JP2022176326A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】非発光時に背面側の様子を観察可能な発光装置、照明装置、または表示装置などを提供する。【解決手段】複数の発光部を有し、発光部以外の領域は、可視光を透過する領域を有する発光装置である。または、複数の可視光を透過する透光部を有し、透光部以外の領域に、発光することが可能な発光部を有する発光装置である。非発光時には、可視光を透過する領域を介して発光装置の背面側の様子を視認することができる。また、発光時には、発光部から発せられた光の拡散により、発光装置の背面側の様子を視認しにくくすることが可能である。【選択図】図１

Description

本発明の一態様は、物、方法、又は製造方法に関する。または、本発明の一態様は、プロ
セス、マシン、マニュファクチャ、又は組成物（コンポジション・オブ・マター）に関す
る。本発明の一態様は、半導体装置、発光装置、電子機器、照明装置、それらの作製方法
、又はそれらの駆動方法に関する。特に、本発明の一態様は、有機エレクトロルミネッセ
ンス（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ、以下ＥＬとも記す）現象を利用した発
光装置、表示装置および電子機器、並びにそれらの駆動方法に関する。

なお、本明細書等において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置
全般を指す。例えば、電気光学装置、発光装置、照明装置、表示装置、半導体回路、トラ
ンジスタ、および電子機器は、半導体装置を有している場合がある。

有機ＥＬを用いた発光素子（有機ＥＬ素子とも記す）の研究開発が盛んに行われている。
有機ＥＬ素子の基本的な構成は、一対の電極間に発光性の有機化合物を含む層（ＥＬ層と
も記す）を挟んだものである。この素子に電圧を印加することにより、発光性の有機化合
物からの発光を得ることができる。

有機ＥＬ素子は膜状に形成することが可能であるため、大面積の素子を容易に形成するこ
とができ、照明等に応用できる面光源としての利用価値も高い。

例えば、特許文献１には、有機ＥＬ素子を用いた照明器具が開示されている。

特開２００９－１３０１３２号公報

本発明の一態様は、新規の発光装置、照明装置、または表示装置などを提供することを目
的の一とする。または、本発明の一態様は、非発光時に背面側の様子を観察することが可
能な発光装置、照明装置、または表示装置などを提供することを目的の一とする。または
、本発明の一態様は、信頼性の高い発光装置、照明装置、または表示装置などを提供する
ことを目的の一とする。または、本発明の一態様は、消費電力の低い発光装置、照明装置
、または表示装置などを提供することを目的の一とする。または、本発明の一態様は、発
光装置、照明装置、または表示装置などの小型化や軽量化を目的の一とする。

なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一
態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課題
は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図
面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。

本発明の一態様は、複数の発光部を有し、発光部以外の領域は、可視光を透過する領域を
有する発光装置である。または、本発明の一態様は、複数の可視光を透過する透光部を有
し、透光部以外の領域に、発光することが可能な発光部を有する発光装置である。非発光
時には、可視光を透過する領域を介して発光装置の背面側の様子を観察することができる
。また、発光時には、発光部から発せられた光の拡散により、発光装置の背面側の様子を
観察できなくすることが可能である。

本発明の一態様は、発光部と、複数の透光部と、を有する発光装置であって、発光部は網
目状に配置され、透光部を介して背面の光を視認する機能を有することを特徴とする発光
装置である。

または、本発明の一態様は、透光部と、複数の発光部と、を有する発光装置であって、複
数の発光部はマトリクス状に配置され、透光部を介して背面の光を視認する機能を有する
ことを特徴とする発光装置である。

または、本発明の一態様は、上記発光装置を有する照明装置、または表示装置である。

本発明の一態様によれば、非発光時に背面側の様子を観察することが可能な発光装置、照
明装置、または表示装置などを提供することができる。

本発明の一態様によれば、新規の発光装置、照明装置、または表示装置などを提供するこ
とができる。

なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一
態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は
、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面
、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。

発光装置の一形態を説明する図。 発光装置の作製方法例を説明する図。 発光装置の一形態を説明する図。 発光装置の一形態を説明する図。 発光装置の一形態を説明する図。 発光装置の作製方法例を説明する図。 発光装置の一形態を説明する図。 発光装置の一形態を説明する図。 発光装置の一形態を説明する図。 発光装置の作製方法例を説明する図。 発光装置の一形態を説明する図。 発光装置の一形態を説明する図。 発光装置の一形態を説明するブロック図及び回路図。 発光装置の作製方法例を説明する図。 発光装置の作製方法例を説明する図。 発光装置の作製方法例を説明する図。 発光装置の作製方法例を説明する図。 発光装置の作製方法例を説明する図。 発光装置の一形態を説明する図。 発光装置の一形態を説明する図。 発光装置の一形態を説明する図。 発光素子の構成例を説明する図。 照明装置の一形態を説明する図。 表示装置の一形態を説明する図。 ＣＡＡＣ－ＯＳの断面におけるＣｓ補正高分解能ＴＥＭ像、およびＣＡＡＣ－ＯＳの断面模式図。 ＣＡＡＣ－ＯＳの平面におけるＣｓ補正高分解能ＴＥＭ像。 ＣＡＡＣ－ＯＳおよび単結晶酸化物半導体のＸＲＤによる構造解析を説明する図。 ＣＡＡＣ－ＯＳの電子回折パターンを示す図。 Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物の電子照射による結晶部の変化を示す図。 ＣＡＡＣ－ＯＳおよびｎｃ－ＯＳの成膜モデルを説明する模式図。 ＩｎＧａＺｎＯ_４の結晶、およびペレットを説明する図。 ＣＡＡＣ－ＯＳの成膜モデルを説明する模式図。

実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明の一態様は以下の説明
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、本発明の一態様は以
下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明す
る発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図
面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。

なお、本明細書で説明する各図において、各構成の大きさ、層の厚さ、または領域は、発
明を明瞭化するために誇張または省略されている場合がある。よって、必ずしもそのスケ
ールに限定されない。特に平面図（上面図）や斜視図において、図面をわかりやすくする
ため一部の構成要素の記載を省略する場合がある。

また、図面等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、図面等に開示された位置、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、理解を容易とするために省略して示すことがある。

なお、本明細書等における「第１」、「第２」等の序数詞は、構成要素の混同を避けるた
めに付すものであり、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を付す場合がある。

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」が一体となって形成されている場合なども含む。

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が直接接して形成さ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。

また、ソースおよびドレインの機能は、異なる極性のトランジスタを採用する場合や、回
路動作において電流の方向が変化する場合など、動作条件などによって互いに入れ替わる
ため、いずれがソースまたはドレインであるかを限定することが困難である。このため、
本明細書においては、ソースおよびドレインの用語は、入れ替えて用いることができるも
のとする。

また、本明細書等において、「電気的に接続」には、「何らかの電気的作用を有するもの
」を介して接続されている場合が含まれる。ここで、「何らかの電気的作用を有するもの
」は、接続対象間での電気信号の授受を可能とするものであれば、特に制限を受けない。
よって、「電気的に接続する」と表現される場合であっても、現実の回路においては、物
理的な接続部分がなく、配線が延在しているだけの場合もある。

本明細書において、「平行」とは、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。したがって、－５°以上５°以下の場合も含まれる。また、「略平
行」とは、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」とは、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。したがって、８５°以上９５°以下の場合も含まれる。また、「略垂直」とは、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。

また、本明細書において、結晶が三方晶または菱面体晶である場合、六方晶系として表す
。

また、本明細書において、フォトリソグラフィ工程を行った後にエッチング工程を行う場
合は、特段の説明がない限り、フォトリソグラフィ工程で形成したレジストマスクは、エ
ッチング工程終了後に除去するものとする。

（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様の発光装置１００について、図１乃至図４を用いて説
明する。図１（Ａ）は、発光装置１００の平面図である。また、図１（Ｂ）は、図１（Ａ
）中に一点鎖線Ａ１－Ａ２とＡ３－Ａ４で示した部位の断面図である。

＜発光装置の構成例＞
本実施の形態では、発光装置１００として、ボトムエミッション構造（下面射出構造）の
発光装置を例示する。発光装置１００は、マトリクス状に配置された複数の発光部１３２
を有する。図１（Ａ）に、マトリクス状に配置された発光部１３２が形成されている領域
を領域１３０として示す。領域１３０において、発光部１３２が形成されていない領域は
可視光を透過する。領域１３０において、発光部１３２が形成されていない領域を、透光
部１３１と呼ぶ。

本実施の形態に例示する発光装置１００は、接着層１２０を介して基板１１１と基板１２
１が貼り合わさった構造を有する。また、発光装置１００は、基板１１１上に電極１１５
を有し、電極１１５上に複数の隔壁１１４を有する。また、電極１１５および隔壁１１４
上にＥＬ層１１７を有し、ＥＬ層１１７上に電極１１８を有する。また、電極１１８上に
電極１１９を有する。

発光部１３２は発光素子１２５を有する。電極１１５、ＥＬ層１１７、および電極１１８
が重畳し、かつ、電極１１５とＥＬ層１１７、並びに、ＥＬ層１１７と電極１１８が接し
ている領域が、発光素子１２５として機能する。

発光装置１００を動作させるための信号は、端子１４１および端子１４２を介して発光装
置１００に入力される。端子１４１は電極１１５と電気的に接続し、端子１４２は電極１
１９と電気的に接続する。なお、本実施の形態に例示する発光装置１００では、電極１１
５の一部を端子１４１として機能させ、電極１１９の一部を端子１４２として機能させる
例を示しているが、端子１４１および端子１４２として機能する電極を、別途形成しても
よい。

また、マトリクス状に配置された複数の発光部１３２が形成されている領域１３０におい
て、電極１１８が形成されていない領域が透光部１３１として機能する。発光装置１００
では、透光部１３１が網目状に形成されている。

基板１２１側から発光装置１００に入射する光１９１は、透光部１３１を介して基板１１
１側に透過する。すなわち、透光部１３１を介して、基板１２１側の様子を基板１１１側
で観察することができる。また、発光装置１００はボトムエミッション構造の発光装置で
あるため、発光素子１２５から発せられた光１９２は、基板１１１側に射出される。

発光部１３２から光１９２を発することにより、発光装置１００を照明装置として機能さ
せることができる。また、発光部１３２から発せられた光１９２は、拡散することにより
基板１２１から入射した光１９１と干渉する。発光部１３２から光１９２を発することに
より、基板１２１側の様子を見えなくすることができる。

また、透光部１３１と発光部１３２の合計占有面積（領域１３０の面積）に対する透光部
１３１の占有面積の百分率（以下、「透光率」ともいう。）は、８０％以下が好ましく、
５０％以下がより好ましく、２０％以下がさらに好ましい。透光率が小さいほど、領域１
３０をより均一に発光させることができる。一方で、透光率が大きいと、基板１２１側の
様子をより明確に視認することができる。

また、図１に、隣接する２つの発光部１３２の中心から中心までの距離をピッチＰとして
示す。ピッチＰを小さくすると、基板１２１側の様子をより明確に視認することができる
。また、ピッチＰを小さくすると、発光部１３２をより均一に発光させることができる。
ピッチＰは、１ｃｍ以下が好ましく、５ｍｍ以下がより好ましく、１ｍｍ以下がさらに好
ましい。

また、１インチ当たりの発光部１３２の数を２００個以上（２００ｄｐｉ以上、ピッチＰ
換算で約１２７μｍ以下）、好ましくは３００個以上（３００ｄｐｉ以上、ピッチＰ換算
で約８０μｍ以下）とすると、発光部１３２から発せられた光の均一性と、基板１２１側
の視認性を良好なものとすることができる。

なお、本実施の形態では、ボトムエミッション構造（下面射出構造）の発光装置について
例示するが、トップエミッション構造（上面射出構造）、またはデュアルエミッション構
造（両面射出構造）の発光装置とすることもできる。

＜発光装置の作製工程例＞
次に、図２を用いて、発光装置１００の作製工程例について説明する。図２は、図１（Ａ
）中に一点鎖線Ａ１－Ａ２とＡ３－Ａ４で示した部位の断面図である。

［基板１１１、基板１２１について］
基板１１１および基板１２１としては、少なくとも後の熱処理に耐えうる程度の耐熱性を
有し、可視光を透過する材料を用いることができる。例えば、ガラス基板、石英基板など
を用いることができる。また、プラスチックなどの有機樹脂材料を用いると、発光装置１
００に可撓性を付与することができる。なお、可撓性を有する程度の厚さのガラス基板、
または石英基板などを用いてもよい。

基板１２１および基板１１１に用いることができる有機樹脂材料としては、ポリエチレン
テレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリ
イミド樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルスル
フォン樹脂、ポリアミド樹脂、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、ポリ塩化ビニル樹脂、などがある。

また、基板１２１および基板１１１の熱膨張係数は、好ましくは３０ｐｐｍ／Ｋ以下、さ
らに好ましくは１０ｐｐｍ／Ｋ以下とする。また、基板１２１および基板１１１の表面に
、予め窒化シリコンや酸化窒化シリコン等の窒素と珪素を含む膜や窒化アルミニウム等の
窒素とアルミニウムを含む膜のような透水性の低い保護膜を成膜しておいても良い。なお
、基板１２１および基板１１１として、繊維体に有機樹脂が含浸された構造物（所謂、プ
リプレグとも言う）を用いてもよい。

このような基板を用いることにより、割れにくい表示装置を提供することができる。また
は、軽量な表示装置を提供することができる。または、曲げやすい表示装置を提供するこ
とができる。

［電極１１５の形成］
基板１１１上に電極１１５を形成する（図２（Ａ）参照。）。本実施の形態に示す発光装
置１００では、電極１１５を陽極として用いる。よって、電極１１５として、インジウム
錫酸化物などのＥＬ層１１７よりも仕事関数が大きく透光性を有する材料を用いる。

まず、基板１１１上に、電極１１５を形成するための導電膜を設ける。該導電膜は、プラ
ズマＣＶＤ法、ＬＰＣＶＤ法、メタルＣＶＤ法、またはＭＯＣＶＤ法などのＣＶＤ法や、
ＡＬＤ法、スパッタリング法、蒸着法などにより形成することができる。なお、導電膜を
ＭＯＣＶＤ法などのプラズマを用いない方法で成膜すると、被形成面へのダメージを少な
くすることができる。

本実施の形態では、電極１１５を形成するための導電膜として、スパッタリング法により
インジウム錫酸化膜を成膜する。

次に導電膜上にフォトリソグラフィ工程によりレジストマスクを形成し、レジストマスク
を用いて導電膜の一部をエッチングして、電極１１５を形成する。レジストマスクの形成
は、印刷法、インクジェット法などにより行うこともできる。レジストマスクをインクジ
ェット法で形成すると、フォトマスクを使用しないため、製造コストを低減できる。

導電膜のエッチングは、ドライエッチング法でもウエットエッチング法でもよく、両方を
用いてもよい。なお、ドライエッチング法によりエッチングを行った場合、レジストマス
クを除去する前にアッシング処理を行うと、剥離液を用いたレジストマスクの除去を容易
とすることができる。

なお、電極１１５は、上記形成方法の代わりに、電解メッキ法、印刷法、インクジェット
法等で形成してもよい。

また、本実施の形態に示す発光装置１００では、電極１１５の一部を端子１４１として用
いる。

［隔壁１１４の形成］
次に、電極１１５上に隔壁１１４を形成する（図２（Ｂ）参照）。隔壁１１４は、可視光
を透過する絶縁性材料を用いて形成する。例えば、隔壁１１４は、酸化シリコン、窒化シ
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、酸化窒化アルミニウ
ム、窒化酸化アルミニウムなどの無機材料や、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、イミド樹脂
などの有機樹脂材料を用いて形成することができる。また、隔壁１１４は、これらの材料
を積層した多層構造としてもよい。

隔壁１１４を設けることにより、透光部１３１が意図せず発光することを防ぐことができ
る。

隔壁１１４は、プラズマＣＶＤ法、ＬＰＣＶＤ法、メタルＣＶＤ法、またはＭＯＣＶＤ法
などのＣＶＤ法や、ＡＬＤ法、スパッタリング法、蒸着法、熱酸化法、塗布法、印刷法な
どにより形成することができる。

まず、電極１１５上に、隔壁１１４を形成するための絶縁膜を設ける。本実施の形態では
、該絶縁膜として、塗布法により成膜した感光性のイミド樹脂を用いる。なお、感光を有
する材料を用いて隔壁１１４を形成すると、レジストマスクの形成工程と、エッチング工
程を省略することができる。

隔壁１１４は、その側壁がテーパー状、階段状または連続した曲率を持って形成される傾
斜面となるように形成することが好ましい。隔壁１１４の側壁をこのような形状とするこ
とで、後に形成されるＥＬ層１１７や電極１１８の被覆性を良好なものとすることができ
る。

［ＥＬ層１１７の形成］
次に、電極１１５および隔壁１１４上にＥＬ層１１７を形成する（図２（Ｃ）参照。）。
ＥＬ層１１７の一部は、電極１１５の一部と接して形成する。なお、ＥＬ層１１７の構成
については、実施の形態５で説明する。

［電極１１８の形成］
次に、ＥＬ層１１７上に電極１１８を形成する（図２（Ｄ）参照。）。本実施の形態では
電極１１８を陰極として用いるため、電極１１８をＥＬ層１１７に電子を注入できる仕事
関数の小さい材料を用いて形成することが好ましい。また、仕事関数の小さい金属単層で
はなく、仕事関数の小さいアルカリ金属、またはアルカリ土類金属を数ｎｍ形成した層を
緩衝層として形成し、その上に、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔ
ａ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、マクネシウム（Ｍｇ
）などの金属材料、インジウム錫酸化物等の導電性を有する酸化物材料、または半導体材
料を積層して形成してもよい。また、緩衝層として、アルカリ土類金属の酸化物、ハロゲ
ン化物、または、マグネシウム－銀等の合金を用いることもできる。

本実施の形態では、電極１１８としてアルミニウムとチタンの積層を用いる。電極１１８
は、メタルマスクを用いた蒸着法により形成することができる。また、本実施の形態では
、ＥＬ層１１７に電子を注入しやすくするため、ＥＬ層１１７と電極１１８の間に、厚さ
数ｎｍのフッ化リチウムを形成する。本実施の形態で用いるメタルマスクは、マトリクス
状に配置された複数の開口部を有する金属板である。まず、該メタルマスクを介してフッ
化リチウムを蒸着し、続いてアルミニウムを蒸着し、続いてチタンを蒸着することにより
、ＥＬ層１１７上の該メタルマスクが有する開口部と重畳する位置に、フッ化リチウムと
電極１１８を形成することができる。

［電極１１９の形成］
次に、ＥＬ層１１７および電極１１８上に、電極１１９を形成する（図２（Ｅ）参照。）
。電極１１９は、電極１１５と同様の材料および方法により形成することができる。電極
１１９により、複数の電極１１８が電気的に接続される。端子１４２から入力された信号
は、電極１１９を介して電極１１８に伝達される。

また、本実施の形態に示す発光装置１００では、電極１１９の一部を端子１４２として用
いる。

［基板１２１を貼り合わせる］
次に、基板１１１上に、接着層１２０を介して基板１２１を形成する（図２（Ｆ）参照。
）。接着層１２０としては、光硬化型の接着剤、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、ま
たは嫌気型接着剤を用いることができる。例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、イミド
樹脂等を用いることができる。接着層１２０に乾燥剤（ゼオライト等）を混ぜてもよい。
なお、端子１４１および端子１４２上には、接着層１２０および基板１２１は形成しない
。

このようにして、発光装置１００を作製することができる。

＜発光装置の変形例１＞
本実施の形態に示したボトムエミッション構造の発光装置１００を変形し、トップエミッ
ション構造の発光装置１００とすることができる。

ボトムエミッション構造の発光装置１００をトップエミッション構造の発光装置１００と
する場合は、電極１１５を、光を反射する機能を有する材料を用いて形成し、電極１１８
を、光を透過する機能を有する材料を用いて形成する。トップエミッション構造の発光装
置１００では、発光素子１２５から発せられた光１９２は、基板１２１側に射出する。

なお、電極１１５および電極１１８は、単層に限らず複数層の積層構造としてもよい。例
えば、電極１１５を陽極として用いる場合、ＥＬ層１１７と接する層を、インジウム錫酸
化物などのＥＬ層１１７よりも仕事関数が大きく透光性を有する層とし、その層に接して
反射率の高い層（アルミニウム、アルミニウムを含む合金、または銀など）を設けてもよ
い。

＜発光装置の変形例２＞
光１９２が射出される側の発光部１３２と重畳する位置に、マイクロレンズアレイ９８１
を設けてもよい（図３（Ａ）参照）。また、発光部１３２と重畳する位置に、光拡散フィ
ルム９８２を設けてもよい（図３（Ｂ）参照）。

マイクロレンズアレイ９８１または光拡散フィルム９８２を介して光１９２を射出するこ
とで、光１９２をより拡散させることができる。よって、領域１３０をより均一に発光さ
せることができる。

＜発光装置の変形例３＞
図４（Ａ）に示すように、発光装置１００において、基板１１１側に、タッチセンサを有
する基板を設けてもよい。タッチセンサは、導電層９９１と導電層９９３などを用いて構
成されている。また、それらの間には、絶縁層９９２が設けられている。

なお、導電層９９１、及び／又は、導電層９９３は、インジウム錫酸化物やインジウム亜
鉛酸化物などの透明導電膜を用いることが望ましい。ただし、抵抗を下げるため、導電層
９９１、及び／又は、導電層９９３の一部、または、全部に、低抵抗な材料を持つ層を用
いてもよい。例えば、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からなる単体金属、または
これを主成分とする合金を単層構造または積層構造を用いることができる。または、導電
層９９１、及び／又は、導電層９９３として、金属ナノワイヤを用いてもよい。その場合
の金属としては、銀などが好適である。これにより、抵抗値を下げることが出来るため、
センサの感度を向上させることが出来る。

絶縁層９９２は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、
酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、または窒化酸化アルミニウム等を、単層また
は多層で形成するのが好ましい。絶縁層９９２は、スパッタリング法やＣＶＤ法、熱酸化
法、塗布法、印刷法等を用いて形成することが可能である。

なお、図４（Ａ）ではタッチセンサを有する基板９９４を基板１１１側に設ける例を示し
ているが、本発明の実施形態の一態様は、これに限定されない。タッチセンサは基板１２
１側に設けることもできる。

なお、基板９９４として、光学フィルムの機能を持たせてもよい。つまり、基板９９４は
、偏光板や位相差板などの機能を有していてもよい。

また、図４（Ｂ）に示すように、基板１１１に直接タッチセンサを形成してもよい。

本実施の形態は、他の実施の形態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。

（実施の形態２）
本実施の形態では、発光装置１００と異なる構成を有する発光装置１５０について、図５
乃至図８を用いて説明する。図５（Ａ）は、発光装置１５０の平面図である。また、図５
（Ｂ）は、図５（Ａ）中に一点鎖線Ｂ１－Ｂ２とＢ３－Ｂ４で示した部位の断面図である
。なお、同じ説明の繰り返しを少なくするため、本実施の形態では、主に発光装置１００
と異なる部分について説明する。

＜発光装置の構成例＞
本実施の形態では、発光装置１５０として、ボトムエミッション構造の発光装置を例示す
る。発光装置１５０は、網目状に配置された発光部１３２と、マトリクス状に配置された
複数の透光部１３１を有する。透光部１３１は、可視光を透過することができる。なお、
電極１１８が形成されていない領域が透光部１３１として機能する。

本実施の形態に例示する発光装置１５０は、接着層１２０を介して基板１１１と基板１２
１が貼り合わさった構造を有する。また、発光装置１５０は、基板１１１上に電極１１５
を有し、電極１１５上にＥＬ層１１７を有し、ＥＬ層１１７上に電極１１８を有する。発
光装置１５０が有する電極１１８は、水平方向に延伸した形状の電極１１８Ｈと、垂直方
向に延伸した形状の電極１１８Ｖを含む。本実施の形態において、単に電極１１８として
示す場合は、電極１１８Ｈおよび電極１１８Ｖのどちらか一方、または、電極１１８Ｈお
よび電極１１８Ｖの両方を示す。

また、本実施の形態に例示する発光装置１５０では、電極１１５の一部を端子１４１とし
て機能させ、電極１１８の一部を端子１４２として機能させる例を示しているが、端子１
４１および端子１４２として機能する電極を、別途形成してもよい。

実施の形態１に例示した発光装置１００と同様に、基板１２１側から発光装置１５０に入
射する光１９１は、透光部１３１を介して基板１１１側に透過する。すなわち、透光部１
３１を介して、基板１２１側の様子を基板１１１側で観察することができる。また、発光
装置１５０はボトムエミッション構造の発光装置であるため、発光素子１２５から発せら
れた光１９２は、基板１１１側に射出される。また、発光装置１５０は、発光部１３２が
網目状に発光するため、領域１３０内の発光強度分布の均一性が高い。よって、本発明の
一態様の発光装置１５０によれば、均一性の良好な面光源を有する照明装置を実現するこ
とができる。

また、実施の形態１に例示した発光装置１００と同様に、透光部１３１と発光部１３２の
合計占有面積に対する透光部１３１の占有面積の百分率（以下、「透光率」ともいう。）
は、８０％以下が好ましく、５０％以下がより好ましく、２０％以下がさらに好ましい。
透光率が小さいほど、領域１３０をより均一に発光させることができる。一方で、透光率
が大きいと、基板１２１側の様子をより明確に視認することができる。

また、図５に、隣接する２つの透光部１３１の中心から中心までの距離をピッチＰとして
示す。ピッチＰを小さくすると、基板１２１側の様子をより明確に視認することができる
。また、ピッチＰを小さくすると、発光部１３２をより均一に発光させることができる。
ピッチＰは、１ｃｍ以下が好ましく、５ｍｍ以下がより好ましく、１ｍｍ以下がさらに好
ましい。

また、１インチ当たりの透光部１３１の数を２００個以上（２００ｄｐｉ以上、ピッチＰ
換算で約１２７μｍ以下）、好ましくは３００個以上（３００ｄｐｉ以上、ピッチＰ換算
で約８０μｍ以下）とすると、発光部１３２から発せられた光の均一性と、基板１２１側
の視認性を良好なものとすることができる。

また、発光部１３２と重畳する位置に、マイクロレンズアレイや、光拡散フィルムなどを
設けてもよい。

なお、本実施の形態では、ボトムエミッション構造（下面射出構造）の発光装置について
例示するが、トップエミッション構造（上面射出構造）、またはデュアルエミッション構
造（両面射出構造）の発光装置とすることもできる。

＜発光装置の作製工程例＞
次に、図６を用いて、発光装置１５０の作製工程例について説明する。図６は、図５（Ａ
）中に一点鎖線Ｂ１－Ｂ２とＢ３－Ｂ４で示した部位の断面図である。

［基板１１１、基板１２１について］
基板１１１、基板１２１は、実施の形態１と同様の材料を用いることができる。

［電極１１５の形成］
基板１１１上に電極１１５を形成する（図６（Ａ）参照。）。電極１１５は、実施の形態
１と同様の材料および方法を用いて形成することができる。

［ＥＬ層１１７の形成］
次に、電極１１５上にＥＬ層１１７を形成する（図６（Ｂ）参照。）。なお、ＥＬ層１１
７の構成については、実施の形態５で説明する。

［電極１１８の形成］
次に、ＥＬ層１１７上に電極１１８を形成する。電極１１８は、実施の形態１と同様の材
料および方法を用いて形成することができる。まず、横方向に延伸した複数の開口部を有
するメタルマスクを介してフッ化リチウムとアルミニウムを蒸着して、電極１１８Ｈを形
成する（図６（Ｃ）参照。）。続いて、縦方向に延伸した複数の開口部を有するメタルマ
スクを介してフッ化リチウムとアルミニウムを蒸着して、電極１１８Ｖを形成する（図６
（Ｄ）参照。）。よって、電極１１８Ｈと電極１１８Ｖは電気的に接続される。

また、電極１１８Ｈを形成した後、同じメタルマスクを用いて、基板１１１を水平方向に
９０度回転させて、電極１１８Ｖを形成することもできる。

［基板１２１を貼り合わせる］
次に、実施の形態１と同様に、基板１１１上に、接着層１２０を介して基板１２１を形成
する（図６（Ｅ）参照。）。

このようにして、発光装置１５０を作製することができる。

＜発光装置の変形例１＞
本実施の形態に示したボトムエミッション構造の発光装置１５０を変形し、トップエミッ
ション構造の発光装置１５０とすることができる。

ボトムエミッション構造の発光装置１５０をトップエミッション構造の発光装置１５０と
する場合は、電極１１５を、光を反射する機能を有する材料を用いて形成し、電極１１８
を、光を透過する機能を有する材料を用いて形成する。トップエミッション構造の発光装
置１５０では、発光素子１２５から発せられた光１９２は、基板１２１側に射出する。

なお、電極１１５および電極１１８は、単層に限らず複数層の積層構造としてもよい。例
えば、電極１１５を陽極として用いる場合、ＥＬ層１１７と接する層を、インジウム錫酸
化物などのＥＬ層１１７よりも仕事関数が大きく透光性を有する層とし、その層に接して
反射率の高い層（アルミニウム、アルミニウムを含む合金、または銀など）を設けてもよ
い。

＜発光装置の変形例２＞
光１９２が射出される側の発光部１３２と重畳する位置に、マイクロレンズアレイ９８１
を設けてもよい（図７（Ａ）参照）。また、発光部１３２と重畳する位置に、光拡散フィ
ルム９８２を設けてもよい（図７（Ｂ）参照）。

マイクロレンズアレイ９８１または光拡散フィルム９８２を介して光１９２を射出するこ
とで、光１９２をより拡散させることができる。よって、領域１３０をより均一に発光さ
せることができる。

＜発光装置の変形例３＞
図８（Ａ）に示すように、発光装置１５０において、基板１１１側に、タッチセンサを有
する基板を設けてもよい。タッチセンサは、導電層９９１と導電層９９３などを用いて構
成されている。また、それらの間には、絶縁層９９２が設けられている。

なお、導電層９９１、及び／又は、導電層９９３は、インジウム錫酸化物やインジウム亜
鉛酸化物などの透明導電膜を用いることが望ましい。ただし、抵抗を下げるため、導電層
９９１、及び／又は、導電層９９３の一部、または、全部に、低抵抗な材料を持つ層を用
いてもよい。例えば、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からなる単体金属、または
これを主成分とする合金を単層構造または積層構造を用いることができる。または、導電
層９９１、及び／又は、導電層９９３として、金属ナノワイヤを用いてもよい。その場合
の金属としては、銀などが好適である。これにより、抵抗値を下げることが出来るため、
センサの感度を向上させることが出来る。

絶縁層９９２は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、
酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、または窒化酸化アルミニウム等を、単層また
は多層で形成するのが好ましい。絶縁層９９２は、スパッタリング法やＣＶＤ法、熱酸化
法、塗布法、印刷法等を用いて形成することが可能である。

なお、図８（Ａ）ではタッチセンサを基板１１１側に設ける例を示しているが、本発明の
実施形態の一態様は、これに限定されない。タッチセンサは基板１２１側に設けることも
できる。

なお、基板９９４として、光学フィルムの機能を持たせてもよい。つまり、基板９９４は
、偏光板や位相差板などの機能を有していてもよい。

また、図８（Ｂ）に示すように、基板１１１に直接タッチセンサを形成してもよい。

本実施の形態は、他の実施の形態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。

（実施の形態３）
本実施の形態では、発光装置１００および発光装置１５０と異なる構成を有する発光装置
２００について、図９乃至図１１を用いて説明する。図９（Ａ）は、発光装置２００の平
面図である。また、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）中に一点鎖線Ｃ１－Ｃ２とＣ３－Ｃ４で示
した部位の断面図である。なお、同じ説明の繰り返しを少なくするため、本実施の形態で
は、主に発光装置１００および発光装置１５０と異なる部分について説明する。

＜発光装置の構成例＞
本実施の形態では、発光装置２００として、ボトムエミッション構造の発光装置を例示す
る。発光装置２００は、マトリクス状に配置された複数の発光部１３２を有する。図９（
Ａ）に、マトリクス状に配置された発光部１３２が形成されている領域を領域１３０とし
て示す。領域１３０において、発光部１３２が形成されていない領域は可視光を透過する
。領域１３０において、発光部１３２が形成されていない領域を、透光部１３１と呼ぶ。

本実施の形態に例示する発光装置２００は、接着層１２０を介して基板１１１と基板１２
１が貼り合わさった構造を有する。また、発光装置２００は、基板１１１上にストライプ
状の電極１１５を複数有し、電極１１５上にＥＬ層１１７を有し、ＥＬ層１１７上に電極
１１８を有する。また、電極１１８上にストライプ状の電極１１９を複数有する。図９（
Ａ）では、電極１１５が縦方向に延伸し、電極１１９が横方向に延伸している例を示して
いる。電極１１５と電極１１９の延伸方向は直交している。

電極１１５と電極１１９が重畳する領域が発光部１３２として機能する。また、電極１１
８は、電極１１５と電極１１９が重畳する領域に形成される。発光部１３２は発光素子１
２５を有する。電極１１５、ＥＬ層１１７、および電極１１８が重畳する領域が、発光素
子１２５として機能する。

発光装置２００を動作させるための信号は、端子１４１および端子１４２を介して発光装
置２００に入力される。端子１４１は電極１１５と電気的に接続し、端子１４２は電極１
１９と電気的に接続する。発光装置２００は複数の電極１１５を有し、複数の電極１１５
それぞれに、端子１４１を介して異なる信号、もしくは同じ信号を供給することができる
。発光装置２００は複数の電極１１９を有し、複数の電極１１９それぞれに、端子１４２
を介して異なる信号、もしくは同じ信号を供給することができる。なお、本実施の形態に
例示する発光装置２００では、電極１１５の一部を端子１４１として機能させ、電極１１
９の一部を端子１４２として機能させる例を示しているが、端子１４１および端子１４２
として機能する電極を、別途形成してもよい。

また、マトリクス状に配置された複数の発光部１３２が形成されている領域１３０におい
て、電極１１８が形成されていない領域が透光部１３１として機能する。発光装置２００
では、透光部１３１が網目状に形成されている。

基板１２１側から発光装置２００に入射する光１９１は、透光部１３１を介して基板１１
１側に透過する。すなわち、透光部１３１を介して、基板１２１側の様子を基板１１１側
で観察することができる。また、発光装置２００はボトムエミッション構造の発光装置で
あるため、発光素子１２５から発せられた光１９２は、基板１１１側に射出される。

複数の電極１１５と、複数の電極１１９それぞれを適宜選択して信号を供給することで、
電極１１５と電極１１９の交差部に存在する任意の発光素子１２５を任意の輝度で発光さ
せることができる。複数の発光素子１２５を任意の輝度で点灯、または消灯させることに
より、領域１３０に文字や映像を表示することができる。よって、本実施の形態に示す発
光装置２００は、照明装置としてだけでなく、表示装置としても機能することができる。

また、透光部１３１と発光部１３２の合計占有面積（領域１３０の面積）に対する透光部
１３１の占有面積の百分率（以下、「透光率」ともいう。）は、８０％以下が好ましく、
５０％以下がより好ましく、２０％以下がさらに好ましい。透光率が小さいほど、領域１
３０をより均一に発光させることができ、表示品位の良好な映像を表示させることができ
る。一方で、透光率が大きいと、基板１２１側の様子をより明確に視認することができる
。

また、図９に、隣接する２つの発光部１３２の中心から中心までの距離をピッチＰとして
示す。ピッチＰを小さくすると、基板１２１側の様子をより明確に視認することができる
。また、ピッチＰを小さくすると、発光部１３２をより均一に発光させることができる。
ピッチＰは、１ｃｍ以下が好ましく、５ｍｍ以下がより好ましく、１ｍｍ以下がさらに好
ましい。

また、１インチ当たりの発光部１３２の数を２００個以上（２００ｄｐｉ以上、ピッチＰ
換算で約１２７μｍ以下）、好ましくは３００個以上（３００ｄｐｉ以上、ピッチＰ換算
で約８０μｍ以下）とすると、発光部１３２から発せられた光の均一性と、基板１２１側
の視認性を良好なものとすることができる。また、表示品位の良好な映像を表示させるこ
とができる。

また、発光部１３２と重畳する位置に、マイクロレンズアレイや、光拡散フィルムなどを
設けてもよい。

なお、本実施の形態では、ボトムエミッション構造（下面射出構造）の発光装置について
例示するが、トップエミッション構造（上面射出構造）、またはデュアルエミッション構
造（両面射出構造）の発光装置とすることもできる。

＜発光装置の作製工程例＞
次に、図１０を用いて、発光装置２００の作製工程例について説明する。図１０は、図９
（Ａ）中に一点鎖線Ｃ１－Ｃ２とＣ３－Ｃ４で示した部位の断面図である。

［基板１１１、基板１２１について］
基板１１１、基板１２１は、実施の形態１と同様の材料を用いることができる。

［電極１１５の形成］
基板１１１上に電極１１５を形成する（図１０（Ａ）参照。）。電極１１５は、実施の形
態１と同様の材料および方法を用いて形成することができる。

［ＥＬ層１１７の形成］
次に、電極１１５上にＥＬ層１１７を形成する（図１０（Ｂ）参照。）。なお、ＥＬ層１
１７の構成については、実施の形態５で説明する。

［電極１１８の形成］
次に、ＥＬ層１１７上に電極１１８を形成する（図１０（Ｃ）参照。）。電極１１８は、
実施の形態１と同様の材料および方法を用いて形成することができる。

［電極１１９の形成］
次に、ＥＬ層１１７および電極１１８上に、電極１１９を形成する（図１０（Ｄ）参照。
）。電極１１９は、電極１１５と同様の材料および方法により形成することができる。ま
た、電極１１９と重畳する複数の電極１１８は、互いに電気的に接続される。なお、電極
１１９の形成時に、ＥＬ層１１７の一部が除去される場合がある。

また、本実施の形態では、電極１１９の一部を端子１４２として機能させる例を示してい
る。端子１４２から入力された信号は、電極１１９を介して電極１１８に伝達される。

［基板１２１を貼り合わせる］
次に、実施の形態１と同様に、基板１１１上に、接着層１２０を介して基板１２１を形成
する（図１０（Ｅ）参照。）。

このようにして、発光装置２００を作製することができる。

＜発光装置の変形例１＞
本実施の形態に示したボトムエミッション構造の発光装置２００を変形し、トップエミッ
ション構造の発光装置２００とすることができる。

ボトムエミッション構造の発光装置２００をトップエミッション構造の発光装置２００と
する場合は、電極１１５を、光を反射する機能を有する材料を用いて形成し、電極１１８
を、光を透過する機能を有する材料を用いて形成する。トップエミッション構造の発光装
置２００では、発光素子１２５から発せられた光１９２は、基板１２１側に射出する。

なお、電極１１５および電極１１８は、単層に限らず複数層の積層構造としてもよい。例
えば、電極１１５を陽極として用いる場合、ＥＬ層１１７と接する層を、インジウム錫酸
化物などのＥＬ層１１７よりも仕事関数が大きく透光性を有する層とし、その層に接して
反射率の高い層（アルミニウム、アルミニウムを含む合金、または銀など）を設けてもよ
い。

＜発光装置の変形例２＞
図１１（Ａ）に示すように、発光装置２００において、基板１１１側に、タッチセンサを
有する基板を設けてもよい。タッチセンサは、導電層９９１と導電層９９３などを用いて
構成されている。また、それらの間には、絶縁層９９２が設けられている。

なお、導電層９９１、及び／又は、導電層９９３は、インジウム錫酸化物やインジウム亜
鉛酸化物などの透明導電膜を用いることが望ましい。ただし、抵抗を下げるため、導電層
９９１、及び／又は、導電層９９３の一部、または、全部に、低抵抗な材料を持つ層を用
いてもよい。例えば、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からなる単体金属、または
これを主成分とする合金を単層構造または積層構造を用いることができる。または、導電
層９９１、及び／又は、導電層９９３として、金属ナノワイヤを用いてもよい。その場合
の金属としては、銀などが好適である。これにより、抵抗値を下げることが出来るため、
センサの感度を向上させることが出来る。

絶縁層９９２は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、
酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、または窒化酸化アルミニウム等を、単層また
は多層で形成するのが好ましい。絶縁層９９２は、スパッタリング法やＣＶＤ法、熱酸化
法、塗布法、印刷法等を用いて形成することが可能である。

なお、図１１（Ａ）ではタッチセンサを基板１１１側に設ける例を示しているが、本発明
の実施形態の一態様は、これに限定されない。タッチセンサは基板１２１側に設けること
もできる。

なお、基板９９４として、光学フィルムの機能を持たせてもよい。つまり、基板９９４は
、偏光板や位相差板などの機能を有していてもよい。

また、図１１（Ｂ）に示すように、基板１１１に直接タッチセンサを形成してもよい。

本実施の形態は、他の実施の形態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。

（実施の形態４）
本実施の形態では、発光装置１００乃至発光装置２００と異なる構成を有する発光装置２
５０について、図１２乃至図２１を用いて説明する。図１２（Ａ）は、発光装置２５０の
斜視図である。本実施の形態に示す発光装置２５０は、表示領域２３１、駆動回路２３２
、および駆動回路２３３を有する。図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）中に部位２３１ａと示
した表示領域２３１の一部の拡大図である。また、図１２（Ｃ）は、図１２（Ａ）中に一
点鎖線Ｄ１－Ｄ２で示した部位の断面図である。なお、同じ説明の繰り返しを少なくする
ため、本実施の形態では、主に発光装置１００乃至発光装置２００と異なる部分について
説明する。

＜発光装置の構成例＞
本実施の形態では、発光装置２５０として、ボトムエミッション構造（下面射出構造）の
発光装置を例示する。発光装置２５０は、マトリクス状に配置された複数の発光部１３２
を有する。複数の発光部１３２が、表示領域２３１中にマトリクス状に配置されている。
また、発光部１３２は、電極１１５、ＥＬ層１１７、および電極１１８を含む発光素子１
２５を有する。また、各発光素子１２５には、発光素子１２５の発光量を制御するトラン
ジスタ２４２が接続されている。表示領域２３１において、発光部１３２が形成されてい
ない領域は、可視光を透過する領域を含む。表示領域２３１において、可視光を透過する
領域を、透光部１３１と呼ぶ。本実施の形態に例示する発光装置２５０は、アクティブマ
トリクス型の表示装置として機能する。

また、発光装置２５０は、端子電極２１６を有する。端子電極２１６は、異方性導電接続
層１２３を介して外部電極１２４と電気的に接続されている。また、端子電極２１６は、
駆動回路２３２および駆動回路２３３に電気的に接続されている。

駆動回路２３２および駆動回路２３３は、複数のトランジスタ２５２により構成されてい
る。駆動回路２３２および駆動回路２３３は、外部電極１２４から供給された信号を、表
示領域２３１中のどの発光素子１２５に供給するかを決定する機能を有する。

トランジスタ２４２およびトランジスタ２５２は、ゲート電極２０６、ゲート絶縁層２０
７、半導体層２０８、ソース電極２０９ａ、ドレイン電極２０９ｂを有する。また、ソー
ス電極２０９ａ、およびドレイン電極２０９ｂと同じ層に、配線２１９が形成されている
。また、トランジスタ２４２およびトランジスタ２５２上に絶縁層２１０が形成され、絶
縁層２１０上に絶縁層２１１が形成されている。また、電極１１５が絶縁層２１１上に形
成されている。電極１１５は、絶縁層２１０および絶縁層２１１に形成された開口を介し
てドレイン電極２０９ｂに電気的に接続されている。また、電極１１５上に隔壁１１４が
形成され、電極１１５および隔壁１１４上に、ＥＬ層１１７および電極１１８が形成され
ている。

また、発光装置２５０は、接着層１２０を介して基板１１１と基板１２１が貼り合わされ
た構造を有する。

また、基板１１１上には、接着層１１２を介して絶縁層２０５が形成されている。絶縁層
２０５は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化ア
ルミニウム、酸化窒化アルミニウム、または窒化酸化アルミニウム等を、単層または多層
で形成するのが好ましい。絶縁層２０５は、スパッタリング法やＣＶＤ法、熱酸化法、塗
布法、印刷法等を用いて形成することが可能である。

なお、絶縁層２０５は下地層として機能し、基板１１１や接着層１１２などから、トラン
ジスタや発光素子への水分や不純物元素の拡散を防止、または低減することができる。

本実施の形態に例示する発光装置２５０は、複数の発光素子１２５を任意の輝度で点灯、
または消灯させることにより、表示領域２３１に文字や映像を表示することができる。よ
って、本実施の形態に示す発光装置２５０は、照明装置としてだけでなく、表示装置とし
ても機能することができる。また、本実施の形態に例示する発光装置２５０は、上記実施
の形態に例示した発光装置２００よりも、各発光素子１２５の発光量をより綿密に制御す
ることができる。

本発明の一態様によれば、表示品位の良好な表示装置を実現することができる。また、本
発明の一態様によれば、消費電力の少ない表示装置を実現することができる。

また、表示領域２３１の占有面積に対する透光部１３１の占有面積の百分率（以下、「透
光率」ともいう。）は、８０％以下が好ましく、５０％以下がより好ましく、２０％以下
がさらに好ましい。透光率が小さいほど、表示領域２３１をより均一に発光させることが
でき、表示品位の良好な映像を表示させることができる。一方で、透光率が大きいと、基
板１２１側の様子をより明確に視認することができる。

また、図１２（Ｂ）に、隣接する２つの発光部１３２の中心から中心までの距離をピッチ
Ｐとして示す。ピッチＰを小さくすると、基板１２１側の様子をより明確に視認すること
ができる。また、ピッチＰを小さくすると、発光部１３２をより均一に発光させることが
できる。ピッチＰは、１ｃｍ以下が好ましく、５ｍｍ以下がより好ましく、１ｍｍ以下が
さらに好ましい。

また、１インチ当たりの発光部１３２の数を２００個以上（２００ｄｐｉ以上、ピッチＰ
換算で約１２７μｍ以下）、好ましくは３００個以上（３００ｄｐｉ以上、ピッチＰ換算
で約８０μｍ以下）とすると、発光部１３２から発せられた光の均一性と、基板１２１側
の視認性を良好なものとすることができる。また、表示品位の良好な映像を表示させるこ
とができる。

また、発光部１３２と重畳する位置に、マイクロレンズアレイや、光拡散フィルムなどを
設けてもよい。

なお、本実施の形態では、ボトムエミッション構造（下面射出構造）の発光装置について
例示するが、トップエミッション構造（上面射出構造）、またはデュアルエミッション構
造（両面射出構造）の発光装置とすることもできる。

＜画素回路構成例＞
次に、図１３を用いて、発光装置２５０のより具体的な構成例について説明する。図１３
（Ａ）は、発光装置２５０の構成を説明するためのブロック図である。発光装置２５０は
、表示領域２３１、駆動回路２３２、および駆動回路２３３を有する。駆動回路２３２は
、例えば走査線駆動回路として機能する。また、駆動回路２３３は、例えば信号線駆動回
路として機能する。

また、発光装置２５０は、各々が平行又は略平行に配設され、且つ、駆動回路２３２によ
って電位が制御されるｍ本の走査線１３５と、各々が平行又は略平行に配設され、且つ、
駆動回路２３３によって電位が制御されるｎ本の信号線１３６と、を有する。さらに、表
示領域２３１はマトリクス状に配設された複数の発光部１３２を有する。また、駆動回路
２３２および駆動回路２３３をまとめて駆動回路部という場合がある。

各走査線１３５は、表示領域２３１においてｍ行ｎ列に配設された発光部１３２のうち、
いずれかの行に配設されたｎ個の発光部１３２と電気的に接続される。また、各信号線１
３６は、ｍ行ｎ列に配設された発光部１３２のうち、いずれかの列に配設されたｍ個の発
光部１３２に電気的に接続される。ｍ、ｎは、ともに１以上の整数である。

〔発光表示装置用画素回路の一例〕
図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）に示す表示装置の発光部１３２に用いることができる回路
構成を示している。図１３（Ｂ）に示す発光部１３２は、トランジスタ４３１と、容量素
子２４３と、トランジスタ２４２と、発光素子１２５と、を有する。

トランジスタ４３１のソース電極及びドレイン電極の一方は、データ信号が与えられる配
線（以下、信号線ＤＬ＿ｎという）に電気的に接続される。さらに、トランジスタ４３１
のゲート電極は、ゲート信号が与えられる配線（以下、走査線ＧＬ＿ｍという）に電気的
に接続される。

トランジスタ４３１は、オン状態またはオフ状態になることにより、データ信号のノード
４３５への書き込みを制御する機能を有する。

容量素子２４３の一対の電極の一方は、ノード４３５に電気的に接続され、他方は、ノー
ド４３７に電気的に接続される。また、トランジスタ４３１のソース電極およびドレイン
電極の他方は、ノード４３５に電気的に接続される。

容量素子２４３は、ノード４３５に書き込まれたデータを保持する保持容量としての機能
を有する。

トランジスタ２４２のソース電極及びドレイン電極の一方は、電位供給線ＶＬ＿ａに電気
的に接続され、他方はノード４３７に電気的に接続される。さらに、トランジスタ２４２
のゲート電極は、ノード４３５に電気的に接続される。

発光素子１２５のアノード及びカソードの一方は、電位供給線ＶＬ＿ｂに電気的に接続さ
れ、他方は、ノード４３７に電気的に接続される。

発光素子１２５としては、例えば有機エレクトロルミネセンス素子（有機ＥＬ素子ともい
う）などを用いることができる。ただし、発光素子１２５としては、これに限定されず、
無機材料からなる無機ＥＬ素子を用いても良い。

なお、電位供給線ＶＬ＿ａ及び電位供給線ＶＬ＿ｂの一方には、高電源電位ＶＤＤが与え
られ、他方には、低電源電位ＶＳＳが与えられる。

図１３（Ｂ）の発光部１３２を有する表示装置では、駆動回路２３２により各行の発光部
１３２を順次選択し、トランジスタ４３１をオン状態にしてデータ信号をノード４３５に
書き込む。

ノード４３５にデータが書き込まれた発光部１３２は、トランジスタ４３１がオフ状態に
なることで保持状態になる。さらに、ノード４３５に書き込まれたデータの電位に応じて
トランジスタ２４２のソース電極とドレイン電極の間に流れる電流量が制御され、発光素
子１２５は、流れる電流量に応じた輝度で発光する。これを行毎に順次行うことにより、
画像を表示できる。

なお、表示素子として、発光素子１２５以外の表示素子を適用することも可能である。例
えば、表示素子として、液晶素子、電気泳動素子、電子インク、エレクトロウェッティン
グ素子、ＭＥＭＳ（マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム）、デジタルマイクロ
ミラーデバイス（ＤＭＤ）、ＤＭＳ（デジタル・マイクロ・シャッター）、ＩＭＯＤ（イ
ンターフェアレンス・モジュレーション）素子などを用いることも可能である。

＜発光装置の作製工程例＞
次に、図１４乃至２２を用いて、発光装置１００の作製工程例について説明する。図１４
乃至２２は、図１２（Ａ）中に一点鎖線Ｄ１－Ｄ２で示した部位の断面に相当する図であ
る。

［剥離層１１３の形成］
まず、素子形成基板１０１上に剥離層１１３を形成する（図１４（Ａ）参照。）。なお、
素子形成基板１０１としては、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、セラミック基板
、金属基板などを用いることができる。また、本実施の形態の処理温度に耐えうる耐熱性
を有するプラスチック基板を用いてもよい。

また、ガラス基板には、例えば、アルミノシリケートガラス、アルミノホウケイ酸ガラス
、バリウムホウケイ酸ガラスなどのガラス材料が用いられている。なお、酸化バリウム（
ＢａＯ）を多く含ませることで、より実用的な耐熱ガラスが得られる。他にも、結晶化ガ
ラスなどを用いることができる。

剥離層１１３は、タングステン、モリブデン、チタン、タンタル、ニオブ、ニッケル、コ
バルト、ジルコニウム、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、
シリコンから選択された元素、または前記元素を含む合金材料、または前記元素を含む化
合物材料を用いて形成することができる。また、これらの材料を単層又は積層して形成す
ることができる。なお、剥離層１１３の結晶構造は、非晶質、微結晶、多結晶のいずれの
場合でもよい。また、剥離層１１３を、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化亜鉛、二
酸化チタン、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、またはＩｎ
ＧａＺｎＯ（ＩＧＺＯ）等の金属酸化物を用いて形成することもできる。

剥離層１１３は、スパッタリング法やＣＶＤ法、塗布法、印刷法等により形成できる。な
お、塗布法はスピンコーティング法、液滴吐出法、ディスペンス法を含む。

剥離層１１３を単層で形成する場合、タングステン、モリブデン、またはタングステンと
モリブデンを含む合金材料を用いることが好ましい。または、剥離層１１３を単層で形成
する場合、タングステンの酸化物若しくは酸化窒化物、モリブデンの酸化物若しくは酸化
窒化物、またはタングステンとモリブデンを含む合金の酸化物若しくは酸化窒化物を用い
ることが好ましい。

また、剥離層１１３として、例えば、タングステンを含む層とタングステンの酸化物を含
む層の積層構造を形成する場合、タングステンを含む層に接して酸化物絶縁層を形成する
ことで、タングステンを含む層と酸化物絶縁層との界面に、酸化タングステンが形成され
ることを活用してもよい。また、タングステンを含む層の表面を、熱酸化処理、酸素プラ
ズマ処理、オゾン水等の酸化力の強い溶液での処理等を行ってタングステンの酸化物を含
む層を形成してもよい。

本実施の形態では、素子形成基板１０１としてガラス基板を用いる。また、剥離層１１３
として素子形成基板１０１上にスパッタリング法によりタングステンを形成する。

［絶縁層２０５の形成］
次に、剥離層１１３上に下地層として絶縁層２０５を形成する（図１４（Ａ）参照。）。
絶縁層２０５は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、
酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、または窒化酸化アルミニウム等を、単層また
は多層で形成するのが好ましい。例えば、絶縁層２０５を、酸化シリコンと窒化シリコン
を積層した２層構造としてもよいし、上記材料を組み合わせた５層構造としてもよい。絶
縁層２０５は、スパッタリング法やＣＶＤ法、熱酸化法、塗布法、印刷法等を用いて形成
することが可能である。

絶縁層２０５の厚さは、３０ｎｍ以上５００ｎｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以上４００ｎ
ｍ以下とすればよい。

絶縁層２０５は、素子形成基板１０１や剥離層１１３などからの不純物元素の拡散を防止
、または低減することができる。また、素子形成基板１０１を基板１１１に換えた後も、
基板１１１や接着層１１２などから発光素子１２５への不純物元素の拡散を防止、または
低減することができる。本実施の形態では、絶縁層２０５としてプラズマＣＶＤ法により
厚さ２００ｎｍの酸化窒化シリコンと厚さ５０ｎｍの窒化酸化シリコンの積層膜を用いる
。

［ゲート電極２０６の形成］
次に、絶縁層２０５上にゲート電極２０６を形成する（図１４（Ａ）参照。）。ゲート電
極２０６は、アルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、モリブデン、タングステン
から選ばれた金属元素、または上述した金属元素を成分とする合金か、上述した金属元素
を組み合わせた合金等を用いて形成することができる。また、マンガン、ジルコニウムの
いずれか一または複数から選択された金属元素を用いてもよい。また、ゲート電極２０６
は、単層構造でも、二層以上の積層構造としてもよい。例えば、シリコンを含むアルミニ
ウム膜の単層構造、チタン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上に
チタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、窒
化タンタル膜または窒化タングステン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、チタン
膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜と、そのチタン膜上にアルミニウム膜を積層し
、さらにその上にチタン膜を形成する三層構造等がある。また、アルミニウムに、チタン
、タンタル、タングステン、モリブデン、クロム、ネオジム、スカンジウムから選ばれた
一または複数を組み合わせた合金膜、もしくは窒化膜を用いてもよい。

また、ゲート電極２０６は、インジウム錫酸化物、酸化タングステンを含むインジウム酸
化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化
物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化シリコンを添加
したインジウム錫酸化物等の透光性を有する導電性材料を適用することもできる。また、
上記透光性を有する導電性材料と、上記金属元素の積層構造とすることもできる。

まず、絶縁層２０５上にスパッタリング法、ＣＶＤ法、蒸着法等により、後にゲート電極
２０６となる導電膜を積層し、該導電膜上にフォトリソグラフィ工程によりレジストマス
クを形成する。次に、レジストマスクを用いてゲート電極２０６となる導電膜の一部をエ
ッチングして、ゲート電極２０６を形成する。この時、他の配線および電極も同時に形成
することができる。

導電膜のエッチングは、ドライエッチング法でもウエットエッチング法でもよく、両方を
用いてもよい。なお、ドライエッチング法によりエッチングを行った場合、レジストマス
クを除去する前にアッシング処理を行うと、剥離液を用いたレジストマスクの除去を容易
とすることができる。

なお、ゲート電極２０６は、上記形成方法の代わりに、電解メッキ法、印刷法、インクジ
ェット法等で形成してもよい。

導電膜の厚さ、すなわち、ゲート電極２０６の厚さは、５ｎｍ以上５００ｎｍ以下、より
好ましくは１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下、より好ましくは１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下で
ある。

また、ゲート電極２０６を、遮光性を有する導電性材料を用いて形成することで、外部か
らの光が、ゲート電極２０６側から半導体層２０８に到達しにくくすることができる。そ
の結果、光照射によるトランジスタの電気特性の変動を抑制することができる。

［ゲート絶縁層２０７の形成］
次に、ゲート絶縁層２０７を形成する（図１４（Ａ）参照。）。ゲート絶縁層２０７は、
例えば酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミ
ニウム、酸化アルミニウムと酸化シリコンの混合物、酸化ハフニウム、酸化ガリウムまた
はＧａ－Ｚｎ系金属酸化物、窒化シリコンなどを用いればよく、積層または単層で設ける
。

また、ゲート絶縁層２０７として、ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＯ_ｘ）、窒素が添加
されたハフニウムシリケート（ＨｆＳｉ_ｘＯ_ｙＮ_ｚ）、窒素が添加されたハフニウムアル
ミネート（ＨｆＡｌ_ｘＯ_ｙＮ_ｚ）、酸化ハフニウム、酸化イットリウムなどのｈｉｇｈ－
ｋ材料を用いることでトランジスタのゲートリークを低減できる。例えば、酸化窒化シリ
コンと酸化ハフニウムの積層としてもよい。

ゲート絶縁層２０７の厚さは、５ｎｍ以上４００ｎｍ以下、より好ましくは１０ｎｍ以上
３００ｎｍ以下、より好ましくは５０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下とするとよい。

ゲート絶縁層２０７は、スパッタリング法、ＣＶＤ法、蒸着法等で形成することができる
。

ゲート絶縁層２０７として酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、または窒化酸化シリコ
ン膜を形成する場合、原料ガスとしては、シリコンを含む堆積性気体及び酸化性気体を用
いることが好ましい。シリコンを含む堆積性気体の代表例としては、シラン、ジシラン、
トリシラン、フッ化シラン等がある。酸化性気体としては、酸素、オゾン、一酸化二窒素
、二酸化窒素等がある。

また、ゲート絶縁層２０７は、窒化物絶縁層と酸化物絶縁層をゲート電極２０６側から順
に積層する積層構造としてもよい。ゲート電極２０６側に窒化物絶縁層を設けることで、
ゲート電極２０６側から水素、窒素、アルカリ金属、またはアルカリ土類金属等が半導体
層２０８に移動することを防ぐことができる。なお、一般に、窒素、アルカリ金属、また
はアルカリ土類金属等は、半導体の不純物元素として機能する。また、水素は、酸化物半
導体の不純物元素として機能する。よって、本明細書等における「不純物」には、水素、
窒素、アルカリ金属、またはアルカリ土類金属等が含まれるものとする。

また、半導体層２０８として酸化物半導体を用いる場合は、半導体層２０８側に酸化物絶
縁層を設けることで、ゲート絶縁層２０７と半導体層２０８の界面における欠陥準位を低
減することが可能である。この結果、電気特性の劣化の少ないトランジスタを得ることが
できる。なお、半導体層２０８として酸化物半導体を用いる場合は、酸化物絶縁層として
、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を用いて形成すると
、ゲート絶縁層２０７と半導体層２０８の界面における欠陥準位をさらに低減することが
可能であるため好ましい。

また、ゲート絶縁層２０７を、上記のように窒化物絶縁層と酸化物絶縁層の積層とする場
合、酸化物絶縁層よりも窒化物絶縁層を厚くすることが好ましい。

窒化物絶縁層は酸化物絶縁層よりも比誘電率が大きいため、ゲート絶縁層２０７の膜厚を
厚くしても、ゲート電極２０６に生じる電界を効率よく半導体層２０８に伝えることがで
きる。また、ゲート絶縁層２０７全体を厚くすることで、ゲート絶縁層２０７の絶縁耐圧
を高めることができる。よって、発光装置の信頼性を高めることができる。

また、ゲート絶縁層２０７は、欠陥の少ない第１の窒化物絶縁層と、水素ブロッキング性
の高い第２の窒化物絶縁層と、酸化物絶縁層とが、ゲート電極２０６側から順に積層され
る積層構造とすることができる。ゲート絶縁層２０７に、欠陥の少ない第１の窒化物絶縁
層を用いることで、ゲート絶縁層２０７の絶縁耐圧を向上させることができる。特に、半
導体層２０８として酸化物半導体を用いる場合は、ゲート絶縁層２０７に、水素ブロッキ
ング性の高い第２の窒化物絶縁層を設けることで、ゲート電極２０６及び第１の窒化物絶
縁層に含まれる水素が半導体層２０８に移動することを防ぐことができる。

第１の窒化物絶縁層、第２の窒化物絶縁層の作製方法の一例を以下に示す。はじめに、シ
ラン、窒素、及びアンモニアの混合ガスを原料ガスとして用いたプラズマＣＶＤ法により
、欠陥の少ない窒化シリコン膜を第１の窒化物絶縁層として形成する。次に、原料ガスを
、シラン及び窒素の混合ガスに切り替えて、水素濃度が少なく、且つ水素をブロッキング
することが可能な窒化シリコン膜を第２の窒化物絶縁層として成膜する。このような形成
方法により、欠陥が少なく、且つ水素のブロッキング性を有する窒化物絶縁層が積層され
たゲート絶縁層２０７を形成することができる。

また、ゲート絶縁層２０７は、不純物のブロッキング性が高い第３の窒化物絶縁層と、欠
陥の少ない第１の窒化物絶縁層と、水素ブロッキング性の高い第２の窒化物絶縁層と、酸
化物絶縁層とが、ゲート電極２０６側から順に積層される積層構造とすることができる。
ゲート絶縁層２０７に、不純物のブロッキング性が高い第３の窒化物絶縁層を設けること
で、ゲート電極２０６から水素、窒素、アルカリ金属、またはアルカリ土類金属等が半導
体層２０８に移動することを防ぐことができる。

第１の窒化物絶縁層乃至第３の窒化物絶縁層の作製方法の一例を以下に示す。はじめに、
シラン、窒素、及びアンモニアの混合ガスを原料ガスとして用いたプラズマＣＶＤ法によ
り、不純物のブロッキング性が高い窒化シリコン膜を第３の窒化物絶縁層として形成する
。次に、アンモニアの流量の増加させることで、欠陥の少ない窒化シリコン膜を第１の窒
化物絶縁層として形成する。次に、原料ガスを、シラン及び窒素の混合ガスに切り替えて
、水素濃度が少なく、且つ水素をブロッキングすることが可能な窒化シリコン膜を第２の
窒化物絶縁層として成膜する。このような形成方法により、欠陥が少なく、且つ不純物の
ブロッキング性を有する窒化物絶縁層が積層されたゲート絶縁層２０７を形成することが
できる。

また、ゲート絶縁層２０７として酸化ガリウム膜を形成する場合、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａ
ｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用い
て形成することができる。

なお、トランジスタのチャネルが形成される半導体層２０８と、酸化ハフニウムを含む絶
縁層を、酸化物絶縁層を介して積層し、酸化ハフニウムを含む絶縁層に電子を注入するこ
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。

［半導体層２０８の形成］
半導体層２０８は、非晶質半導体、微結晶半導体、多結晶半導体等を用いて形成すること
ができる。例えば、非晶質シリコンや、微結晶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、酸化物半導体、窒化物半導体などの化合物半導体や、
有機半導体等を用いることができる。

半導体層２０８は、プラズマＣＶＤ法、ＬＰＣＶＤ法、メタルＣＶＤ法、またはＭＯＣＶ
Ｄ法などのＣＶＤ法や、ＡＬＤ法、スパッタリング法、蒸着法などにより形成することが
できる。なお、半導体層２０８をＭＯＣＶＤ法などのプラズマを用いない方法で成膜する
と、被形成面へのダメージを少なくすることができる。

半導体層２０８の厚さは、３ｎｍ以上２００ｎｍ以下、好ましくは３ｎｍ以上１００ｎｍ
以下、さらに好ましくは３ｎｍ以上５０ｎｍ以下とする。本実施の形態では、半導体層２
０８として、スパッタリング法により厚さ３０ｎｍの酸化物半導体膜を形成する。

続いて、酸化物半導体膜上にレジストマスクを形成し、該レジストマスクを用いて酸化物
半導体膜の一部を選択的にエッチングすることで、半導体層２０８を形成する。レジスト
マスクの形成は、フォトリソグラフィ法、印刷法、インクジェット法等を適宜用いて行う
ことができる。レジストマスクをインクジェット法で形成すると、フォトマスクを使用し
ないため、製造コストを低減できる。

酸化物半導体膜のエッチングは、ドライエッチング法でもウエットエッチング法でもよく
、両方を用いてもよい。酸化物半導体膜のエッチング終了後、レジストマスクを除去する
（図１４（Ｂ）参照。）。

＜酸化物半導体の構造について＞
以下では、酸化物半導体の構造について説明する。

酸化物半導体は、例えば、非単結晶酸化物半導体と単結晶酸化物半導体とに分けられる。
または、酸化物半導体は、例えば、結晶性酸化物半導体と非晶質酸化物半導体とに分けら
れる。

なお、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、微結晶酸化物半導体、非晶質酸化物半導体などがある。また、結晶性酸化物半導
体としては、単結晶酸化物半導体、ＣＡＡＣ－ＯＳ、多結晶酸化物半導体、微結晶酸化物
半導体などがある。

まずは、ＣＡＡＣ－ＯＳについて説明する。

ＣＡＡＣ－ＯＳは、ｃ軸配向した複数の結晶部（ペレットともいう。）を有する酸化物半
導体の一つである。

透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏ
ｓｃｏｐｅ）によって、ＣＡＡＣ－ＯＳの明視野像および回折パターンの複合解析像（高
分解能ＴＥＭ像ともいう。）を観察することで複数のペレットを確認することができる。
一方、高分解能ＴＥＭ像によっても明確なペレット同士の境界、即ち結晶粒界（グレイン
バウンダリーともいう。）を確認することができない。そのため、ＣＡＡＣ－ＯＳは、結
晶粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。

例えば、図２５（Ａ）に示すように、試料面と略平行な方向から、ＣＡＡＣ－ＯＳの断面
の高分解能ＴＥＭ像を観察する。ここでは、球面収差補正（Ｓｐｈｅｒｉｃａｌ Ａｂｅ
ｒｒａｔｉｏｎ Ｃｏｒｒｅｃｔｏｒ）機能を用いてＴＥＭ像を観察する。なお、球面収
差補正機能を用いた高分解能ＴＥＭ像を、以下では、特にＣｓ補正高分解能ＴＥＭ像と呼
ぶ。なお、Ｃｓ補正高分解能ＴＥＭ像の取得は、例えば、日本電子株式会社製原子分解能
分析電子顕微鏡ＪＥＭ－ＡＲＭ２００Ｆなどによって行うことができる。

図２５（Ａ）の領域（１）を拡大したＣｓ補正高分解能ＴＥＭ像を図２５（Ｂ）に示す。
図２５（Ｂ）より、ペレットにおいて、金属原子が層状に配列していることを確認できる
。金属原子の各層は、ＣＡＡＣ－ＯＳの膜を形成する面（被形成面ともいう。）または上
面の凹凸を反映した形状であり、ＣＡＡＣ－ＯＳの被形成面または上面と平行に配列する
。

図２５（Ｂ）において、ＣＡＡＣ－ＯＳは特徴的な原子配列を有する。図２５（Ｃ）は、
特徴的な原子配列を、補助線で示したものである。図２５（Ｂ）および図２５（Ｃ）より
、ペレット一つの大きさは１ｎｍ以上３ｎｍ以下程度であり、ペレットとペレットとの傾
きにより生じる隙間の大きさは０．８ｎｍ程度であることがわかる。したがって、ペレッ
トを、ナノ結晶（ｎｃ：ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌ）と呼ぶこともできる。

ここで、Ｃｓ補正高分解能ＴＥＭ像から、基板５１２０上のＣＡＡＣ－ＯＳのペレット５
１００の配置を模式的に示すと、レンガまたはブロックが積み重なったような構造となる
（図２５（Ｄ）参照。）。図２５（Ｃ）で観察されたペレットとペレットとの間で傾きが
生じている箇所は、図２５（Ｄ）に示す領域５１６１に相当する。

また、例えば、図２６（Ａ）に示すように、試料面と略垂直な方向から、ＣＡＡＣ－ＯＳ
の平面のＣｓ補正高分解能ＴＥＭ像を観察する。図２６（Ａ）の領域（１）、領域（２）
および領域（３）を拡大したＣｓ補正高分解能ＴＥＭ像を、それぞれ図２６（Ｂ）、図２
６（Ｃ）および図２６（Ｄ）に示す。図２６（Ｂ）、図２６（Ｃ）および図２６（Ｄ）よ
り、ペレットは、金属原子が三角形状、四角形状または六角形状に配列していることを確
認できる。しかしながら、異なるペレット間で、金属原子の配列に規則性は見られない。

例えば、ＩｎＧａＺｎＯ_４の結晶を有するＣＡＡＣ－ＯＳに対し、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ
－Ｒａｙ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）装置を用いてｏｕｔ－ｏｆ－ｐｌａｎｅ法による構
造解析を行うと、図２７（Ａ）に示すように回折角（２θ）が３１°近傍にピークが現れ
る場合がある。このピークは、ＩｎＧａＺｎＯ_４の結晶の（００９）面に帰属されること
から、ＣＡＡＣ－ＯＳの結晶が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確認できる。

なお、ＩｎＧａＺｎＯ_４の結晶を有するＣＡＡＣ－ＯＳのｏｕｔ－ｏｆ－ｐｌａｎｅ法に
よる構造解析では、２θが３１°近傍のピークの他に、２θが３６°近傍にもピークが現
れる場合がある。２θが３６°近傍のピークは、ＣＡＡＣ－ＯＳ中の一部に、ｃ軸配向性
を有さない結晶が含まれることを示している。ＣＡＡＣ－ＯＳは、２θが３１°近傍にピ
ークを示し、２θが３６°近傍にピークを示さないことが好ましい。

一方、ＣＡＡＣ－ＯＳに対し、ｃ軸に略垂直な方向からＸ線を入射させるｉｎ－ｐｌａｎ
ｅ法による構造解析を行うと、２θが５６°近傍にピークが現れる。このピークは、Ｉｎ
ＧａＺｎＯ_４の結晶の（１１０）面に帰属される。ＣＡＡＣ－ＯＳの場合は、２θを５６
°近傍に固定し、試料面の法線ベクトルを軸（φ軸）として試料を回転させながら分析（
φスキャン）を行っても、図２７（Ｂ）に示すように明瞭なピークがは現れない。これに
対し、ＩｎＧａＺｎＯ_４の単結晶酸化物半導体であれば、２θを５６°近傍に固定してφ
スキャンした場合、図２７（Ｃ）に示すように（１１０）面と等価な結晶面に帰属される
ピークが６本観察される。したがって、ＸＲＤを用いた構造解析から、ＣＡＡＣ－ＯＳは
、ａ軸およびｂ軸の配向が不規則であることが確認できる。

次に、ＣＡＡＣ－ＯＳであるＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物に対し、試料面に平行な方向からプ
ローブ径が３００ｎｍの電子線を入射させたときの回折パターン（制限視野透過電子回折
パターンともいう。）を図２８（Ａ）に示す。図２８（Ａ）より、例えば、ＩｎＧａＺｎ
Ｏ_４の結晶の（００９）面に起因するスポットが確認される。したがって、電子回折によ
っても、ＣＡＡＣ－ＯＳに含まれるペレットが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、試料面に垂直な
方向からプローブ径が３００ｎｍの電子線を入射させたときの回折パターンを図２８（Ｂ
）に示す。図２８（Ｂ）より、リング状の回折パターンが確認される。したがって、電子
回折によっても、ＣＡＡＣ－ＯＳに含まれるペレットのａ軸およびｂ軸は配向性を有さな
いことがわかる。なお、図２８（Ｂ）における第１リングは、ＩｎＧａＺｎＯ_４の結晶の
（０１０）面および（１００）面などに起因すると考えられる。また、図２８（Ｂ）にお
ける第２リングは（１１０）面などに起因すると考えられる。

このように、それぞれのペレット（ナノ結晶）の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から、ＣＡＡＣ－ＯＳをＣＡＮＣ（Ｃ－Ａｘｉｓ Ａｌｉｇｎｅｄ
ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ）を有する酸化物半導体と呼ぶこともできる。

ＣＡＡＣ－ＯＳは、不純物濃度の低い酸化物半導体である。不純物は、水素、炭素、シリ
コン、遷移金属元素などの酸化物半導体の主成分以外の元素である。特に、シリコンなど
の、酸化物半導体を構成する金属元素よりも酸素との結合力の強い元素は、酸化物半導体
から酸素を奪うことで酸化物半導体の原子配列を乱し、結晶性を低下させる要因となる。
また、鉄やニッケルなどの重金属、アルゴン、二酸化炭素などは、原子半径（または分子
半径）が大きいため、酸化物半導体内部に含まれると、酸化物半導体の原子配列を乱し、
結晶性を低下させる要因となる。なお、酸化物半導体に含まれる不純物は、キャリアトラ
ップやキャリア発生源となる場合がある。

また、ＣＡＡＣ－ＯＳは、欠陥準位密度の低い酸化物半導体である。例えば、酸化物半導
体中の酸素欠損は、キャリアトラップとなることや、水素を捕獲することによってキャリ
ア発生源となることがある。

また、ＣＡＡＣ－ＯＳを用いたトランジスタは、可視光や紫外光の照射による電気特性の
変動が小さい。

次に、微結晶酸化物半導体について説明する。

微結晶酸化物半導体は、高分解能ＴＥＭ像において、結晶部を確認することのできる領域
と、明確な結晶部を確認することのできない領域と、を有する。微結晶酸化物半導体に含
まれる結晶部は、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下、または１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の大きさで
あることが多い。特に、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下、または１ｎｍ以上３ｎｍ以下の微結晶
であるナノ結晶（ｎｃ：ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌ）を有する酸化物半導体を、ｎｃ－ＯＳ
（ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）と呼ぶ
。また、ｎｃ－ＯＳは、例えば、高分解能ＴＥＭ像では、結晶粒界を明確に確認できない
場合がある。なお、ナノ結晶は、ＣＡＡＣ－ＯＳにおけるペレットと同じ起源を有する可
能性がある。そのため、以下ではｎｃ－ＯＳの結晶部をペレットと呼ぶ場合がある。

ｎｃ－ＯＳは、微小な領域（例えば、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の領域、特に１ｎｍ以上３
ｎｍ以下の領域）において原子配列に周期性を有する。また、ｎｃ－ＯＳは、異なるペレ
ット間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、膜全体で配向性が見られない。した
がって、ｎｃ－ＯＳは、分析方法によっては、非晶質酸化物半導体と区別が付かない場合
がある。例えば、ｎｃ－ＯＳに対し、ペレットよりも大きい径のＸ線を用いるＸＲＤ装置
を用いて構造解析を行うと、ｏｕｔ－ｏｆ－ｐｌａｎｅ法による解析では、結晶面を示す
ピークが検出されない。また、ｎｃ－ＯＳに対し、ペレットよりも大きいプローブ径（例
えば５０ｎｍ以上）の電子線を用いる電子回折（制限視野電子回折ともいう。）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。一方、ｎｃ－ＯＳに対し、ペレッ
トの大きさと近いかペレットより小さいプローブ径の電子線を用いるナノビーム電子回折
を行うと、スポットが観測される。また、ｎｃ－ＯＳに対しナノビーム電子回折を行うと
、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。また、ｎｃ－
ＯＳに対しナノビーム電子回折を行うと、リング状の領域内に複数のスポットが観測され
る場合がある。

このように、それぞれのペレット（ナノ結晶）の結晶方位が規則性を有さないことから、
ｎｃ－ＯＳをＮＡＮＣ（Ｎｏｎ－Ａｌｉｇｎｅｄ ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ）を有する
酸化物半導体と呼ぶこともできる。

ｎｃ－ＯＳは、非晶質酸化物半導体よりも規則性の高い酸化物半導体である。そのため、
ｎｃ－ＯＳは、非晶質酸化物半導体よりも欠陥準位密度が低くなる。ただし、ｎｃ－ＯＳ
は、異なるペレット間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、ｎｃ－ＯＳは、ＣＡ
ＡＣ－ＯＳと比べて欠陥準位密度が高くなる。

次に、非晶質酸化物半導体について説明する。

非晶質酸化物半導体は、膜中における原子配列が不規則であり、結晶部を有さない酸化物
半導体である。石英のような無定形状態を有する酸化物半導体が一例である。

非晶質酸化物半導体は、高分解能ＴＥＭ像において結晶部を確認することができない。

非晶質酸化物半導体に対し、ＸＲＤ装置を用いた構造解析を行うと、ｏｕｔ－ｏｆ－ｐｌ
ａｎｅ法による解析では、結晶面を示すピークが検出されない。また、非晶質酸化物半導
体に対し、電子回折を行うと、ハローパターンが観測される。また、非晶質酸化物半導体
に対し、ナノビーム電子回折を行うと、スポットが観測されず、ハローパターンが観測さ
れる。

非晶質構造については、様々な見解が示されている。例えば、原子配列に全く秩序性を有
さない構造を完全な非晶質構造（ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ｓｔｒｕ
ｃｔｕｒｅ）と呼ぶ場合がある。また、最近接原子間距離または第２近接原子間距離まで
秩序性を有し、かつ長距離秩序性を有さない構造を非晶質構造と呼ぶ場合もある。したが
って、最も厳格な定義によれば、僅かでも原子配列に秩序性を有する酸化物半導体を非晶
質酸化物半導体と呼ぶことはできない。また、少なくとも、長距離秩序性を有する酸化物
半導体を非晶質酸化物半導体と呼ぶことはできない。よって、結晶部を有することから、
例えば、ＣＡＡＣ－ＯＳおよびｎｃ－ＯＳを、非晶質酸化物半導体または完全な非晶質酸
化物半導体と呼ぶことはできない。

なお、酸化物半導体は、ｎｃ－ＯＳと非晶質酸化物半導体との間の物性を示す構造を有す
る場合がある。そのような構造を有する酸化物半導体を、特に非晶質ライク酸化物半導体
（ａ－ｌｉｋｅ ＯＳ：ａｍｏｒｐｈｏｕｓ－ｌｉｋｅ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄ
ｕｃｔｏｒ）と呼ぶ。

ａ－ｌｉｋｅ ＯＳは、高分解能ＴＥＭ像において鬆（ボイドともいう。）が観察される
場合がある。また、高分解能ＴＥＭ像において、明確に結晶部を確認することのできる領
域と、結晶部を確認することのできない領域と、を有する。

以下では、酸化物半導体の構造による電子照射の影響の違いについて説明する。

ａ－ｌｉｋｅ ＯＳ、ｎｃ－ＯＳおよびＣＡＡＣ－ＯＳを準備する。いずれの試料もＩｎ
－Ｇａ－Ｚｎ酸化物である。

まず、各試料の高分解能断面ＴＥＭ像を取得する。高分解能断面ＴＥＭ像により、各試料
は、いずれも結晶部を有することがわかる。

さらに、各試料の結晶部の大きさを計測する。図２９は、各試料の結晶部（２２箇所から
４５箇所）の平均の大きさの変化を調査した例である。図２９より、ａ－ｌｉｋｅ ＯＳ
は、電子の累積照射量に応じて結晶部が大きくなっていくことがわかる。具体的には、図
２９中に（１）で示すように、ＴＥＭによる観察初期においては１．２ｎｍ程度の大きさ
だった結晶部が、累積照射量が４．２×１０^８ｅ^－／ｎｍ^２においては２．６ｎｍ程度の
大きさまで成長していることがわかる。一方、ｎｃ－ＯＳおよびＣＡＡＣ－ＯＳは、電子
照射開始時から電子の累積照射量が４．２×１０^８ｅ^－／ｎｍ^２になるまでの範囲で、電
子の累積照射量によらず結晶部の大きさに変化が見られないことがわかる。具体的には、
図２９中の（２）で示すように、ＴＥＭによる観察の経過によらず、結晶部の大きさは１
．４ｎｍ程度であることがわかる。また、図２９中の（３）で示すように、ＴＥＭによる
観察の経過によらず、結晶部の大きさは２．１ｎｍ程度であることがわかる。

このように、ａ－ｌｉｋｅ ＯＳは、ＴＥＭによる観察程度の微量な電子照射によって、
結晶化が起こり、結晶部の成長が見られる場合がある。一方、良質なｎｃ－ＯＳ、および
ＣＡＡＣ－ＯＳであれば、ＴＥＭによる観察程度の微量な電子照射による結晶化はほとん
ど見られないことがわかる。

なお、ａ－ｌｉｋｅ ＯＳおよびｎｃ－ＯＳの結晶部の大きさの計測は、高分解能ＴＥＭ
像を用いて行うことができる。例えば、ＩｎＧａＺｎＯ_４の結晶は層状構造を有し、Ｉｎ
－Ｏ層の間に、Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ層を２層有する。ＩｎＧａＺｎＯ_４の結晶の単位格子は、
Ｉｎ－Ｏ層を３層有し、またＧａ－Ｚｎ－Ｏ層を６層有する、計９層がｃ軸方向に層状に
重なった構造を有する。よって、これらの近接する層同士の間隔は、（００９）面の格子
面間隔（ｄ値ともいう。）と同程度であり、結晶構造解析からその値は０．２９ｎｍと求
められている。そのため、高分解能ＴＥＭ像における格子縞に着目し、格子縞の間隔が０
．２８ｎｍ以上０．３０ｎｍ以下である箇所においては、それぞれの格子縞がＩｎＧａＺ
ｎＯ_４の結晶のａ－ｂ面に対応する。

また、酸化物半導体は、構造ごとに密度が異なる場合がある。例えば、ある酸化物半導体
の組成がわかれば、該組成と同じ組成における単結晶の密度と比較することにより、その
酸化物半導体の構造を推定することができる。例えば、単結晶の密度に対し、ａ－ｌｉｋ
ｅ ＯＳの密度は７８．６％以上９２．３％未満となる。また、例えば、単結晶の密度に
対し、ｎｃ－ＯＳの密度およびＣＡＡＣ－ＯＳの密度は９２．３％以上１００％未満とな
る。なお、単結晶の密度に対し密度が７８％未満となる酸化物半導体は、成膜すること自
体が困難である。

上記について、具体例を用いて説明する。例えば、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１［原子
数比］を満たす酸化物半導体において、菱面体晶構造を有する単結晶ＩｎＧａＺｎＯ_４の
密度は６．３５７ｇ／ｃｍ^３となる。よって、例えば、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１［
原子数比］を満たす酸化物半導体において、ａ－ｌｉｋｅ ＯＳの密度は５．０ｇ／ｃｍ
^３以上５．９ｇ／ｃｍ^３未満となる。また、例えば、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１［原
子数比］を満たす酸化物半導体において、ｎｃ－ＯＳの密度およびＣＡＡＣ－ＯＳの密度
は５．９ｇ／ｃｍ^３以上６．３ｇ／ｃｍ^３未満となる。

なお、同じ組成の単結晶が存在しない場合がある。その場合、任意の割合で組成の異なる
単結晶を組み合わせることにより、所望の組成の単結晶に相当する密度を算出することが
できる。所望の組成の単結晶の密度は、組成の異なる単結晶を組み合わせる割合に対して
、加重平均を用いて算出すればよい。ただし、密度は、可能な限り少ない種類の単結晶を
組み合わせて算出することが好ましい。

なお、酸化物半導体は、例えば、非晶質酸化物半導体、ａ－ｌｉｋｅ ＯＳ、微結晶酸化
物半導体、ＣＡＡＣ－ＯＳのうち、二種以上を有する積層膜であってもよい。

不純物濃度が低く、欠陥準位密度が低い（酸素欠損が少ない）酸化物半導体は、キャリア
密度を低くすることができる。したがって、そのような酸化物半導体を、高純度真性また
は実質的に高純度真性な酸化物半導体と呼ぶ。ＣＡＡＣ－ＯＳおよびｎｃ－ＯＳは、ａ－
ｌｉｋｅ ＯＳおよび非晶質酸化物半導体よりも不純物濃度が低く、欠陥準位密度が低い
。即ち、高純度真性または実質的に高純度真性な酸化物半導体となりやすい。したがって
、ＣＡＡＣ－ＯＳまたはｎｃ－ＯＳを用いたトランジスタは、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な酸化物半導体は、キャリアトラップが少ない。そのため、ＣＡＡ
Ｃ－ＯＳまたはｎｃ－ＯＳを用いたトランジスタは、電気特性の変動が小さく、信頼性の
高いトランジスタとなる。なお、酸化物半導体のキャリアトラップに捕獲された電荷は、
放出するまでに要する時間が長く、あたかも固定電荷のように振る舞うことがある。その
ため、不純物濃度が高く、欠陥準位密度が高い酸化物半導体を用いたトランジスタは、電
気特性が不安定となる場合がある。

＜成膜モデル＞
以下では、ＣＡＡＣ－ＯＳおよびｎｃ－ＯＳの成膜モデルの一例について説明する。

図３０（Ａ）は、スパッタリング法によりＣＡＡＣ－ＯＳが成膜される様子を示した成膜
室内の模式図である。

ターゲット５１３０は、バッキングプレート（図示せず）に接着されている。バッキング
プレートを介してターゲット５１３０と向かい合う位置には、複数のマグネットが配置さ
れる。該複数のマグネットによって磁場が生じている。マグネットの磁場を利用して成膜
速度を高めるスパッタリング法は、マグネトロンスパッタリング法と呼ばれる。

ターゲット５１３０は、多結晶構造を有し、いずれかの結晶粒には劈開面が含まれる。

一例として、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物を有するターゲット５１３０の劈開面について説明
する。図３１（Ａ）に、ターゲット５１３０に含まれるＩｎＧａＺｎＯ_４の結晶の構造を
示す。なお、図３１（Ａ）は、ｃ軸を上向きとし、ｂ軸に平行な方向からＩｎＧａＺｎＯ
_４の結晶を観察した場合の構造である。

図３１（Ａ）より、近接する二つのＧａ－Ｚｎ－Ｏ層において、それぞれの層における酸
素原子同士が近距離に配置されていることがわかる。そして、酸素原子が負の電荷を有す
ることにより、近接する二つのＧａ－Ｚｎ－Ｏ層は互いに反発する。その結果、ＩｎＧａ
ＺｎＯ_４の結晶は、近接する二つのＧａ－Ｚｎ－Ｏ層の間に劈開面を有する。

基板５１２０は、ターゲット５１３０と向かい合うように配置しており、その距離ｄ（タ
ーゲット－基板間距離（Ｔ－Ｓ間距離）ともいう。）は０．０１ｍ以上１ｍ以下、好まし
くは０．０２ｍ以上０．５ｍ以下とする。成膜室内は、ほとんどが成膜ガス（例えば、酸
素、アルゴン、または酸素を５体積％以上の割合で含む混合ガス）で満たされ、０．０１
Ｐａ以上１００Ｐａ以下、好ましくは０．１Ｐａ以上１０Ｐａ以下に制御される。ここで
、ターゲット５１３０に一定以上の電圧を印加することで、放電が始まり、プラズマが確
認される。なお、ターゲット５１３０の近傍には磁場によって、高密度プラズマ領域が形
成される。高密度プラズマ領域では、成膜ガスがイオン化することで、イオン５１０１が
生じる。イオン５１０１は、例えば、酸素の陽イオン（Ｏ^＋）やアルゴンの陽イオン（Ａ
ｒ^＋）などである。

イオン５１０１は、電界によってターゲット５１３０側に加速され、やがてターゲット５
１３０と衝突する。このとき、劈開面から平板状またはペレット状のスパッタ粒子である
ペレット５１００ａおよびペレット５１００ｂが剥離し、叩き出される。なお、ペレット
５１００ａおよびペレット５１００ｂは、イオン５１０１の衝突の衝撃によって、構造に
歪みが生じる場合がある。

ペレット５１００ａは、三角形、例えば正三角形の平面を有する平板状またはペレット状
のスパッタ粒子である。また、ペレット５１００ｂは、六角形、例えば正六角形の平面を
有する平板状またはペレット状のスパッタ粒子である。なお、ペレット５１００ａおよび
ペレット５１００ｂなどの平板状またはペレット状のスパッタ粒子を総称してペレット５
１００と呼ぶ。ペレット５１００の平面の形状は、三角形、六角形に限定されない、例え
ば、三角形が複数個合わさった形状となる場合がある。例えば、三角形（例えば、正三角
形）が２個合わさった四角形（例えば、ひし形）となる場合もある。

ペレット５１００は、成膜ガスの種類などに応じて厚さが決定する。理由は後述するが、
ペレット５１００の厚さは、均一にすることが好ましい。また、スパッタ粒子は厚みのな
いペレット状である方が、厚みのあるサイコロ状であるよりも好ましい。例えば、ペレッ
ト５１００は、厚さを０．４ｎｍ以上１ｎｍ以下、好ましくは０．６ｎｍ以上０．８ｎｍ
以下とする。また、例えば、ペレット５１００は、幅を１ｎｍ以上３ｎｍ以下、好ましく
は１．２ｎｍ以上２．５ｎｍ以下とする。ペレット５１００は、上述の図２９中の（１）
で説明した初期核に相当する。例えば、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物を有するターゲット５１
３０にイオン５１０１を衝突させる場合、図３１（Ｂ）に示すように、Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ層
、Ｉｎ－Ｏ層およびＧａ－Ｚｎ－Ｏ層の３層を有するペレット５１００が飛び出してくる
。なお、図３１（Ｃ）は、ペレット５１００をｃ軸に平行な方向から観察した場合の構造
である。したがって、ペレット５１００は、二つのＧａ－Ｚｎ－Ｏ層（パン）と、Ｉｎ－
Ｏ層（具）と、を有するナノサイズのサンドイッチ構造と呼ぶこともできる。

ペレット５１００は、プラズマを通過する際に電荷を受け取ることで、側面が負または正
に帯電する場合がある。ペレット５１００は、側面に酸素原子を有し、当該酸素原子が負
に帯電する可能性がある。このように、側面が同じ極性の電荷を帯びることにより、電荷
同士の反発が起こり、平板状の形状を維持することが可能となる。なお、ＣＡＡＣ－ＯＳ
が、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物である場合、インジウム原子と結合した酸素原子が負に帯電
する可能性がある。または、インジウム原子、ガリウム原子または亜鉛原子と結合した酸
素原子が負に帯電する可能性がある。また、ペレット５１００は、プラズマを通過する際
にインジウム原子、ガリウム原子、亜鉛原子および酸素原子などと結合することで成長す
る場合がある。上述の図２９中の（２）と（１）の大きさの違いが、プラズマ中で成長分
に相当する。ここで、基板５１２０が室温程度である場合、ペレット５１００がこれ以上
成長しないためｎｃ－ＯＳとなる（図３０（Ｂ）参照。）。成膜可能な温度が室温程度で
あることから、基板５１２０が大面積である場合でもｎｃ－ＯＳの成膜は可能である。な
お、ペレット５１００をプラズマ中で成長させるためには、スパッタリング法における成
膜電力を高くすることが有効である。成膜電力を高くすることで、ペレット５１００の構
造を安定にすることができる。

図３０（Ａ）および図３０（Ｂ）に示すように、例えば、ペレット５１００は、プラズマ
中を凧のように飛翔し、ひらひらと基板５１２０上まで舞い上がっていく。ペレット５１
００は電荷を帯びているため、ほかのペレット５１００が既に堆積している領域が近づく
と、斥力が生じる。ここで、基板５１２０の上面では、基板５１２０の上面に平行な向き
の磁場（水平磁場ともいう。）が生じている。また、基板５１２０およびターゲット５１
３０間には、電位差が与えられているため、基板５１２０からターゲット５１３０に向け
て電流が流れている。したがって、ペレット５１００は、基板５１２０の上面において、
磁場および電流の作用によって、力（ローレンツ力）を受ける。このことは、フレミング
の左手の法則によって理解できる。

ペレット５１００は、原子一つと比べると質量が大きい。そのため、基板５１２０の上面
を移動するためには何らかの力を外部から印加することが重要となる。その力の一つが磁
場および電流の作用で生じる力である可能性がある。なお、ペレット５１００に与える力
を大きくするためには、基板５１２０の上面において、基板５１２０の上面に平行な向き
の磁場が１０Ｇ以上、好ましくは２０Ｇ以上、さらに好ましくは３０Ｇ以上、より好まし
くは５０Ｇ以上となる領域を設けるとよい。または、基板５１２０の上面において、基板
５１２０の上面に平行な向きの磁場が、基板５１２０の上面に垂直な向きの磁場の１．５
倍以上、好ましくは２倍以上、さらに好ましくは３倍以上、より好ましくは５倍以上とな
る領域を設けるとよい。

このとき、マグネットと基板５１２０が相対的に移動すること、または回転することによ
って、基板５１２０の上面における水平磁場の向きは変化し続ける。したがって、基板５
１２０の上面において、ペレット５１００は、様々な方向への力を受け、様々な方向へ移
動することができる。

また、図３０（Ａ）に示すように基板５１２０が加熱されている場合、ペレット５１００
と基板５１２０との間で摩擦などによる抵抗が小さい状態となっている。その結果、ペレ
ット５１００は、基板５１２０の上面を滑空するように移動する。ペレット５１００の移
動は、平板面を基板５１２０に向けた状態で起こる。その後、既に堆積しているほかのペ
レット５１００の側面まで到達すると、側面同士が結合する。このとき、ペレット５１０
０の側面にある酸素原子が脱離する。脱離した酸素原子によって、ＣＡＡＣ－ＯＳ中の酸
素欠損が埋まる場合があるため、欠陥準位密度の低いＣＡＡＣ－ＯＳとなる。なお、基板
５１２０の上面の温度は、例えば、１００℃以上５００℃未満、１５０℃以上４５０℃未
満、または１７０℃以上４００℃未満とすればよい。即ち、基板５１２０が大面積である
場合でもＣＡＡＣ－ＯＳの成膜は可能である。

また、ペレット５１００が基板５１２０上で加熱されることにより、原子が再配列し、イ
オン５１０１の衝突で生じた構造の歪みが緩和される。歪みの緩和されたペレット５１０
０は、ほぼ単結晶となる。ペレット５１００がほぼ単結晶となることにより、ペレット５
１００同士が結合した後に加熱されたとしても、ペレット５１００自体の伸縮はほとんど
起こり得ない。したがって、ペレット５１００間の隙間が広がることで結晶粒界などの欠
陥を形成し、クレバス化することがない。

また、ＣＡＡＣ－ＯＳは、単結晶酸化物半導体が一枚板のようになっているのではなく、
ペレット５１００（ナノ結晶）の集合体がレンガまたはブロックが積み重なったような配
列をしている。また、その間には結晶粒界を有さない。そのため、成膜時の加熱、成膜後
の加熱または曲げなどで、ＣＡＡＣ－ＯＳに縮みなどの変形が生じた場合でも、局部応力
を緩和する、または歪みを逃がすことが可能である。したがって、可とう性を有する半導
体装置に適した構造である。なお、ｎｃ－ＯＳは、ペレット５１００（ナノ結晶）が無秩
序に積み重なったような配列となる。

ターゲットをイオンでスパッタした際に、ペレットだけでなく、酸化亜鉛などが飛び出す
場合がある。酸化亜鉛はペレットよりも軽量であるため、先に基板５１２０の上面に到達
する。そして、０．１ｎｍ以上１０ｎｍ以下、０．２ｎｍ以上５ｎｍ以下、または０．５
ｎｍ以上２ｎｍ以下の酸化亜鉛層５１０２を形成する。図３２に断面模式図を示す。

図３２（Ａ）に示すように、酸化亜鉛層５１０２上にはペレット５１０５ａと、ペレット
５１０５ｂと、が堆積する。ここで、ペレット５１０５ａとペレット５１０５ｂとは、互
いに側面が接するように配置している。また、ペレット５１０５ｃは、ペレット５１０５
ｂ上に堆積した後、ペレット５１０５ｂ上を滑るように移動する。また、ペレット５１０
５ａの別の側面において、酸化亜鉛とともにターゲットから飛び出した複数の粒子５１０
３が基板５１２０の加熱により結晶化し、領域５１０５ａ１を形成する。なお、複数の粒
子５１０３は、酸素、亜鉛、インジウムおよびガリウムなどを含む可能性がある。

そして、図３２（Ｂ）に示すように、領域５１０５ａ１は、ペレット５１０５ａと同化し
、ペレット５１０５ａ２となる。また、ペレット５１０５ｃは、その側面がペレット５１
０５ｂの別の側面と接するように配置する。

次に、図３２（Ｃ）に示すように、さらにペレット５１０５ｄがペレット５１０５ａ２上
およびペレット５１０５ｂ上に堆積した後、ペレット５１０５ａ２上およびペレット５１
０５ｂ上を滑るように移動する。また、ペレット５１０５ｃの別の側面に向けて、さらに
ペレット５１０５ｅが酸化亜鉛層５１０２上を滑るように移動する。

そして、図３２（Ｄ）に示すように、ペレット５１０５ｄは、その側面がペレット５１０
５ａ２の側面と接するように配置する。また、ペレット５１０５ｅは、その側面がペレッ
ト５１０５ｃの別の側面と接するように配置する。また、ペレット５１０５ｄの別の側面
において、酸化亜鉛とともにターゲットから飛び出した複数の粒子５１０３が基板５１２
０の加熱により結晶化し、領域５１０５ｄ１を形成する。

以上のように、堆積したペレット同士が接するように配置し、ペレットの側面において成
長が起こることで、基板５１２０上にＣＡＡＣ－ＯＳが形成される。したがって、ＣＡＡ
Ｃ－ＯＳは、ｎｃ－ＯＳよりも一つ一つのペレットが大きくなる。上述の図２９中の（３
）と（２）の大きさの違いが、堆積後の成長分に相当する。

また、ペレット５１００の隙間が極めて小さくなることで、一つの大きなペレットが形成
される場合がある。大きなペレットは、単結晶構造を有する。例えば、大きなペレットの
大きさが、上面から見て１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下、１５ｎｍ以上１００ｎｍ以下、ま
たは２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下となる場合がある。したがって、トランジスタのチャネル
形成領域が、大きなペレットよりも小さい場合、チャネル形成領域として単結晶構造を有
する領域を用いることができる。また、ペレットが大きくなることで、トランジスタのチ
ャネル形成領域、ソース領域およびドレイン領域として単結晶構造を有する領域を用いる
ことができる場合がある。

このように、トランジスタのチャネル形成領域などが、単結晶構造を有する領域に形成さ
れることによって、トランジスタの周波数特性を高くすることができる場合がある。

以上のようなモデルにより、ペレット５１００が基板５１２０上に堆積していくと考えら
れる。したがって、エピタキシャル成長とは異なり、被形成面が結晶構造を有さない場合
においても、ＣＡＡＣ－ＯＳの成膜が可能であることがわかる。例えば、基板５１２０の
上面（被形成面）の構造が非晶質構造（例えば非晶質酸化シリコン）であっても、ＣＡＡ
Ｃ－ＯＳを成膜することは可能である。

また、ＣＡＡＣ－ＯＳは、被形成面である基板５１２０の上面に凹凸がある場合でも、そ
の形状に沿ってペレット５１００が配列することがわかる。例えば、基板５１２０の上面
が原子レベルで平坦な場合、ペレット５１００はａｂ面と平行な平面である平板面を下に
向けて並置する。ペレット５１００の厚さが均一である場合、厚さが均一で平坦、かつ高
い結晶性を有する層が形成される。そして、当該層がｎ段（ｎは自然数。）積み重なるこ
とで、ＣＡＡＣ－ＯＳを得ることができる。

一方、基板５１２０の上面が凹凸を有する場合でも、ＣＡＡＣ－ＯＳは、ペレット５１０
０が凹凸に沿って並置した層がｎ段（ｎは自然数。）積み重なった構造となる。基板５１
２０が凹凸を有するため、ＣＡＡＣ－ＯＳは、ペレット５１００間に隙間が生じやすい場
合がある。ただし、ペレット５１００間で分子間力が働き、凹凸があってもペレット間の
隙間はなるべく小さくなるように配列する。したがって、凹凸があっても高い結晶性を有
するＣＡＡＣ－ＯＳとすることができる。

したがって、ＣＡＡＣ－ＯＳは、レーザ結晶化が不要であり、大面積のガラス基板などで
あっても均一な成膜が可能である。

このようなモデルによってＣＡＡＣ－ＯＳが成膜されるため、スパッタ粒子が厚みのない
ペレット状である方が好ましい。なお、スパッタ粒子が厚みのあるサイコロ状である場合
、基板５１２０上に向ける面が一定とならず、厚さや結晶の配向を均一にできない場合が
ある。

以上に示した成膜モデルにより、非晶質構造を有する被形成面上であっても、高い結晶性
を有するＣＡＡＣ－ＯＳを得ることができる。

［ソース電極２０９ａ、ドレイン電極２０９ｂ等の形成］
次に、ソース電極２０９ａ、ドレイン電極２０９ｂ、配線２１９、および端子電極２１６
を形成する（図１４（Ｃ）参照。）。まず、ゲート絶縁層２０７、半導体層２０８上に導
電膜を形成する。

導電膜としては、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からなる単体金属、またはこれ
を主成分とする合金を単層構造または積層構造を用いることができる。例えば、シリコン
を含むアルミニウム膜の単層構造、チタン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、タ
ングステン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、銅－マグネシウム－アルミニウム
合金膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜上に銅膜を積層する二層構造、タングステ
ン膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜または窒化チタン膜と、そのチタン膜または
窒化チタン膜上に重ねてアルミニウム膜または銅膜を積層し、さらにその上にチタン膜ま
たは窒化チタン膜を形成する三層構造、モリブデン膜または窒化モリブデン膜と、そのモ
リブデン膜または窒化モリブデン膜上に重ねてアルミニウム膜または銅膜を積層し、さら
にその上にモリブデン膜または窒化モリブデン膜を形成する三層構造、タングステン膜上
に銅膜を積層し、さらにその上にタングステン膜を形成する三層構造等がある。

なお、インジウム錫酸化物、亜鉛酸化物、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸
化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化
チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジ
ウム錫酸化物などの酸素を含む導電性材料、窒化チタン、窒化タンタルなどの窒素を含む
導電性材料を用いてもよい。また、前述した金属元素を含む材料と、酸素を含む導電性材
料を組み合わせた積層構造とすることもできる。また、前述した金属元素を含む材料と、
窒素を含む導電性材料を組み合わせた積層構造とすることもできる。また、前述した金属
元素を含む材料、酸素を含む導電性材料、および窒素を含む導電性材料を組み合わせた積
層構造とすることもできる。

また、導電膜の厚さは、５ｎｍ以上５００ｎｍ以下、より好ましくは１０ｎｍ以上３００
ｎｍ以下、より好ましくは１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。本実施の形態では、導電
膜として厚さ３００ｎｍのインジウム錫酸化膜を形成する。

次に、レジストマスクを用いて、導電膜の一部を選択的にエッチングし、ソース電極２０
９ａ、ドレイン電極２０９ｂ、配線２１９、および端子電極２１６（これと同じ層で形成
される他の電極または配線を含む）を形成する。レジストマスクの形成は、フォトリソグ
ラフィ法、印刷法、インクジェット法等を適宜用いて行うことができる。レジストマスク
をインクジェット法で形成するとフォトマスクを使用しないため、製造コストを低減でき
る。

導電膜のエッチングは、ドライエッチング法でもウエットエッチング法でもよく、両方を
用いてもよい。なお、エッチング工程により、露出した半導体層２０８の一部が除去され
る場合がある。導電膜のエッチング終了後、レジストマスクを除去する。

ソース電極２０９ａ、ドレイン電極２０９ｂが設けられることにより、トランジスタ２４
２、およびトランジスタ２５２が形成される。

［絶縁層を形成する］
次に、ソース電極２０９ａ、ドレイン電極２０９ｂ、配線２１９、および端子電極２１６
上に、絶縁層２１０を形成する（図１４（Ｄ）参照。）。絶縁層２１０は、絶縁層２０５
と同様の材料および方法で形成することができる。

また、半導体層２０８に酸化物半導体を用いる場合は、少なくとも絶縁層２１０の半導体
層２０８と接する領域に、酸素を含む絶縁層を用いることが好ましい。例えば、絶縁層２
１０を複数層の積層とする場合、少なくとも半導体層２０８と接する層を酸化シリコンで
形成すればよい。

［開口１２８の形成］
次に、レジストマスクを用いて、絶縁層２１０の一部を選択的にエッチングし、開口１２
８を形成する（図１４（Ｄ）参照。）。この時、図示しない他の開口も同時に形成するこ
とができる。レジストマスクの形成は、フォトリソグラフィ法、印刷法、インクジェット
法等を適宜用いて行うことができる。レジストマスクをインクジェット法で形成するとフ
ォトマスクを使用しないため、製造コストを低減できる。

絶縁層２１０のエッチングは、ドライエッチング法でもウエットエッチング法でもよく、
両方を用いてもよい。

開口１２８の形成により、ドレイン電極２０９ｂ、端子電極２１６の一部が露出する。開
口１２８の形成後、レジストマスクを除去する。

［絶縁層２１１を形成する］
次に、絶縁層２１０上に絶縁層２１１を形成する（図１４（Ｅ）参照。）。絶縁層２１１
は、絶縁層２０５と同様の材料および方法で形成することができる。

また、発光素子１２５の被形成面の表面凹凸を低減するために、絶縁層２１１に平坦化処
理を行ってもよい。平坦化処理として特に限定はないが、研磨処理（例えば、化学的機械
研磨法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：ＣＭＰ））、
やドライエッチング処理により行うことができる。

また、平坦化機能を有する絶縁材料を用いて絶縁層２１１を形成することで、研磨処理を
省略することもできる。平坦化機能を有する絶縁材料として、例えば、ポリイミド樹脂、
アクリル樹脂等の有機材料を用いることができる。また上記有機材料の他に、低誘電率材
料（ｌｏｗ－ｋ材料）等を用いることができる。なお、これらの材料で形成される絶縁層
を複数積層させることで、絶縁層２１１を形成してもよい。

また、開口１２８と重畳する領域の絶縁層２１１の一部を除去して、開口１２９を形成す
る（図１４（Ｅ）参照。）。この時、図示しない他の開口部も同時に形成することができ
る。また、後に外部電極１２４が接続する領域の絶縁層２１１は除去する。なお、開口１
２９等は、絶縁層２１１上にフォトリソグラフィ工程によるレジストマスクの形成を行い
、絶縁層２１１のレジストマスクに覆われていない領域をエッチングすることで形成でき
る。開口１２９を形成することにより、ドレイン電極２０９ｂの表面を露出させる。

また、絶縁層２１１に感光性を有する材料を用いることで、レジストマスクを用いること
なく開口１２９を形成することができる。本実施の形態では、感光性のアクリル樹脂を用
いて絶縁層２１１および開口１２９を形成する。

［電極１１５の形成］
次に、絶縁層２１１上に電極１１５を形成する（図１５（Ａ）参照。）。電極１１５は、
後に形成されるＥＬ層１１７が発する光を透過する導電性材料を用いて形成することが好
ましい。なお、電極１１５は単層に限らず、複数層の積層構造としてもよい。例えば、電
極１１５を陽極として用いる場合、ＥＬ層１１７と接する層を、インジウム錫酸化物など
のＥＬ層１１７よりも仕事関数が大きく透光性を有する層とすればよい。

なお、本実施の形態では、ボトムエミッション構造（下面射出構造）の表示装置について
例示するが、トップエミッション構造（上面射出構造）、またはデュアルエミッション構
造（両面射出構造）の表示装置とすることもできる。

電極１１５は、絶縁層２１１上に電極１１５となる導電膜を形成し、該導電膜上にレジス
トマスクを形成し、該導電膜のレジストマスクに覆われていない領域をエッチングするこ
とで形成できる。該導電膜のエッチングは、ドライエッチング法、ウエットエッチング法
、または双方を組み合わせたエッチング法を用いることができる。レジストマスクの形成
は、フォトリソグラフィ法、印刷法、インクジェット法等を適宜用いて行うことができる
。レジストマスクをインクジェット法で形成すると、フォトマスクを使用しないため、製
造コストを低減できる。電極１１５の形成後、レジストマスクを除去する。

［隔壁１１４の形成］
次に、隔壁１１４を形成する（図１５（Ｂ）参照。）。隔壁１１４は、隣接する発光部１
３２が有するそれぞれの発光素子１２５が意図せず電気的に短絡し、誤発光することを防
ぐために設ける。また、後述するＥＬ層１１７の形成にメタルマスクを用いる場合、メタ
ルマスクが電極１１５に接触しないようにする機能も有する。隔壁１１４は、エポキシ樹
脂、アクリル樹脂、イミド樹脂などの有機樹脂材料や、酸化シリコンなどの無機材料で形
成することができる。隔壁１１４は、その側壁がテーパーまたは連続した曲率を持って形
成される傾斜面となるように形成することが好ましい。隔壁１１４の側壁をこのような形
状とすることで、後に形成されるＥＬ層１１７や電極１１８の被覆性を良好なものとする
ことができる。

［ＥＬ層１１７の形成］
次に、電極１１５上にＥＬ層１１７を形成する（図１５（Ｃ）参照。）。なお、ＥＬ層１
１７の構成については、実施の形態５で説明する。

［電極１１８の形成］
次に、ＥＬ層１１７上に電極１１８を形成する（図１５（Ｃ）参照。）。電極１１８は、
実施の形態１と同様の材料および方法を用いて形成することができる。電極１１５、ＥＬ
層１１７、電極１１８により、発光素子１２５が形成される。

［基板１２１を貼り合わせる］
次に、基板１１１上に、接着層１２０を介して基板１２１を形成する（図１５（Ｄ）、図
１６（Ａ）参照。）。接着層１２０としては、光硬化型の接着剤、反応硬化型接着剤、熱
硬化型接着剤、または嫌気型接着剤を用いることができる。例えば、エポキシ樹脂、アク
リル樹脂、イミド樹脂等を用いることができる。接着層１２０に乾燥剤（ゼオライト等）
を混ぜてもよい。なお、基板１２１は素子形成基板１０１と向かい合うように形成される
ため、基板１２１を「対向基板」と呼ぶ場合がある。

［素子形成基板を絶縁層２０５から剥離する］
次に、剥離層１１３を介して絶縁層２０５と接する素子形成基板１０１を、絶縁層２０５
から剥離する（図１６（Ｂ）参照。）。剥離方法としては、機械的な力を加えること（人
間の手や治具で引き剥がす処理や、ローラーを回転させながら分離する処理、超音波等）
を用いて行えばよい。たとえば、剥離層１１３に鋭利な刃物またはレーザ光照射等で切り
込みをいれ、その切り込みに水を注入する。または、その切り込みに霧状の水を吹き付け
る。毛細管現象により水が剥離層１１３と絶縁層２０５の間にしみこむことにより、素子
形成基板１０１を絶縁層２０５から容易に剥離することができる。

［基板を貼り合わせる］
次に、接着層１１２を介して基板１１１を絶縁層２０５に貼り合わせる（図１７（Ａ）、
図１７（Ｂ）参照。）。接着層１１２は、接着層１２０と同様の材料を用いることができ
る。本実施の形態では、基板１１１として、厚さ２０μｍのアラミド（ポリアミド樹脂）
を用いる。

［開口１２２の形成］
次に、端子電極２１６および開口１２８と重畳する領域の、基板１２１、および接着層１
２０を除去して、開口１２２を形成する（図１８（Ａ）参照。）。開口１２２を形成する
ことにより、端子電極２１６の表面の一部が露出する。

［外部電極を形成する］
次に、開口１２２に異方性導電接続層１２３を形成し、異方性導電接続層１２３上に、発
光装置２５０に電力や信号を入力するための外部電極１２４を形成する（図１８（Ｂ）参
照）。端子電極２１６は、異方性導電接続層１２３を介して外部電極１２４と電気的に接
続される。なお、外部電極１２４としては、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎ
ｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）を用いることができる。

異方性導電接続層１２３は、様々な異方性導電フィルム（ＡＣＦ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉ
ｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）や、異方性導電ペースト（ＡＣＰ：Ａｎｉｓｏｔ
ｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｐａｓｔｅ）などを用いて形成することができる。

異方性導電接続層１２３は、熱硬化性、又は熱硬化性及び光硬化性の樹脂に導電性粒子を
混ぜ合わせたペースト状又はシート状の材料を硬化させたものである。異方性導電接続層
１２３は、光照射や熱圧着によって異方性の導電性を示す材料となる。異方性導電接続層
１２３に用いられる導電性粒子としては、例えば球状の有機樹脂をＡｕやＮｉ、Ｃｏ等の
薄膜状の金属で被覆した粒子を用いることができる。

このようにして、発光装置２５０を作製することができる。

＜発光装置の変形例１＞
本実施の形態に示したボトムエミッション構造の発光装置２５０を変形し、トップエミッ
ション構造の発光装置２５０とする例について、図１９を用いて説明する。図１９（Ａ）
は、トップエミッション構造の発光装置２５０の斜視図である。図１９（Ｂ）は、図１９
（Ａ）中に部位２３１ａと示した表示領域２３１の一部の拡大図である。また、図１９（
Ｃ）は、図１９（Ａ）中に一点鎖線Ｄ３－Ｄ４で示した部位の断面図である。

ボトムエミッション構造の発光装置２５０をトップエミッション構造の発光装置２５０と
する場合は、電極１１５を、光を反射する機能を有する材料を用いて形成し、電極１１８
を、光を透過する機能を有する材料を用いて形成する。

なお、電極１１５および電極１１８は、単層に限らず複数層の積層構造としてもよい。例
えば、電極１１５を陽極として用いる場合、ＥＬ層１１７と接する層を、インジウム錫酸
化物などのＥＬ層１１７よりも仕事関数が大きく透光性を有する層とし、その層に接して
反射率の高い層（アルミニウム、アルミニウムを含む合金、または銀など）を設けてもよ
い。

基板１１１側からトップエミッション構造の発光装置２５０に入射する光１９１は、透光
部１３１を介して基板１２１側に透過する。すなわち、透光部１３１を介して、基板１１
１側の様子を基板１２１側で観察することができる。

また、発光素子１２５から発せられた光１９２は、基板１２１側に射出される。すなわち
、発光部１３２と重畳する位置にトランジスタなどを形成しても、光１９２の射出の妨げ
にならない。よって、光１９２を効率よく射出することができ、消費電力を低減すること
ができる。また、回路設計がしやすくなるため、発光装置の生産性を高めることができる
。また、透光部１３１と重畳して配置された配線などを発光部１３２と重畳する位置に配
置することで、透光部１３１の透過率を向上することができる。よって、基板１１１側の
様子をより明確に視認することができる。

＜発光装置の変形例２＞
トップエミッション構造の発光装置２５０に着色層を付加し、カラー表示可能なトップエ
ミッション構造の発光装置２５０とするための構成例を、図２０（Ａ）に示す。図２０（
Ａ）は、図１９（Ａ）中に一点鎖線Ｄ３－Ｄ４で示した部位の断面に相当する図である。

図２０（Ａ）に示すトップエミッション構造の発光装置２５０は、基板１２１上に着色層
２６６と、着色層２６６を覆うオーバーコート層２６８を有する。着色層２６６は発光部
１３２と重畳して形成される。光１９２は、着色層２６６を透過することで、任意の色に
着色される。例えば、隣接する３つの発光部１３２において、重畳するそれぞれの着色層
２６６を、赤色の着色層２６６、緑色の着色層２６６、青色の着色層２６６とすることで
、フルカラー表示可能な発光装置を実現することができる。着色層２６６は、様々な材料
を用いて、印刷法、インクジェット法、フォトリソグラフィ法を用いて形成することがで
きる。

オーバーコート層２６８としては、例えばアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド等の
有機絶縁層を用いることができる。オーバーコート層２６８を形成することによって、例
えば、着色層２６６中に含まれる不純物等を発光素子１２５側に拡散することを抑制する
ことができる。ただし、オーバーコート層２６８は、必ずしも設ける必要はなく、オーバ
ーコート層２６８を形成しない構造としてもよい。

また、オーバーコート層２６８として透光性を有する導電膜を形成してもよい。オーバー
コート層２６８として透光性を有する導電膜を設けることで、発光素子１２５から発せら
れた光２３５を透過し、かつ、イオン化した不純物の透過を防ぐことができる。

透光性を有する導電膜は、例えば、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜
鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛などを用いて形成することができる。
また、グラフェン等の他、透光性を有する程度に薄く形成された金属膜を用いてもよい。

なお、図２０（Ａ）では、駆動回路２３３を構成するトランジスタ２５２の半導体層２０
８と重畳する領域に、絶縁層２１０を介して電極２６３を設ける例を示している。電極２
６３は、ゲート電極２０６と同様の材料および方法により形成することができる。

電極２６３は、ゲート電極として機能させることができる。なお、ゲート電極２０６およ
び電極２６３のどちらか一方を、単に「ゲート電極」という場合、他方を「バックゲート
電極」という場合がある。また、ゲート電極２０６および電極２２６のどちらか一方を、
「第１のゲート電極」といい、他方を「第２のゲート電極」という場合がある。

一般に、バックゲート電極は導電膜で形成され、ゲート電極とバックゲート電極で半導体
層のチャネル形成領域を挟むように配置される。よって、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
してもよく、ＧＮＤ電位や、任意の電位としてもよい。バックゲート電極の電位を変化さ
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。

また、ゲート電極とバックゲート電極は導電膜で形成されるため、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
に対する静電遮蔽機能）も有する。

半導体層２０８を挟んでゲート電極２０６および電極２６３を設けることで、更にはゲー
ト電極２０６および電極２６３を同電位とすることで、半導体層２０８の上下両方からキ
ャリアが誘起され、半導体層２０８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。

また、ゲート電極２０６および電極２６３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、ゲート電極２０６よりも下層、電極２６３よりも上層に存在する電荷が、
半導体層２０８に影響しない。この結果、ストレス試験（例えば、ゲートに負の電圧を印
加する－ＧＢＴ（Ｇａｔｅ Ｂｉａｓ－Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）ストレス試験）や、ゲ
ートに正の電圧を印加する＋ＧＢＴストレス試験の前後におけるしきい値電圧の変動が小
さい。また、異なるドレイン電圧におけ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、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（即ち、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。

また、ゲート電極２０６および電極２６３を有し、且つゲート電極２０６および電極２６
３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
ジスタにおける電気特性のばらつきも同時に低減される。

なお、表示領域２３１中に形成されるトランジスタ２４２に、バックゲート電極を設けて
もよい。

＜発光装置の変形例３＞
トップエミッション構造の発光装置２５０を、着色層２６６を用いずにフルカラー表示可
能なトップエミッション構造の発光装置２５０とするための他の構成例を、図２０（Ｂ）
に示す。

図２０（Ｂ）に示すトップエミッション構造の発光装置２５０は、着色層２６６、および
オーバーコート層２６８を設けないかわりにＥＬ層１１７Ｒ、ＥＬ層１１７Ｇ、ＥＬ層１
１７Ｂ（図示せず）などを用いることによって、カラー表示を行うことが出来る。ＥＬ層
１１７Ｒ、ＥＬ層１１７Ｇ、ＥＬ層１１７Ｂなどは、それぞれ、赤、緑、青、などの異な
る色で発光させることが出来る。例えば、ＥＬ層１１７Ｒからは赤色の波長を有する光１
９２Ｒが発せられ、ＥＬ層１１７Ｇからは緑色の波長を有する光１９２Ｇが発せられ、Ｅ
Ｌ層１１７Ｂからは青色の波長を有する光１９２Ｂ（図示せず）が発せられる。

また、着色層２６６を用いないことによって、光１９２Ｒ、光１９２Ｇ、および光１９２
Ｂが着色層２６６を透過する際に生じる輝度の低下を無くすことが出来る。また、光１９
２Ｒ、光１９２Ｇ、および光１９２Ｂの波長に応じて、ＥＬ層１１７Ｒ、ＥＬ層１１７Ｇ
、およびＥＬ層１１７Ｂの厚さを調整することで、色純度を向上させることができる。

＜発光装置の変形例４＞
図２１（Ａ）に示すように、発光装置２５０において、基板１１１側に、タッチセンサを
有する基板を設けてもよい。タッチセンサは、導電層９９１と導電層９９３などを用いて
構成されている。また、それらの間には、絶縁層９９２が設けられている。

なお、導電層９９１、及び／又は、導電層９９３は、インジウム錫酸化物やインジウム亜
鉛酸化物などの透明導電膜を用いることが望ましい。ただし、抵抗を下げるため、導電層
９９１、及び／又は、導電層９９３の一部、または、全部に、低抵抗な材料を持つ層を用
いてもよい。例えば、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からなる単体金属、または
これを主成分とする合金を単層構造または積層構造を用いることができる。または、導電
層９９１、及び／又は、導電層９９３として、金属ナノワイヤを用いてもよい。その場合
の金属としては、銀などが好適である。これにより、抵抗値を下げることが出来るため、
センサの感度を向上させることが出来る。

絶縁層９９２は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、
酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、または窒化酸化アルミニウム等を、単層また
は多層で形成するのが好ましい。絶縁層９９２は、スパッタリング法やＣＶＤ法、熱酸化
法、塗布法、印刷法等を用いて形成することが可能である。

なお、図２１（Ａ）ではタッチセンサを基板１１１側に設ける例を示しているが、本発明
の実施形態の一態様は、これに限定されない。タッチセンサは基板１２１側に設けること
もできる。

なお、基板９９４として、光学フィルムの機能を持たせてもよい。つまり、基板９９４は
、偏光板や位相差板などの機能を有していてもよい。

また、図２１（Ｂ）に示すように、基板１１１に直接タッチセンサを形成してもよい。

本実施の形態は、他の実施の形態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。

（実施の形態５）
本実施の形態では、発光素子１２５に用いることができる発光素子の構成例について説明
する。なお、本実施の形態に示すＥＬ層３２０が、他の実施の形態に示したＥＬ層１１７
に相当する。

＜発光素子の構成＞
図２２（Ａ）に示す発光素子３３０は、一対の電極（電極３１８、電極３２２）間にＥＬ
層３２０が挟まれた構造を有する。なお、以下の本実施の形態の説明においては、例とし
て、電極３１８を陽極として用い、電極３２２を陰極として用いるものとする。

また、ＥＬ層３２０は、少なくとも発光層を含んで形成されていればよく、発光層以外の
機能層を含む積層構造であっても良い。発光層以外の機能層としては、正孔注入性の高い
物質、正孔輸送性の高い物質、電子輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、バイポー
ラ性（電子及び正孔の輸送性の高い物質）の物質等を含む層を用いることができる。具体
的には、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層等の機能層を適宜組み合わせ
て用いることができる。

図２２（Ａ）に示す発光素子３３０は、電極３１８と電極３２２との間に生じた電位差に
より電流が流れ、ＥＬ層３２０において正孔と電子とが再結合し、発光するものである。
つまりＥＬ層３２０に発光領域が形成されるような構成となっている。

本発明において、発光素子３３０からの発光は、電極３１８、または電極３２２側から外
部に取り出される。従って、電極３１８、または電極３２２のいずれか一方は透光性を有
する物質で成る。

なお、ＥＬ層３２０は図２２（Ｂ）に示す発光素子３３１のように、電極３１８と電極３
２２との間に複数積層されていても良い。ｘ層（ｘは２以上の自然数）の積層構造を有す
る場合には、ｙ番目（ｙは、１≦ｙ＜ｘを満たす自然数）のＥＬ層３２０と、（ｙ＋１）
番目のＥＬ層３２０との間には、それぞれ電荷発生層３２０ａを設けることが好ましい。

電荷発生層３２０ａは、有機化合物と金属酸化物の複合材料、金属酸化物、有機化合物と
アルカリ金属、アルカリ土類金属、またはこれらの化合物との複合材料の他、これらを適
宜組み合わせて形成することができる。有機化合物と金属酸化物の複合材料としては、例
えば、有機化合物と酸化バナジウムや酸化モリブデンや酸化タングステン等の金属酸化物
を含む。有機化合物としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水
素等の低分子化合物、または、それらの低分子化合物のオリゴマー、デンドリマー、ポリ
マー等など、種々の化合物を用いることができる。なお、有機化合物としては、正孔輸送
性有機化合物として正孔移動度が１０^－６ｃｍ^２／Ｖｓ以上であるものを適用することが
好ましい。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用い
てもよい。なお、電荷発生層３２０ａに用いるこれらの材料は、キャリア注入性、キャリ
ア輸送性に優れているため、発光素子３３０の低電流駆動、および低電圧駆動を実現する
ことができる。

なお、電荷発生層３２０ａは、有機化合物と金属酸化物の複合材料と他の材料とを組み合
わせて形成してもよい。例えば、有機化合物と金属酸化物の複合材料を含む層と、電子供
与性物質の中から選ばれた一の化合物と電子輸送性の高い化合物とを含む層とを組み合わ
せて形成してもよい。また、有機化合物と金属酸化物の複合材料を含む層と、透明導電膜
とを組み合わせて形成してもよい。

このような構成を有する発光素子３３１は、エネルギーの移動や消光などの問題が起こり
難く、材料の選択の幅が広がることで高い発光効率と長い寿命とを併せ持つ発光素子とす
ることが容易である。また、一方の発光層で燐光発光、他方で蛍光発光を得ることも容易
である。

なお、電荷発生層３２０ａとは、電極３１８と電極３２２に電圧を印加したときに、電荷
発生層３２０ａに接して形成される一方のＥＬ層３２０に対して正孔を注入する機能を有
し、他方のＥＬ層３２０に電子を注入する機能を有する。

図２２（Ｂ）に示す発光素子３３１は、ＥＬ層３２０に用いる発光物質の種類を変えるこ
とにより様々な発光色を得ることができる。また、発光物質として発光色の異なる複数の
発光物質を用いることにより、ブロードなスペクトルの発光や白色発光を得ることもでき
る。

図２２（Ｂ）に示す発光素子３３１を用いて、白色発光を得る場合、複数のＥＬ層の組み
合わせとしては、赤、青及び緑色の光を含んで白色に発光する構成であればよく、例えば
、青色の蛍光材料を発光物質として含む発光層と、緑色と赤色の燐光材料を発光物質とし
て含む発光層を有する構成が挙げられる。また、赤色の発光を示す発光層と、緑色の発光
を示す発光層と、青色の発光を示す発光層とを有する構成とすることもできる。または、
補色の関係にある光を発する発光層を有する構成であっても白色発光が得られる。発光層
が２層積層された積層型素子において、発光層から得られる発光の発光色と発光層から得
られる発光の発光色を補色の関係にする場合、補色の関係としては、青色と黄色、あるい
は青緑色と赤色などが挙げられる。

なお、上述した積層型素子の構成において、積層される発光層の間に電荷発生層を配置す
ることにより、電流密度を低く保ったまま、高輝度領域での長寿命素子を実現することが
できる。また、電極材料の抵抗による電圧降下を小さくできるので、大面積での均一な発
光が可能となる。

本実施の形態は、他の実施の形態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。

（実施の形態６）
本実施の形態では、本発明の一態様の発光装置を用いた照明装置や表示装置の一例につい
て、図面を参照して説明する。

図２３（Ａ１）および図２３（Ｂ１）は、タクシーの前部座席と後部座席の間に本発明の
一態様の発光装置が適用された照明装置６００１または照明装置６００２を設ける例を示
している。照明装置６００１および照明装置６００２は、アクリル樹脂基板や、ガラス基
板上に本発明の一態様の発光装置が設けられている。なお、照明装置６００１または照明
装置６００２にガラス基板を用いる場合には、破損時の飛散防止のため、透明な飛散防止
フィルムを張り付けてもよい。また、本発明の一態様の発光装置が飛散防止フィルムとし
て機能することもできる。

図２３（Ａ１）は、照明装置６００１を車両内の天井付近から床付近に至る大きさで設け
る例を示している。また、図２３（Ｂ１）は、照明装置６００２を車両内の天井付近から
前部座席の上半分程度まで設ける例を示している。

照明装置６００１の非発光時は、照明装置６００１を介して前方の様子を見ることができ
る。また、照明装置６００２の非発光時は、照明装置６００２を介して前方の様子を見る
ことができる。

万が一強盗などに襲われた場合、照明装置６００１または照明装置６００２を発光させる
ことで、強盗などを怯ませることができる。また、照明装置６００１または照明装置６０
０２を発光させたまま、強盗などを後部座席に閉じ込めることができるため、犯罪者の検
挙率を高めることができる。

図２４（Ａ）は、本発明の一態様の発光装置を商品などの陳列窓６１０１に用いる例を示
している。陳列窓６１０１の背面に、テレビ６１１１、携帯型情報端末６１１２、デジタ
ルスチルカメラ６１１３が展示されている。

図２４（Ｂ）に示すように、陳列窓６１０１に文字や画像などの情報を表示することがで
きる。また、陳列窓６１０１に文字や画像などの情報を表示しながら、陳列窓６１０１の
背面にある陳列品の様子を確認することができる。また、本発明の一態様の発光装置を用
いた陳列窓６１０１は、任意の領域のみを発光させ、当該領域の背面の様子を視認しにく
くすることができる。図２４（Ｂ）では、複数の陳列品のうち、デジタルスチルカメラ６
１１３のみを見えなくしている。

本実施の形態は、他の実施の形態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。

１００ 発光装置
１０１ 素子形成基板
１１１ 基板
１１２ 接着層
１１３ 剥離層
１１４ 隔壁
１１５ 電極
１１７ ＥＬ層
１１８ 電極
１１９ 電極
１２０ 接着層
１２１ 基板
１２２ 開口
１２３ 異方性導電接続層
１２４ 外部電極
１２５ 発光素子
１２８ 開口
１２９ 開口
１３０ 領域
１３１ 透光部
１３２ 発光部
１３５ 走査線
１３６ 信号線
１４１ 端子
１４２ 端子
１５０ 発光装置
１９１ 光
１９２ 光
２００ 発光装置
２０５ 絶縁層
２０６ ゲート電極
２０７ ゲート絶縁層
２０８ 半導体層
２１０ 絶縁層
２１１ 絶縁層
２１６ 端子電極
２１９ 配線
２２６ 電極
２３１ 表示領域
２３２ 駆動回路
２３３ 駆動回路
２３５ 光
２４２ トランジスタ
２４３ 容量素子
２５０ 発光装置
２５２ トランジスタ
２６３ 電極
２６６ 着色層
２６８ オーバーコート層
３１８ 電極
３２０ ＥＬ層
３２２ 電極
３３０ 発光素子
３３１ 発光素子
４３１ トランジスタ
４３５ ノード
４３７ ノード
９８１ マイクロレンズアレイ
９８２ 光拡散フィルム
９９１ 導電層
９９２ 絶縁層
９９３ 導電層
９９４ 基板
６００１ 照明装置
６００２ 照明装置
６１０１ 陳列窓
６１１１ テレビ
６１１２ 携帯型情報端末
６１１３ デジタルスチルカメラ
１１７Ｂ ＥＬ層
１１７Ｇ ＥＬ層
１１７Ｒ ＥＬ層
１１８Ｈ 電極
１１８Ｖ 電極
１９２Ｂ 光
１９２Ｇ 光
１９２Ｒ 光
２０９ａ ソース電極
２０９ｂ ドレイン電極
２３１ａ 部位
３２０ａ 電荷発生層

Claims (1)

1. 第１の領域と、第２の領域とを有し、
   前記第１の領域は、発光部を有し、且つ、透光性を有さず、
   前記第２の領域は、透光性を有し、
   前記第１の領域は網目状に配置され、前記第２の領域はマトリクス状に配置され、
   前記発光部は、第１の電極、ＥＬ層および第２の電極を含む発光素子を有し、
   前記発光素子には、トランジスタが電気的に接続される、発光装置。

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