecting the functional elements included in the layer to be peeled (for example, the semiconductor element is destroyed by static electricity). Further, the surface of the layer to be peeled exposed by separation may be neutralized using an ionizer or the like.

分離界面に液体を供給した場合は、分離により露出した被剥離層の表面を乾燥してもよい。 When the liquid is supplied to the separation interface, the surface of the layer to be peeled exposed by the separation may be dried.

[工程B27]
次に、層336と絶縁層337を除去する。例えば、ドライエッチング法などを用いて層336と絶縁層337を除去することができる。これにより、電極311が露出する(図15(A)参照。)。図15(A)では、除去された層336および絶縁層337を破線で示している。
[Step B27]
Next, the layer 336 and the insulating layer 337 are removed. For example, the layer 336 and the insulating layer 337 can be removed by a dry etching method or the like. Thus, the electrode 311 is exposed (see FIG. 15A). In FIG. 15A, the removed layer 336 and the insulating layer 337 are indicated by broken lines.

[工程B28]
次に、露出した電極311の表面に、配向膜133aを形成する(図15(B)参照。)。配向膜133aは、樹脂等の薄膜を成膜した後に、配向処理(ラビング処理または光配向処理など)を行うことにより形成できる。このようにして、トランジスタ基板181を作製することができる。
[Step B28]
Next, an alignment film 133a is formed over the exposed surface of the electrode 311 (see FIG. 15B). The alignment film 133a can be formed by performing an alignment process (such as a rubbing process or an optical alignment process) after forming a thin film of resin or the like. In this manner, the transistor substrate 181 can be manufactured.

〔表示装置100〕
次に、対向基板171とトランジスタ基板181を用いた表示装置100の作製方法について説明する。
[Display device 100]
Next, a method for manufacturing the display device 100 using the counter substrate 171 and the transistor substrate 181 will be described.

[工程C1]
対向基板171とトランジスタ基板181を、液晶112を挟んで貼り合わせる(図16(A)参照。)。なお、図16(A)では示さないが、図3などに示すように、基板351と基板361とは接着層141で貼り合わされる。接着層141は、接着層142に用いることのできる材料を援用できる。
[Step C1]
The counter substrate 171 and the transistor substrate 181 are attached to each other with the liquid crystal 112 interposed therebetween (see FIG. 16A). Note that although not illustrated in FIG. 16A, the substrate 351 and the substrate 361 are attached to each other with an adhesive layer 141 as illustrated in FIG. A material that can be used for the adhesive layer 142 can be used for the adhesive layer 141.

また、対向基板171とトランジスタ基板181を、液晶112を挟んで貼り合わせることで、液晶素子180が形成される。液晶素子180は、一部が画素電極として機能する電極311、配向膜133a、配向膜133b、液晶112、および、一部が共通電極として機能する電極113が積層された構成を有する。また、発光素子170の導電層193が液晶素子180の反射電極として機能する。 In addition, the counter substrate 171 and the transistor substrate 181 are attached to each other with the liquid crystal 112 interposed therebetween, whereby the liquid crystal element 180 is formed. The liquid crystal element 180 has a structure in which an electrode 311 that partially functions as a pixel electrode, an alignment film 133a, an alignment film 133b, a liquid crystal 112, and an electrode 113 that partially functions as a common electrode are stacked. In addition, the conductive layer 193 of the light-emitting element 170 functions as a reflective electrode of the liquid crystal element 180.

[工程C2]
次に、基板361上に機能性部材135を設ける(図16(B)参照。)。ここでは、機能性部材135として円偏光板を設ける。
[Step C2]
Next, the functional member 135 is provided over the substrate 361 (see FIG. 16B). Here, a circularly polarizing plate is provided as the functional member 135.

以上のようにして、表示装置100を作製することができる。発光素子170と液晶素子180は、着色層131と重なるように設けられる。 As described above, the display device 100 can be manufactured. The light-emitting element 170 and the liquid crystal element 180 are provided so as to overlap with the colored layer 131.

本実施の形態は、他の実施の形態などに記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。 This embodiment can be implemented in appropriate combination with the structures described in the other embodiments.

(実施の形態3)
本実施の形態では表示装置100と異なる構成を有する表示装置150について説明する。なお、説明の繰り返しを軽減するため、主に表示装置100と異なる部分について説明する。
(Embodiment 3)
In this embodiment, a display device 150 having a configuration different from that of the display device 100 will be described. In order to reduce the repetition of the description, portions different from the display device 100 will be mainly described.

<構成例>
表示装置150は、表示装置100が有するトランジスタとは異なる構成のトランジスタを有する。図17に表示装置150の断面の一例を示す。図3に示す表示装置100と同様に、図17に示す表示装置150は、基板351と基板361の間に、トランジスタ201、トランジスタ203、トランジスタ205、トランジスタ206、容量素子202、液晶素子180、発光素子170、絶縁層220、着色層131、着色層134等を有する。
<Configuration example>
The display device 150 includes a transistor having a structure different from that of the transistor included in the display device 100. FIG. 17 shows an example of a cross section of the display device 150. Similar to the display device 100 illustrated in FIG. 3, the display device 150 illustrated in FIG. 17 includes a transistor 201, a transistor 203, a transistor 205, a transistor 206, a capacitor 202, a liquid crystal element 180, and a light emission between the substrate 351 and the substrate 361. The element 170, the insulating layer 220, the coloring layer 131, the coloring layer 134, and the like are included.

表示装置150が有するトランジスタ201、トランジスタ203、トランジスタ205、およびトランジスタ206は、ボトムゲート型のトランジスタである。 The transistor 201, the transistor 203, the transistor 205, and the transistor 206 included in the display device 150 are bottom-gate transistors.

<作製方法例>
次に、表示装置150の作製方法例を説明する。
表示装置150も、表示装置100と同様に、対向基板171とトランジスタ基板181を組み合わせて作製する。
<Example of production method>
Next, an example of a method for manufacturing the display device 150 will be described.
Similarly to the display device 100, the display device 150 is manufactured by combining the counter substrate 171 and the transistor substrate 181.

〔対向基板171〕
表示装置150の作製に用いる対向基板171は、表示装置100の作製に用いる対向基板171と同様に作製すればよい。
[Counter substrate 171]
The counter substrate 171 used for manufacturing the display device 150 may be manufactured similarly to the counter substrate 171 used for manufacturing the display device 100.

〔トランジスタ基板181〕
表示装置150の作製に用いるトランジスタ基板181の作製方法について説明する。なお、説明の繰り返しを軽減するため、主に表示装置100の作製に用いるトランジスタ基板181の作製方法と異なる部分について説明する。
[Transistor substrate 181]
A method for manufacturing the transistor substrate 181 used for manufacturing the display device 150 is described. Note that in order to reduce the repetition of the description, portions that are different from the manufacturing method of the transistor substrate 181 used mainly for manufacturing the display device 100 will be described.

まず、実施の形態2に示した工程B6まで同様に行なう。 First, the process is similarly performed up to step B6 shown in the second embodiment.

[工程D1]
次に、表示領域235中の絶縁層211上に、導電層222aおよび導電層222bを設ける(図18(A)参照。)。導電層222aおよび導電層222bは、導電層225と同様の材料および方法で形成することができる。また、導電層222aと導電層222bは、同一の導電膜を加工して得ることができる。また、導電層222aと導電層222bは、可視光を透過する導電材料を用いて形成する。
[Step D1]
Next, a conductive layer 222a and a conductive layer 222b are provided over the insulating layer 211 in the display region 235 (see FIG. 18A). The conductive layer 222a and the conductive layer 222b can be formed using a material and a method similar to those of the conductive layer 225. The conductive layer 222a and the conductive layer 222b can be obtained by processing the same conductive film. The conductive layers 222a and 222b are formed using a conductive material that transmits visible light.

導電層222aは、半導体層231の一部と接する領域を有する。導電層222bは、半導体層231の他の一部と接する領域を有する。導電層222aまたは導電層222bの一方はソース電極として機能できる。また、導電層222aまたは導電層222bの他方はドレイン電極として機能できる。 The conductive layer 222 a has a region in contact with part of the semiconductor layer 231. The conductive layer 222 b includes a region in contact with another part of the semiconductor layer 231. One of the conductive layer 222a and the conductive layer 222b can function as a source electrode. The other of the conductive layer 222a and the conductive layer 222b can function as a drain electrode.

[工程D2]
次に、周辺回路領域234中の絶縁層211上に、導電層224aおよび導電層224bを設ける(図18(B)参照。)。導電層224aおよび導電層224bは、導電層221aと同様の材料および方法で形成することができる。また、導電層224aと導電層224bは、同一の導電膜を加工して得ることができる。また、導電層224aと導電層224bは、抵抗率が小さい遮光性を有する導電性材料(金属材料)を用いて形成する。
[Step D2]
Next, a conductive layer 224a and a conductive layer 224b are provided over the insulating layer 211 in the peripheral circuit region 234 (see FIG. 18B). The conductive layer 224a and the conductive layer 224b can be formed using a material and a method similar to those of the conductive layer 221a. The conductive layer 224a and the conductive layer 224b can be obtained by processing the same conductive film. The conductive layers 224a and 224b are formed using a light-blocking conductive material (metal material) with low resistivity.

導電層224aは、半導体層231の一部と接する領域を有する。導電層224bは、半導体層231の他の一部と接する領域を有する。導電層224aまたは導電層224bの一方はソース電極として機能できる。また、導電層224aまたは導電層224bの他方はドレイン電極として機能できる。 The conductive layer 224 a has a region in contact with part of the semiconductor layer 231. The conductive layer 224 b includes a region in contact with another part of the semiconductor layer 231. One of the conductive layer 224a and the conductive layer 224b can function as a source electrode. The other of the conductive layer 224a and the conductive layer 224b can function as a drain electrode.

[工程D3]
次に、絶縁層212を設ける(図18(C)参照。)。絶縁層212は、絶縁層211と同様の材料および方法で設けることができる。
[Step D3]
Next, an insulating layer 212 is provided (see FIG. 18C). The insulating layer 212 can be provided using a material and a method similar to those of the insulating layer 211.

なお、絶縁層212として、酸素を含む雰囲気下で成膜した酸化シリコン膜や酸化窒化シリコン膜等の絶縁膜を用いることが好ましい。また、絶縁層212は過剰酸素を含む絶縁層であることが好ましい。 Note that as the insulating layer 212, an insulating film such as a silicon oxide film or a silicon oxynitride film formed in an atmosphere containing oxygen is preferably used. The insulating layer 212 is preferably an insulating layer containing excess oxygen.

[工程D4]
次に、表示領域235において、絶縁層212上に、半導体層231と重なる領域を有する導電層223を設ける(図18(C)参照。)。導電層223は、導電膜を形成した後、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。導電層223は、透光性を有する導電材料を用いて形成する。導電層223は、導電層225と同様の材料および方法で設けることができる。
[Step D4]
Next, in the display region 235, the conductive layer 223 having a region overlapping with the semiconductor layer 231 is provided over the insulating layer 212 (see FIG. 18C). The conductive layer 223 can be formed by forming a conductive film, forming a resist mask, etching the conductive film, and then removing the resist mask. The conductive layer 223 is formed using a light-transmitting conductive material. The conductive layer 223 can be provided using a material and a method similar to those of the conductive layer 225.

[工程D5]
次に、周辺回路領域234において、絶縁層212上に、半導体層231と重なる領域を有する導電層226を設ける(図19(A)参照。)。導電層226は、導電膜を形成した後、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。導電層226は、遮光性を有する導電材料を用いて形成する。導電層226は、導電層221aと同様の材料および方法で設けることができる。
[Step D5]
Next, in the peripheral circuit region 234, a conductive layer 226 having a region overlapping with the semiconductor layer 231 is provided over the insulating layer 212 (see FIG. 19A). The conductive layer 226 can be formed by forming a conductive film, then forming a resist mask, etching the conductive film, and then removing the resist mask. The conductive layer 226 is formed using a light-blocking conductive material. The conductive layer 226 can be provided using a material and a method similar to those of the conductive layer 221a.

[工程D6]
次に、絶縁層213を設ける(図19(B)参照。)。絶縁層213は、窒化シリコン膜などの酸素を拡散、透過しにくい絶縁層であることが好ましい。
[Step D6]
Next, an insulating layer 213 is provided (see FIG. 19B). The insulating layer 213 is preferably an insulating layer that hardly diffuses and transmits oxygen, such as a silicon nitride film.

このようにして、周辺回路領域234中のトランジスタ(トランジスタ201など)を設けることができる。また、表示領域235中のトランジスタ(トランジスタ203およびトランジスタ206など)を設けることができる。 In this manner, a transistor (such as the transistor 201) in the peripheral circuit region 234 can be provided. In addition, transistors (such as the transistor 203 and the transistor 206) in the display region 235 can be provided.

周辺回路領域234に含まれるトランジスタは、ゲート電極、ソース電極、およびドレイン電極が遮光性を有する材料で形成される。よって、周辺回路領域234に含まれるトランジスタを、遮光性を有するトランジスタとすることができる。また、図示していないが、周辺回路領域234で容量素子を形成する一対の電極も遮光性を有する材料で形成される。よって、表示領域235に含まれる容量素子を、遮光性を有する容量素子とすることができる。 In the transistor included in the peripheral circuit region 234, a gate electrode, a source electrode, and a drain electrode are formed using a light-blocking material. Therefore, the transistor included in the peripheral circuit region 234 can be a light-blocking transistor. Although not shown, the pair of electrodes forming the capacitor in the peripheral circuit region 234 is also formed using a light-shielding material. Therefore, the capacitor included in the display region 235 can be a capacitor having a light shielding property.

表示領域235に含まれるトランジスタは、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、および半導体層の少なくとも一が透光性を有する材料で形成される。よって、表示領域235に含まれるトランジスタに、可視光を透過する領域を設けることができる。また、図示していないが、表示領域235で容量素子を形成する一対の電極も透光性を有する材料で形成される。よって、表示領域235に含まれる容量素子に、可視光を透過する領域を設けることができる。 In the transistor included in the display region 235, at least one of a gate electrode, a source electrode, a drain electrode, and a semiconductor layer is formed using a light-transmitting material. Therefore, a region that transmits visible light can be provided in the transistor included in the display region 235. Although not illustrated, the pair of electrodes forming the capacitor in the display region 235 is also formed using a light-transmitting material. Therefore, a region that transmits visible light can be provided in the capacitor included in the display region 235.

[工程D7]
次に、絶縁層214を形成する(図19(C)参照。)。絶縁層214は、後に形成する表示素子の被形成面となる層であるため、平坦化層として機能することが好ましい。絶縁層214は、絶縁層121に用いることのできる樹脂または無機絶縁膜を援用できる。また、絶縁層214は、感光性を有する材料を用いて形成してもよく、感光性を有さない材料(非感光性の材料ともいう)を用いて形成してもよい。
[Step D7]
Next, the insulating layer 214 is formed (see FIG. 19C). The insulating layer 214 is a layer to be a formation surface of a display element to be formed later, and thus preferably functions as a planarization layer. As the insulating layer 214, a resin or an inorganic insulating film that can be used for the insulating layer 121 can be used. The insulating layer 214 may be formed using a photosensitive material or a non-photosensitive material (also referred to as a non-photosensitive material).

[工程D8]
次に、絶縁層212、絶縁層213、および絶縁層214の一部に、トランジスタ205が有する導電層222bに達する開口228を形成する(図19(C)参照。)。
[Step D8]
Next, an opening 228 that reaches the conductive layer 222b included in the transistor 205 is formed in part of the insulating layer 212, the insulating layer 213, and the insulating layer 214 (see FIG. 19C).

[工程D9]
次に、表示領域235中の絶縁層214上に導電層191を形成する(図20(A)参照。)。導電層191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。ここで、トランジスタ205が有する導電層222bと導電層191が電気的に接続する。導電層191は、透光性を有する導電材料を用いて形成する。
[Step D9]
Next, a conductive layer 191 is formed over the insulating layer 214 in the display region 235 (see FIG. 20A). The conductive layer 191 can be formed by forming a conductive film, forming a resist mask, etching the conductive film, and then removing the resist mask. Here, the conductive layer 222b included in the transistor 205 and the conductive layer 191 are electrically connected. The conductive layer 191 is formed using a light-transmitting conductive material.

以降の作製工程は、工程B20以降と同様に行なえばよい。このようにして、表示装置150の作製に用いるトランジスタ基板181を作製することができる(図20(B)参照。)。 The subsequent manufacturing steps may be performed in the same manner as in the step B20 and subsequent steps. In this manner, the transistor substrate 181 used for manufacturing the display device 150 can be manufactured (see FIG. 20B).

〔表示装置150〕
実施の形態2の工程C1および工程C2と同様に、対向基板171とトランジスタ基板181を、液晶112を挟んで貼り合わせ、基板361上に機能性部材135を設けることで、表示装置150を作製することができる。
[Display device 150]
Similarly to Step C1 and Step C2 in Embodiment 2, the counter substrate 171 and the transistor substrate 181 are attached to each other with the liquid crystal 112 interposed therebetween, and the functional member 135 is provided over the substrate 361, whereby the display device 150 is manufactured. be able to.

本実施の形態は、他の実施の形態などに記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。 This embodiment can be implemented in appropriate combination with the structures described in the other embodiments.

(実施の形態4)
本実施の形態では、表示装置100の構成例について説明する。
(Embodiment 4)
In this embodiment, a configuration example of the display device 100 will be described.

表示装置100は、様々な形態を用いること、または様々な表示素子を有することが出来る。表示素子の一例としては、EL(エレクトロルミネッセンス)素子(有機EL素子、無機EL素子、または、有機物および無機物を含むEL素子)、LED(白色LED、赤色LED、緑色LED、青色LEDなど)、トランジスタ(電流に応じて発光するトランジスタ)、電子放出素子、液晶素子、電子インク、電気泳動素子、GLV(グレーティングライトバルブ)、MEMS(マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム)を用いた表示素子、DMD(デジタルマイクロミラーデバイス)、DMS(デジタル・マイクロ・シャッター)、MIRASOL(登録商標)、IMOD(インターフェロメトリック・モジュレーション)素子、シャッター方式のMEMS表示素子、光干渉方式のMEMS表示素子、エレクトロウェッティング素子、圧電セラミックディスプレイ、カーボンナノチューブを用いた表示素子、など、電気的または磁気的作用により、コントラスト、輝度、反射率、透過率などが変化する表示媒体を有するものがある。また、表示素子として量子ドットを用いてもよい。 The display device 100 can have various modes or have various display elements. Examples of display elements include EL (electroluminescence) elements (organic EL elements, inorganic EL elements, or EL elements including organic and inorganic substances), LEDs (white LEDs, red LEDs, green LEDs, blue LEDs, etc.), transistors (Transistor that emits light in response to current), electron-emitting device, liquid crystal device, electronic ink, electrophoretic device, GLV (grating light valve), display device using MEMS (micro electro mechanical system), DMD (digital Micromirror device), DMS (digital micro shutter), MIRASOL (registered trademark), IMOD (interferometric modulation) element, shutter type MEMS display element, optical interference type MEMS display element, electrowetting Child, piezoceramic display, display using carbon nanotubes, etc., by electrical or magnetic action, those having contrast, brightness, reflectance, a display medium such as transmittance changes. Further, quantum dots may be used as the display element.

EL素子を用いた表示装置の一例としては、EL表示装置などがある。電子放出素子を用いた表示装置の一例としては、電界放出型表示装置(FED:Field Emission Display)または表面伝導型電子放出素子表示装置(SED:Surface−conduction Electron−emitter Display)などがある。量子ドットを用いた表示装置の一例としては、量子ドット表示装置などがある。 An example of a display device using an EL element is an EL display device. As an example of a display device using an electron-emitting device, there is a field emission display (FED) or a surface-conduction electron-emitting device display (SED: Surface-conduction Electron-Emitter Display). An example of a display device using quantum dots is a quantum dot display device.

液晶素子を用いた表示装置の一例としては、液晶表示装置(透過型液晶表示装置、半透過型液晶表示装置、反射型液晶表示装置、直視型液晶表示装置、投射型液晶表示装置)などがある。電子インク、電子粉流体(登録商標)、または電気泳動素子を用いた表示装置の一例としては、電子ペーパーなどがある。また、表示装置はPDP(Plasma Display Panel)であってもよい。また、表示装置は網膜走査型の投影装置であってもよい。また、マイクロLEDを用いた表示装置であってもよい。 As an example of a display device using a liquid crystal element, there is a liquid crystal display device (a transmissive liquid crystal display device, a transflective liquid crystal display device, a reflective liquid crystal display device, a direct view liquid crystal display device, a projection liquid crystal display device), or the like. . An example of a display device using electronic ink, electronic powder fluid (registered trademark), or an electrophoretic element is electronic paper. The display device may be a PDP (Plasma Display Panel). The display device may be a retinal scanning type projection device. Moreover, the display apparatus using micro LED may be sufficient.

なお、半透過型液晶表示装置や反射型液晶表示装置を実現する場合には、画素電極の一部、または、全部が、反射電極としての機能を有するようにすればよい。例えば、画素電極の一部、または、全部が、アルミニウム、銀、などを有するようにすればよい。さらに、その場合、反射電極の下に、SRAMなどの記憶回路を設けることも可能である。これにより、さらに、消費電力を低減することができる。 Note that in the case of realizing a transflective liquid crystal display device or a reflective liquid crystal display device, a part or all of the pixel electrode may have a function as a reflective electrode. For example, part or all of the pixel electrode may have aluminum, silver, or the like. Further, in that case, a memory circuit such as an SRAM can be provided under the reflective electrode. Thereby, power consumption can be further reduced.

なお、LEDを用いる場合、LEDの電極や窒化物半導体の下に、グラフェンやグラファイトを配置してもよい。グラフェンやグラファイトは、複数の層を重ねて、多層膜としてもよい。このように、グラフェンやグラファイトを設けることにより、その上に、窒化物半導体、例えば、結晶を有するn型GaN半導体層などを容易に成膜することができる。さらに、その上に、結晶を有するp型GaN半導体層などを設けて、LEDを構成することができる。なお、グラフェンやグラファイトと、結晶を有するn型GaN半導体層との間に、AlN層を設けてもよい。なお、LEDが有するGaN半導体層は、MOCVDで成膜してもよい。ただし、グラフェンを設けることにより、LEDが有するGaN半導体層は、スパッタ法で成膜することも可能である。 In addition, when using LED, you may arrange | position graphene or graphite under the electrode and nitride semiconductor of LED. Graphene or graphite may be a multilayer film in which a plurality of layers are stacked. Thus, by providing graphene or graphite, a nitride semiconductor, for example, an n-type GaN semiconductor layer having a crystal can be easily formed thereon. Furthermore, a p-type GaN semiconductor layer having a crystal or the like can be provided thereon to form an LED. Note that an AlN layer may be provided between graphene or graphite and an n-type GaN semiconductor layer having a crystal. Note that the GaN semiconductor layer of the LED may be formed by MOCVD. However, by providing graphene, the GaN semiconductor layer of the LED can be formed by a sputtering method.

本明細書等に示す表示装置100等は、反射型表示素子と、発光型表示素子(「発光素子」ともいう。)の両方を有し、反射モードと発光モードの両方の表示を行うことができる表示装置である。より具体的には、反射型表示素子として反射型の液晶素子を有し、発光型表示素子としてEL素子を有する。よって、EL表示装置として機能することが可能であり、また、液晶表示装置として機能することも可能である。 The display device 100 and the like described in this specification and the like include both a reflective display element and a light-emitting display element (also referred to as a “light-emitting element”), and can display both in a reflective mode and a light-emitting mode. It is a display device that can. More specifically, a reflective liquid crystal element is included as the reflective display element, and an EL element is included as the light emitting display element. Therefore, it can function as an EL display device and can also function as a liquid crystal display device.

表示装置100の構成例について説明する。図21(A)は、表示装置100の構成例を説明するブロック図である。表示装置100は、表示領域235、および周辺回路領域234を有する。周辺回路領域234は、回路232、および回路233を有する。 A configuration example of the display device 100 will be described. FIG. 21A is a block diagram illustrating a configuration example of the display device 100. The display device 100 includes a display area 235 and a peripheral circuit area 234. The peripheral circuit region 234 includes a circuit 232 and a circuit 233.

なお、本発明の一態様の表示装置100において、回路233はIC373に設けられている(図1(A)参照。)。 Note that in the display device 100 of one embodiment of the present invention, the circuit 233 is provided in the IC 373 (see FIG. 1A).

表示領域235は、マトリクス状に配列した複数の画素230、複数の配線G1、複数の配線G2、複数の配線ANO、複数の配線CSCOM、配線S1および複数の配線S2を有する(図21(A)参照。)。配線G1、配線G2、配線ANO、および配線CSCOMは、方向Rに配列した複数の画素230の回路232に電気的に接続する。配線S1および配線S2は、方向Cに配列した複数の画素230の回路233に電気的に接続する。 The display region 235 includes a plurality of pixels 230, a plurality of wirings G1, a plurality of wirings G2, a plurality of wirings ANO, a plurality of wirings CSCOM, a wiring S1, and a plurality of wirings S2 arranged in a matrix (FIG. 21A). reference.). The wiring G1, the wiring G2, the wiring ANO, and the wiring CSCOM are electrically connected to the circuits 232 of the plurality of pixels 230 arranged in the direction R. The wiring S1 and the wiring S2 are electrically connected to the circuits 233 of the plurality of pixels 230 arranged in the direction C.

配線G1は走査線273に相当する。配線G2は走査線284に相当する。配線ANOは電源線286に相当する。配線CSCOMは共通電位線275に相当する。配線S1は信号線274に相当する。配線S2は信号線285に相当する(図21(A)および図2(A)参照。)。 The wiring G1 corresponds to the scanning line 273. The wiring G2 corresponds to the scanning line 284. The wiring ANO corresponds to the power supply line 286. The wiring CSCOM corresponds to the common potential line 275. The wiring S1 corresponds to the signal line 274. The wiring S2 corresponds to the signal line 285 (see FIGS. 21A and 2A).

図21(A)では回路232および回路233を1つずつ有する構成を示したが、液晶素子180を駆動する回路232および回路233と、発光素子170を駆動する回路232および回路233とを、別々に設けてもよい。 Although FIG. 21A illustrates a structure including one circuit 232 and one circuit 233, the circuit 232 and the circuit 233 that drive the liquid crystal element 180 and the circuit 232 and the circuit 233 that drive the light-emitting element 170 are separately provided. May be provided.

また、回路232および回路233の一部、または全部を他の基板上に形成して、表示装置100と電気的に接続してもよい。例えば、回路232および回路233の一部、または全部を、単結晶基板を用いて形成し、表示装置100と電気的に接続してもよい。 Alternatively, part or all of the circuit 232 and the circuit 233 may be formed over another substrate and electrically connected to the display device 100. For example, part or all of the circuit 232 and the circuit 233 may be formed using a single crystal substrate and electrically connected to the display device 100.

画素230は、反射型表示素子として機能する反射型の液晶素子180と、発光素子170として機能するEL素子と、を有する。画素230において、液晶素子180と、発光素子170とは、互いに重なる部分を有する。 The pixel 230 includes a reflective liquid crystal element 180 that functions as a reflective display element, and an EL element that functions as a light-emitting element 170. In the pixel 230, the liquid crystal element 180 and the light emitting element 170 have portions that overlap each other.

赤色光を発するまたは反射する画素230、緑色光を発するまたは反射する画素230、および青色光を発するまたは反射する画素230をまとめて1つの画素240として機能させ、それぞれの画素230の発光量(反射輝度)を制御することで、フルカラー表示を実現することができる。よって、当該3つの画素230はそれぞれが副画素として機能する。すなわち、3つの副画素は、それぞれが赤色光、緑色光、または青色光の、透過率、反射率、または発光光量などを制御する(図21(B1)参照。)。なお、3つの副画素それぞれが制御する光の色は、赤(R)、緑(G)、青(B)の組み合わせに限らず、シアン(C)、マゼンタ(M)、黄(Y)であってもよい(図21(B2)参照。)。 The pixel 230 that emits or reflects red light, the pixel 230 that emits or reflects green light, and the pixel 230 that emits or reflects blue light collectively function as one pixel 240, and the amount of light emitted from each pixel 230 (reflection) By controlling (luminance), full color display can be realized. Therefore, each of the three pixels 230 functions as a sub-pixel. That is, each of the three sub-pixels controls the transmittance, reflectance, light emission amount, or the like of red light, green light, or blue light (see FIG. 21B1). The light color controlled by each of the three sub-pixels is not limited to the combination of red (R), green (G), and blue (B), but is cyan (C), magenta (M), and yellow (Y). It may be present (see FIG. 21B2).

また、4つの副画素をまとめて1つの画素として機能させてもよい。例えば、赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ制御する3つの副画素に、白色光を制御する副画素を加えてもよい(図21(B3)参照。)。白色光を制御する副画素を加えることで、表示領域の輝度を高めることができる。また、赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ制御する3つの副画素に、黄色光を制御する副画素を加えてもよい(図21(B4)参照。)。また、シアン色光、マゼンタ色光、黄色光をそれぞれ制御する3つの副画素に、白色光を制御する副画素を加えてもよい(図21(B5)参照。)。 Further, the four subpixels may be combined to function as one pixel. For example, a subpixel that controls white light may be added to three subpixels that control red light, green light, and blue light (see FIG. 21B3). By adding a sub-pixel that controls white light, the luminance of the display area can be increased. Further, a sub-pixel that controls yellow light may be added to the three sub-pixels that control red light, green light, and blue light, respectively (see FIG. 21 (B4)). Further, a sub-pixel that controls white light may be added to the three sub-pixels that respectively control cyan light, magenta light, and yellow light (see FIG. 21B5).

1つの画素として機能させる副画素の数を増やし、赤、緑、青、シアン、マゼンタ、および黄などの光を制御する副画素を適宜組み合わせて用いることにより、再現可能な色域を広げることができる。また、中間調の再現性を高めることができる。よって、表示品位を高めることができる。 Increasing the number of sub-pixels that function as one pixel and expanding the reproducible color gamut by using appropriate combinations of sub-pixels that control light such as red, green, blue, cyan, magenta, and yellow it can. Further, the reproducibility of halftone can be improved. Therefore, display quality can be improved.

また、画素240を1920×1080のマトリクス状に配置すると、いわゆるフルハイビジョン(「2K解像度」、「2K1K」、または「2K」などとも言われる。)の解像度でフルカラー表示可能な表示装置100を実現することができる。また、例えば、画素240を3840×2160のマトリクス状に配置すると、いわゆるウルトラハイビジョン(「4K解像度」、「4K2K」、または「4K」などとも言われる。)の解像度でフルカラー表示可能な表示装置100を実現することができる。また、例えば、画素240を7680×4320のマトリクス状に配置すると、いわゆるスーパーハイビジョン(「8K解像度」、「8K4K」、または「8K」などとも言われる。)の解像度でフルカラー表示可能な表示装置100を実現することができる。画素240を増やすことで、16Kや32Kの解像度でフルカラー表示可能な表示装置100を実現することも可能である。 In addition, when the pixels 240 are arranged in a 1920 × 1080 matrix, the display device 100 capable of full color display at a resolution of so-called full high-definition (also referred to as “2K resolution”, “2K1K”, or “2K”) is realized. can do. Further, for example, when the pixels 240 are arranged in a 3840 × 2160 matrix, the display device 100 is capable of full-color display at a resolution of so-called ultra high vision (also referred to as “4K resolution”, “4K2K”, or “4K”). Can be realized. Further, for example, when the pixels 240 are arranged in a 7680 × 4320 matrix, the display device 100 is capable of full-color display at a resolution of so-called super high vision (also referred to as “8K resolution”, “8K4K”, or “8K”). Can be realized. By increasing the number of pixels 240, it is possible to realize the display device 100 capable of full-color display at a resolution of 16K or 32K.

回路232には、シフトレジスタ等の様々な順序回路等を用いることができる。回路232には、トランジスタ及び容量素子等を用いることができる。回路232が有するトランジスタは、画素230に含まれるトランジスタと同じ工程で形成することができる。 Various sequential circuits such as a shift register can be used for the circuit 232. A transistor, a capacitor, or the like can be used for the circuit 232. A transistor included in the circuit 232 can be formed in the same process as the transistor included in the pixel 230.

回路233は、配線S1と電気的に接続される。回路233には、例えば、集積回路を用いることができる。具体的には、回路233には、シリコン基板上に形成された集積回路を用いることができる。 The circuit 233 is electrically connected to the wiring S1. For the circuit 233, for example, an integrated circuit can be used. Specifically, for the circuit 233, an integrated circuit formed over a silicon substrate can be used.

例えば、COG(Chip on glass)方式またはCOF方式等を用いて、画素230と電気的に接続されるパッドに回路233を実装することができる。具体的には、異方性導電膜を用いて、パッドに集積回路を実装できる。 For example, the circuit 233 can be mounted on a pad electrically connected to the pixel 230 by using a COG (Chip on glass) method, a COF method, or the like. Specifically, an integrated circuit can be mounted on the pad using an anisotropic conductive film.

<画素230の回路構成例>
図22は、画素230の回路構成例を示す図である。図22では、隣接する2つの画素230を示している。
<Circuit Configuration Example of Pixel 230>
FIG. 22 is a diagram illustrating a circuit configuration example of the pixel 230. In FIG. 22, two adjacent pixels 230 are shown.

画素230は、スイッチSW1、容量素子C1、液晶素子180、スイッチSW2、トランジスタM、容量素子C2、および発光素子170等を有する。また、画素230には、配線G1、配線G2、配線ANO、配線CSCOM、配線S1、および配線S2が電気的に接続されている。また、図23では、液晶素子180と電気的に接続する配線VCOM1、および発光素子170と電気的に接続する配線VCOM2を示している。 The pixel 230 includes a switch SW1, a capacitor C1, a liquid crystal element 180, a switch SW2, a transistor M, a capacitor C2, a light emitting element 170, and the like. In addition, a wiring G1, a wiring G2, a wiring ANO, a wiring CSCOM, a wiring S1, and a wiring S2 are electrically connected to the pixel 230. In FIG. 23, a wiring VCOM1 electrically connected to the liquid crystal element 180 and a wiring VCOM2 electrically connected to the light emitting element 170 are illustrated.

図22では、スイッチSW1およびスイッチSW2に、トランジスタを用いた場合の例を示している。なお、スイッチSW1はトランジスタ271に相当する。スイッチSW2はトランジスタ281に相当する。トランジスタMはトランジスタ283に相当する。容量素子C1は、容量素子272に相当する。容量素子C2は、容量素子282に相当する(図22および図2(A)参照。)。 FIG. 22 shows an example in which transistors are used for the switch SW1 and the switch SW2. Note that the switch SW1 corresponds to the transistor 271. The switch SW2 corresponds to the transistor 281. The transistor M corresponds to the transistor 283. The capacitive element C1 corresponds to the capacitive element 272. The capacitor C2 corresponds to the capacitor 282 (see FIGS. 22 and 2A).

スイッチSW1は、ゲートが配線G1と接続され、ソースまたはドレインの一方が配線S1と接続され、ソースまたはドレインの他方が容量素子C1の一方の電極、および液晶素子180の一方の電極と接続されている。容量素子C1は、他方の電極が配線CSCOMと接続されている。液晶素子180は、他方の電極が配線VCOM1と接続されている。 The switch SW1 has a gate connected to the wiring G1, one source or drain connected to the wiring S1, and the other source or drain connected to one electrode of the capacitor C1 and one electrode of the liquid crystal element 180. Yes. The other electrode of the capacitor C1 is connected to the wiring CSCOM. The other electrode of the liquid crystal element 180 is connected to the wiring VCOM1.

スイッチSW2は、ゲートが配線G2と接続され、ソースまたはドレインの一方が配線S2と接続され、ソースまたはドレインの他方が、容量素子C2の一方の電極、トランジスタMのゲートと接続されている。容量素子C2は、他方の電極がトランジスタMのソースまたはドレインの一方、および配線ANOと接続されている。トランジスタMは、ソースまたはドレインの他方が発光素子170の一方の電極と接続されている。発光素子170は、他方の電極が配線VCOM2と接続されている。 The switch SW2 has a gate connected to the wiring G2, one of the source and the drain connected to the wiring S2, and the other of the source and the drain connected to one electrode of the capacitor C2 and the gate of the transistor M. The other electrode of the capacitor C2 is connected to one of the source and the drain of the transistor M and the wiring ANO. The other of the source and the drain of the transistor M is connected to one electrode of the light emitting element 170. The other electrode of the light emitting element 170 is connected to the wiring VCOM2.

図22では、トランジスタMが半導体を挟む2つのゲートを有し、これらが接続されている例を示している。これにより、トランジスタMが流すことのできる電流を増大させることができる。 FIG. 22 shows an example in which the transistor M has two gates sandwiching a semiconductor and these are connected. As a result, the current that can be passed by the transistor M can be increased.

配線G1には、スイッチSW1を導通状態または非導通状態に制御する信号を与えることができる。配線VCOM1には、所定の電位を与えることができる。配線S1には、液晶素子180が有する液晶の配向状態を制御する信号を与えることができる。配線CSCOMには、所定の電位を与えることができる。 A signal for controlling the switch SW1 to be in a conductive state or a non-conductive state can be supplied to the wiring G1. A predetermined potential can be applied to the wiring VCOM1. A signal for controlling the alignment state of the liquid crystal included in the liquid crystal element 180 can be supplied to the wiring S1. A predetermined potential can be applied to the wiring CSCOM.

配線G2には、スイッチSW2を導通状態または非導通状態に制御する信号を与えることができる。配線VCOM2および配線ANOには、発光素子170が発光する電位差が生じる電位をそれぞれ与えることができる。配線S2には、トランジスタMの導通状態を制御する信号を与えることができる。 A signal for controlling the switch SW2 to be in a conductive state or a non-conductive state can be supplied to the wiring G2. The wiring VCOM2 and the wiring ANO can each be supplied with a potential at which a potential difference generated by the light emitting element 170 emits light. A signal for controlling the conduction state of the transistor M can be supplied to the wiring S2.

図22に示す画素230は、例えば反射モードの表示を行う場合には、配線G1および配線S1に与える信号により駆動し、液晶素子180による光学変調を利用して表示することができる。また、発光モードで表示を行う場合には、配線G2および配線S2に与える信号により駆動し、発光素子170を発光させて表示することができる。また両方のモードで駆動する場合には、配線G1、配線G2、配線S1および配線S2のそれぞれに与える信号により駆動することができる。 For example, when performing display in a reflection mode, the pixel 230 illustrated in FIG. 22 can be driven by a signal supplied to the wiring G1 and the wiring S1 and can display using optical modulation by the liquid crystal element 180. Further, in the case of performing display in the light emission mode, the light emitting element 170 can be driven to display by driving with a signal given to the wiring G2 and the wiring S2. In the case of driving in both modes, the driving can be performed by signals given to the wiring G1, the wiring G2, the wiring S1, and the wiring S2.

なお、図22では一つの画素230に、一つの液晶素子180と一つの発光素子170とを有する例を示したが、これに限られない。図23は、一つの画素230に一つの液晶素子180と4つの発光素子170(発光素子170r、発光素子170g、発光素子170b、発光素子170w)を有する例を示している。図23に示す画素230は、図22とは異なり、1つの画素でフルカラーの表示が可能な画素である。 Note that although FIG. 22 illustrates an example in which one pixel 230 includes one liquid crystal element 180 and one light emitting element 170, the present invention is not limited thereto. FIG. 23 illustrates an example in which one pixel 230 includes one liquid crystal element 180 and four light emitting elements 170 (light emitting element 170r, light emitting element 170g, light emitting element 170b, and light emitting element 170w). A pixel 230 illustrated in FIG. 23 is a pixel capable of full color display with one pixel, unlike FIG.

図23では図22の例に加えて、画素230に配線G3および配線S3が接続されている。 In FIG. 23, in addition to the example of FIG. 22, a wiring G3 and a wiring S3 are connected to the pixel 230.

図23に示す例では、例えば4つの発光素子170を、それぞれ赤色(R)、緑色(G)、青色(B)、および白色(W)を呈する発光素子を用いることができる。また液晶素子180として、白色を呈する反射型の液晶素子を用いることができる。これにより、反射モードの表示を行う場合には、反射率の高い白色の表示を行うことができる。また発光モードで表示を行う場合には、演色性の高い表示を低い電力で行うことができる。 In the example illustrated in FIG. 23, for example, as the four light emitting elements 170, light emitting elements exhibiting red (R), green (G), blue (B), and white (W) can be used. As the liquid crystal element 180, a reflective liquid crystal element exhibiting white can be used. Thereby, when displaying in reflection mode, white display with high reflectance can be performed. In addition, when display is performed in the light emission mode, display with high color rendering properties can be performed with low power.

<表示モード>
表示装置100は、3つの表示モードで動作させることができる。第1の表示モード(mode1)は、反射型の液晶表示装置として画像を表示する表示モードである。第2の表示モード(mode2)は、発光表示装置として画像を表示する表示モードである。第3の表示モード(mode3)は、第1の表示モードと第2の表示モードを同時に作用させる表示モードである。
<Display mode>
The display device 100 can be operated in three display modes. The first display mode (mode 1) is a display mode for displaying an image as a reflective liquid crystal display device. The second display mode (mode 2) is a display mode for displaying an image as a light emitting display device. The third display mode (mode 3) is a display mode in which the first display mode and the second display mode are simultaneously applied.

〔第1の表示モード〕
第1の表示モードは光源が不要であるため、極めて低消費電力な表示モードである。例えば、外光の照度が十分大きく、且つ外光が白色光またはその近傍の光である場合に特に有効である。また、第1の表示モードは、照度が300lx程度より大きい環境下、例えば日中下で使用する場合に特に有効である。ただし、目的または用途などによって、照度が300lx程度より小さい環境下であっても、表示装置100を第1の表示モードで動作させる場合がありうる。
[First display mode]
Since the first display mode does not require a light source, it is a display mode with extremely low power consumption. For example, it is particularly effective when the illuminance of outside light is sufficiently large and the outside light is white light or light in the vicinity thereof. The first display mode is particularly effective when used in an environment where the illuminance is greater than about 300 lx, for example, in the daytime. However, the display device 100 may be operated in the first display mode even in an environment where the illuminance is smaller than about 300 lx depending on the purpose or application.

また、第1の表示モードは、本や書類などの文字情報を表示することに適した表示モードである。画像の表示に反射光を用いるため、目に優しい表示を行うことができ、目が疲れにくいという効果を奏する。 The first display mode is a display mode suitable for displaying character information such as books and documents. Since reflected light is used to display an image, it is possible to perform display that is gentle to the eyes, and the effect that the eyes are less tired is achieved.

図24(A1)は、日中の屋外で電子機器910を使用している様子を示している。図24(A1)において、電子機器910の表示装置は第1の表示モードで動作する。電子機器910は、例えば、スマートフォンなどの携帯情報端末である。また、電子機器910は、本発明の一態様の表示装置100を有している。 FIG. 24A1 illustrates a state in which the electronic device 910 is used outdoors during the daytime. In FIG. 24A1, the display device of the electronic device 910 operates in the first display mode. The electronic device 910 is a portable information terminal such as a smartphone, for example. The electronic device 910 includes the display device 100 of one embodiment of the present invention.

図24(A2)は、電子機器910の表示装置100に入射する入射光901と、表示装置100が反射する反射光902を示している。 FIG. 24A2 illustrates incident light 901 that enters the display device 100 of the electronic device 910 and reflected light 902 that the display device 100 reflects.

〔第2の表示モード〕
第2の表示モードは、外光の照度や色度によらず、極めて鮮やかな(コントラストが高く、且つ色再現性の高い)表示を行うことができる表示モードである。例えば、夜間や室内など、外光の照度が小さい場合などに有効である。第2の表示モードは、照度が5000lx程度より小さい環境下での使用時に特に有効である。ただし、目的または用途などによって、照度が5000lx程度より大きい環境下であっても、表示装置100を第2の表示モードで動作させる場合がありうる。また、外光の照度が小さい場合、明るい表示を行うと使用者が眩しく感じてしまう場合がある。これを防ぐために、第2の表示モードでは輝度を抑えた表示を行うことが好ましい。これにより、眩しさを抑えることに加え、消費電力も低減することができる。第2の表示モードは、鮮やかな画像や滑らかな動画などを表示することに適したモードである。
[Second display mode]
The second display mode is a display mode in which extremely vivid (high contrast and high color reproducibility) display can be performed regardless of the illuminance and chromaticity of external light. For example, it is effective when the illuminance of outside light is small, such as at night or indoors. The second display mode is particularly effective when used in an environment where the illuminance is less than about 5000 lx. However, the display device 100 may be operated in the second display mode even under an environment where the illuminance is greater than about 5000 lx depending on the purpose or application. In addition, when the illuminance of external light is small, the user may feel dazzled when performing bright display. In order to prevent this, it is preferable to perform display with reduced luminance in the second display mode. Thereby, in addition to suppressing glare, power consumption can also be reduced. The second display mode is a mode suitable for displaying a vivid image or a smooth moving image.

図24(B1)は、夜間の屋外で電子機器910を使用している様子を示している。また、同図中の電子機器920は、デジタルサイネージに用いる電子機器である。図24(B1)において、電子機器910および電子機器920の表示装置は第2の表示モードで動作する。また、電子機器920は、本発明の一態様の表示装置100を有している。 FIG. 24B1 illustrates that the electronic device 910 is used outdoors at night. Moreover, the electronic device 920 in the figure is an electronic device used for digital signage. In FIG. 24B1, the display devices of the electronic device 910 and the electronic device 920 operate in the second display mode. The electronic device 920 includes the display device 100 of one embodiment of the present invention.

図24(B2)は、電子機器910の表示装置100から射出される発光903と、電子機器920の表示装置100から射出される発光903を示している。 FIG. 24B2 illustrates light emission 903 emitted from the display device 100 of the electronic device 910 and light emission 903 emitted from the display device 100 of the electronic device 920.

〔第3の表示モード〕
第3の表示モードは、第1の表示モードによる反射光と、第2の表示モードによる発光の両方を利用して表示を行う表示モードである。例えば、第1の表示モードの最大反射輝度以上の光を表示装置100から射出する必要が生じた場合に、必要な光量を第2の表示モードによる発光で補うことができる。また、例えば、第1の表示モードによる反射光と、第2の表示モードによる発光を混合することにより、1つの色を表現するように駆動することができる。
[Third display mode]
The third display mode is a display mode in which display is performed using both reflected light in the first display mode and light emission in the second display mode. For example, when it is necessary to emit light from the display device 100 that is equal to or higher than the maximum reflection luminance in the first display mode, the necessary light amount can be supplemented by light emission in the second display mode. Further, for example, it is possible to drive to express one color by mixing the reflected light in the first display mode and the light emission in the second display mode.

第3の表示モードは、第1の表示モードよりも鮮やかな表示をしつつ、第2の表示モードよりも消費電力を抑えることができる。例えば、室内照明下や、朝方や夕方の時間帯など、外光の照度が比較的低い場合や、外光の色度が白色ではない場合などに有効である。 In the third display mode, it is possible to suppress power consumption more than in the second display mode while displaying more vividly than in the first display mode. For example, it is effective when the illuminance of outside light is relatively low, such as under room lighting or in the morning or evening hours, or when the chromaticity of outside light is not white.

第3の表示モードは、照度が5000lx程度より小さい環境下での使用時に特に有効である。ただし、目的または用途などによって、照度が5000lx程度より大きい環境下であっても、表示装置100を第3の表示モードで動作させる場合がありうる。 The third display mode is particularly effective when used in an environment where the illuminance is less than about 5000 lx. However, the display device 100 may be operated in the third display mode even in an environment where the illuminance is greater than about 5000 lx depending on the purpose or application.

図24(C1)は、室内で電子機器910を使用している様子を示している。また、同図中の電子機器930は、テレビまたはモニタとして機能できる電子機器である。また、同図中の電子機器940は、ノート型のパーソナルコンピュータである。図24(C1)において、電子機器910、電子機器930、および電子機器940が有する表示装置は第3の表示モードで動作する。また、電子機器930および電子機器940は、本発明の一態様の表示装置100を有している。 FIG. 24C1 illustrates a state where the electronic device 910 is used indoors. In addition, an electronic device 930 in the figure is an electronic device that can function as a television or a monitor. Also, the electronic device 940 in the figure is a notebook personal computer. In FIG. 24C1, the display device included in the electronic device 910, the electronic device 930, and the electronic device 940 operates in the third display mode. The electronic device 930 and the electronic device 940 each include the display device 100 of one embodiment of the present invention.

図24(C2)は、電子機器910の表示装置100から射出される発光903、電子機器910の表示装置100に入射する入射光901、および電子機器910の表示装置100が反射する反射光902を示している。また、電子機器930の表示装置100から射出される発光903、電子機器930の表示装置100に入射する入射光901、および電子機器930の表示装置100が反射する反射光902を示している。電子機器940の表示装置100も、他の表示装置100と同様に機能することができる。 FIG. 24C2 shows light emission 903 emitted from the display device 100 of the electronic device 910, incident light 901 incident on the display device 100 of the electronic device 910, and reflected light 902 reflected by the display device 100 of the electronic device 910. Show. Further, light emission 903 emitted from the display device 100 of the electronic device 930, incident light 901 incident on the display device 100 of the electronic device 930, and reflected light 902 reflected by the display device 100 of the electronic device 930 are shown. The display device 100 of the electronic device 940 can function in the same manner as the other display devices 100.

なお、第3の表示モードを用いた表示は、ハイブリッド表示モードとも言える。ハイブリッド表示とは、1つのパネルにおいて、反射光と、自発光とを併用して、色調または光強度を互いに補完して、文字または画像を表示する方法である。または、ハイブリッド表示とは、同一画素または同一副画素において複数の表示素子から、それぞれの光を用いて、文字および/または画像を表示する方法である。ただし、ハイブリッド表示を行っている表示装置(「ハイブリッド表示装置」または「ハイブリッドディスプレイ」ともいう。)を局所的にみると、複数の表示素子のいずれか一を用いて表示される画素または副画素と、複数の表示素子の二以上を用いて表示される画素または副画素と、を有する場合がある。 Note that the display using the third display mode can be said to be a hybrid display mode. Hybrid display is a method of displaying characters or images on one panel by using reflected light and self-light emission in combination with each other to complement color tone or light intensity. Alternatively, the hybrid display is a method for displaying characters and / or images using light from a plurality of display elements in the same pixel or the same sub-pixel. However, when a display device that performs hybrid display (also referred to as “hybrid display device” or “hybrid display”) is viewed locally, pixels or subpixels displayed using any one of a plurality of display elements And a pixel or sub-pixel displayed using two or more of the plurality of display elements.

なお、本明細書等において、上記構成のいずれか1つまたは複数の表現を満たすものを、ハイブリッド表示という。 Note that in this specification and the like, a display that satisfies any one or a plurality of expressions of the above configuration is referred to as a hybrid display.

また、ハイブリッドディスプレイは、同一画素または同一副画素に複数の表示素子を有する。なお、複数の表示素子としては、例えば、光を反射する反射型素子と、光を射出する自発光素子とが挙げられる。なお、反射型素子と、自発光素子とは、それぞれ独立に制御することができる。ハイブリッドディスプレイは、表示部において、反射光および自発光のいずれか一方または双方を用いて、文字および/または画像を表示する機能を有する。 The hybrid display has a plurality of display elements in the same pixel or the same sub-pixel. Examples of the plurality of display elements include a reflective element that reflects light and a self-luminous element that emits light. Note that the reflective element and the self-luminous element can be controlled independently. The hybrid display has a function of displaying characters and / or images in the display unit using either or both of reflected light and self-light emission.

<第1乃至第3の表示モードの具体例>
ここで、上述した第1乃至第3の表示モードを用いる場合の具体例について、図25および図26を用いて説明する。
<Specific examples of first to third display modes>
Here, a specific example in the case where the above-described first to third display modes are used will be described with reference to FIGS.

なお、以下では、第1乃至第3の表示モードが照度に応じて自動に切り替わる場合について説明する。なお、照度に応じて自動で切り替わる場合、例えば、表示装置に照度センサ等を設け、当該照度センサからの情報をもとに表示モードを切り替えることができる。 Hereinafter, a case where the first to third display modes are automatically switched according to the illuminance will be described. In addition, when switching automatically according to illumination intensity, an illumination sensor etc. can be provided in a display apparatus, for example, and a display mode can be switched based on the information from the said illumination intensity sensor.

図25(A)、図25(B)、および図25(C)は、本発明の一態様の表示装置が取り得る表示モードを説明するための画素の模式図である。 FIG. 25A, FIG. 25B, and FIG. 25C are schematic diagrams of pixels for describing display modes that can be taken by the display device of one embodiment of the present invention.

図25(A)、図25(B)、および図25(C)では、第1の表示素子501、第2の表示素子502、第1の表示素子501により制御される反射光504、および第2の表示素子502から射出される透過光505が明示されている。なお、図25(A)が第1の表示モードを説明する図であり、図25(B)が第2の表示モードを説明する図であり、図25(C)が第3の表示モードを説明する図である。 In FIGS. 25A, 25B, and 25C, the first display element 501, the second display element 502, the reflected light 504 controlled by the first display element 501, and the first display element 501 are used. The transmitted light 505 emitted from the second display element 502 is clearly shown. 25A is a diagram for explaining the first display mode, FIG. 25B is a diagram for explaining the second display mode, and FIG. 25C is a diagram showing the third display mode. It is a figure explaining.

なお、図25(A)、図25(B)、および図25(C)では、第1の表示素子501として、反射型の液晶素子を用い、第2の表示素子502として、発光素子を用いる場合とする。 25A, 25B, and 25C, a reflective liquid crystal element is used as the first display element 501, and a light-emitting element is used as the second display element 502. Suppose.

本実施の形態で説明する第1の表示素子501は、上記実施の形態に示す液晶素子180に相当する。また、第1の表示素子502は発光素子170に相当する。 A first display element 501 described in this embodiment corresponds to the liquid crystal element 180 described in the above embodiment. The first display element 502 corresponds to the light emitting element 170.

図25(A)に示す第1の表示モードでは、第1の表示素子501である、反射型の液晶素子を駆動して反射光の強度を調節して階調表示を行うことができる。 In the first display mode illustrated in FIG. 25A, gradation display can be performed by driving a reflective liquid crystal element which is the first display element 501 to adjust the intensity of reflected light.

図25(B)に示す第2の表示モードでは、第2の表示素子502である発光素子の発光強度を調節して階調表示を行うことができる。なお、第2の表示素子502から射出される光は、第1の表示素子501を通過し、透過光505として外部に取り出される。 In the second display mode illustrated in FIG. 25B, gradation display can be performed by adjusting light emission intensity of the light-emitting element which is the second display element 502. Note that light emitted from the second display element 502 passes through the first display element 501 and is extracted to the outside as transmitted light 505.

図25(C)に示す第3の表示モードは、上述した第1の表示モードと、第2の表示モードとを組み合わせた表示モードである。例えば、第1の表示素子501で反射光504の強度を液晶層で調節し階調表示を行う。また、第1の表示素子501の駆動する期間と、同じ期間内に、第2の表示素子502である、発光素子の発光強度、ここでは透過光505の強度を調整し階調表示を行う。 The third display mode shown in FIG. 25C is a display mode in which the first display mode and the second display mode described above are combined. For example, the first display element 501 performs gradation display by adjusting the intensity of the reflected light 504 using a liquid crystal layer. Further, gradation display is performed by adjusting the light emission intensity of the light-emitting element, which is the second display element 502, in this case, the intensity of the transmitted light 505, within the same period as the period during which the first display element 501 is driven.

<第1乃至第3の表示モードの状態遷移>
次に、第1乃至第3の表示モードの状態遷移について、図25(D)を用いて説明を行う。図(D)は、第1の表示モード、第2の表示モード、および第3の表示モードの状態遷移図である。図25(D)に示す、状態C1は第1の表示モードに相当し、状態C2は第2の表示モードに相当し、状態C3は第3の表示モードに相当する。
<State transition in first to third display modes>
Next, state transition in the first to third display modes will be described with reference to FIG. FIG. 4D is a state transition diagram of the first display mode, the second display mode, and the third display mode. State C1 shown in FIG. 25D corresponds to the first display mode, state C2 corresponds to the second display mode, and state C3 corresponds to the third display mode.

図25(D)に図示するように、状態C1から状態C3までは照度に応じていずれかの状態の表示モードを取り得る。例えば、屋外のように照度が大きい場合には、状態C1を取り得る。また、屋外から屋内に移動するような照度が小さくなる場合には、状態C1から状態C2に遷移する。また、屋外であっても照度が低く、反射光による階調表示が十分でない場合には、状態C2から状態C3に遷移する。もちろん、状態C3から状態C1への遷移、状態C1から状態C3への遷移、状態C3から状態C2への遷移、または状態C2から状態C1への遷移も生じる。 As shown in FIG. 25D, from the state C1 to the state C3, a display mode in any state can be taken depending on the illuminance. For example, when the illuminance is high, such as outdoors, the state C1 can be taken. In addition, when the illuminance is low, such as when moving from outdoors to indoors, the state changes from state C1 to state C2. Further, when the illuminance is low even outdoors, and the gradation display by reflected light is not sufficient, the state C2 is changed to the state C3. Of course, a transition from state C3 to state C1, a transition from state C1 to state C3, a transition from state C3 to state C2, or a transition from state C2 to state C1 also occurs.

なお、図25(D)では、第1の表示モードのイメージとして太陽のシンボルを、第2の表示モードのイメージとして、月のシンボルを、第3の表示モードのイメージとして、雲のシンボルを、それぞれ図示してある。 In FIG. 25D, a sun symbol is used as the first display mode image, a moon symbol is used as the second display mode image, a cloud symbol is used as the third display mode image, Each is illustrated.

なお、図25(D)に図示するように、状態C1乃至状態C3において、照度の変化がない、または照度の変化が少ない場合には、他の状態に遷移せずに、続けて元の状態を維持すればよい。 Note that, as illustrated in FIG. 25D, in the state C1 to the state C3, when there is no change in illuminance or when the change in illuminance is small, the original state is continued without changing to another state. Should be maintained.

以上のように照度に応じて表示モードを切り替える構成とすることで、消費電力が比較的大きい第2の表示素子502の階調表示の頻度を減らすことができる。そのため、表示装置の消費電力を低減することができる。また、表示装置は、バッテリの残容量、表示するコンテンツ、または周辺環境の照度に応じて、さらに動作モードを切り替えることができる。なお、上記の説明においては、照度に応じて表示モードが自動で切り替わる場合について例示したがこれに限定されず、使用者が手動で表示モードを切り替えてもよい。 As described above, by adopting a configuration in which the display mode is switched according to the illuminance, the frequency of gradation display of the second display element 502 with relatively large power consumption can be reduced. Therefore, power consumption of the display device can be reduced. The display device can further switch the operation mode according to the remaining capacity of the battery, the content to be displayed, or the illuminance of the surrounding environment. In the above description, the case where the display mode is automatically switched according to the illuminance is illustrated, but the present invention is not limited to this, and the user may manually switch the display mode.

<動作モード>
次に、第1の表示素子および第2の表示素子で行うことができる動作モードについて、図26用いて説明を行う。
<Operation mode>
Next, operation modes that can be performed in the first display element and the second display element will be described with reference to FIGS.

なお、以下では、通常のフレーム周波数(代表的には60Hz以上240Hz以下)で動作する通常動作モード(Normal mode)と、低速のフレーム周波数で動作するアイドリング・ストップ(IDS)駆動モードと、を例示して説明する。 In the following, a normal operation mode (Normal mode) that operates at a normal frame frequency (typically 60 Hz to 240 Hz or less) and an idling stop (IDS) drive mode that operates at a low frame frequency will be exemplified. To explain.

なお、IDS駆動モードとは、画像データの書き込み処理を実行した後、画像データの書き換えを停止する駆動方法のことをいう。一旦画像データの書き込みをして、その後、次の画像データの書き込みまでの間隔を延ばすことで、その間の画像データの書き込みに要する分の消費電力を削減することができる。IDS駆動モードは、例えば、通常動作モードの1/100乃至1/10程度のフレーム周波数とすることができる。静止画は、連続するフレーム間でビデオ信号が同じである。よって、IDS駆動モードは、静止画を表示する場合に特に有効である。IDS駆動を用いて画像を表示させることで、消費電力が低減されるとともに、画面のちらつき(フリッカー)が抑制され、眼精疲労も低減できる。 Note that the IDS driving mode refers to a driving method in which image data rewriting is stopped after image data writing processing is executed. Once the image data is written and then the interval until the next image data is written is extended, the power consumption required for writing the image data during that time can be reduced. The IDS drive mode can be set to a frame frequency of about 1/100 to 1/10 of the normal operation mode, for example. A still image has the same video signal between consecutive frames. Therefore, the IDS drive mode is particularly effective when displaying a still image. By displaying an image using IDS driving, power consumption is reduced, flickering of the screen is suppressed, and eye strain can be reduced.

図26(A1)、図26(A2)、図26(B)、および図26(C)は、画素回路、および通常駆動モードとIDS駆動モードを説明するタイミングチャートである。なお、図26(A1)では、第1の表示素子501(ここでは反射型の液晶素子)と、第1の表示素子501に電気的に接続される画素回路506と、を示している。また、図26(A1)に示す画素回路506では、信号線SLと、ゲート線GLと、信号線SLおよびゲート線GLに接続されたトランジスタM1と、トランジスタM1に接続される容量素子CsLCとを示している。 FIG. 26A1, FIG. 26A2, FIG. 26B, and FIG. 26C are timing charts illustrating the pixel circuit and the normal drive mode and the IDS drive mode. Note that FIG. 26A1 illustrates a first display element 501 (here, a reflective liquid crystal element) and a pixel circuit 506 electrically connected to the first display element 501. In the pixel circuit 506 illustrated in FIG. 26A1, the signal line SL, the gate line GL, the transistor M1 connected to the signal line SL and the gate line GL, and the capacitor Cs LC connected to the transistor M1 Is shown.

また、図26(A2)では、第2の表示素子502(発光素子、例えばEL素子)と、第2の表示素子502に電気的に接続される画素回路507と、を示している。また、図26(A2)に示す画素回路507では、信号線SLと、ゲート線GLと、信号線SLおよびゲート線GLに接続されたトランジスタM1と、トランジスタM1および第2の表示素子502に接続されたトランジスタM2と、トランジスタM1、トランジスタM2、およびに第2の表示素子502接続される容量素子CsELと、を示している。 FIG. 26A2 illustrates a second display element 502 (light-emitting element, for example, an EL element) and a pixel circuit 507 electrically connected to the second display element 502. In the pixel circuit 507 illustrated in FIG. 26A2, the signal line SL, the gate line GL, the transistor M1 connected to the signal line SL and the gate line GL, and the transistor M1 and the second display element 502 are connected. The illustrated transistor M2, the transistor M1, the transistor M2, and the capacitor Cs EL connected to the second display element 502 are shown.

トランジスタM1は、データDのリークパスと成り得る。よって、トランジスタM1のオフ電流は小さいほど好ましい。トランジスタM1としては、チャネルが形成される半導体層に金属酸化物を有するトランジスタを用いることが好ましい。金属酸化物が増幅作用、整流作用、およびスイッチング作用の少なくとも1つを有する場合、当該金属酸化物を、金属酸化物半導体(metal oxide semiconductor)または酸化物半導体(oxide semiconductor)、略してOSと呼ぶことができる。以下、トランジスタの代表例として、チャネルが形成される半導体層に酸化物半導体を用いたトランジスタ(「OSトランジスタ」ともいう。)を用いて説明する。OSトランジスタは、多結晶シリコンなどを用いたトランジスタよりも非導通状態時のリーク電流(オフ電流)が極めて低い特徴を有する。トランジスタM1にOSトランジスタを用いることでノードND1に供給された電荷を長期間保持することができる。 Transistor M1 may become a leak path data D 1. Therefore, the off-state current of the transistor M1 is preferably as small as possible. As the transistor M1, a transistor including a metal oxide in a semiconductor layer where a channel is formed is preferably used. When a metal oxide has at least one of an amplifying function, a rectifying function, and a switching function, the metal oxide is referred to as a metal oxide semiconductor or an oxide semiconductor, or OS for short. be able to. Hereinafter, as a typical example of a transistor, a transistor in which an oxide semiconductor is used for a semiconductor layer in which a channel is formed (also referred to as an “OS transistor”) is described. The OS transistor has a feature that leakage current (off-state current) in a non-conduction state is extremely lower than that of a transistor using polycrystalline silicon or the like. By using an OS transistor as the transistor M1, the charge supplied to the node ND1 can be held for a long time.

特に、第2の表示素子502として用いるEL素子は、液晶素子と比較して応答速度が速く、ノードND1の電圧変動に敏感である。よって、画素回路507のトランジスタM1にOSトランジスタを用いることで、ノードND1の電荷の変動を原因とするフリッカーを低減することが可能であり、好ましい。なお、第3の表示モードで一部の第2の表示素子502をIDS駆動する際に、当該効果が顕著である。 In particular, the EL element used as the second display element 502 has a higher response speed than the liquid crystal element and is sensitive to voltage fluctuations at the node ND1. Therefore, it is preferable to use an OS transistor as the transistor M1 of the pixel circuit 507 because flicker caused by fluctuations in charge at the node ND1 can be reduced. It should be noted that this effect is remarkable when some of the second display elements 502 are IDS-driven in the third display mode.

また、トランジスタM2に用いるトランジスタも、オフ電流が小さいほど好ましい。トランジスタM2にオフ電流が小さいトランジスタを用いることで、黒表示時にわずかに発光してしまう現象(「黒浮き」ともいう。)を低減することができる。よって、画素回路507のトランジスタM2にOSトランジスタを用いることが好ましい。 A transistor used for the transistor M2 is also preferable as the off-state current is small. By using a transistor with low off-state current as the transistor M2, a phenomenon that light is emitted slightly during black display (also referred to as “black floating”) can be reduced. Therefore, an OS transistor is preferably used as the transistor M2 of the pixel circuit 507.

なお、図26(A1)に示す回路図において、液晶素子LCはデータDのリークパスとなる。したがって、適切にIDS駆動を行うには、液晶素子LCの抵抗率を1.0×1014Ω・cm以上とすることが好ましい。 Note that in the circuit diagram shown in FIG. 26 (A1), the liquid crystal element LC is the leak path of the data D 1. Therefore, in order to appropriately perform IDS driving, it is preferable that the resistivity of the liquid crystal element LC is 1.0 × 10 14 Ω · cm or more.

なお、上記OSトランジスタのチャネル領域には、例えば、In−Ga−Zn酸化物、In−Zn酸化物などを好適に用いることができる。また、上記In−Ga−Zn酸化物としては、代表的には、In:Ga:Zn=4:2:4.1[原子数比]近傍の組成を用いることができる。 Note that an In—Ga—Zn oxide, an In—Zn oxide, or the like can be preferably used for the channel region of the OS transistor, for example. As the In—Ga—Zn oxide, a composition in the vicinity of In: Ga: Zn = 4: 2: 4.1 [atomic ratio] can be typically used.

また、図26(B)は、通常駆動モードでの信号線SLおよびゲート線GLにそれぞれ与える信号の波形を示すタイミングチャートである。通常駆動モードでは通常のフレーム周波数(例えば60Hz)で動作する。1フレーム期間を期間TからTまでで表すと、各フレーム期間でゲート線GLに走査信号を与え、信号線SLからデータDをノードND1に書き込む動作を行う。この動作は、期間TからTまでで同じデータDを書き込む場合、または異なるデータを書き込む場合でも同じである。 FIG. 26B is a timing chart showing waveforms of signals supplied to the signal line SL and the gate line GL in the normal drive mode. In the normal drive mode, it operates at a normal frame frequency (for example, 60 Hz). When one frame period is represented by periods T 1 to T 3 , an operation of applying a scanning signal to the gate line GL and writing data D 1 from the signal line SL to the node ND 1 in each frame period is performed. This operation is the same even when writing the same data D 1 in the period T 1 to T 3 or writing different data.

一方、図26(C)は、IDS駆動モードでの信号線SLおよびゲート線GLに、それぞれ与える信号の波形を示すタイミングチャートである。IDS駆動では低速のフレーム周波数(例えば1Hz)で動作する。1フレーム期間を期間Tで表し、その中でデータの書き込み期間を期間T、データの保持期間を期間TRETで表す。IDS駆動モードは、期間Tでゲート線GLに走査信号を与え、信号線SLのデータDを書き込み、期間TRETでゲート線GLをローレベルの電圧に固定し、トランジスタM1を非導通状態として一旦書き込んだデータDを保持させる動作を行う。なお、低速のフレーム周波数としては、例えば、0.1Hz以上60Hz未満とすればよい。 On the other hand, FIG. 26C is a timing chart showing waveforms of signals supplied to the signal line SL and the gate line GL in the IDS driving mode, respectively. In the IDS drive, it operates at a low frame frequency (for example, 1 Hz). Represents one frame period in the period T 1, representing the period T W a write period of data therein, the data retention period in the period T RET. IDS drive mode gives a scanning signal to the gate line GL in a period T W, write data D 1 of the signal line SL, and a gate line GL is fixed to the low level of the voltage in the period T RET, nonconductive transistor M1 It performs an operation of holding temporarily the data D 1 written as. In addition, what is necessary is just to set it as 0.1 Hz or more and less than 60 Hz as a low-speed frame frequency, for example.

IDS駆動モードは、上述した第1の表示モード、第2の表示モードまたは第3の表示モードと組み合わせることで、さらなる低消費電力化を図ることができるため有効である。 The IDS drive mode is effective because it can further reduce power consumption by combining with the first display mode, the second display mode, or the third display mode described above.

以上のように、本実施の形態の表示装置は、第1の表示モード乃至第3の表示モードを切り替えて表示を行うことができる。したがって、周囲の明るさによらず、視認性が高く利便性の高い表示装置または全天候型の表示装置を実現できる。 As described above, the display device of this embodiment can perform display by switching between the first display mode to the third display mode. Therefore, it is possible to realize a display device or an all-weather display device that is highly visible and convenient regardless of the surrounding brightness.

また、本実施の形態に示す表示装置は、第1の表示素子を有する第1の画素と、第2の表示素子を有する第2の画素とをそれぞれ複数有すると好ましい。また、第1の画素と第2の画素とは、それぞれ、マトリクス状に配置されることが好ましい。 The display device described in this embodiment preferably includes a plurality of first pixels each including a first display element and a plurality of second pixels each including a second display element. In addition, the first pixel and the second pixel are preferably arranged in a matrix.

第1の画素および第2の画素は、それぞれ、1つ以上の副画素を有する構成とすることができる。本実施の形態に示す表示装置は、第1の画素および第2の画素の双方とも、フルカラー表示を行う構成とすることができる。または、本実施の形態に示す表示装置は、第1の画素では白黒表示またはグレイスケールでの表示を行い、第2の画素ではフルカラー表示を行う構成とすることができる。第1の画素を用いた白黒表示またはグレイスケールでの表示は、文書情報など、カラー表示を必要としない情報を表示することに適している。 Each of the first pixel and the second pixel can include one or more subpixels. The display device described in this embodiment can have a structure in which both the first pixel and the second pixel perform full color display. Alternatively, the display device described in this embodiment can have a structure in which the first pixel performs monochrome display or grayscale display, and the second pixel performs full color display. The monochrome display or gray scale display using the first pixel is suitable for displaying information that does not require color display, such as document information.

また、本発明の一態様の表示装置は、さまざまな規格の色域を再現することができる。例えば、テレビ放送で使われるPAL(Phase Alternating Line)規格およびNTSC(National Television System Committee)規格、パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、プリンタなどの電子機器に用いる表示装置で広く使われているsRGB(standard RGB)規格およびAdobe RGB規格、HDTV(High Definition Television、ハイビジョンともいう)で使われるITU−R BT.709(International Telecommunication Union Radiocommunication Sector Broadcasting Service(Television) 709)規格、デジタルシネマ映写で使われるDCI−P3(Digital Cinema Initiatives P3)規格、UHDTV(Ultra High Definition Television、スーパーハイビジョンともいう)で使われるITU−R BT.2020(REC.2020(Recommendation 2020))規格などの色域を再現することができる。 The display device of one embodiment of the present invention can reproduce color gamuts of various standards. For example, sRGB (standard RGB) widely used in electronic devices such as PAL (Phase Alternating Line) standards and NTSC (National Television System Committee) standards used in television broadcasting, personal computers, digital cameras, printers, etc. ITU-R BT., Which is used in the standard, Adobe RGB standard, HDTV (also known as High Definition Television). 709 (International Telecommunication Union Radiocommunication Sector Broadcasting Service (Television) 709) Standard, DCI-P3 (Digital CinitiitiPUU standard used in digital cinema projection) R BT. A color gamut such as 2020 (REC. 2020 (Recommendation 2020)) standard can be reproduced.

本実施の形態は、他の実施の形態などに記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。 This embodiment can be implemented in appropriate combination with the structures described in the other embodiments.

(実施の形態5)
本実施の形態では、タッチセンサの駆動方法の一例について、図面を参照して説明する。
(Embodiment 5)
In this embodiment, an example of a touch sensor driving method will be described with reference to the drawings.

〔センサの検知方法の例〕
図27(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27(A)では、パルス電圧出力回路551、電流検出回路552を示している。なお図27(A)では、パルス電圧が与えられる電極521、電流の変化を検知する電極522をそれぞれ、X1−X6、Y1−Y6のそれぞれ6本の配線として示している。また図27(A)は、電極521および電極522が重畳することで形成される容量553を図示している。なお、電極521と電極522とはその機能を互いに置き換えてもよい。
[Example of sensor detection method]
FIG. 27A is a block diagram illustrating a structure of a mutual capacitive touch sensor. FIG. 27A shows a pulse voltage output circuit 551 and a current detection circuit 552. Note that in FIG. 27A, an electrode 521 to which a pulse voltage is applied and an electrode 522 that detects a change in current are illustrated as six wirings of X1-X6 and Y1-Y6, respectively. FIG. 27A illustrates a capacitor 553 which is formed by overlapping the electrode 521 and the electrode 522. Note that the functions of the electrode 521 and the electrode 522 may be interchanged.

パルス電圧出力回路551は、X1−X6の配線に順にパルス電圧を印加するための回路である。X1−X6の配線にパルス電圧が印加されることで、容量553を形成する電極521と電極522の間に電界が生じる。この電極間に生じる電界が遮蔽等により容量553の相互容量に変化を生じさせることを利用して、被検知体の近接、または接触を検出することができる。 The pulse voltage output circuit 551 is a circuit for sequentially applying a pulse voltage to the X1-X6 wirings. When a pulse voltage is applied to the wiring of X1-X6, an electric field is generated between the electrode 521 and the electrode 522 forming the capacitor 553. By utilizing the fact that the electric field generated between the electrodes causes a change in the mutual capacitance of the capacitor 553 due to shielding or the like, it is possible to detect the proximity or contact of the detection object.

電流検出回路552は、容量553での相互容量の変化による、Y1乃至Y6の配線での電流の変化を検出するための回路である。Y1乃至Y6の配線では、被検知体の近接、または接触がないと検出される電流値に変化はないが、検出する被検知体の近接、または接触により相互容量が減少する場合には電流値が減少する変化を検出する。なお電流の検出は、積分回路等を用いて行えばよい。 The current detection circuit 552 is a circuit for detecting a change in current in the wirings Y1 to Y6 due to a change in mutual capacitance in the capacitor 553. In the wirings Y1 to Y6, there is no change in the current value detected when there is no proximity or contact with the detected object, but the current value when the mutual capacitance decreases due to the proximity or contact with the detected object. Detect changes that decrease. Note that current detection may be performed using an integration circuit or the like.

なお、パルス電圧出力回路551および電流検出回路552のいずれか一方、または両方を、対向基板171またはトランジスタ基板181上に形成してもよい。例えば、画素回路236や回路364などと同時に形成すると、工程を簡略化できることに加え、タッチセンサの駆動に用いる部品数を削減することができるため好ましい。また、パルス電圧出力回路551および電流検出回路552のいずれか一方、または両方を、IC373に実装してもよい。 Note that one or both of the pulse voltage output circuit 551 and the current detection circuit 552 may be formed over the counter substrate 171 or the transistor substrate 181. For example, it is preferable to form the pixel circuit 236 and the circuit 364 at the same time because the number of components used for driving the touch sensor can be reduced in addition to simplifying the process. One or both of the pulse voltage output circuit 551 and the current detection circuit 552 may be mounted on the IC 373.

特に、トランジスタ基板181上に形成されるトランジスタとして、チャネルが形成される半導体層に多結晶シリコンや単結晶シリコンなどの結晶性シリコンや、酸化物半導体などを用いると、パルス電圧出力回路551や電流検出回路552等の回路の駆動能力が向上し、タッチセンサの感度を向上させることができる。 In particular, when a transistor formed over the transistor substrate 181 uses crystalline silicon such as polycrystalline silicon or single crystal silicon, an oxide semiconductor, or the like for a semiconductor layer in which a channel is formed, the pulse voltage output circuit 551 or the current The driving capability of a circuit such as the detection circuit 552 is improved, and the sensitivity of the touch sensor can be improved.

次いで図27(B)には、図27(A)で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を示す。図27(B)では、1フレーム期間で各行列での被検知体の検出を行うものとする。また図27(B)では、被検知体を検出しない場合(非タッチ)と被検知体を検出する場合(タッチ)との2つの場合について示している。なおY1−Y6の配線については、検出される電流値に対応する電圧値とした波形を示している。 Next, FIG. 27B shows a timing chart of input / output waveforms in the mutual capacitive touch sensor shown in FIG. In FIG. 27B, it is assumed that the detection target is detected in each matrix in one frame period. FIG. 27B shows two cases, that is, a case where the detected object is not detected (non-touch) and a case where the detected object is detected (touch). In addition, about the wiring of Y1-Y6, the waveform made into the voltage value corresponding to the detected electric current value is shown.

X1−X6の配線には、順にパルス電圧が与えられ、該パルス電圧にしたがってY1−Y6の配線での波形が変化する。被検知体の近接または接触がない場合には、X1−X6の配線の電圧の変化に応じてY1−Y6の波形が一様に変化する。一方、被検知体が近接または接触する箇所では、電流値が減少するため、これに対応する電圧値の波形も変化する。 A pulse voltage is sequentially applied to the X1-X6 wiring, and the waveform of the Y1-Y6 wiring changes according to the pulse voltage. When there is no proximity or contact of the detection object, the waveform of Y1-Y6 changes uniformly according to the change of the voltage of the wiring of X1-X6. On the other hand, since the current value decreases at the location where the detection object is close or in contact, the waveform of the voltage value corresponding to this also changes.

このように、相互容量の変化を検出することにより、被検知体の近接または接触を検知することができる。 In this way, by detecting the change in mutual capacitance, the proximity or contact of the detection target can be detected.

また、図27(A)ではタッチセンサとして配線の交差部に容量553のみを設けるパッシブマトリクス方式のタッチセンサの構成を示したが、タッチセンサはトランジスタと容量とを備えたアクティブマトリクス方式のタッチセンサであってもよい。図28にアクティブマトリクス方式のタッチセンサに含まれる一つのセンサ回路の例を示している。 FIG. 27A illustrates a structure of a passive matrix touch sensor in which only a capacitor 553 is provided at a wiring intersection as a touch sensor. However, the touch sensor is an active matrix touch sensor including a transistor and a capacitor. It may be. FIG. 28 shows an example of one sensor circuit included in an active matrix touch sensor.

センサ回路は容量553と、トランジスタ561と、トランジスタ562と、トランジスタ563とを有する。トランジスタ563はゲートに信号S2が与えられ、ソース又はドレインの一方に電圧VRESが与えられ、他方が容量553の一方の電極およびトランジスタ561のゲートと電気的に接続する。トランジスタ561はソース又はドレインの一方がトランジスタ562のソース又はドレインの一方と電気的に接続し、他方に電圧VSSが与えられる。トランジスタ562はゲートに信号S1が与えられ、ソース又はドレインの他方が配線MLと電気的に接続する。容量553の他方の電極には電圧VSSが与えられる。 The sensor circuit includes a capacitor 553, a transistor 561, a transistor 562, and a transistor 563. In the transistor 563, the signal S2 is supplied to the gate, the voltage VRES is supplied to one of the source and the drain, and the other is electrically connected to one electrode of the capacitor 553 and the gate of the transistor 561. One of a source and a drain of the transistor 561 is electrically connected to one of a source and a drain of the transistor 562, and the voltage VSS is supplied to the other. In the transistor 562, a signal S1 is supplied to a gate, and the other of the source and the drain is electrically connected to the wiring ML. The voltage VSS is applied to the other electrode of the capacitor 553.

続いて、センサ回路の動作について説明する。まず信号S2としてトランジスタ563をオン状態とする電位が与えられることで、トランジスタ561のゲートが接続されるノードnに電圧VRESに対応した電位が与えられる。次いで信号S2としてトランジスタ563をオフ状態とする電位が与えられることで、ノードnの電位が保持される。 Next, the operation of the sensor circuit will be described. First, a potential for turning on the transistor 563 is applied as the signal S2, so that a potential corresponding to the voltage VRES is applied to the node n to which the gate of the transistor 561 is connected. Next, a potential for turning off the transistor 563 is supplied as the signal S2, so that the potential of the node n is held.

続いて、指等の被検知体の近接または接触により、容量553の相互容量が変化することに伴い、ノードnの電位がVRESから変化する。 Subsequently, as the mutual capacitance of the capacitor 553 changes due to the proximity or contact of a detection target such as a finger, the potential of the node n changes from VRES.

読み出し動作は、信号S1にトランジスタ562をオン状態とする電位を与える。ノードnの電位に応じてトランジスタ561に流れる電流、すなわち配線MLに流れる電流が変化する。この電流を検出することにより、被検知体の近接または接触を検出することができる。 In the reading operation, a potential for turning on the transistor 562 is applied to the signal S1. The current flowing through the transistor 561, that is, the current flowing through the wiring ML changes in accordance with the potential of the node n. By detecting this current, the proximity or contact of the detection object can be detected.

トランジスタ561、トランジスタ562、トランジスタ563としては、チャネルが形成される半導体層に酸化物半導体を適用したトランジスタを用いることが好ましい。特にトランジスタ563のチャネルを形成する半導体層に酸化物半導体を適用することにより、ノードnの電位を長期間に亘って保持することが可能となり、ノードnにVRESを供給しなおす動作(リフレッシュ動作)の頻度を減らすことができる。 As the transistor 561, the transistor 562, and the transistor 563, a transistor in which an oxide semiconductor is used for a semiconductor layer in which a channel is formed is preferably used. In particular, when an oxide semiconductor is used for a semiconductor layer which forms a channel of the transistor 563, the potential of the node n can be held for a long time, and an operation of supplying VRES again to the node n (refresh operation) Can reduce the frequency.

〔表示装置の駆動方法例〕
図29(A)は、表示装置の構成例を示すブロック図である。図29(A)ではゲート駆動回路GD(走査線駆動回路)、ソース駆動回路SD(信号線駆動回路)、複数の画素pixを有する表示部を示している。なお図29(A)では、ゲート駆動回路GDに電気的に接続されるゲート線x_1乃至x_m(mは自然数)、ソース駆動回路SDに電気的に接続されるソース線y_1乃至y_n(nは自然数)に対応して、画素pixではそれぞれに(1,1)乃至(n,m)の符号を付している。
[Example of display device driving method]
FIG. 29A is a block diagram illustrating a structure example of a display device. FIG. 29A shows a display portion having a gate driving circuit GD (scanning line driving circuit), a source driving circuit SD (signal line driving circuit), and a plurality of pixels pix. Note that in FIG. 29A, gate lines x_1 to x_m (m is a natural number) electrically connected to the gate driver circuit GD, and source lines y_1 to y_n (n is a natural number) electrically connected to the source driver circuit SD. ) Corresponding to (1, 1) to (n, m) in the pixel pix.

次いで図29(B)は、図29(A)で示す表示装置におけるゲート線およびソース線に与える信号のタイミングチャート図である。図29(B)では、1フレーム期間ごとにデータ信号を書き換える場合と、データ信号を書き換えない場合と、に分けて示している。なお図29(B)では、帰線期間等の期間を考慮していない。 Next, FIG. 29B is a timing chart of signals supplied to the gate line and the source line in the display device illustrated in FIG. FIG. 29B shows a case where the data signal is rewritten every frame period and a case where the data signal is not rewritten. Note that in FIG. 29B, a period such as a blanking period is not considered.

1フレーム期間ごとにデータ信号を書き換える場合、x_1乃至x_mのゲート線には、順に走査信号が与えられる。走査信号がHレベルの期間である水平走査期間1Hでは、各列のソース線y_1乃至y_nにデータ信号Dが与えられる。 When the data signal is rewritten every frame period, scanning signals are sequentially applied to the gate lines x_1 to x_m. In the horizontal scanning period 1H in which the scanning signal is at the H level, the data signal D is supplied to the source lines y_1 to y_n of each column.

1フレーム期間ごとにデータ信号を書き換えない場合、ゲート線x_1乃至x_mに与える走査信号を停止する。また水平走査期間1Hでは、各列のソース線y_1乃至y_nに与えるデータ信号を停止する。 When the data signal is not rewritten every frame period, the scanning signal applied to the gate lines x_1 to x_m is stopped. In the horizontal scanning period 1H, the data signal applied to the source lines y_1 to y_n in each column is stopped.

1フレーム期間ごとにデータ信号を書き換えない駆動方法は、特に、画素pixが有するトランジスタとしてチャネルが形成される半導体層に酸化物半導体を適用する場合に有効である。酸化物半導体が適用されたトランジスタはシリコン等の半導体が適用されたトランジスタに比べて極めてオフ電流を小さくすることが可能である。そのため、1フレーム期間ごとにデータ信号の書き換えを行わずに前の期間に書き込んだデータ信号を保持させることができ、例えば1秒以上、好ましくは5秒以上に亘って画素の階調を保持することもできる。 A driving method in which a data signal is not rewritten every frame period is particularly effective when an oxide semiconductor is applied to a semiconductor layer in which a channel is formed as a transistor included in the pixel pix. A transistor to which an oxide semiconductor is applied can have extremely low off-state current compared to a transistor to which a semiconductor such as silicon is applied. Therefore, the data signal written in the previous period can be held without rewriting the data signal every frame period. For example, the gradation of the pixel is held for 1 second or more, preferably 5 seconds or more. You can also.

また、画素pixが有するトランジスタとしてチャネルが形成される半導体層に多結晶シリコンなどを適用する場合には、画素が有する保持容量の大きさをあらかじめ大きくしておくことが好ましい。保持容量が大きいほど、画素の階調を長時間に亘って保持することができる。保持容量の大きさは、保持容量に電気的に接続するトランジスタや表示素子のリーク電流に応じて設定すればよいが、例えば、1画素あたりの保持容量を5fF以上5pF以下、好ましくは10fF以上5pF以下、より好ましくは20fF以上1pF以下とすると、1フレーム期間ごとにデータ信号の書き換えを行わずに前の期間に書き込んだデータ信号を保持させることができ、例えば数フレームまたは数10フレームの期間に亘って画素の階調を保持することが可能となる。 Further, in the case where polycrystalline silicon or the like is applied to a semiconductor layer in which a channel is formed as a transistor included in the pixel pix, it is preferable that the size of the storage capacitor included in the pixel is increased in advance. The larger the storage capacity, the longer the pixel gradation can be stored. The size of the storage capacitor may be set according to the leakage current of a transistor or a display element electrically connected to the storage capacitor. For example, the storage capacitor per pixel is 5 fF or more and 5 pF or less, preferably 10 fF or more and 5 pF. In the following, more preferably 20 fF or more and 1 pF or less, the data signal written in the previous period can be held without rewriting the data signal every frame period. For example, in a period of several frames or several tens frames It is possible to maintain the gradation of the pixels throughout.

〔表示部とタッチセンサの駆動方法の例〕
図30(A)乃至(D)は、一例として図27(A)、(B)で説明したタッチセンサと、図29(A)、(B)で説明した表示部を1sec.(1秒間)駆動する場合に、連続するフレーム期間の動作について説明する図である。なお図30(A)では、表示部の1フレーム期間を16.7ms(フレーム周波数:60Hz)、タッチセンサの1フレーム期間を16.7ms(フレーム周波数:60Hz)とした場合について示している。
[Example of display and touch sensor drive method]
30A to 30D show an example in which the touch sensor described in FIGS. 27A and 27B and the display unit described in FIGS. 29A and 29B are 1 sec. It is a figure explaining the operation | movement of a continuous frame period when driving (for 1 second). FIG. 30A shows a case where one frame period of the display portion is 16.7 ms (frame frequency: 60 Hz) and one frame period of the touch sensor is 16.7 ms (frame frequency: 60 Hz).

本発明の一態様の表示装置は、表示部の動作とタッチセンサの動作は互いに独立しており、表示期間と平行してタッチ検知期間を設けることができる。そのため図30(A)に示すように、表示部およびタッチセンサの1フレーム期間を共に16.7ms(フレーム周波数:60Hz)と設定することができる。また、タッチセンサと表示部のフレーム周波数を異ならせてもよい。例えば図30(B)に示すように、表示部の1フレーム期間を8.3ms(フレーム周波数:120Hz)と設定し、タッチセンサの1フレーム期間を16.7ms(フレーム周波数:60Hz)とすることもできる。また、図示しないが、表示部のフレーム周波数を33.3ms(フレーム周波数:30Hz)としてもよい。 In the display device of one embodiment of the present invention, the operation of the display portion and the operation of the touch sensor are independent from each other, and the touch detection period can be provided in parallel with the display period. Therefore, as shown in FIG. 30A, one frame period of the display portion and the touch sensor can both be set to 16.7 ms (frame frequency: 60 Hz). Further, the frame frequency of the touch sensor and the display unit may be different. For example, as shown in FIG. 30B, one frame period of the display unit is set to 8.3 ms (frame frequency: 120 Hz), and one frame period of the touch sensor is set to 16.7 ms (frame frequency: 60 Hz). You can also. Although not shown, the frame frequency of the display unit may be 33.3 ms (frame frequency: 30 Hz).

また表示部のフレーム周波数を切り替え可能な構成とし、動画像の表示の際にはフレーム周波数を大きく(例えば60Hz以上または120Hz以上)し、静止画像の表示の際にはフレーム周波数を小さく(例えば60Hz以下、30Hz以下、または1Hz以下)することで、表示装置の消費電力を低減することができる。またタッチセンサのフレーム周波数を切り替え可能な構成とし、待機時と、タッチを感知した時とでフレーム周波数を異ならせてもよい。 In addition, the frame frequency of the display unit can be switched, the frame frequency is increased (for example, 60 Hz or more or 120 Hz or more) when displaying a moving image, and the frame frequency is decreased (for example, 60 Hz) when displaying a still image. The power consumption of the display device can be reduced by adjusting the frequency to 30 Hz or lower or 1 Hz or lower. In addition, the frame frequency of the touch sensor may be switched, and the frame frequency may be different depending on whether the touch sensor detects a touch.

また本発明の一態様の表示装置は、表示部におけるデータ信号の書き換えを行わずに、前の期間に書き換えたデータ信号を保持することで、表示部の1フレーム期間を16.7msよりも長い期間とすることができる。そのため、図30(C)に示すように、表示部の1フレーム期間を1sec.(フレーム周波数:1Hz)と設定し、タッチセンサの1フレーム期間を16.7ms(フレーム周波数:60Hz)とすることもできる。 In addition, in the display device of one embodiment of the present invention, the data signal rewritten in the previous period is held without rewriting the data signal in the display portion, so that one frame period of the display portion is longer than 16.7 ms. It can be a period. Therefore, as shown in FIG. 30C, one frame period of the display portion is 1 sec. (Frame frequency: 1 Hz) can be set, and one frame period of the touch sensor can be set to 16.7 ms (frame frequency: 60 Hz).

なお、表示部におけるデータ信号の書き換えを行わずに、前の期間に書き換えたデータ信号を保持する構成については、先に説明のIDS駆動モードを参照することができる。なお、IDS駆動モードについては、表示部におけるデータ信号の書き換えを特定の領域だけ行う、部分IDS駆動モードとしてもよい。部分IDS駆動モードとは、表示部におけるデータ信号の書き換えを特定の領域だけ行い、それ以外の領域においては、前の期間に書き換えたデータ信号を保持する構成である。 Note that the IDS driving mode described above can be referred to for a configuration in which the data signal rewritten in the previous period is held without rewriting the data signal in the display portion. Note that the IDS drive mode may be a partial IDS drive mode in which the data signal in the display unit is rewritten only in a specific area. The partial IDS drive mode is a configuration in which the data signal is rewritten only in a specific area in the display portion, and the data signal rewritten in the previous period is held in other areas.

また、本実施の形態に開示するタッチセンサの駆動方法によれば、図30(C)に示す駆動を行う場合、継続してタッチセンサの駆動を行うことができる。そのため、図30(D)に示すようにタッチセンサにおける被検知体の近接または接触を検知したタイミングで、表示部のデータ信号を書き換えることもできる。 Further, according to the touch sensor driving method disclosed in this embodiment, when the driving illustrated in FIG. 30C is performed, the touch sensor can be continuously driven. Therefore, as shown in FIG. 30D, the data signal of the display portion can be rewritten at the timing when the proximity or contact of the detection target in the touch sensor is detected.

ここで、タッチセンサのセンシング期間に表示部のデータ信号の書き換え動作を行うと、データ信号の書き換え時に生じるノイズがタッチセンサに伝わることで、タッチセンサの感度を低下させてしまう恐れがある。したがって、表示部のデータ信号の書き換え期間と、タッチセンサのセンシング期間とをずらすように駆動することが好ましい。 Here, if the rewriting operation of the data signal of the display unit is performed during the sensing period of the touch sensor, noise generated during the rewriting of the data signal is transmitted to the touch sensor, which may reduce the sensitivity of the touch sensor. Therefore, it is preferable to drive so that the data signal rewriting period of the display unit is shifted from the sensing period of the touch sensor.

図31(A)では、表示部のデータ信号の書き換えと、タッチセンサのセンシングとを交互に行う例を示している。また、図31(B)では、表示部のデータ信号の書き換え動作を2回行うごとに、タッチセンサのセンシングを1回行う例を示している。なお、これに限られず3回以上の書き換え動作を行うごとにタッチセンサのセンシングを1回行う構成としてもよい。 FIG. 31A shows an example in which rewriting of the data signal of the display portion and sensing of the touch sensor are alternately performed. FIG. 31B shows an example in which sensing of the touch sensor is performed once every time the data signal rewriting operation of the display portion is performed twice. Note that the present invention is not limited to this, and the touch sensor may be sensed once every time the rewrite operation is performed three times or more.

また、画素pixに適用されるトランジスタに、チャネルが形成される半導体層に酸化物半導体を用いる場合、オフ電流を極めて低減することが可能なため、データ信号の書き換えの頻度を十分に低減することができる。具体的には、データ信号の書き換えを行った後、次にデータ信号を書き換えるまでの間に、十分に長い休止期間を設けることが可能となる。休止期間は、例えば0.5秒以上、1秒以上、または5秒以上とすることができる。休止期間の上限は、トランジスタに接続される容量や表示素子等のリーク電流によって制限されるが、例えば1分以下、10分以下、1時間以下、または1日以下などとすることができる。 In addition, when an oxide semiconductor is used for a semiconductor layer in which a channel is formed in a transistor applied to the pixel pix, off-state current can be extremely reduced, and thus the frequency of data signal rewriting can be sufficiently reduced. Can do. Specifically, it is possible to provide a sufficiently long pause period after the data signal is rewritten until the next data signal is rewritten. The pause period can be, for example, 0.5 seconds or more, 1 second or more, or 5 seconds or more. The upper limit of the rest period is limited by the capacitance connected to the transistor and the leakage current of the display element, etc., and can be, for example, 1 minute or less, 10 minutes or less, 1 hour or less, or 1 day or less.

図31(C)では、5秒間に1度の頻度で表示部のデータ信号の書き換えを行う例を示している。図31(C)では、表示部はデータ信号を書き換えたのち、次のデータ信号の書き換え動作までの期間は、書き換え動作を停止する休止期間が設けられている。休止期間では、タッチセンサがフレーム周波数iHz(iは表示装置のフレーム周波数以上、ここでは0.2Hz以上)で駆動することができる。また図31(C)に示すように、タッチセンサのセンシングを休止期間に行い、表示部のデータ信号の書き換え期間には行わないようにすると、タッチセンサの感度を向上させることができ好ましい。また、図31(D)に示すように、表示部のデータ信号の書き換えとタッチセンサのセンシングを同時に行うと、駆動のための信号を簡略化することができる。 FIG. 31C shows an example in which the data signal of the display portion is rewritten at a frequency of once every 5 seconds. In FIG. 31C, the display portion has a pause period during which the rewrite operation is stopped after the rewrite of the data signal until the next rewrite operation of the data signal. In the rest period, the touch sensor can be driven at a frame frequency iHz (i is equal to or higher than the frame frequency of the display device, here 0.2 Hz or higher). In addition, as shown in FIG. 31C, it is preferable that the sensing of the touch sensor be performed during the pause period and not during the rewriting period of the data signal of the display portion, because the sensitivity of the touch sensor can be improved. In addition, as shown in FIG. 31D, when rewriting of the data signal of the display portion and sensing of the touch sensor are performed at the same time, a signal for driving can be simplified.

また、表示部のデータ信号の書き換え動作を行わない休止期間では、表示部へのデータ信号の供給を停止するだけでなく、ゲート駆動回路GDおよびソース駆動回路SDの一方、または双方の動作を停止してもよい。さらに、ゲート駆動回路GDおよびソース駆動回路SDの一方、または双方への電力供給を停止してもよい。このようにすることで、ノイズをより低減し、タッチセンサの感度をさらに良好なものとすることができる。また、表示装置の消費電力をさらに低減することができる。 Further, in the idle period when the data signal rewriting operation of the display portion is not performed, not only the supply of the data signal to the display portion is stopped, but also the operation of one or both of the gate driving circuit GD and the source driving circuit SD is stopped. May be. Further, power supply to one or both of the gate drive circuit GD and the source drive circuit SD may be stopped. By doing so, noise can be further reduced and the sensitivity of the touch sensor can be further improved. In addition, power consumption of the display device can be further reduced.

また、表示装置として、先に説明のハイブリッドディスプレイを用いる場合、上述のIDS駆動モード、または部分IDS駆動モードと、上述のタッチセンサの駆動方法と、を組み合わせることができる。また、ハイブリッドディスプレイを用いる場合、複数の表示素子は、それぞれ独立してIDS駆動モードまたは部分IDS駆動モードを行うことができる。ハイブリッドディスプレイを用いる場合、以下のような駆動方法を実現できる。 When the hybrid display described above is used as the display device, the above-described IDS drive mode or partial IDS drive mode can be combined with the above-described touch sensor drive method. In the case of using a hybrid display, the plurality of display elements can independently perform the IDS drive mode or the partial IDS drive mode. When a hybrid display is used, the following driving method can be realized.

例えば、上記ハイブリッドディスプレイが反射型素子と、自発光素子とを有する場合、反射型素子にて白黒の画像を表示させる。その後、反射型素子をIDS駆動モードにし、ゲート駆動回路GD及びソース駆動回路SDの一方または双方への電力供給を停止する。その後、タッチセンサのセンシングを行い、当該センシングが行われていない領域の反射型素子を部分IDS駆動モードへと移行させる。その後、部分IDS駆動モードが行われていない領域の自発光素子を発光させる。その後、当該自発光素子を駆動させている、ゲート駆動回路GD及びソース駆動回路SDの一方または双方への電力供給を停止させて、自発光型素子を部分IDS駆動モードへと移行する。 For example, when the hybrid display includes a reflective element and a self-luminous element, a black and white image is displayed on the reflective element. Thereafter, the reflective element is set to the IDS drive mode, and power supply to one or both of the gate drive circuit GD and the source drive circuit SD is stopped. Thereafter, sensing of the touch sensor is performed, and the reflective element in the area where the sensing is not performed is shifted to the partial IDS drive mode. Thereafter, the self-light emitting element in the region where the partial IDS drive mode is not performed is caused to emit light. Thereafter, the power supply to one or both of the gate drive circuit GD and the source drive circuit SD driving the self-light-emitting element is stopped, and the self-light-emitting element is shifted to the partial IDS drive mode.

上記のような駆動方法を行うことで、消費電力を低減させ、且つタッチセンサの検出感度が高められた優れた表示装置を実現することができる。 By performing the driving method as described above, it is possible to realize an excellent display device in which power consumption is reduced and detection sensitivity of the touch sensor is increased.

本発明の一態様の表示装置は、2つの基板で表示部とタッチセンサが挟持された構成を有する。よって、表示部とタッチセンサの距離を極めて近づけることができる。このとき、表示部の駆動時のノイズがタッチセンサに伝搬しやすくなり、タッチセンサの感度が低下してしまう恐れがある。本実施の形態で例示した駆動方法を適用することで、薄型化と高い検出感度を両立した、タッチセンサを有する表示装置を実現できる。 The display device of one embodiment of the present invention has a structure in which a display portion and a touch sensor are sandwiched between two substrates. Therefore, the distance between the display unit and the touch sensor can be extremely reduced. At this time, noise at the time of driving the display unit easily propagates to the touch sensor, and the sensitivity of the touch sensor may be reduced. By applying the driving method exemplified in this embodiment, a display device having a touch sensor that achieves both reduction in thickness and high detection sensitivity can be realized.

本実施の形態は、他の実施の形態などに記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。 This embodiment can be implemented in appropriate combination with the structures described in the other embodiments.

(実施の形態6)
本実施の形態では、図32乃至図34を用いて、本発明の一態様に係る表示装置に用いることができるトランジスタの構成例について説明を行う。
(Embodiment 6)
In this embodiment, structural examples of transistors that can be used for the display device according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

<トランジスタの構成例1>
まず、トランジスタの構造の一例として、トランジスタ3200aについて、図32(A)(B)(C)を用いて説明する。図32(A)はトランジスタ3200aの上面図である。図32(B)は、図32(A)に示す一点鎖線X1−X2間における切断面の断面図に相当し、図32(C)は、図32(A)に示す一点鎖線Y1−Y2間における切断面の断面図に相当する。なお、図32(A)において、煩雑になることを避けるため、トランジスタ3200aの構成要素の一部(ゲート絶縁層としての機能を有する絶縁層等)を省略して図示している。なお、以下において、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32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。
<Configuration Example 1 of Transistor>
First, as an example of the structure of the transistor, a transistor 3200a will be described with reference to FIGS. FIG. 32A is a top view of the transistor 3200a. 32B corresponds to a cross-sectional view of a cross section taken along the dashed-dotted line X1-X2 in FIG. 32A, and FIG. 32C is between the dashed-dotted line Y1-Y2 shown in FIG. This corresponds to a cross-sectional view of the cut surface in FIG. Note that in FIG. 32A, some components (such as an insulating layer having a function of a gate insulating layer) are omitted in order to avoid complexity. In the following description, the alternate long and short dash line X1-X2 direction may be referred to as a channel length direction, and the alternate long and short dash line Y1-Y2 direction may be referred to as a channel width direction. Note that in the top view of the transistor, in the following drawings, some components may be omitted as in FIG.

トランジスタ3200aは、絶縁層3224上の導電層3221と、絶縁層3224及び導電層3221上の絶縁層3211と、絶縁層3211上の金属酸化物層3231と、金属酸化物層3231上の導電層3222aと、金属酸化物層3231上の導電層3222bと、金属酸化物層3231、導電層3222a、及び導電層3222b上の絶縁層3212と、絶縁層3212上の導電層3223と、絶縁層3212及び導電層3223上の絶縁層3213と、を有する。 The transistor 3200a includes a conductive layer 3221 over the insulating layer 3224, an insulating layer 3211 over the insulating layer 3224 and the conductive layer 3221, a metal oxide layer 3231 over the insulating layer 3211, and a conductive layer 3222a over the metal oxide layer 3231. A conductive layer 3222b over the metal oxide layer 3231, an insulating layer 3212 over the metal oxide layer 3231, a conductive layer 3222a, and a conductive layer 3222b, a conductive layer 3223 over the insulating layer 3212, an insulating layer 3212, and a conductive layer. An insulating layer 3213 over the layer 3223.

また、絶縁層3211及び絶縁層3212は、開口部3235を有する。導電層3223は、開口部3235を介して、導電層3221と電気的に接続される。 In addition, the insulating layer 3211 and the insulating layer 3212 have an opening 3235. The conductive layer 3223 is electrically connected to the conductive layer 3221 through the opening 3235.

ここで、絶縁層3211は、トランジスタ3200aの第1のゲート絶縁層としての機能を有し、絶縁層3212は、トランジスタ3200aの第2のゲート絶縁層としての機能を有し、絶縁層3213は、トランジスタ3200aの保護絶縁層としての機能を有する。また、トランジスタ3200aにおいて、導電層3221は、第1のゲートとしての機能を有し、導電層3222aは、ソースまたはドレインの一方としての機能を有し、導電層3222bは、ソースまたはドレインの他方としての機能を有する。また、トランジスタ3200aにおいて、導電層3223は、第2のゲートとしての機能を有する。 Here, the insulating layer 3211 functions as the first gate insulating layer of the transistor 3200a, the insulating layer 3212 functions as the second gate insulating layer of the transistor 3200a, and the insulating layer 3213 includes: The transistor 3200a functions as a protective insulating layer. In the transistor 3200a, the conductive layer 3221 functions as a first gate, the conductive layer 3222a functions as one of a source and a drain, and the conductive layer 3222b serves as the other of the source and the drain. It has the function of. In the transistor 3200a, the conductive layer 3223 functions as a second gate.

なお、トランジスタ3200aは、所謂チャネルエッチ型のトランジスタであり、デュアルゲート構造である。 Note that the transistor 3200a is a so-called channel etch transistor and has a dual-gate structure.

また、トランジスタ3200aは、導電層3223を設けない構成にすることもできる。この場合、トランジスタ3200aは、所謂チャネルエッチ型のトランジスタであり、ボトムゲート構造である。 The transistor 3200a can be formed without the conductive layer 3223. In this case, the transistor 3200a is a so-called channel etch transistor and has a bottom gate structure.

図32(B)(C)に示すように、金属酸化物層3231は、導電層3221、及び導電層3223と対向するように位置し、2つのゲートの機能を有する導電層に挟まれている。導電層3223のチャネル長方向の長さ、及び導電層3223のチャネル幅方向の長さは、金属酸化物層3231のチャネル長方向の長さ、及び金属酸化物層3231のチャネル幅方向の長さよりもそれぞれ長く、金属酸化物層3231の全体は、絶縁層3212を介して導電層3223に覆われている。 As shown in FIGS. 32B and 32C, the metal oxide layer 3231 is positioned so as to face the conductive layer 3221 and the conductive layer 3223, and is sandwiched between conductive layers having two gate functions. . The length of the conductive layer 3223 in the channel length direction and the length of the conductive layer 3223 in the channel width direction are longer than the length of the metal oxide layer 3231 in the channel length direction and the length of the metal oxide layer 3231 in the channel width direction. Each of the metal oxide layers 3231 is covered with a conductive layer 3223 with an insulating layer 3212 interposed therebetween.

別言すると、導電層3221及び導電層3223は、絶縁層3211及び絶縁層3212に設けられる開口部3235において接続され、且つ金属酸化物層3231の側端部よりも外側に位置する領域を有する。 In other words, the conductive layer 3221 and the conductive layer 3223 have a region which is connected to the opening 3235 provided in the insulating layer 3211 and the insulating layer 3212 and is located outside the side end portion of the metal oxide layer 3231.

このような構成を有することで、トランジスタ3200aに含まれる金属酸化物層3231を、導電層3221及び導電層3223の電界によって電気的に囲むことができる。トランジスタ3200aのように、第1のゲート及び第2のゲートの電界によって、チャネル領域が形成される金属酸化物層を、電気的に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。 With such a structure, the metal oxide layer 3231 included in the transistor 3200a can be electrically surrounded by the electric fields of the conductive layers 3221 and 3223. A device structure of a transistor that electrically surrounds a metal oxide layer in which a channel region is formed by an electric field of a first gate and a second gate as in the transistor 3200a is called a surround channel (S-channel) structure. be able to.

トランジスタ3200aは、S−channel構造を有するため、第1のゲートの機能を有する導電層3221によってチャネルを誘起させるための電界を効果的に金属酸化物層3231に印加することができるため、トランジスタ3200a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3200aを微細化することが可能となる。また、トランジスタ3200aは、第1のゲートの機能を有する導電層3221及び第2のゲートの機能を有する導電層3223によって囲まれた構造を有するため、トランジスタ3200aの機械的強度を高めることができる。 Since the transistor 3200a has an S-channel structure, an electric field for inducing a channel by the conductive layer 3221 having the function of the first gate can be effectively applied to the metal oxide layer 3231. Therefore, the transistor 3200a Current driving capability is improved, and high on-current characteristics can be obtained. Further, since the on-state current can be increased, the transistor 3200a can be miniaturized. In addition, since the transistor 3200a has a structure surrounded by the conductive layer 3221 having a first gate function and the conductive layer 3223 having a second gate function, the mechanical strength of the transistor 3200a can be increased.

例えば、金属酸化物層3231は、Inと、M(Mは、ガリウム、アルミニウム、シリコン、ホウ素、イットリウム、スズ、銅、バナジウム、ベリリウム、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウム)と、Znと、を有すると好ましい。 For example, the metal oxide layer 3231 includes In and M (M is gallium, aluminum, silicon, boron, yttrium, tin, copper, vanadium, beryllium, titanium, iron, nickel, germanium, zirconium, molybdenum, lanthanum, and cerium. , Neodymium, hafnium, tantalum, tungsten, or magnesium) and Zn.

また、金属酸化物層3231は、Inの原子数比がMの原子数比より多い領域を有すると好ましい。一例としては、金属酸化物層3231のIn、M、及びZnの原子数の比を、In:M:Zn=4:2:3近傍とすると好ましい。ここで、近傍とは、Inが4の場合、Mが1.5以上2.5以下であり、且つZnが2以上4以下を含む。または、金属酸化物層3231のIn、M、及びZnの原子数の比を、In:M:Zn=5:1:6近傍とすると好ましい。 The metal oxide layer 3231 preferably includes a region where the atomic ratio of In is larger than the atomic ratio of M. As an example, the ratio of the number of In, M, and Zn atoms in the metal oxide layer 3231 is preferably in the vicinity of In: M: Zn = 4: 2: 3. Here, in the vicinity, when In is 4, M is 1.5 or more and 2.5 or less, and Zn is 2 or more and 4 or less. Alternatively, the ratio of the number of In, M, and Zn atoms in the metal oxide layer 3231 is preferably in the vicinity of In: M: Zn = 5: 1: 6.

また、金属酸化物層3231は、CAC−OSまたはCAC−metal oxideであると好適である。金属酸化物層3231が、Inの原子数比がMの原子数比より多い領域を有し、且つCAC−OSまたはCAC−metal oxideであることで、トランジスタ3200aの電界効果移動度を高くすることができる。なお、CAC−OSまたはCAC−metal oxideの詳細については、後述する。 The metal oxide layer 3231 is preferably a CAC-OS or a CAC-metal oxide. The metal oxide layer 3231 has a region where the atomic ratio of In is larger than the atomic ratio of M and is a CAC-OS or a CAC-metal oxide, so that the field-effect mobility of the transistor 3200a is increased. Can do. Note that details of the CAC-OS or the CAC-metal oxide will be described later.

また、s−channel構造であるトランジスタ3200aは電界効果移動度が高く、且つ駆動能力が高いので、トランジスタ3200aを駆動回路、代表的にはゲート信号を生成するゲートドライバに用いることで、額縁幅の狭い(狭額縁ともいう)表示装置を提供することができる。また、トランジスタ3200aを、表示装置が有する信号線からの信号の供給を行うソースドライバ(とくに、ソースドライバが有するシフトレジスタの出力端子に接続されるデマルチプレクサ)に用いることで、表示装置に接続される配線数が少ない表示装置を提供することができる。 In addition, since the transistor 3200a having an s-channel structure has high field-effect mobility and high driving capability, the transistor 3200a is used for a driver circuit, typically a gate driver that generates a gate signal. A narrow display device (also referred to as a narrow frame) can be provided. In addition, when the transistor 3200a is used for a source driver (particularly, a demultiplexer connected to an output terminal of a shift register included in the source driver) that supplies a signal from a signal line included in the display device, the transistor 3200a is connected to the display device. A display device with a small number of wirings can be provided.

また、トランジスタ3200aはそれぞれチャネルエッチ構造のトランジスタであるため、低温ポリシリコンを用いたトランジスタと比較して、作製工程数が少ない。また、トランジスタ3200aは、金属酸化物層をチャネルに用いているため、低温ポリシコンを用いたトランジスタのように、レーザ結晶化工程が不要である。これらのため、大面積基板を用いた表示装置であっても、製造コストを低減することが可能である。さらに、ウルトラハイビジョン(「4K解像度」、「4K2K」、「4K」)、スーパーハイビジョン(「8K解像度」、「8K4K」、「8K」)のよう高解像度であり、且つ大型の表示装置において、トランジスタ3200aのように電界効果移動度が高いトランジスタを駆動回路及び表示部に用いることで、短時間での書き込みが可能であり、表示不良を低減することが可能であり好ましい。 Further, since each of the transistors 3200a is a channel-etched transistor, the number of manufacturing steps is smaller than that of a transistor using low-temperature polysilicon. In addition, since the transistor 3200a uses a metal oxide layer for a channel, a laser crystallization step is not required unlike a transistor using a low-temperature polysilicon. Therefore, manufacturing cost can be reduced even in a display device using a large-area substrate. Furthermore, high resolution such as Ultra Hi-Vision (“4K resolution”, “4K2K”, “4K”), Super Hi-Vision (“8K resolution”, “8K4K”, “8K”), and transistors in large display devices Using a transistor with high field-effect mobility such as 3200a for a driver circuit and a display portion is preferable because writing in a short time can be performed and display defects can be reduced.

また、金属酸化物層3231と接する絶縁層3211及び絶縁層3212は、酸化物絶縁膜であることが好ましく、化学量論的組成よりも過剰に酸素を含有する領域(過剰酸素領域)を有することがより好ましい。別言すると、絶縁層3211及び絶縁層3212は、酸素を放出することが可能な絶縁膜である。なお、絶縁層3211及び絶縁層3212に過剰酸素領域を設けるには、例えば、酸素雰囲気下にて絶縁層3211及び絶縁層3212を形成する、もしくは成膜後の絶縁層3211及び絶縁層3212を酸素雰囲気下で熱処理すればよい。 The insulating layer 3211 and the insulating layer 3212 in contact with the metal oxide layer 3231 are preferably oxide insulating films, and have a region containing excess oxygen (excess oxygen region) than the stoichiometric composition. Is more preferable. In other words, the insulating layer 3211 and the insulating layer 3212 are insulating films capable of releasing oxygen. Note that in order to provide an excess oxygen region in the insulating layer 3211 and the insulating layer 3212, for example, the insulating layer 3211 and the insulating layer 3212 are formed in an oxygen atmosphere, or the insulating layer 3211 and the insulating layer 3212 after film formation are oxygenated. Heat treatment may be performed in an atmosphere.

金属酸化物層3231としては、金属酸化物の一種である酸化物半導体を用いることができる。 As the metal oxide layer 3231, an oxide semiconductor which is a kind of metal oxide can be used.

金属酸化物層3231がIn−M−Zn酸化物の場合、In−M−Zn酸化物を成膜するために用いるスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比は、In>Mを満たすことが好ましい。このようなスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比として、In:M:Zn=2:1:3、In:M:Zn=3:1:2、In:M:Zn=4:2:4.1、In:M:Zn=5:1:6、In:M:Zn=5:1:7、In:M:Zn=5:1:8、In:M:Zn=6:1:6、In:M:Zn=5:2:5等が挙げられる。 In the case where the metal oxide layer 3231 is an In-M-Zn oxide, the atomic ratio of the metal elements of the sputtering target used for forming the In-M-Zn oxide preferably satisfies In> M. As the atomic ratio of the metal elements of such a sputtering target, In: M: Zn = 2: 1: 3, In: M: Zn = 3: 1: 2, In: M: Zn = 4: 2: 4. 1, In: M: Zn = 5: 1: 6, In: M: Zn = 5: 1: 7, In: M: Zn = 5: 1: 8, In: M: Zn = 6: 1: 6, In: M: Zn = 5: 2: 5 etc. are mentioned.

また、金属酸化物層3231が、In−M−Zn酸化物で形成される場合、スパッタリングターゲットとしては、多結晶のIn−M−Zn酸化物を含むターゲットを用いると好ましい。多結晶のIn−M−Zn酸化物を含むターゲットを用いることで、結晶性を有する金属酸化物層3231を形成しやすくなる。なお、成膜される金属酸化物層3231の原子数比は、上記のスパッタリングターゲットに含まれる金属元素の原子数比のプラスマイナス40%の変動を含む。例えば、金属酸化物層3231に用いるスパッタリングターゲットの組成がIn:Ga:Zn=4:2:4.1[原子数比]の場合、成膜される金属酸化物層3231の組成は、In:Ga:Zn=4:2:3[原子数比]の近傍となる場合がある。 In the case where the metal oxide layer 3231 is formed using In-M-Zn oxide, a target including polycrystalline In-M-Zn oxide is preferably used as the sputtering target. By using a target including a polycrystalline In-M-Zn oxide, the metal oxide layer 3231 having crystallinity can be easily formed. Note that the atomic ratio of the metal oxide layer 3231 to be formed includes a variation of plus or minus 40% of the atomic ratio of the metal element included in the sputtering target. For example, when the composition of the sputtering target used for the metal oxide layer 3231 is In: Ga: Zn = 4: 2: 4.1 [atomic ratio], the composition of the metal oxide layer 3231 to be formed is In: It may be in the vicinity of Ga: Zn = 4: 2: 3 [atomic ratio].

また、金属酸化物層3231は、エネルギーギャップが2eV以上、好ましくは2.5eV以上である。このように、エネルギーギャップの広い酸化物半導体を用いることで、トランジスタのオフ電流を低減することができる。 The metal oxide layer 3231 has an energy gap of 2 eV or more, preferably 2.5 eV or more. In this manner, off-state current of a transistor can be reduced by using an oxide semiconductor with a wide energy gap.

また、金属酸化物層3231は、非単結晶構造であると好ましい。非単結晶構造は、例えば、CAAC(C Axis Aligned Crystalline)、多結晶構造、微結晶構造、または非晶質構造を含む。非単結晶構造において、非晶質構造は最も欠陥準位密度が高く、CAACは最も欠陥準位密度が低い。 The metal oxide layer 3231 preferably has a non-single crystal structure. The non-single-crystal structure includes, for example, CAAC (C Axis Aligned Crystalline), a polycrystalline structure, a microcrystalline structure, or an amorphous structure. In a non-single crystal structure, an amorphous structure has the highest defect level density, and CAAC has the lowest defect level density.

金属酸化物層3231としては、不純物濃度が低く、欠陥準位密度の低い金属酸化物膜を用いることで、優れた電気特性を有するトランジスタを作製することができ好ましい。ここでは、不純物濃度が低く、欠陥準位密度の低い(酸素欠損の少ない)ことを高純度真性または実質的に高純度真性とよぶ。なお、金属酸化物膜中の不純物としては、代表的には水、水素などが挙げられる。本明細書等において、金属酸化物膜中から水及び水素を低減または除去することを、脱水化、脱水素化と表す場合がある。また、金属酸化物膜、または酸化物絶縁膜中に酸素を添加することを、加酸素化と表す場合があり、加酸素化され且つ化学両論的組成よりも過剰の酸素を有する状態を過酸素化状態と表す場合がある。 As the metal oxide layer 3231, a metal oxide film with a low impurity concentration and a low density of defect states is preferably used because a transistor having excellent electrical characteristics can be manufactured. Here, low impurity concentration and low defect level density (low oxygen deficiency) are referred to as high purity intrinsic or substantially high purity intrinsic. Note that typical examples of impurities in the metal oxide film include water and hydrogen. In this specification and the like, reducing or removing water and hydrogen from a metal oxide film may be referred to as dehydration or dehydrogenation. In addition, the addition of oxygen to a metal oxide film or an oxide insulating film is sometimes referred to as oxygenation, and the oxygenated state includes oxygen in excess of the stoichiometric composition. In some cases, it is expressed as a state.

高純度真性または実質的に高純度真性である金属酸化物膜は、キャリア発生源が少ないため、キャリア密度を低くすることができる。従って、該金属酸化物膜にチャネル領域が形成されるトランジスタは、しきい値電圧がマイナスとなる電気特性(ノーマリーオンともいう。)になることが少ない。また、高純度真性または実質的に高純度真性である金属酸化物膜は、欠陥準位密度が低いため、トラップ準位密度も低くなる場合がある。また、高純度真性または実質的に高純度真性である金属酸化物膜は、オフ電流が著しく小さく、チャネル幅が1×10μmでチャネル長Lが10μmの素子であっても、ソース電極とドレイン電極間の電圧(ドレイン電圧)が1Vから10Vの範囲において、オフ電流が、半導体パラメータアナライザの測定限界以下、すなわち1×10−13A以下という特性を得ることができる。 A metal oxide film that is highly purified intrinsic or substantially highly purified intrinsic has few carrier generation sources, and thus can have a low carrier density. Therefore, a transistor in which a channel region is formed in the metal oxide film rarely has electrical characteristics (also referred to as normally-on) in which the threshold voltage is negative. In addition, since a highly purified intrinsic or substantially highly purified intrinsic metal oxide film has a low defect level density, the trap level density may also be low. In addition, a highly pure intrinsic or substantially highly purified intrinsic metal oxide film has an extremely small off-state current, a channel width of 1 × 10 6 μm, and a channel length L of 10 μm. When the voltage between the drain electrodes (drain voltage) is in the range of 1V to 10V, it is possible to obtain a characteristic that the off-current is less than the measurement limit of the semiconductor parameter analyzer, that is, 1 × 10 −13 A or less.

絶縁層3213は、水素及び窒素のいずれか一方または双方を有する。または、絶縁層3213は、窒素及びシリコンを有する。また、絶縁層3213は、酸素、水素、水、アルカリ金属、アルカリ土類金属等のブロッキングできる機能を有する。絶縁層3213を設けることで、金属酸化物層3231からの酸素の外部への拡散と、絶縁層3212に含まれる酸素の外部への拡散と、外部から金属酸化物層3231への水素、水等の入り込みを防ぐことができる。 The insulating layer 3213 includes one or both of hydrogen and nitrogen. Alternatively, the insulating layer 3213 includes nitrogen and silicon. The insulating layer 3213 has a function of blocking oxygen, hydrogen, water, alkali metal, alkaline earth metal, or the like. By providing the insulating layer 3213, diffusion of oxygen from the metal oxide layer 3231 to the outside, diffusion of oxygen contained in the insulating layer 3212 to the outside, hydrogen, water, and the like from the outside to the metal oxide layer 3231 Can be prevented from entering.

絶縁層3213としては、例えば、窒化物絶縁膜を用いることができる。該窒化物絶縁膜としては、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム等がある。 As the insulating layer 3213, for example, a nitride insulating film can be used. Examples of the nitride insulating film include silicon nitride, silicon nitride oxide, aluminum nitride, and aluminum nitride oxide.

<トランジスタの構成例2>
次に、トランジスタの構造の一例として、トランジスタ3200bについて、図33(A)(B)(C)を用いて説明する。図33(A)はトランジスタ3200bの上面図である。図33(B)は、図33(A)に示す一点鎖線X1−X2間における切断面の断面図に相当し、図33(C)は、図33(A)に示す一点鎖線Y1−Y2間における切断面の断面図に相当する。
<Configuration Example 2 of Transistor>
Next, as an example of the structure of the transistor, a transistor 3200b will be described with reference to FIGS. FIG. 33A is a top view of the transistor 3200b. 33B corresponds to a cross-sectional view of a cross section taken along the dashed-dotted line X1-X2 in FIG. 33A, and FIG. 33C is between the dashed-dotted line Y1-Y2 shown in FIG. This corresponds to a cross-sectional view of the cut surface in FIG.

トランジスタ3200bは、金属酸化物層3231、導電層3222a、導電層3222b、および絶縁層3212が積層構造である点において、トランジスタ3200aと異なる。 The transistor 3200b is different from the transistor 3200a in that the metal oxide layer 3231, the conductive layer 3222a, the conductive layer 3222b, and the insulating layer 3212 have a stacked structure.

絶縁層3212は、金属酸化物層3231、導電層3222a及び導電層3222bの上の絶縁層3212aと、絶縁層3212aの上の絶縁層3212bを有する。絶縁層3212は、金属酸化物層3231に酸素を供給する機能を有する。すなわち、絶縁層3212は、酸素を有する。また、絶縁層3212aは、酸素を透過することのできる絶縁層である。なお、絶縁層3212aは、後に形成する絶縁層3212bを形成する際の、金属酸化物層3231へのダメージ緩和膜としても機能する。 The insulating layer 3212 includes a metal oxide layer 3231, an insulating layer 3212a over the conductive layer 3222a and the conductive layer 3222b, and an insulating layer 3212b over the insulating layer 3212a. The insulating layer 3212 has a function of supplying oxygen to the metal oxide layer 3231. That is, the insulating layer 3212 contains oxygen. The insulating layer 3212a is an insulating layer that can transmit oxygen. Note that the insulating layer 3212a also functions as a damage reducing film for the metal oxide layer 3231 when an insulating layer 3212b to be formed later is formed.

絶縁層3212aとしては、厚さが5nm以上150nm以下、好ましくは5nm以上50nm以下の酸化シリコン、酸化窒化シリコン等を用いることができる。 As the insulating layer 3212a, silicon oxide, silicon oxynitride, or the like with a thickness of 5 nm to 150 nm, preferably 5 nm to 50 nm can be used.

また、絶縁層3212aは、欠陥量が少ないことが好ましく、代表的には、ESR測定により、シリコンのダングリングボンドに由来するg=2.001に現れる信号のスピン密度が3×1017spins/cm以下であることが好ましい。これは、絶縁層3212aに含まれる欠陥密度が多いと、該欠陥に酸素が結合してしまい、絶縁層3212aにおける酸素の透過性が減少してしまう。 The insulating layer 3212a preferably has a small amount of defects. Typically, the ESR measurement shows that the spin density of a signal appearing at g = 2.001 derived from a dangling bond of silicon is 3 × 10 17 spins / It is preferable that it is cm 3 or less. This is because when the density of defects included in the insulating layer 3212a is large, oxygen is bonded to the defects and oxygen permeability in the insulating layer 3212a is reduced.

なお、絶縁層3212aにおいては、外部から絶縁層3212aに入った酸素が全て絶縁層3212aの外部に移動せず、絶縁層3212aにとどまる酸素もある。また、絶縁層3212aに酸素が入ると共に、絶縁層3212aに含まれる酸素が絶縁層3212aの外部へ移動することで、絶縁層3212aにおいて酸素の移動が生じる場合もある。絶縁層3212aとして酸素を透過することができる酸化物絶縁層を形成すると、絶縁層3212a上に設けられる、絶縁層3212bから脱離する酸素を、絶縁層3212aを介して金属酸化物層3231に移動させることができる。 Note that in the insulating layer 3212a, not all oxygen that enters the insulating layer 3212a from the outside moves to the outside of the insulating layer 3212a, and some oxygen remains in the insulating layer 3212a. Further, oxygen enters the insulating layer 3212a and oxygen contained in the insulating layer 3212a moves to the outside of the insulating layer 3212a, so that oxygen may move in the insulating layer 3212a. When an oxide insulating layer that can transmit oxygen is formed as the insulating layer 3212a, oxygen released from the insulating layer 3212b provided over the insulating layer 3212a is transferred to the metal oxide layer 3231 through the insulating layer 3212a. Can be made.

また、絶縁層3212aは、窒素酸化物に起因する準位密度が低い酸化物絶縁層を用いて形成することができる。なお、当該窒素酸化物に起因する準位密度は、金属酸化物膜の価電子帯の上端のエネルギー(Ev_os)と金属酸化物膜の伝導帯の下端のエネルギー(Ec_os)の間に形成され得る場合がある。上記酸化物絶縁層として、窒素酸化物の放出量が少ない酸化窒化シリコン膜、または窒素酸化物の放出量が少ない酸化窒化アルミニウム膜等を用いることができる。 The insulating layer 3212a can be formed using an oxide insulating layer having a low level density due to nitrogen oxides. Note that the level density caused by the nitrogen oxide can be formed between the energy (Ev_os) at the upper end of the valence band of the metal oxide film and the energy (Ec_os) at the lower end of the conduction band of the metal oxide film. There is a case. As the oxide insulating layer, a silicon oxynitride film with a low emission amount of nitrogen oxide, an aluminum oxynitride film with a low emission amount of nitrogen oxide, or the like can be used.

なお、窒素酸化物の放出量の少ない酸化窒化シリコン膜は、昇温脱離ガス分析法(TDS:Thermal Desorption Spectroscopy)において、窒素酸化物の放出量よりアンモニアの放出量が多い膜であり、代表的にはアンモニアの放出量が1×1018/cm以上5×1019/cm以下である。なお、アンモニアの放出量は、膜の表面温度が50℃以上650℃以下、好ましくは50℃以上550℃以下の加熱処理による放出量とする。 Note that a silicon oxynitride film with a small amount of released nitrogen oxide is a film having a larger amount of released ammonia than a released amount of nitrogen oxide in a thermal desorption gas analysis (TDS) method. Specifically, the released amount of ammonia is 1 × 10 18 / cm 3 or more and 5 × 10 19 / cm 3 or less. Note that the amount of ammonia released is the amount released by heat treatment at a film surface temperature of 50 ° C. to 650 ° C., preferably 50 ° C. to 550 ° C.

窒素酸化物(NO、xは0よりも大きく2以下、好ましくは1以上2以下)、代表的にはNOまたはNOは、絶縁層3212aなどに準位を形成する。当該準位は、金属酸化物層3231のエネルギーギャップ内に位置する。そのため、窒素酸化物が、絶縁層3212a及び金属酸化物層3231の界面に拡散すると、当該準位が絶縁層3212a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、絶縁層3212a及び金属酸化物層3231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。 Nitrogen oxide (NO x , x is larger than 0 and 2 or less, preferably 1 or more and 2 or less), typically NO 2 or NO forms a level in the insulating layer 3212a or the like. The level is located in the energy gap of the metal oxide layer 3231. Therefore, when nitrogen oxide diffuses to the interface between the insulating layer 3212a and the metal oxide layer 3231, the level may trap electrons on the insulating layer 3212a side. As a result, trapped electrons remain in the vicinity of the interface between the insulating layer 3212a and the metal oxide layer 3231, so that the threshold voltage of the transistor is shifted in the positive direction.

また、窒素酸化物は、加熱処理においてアンモニア及び酸素と反応する。絶縁層3212aに含まれる窒素酸化物は、加熱処理において、絶縁層3212bに含まれるアンモニアと反応するため、絶縁層3212aに含まれる窒素酸化物が低減される。このため、絶縁層3212a及び金属酸化物層3231の界面において、電子がトラップされにくい。 Nitrogen oxide reacts with ammonia and oxygen in heat treatment. Since nitrogen oxide contained in the insulating layer 3212a reacts with ammonia contained in the insulating layer 3212b in the heat treatment, nitrogen oxide contained in the insulating layer 3212a is reduced. Therefore, electrons are hardly trapped at the interface between the insulating layer 3212a and the metal oxide layer 3231.

絶縁層3212aとして、上記酸化物絶縁層を用いることで、トランジスタのしきい値電圧のシフトを低減することが可能であり、トランジスタの電気特性の変動を低減することができる。 By using the oxide insulating layer as the insulating layer 3212a, a shift in threshold voltage of the transistor can be reduced, and fluctuation in electric characteristics of the transistor can be reduced.

また、上記酸化物絶縁層は、SIMSで測定される窒素濃度が6×1020atoms/cm以下である。 The oxide insulating layer has a nitrogen concentration of 6 × 10 20 atoms / cm 3 or less as measured by SIMS.

基板温度が220℃以上350℃以下であり、シラン及び一酸化二窒素を用いたPECVD法を用いて、上記酸化物絶縁層を形成することで、緻密であり、且つ硬度の高い膜を形成することができる。 By forming the oxide insulating layer using a PECVD method using silane and dinitrogen monoxide with a substrate temperature of 220 ° C. or higher and 350 ° C. or lower, a dense and high hardness film is formed. be able to.

絶縁層3212bは、化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化物絶縁層である。上記の酸化物絶縁層は、加熱により酸素の一部が脱離する。なお、TDSにおいて、上記の酸化物絶縁層は、酸素の放出量が1.0×1019atoms/cm以上、好ましくは3.0×1020atoms/cm以上の領域を有する。また、上記の酸素の放出量は、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。また、上記の酸素の放出量は、TDSにおける酸素原子に換算しての総量である。 The insulating layer 3212b is an oxide insulating layer containing more oxygen than oxygen that satisfies the stoichiometric composition. Part of oxygen is released from the oxide insulating layer by heating. Note that in TDS, the above oxide insulating layer has a region where the amount of released oxygen is 1.0 × 10 19 atoms / cm 3 or more, preferably 3.0 × 10 20 atoms / cm 3 or more. The amount of released oxygen is the total amount when the temperature of the heat treatment in TDS is 50 ° C. or higher and 650 ° C. or lower, or 50 ° C. or higher and 550 ° C. or lower. The amount of released oxygen is the total amount in terms of oxygen atoms in TDS.

絶縁層3212bとしては、厚さが30nm以上500nm以下、好ましくは50nm以上400nm以下の、酸化シリコン、酸化窒化シリコン等を用いることができる。 As the insulating layer 3212b, silicon oxide, silicon oxynitride, or the like with a thickness of 30 nm to 500 nm, preferably 50 nm to 400 nm can be used.

また、絶縁層3212bは、欠陥量が少ないことが好ましく、代表的には、ESR測定により、シリコンのダングリングボンドに由来するg=2.001に現れる信号のスピン密度が1.5×1018spins/cm未満、さらには1×1018spins/cm以下であることが好ましい。なお、絶縁層3212bは、絶縁層3212aと比較して金属酸化物層3231から離れているため、絶縁層3212aより、欠陥密度が多くともよい。 The insulating layer 3212b preferably has a small amount of defects. Typically, the ESR measurement shows that the spin density of a signal appearing at g = 2.001 derived from dangling bonds in silicon is 1.5 × 10 18. It is preferably less than spins / cm 3 and more preferably 1 × 10 18 spins / cm 3 or less. Note that the insulating layer 3212b is farther from the metal oxide layer 3231 than the insulating layer 3212a, and thus may have a higher defect density than the insulating layer 3212a.

また、絶縁層3212は、同種の材料の絶縁層を用いることができるため、絶縁層3212aと絶縁層3212bの界面が明確に確認できない場合がある。したがって、本実施の形態においては、絶縁層3212aと絶縁層3212bの界面は、破線で図示している。なお、本実施の形態においては、絶縁層3212aと絶縁層3212bの2層構造について説明したが、これに限定されず、例えば、絶縁層3212aの単層構造、あるいは3層以上の積層構造としてもよい。 Further, since the insulating layer 3212 can be formed using the same kind of insulating layer, the interface between the insulating layer 3212a and the insulating layer 3212b may not be clearly confirmed in some cases. Therefore, in this embodiment, the interface between the insulating layer 3212a and the insulating layer 3212b is illustrated by a broken line. Note that although a two-layer structure of the insulating layer 3212a and the insulating layer 3212b has been described in this embodiment mode, the present invention is not limited thereto, and for example, a single-layer structure of the insulating layer 3212a or a stacked structure of three or more layers may be used. Good.

トランジスタ3200bにおいて、金属酸化物層3231は、絶縁層3211上の金属酸化物層3231_1と、金属酸化物層3231_1上の金属酸化物層3231_2と、を有する。なお、金属酸化物層3231_1及び金属酸化物層3231_2は、それぞれ同じ元素を有する。例えば、金属酸化物層3231_1及び金属酸化物層3231_2は、上述の金属酸化物層3231が有する元素を、それぞれ独立に有することが好ましい。 In the transistor 3200b, the metal oxide layer 3231 includes a metal oxide layer 3231_1 over the insulating layer 3211 and a metal oxide layer 3231_2 over the metal oxide layer 3231_1. Note that the metal oxide layer 3231_1 and the metal oxide layer 3231_2 each include the same element. For example, the metal oxide layer 3231_1 and the metal oxide layer 3231_2 preferably each independently include the element included in the above-described metal oxide layer 3231.

また、金属酸化物層3231_1及び金属酸化物層3231_2は、それぞれ独立に、Inの原子数比がMの原子数比より多い領域を有すると好ましい。一例としては、金属酸化物層3231_1及び金属酸化物層3231_2のIn、M、及びZnの原子数の比を、In:M:Zn=4:2:3近傍とすると好ましい。ここで、近傍とは、Inが4の場合、Mが1.5以上2.5以下であり、且つZnが2以上4以下を含む。または、金属酸化物層3231_1及び金属酸化物層3231_2のIn、M、及びZnの原子数の比を、In:M:Zn=5:1:6近傍とすると好ましい。このように、金属酸化物層3231_1及び金属酸化物層3231_2を概略同じ組成とすることで、同じスパッタリングターゲットを用いて形成できるため、製造コストを抑制することが可能である。また、同じスパッタリングターゲットを用いる場合、同一チャンバーにて真空中で連続して金属酸化物層3231_1及び金属酸化物層3231_2を成膜することができるため、金属酸化物層3231_1と金属酸化物層3231_2との界面に不純物が取り込まれるのを抑制することができる。 The metal oxide layer 3231_1 and the metal oxide layer 3231_2 preferably each independently have a region in which the atomic ratio of In is larger than the atomic ratio of M. As an example, the ratio of the number of In, M, and Zn atoms in the metal oxide layer 3231_1 and the metal oxide layer 3231_2 is preferably in the vicinity of In: M: Zn = 4: 2: 3. Here, in the vicinity, when In is 4, M is 1.5 or more and 2.5 or less, and Zn is 2 or more and 4 or less. Alternatively, the ratio of the number of In, M, and Zn atoms in the metal oxide layer 3231_1 and the metal oxide layer 3231_2 is preferably in the vicinity of In: M: Zn = 5: 1: 6. In this manner, the metal oxide layer 3231_1 and the metal oxide layer 3231_2 can be formed using the same sputtering target by using substantially the same composition; thus, manufacturing cost can be suppressed. In the case where the same sputtering target is used, the metal oxide layer 3231_1 and the metal oxide layer 3231_2 can be successively formed in a vacuum in the same chamber; therefore, the metal oxide layer 3231_1 and the metal oxide layer 3231_2 can be formed. Impurities can be prevented from being taken into the interface.

ここで、金属酸化物層3231_1は、金属酸化物層3231_2よりも結晶性が低い領域を有していてもよい。なお、金属酸化物層3231_1及び金属酸化物層3231_2の結晶性としては、例えば、X線回折(XRD:X−Ray Diffraction)を用いて分析する、あるいは、透過型電子顕微鏡(TEM:Transmission Electron Microscope)を用いて分析することで解析できる。 Here, the metal oxide layer 3231_1 may have a region with lower crystallinity than the metal oxide layer 3231_2. Note that the crystallinity of the metal oxide layer 3231_1 and the metal oxide layer 3231_2 can be analyzed using, for example, X-ray diffraction (XRD: X-Ray Diffraction) or a transmission electron microscope (TEM: Transmission Electron Microscope). ) Can be used for analysis.

金属酸化物層3231_1の結晶性が低い領域が過剰酸素の拡散経路となり、金属酸化物層3231_1よりも結晶性の高い金属酸化物層3231_2にも過剰酸素を拡散させることができる。このように、結晶構造が異なる金属酸化物層の積層構造とし、結晶性の低い領域を過剰酸素の拡散経路とすることで、信頼性の高いトランジスタを提供することができる。 A region where the crystallinity of the metal oxide layer 3231_1 is low serves as a diffusion path of excess oxygen, and excess oxygen can be diffused also into the metal oxide layer 3231_2 having higher crystallinity than the metal oxide layer 3231_1. In this manner, a highly reliable transistor can be provided by using a stacked structure of metal oxide layers having different crystal structures and using a region with low crystallinity as a diffusion path of excess oxygen.

また、金属酸化物層3231_2が、金属酸化物層3231_1より結晶性が高い領域を有することにより、金属酸化物層3231に混入しうる不純物を抑制することができる。特に、金属酸化物層3231_2の結晶性を高めることで、導電層3222a及び導電層3222bを加工する際のダメージを抑制することができる。金属酸化物層3231の表面、すなわち金属酸化物層3231_2の表面は、導電層3222a及び導電層3222bの加工の際のエッチャントまたはエッチングガスに曝される。しかしながら、金属酸化物層3231_2は、結晶性が高い領域を有する場合、結晶性が低い金属酸化物層3231_1と比較してエッチング耐性に優れる。したがって、金属酸化物層3231_2は、エッチングストッパとして機能する。 In addition, since the metal oxide layer 3231_2 includes a region with higher crystallinity than the metal oxide layer 3231_1, impurities that can be mixed into the metal oxide layer 3231 can be suppressed. In particular, by increasing the crystallinity of the metal oxide layer 3231_2, damage when the conductive layers 3222a and 3222b are processed can be suppressed. The surface of the metal oxide layer 3231, that is, the surface of the metal oxide layer 3231_2 is exposed to an etchant or an etching gas used when the conductive layers 3222a and 3222b are processed. However, in the case where the metal oxide layer 3231_2 has a region with high crystallinity, the metal oxide layer 3231_2 has excellent etching resistance as compared with the metal oxide layer 3231_1 with low crystallinity. Therefore, the metal oxide layer 3231_2 functions as an etching stopper.

また、金属酸化物層3231_1は、金属酸化物層3231_2よりも結晶性が低い領域を有することで、キャリア密度が高くなる場合がある。 In addition, the metal oxide layer 3231_1 has a region with lower crystallinity than the metal oxide layer 3231_2, so that the carrier density may be increased.

また、金属酸化物層3231_1のキャリア密度が高くなると、金属酸化物層3231_1の伝導帯に対してフェルミ準位が相対的に高くなる場合がある。これにより、金属酸化物層3231_1の伝導帯の下端が低くなり、金属酸化物層3231_1の伝導帯下端と、ゲート絶縁膜(ここでは、絶縁層3211)中に形成されうるトラップ準位とのエネルギー差が大きくなる場合がある。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り、トランジスタのしきい値電圧の変動を小さくできる場合がある。また、金属酸化物層3231_1のキャリア密度が高くなると、金属酸化物層3231の電界効果移動度を高めることができる。 Further, when the carrier density of the metal oxide layer 3231_1 is increased, the Fermi level may be relatively higher than the conduction band of the metal oxide layer 3231_1. Accordingly, the lower end of the conduction band of the metal oxide layer 3231_1 is lowered, and the energy between the lower end of the conduction band of the metal oxide layer 3231_1 and the trap level that can be formed in the gate insulating film (the insulating layer 3211 in this case). The difference may be large. When the energy difference is increased, the charge trapped in the gate insulating film is reduced, and the variation in the threshold voltage of the transistor may be reduced in some cases. Further, when the carrier density of the metal oxide layer 3231_1 is increased, the field-effect mobility of the metal oxide layer 3231 can be increased.

なお、トランジスタ3200bにおいては、金属酸化物層3231を2層の積層構造にする例を示したが、これに限定されず、3層以上積層する構成にしてもよい。 Note that in the transistor 3200b, the example in which the metal oxide layer 3231 has a two-layer structure is described; however, the present invention is not limited to this, and a structure in which three or more layers are stacked may be employed.

トランジスタ3200bが有する導電層3222aは、導電層3222a_1と、導電層3222a_1上の導電層3222a_2と、導電層3222a_2上の導電層3222a_3と、を有する。また、トランジスタ3200bが有する導電層3222bは、導電層3222b_1と、導電層3222b_1上の導電層3222b_2と、導電層3222b_2上の導電層3222b_3と、を有する。 A conductive layer 3222a included in the transistor 3200b includes a conductive layer 3222a_1, a conductive layer 3222a_2 over the conductive layer 3222a_1, and a conductive layer 3222a_3 over the conductive layer 3222a_2. The conductive layer 3222b included in the transistor 3200b includes a conductive layer 3222b_1, a conductive layer 3222b_2 over the conductive layer 3222b_1, and a conductive layer 3222b_3 over the conductive layer 3222b_2.

例えば、導電層3222a_1、導電層3222b_1、導電層3222a_3、及び導電層3222b_3としては、チタン、タングステン、タンタル、モリブデン、インジウム、ガリウム、錫、及び亜鉛の中から選ばれるいずれか一つまたは複数を有すると好適である。また、導電層3222a_2及び導電層3222b_2としては、銅、アルミニウム、及び銀の中から選ばれるいずれか一つまたは複数を有すると好適である。 For example, the conductive layer 3222a_1, the conductive layer 3222b_1, the conductive layer 3222a_3, and the conductive layer 3222b_3 include one or more selected from titanium, tungsten, tantalum, molybdenum, indium, gallium, tin, and zinc. It is preferable. The conductive layer 3222a_2 and the conductive layer 3222b_2 preferably include any one or more selected from copper, aluminum, and silver.

より具体的には、導電層3222a_1、導電層3222b_1、導電層3222a_3、及び導電層3222b_3にIn−Sn酸化物またはIn−Zn酸化物を用い、導電層3222a_2及び導電層3222b_2に銅を用いることができる。 More specifically, an In—Sn oxide or an In—Zn oxide is used for the conductive layer 3222a_1, the conductive layer 3222b_1, the conductive layer 3222a_3, and the conductive layer 3222b_3, and copper is used for the conductive layer 3222a_2 and the conductive layer 3222b_2. it can.

また、導電層3222a_1の端部は、導電層3222a_2の端部よりも外側に位置する領域を有し、導電層3222a_3は、導電層3222a_2の上面及び側面を覆い、且つ導電層3222a_1と接する領域を有する。また、導電層3222b_1の端部は、導電層3222b_2の端部よりも外側に位置する領域を有し、導電層3222b_3は、導電層3222b_2の上面及び側面を覆い、且つ導電層3222b_1と接する領域を有する。 In addition, an end portion of the conductive layer 3222a_1 has a region located outside the end portion of the conductive layer 3222a_2, and the conductive layer 3222a_3 covers a top surface and a side surface of the conductive layer 3222a_2 and is in contact with the conductive layer 3222a_1. Have. The end portion of the conductive layer 3222b_1 has a region located outside the end portion of the conductive layer 3222b_2, and the conductive layer 3222b_3 covers a top surface and side surfaces of the conductive layer 3222b_2 and is in contact with the conductive layer 3222b_1. Have.

上記構成とすることで、導電層3222a及び導電層3222bの配線抵抗を低くし、且つ金属酸化物層3231への銅の拡散を抑制できるため好適である。 The above structure is preferable because wiring resistance of the conductive layers 3222a and 3222b can be reduced and copper diffusion to the metal oxide layer 3231 can be suppressed.

<トランジスタの構成例3>
次に、トランジスタの構造の一例として、トランジスタ3200cについて、図34(A)(B)(C)を用いて説明する。図34(A)はトランジスタ3200cの上面図である。図34(B)は、図34(A)に示す一点鎖線X1−X2間における切断面の断面図に相当し、図34(C)は、図34(A)に示す一点鎖線Y1−Y2間における切断面の断面図に相当する。
<Configuration Example 3 of Transistor>
Next, as an example of the structure of the transistor, a transistor 3200c will be described with reference to FIGS. FIG. 34A is a top view of the transistor 3200c. 34B corresponds to a cross-sectional view of a cross-sectional surface taken along the dashed-dotted line X1-X2 illustrated in FIG. 34A, and FIG. 34C illustrates the area between the dashed-dotted line Y1-Y2 illustrated in FIG. This corresponds to a cross-sectional view of the cut surface in FIG.

図34(A)(B)(C)に示すトランジスタ3200cは、絶縁層3224上の導電層3221と、導電層3221上の絶縁層3211と、絶縁層3211上の金属酸化物層3231と、金属酸化物層3231上の絶縁層3212と、絶縁層3212上の導電層3223と、絶縁層3211、金属酸化物層3231、及び導電層3223上の絶縁層3213と、を有する。なお、金属酸化物層3231は、導電層3223と重なるチャネル領域3231iと、絶縁層3213と接するソース領域3231sと、絶縁層3213と接するドレイン領域3231dと、を有する。 A transistor 3200c illustrated in FIGS. 34A to 34C includes a conductive layer 3221 over the insulating layer 3224, an insulating layer 3211 over the conductive layer 3221, a metal oxide layer 3231 over the insulating layer 3211, a metal The insulating layer 3212 over the oxide layer 3231, the conductive layer 3223 over the insulating layer 3212, the insulating layer 3211, the metal oxide layer 3231, and the insulating layer 3213 over the conductive layer 3223 are included. Note that the metal oxide layer 3231 includes a channel region 3231 i overlapping with the conductive layer 3223, a source region 3231 s in contact with the insulating layer 3213, and a drain region 3231 d in contact with the insulating layer 3213.

また、絶縁層3213は、窒素または水素を有する。絶縁層3213と、ソース領域3231s及びドレイン領域3231dと、が接することで、絶縁層3213中の窒素または水素がソース領域3231s及びドレイン領域3231d中に添加される。ソース領域3231s及びドレイン領域3231d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。 The insulating layer 3213 contains nitrogen or hydrogen. When the insulating layer 3213 is in contact with the source region 3231s and the drain region 3231d, nitrogen or hydrogen in the insulating layer 3213 is added to the source region 3231s and the drain region 3231d. In the source region 3231s and the drain region 3231d, carrier density is increased by adding nitrogen or hydrogen.

また、トランジスタ3200cは、絶縁層3213上の絶縁層3215と、絶縁層3213及び絶縁層3215に設けられた開口部3236aを介して、ソース領域3231sに電気的に接続される導電層3222aと、絶縁層3213及び絶縁層3215に設けられた開口部3236bを介して、ドレイン領域3231dに電気的に接続される導電層3222bと、を有していてもよい。 The transistor 3200c includes an insulating layer 3215 over the insulating layer 3213, a conductive layer 3222a electrically connected to the source region 3231s through the insulating layer 3213 and the opening 3236a provided in the insulating layer 3215, and an insulating layer The conductive layer 3222b electrically connected to the drain region 3231d may be provided through an opening 3236b provided in the layer 3213 and the insulating layer 3215.

絶縁層3215としては、酸化物絶縁膜を用いることができる。また、絶縁層3215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。絶縁層3215として、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酸化物などを用いればよい。また、絶縁層3215としては、外部からの水素、水等のバリア膜として機能する膜であることが好ましい。 As the insulating layer 3215, an oxide insulating film can be used. As the insulating layer 3215, a stacked film of an oxide insulating film and a nitride insulating film can be used. As the insulating layer 3215, for example, silicon oxide, silicon oxynitride, silicon nitride oxide, aluminum oxide, hafnium oxide, gallium oxide, Ga—Zn oxide, or the like may be used. The insulating layer 3215 is preferably a film that functions as an external barrier film such as hydrogen or water.

絶縁層3211は、第1のゲート絶縁膜としての機能を有し、絶縁層3212は、第2のゲート絶縁膜としての機能を有する。また、絶縁層3213及び絶縁層3215は保護絶縁膜としての機能を有する。 The insulating layer 3211 has a function as a first gate insulating film, and the insulating layer 3212 has a function as a second gate insulating film. The insulating layers 3213 and 3215 function as protective insulating films.

また、絶縁層3212は、過剰酸素領域を有する。絶縁層3212が過剰酸素領域を有することで、金属酸化物層3231が有するチャネル領域3231i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3231i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。 The insulating layer 3212 has an excess oxygen region. When the insulating layer 3212 includes the excess oxygen region, excess oxygen can be supplied to the channel region 3231i included in the metal oxide layer 3231. Accordingly, oxygen vacancies that can be formed in the channel region 3231i can be filled with excess oxygen, so that a highly reliable semiconductor device can be provided.

なお、金属酸化物層3231中に過剰酸素を供給させるためには、金属酸化物層3231の下方に形成される絶縁層3211に過剰酸素を供給してもよい。この場合、絶縁層3211中に含まれる過剰酸素は、金属酸化物層3231が有するソース領域3231s、及びドレイン領域3231dにも供給されうる。ソース領域3231s、及びドレイン領域3231d中に過剰酸素が供給されると、ソース領域3231s、及びドレイン領域3231dの抵抗が高くなる場合がある。 Note that in order to supply excess oxygen into the metal oxide layer 3231, excess oxygen may be supplied to the insulating layer 3211 formed below the metal oxide layer 3231. In this case, excess oxygen contained in the insulating layer 3211 can be supplied to the source region 3231s and the drain region 3231d included in the metal oxide layer 3231. When excess oxygen is supplied to the source region 3231s and the drain region 3231d, the resistance of the source region 3231s and the drain region 3231d may be increased.

一方で、金属酸化物層3231の上方に形成される絶縁層3212に過剰酸素を有する構成とすることで、チャネル領域3231i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3231i、ソース領域3231s、及びドレイン領域3231dに過剰酸素を供給させたのち、ソース領域3231s及びドレイン領域3231dのキャリア密度を選択的に高めることで、ソース領域3231s、及びドレイン領域3231dの抵抗が高くなることを抑制することができる。 On the other hand, with the structure in which excess oxygen is included in the insulating layer 3212 formed above the metal oxide layer 3231, excess oxygen can be selectively supplied only to the channel region 3231i. Alternatively, after supplying excess oxygen to the channel region 3231i, the source region 3231s, and the drain region 3231d, the carrier density of the source region 3231s and the drain region 3231d is selectively increased, so that the source region 3231s and the drain region 3231d It can suppress that resistance becomes high.

また、金属酸化物層3231が有するソース領域3231s及びドレイン領域3231d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、絶縁層3213中に1つまたは複数含まれる場合、絶縁層3213からソース領域3231s、及びドレイン領域3231dに拡散する、および/または不純物添加処理によりソース領域3231s、及びドレイン領域3231d中に添加される。 The source region 3231s and the drain region 3231d included in the metal oxide layer 3231 preferably each include an element that forms oxygen vacancies or an element that combines with oxygen vacancies. As an element that forms oxygen vacancies or an element that combines with oxygen vacancies, typically, hydrogen, boron, carbon, nitrogen, fluorine, phosphorus, sulfur, chlorine, titanium, a rare gas, or the like can be given. Typical examples of rare gas elements include helium, neon, argon, krypton, and xenon. In the case where one or more of the elements that form oxygen vacancies are included in the insulating layer 3213, the insulating layer 3213 diffuses from the insulating layer 3213 to the source region 3231s and the drain region 3231d, and / or the source region 3231s by the impurity addition treatment It is added into the drain region 3231d.

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。 When the impurity element is added to the oxide semiconductor film, the bond between the metal element and oxygen in the oxide semiconductor film is cut, so that an oxygen vacancy is formed. Alternatively, when an impurity element is added to the oxide semiconductor film, oxygen bonded to the metal element in the oxide semiconductor film is bonded to the impurity element, so that oxygen is released from the metal element and oxygen vacancies are formed. The As a result, the carrier density in the oxide semiconductor film is increased and the conductivity is increased.

また、導電層3221は、第1のゲート電極としての機能を有し、導電層3223は、第2のゲート電極としての機能を有し、導電層3222aは、ソース電極としての機能を有し、導電層3222bは、ドレイン電極としての機能を有する。 The conductive layer 3221 has a function as a first gate electrode, the conductive layer 3223 has a function as a second gate electrode, the conductive layer 3222a has a function as a source electrode, The conductive layer 3222b functions as a drain electrode.

また、図34(C)に示すように、絶縁層3211及び絶縁層3212には開口部3237が設けられる。また、導電層3221は、開口部3237を介して、導電層3223と、電気的に接続される。よって、導電層3221と導電層3223には、同じ電位が与えられる。なお、開口部3237を設けずに、導電層3221と、導電層3223と、に異なる電位を与えてもよい。または、開口部3237を設けずに、導電層3221を遮光膜として用いてもよい。例えば、導電層3221を遮光性の材料により形成することで、チャネル領域3231iに照射される下方からの光を抑制することができる。 As shown in FIG. 34C, the insulating layer 3211 and the insulating layer 3212 are provided with openings 3237. In addition, the conductive layer 3221 is electrically connected to the conductive layer 3223 through the opening 3237. Therefore, the same potential is applied to the conductive layer 3221 and the conductive layer 3223. Note that different potentials may be applied to the conductive layer 3221 and the conductive layer 3223 without providing the opening 3237. Alternatively, the conductive layer 3221 may be used as the light-blocking film without providing the opening 3237. For example, when the conductive layer 3221 is formed using a light-blocking material, light from below irradiated to the channel region 3231i can be suppressed.

また、図34(B)(C)に示すように、金属酸化物層3231は、第1のゲート電極として機能する導電層3221と、第2のゲート電極として機能する導電層3223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。 As shown in FIGS. 34B and 34C, the metal oxide layer 3231 is opposite to the conductive layer 3221 functioning as the first gate electrode and the conductive layer 3223 functioning as the second gate electrode. And is sandwiched between conductive films functioning as two gate electrodes.

また、トランジスタ3200cもトランジスタ3200a及びトランジスタ3200bと同様にS−channel構造をとる。このような構成を有することで、トランジスタ3200cに含まれる金属酸化物層3231を、第1のゲート電極として機能する導電層3221及び第2のゲート電極として機能する導電層3223の電界によって電気的に取り囲むことができる。 The transistor 3200c has an S-channel structure similarly to the transistors 3200a and 3200b. With such a structure, the metal oxide layer 3231 included in the transistor 3200c is electrically converted by an electric field of the conductive layer 3221 functioning as the first gate electrode and the conductive layer 3223 functioning as the second gate electrode. Can be surrounded.

トランジスタ3200cは、S−channel構造を有するため、導電層3221または導電層3223によってチャネルを誘起させるための電界を効果的に金属酸化物層3231に印加することができるため、トランジスタ3200c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3200cを微細化することが可能となる。また、トランジスタ3200cは、導電層3221、及び導電層3223によって取り囲まれた構造を有するため、トランジスタ3200cの機械的強度を高めることができる。 Since the transistor 3200c has an S-channel structure, an electric field for inducing a channel by the conductive layer 3221 or the conductive layer 3223 can be effectively applied to the metal oxide layer 3231; thus, the current driving capability of the transistor 3200c Thus, high on-current characteristics can be obtained. In addition, since the on-state current can be increased, the transistor 3200c can be miniaturized. In addition, since the transistor 3200c has a structure surrounded by the conductive layer 3221 and the conductive layer 3223, the mechanical strength of the transistor 3200c can be increased.

なお、トランジスタ3200cを、導電層3223の金属酸化物層3231に対する位置、または導電層3223の形成方法から、TGSA(Top Gate Self Align)型のFETと呼称してもよい。 Note that the transistor 3200c may be referred to as a TGSA (Top Gate Self Align) FET because of the position of the conductive layer 3223 with respect to the metal oxide layer 3231 or the formation method of the conductive layer 3223.

なお、トランジスタ3200cにおいても、トランジスタ3200bと同様に金属酸化物層3231を2層以上積層する構成にしてもよい。 Note that the transistor 3200c may have a structure in which two or more metal oxide layers 3231 are stacked as in the transistor 3200b.

また、トランジスタ3200cにおいて、絶縁層3212が導電層3223と重なる部分にのみ設けられているが、これに限られることなく、絶縁層3212が金属酸化物層3231を覆う構成にすることもできる。また、導電層3221を設けない構成にすることもできる。 In the transistor 3200c, the insulating layer 3212 is provided only in a portion overlapping with the conductive layer 3223; however, the present invention is not limited to this, and the insulating layer 3212 can cover the metal oxide layer 3231. Alternatively, the conductive layer 3221 may be omitted.

本実施の形態は、他の実施の形態などに記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。 This embodiment can be implemented in appropriate combination with the structures described in the other embodiments.

(実施の形態7)
<CAC−OSの構成>
以下では、本発明の一態様で開示されるトランジスタに用いることができるCAC−OSの構成について説明する。
(Embodiment 7)
<Configuration of CAC-OS>
A structure of a CAC-OS that can be used for the transistor disclosed in one embodiment of the present invention is described below.

本明細書等において、金属酸化物(metal oxide)とは、広い表現での金属の酸化物である。金属酸化物は、酸化物絶縁体、酸化物導電体(透明酸化物導電体を含む)、酸化物半導体(Oxide Semiconductorまたは単にOSともいう)などに分類される。例えば、トランジスタの活性層に金属酸化物を用いた場合、当該金属酸化物を酸化物半導体と呼称する場合がある。つまり、OS FETと記載する場合においては、金属酸化物または酸化物半導体を有するトランジスタと換言することができる。 In this specification and the like, a metal oxide is a metal oxide in a broad expression. Metal oxides are classified into oxide insulators, oxide conductors (including transparent oxide conductors), oxide semiconductors (also referred to as oxide semiconductors or simply OS), and the like. For example, when a metal oxide is used for an active layer of a transistor, the metal oxide may be referred to as an oxide semiconductor. That is, in the case of describing as an OS FET, it can be said to be a transistor including a metal oxide or an oxide semiconductor.

本明細書において、金属酸化物が、導電体の機能を有する領域と、誘電体の機能を有する領域とが混合し、金属酸化物全体では半導体として機能する場合、CAC−OS、またはCAC−metal oxideと定義する。 In this specification, in the case where a metal oxide has a mixture of a region having a function of a conductor and a region having a function of a dielectric, and the whole metal oxide functions as a semiconductor, a CAC-OS or a CAC-metal It is defined as “oxide”.

つまり、CAC−OSとは、例えば、酸化物半導体を構成する元素が、0.5nm以上10nm以下、好ましくは、0.5nm以上3nm以下、またはその近傍のサイズで偏在した材料の一構成である。なお、以下では、酸化物半導体において、一つあるいはそれ以上の元素が偏在し、該元素を有する領域が、0.5nm以上10nm以下、好ましくは、0.5nm以上3nm以下、またはその近傍のサイズで混合した状態をモザイク状、またはパッチ状ともいう。 In other words, the CAC-OS is one structure of a material in which an element included in an oxide semiconductor is unevenly distributed with a size of 0.5 nm to 10 nm, preferably 0.5 nm to 3 nm, or the vicinity thereof. . Note that in the following, in an oxide semiconductor, one or more elements are unevenly distributed, and a region including the element has a size of 0.5 nm to 10 nm, preferably 0.5 nm to 3 nm, or the vicinity thereof. The state mixed with is also referred to as a mosaic or patch.

特定の元素が偏在した領域は、該元素が有する性質により、物理特性が決定する。例えば、金属酸化物を構成する元素の中でも比較的、絶縁体となる傾向がある元素が偏在した領域は、誘電体領域となる。一方、金属酸化物を構成する元素の中でも比較的、導体となる傾向がある元素が偏在した領域は、導電体領域となる。また、導電体領域、および誘電体領域がモザイク状に混合することで、材料としては、半導体として機能する。 The physical characteristics of a region where a specific element is unevenly distributed are determined by the properties of the element. For example, a region in which elements that tend to become insulators are relatively uneven among the elements constituting the metal oxide is a dielectric region. On the other hand, a region in which elements that tend to be conductors are relatively uneven among the elements constituting the metal oxide is a conductor region. In addition, when the conductor region and the dielectric region are mixed in a mosaic, the material functions as a semiconductor.

つまり、本発明の一態様における金属酸化物は、物理特性が異なる材料が混合した、マトリックス複合材(matrix composite)、または金属マトリックス複合材(metal matrix composite)の一種である。 That is, the metal oxide in one embodiment of the present invention is a kind of matrix composite or metal matrix composite in which materials having different physical characteristics are mixed.

なお、酸化物半導体は、少なくともインジウムを含むことが好ましい。特にインジウムおよび亜鉛を含むことが好ましい。また、それらに加えて、元素M(Mは、ガリウム、アルミニウム、シリコン、ホウ素、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウムなどから選ばれた一種、または複数種)が含まれていてもよい。 Note that the oxide semiconductor preferably contains at least indium. In particular, it is preferable to contain indium and zinc. In addition to them, element M (M is gallium, aluminum, silicon, boron, yttrium, copper, vanadium, beryllium, titanium, iron, nickel, germanium, zirconium, molybdenum, lanthanum, cerium, neodymium, hafnium, tantalum. , One or more selected from tungsten, magnesium, or the like.

例えば、In−Ga−Zn酸化物におけるCAC−OS(CAC−OSの中でもIn−Ga−Zn酸化物を、特にCAC−IGZOと呼称してもよい。)とは、インジウム酸化物(以下、InOX1(X1は0よりも大きい実数)とする。)、またはインジウム亜鉛酸化物(以下、InX2ZnY2Z2(X2、Y2、およびZ2は0よりも大きい実数)とする。)と、ガリウム酸化物(以下、GaOX3(X3は0よりも大きい実数)とする。)、またはガリウム亜鉛酸化物(以下、GaX4ZnY4Z4(X4、Y4、およびZ4は0よりも大きい実数)とする。)などと、に材料が分離することでモザイク状となり、モザイク状のInOX1、またはInX2ZnY2Z2が、膜中に均一に分布した構成(以下、クラウド状ともいう。)である。 For example, a CAC-OS in In-Ga-Zn oxide (In-Ga-Zn oxide among CAC-OSs may be referred to as CAC-IGZO in particular) is an indium oxide (hereinafter referred to as InO). X1 (X1 is greater real than 0) and.), or indium zinc oxide (hereinafter, in X2 Zn Y2 O Z2 ( X2, Y2, and Z2 is larger real than 0) and a.), gallium An oxide (hereinafter referred to as GaO X3 (X3 is a real number greater than 0)) or a gallium zinc oxide (hereinafter referred to as Ga X4 Zn Y4 O Z4 (where X4, Y4, and Z4 are greater than 0)) to.) and the like, the material becomes mosaic by separate into, mosaic InO X1 or in X2 Zn Y2 O Z2, is a configuration in which uniformly distributed in the film (hereinafter Also referred to as a cloud-like.) A.

つまり、CAC−OSは、GaOX3が主成分である領域と、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域とが、混合している構成を有する複合酸化物半導体である。なお、本明細書において、例えば、第1の領域の元素Mに対するInの原子数比が、第2の領域の元素Mに対するInの原子数比よりも大きいことを、第1の領域は、第2の領域と比較して、Inの濃度が高いとする。 That, CAC-OS includes a region GaO X3 is the main component, and In X2 Zn Y2 O Z2, or InO X1 is the main component region is a composite oxide semiconductor having a structure that is mixed. Note that in this specification, for example, the first region indicates that the atomic ratio of In to the element M in the first region is larger than the atomic ratio of In to the element M in the second region. It is assumed that the concentration of In is higher than that in the second region.

なお、IGZOは通称であり、In、Ga、Zn、およびOによる1つの化合物をいう場合がある。代表例として、InGaO(ZnO)m1(m1は自然数)、またはIn(1+x0)Ga(1−x0)(ZnO)m0(−1≦x0≦1、m0は任意数)で表される結晶性の化合物が挙げられる。 Note that IGZO is a common name and may refer to one compound of In, Ga, Zn, and O. As a typical example, InGaO 3 (ZnO) m1 (m1 is a natural number) or In (1 + x0) Ga (1-x0) O 3 (ZnO) m0 (−1 ≦ x0 ≦ 1, m0 is an arbitrary number) A crystalline compound may be mentioned.

上記結晶性の化合物は、単結晶構造、多結晶構造、またはCAAC構造を有する。なお、CAAC構造とは、複数のIGZOのナノ結晶がc軸配向を有し、かつa−b面においては配向せずに連結した結晶構造である。 The crystalline compound has a single crystal structure, a polycrystalline structure, or a CAAC structure. The CAAC structure is a crystal structure in which a plurality of IGZO nanocrystals have c-axis orientation and are connected without being oriented in the ab plane.

一方、CAC−OSは、酸化物半導体の材料構成に関する。CAC−OSとは、In、Ga、Zn、およびOを含む材料構成において、一部にGaを主成分とするナノ粒子状領域が観察され、一部にInを主成分とするナノ粒子状領域が観察され、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をいう。従って、CAC−OSにおいて、結晶構造は副次的な要素である。 On the other hand, CAC-OS relates to a material structure of an oxide semiconductor. CAC-OS refers to a nanoparticulate region mainly composed of Ga and partly composed of In, in a material configuration containing In, Ga, Zn, and O. Are observed, each of which is randomly dispersed in a mosaic pattern. Therefore, in the CAC-OS, the crystal structure is a secondary element.

なお、CAC−OSは、組成の異なる二種類以上の膜の積層構造は含まないものとする。例えば、Inを主成分とする膜と、Gaを主成分とする膜との2層からなる構造は、含まない。 Note that the CAC-OS does not include a stacked structure of two or more kinds of films having different compositions. For example, a structure composed of two layers of a film mainly containing In and a film mainly containing Ga is not included.

なお、GaOX3が主成分である領域と、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域とは、明確な境界が観察できない場合がある。 Incidentally, a region GaO X3 is the main component, and In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1 is the main component region, in some cases clear boundary can not be observed.

なお、ガリウムの代わりに、アルミニウム、シリコン、ホウ素、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウムなどから選ばれた一種、または複数種が含まれている場合、CAC−OSは、一部に該元素を主成分とするナノ粒子状領域が観察され、一部にInを主成分とするナノ粒子状領域が観察され、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をいう。 In addition, instead of gallium, aluminum, silicon, boron, yttrium, copper, vanadium, beryllium, titanium, iron, nickel, germanium, zirconium, molybdenum, lanthanum, cerium, neodymium, hafnium, tantalum, tungsten, or magnesium are selected. In the case where one or a plurality of types are included, in the CAC-OS, a nanoparticulate region mainly containing the element is observed in part, and a nanoparticulate region mainly containing In is partly observed. Are observed, each of which is randomly dispersed in a mosaic pattern.

<CAC−OSの解析>
続いて、各種測定方法を用い、基板上に成膜した酸化物半導体について測定を行った結果について説明する。
<Analysis of CAC-OS>
Subsequently, the results of measurement of an oxide semiconductor film formed on a substrate using various measurement methods will be described.

〔試料の構成と作製方法〕
以下では、本発明の一態様に係る9個の試料について説明する。各試料は、それぞれ、酸化物半導体を成膜する際の基板温度、および酸素ガス流量比を異なる条件で作製する。なお、試料は、基板と、基板上の酸化物半導体と、を有する構造である。
[Sample structure and production method]
In the following, nine samples according to one embodiment of the present invention are described. Each sample is manufactured under different conditions for the substrate temperature and the oxygen gas flow rate when the oxide semiconductor film is formed. Note that the sample has a structure including a substrate and an oxide semiconductor over the substrate.

各試料の作製方法について、説明する。 A method for manufacturing each sample will be described.

まず、基板として、ガラス基板を用いる。続いて、スパッタリング装置を用いて、ガラス基板上に酸化物半導体として、厚さ100nmのIn−Ga−Zn酸化物を形成する。成膜条件は、チャンバー内の圧力を0.6Paとし、ターゲットには、酸化物ターゲット(In:Ga:Zn=4:2:4.1[原子数比])を用いる。また、スパッタリング装置内に設置された酸化物ターゲットに2500WのAC電力を供給する。 First, a glass substrate is used as the substrate. Subsequently, an In—Ga—Zn oxide with a thickness of 100 nm is formed as an oxide semiconductor over the glass substrate with a sputtering apparatus. The deposition conditions are such that the pressure in the chamber is 0.6 Pa and an oxide target (In: Ga: Zn = 4: 2: 4.1 [atomic ratio]) is used as the target. In addition, 2500 W AC power is supplied to the oxide target installed in the sputtering apparatus.

なお、酸化物を成膜する際の条件として、基板温度を、意図的に加熱しない温度(以下、室温またはR.T.ともいう。)、130℃、または170℃とした。また、Arと酸素の混合ガスに対する酸素ガスの流量比(以下、酸素ガス流量比ともいう。)を、10%、30%、または100%とすることで、9個の試料を作製する。 Note that the substrate temperature was set to a temperature at which the substrate was not intentionally heated (hereinafter also referred to as room temperature or RT), 130 ° C., or 170 ° C. as a condition for forming the oxide film. In addition, nine samples are manufactured by setting the flow rate ratio of oxygen gas to the mixed gas of Ar and oxygen (hereinafter also referred to as oxygen gas flow rate ratio) to 10%, 30%, or 100%.

〔X線回折による解析〕
本項目では、9個の試料に対し、X線回折(XRD:X−ray diffraction)測定を行った結果について説明する。なお、XRD装置として、Bruker社製D8 ADVANCEを用いた。また、条件は、Out−of−plane法によるθ/2θスキャンにて、走査範囲を15deg.乃至50deg.、ステップ幅を0.02deg.、走査速度を3.0deg./分とした。
[Analysis by X-ray diffraction]
In this item, the results of X-ray diffraction (XRD) measurement on nine samples will be described. Note that Bruker D8 ADVANCE was used as the XRD apparatus. The condition is that the scanning range is 15 deg. In θ / 2θ scanning by the out-of-plane method. To 50 deg. , The step width is 0.02 deg. The scanning speed is 3.0 deg. / Min.

図35にOut−of−plane法を用いてXRDスペクトルを測定した結果を示す。なお、図35において、上段には成膜時の基板温度条件が170℃の試料における測定結果、中段には成膜時の基板温度条件が130℃の試料における測定結果、下段には成膜時の基板温度条件がR.T.の試料における測定結果を示す。また、左側の列には酸素ガス流量比の条件が10%の試料における測定結果、中央の列には酸素ガス流量比の条件が30%の試料における測定結果、右側の列には酸素ガス流量比の条件が100%の試料における測定結果、を示す。 FIG. 35 shows the results of measuring the XRD spectrum using the out-of-plane method. In FIG. 35, the upper part shows the measurement results for the sample whose substrate temperature condition during film formation is 170 ° C., the middle part shows the measurement results for the sample whose substrate temperature condition during film formation is 130 ° C., and the lower part shows the measurement result during film formation. The substrate temperature condition of R.R. T.A. The measurement result in the sample is shown. The left column shows the measurement results for the sample with an oxygen gas flow ratio of 10%, the center column shows the measurement results for a sample with an oxygen gas flow ratio of 30%, and the right column shows the oxygen gas flow rate. The measurement result in the sample whose ratio condition is 100% is shown.

図35に示すXRDスペクトルは、成膜時の基板温度を高くする、または、成膜時の酸素ガス流量比の割合を大きくすることで、2θ=31°付近のピーク強度が高くなる。なお、2θ=31°付近のピークは、被形成面または上面に略垂直方向に対してc軸に配向した結晶性IGZO化合物(CAAC(c−axis aligned crystalline)−IGZOともいう。)であることに由来することが分かっている。 In the XRD spectrum shown in FIG. 35, the peak intensity in the vicinity of 2θ = 31 ° is increased by increasing the substrate temperature during film formation or increasing the ratio of the oxygen gas flow rate ratio during film formation. Note that the peak near 2θ = 31 ° is a crystalline IGZO compound (also referred to as CAAC (c-axis aligned crystalline) -IGZO) oriented in the c-axis with respect to a surface to be formed or an upper surface substantially perpendicular to the surface. Is known to originate from

また、図35に示すXRDスペクトルは、成膜時の基板温度が低い、または、酸素ガス流量比が小さいほど、明確なピークが現れなかった。従って、成膜時の基板温度が低い、または、酸素ガス流量比が小さい試料は、測定領域のa−b面方向、およびc軸方向の配向は見られないことが分かる。 In the XRD spectrum shown in FIG. 35, a clear peak did not appear as the substrate temperature during film formation was lower or the oxygen gas flow rate ratio was smaller. Therefore, it can be seen that the sample having a low substrate temperature during film formation or a small oxygen gas flow ratio does not show orientation in the ab plane direction and c-axis direction of the measurement region.

〔電子顕微鏡による解析〕
本項目では、成膜時の基板温度R.T.、および酸素ガス流量比10%で作製した試料を、HAADF(High−Angle Annular Dark Field)−STEM(Scanning Transmission Electron Microscope)によって観察、および解析した結果について説明する(以下、HAADF−STEMによって取得した像は、TEM像ともいう。)。
[Analysis by electron microscope]
In this item, the substrate temperature R.D. T.A. Samples prepared at a gas flow rate ratio of 10% and HAADF (High-Angle Angular Dark Field) -STEM (Scanning Transmission Electron Microscope) will be described and explained below (hereinafter obtained by HAADF-STEM). The image is also called a TEM image.)

HAADF−STEMによって取得した平面像(以下、平面TEM像ともいう。)、および断面像(以下、断面TEM像ともいう。)の画像解析を行った結果について説明する。なお、TEM像は、球面収差補正機能を用いて観察した。なお、HAADF−STEM像の撮影には、日本電子株式会社製原子分解能分析電子顕微鏡JEM−ARM200Fを用いて、加速電圧200kV、ビーム径約0.1nmφの電子線を照射して行った。 The results of image analysis of a planar image (hereinafter also referred to as a planar TEM image) acquired by HAADF-STEM and a sectional image (hereinafter also referred to as a sectional TEM image) will be described. The TEM image was observed using a spherical aberration correction function. The HAADF-STEM image was taken by irradiating an electron beam with an acceleration voltage of 200 kV and a beam diameter of about 0.1 nmφ using an atomic resolution analytical electron microscope JEM-ARM200F manufactured by JEOL Ltd.

図36(A)は、成膜時の基板温度R.T.、および酸素ガス流量比10%で作製した試料の平面TEM像である。図36(B)は、成膜時の基板温度R.T.、および酸素ガス流量比10%で作製した試料の断面TEM像である。 FIG. 36A shows the substrate temperature R.D. T.A. , And a plane TEM image of a sample fabricated at an oxygen gas flow rate ratio of 10%. FIG. 36B shows the substrate temperature R.P. T.A. And a cross-sectional TEM image of a sample manufactured at an oxygen gas flow rate ratio of 10%.

〔電子線回折パターンの解析〕
本項目では、成膜時の基板温度R.T.、および酸素ガス流量比10%で作製した試料に、プローブ径が1nmの電子線(ナノビーム電子線ともいう。)を照射することで、電子線回折パターンを取得した結果について説明する。
[Analysis of electron diffraction pattern]
In this item, the substrate temperature R.D. T.A. The result of acquiring an electron beam diffraction pattern by irradiating an electron beam having a probe diameter of 1 nm (also referred to as a nanobeam electron beam) to a sample manufactured at an oxygen gas flow rate ratio of 10% will be described.

図36(A)に示す、成膜時の基板温度R.T.、および酸素ガス流量比10%で作製した試料の平面TEM像において、黒点a1、黒点a2、黒点a3、黒点a4、および黒点a5で示す電子線回折パターンを観察する。なお、電子線回折パターンの観察は、電子線を照射しながら0秒の位置から35秒の位置まで一定の速度で移動させながら行う。黒点a1の結果を図36(C)、黒点a2の結果を図36(D)、黒点a3の結果を図36(E)、黒点a4の結果を図36(F)、および黒点a5の結果を図36(G)に示す。 As shown in FIG. T.A. , And an electron beam diffraction pattern indicated by black spots a1, black spots a2, black spots a3, black spots a4, and black spots a5 in a planar TEM image of a sample prepared at an oxygen gas flow rate ratio of 10%. The observation of the electron beam diffraction pattern is performed while moving at a constant speed from the 0 second position to the 35 second position while irradiating the electron beam. FIG. 36C shows the result of the black point a1, FIG. 36D shows the result of the black point a2, FIG. 36E shows the result of the black point a3, FIG. 36F shows the result of the black point a4, and FIG. As shown in FIG.

図36(C)、図36(D)、図36(E)、図36(F)、および図36(G)より、円を描くように(リング状に)輝度の高い領域が観測できる。また、リング状の領域に複数のスポットが観測できる。 From FIG. 36C, FIG. 36D, FIG. 36E, FIG. 36F, and FIG. 36G, a high-luminance region can be observed in a circle (in a ring shape). A plurality of spots can be observed in the ring-shaped region.

また、図36(B)に示す、成膜時の基板温度R.T.、および酸素ガス流量比10%で作製した試料の断面TEM像において、黒点b1、黒点b2、黒点b3、黒点b4、および黒点b5で示す電子線回折パターンを観察する。黒点b1の結果を図36(H)、黒点b2の結果を図36(I)、黒点b3の結果を図36(J)、黒点b4の結果を図36(K)、および黒点b5の結果を図36(L)に示す。 In addition, as shown in FIG. T.A. In the cross-sectional TEM image of the sample manufactured at an oxygen gas flow rate ratio of 10%, the electron beam diffraction pattern indicated by black spot b1, black spot b2, black spot b3, black spot b4, and black spot b5 is observed. FIG. 36 (H) shows the result of black point b1, FIG. 36 (I) shows the result of black point b2, FIG. 36 (J) shows the result of black point b3, FIG. 36 (K) shows the result of black point b4, and FIG. As shown in FIG.

図36(H)、図36(I)、図36(J)、図36(K)、および図36(L)より、リング状に輝度の高い領域が観測できる。また、リング状の領域に複数のスポットが観測できる。 From FIG. 36 (H), FIG. 36 (I), FIG. 36 (J), FIG. 36 (K), and FIG. 36 (L), a region with high luminance can be observed in a ring shape. A plurality of spots can be observed in the ring-shaped region.

ここで、例えば、InGaZnOの結晶を有するCAAC−OSに対し、試料面に平行にプローブ径が300nmの電子線を入射させると、InGaZnOの結晶の(009)面に起因するスポットが含まれる回折パターンが見られる。つまり、CAAC−OSは、c軸配向性を有し、c軸が被形成面または上面に略垂直な方向を向いていることがわかる。一方、同じ試料に対し、試料面に垂直にプローブ径が300nmの電子線を入射させると、リング状の回折パターンが確認される。つまり、CAAC−OSは、a軸およびb軸は配向性を有さないことがわかる。 Here, for example, when an electron beam with a probe diameter of 300 nm is incident on a CAAC-OS having an InGaZnO 4 crystal in parallel to the sample surface, spots resulting from the (009) plane of the InGaZnO 4 crystal are included. A diffraction pattern is seen. That is, it can be seen that the CAAC-OS has c-axis orientation and the c-axis is in a direction substantially perpendicular to the formation surface or the top surface. On the other hand, when an electron beam with a probe diameter of 300 nm is incident on the same sample perpendicularly to the sample surface, a ring-shaped diffraction pattern is confirmed. That is, in the CAAC-OS, the a-axis and the b-axis do not have orientation.

また、微結晶を有する酸化物半導体(nano crystalline oxide semiconductor。以下、nc−OSという。)に対し、大きいプローブ径(例えば50nm以上)の電子線を用いる電子線回折を行うと、ハローパターンのような回折パターンが観測される。また、nc−OSに対し、小さいプローブ径の電子線(例えば50nm未満)を用いるナノビーム電子線回折を行うと、輝点(スポット)が観測される。また、nc−OSに対しナノビーム電子線回折を行うと、円を描くように(リング状に)輝度の高い領域が観測される場合がある。さらに、リング状の領域に複数の輝点が観測される場合がある。 Further, when electron beam diffraction using an electron beam with a large probe diameter (for example, 50 nm or more) is performed on an oxide semiconductor having microcrystals (hereinafter referred to as nc-OS), a halo pattern is obtained. A simple diffraction pattern is observed. Further, when nanobeam electron diffraction is performed on the nc-OS using an electron beam with a small probe diameter (for example, less than 50 nm), bright spots (spots) are observed. Further, when nanobeam electron diffraction is performed on the nc-OS, a region with high luminance may be observed so as to draw a circle (in a ring shape). In addition, a plurality of bright spots may be observed in the ring-shaped region.

成膜時の基板温度R.T.、および酸素ガス流量比10%で作製した試料の電子線回折パターンは、リング状に輝度の高い領域と、該リング領域に複数の輝点を有する。従って、成膜時の基板温度R.T.、および酸素ガス流量比10%で作製した試料は、電子線回折パターンが、nc−OSになり、平面方向、および断面方向において、配向性は有さない。 Substrate temperature R.D. T.A. The electron beam diffraction pattern of a sample manufactured at an oxygen gas flow rate ratio of 10% has a ring-like high luminance region and a plurality of bright spots in the ring region. Therefore, the substrate temperature R.D. T.A. And the sample manufactured at an oxygen gas flow rate ratio of 10% has an electron beam diffraction pattern of nc-OS and has no orientation in the plane direction and the cross-sectional direction.

以上より、成膜時の基板温度が低い、または、酸素ガス流量比が小さい酸化物半導体は、アモルファス構造の酸化物半導体膜とも、単結晶構造の酸化物半導体膜とも明確に異なる性質を有すると推定できる。 As described above, an oxide semiconductor with a low substrate temperature or a low oxygen gas flow ratio during deposition has properties that are clearly different from those of an amorphous oxide semiconductor film and a single crystal oxide semiconductor film. Can be estimated.

〔元素分析〕
本項目では、エネルギー分散型X線分光法(EDX:Energy Dispersive X−ray spectroscopy)を用い、EDXマッピングを取得し、評価することによって、成膜時の基板温度R.T.、および酸素ガス流量比10%で作製した試料の元素分析を行った結果について説明する。なお、EDX測定には、元素分析装置として日本電子株式会社製エネルギー分散型X線分析装置JED−2300Tを用いる。なお、試料から放出されたX線の検出にはSiドリフト検出器を用いる。
[Elemental analysis]
In this item, by using energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) and obtaining and evaluating EDX mapping, the substrate temperature R.D. T.A. The results of elemental analysis of a sample prepared at an oxygen gas flow rate ratio of 10% will be described. For EDX measurement, an energy dispersive X-ray analyzer JED-2300T manufactured by JEOL Ltd. is used as an element analyzer. A Si drift detector is used to detect X-rays emitted from the sample.

EDX測定では、試料の分析対象領域の各点に電子線照射を行い、これにより発生する試料の特性X線のエネルギーと発生回数を測定し、各点に対応するEDXスペクトルを得る。本実施の形態では、各点のEDXスペクトルのピークを、In原子のL殻への電子遷移、Ga原子のK殻への電子遷移、Zn原子のK殻への電子遷移及びO原子のK殻への電子遷移に帰属させ、各点におけるそれぞれの原子の比率を算出する。これを試料の分析対象領域について行うことにより、各原子の比率の分布が示されたEDXマッピングを得ることができる。 In the EDX measurement, each point in the analysis target region of the sample is irradiated with an electron beam, and the characteristic X-ray energy and the number of occurrences of the sample generated thereby are measured to obtain an EDX spectrum corresponding to each point. In this embodiment, the peak of the EDX spectrum at each point is represented by the electron transition from the In atom to the L shell, the electron transition from the Ga atom to the K shell, the electron transition from the Zn atom to the K shell, and the K shell from the O atom. And the ratio of each atom at each point is calculated. By performing this for the analysis target region of the sample, EDX mapping showing the distribution of the ratio of each atom can be obtained.

図37には、成膜時の基板温度R.T.、および酸素ガス流量比10%で作製した試料の断面におけるEDXマッピングを示す。図37(A)は、Ga原子のEDXマッピング(全原子に対するGa原子の比率は1.18乃至18.64[atomic%]の範囲とする。)である。図37(B)は、In原子のEDXマッピング(全原子に対するIn原子の比率は9.28乃至33.74[atomic%]の範囲とする。)である。図37(C)は、Zn原子のEDXマッピング(全原子に対するZn原子の比率は6.69乃至24.99[atomic%]の範囲とする。)である。また、図37(A)、図37(B)、および図37(C)は、成膜時の基板温度R.T.、および酸素ガス流量比10%で作製した試料の断面において、同範囲の領域を示している。なお、EDXマッピングは、範囲における、測定元素が多いほど明るくなり、測定元素が少ないほど暗くなるように、明暗で元素の割合を示している。また、図37に示すEDXマッピングの倍率は720万倍である。 FIG. 37 shows the substrate temperature R.D. T.A. And EDX mapping in a cross section of a sample fabricated at an oxygen gas flow rate ratio of 10%. FIG. 37A is an EDX mapping of Ga atoms (the ratio of Ga atoms to all atoms is in the range of 1.18 to 18.64 [atomic%]). FIG. 37B is an EDX mapping of In atoms (the ratio of In atoms to all atoms is in the range of 9.28 to 33.74 [atomic%]). FIG. 37C is an EDX mapping of Zn atoms (the ratio of Zn atoms to all atoms is in the range of 6.69 to 24.99 [atomic%]). 37A, 37B, and 37C show the substrate temperature R.D. during film formation. T.A. In a cross section of a sample manufactured at an oxygen gas flow rate ratio of 10%, a region in the same range is shown. Note that the EDX mapping shows the ratio of elements in light and dark so that the more measurement elements in the range, the brighter the brightness, and the darker the measurement elements. Also, the magnification of EDX mapping shown in FIG. 37 is 7.2 million times.

図37(A)、図37(B)、および図37(C)に示すEDXマッピングでは、画像に相対的な明暗の分布が見られ、成膜時の基板温度R.T.、および酸素ガス流量比10%で作製した試料において、各原子が分布を持って存在している様子が確認できる。ここで、図37(A)、図37(B)、および図37(C)に示す実線で囲む範囲と破線で囲む範囲に注目する。 In the EDX mapping shown in FIGS. 37A, 37B, and 37C, a relative light / dark distribution is seen in the image, and the substrate temperature R.D. T.A. In the sample prepared at an oxygen gas flow rate ratio of 10%, it can be confirmed that each atom exists in a distributed manner. Here, attention is focused on a range surrounded by a solid line and a range surrounded by a broken line shown in FIGS. 37 (A), 37 (B), and 37 (C).

図37(A)では、実線で囲む範囲は、相対的に暗い領域を多く含み、破線で囲む範囲は、相対的に明るい領域を多く含む。また、図37(B)では実線で囲む範囲は、相対的に明るい領域を多く含み、破線で囲む範囲は、相対的に暗い領域を多く含む。 In FIG. 37A, a range surrounded by a solid line includes many relatively dark regions, and a range surrounded by a broken line includes many relatively bright regions. In FIG. 37B, a range surrounded by a solid line includes many relatively bright areas, and a range surrounded by a broken line includes many relatively dark areas.

つまり、実線で囲む範囲はIn原子が相対的に多い領域であり、破線で囲む範囲はIn原子が相対的に少ない領域である。ここで、図37(C)では、実線で囲む範囲において、右側は相対的に明るい領域であり、左側は相対的に暗い領域である。従って、実線で囲む範囲は、InX2ZnY2Z2、またはInOX1などが主成分である領域である。 That is, the range surrounded by the solid line is a region having a relatively large number of In atoms, and the range surrounded by a broken line is a region having a relatively small number of In atoms. Here, in FIG. 37C, in the range surrounded by the solid line, the right side is a relatively bright area and the left side is a relatively dark area. Therefore, the range surrounded by the solid line is a region mainly composed of In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1 .

また、実線で囲む範囲はGa原子が相対的に少ない領域であり、破線で囲む範囲はGa原子が相対的に多い領域である。図37(C)では、破線で囲む範囲において、左上の領域は、相対的に明るい領域であり、右下側の領域は、相対的に暗い領域である。従って、破線で囲む範囲は、GaOX3、またはGaX4ZnY4Z4などが主成分である領域である。 A range surrounded by a solid line is a region with relatively few Ga atoms, and a range surrounded by a broken line is a region with relatively many Ga atoms. In FIG. 37C, in the range surrounded by the broken line, the upper left region is a relatively bright region, and the lower right region is a relatively dark region. Therefore, the range surrounded by the broken line is a region whose main component is GaO X3 , Ga X4 Zn Y4 O Z4 , or the like.

また、図37(A)、図37(B)、および図37(C)より、In原子の分布は、Ga原子よりも、比較的、均一に分布しており、InOX1が主成分である領域は、InX2ZnY2Z2が主成分となる領域を介して、互いに繋がって形成されているように見える。このように、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域は、クラウド状に広がって形成されている。 In addition, from FIGS. 37A, 37B, and 37C, the distribution of In atoms is relatively more uniform than Ga atoms, and InO X1 is the main component. The regions appear to be connected to each other through a region mainly composed of In X2 Zn Y2 O Z2 . As described above, the region mainly composed of In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1 is formed so as to spread in a cloud shape.

このように、GaOX3などが主成分である領域と、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域とが、偏在し、混合している構造を有するIn−Ga−Zn酸化物を、CAC−OSと呼称することができる。 Thus, the region which is the main component such as GaO X3, In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1 there is a region which is a main component, ubiquitously, an In-Ga-Zn oxide having a mixed to have the structure Things can be referred to as CAC-OS.

また、CAC−OSにおける結晶構造は、nc構造を有する。CAC−OSが有するnc構造は、電子線回折パターンにおいて、単結晶、多結晶、またはCAAC構造を含むIGZOに起因する輝点(スポット)以外にも、数か所以上の輝点(スポット)を有する。または、数か所以上の輝点(スポット)に加え、リング状に輝度の高い領域が現れるとして結晶構造が定義される。 The crystal structure in the CAC-OS has an nc structure. The nc structure of CAC-OS has several bright spots (spots) in addition to bright spots (spots) caused by IGZO including single crystal, polycrystal, or CAAC structure in the electron diffraction pattern. Have. Alternatively, in addition to several bright spots (spots), a crystal structure is defined as a region having a high brightness in a ring shape.

また、図37(A)、図37(B)、および図37(C)より、GaOX3などが主成分である領域、及びInX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域のサイズは、0.5nm以上10nm以下、または1nm以上3nm以下で観察される。なお、好ましくは、EDXマッピングにおいて、各元素が主成分である領域の径は、1nm以上2nm以下とする。 Further, FIG. 37 (A), FIG. 37 (B), and 37 from (C), such as GaO X3 is the main component area, and In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1 is a region which is the main component, The size is observed from 0.5 nm to 10 nm, or from 1 nm to 3 nm. Preferably, in EDX mapping, the diameter of a region in which each element is a main component is 1 nm or more and 2 nm or less.

以上より、CAC−OSは、金属元素が均一に分布したIGZO化合物とは異なる構造であり、IGZO化合物と異なる性質を有する。つまり、CAC−OSは、GaOX3などが主成分である領域と、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域と、に互いに相分離し、各元素を主成分とする領域がモザイク状である構造を有する。 As described above, the CAC-OS has a structure different from that of the IGZO compound in which the metal elements are uniformly distributed and has properties different from those of the IGZO compound. That is, in the CAC-OS, a region in which GaO X3 or the like is a main component and a region in which In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1 is a main component are phase-separated from each other, and a region in which each element is a main component. Has a mosaic structure.

ここで、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域は、GaOX3などが主成分である領域と比較して、導電性が高い領域である。つまり、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域を、キャリアが流れることにより、酸化物半導体としての導電性が発現する。従って、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域が、酸化物半導体中にクラウド状に分布することで、高い電界効果移動度(μ)が実現できる。 Here, the region containing In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1 as a main component is a region having higher conductivity than a region containing GaO X3 or the like as a main component. That, In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1, is an area which is the main component, by carriers flow, expressed the conductivity of the oxide semiconductor. Accordingly, a region where In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1 is a main component is distributed in a cloud shape in the oxide semiconductor, whereby high field-effect mobility (μ) can be realized.

一方、GaOX3などが主成分である領域は、InX2ZnY2Z2、またはInOX1が主成分である領域と比較して、絶縁性が高い領域である。つまり、GaOX3などが主成分である領域が、酸化物半導体中に分布することで、リーク電流を抑制し、良好なスイッチング動作を実現できる。 On the other hand, areas such as GaO X3 is the main component, as compared to the In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1 is the main component area, it is highly regions insulating. That is, a region containing GaO X3 or the like as a main component is distributed in the oxide semiconductor, whereby leakage current can be suppressed and good switching operation can be realized.

従って、CAC−OSを半導体素子に用いた場合、GaOX3などに起因する絶縁性と、InX2ZnY2Z2、またはInOX1に起因する導電性とが、相補的に作用することにより、高いオン電流(Ion)、および高い電界効果移動度(μ)を実現することができる。 Therefore, when CAC-OS is used for a semiconductor element, the insulating property caused by GaO X3 and the like and the conductivity caused by In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1 act in a complementary manner, resulting in high An on-current (I on ) and high field effect mobility (μ) can be realized.

また、CAC−OSを用いた半導体素子は、信頼性が高い。従って、CAC−OSは、ディスプレイをはじめとするさまざまな半導体装置に最適である。 In addition, a semiconductor element using a CAC-OS has high reliability. Therefore, the CAC-OS is optimal for various semiconductor devices including a display.

本実施の形態は、他の実施の形態などに記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。 This embodiment can be implemented in appropriate combination with the structures described in the other embodiments.

(実施の形態8)
本実施の形態では、本明細書等に開示した表示装置などを用いた電子機器の一例について説明する。
(Embodiment 8)
In this embodiment, examples of electronic devices using the display device and the like disclosed in this specification and the like will be described.

本発明の一態様に係る半導体装置を用いた電子機器として、テレビ、モニタ等の表示装置、照明装置、デスクトップ型或いはノート型のパーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ、DVD(Digital Versatile Disc)などの記録媒体に記憶された静止画又は動画を再生する画像再生装置、ポータブルCDプレーヤ、ラジオ、テープレコーダ、ヘッドホンステレオ、ステレオ、置き時計、壁掛け時計、コードレス電話子機、トランシーバ、自動車電話、携帯電話、携帯情報端末、タブレット型端末、携帯型ゲーム機、パチンコ機などの固定式ゲーム機、電卓、電子手帳、電子書籍端末、電子翻訳機、音声入力機器、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、電気シェーバ、電子レンジ等の高周波加熱装置、電気炊飯器、電気洗濯機、電気掃除機、温水器、扇風機、毛髪乾燥機、エアコンディショナー、加湿器、除湿器などの空調設備、食器洗い器、食器乾燥器、衣類乾燥器、布団乾燥器、電気冷蔵庫、電気冷凍庫、電気冷凍冷蔵庫、DNA保存用冷凍庫、懐中電灯、チェーンソー等の工具、煙感知器、透析装置等の医療機器などが挙げられる。さらに、誘導灯、信号機、ベルトコンベア、エレベータ、エスカレータ、産業用ロボット、電力貯蔵システム、電力の平準化やスマートグリッドのための蓄電装置等の産業機器が挙げられる。また、燃料を用いたエンジンや、蓄電体からの電力を用いた電動機により推進する移動体なども、電子機器の範疇に含まれる場合がある。上記移動体として、例えば、電気自動車(EV)、内燃機関と電動機を併せ持ったハイブリッド車(HEV)、プラグインハイブリッド車(PHEV)、これらのタイヤ車輪を無限軌道に変えた装軌車両、電動アシスト自転車を含む原動機付自転車、自動二輪車、電動車椅子、ゴルフ用カート、小型又は大型船舶、潜水艦、ヘリコプター、航空機、ロケット、人工衛星、宇宙探査機や惑星探査機、宇宙船などが挙げられる。 As an electronic device using a semiconductor device according to one embodiment of the present invention, a display device such as a television or a monitor, a lighting device, a desktop or laptop personal computer, a word processor, or a DVD (Digital Versatile Disc) is stored in a recording medium Playback device for playing back still images or moving images, portable CD player, radio, tape recorder, headphone stereo, stereo, table clock, wall clock, cordless telephone cordless handset, transceiver, car phone, mobile phone, personal digital assistant, tablet High-frequency heating of fixed terminals such as portable terminals, portable game machines, pachinko machines, calculators, electronic notebooks, electronic book terminals, electronic translators, voice input devices, video cameras, digital still cameras, electric shavers, microwave ovens, etc. Equipment, electric rice cooker, electric Air washing machine, electric vacuum cleaner, water heater, electric fan, hair dryer, air conditioner, humidifier, dehumidifier, etc., dishwasher, dish dryer, clothes dryer, futon dryer, electric refrigerator, electric freezer , Electric refrigerator-freezers, DNA storage freezers, flashlights, tools such as chainsaws, medical devices such as smoke detectors and dialysis machines. Further examples include industrial equipment such as guide lights, traffic lights, belt conveyors, elevators, escalators, industrial robots, power storage systems, power storage devices for power leveling and smart grids. In addition, an engine using fuel, a moving body driven by an electric motor using electric power from a power storage body, and the like may be included in the category of electronic devices. Examples of the moving body include an electric vehicle (EV), a hybrid vehicle (HEV) having both an internal combustion engine and an electric motor, a plug-in hybrid vehicle (PHEV), a tracked vehicle in which these tire wheels are changed to an endless track, and electric assist. Examples include motorbikes including bicycles, motorcycles, electric wheelchairs, golf carts, small or large ships, submarines, helicopters, aircraft, rockets, artificial satellites, space probes, planetary probes, and space ships.

図38(A)に示す情報端末2910は、筐体2911に、表示部2912、マイク2917、スピーカ部2914、カメラ2913、外部接続部2916、および操作スイッチ2915等を有する。表示部2912には、可撓性基板が用いられた表示パネルおよびタッチスクリーンを備える。また、情報端末2910は、筐体2911の内側にアンテナ、バッテリなどを備える。情報端末2910は、例えば、スマートフォン、携帯電話、タブレット型情報端末、タブレット型パーソナルコンピュータ、電子書籍端末等として用いることができる。 An information terminal 2910 illustrated in FIG. 38A includes a housing 2911, a display portion 2912, a microphone 2917, a speaker portion 2914, a camera 2913, an external connection portion 2916, an operation switch 2915, and the like. The display portion 2912 includes a display panel using a flexible substrate and a touch screen. In addition, the information terminal 2910 includes an antenna, a battery, and the like inside the housing 2911. The information terminal 2910 can be used as, for example, a smartphone, a mobile phone, a tablet information terminal, a tablet personal computer, an electronic book terminal, or the like.

図38(B)に示すノート型パーソナルコンピュータ2920は、筐体2921、表示部2922、キーボード2923、およびポインティングデバイス2924等を有する。また、ノート型パーソナルコンピュータ2920は、筐体2921の内側にアンテナ、バッテリなどを備える。 A laptop personal computer 2920 illustrated in FIG. 38B includes a housing 2921, a display portion 2922, a keyboard 2923, a pointing device 2924, and the like. The laptop personal computer 2920 includes an antenna, a battery, and the like inside the housing 2921.

図38(C)に示すビデオカメラ2940は、筐体2941、筐体2942、表示部2943、操作スイッチ2944、レンズ2945、および接続部2946等を有する。操作スイッチ2944およびレンズ2945は筐体2941に設けられており、表示部2943は筐体2942に設けられている。また、ビデオカメラ2940は、筐体2941の内側にアンテナ、バッテリなどを備える。そして、筐体2941と筐体2942は、接続部2946により接続されており、筐体2941と筐体2942の間の角度は、接続部2946により変えることが可能な構造となっている。筐体2941に対する筐体2942の角度によって、表示部2943に表示される画像の向きの変更や、画像の表示/非表示の切り換えを行うことができる。 A video camera 2940 illustrated in FIG. 38C includes a housing 2941, a housing 2942, a display portion 2944, operation switches 2944, a lens 2945, a connection portion 2946, and the like. The operation switch 2944 and the lens 2945 are provided on the housing 2941, and the display portion 2944 is provided on the housing 2942. In addition, the video camera 2940 includes an antenna, a battery, and the like inside the housing 2941. The housing 2941 and the housing 2942 are connected to each other by a connection portion 2946. The angle between the housing 2941 and the housing 2942 can be changed by the connection portion 2946. Depending on the angle of the housing 2942 with respect to the housing 2941, the orientation of the image displayed on the display portion 2943 can be changed, and display / non-display of the image can be switched.

図38(D)にバングル型の情報端末の一例を示す。情報端末2950は、筐体2951、および表示部2952等を有する。また、情報端末2950、筐体2951の内側にアンテナ、バッテリなどを備える。表示部2952は、曲面を有する筐体2951に支持されている。表示部2952には、可撓性基板を用いた表示パネルを備えているため、フレキシブルかつ軽くて使い勝手の良い情報端末2950を提供することができる。 FIG. 38D illustrates an example of a bangle information terminal. The information terminal 2950 includes a housing 2951, a display portion 2952, and the like. In addition, an antenna, a battery, and the like are provided inside the information terminal 2950 and the housing 2951. The display portion 2952 is supported by a housing 2951 having a curved surface. Since the display portion 2952 includes a display panel using a flexible substrate, an information terminal 2950 that is flexible, light, and easy to use can be provided.

図38(E)に腕時計型の情報端末の一例を示す。情報端末2960は、筐体2961、表示部2962、バンド2963、バックル2964、操作スイッチ2965、入出力端子2966などを備える。また、情報端末2960、筐体2961の内側にアンテナ、バッテリなどを備える。情報端末2960は、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。 FIG. 38E illustrates an example of a wristwatch type information terminal. The information terminal 2960 includes a housing 2961, a display portion 2962, a band 2963, a buckle 2964, an operation switch 2965, an input / output terminal 2966, and the like. Further, an antenna, a battery, and the like are provided inside the information terminal 2960 and the housing 2961. The information terminal 2960 can execute various applications such as mobile phone, e-mail, text browsing and creation, music playback, Internet communication, and computer games.

表示部2962の表示面は湾曲しており、湾曲した表示面に沿って表示を行うことができる。また、表示部2962はタッチセンサを備え、指やスタイラスなどで画面に触れることで操作することができる。例えば、表示部2962に表示されたアイコン2967に触れることで、アプリケーションを起動することができる。操作スイッチ2965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、情報端末2960に組み込まれたオペレーティングシステムにより、操作スイッチ2965の機能を設定することもできる。 The display surface of the display portion 2962 is curved, and display can be performed along the curved display surface. The display portion 2962 includes a touch sensor and can be operated by touching the screen with a finger, a stylus, or the like. For example, an application can be started by touching an icon 2967 displayed on the display unit 2962. The operation switch 2965 can have various functions such as time setting, power on / off operation, wireless communication on / off operation, manner mode execution and release, and power saving mode execution and release. . For example, the function of the operation switch 2965 can be set by an operating system incorporated in the information terminal 2960.

また、情報端末2960は、通信規格され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、情報端末2960は入出力端子2966を備え、他の情報端末と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2966を介して充電を行うこともできる。なお、充電動作は入出力端子2966を介さずに無線給電により行ってもよい。 In addition, the information terminal 2960 can execute short-range wireless communication that is a communication standard. For example, it is possible to talk hands-free by communicating with a headset capable of wireless communication. Further, the information terminal 2960 includes an input / output terminal 2966, and can directly exchange data with other information terminals. Charging can also be performed via the input / output terminal 2966. Note that the charging operation may be performed by wireless power feeding without using the input / output terminal 2966.

図38(F)はタブレット型のパーソナルコンピュータ5300であり、筐体5301、筐体5302、表示部5303、光センサ5304、光センサ5305、スイッチ5306等を有する。表示部5303は、筐体5301および筐体5302によって支持されている。そして、表示部5303は可撓性を有する基板を用いて形成されているため形状をフレキシブルに曲げることができる機能を有する。筐体5301と筐体5302の間の角度をヒンジ5307および5308において変更することで、筐体5301と筐体5302が重なるように、表示部5303を折りたたむことができる。図示してはいないが、開閉センサを内蔵させ、上記角度の変化を表示部5303において使用条件の情報として用いても良い。 FIG. 38F illustrates a tablet personal computer 5300, which includes a housing 5301, a housing 5302, a display portion 5303, an optical sensor 5304, an optical sensor 5305, a switch 5306, and the like. The display portion 5303 is supported by a housing 5301 and a housing 5302. Since the display portion 5303 is formed using a flexible substrate, the display portion 5303 has a function of flexibly bending the shape. By changing the angle between the housing 5301 and the housing 5302 at the hinges 5307 and 5308, the display portion 5303 can be folded so that the housing 5301 and the housing 5302 overlap with each other. Although not shown, an open / close sensor may be incorporated, and the change in the angle may be used as information on the use condition in the display portion 5303.

図38(G)は、テレビジョン装置9100を示す斜視図である。テレビジョン装置9100は、筐体9000、表示部9001、スピーカ9003、操作キー9005(電源スイッチ、又は操作スイッチを含む)、接続端子9006、センサ9007(距離、光、温度などを測定する機能を含むもの)、マイクロホン9008、などを有する。テレビジョン装置9100は、表示部9001に、例えば、50インチ以上、または100インチ以上の表示装置を組み込むことが可能である。 FIG. 38G is a perspective view illustrating the television device 9100. A television device 9100 includes a housing 9000, a display portion 9001, a speaker 9003, operation keys 9005 (including a power switch or an operation switch), a connection terminal 9006, a sensor 9007 (a function of measuring distance, light, temperature, and the like). 1), a microphone 9008, and the like. The television device 9100 can incorporate a display device of, for example, 50 inches or more, or 100 inches or more into the display portion 9001.

本実施の形態に示す電子機器の表示部には、本発明の一態様の表示装置が搭載されている。電子機器の表示部に本発明の一態様に係る表示装置および駆動方法を用いることで、視認性が良好な電子機器を実現できる。 The display device of one embodiment of the present invention is mounted on the display portion of the electronic device described in this embodiment. By using the display device and the driving method according to one embodiment of the present invention for the display portion of the electronic device, an electronic device with favorable visibility can be realized.

本実施の形態は、他の実施の形態などに記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。 This embodiment can be implemented in appropriate combination with the structures described in the other embodiments.

100 表示装置
110 表示装置
112 液晶
113 電極
117 絶縁層
121 絶縁層
131 着色層
132 遮光層
134 着色層
135 機能性部材
141 接着層
142 接着層
170 発光素子
171 対向基板
176 タッチセンサ
180 液晶素子
181 トランジスタ基板
191 導電層
192 EL層
193 導電層
194 絶縁層
201 トランジスタ
203 トランジスタ
204 接続部
205 トランジスタ
206 トランジスタ
207 接続部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Display apparatus 110 Display apparatus 112 Liquid crystal 113 Electrode 117 Insulating layer 121 Insulating layer 131 Colored layer 132 Light shielding layer 134 Colored layer 135 Functional member 141 Adhesive layer 142 Adhesive layer 170 Light emitting element 171 Opposite substrate 176 Touch sensor 180 Liquid crystal element 181 Transistor substrate 191 Conductive layer 192 EL layer 193 Conductive layer 194 Insulating layer 201 Transistor 203 Transistor 204 Connection portion 205 Transistor 206 Transistor 207 Connection portion

Claims (14)

液晶素子と、発光素子と、トランジスタと、を有する表示装置であって、
前記トランジスタは、前記液晶素子と、前記発光素子との間に設けられ、
前記液晶素子は、
第1の電極と、第2の電極と、液晶層と、を有し、
前記発光素子は、
第3の電極と、第4の電極と、有機層と、を有し、
前記第1の電極および前記第2の電極は、可視光を透過する領域を有し、
前記第3の電極または前記第4の電極の一方は、可視光を反射する領域を有し、
前記発光素子から射出される光は、前記液晶素子を通過して外部に取り出され、
前記第3の電極または前記第4の電極の一方は、
前記液晶素子を通過して入射した外光を反射し、
前記トランジスタはボトムゲート型である表示装置。
A display device having a liquid crystal element, a light emitting element, and a transistor,
The transistor is provided between the liquid crystal element and the light emitting element,
The liquid crystal element is
A first electrode, a second electrode, and a liquid crystal layer;
The light emitting element is
A third electrode, a fourth electrode, and an organic layer;
The first electrode and the second electrode have a region that transmits visible light,
One of the third electrode or the fourth electrode has a region that reflects visible light,
Light emitted from the light emitting element passes through the liquid crystal element and is extracted to the outside.
One of the third electrode or the fourth electrode is
Reflects external light incident through the liquid crystal element,
The display device is a bottom-gate transistor.
請求項1において、
前記トランジスタが有するゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、および半導体層の少なくとも一は、可視光を透過する領域を有する表示装置。
In claim 1,
A display device in which at least one of a gate electrode, a source electrode, a drain electrode, and a semiconductor layer included in the transistor has a region transmitting visible light.
請求項1または請求項2において、
前記発光素子から射出される光は、前記トランジスタおよび前記液晶素子を通過して外部に取り出される表示装置。
In claim 1 or claim 2,
A display device in which light emitted from the light emitting element is extracted to the outside through the transistor and the liquid crystal element.
請求項1乃至請求項3のいずれか一項において、
容量素子を有し、
前記容量素子は、前記液晶素子と、前記発光素子との間に設けられ、
前記容量素子は、可視光を透過する領域を有する表示装置。
In any one of Claims 1 thru | or 3,
Having a capacitive element,
The capacitive element is provided between the liquid crystal element and the light emitting element,
The capacitive element is a display device having a region that transmits visible light.
請求項4において、
前記発光素子から射出される光は、前記容量素子および前記液晶素子を通過して外部に取り出される表示装置。
In claim 4,
A display device in which light emitted from the light emitting element is extracted to the outside through the capacitive element and the liquid crystal element.
請求項1乃至請求項5のいずれか一項において、
前記第3の電極または前記第4の電極の他方は、一方の電極と液晶素子に挟まれている領域を有する表示装置。
In any one of Claims 1 thru | or 5,
The other of the third electrode or the fourth electrode has a region sandwiched between one electrode and a liquid crystal element.
請求項1乃至請求項6のいずれか一項において、
前記液晶素子はVA−IPSモードで動作する表示装置。
In any one of Claims 1 thru | or 6,
The liquid crystal element is a display device that operates in a VA-IPS mode.
請求項1乃至請求項8のいずれか一項において、
前記有機層は、EL層である表示装置。
In any one of Claims 1 thru | or 8,
The display device in which the organic layer is an EL layer.
表示領域と、周辺回路領域と、を有し、
前記表示領域は、第1のトランジスタと、液晶素子と、発光素子と、を有し、
前記周辺回路領域は、第2のトランジスタを有し、
前記液晶素子と前記発光素子は、
前記第1のトランジスタを介して互いに重なる領域を有し、
前記第1のトランジスタが有する、ゲート電極、ソース電極、およびドレイン電極の少なくとも一は、可視光を透過する領域を有し、
前記第2のトランジスタが有する、ゲート電極、ソース電極、およびドレイン電極は、可視光を遮光する領域を有し、
前記第1のトランジスタおよび前記第2のトランジスタのいずれか一方または双方は、ボトムゲート型である表示装置。
A display area and a peripheral circuit area;
The display region includes a first transistor, a liquid crystal element, and a light emitting element.
The peripheral circuit region includes a second transistor,
The liquid crystal element and the light emitting element are:
A region overlapping each other via the first transistor;
At least one of the gate electrode, the source electrode, and the drain electrode included in the first transistor has a region that transmits visible light,
The gate electrode, the source electrode, and the drain electrode of the second transistor have a region that blocks visible light,
One or both of the first transistor and the second transistor is a bottom-gate display device.
請求項9において、
前記第1のトランジスタのゲート電極は金属酸化物からなり、
前記第2のトランジスタのゲート電極は金属からなる表示装置。
In claim 9,
The gate electrode of the first transistor is made of a metal oxide,
A display device in which a gate electrode of the second transistor is made of metal.
請求項9または請求項10のいずれか一項において、
前記発光素子から射出される光は、
前記第1のトランジスタおよび前記液晶素子を通過して
外部に取り出される表示装置。
In any one of Claim 9 or Claim 10,
The light emitted from the light emitting element is
A display device which is taken out through the first transistor and the liquid crystal element.
請求項9乃至請求項11のいずれか一項において、
前記発光素子は、第1の電極と、第2の電極と、有機層と、を有し、
前記有機層は、前記第1の電極および前記第2の電極に挟持され、
前記第1の電極または前記第2の電極の一方は、可視光を反射する領域を有し、
前記第1の電極または前記第2の電極の一方は、
前記液晶素子を通過して入射した外光を反射する表示装置。
In any one of Claim 9 thru | or Claim 11,
The light-emitting element includes a first electrode, a second electrode, and an organic layer,
The organic layer is sandwiched between the first electrode and the second electrode,
One of the first electrode or the second electrode has a region that reflects visible light,
One of the first electrode or the second electrode is
A display device that reflects external light incident through the liquid crystal element.
請求項9乃至請求項14のいずれか一項において、
前記液晶素子はVA−IPSモードで動作する表示装置。
In any one of claims 9 to 14,
The liquid crystal element is a display device that operates in a VA-IPS mode.
請求項9乃至請求項13のいずれか一項において、
前記発光素子はEL素子である表示装置。
In any one of claims 9 to 13,
The display device, wherein the light emitting element is an EL element.
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