JP2024025721A - 表示装置 - Google Patents

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舜平 山崎
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Abstract

【課題】高速に駆動する表示装置を提供する。【解決手段】複数の画素、第1の信号線、第2の信号線、走査線及び絶縁層を有し、第1の信号線は、絶縁層を間に挟んで、第2の信号線と重畳する領域を有し、複数の画素のそれぞれは、第1のトランジスタ及び第2のトランジスタを有し、第1の信号線は、第1の画素を含む一列に属する画素のそれぞれにおいて、第1のトランジスタのソース及びドレインの一方として機能し、第1の画素において、第1のトランジスタは、第1の半導体層を有し、第1の半導体層は、絶縁層が有する第1開口における側壁と接する領域を有し、第2の信号線は、第1の画素を含む一行に属する画素のそれぞれにおいて、第2のトランジスタのソース及びドレインの一方として機能する表示装置である。【選択図】図9

Description

本発明の一態様は、表示装置、半導体装置、表示モジュール、及び電子機器に関する。本発明の一態様は、表示装置の作製方法、及び半導体装置の作製方法に関する。
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本発明の一態様の技術分野として、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、電子機器、照明装置、入力装置(例えば、タッチセンサ)、入出力装置(例えば、タッチパネル)、それらの駆動方法、又はそれらの製造方法を一例として挙げることができる。
トランジスタを有する半導体装置は、表示装置及び電子機器に広く適用されており、半導体装置の高集積化、及び高速化が求められている。例えば、高精細な表示装置に半導体装置を適用する場合、高集積の半導体装置が求められる。トランジスタの集積度を高める手段の一つとして、微細なサイズのトランジスタの開発が進められている。
近年、仮想現実(VR:Virtual Reality)、拡張現実(AR:Augmented Reality)、代替現実(SR:Substitutional Reality)、又は複合現実(MR:Mixed Reality)に適用可能な表示装置が求められている。VR、AR、SR、及びMRは総称してXR(Extended Reality)とも呼ばれる。XR向けの表示装置は、現実感、及び没入感を高めるために、精細度の高いこと、及び色再現性の高いことが望まれている。当該表示装置に適用可能なものとして、例えば、液晶表示装置、有機EL(Electro Luminescence)素子、発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)等の発光素子を備える発光装置等が挙げられる。
特許文献1には、有機EL素子(有機ELデバイスともいう。)を用いた、VR向けの表示装置が開示されている。
国際公開第2018/087625号
表示装置を高精細化し、単位面積当たりの画素の個数が多い場合、例えば所望のフレーム周波数で表示を行うために、表示装置をより高速に駆動させることが好ましい。
そこで、本発明の一態様は、高速に駆動する表示装置、及びその作製方法を提供することを課題の1つとする。又は、本発明の一態様は、高精細な表示装置、及びその作製方法を提供することを課題の1つとする。又は、本発明の一態様は、微細なサイズのトランジスタを有する表示装置、及びその作製方法を提供することを課題の1つとする。又は、本発明の一態様は、オン電流の大きいトランジスタを有する表示装置、及びその作製方法を提供することを課題の1つとする。又は、本発明の一態様は、電気特性の良好な表示装置、及びその作製方法を提供することを課題の1つとする。又は、本発明の一態様は、新規な半導体装置、及びその作製方法を提供することを課題の1つとする。
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、請求項等の記載から抽出することが可能である。
(1)本発明の一態様は、複数の行と複数の列を有するマトリクス状に配置された複数の画素と、第1の信号線と、第2の信号線と、走査線と、絶縁層と、を有し、第1の信号線は、絶縁層を間に挟んで、第2の信号線と重畳する領域を有し、複数の画素のそれぞれは、第1のトランジスタと、第2のトランジスタと、を有し、第1の信号線は、第1の画素を含む一列に属する画素のそれぞれにおいて、第1のトランジスタのソース及びドレインの一方として機能し、第1の画素において、第1のトランジスタは、第1の半導体層と、第1の導電層と、第1の半導体層上のゲート絶縁層と、を有し、第1の導電層は、第1のトランジスタのソース及びドレインの他方として機能し、第1の半導体層は、絶縁層が有する第1開口における側壁と接する領域と、第1の信号線の上面と接し、かつ、前記第1開口と平面視において重畳する領域と、第1の導電層の上面と接する領域と、を有し、走査線は、ゲート絶縁層を間に挟んで第1の半導体層と重畳する領域を有し、走査線は、第1のトランジスタのゲートとして機能し、第2の信号線は、第1の画素を含む一行に属する画素のそれぞれにおいて、第2のトランジスタのソース及びドレインの一方として機能し、絶縁層は、第1の信号線上に位置し、第2の信号線及び第1の導電層は、絶縁層上に位置する表示装置である。
(2)上記(1)に示す構成において、第1の画素における第2のトランジスタは、第2の導電層と、第2の半導体層と、を有し、第2の導電層は、第2のトランジスタのソース及びドレインの他方として機能し、第2の半導体層は、絶縁層が有する第2開口における側壁と接する領域と、第2の導電層の上面と接し、かつ、前記第2開口と平面視において重畳する領域と、第2の信号線の上面と接する領域と、を有し、絶縁層は、第2の導電層上に位置することができる。
(3)本発明の一態様は、複数の行と複数の列を有するマトリクス状に配置された複数の画素と、第1の信号線と、第2の信号線と、走査線と、絶縁層と、を有し、第1の信号線は、絶縁層を間に挟んで、第2の信号線と重畳する領域を有し、複数の画素のそれぞれは、第1のトランジスタと、第2のトランジスタと、を有し、第1の信号線は、第1の画素を含む一列に属する画素のそれぞれにおいて、第1のトランジスタのソース及びドレインの一方として機能し、第1の画素において、第1のトランジスタは、第1の半導体層と、第1の導電層と、第1の半導体層上のゲート絶縁層と、を有し、第1の導電層は、第1のトランジスタのソース及びドレインの他方として機能し、第1の半導体層は、絶縁層が有する第1開口における側壁と接する領域と、第1の信号線の上面と接する領域と、第1の導電層の上面と接し、かつ、第1開口と平面視において重畳する領域と、を有し、走査線は、ゲート絶縁層を間に挟んで第1の半導体層と重畳する領域を有し、走査線は、第1のトランジスタのゲートとして機能し、第2の信号線は、第1の画素を含む一行に属する画素のそれぞれにおいて、第2のトランジスタのソース及びドレインの一方として機能し、絶縁層は、第2の信号線及び第1の導電層上に位置し、第1の信号線は、絶縁層上に位置する表示装置である。
(4)上記(3)に示す構成において、第1の画素における第2のトランジスタは、第2の導電層と、第2の半導体層と、を有し、第2の導電層は、第2のトランジスタのソース及びドレインの他方として機能し、第2の半導体層は、絶縁層が有する第2開口における側壁と接する領域と、第2の導電層の上面と接する領域と、第2の信号線の上面と接し、かつ、第2開口と平面視において重畳する領域と、を有し、第2の導電層は、絶縁層上に位置することができる。
(5)上記(1)、(3)に示す構成において、第1の導電層と、第2の信号線とは、同じ材料を用いて構成することができる。
(6)上記(2)、(4)に示す構成において、第1の導電層と、第2の信号線とは、同じ材料を用いて構成することができ、第2の導電層と、第1の信号線とは、同じ材料を用いて構成することができる。
(7)上記(1)乃至(4)に示す構成において、複数の画素のそれぞれにおいて、第2のトランジスタのゲートと、第1のトランジスタのソース及びドレインの一方は、電気的に接続されてもよい。
(8)本発明の一態様は、m行n列のマトリクス状に配置された複数の画素(mは2以上の整数、nは2以上の整数)と、m本の走査線と、n本の信号線と、m本の電流供給線と、絶縁層と、を有し、n本の信号線のそれぞれは、絶縁層を間に挟んでm本の電流供給線のそれぞれと重畳する領域を有し、複数の画素のそれぞれは、第1のトランジスタと、第2のトランジスタと、を有し、第hの走査線(hは1以上m以下の整数)は、第h行の画素のそれぞれが有する第1のトランジスタのゲートとして機能し、第kの信号線(kは1以上n以下の整数)は、第k列の画素のそれぞれが有する第1のトランジスタのソース及びドレインの一方として機能し、第hの電流供給線(hは1以上m以下の整数)は、第h行の画素のそれぞれが有する第2のトランジスタのソース及びドレインの一方として機能し、第k列の画素のそれぞれにおいて、第1のトランジスタは第1の半導体層を有し、第1の半導体層は、絶縁層が有する開口における側壁と接する第1領域と、第kの信号線の上面と接する第2領域と、を有する表示装置である。
(9)上記(8)に示す構成において、第hの電流供給線と、第hの走査線とは、概略平行に配置される領域を有する場合において、第hの電流供給線と第hの走査線の間のスペースの幅は、第hの電流供給線の配線幅よりも狭い領域を有することができる。
(10)上記(8)に示す構成において、hが3以上m以下であり、第(h-1)の電流供給線と、第hの走査線とは、概略平行に配置される領域を有する場合において、第(h-1)の電流供給線と第hの走査線の間のスペースの幅は、第(h-1)の電流供給線の配線幅よりも狭い領域を有することができる。
(11)上記(8)乃至(10)のいずれか一に示す構成において、n本の信号線のそれぞれにおいて、m本の電流供給線のそれぞれと重畳する領域は、絶縁層の上方に位置することができる。
(12)上記(8)乃至(10)のいずれか一に示す構成において、n本の信号線のそれぞれにおいて、m本の電流供給線のそれぞれと重畳する領域は、絶縁層の下方に位置することができる。
本発明の一態様により、高速に駆動する表示装置、及びその作製方法を提供できる。又は、本発明の一態様により、高精細な表示装置、及びその作製方法を提供できる。又は、本発明の一態様により、微細なサイズのトランジスタを有する表示装置、及びその作製方法を提供できる。又は、本発明の一態様により、オン電流の大きいトランジスタを有する表示装置、及びその作製方法を提供できる。又は、本発明の一態様により、電気特性の良好な表示装置、及びその作製方法を提供できる。又は、本発明の一態様により、新規な半導体装置、及びその作製方法を提供できる。
なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。明細書、図面、請求項の記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
図1(A)は、表示装置の構成例を説明するブロック図である。図1(B)は、画素の構成例を説明する平面図である。図1(C)乃至図1(E)は、画素の構成例を説明する回路図である。 図2(A)は、表示装置の構成例を説明するブロック図である。図2(B)は、画素の構成例を説明する回路図である。 図3(A)乃至図3(C)は、画素の構成例を説明する回路図である。 図4(A)は、トランジスタの構成例を説明する平面図である。図4(B)は、トランジスタの構成例を説明する断面図である。 図5(A)は、トランジスタの構成例を説明する平面図である。図5(B)は、トランジスタの構成例を説明する断面図である。 図6(A)は、画素回路を含む構成例を説明する回路図である。図6(B)は、画素回路を含む構成例を説明する平面図である。図6(C)及び図6(D)は、画素回路を含む構成例を説明する断面図である。 図7(A)は、画素回路を含む構成例を説明する平面図である。図7(B)及び図7(C)は、画素回路を含む構成例を説明する断面図である。 図8(A)乃至図8(C)は、画素回路を含む構成例を説明する平面図である。 図9(A)は、画素回路を含む構成例を説明する平面図である。図9(B)は、画素回路を含む構成例を説明する断面図である。 図10は、画素回路を含む構成例を説明する斜視図である。 図11は、画素回路を含む構成例を説明する平面図である。 図12は、画素回路を含む構成例を説明する断面図である。 図13(A)は、画素回路を含む構成例を説明する平面図である。図13(B)は、画素回路を含む構成例を説明する断面図である。 図14は、画素回路を含む構成例を説明する斜視図である。 図15は、画素回路を含む構成例を説明する平面図である。 図16は、画素回路を含む構成例を説明する断面図である。 図17(A)は、画素回路を含む構成例を説明する平面図である。図17(B)は、画素回路を含む構成例を説明する断面図である。 図18(A)は、画素回路を含む構成例を説明する平面図である。図18(B)及び図18(C)は、画素回路を含む構成例を説明する断面図である。 図19(A)は、画素回路を含む構成例を説明する平面図である。図19(B)は、画素回路を含む構成例を説明する断面図である。 図20(A)は、画素回路を含む構成例を説明する平面図である。図20(B)乃至図20(D)は、画素回路を含む構成例を説明する断面図である。 図21(A)は、画素回路を含む構成例を説明する平面図である。図21(B)は、画素回路を含む構成例を説明する断面図である。 図22は、画素回路を含む構成例を説明する平面図である。 図23は、画素回路を含む構成例を説明する平面図である。 図24は、画素回路を含む構成例を説明する平面図である。 図25は、画素回路を含む構成例を説明する平面図である。 図26(A)及び図26(B)は、画素回路を含む構成例を説明する平面図である。図26(C)は、画素回路を含む構成例を説明する断面図である。 図27(A)乃至図27(C)は、画素回路を含む構成例の作製方法を説明する断面図である。 図28(A)及び図28(B)は、画素回路を含む構成例の作製方法を説明する断面図である。 図29(A)は、画素回路を含む構成例を説明する平面図である。図29(B)は、画素回路を含む構成例を説明する断面図である。 図30(A)乃至図30(C)は、表示装置の構成例を示す平面図である。 図31(A)は、表示装置の構成例を示す平面図である。図31(B)および図31(C)は、表示装置の構成例を示す断面図である。 図32(A)は、表示装置の構成例を示す平面図である。図32(B)は、表示装置の構成例を示す断面図である。 図33(A)は、表示装置の構成例を示す平面図である。図33(B1)乃至図33(B3)は、表示装置の構成例を示す断面図である。 図34(A)、及び図34(B)は、表示装置の構成例を示す平面図である。 図35(A1)、及び図35(A2)は、表示装置の構成例を示す平面図である。図35(B)は、表示装置の構成例を示す断面図である。 図36(A)は、表示装置の構成例を示す平面図である。図36(B)は、表示装置の構成例を示す断面図である。 図37(A)は、表示装置の構成例を示す平面図である。図37(B)は、表示装置の構成例を示す断面図である。 図38(A)は、表示装置の構成例を示す平面図である。図38(B)は、表示装置の構成例を示す断面図である。 図39(A1)、及び図39(A2)は、表示装置の構成例を示す平面図である。図39(B)は、表示装置の構成例を示す断面図である。 図40(A)は、表示装置の構成例を示す平面図である。図40(B)は、表示装置の構成例を示す断面図である。 図41(A)は、表示装置の構成例を示す平面図である。図41(B)は、表示装置の構成例を示す断面図である。 図42(A)、及び図42(B)は、表示装置の構成例を示す平面図である。 図43(A1)、及び図43(A2)は、表示装置の構成例を示す平面図である。図43(B)は、表示装置の構成例を示す断面図である。 図44(A)は、表示装置の構成例を示す平面図である。図44(B1)、及び図44(B2)は、表示装置の構成例を示す断面図である。 図45(A)、及び図45(B)は、表示装置の構成例を示す断面図である。 図46(A)、及び図46(B)は、表示装置の構成例を示す断面図である。 図47(A)、及び図47(B)は、表示装置の構成例を示す断面図である。 図48(A)は、表示装置の構成例を示す平面図である。図48(B)は、表示装置の構成例を示す断面図である。 図49(A)、及び図49(B)は、表示装置の構成例を示す平面図である。 図50(A)は、表示装置の構成例を示す平面図である。図50(B)は、表示装置の構成例を示す断面図である。 図51(A)乃至図51(C)は、表示装置の構成例を示す平面図である。 図52(A)乃至図52(C)は、表示装置の構成例を示す平面図である。 図53(A)、及び図53(B)は、表示装置の構成例を示す平面図である。 図54(A)は、表示装置の構成例を示す平面図である。図54(B)は、表示装置の構成例を示す断面図である。 図55(A)乃至図55(G)は、画素の構成例を示す平面図である。 図56(A)乃至図56(K)は、画素の構成例を示す平面図である。 図57は、表示装置の構成例を示す斜視図である。 図58は、表示装置の構成例を示す断面図である。 図59は、表示装置の構成例を示す断面図である。 図60(A)は、表示装置の構成例を示す断面図である。図60(B)、及び図60(C)は、トランジスタの構成例を示す断面図である。 図61は、表示装置の構成例を示す断面図である。 図62は、表示装置の構成例を示す断面図である。 図63は、表示装置の構成例を示す断面図である。 図64(A)乃至図64(F)は、発光素子の構成例を示す断面図である。 図65(A)乃至図65(C)は、発光素子の構成例を示す断面図である。 図66(A)乃至図66(D)は、電子機器の一例を示す図である。 図67(A)乃至図67(F)は、電子機器の一例を示す図である。 図68(A)乃至図68(G)は、電子機器の一例を示す図である。 図69(A)は、記憶装置の一例を示す図である。図69(B)乃至図69(F)は、メモリセルの構成例を示す回路図である。
実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分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。また、同様の機能を指す場合には、ハッチングパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。さらに、同一の工程で形成できる複数の層には、互いに同一のハッチングパターンを付す場合がある。
図面において示す各構成の、位置、大きさ、及び、範囲等は、理解の簡単のため、実際の位置、大きさ、及び、範囲等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、図面に開示された位置、大きさ、及び、範囲等に限定されない。
なお、「膜」という言葉と、「層」という言葉とは、場合によっては、又は、状況に応じて、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変更することが可能である場合がある。又は、例えば、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能である場合がある。
また、本明細書等において「電極」及び「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」又は「配線」の用語は、複数の「電極」又は「配線」が一体となって形成されている場合等も含む。
本明細書等において、トランジスタの接続関係を説明する際、「ソース又はドレインの一方」(又は第1電極、又は第1端子)、「ソース又はドレインの他方」(又は第2電極、又は第2端子)という表記を用いる。これは、トランジスタのソースとドレインは、トランジスタの構造又は動作条件等によって変わるためである。なおトランジスタのソースとドレインの呼称については、ソース(ドレイン)端子、またはソース(ドレイン)電極等、状況に応じて適切に言い換えることができる。
本明細書等では、発光波長が異なる発光素子で少なくとも発光層を作り分ける構造をSBS(Side By Side)構造と呼ぶ場合がある。SBS構造は、発光素子ごとに材料及び構成を最適化できるため、材料及び構成の選択の自由度が高まり、輝度の向上及び信頼性の向上を図ることが容易となる。
本明細書等において、正孔又は電子を、「キャリア」といって示す場合がある。具体的には、正孔注入層又は電子注入層を「キャリア注入層」といい、正孔輸送層又は電子輸送層を「キャリア輸送層」といい、正孔ブロック層又は電子ブロック層を「キャリアブロック層」という場合がある。なお、上述のキャリア注入層、キャリア輸送層、及びキャリアブロック層は、それぞれ、断面形状、又は特性等によって明確に区別できない場合がある。また、1つの層が、キャリア注入層、キャリア輸送層、及びキャリアブロック層のうち2つ又は3つの機能を兼ねる場合がある。
本明細書等において、発光素子(発光デバイスともいう。)は、一対の電極間にEL層を有する。EL層は、少なくとも発光層を有する。ここで、EL層が有する層(機能層ともいう。)として、発光層、キャリア注入層(正孔注入層及び電子注入層)、キャリア輸送層(正孔輸送層及び電子輸送層)、及び、キャリアブロック層(正孔ブロック層及び電子ブロック層)等が挙げられる。
本明細書等において、受光素子(受光デバイスともいう。)は、一対の電極間に少なくとも光電変換層として機能する活性層を有する。
本明細書等において、島状とは、同一工程で形成された同一材料を用いた2以上の層が、物理的に分離されている状態であることを示す。例えば、島状の発光層とは、当該発光層と、隣接する発光層とが、物理的に分離されている状態であることを示す。
本明細書等において、テーパ形状とは、構造の側面の少なくとも一部が、基板面又は被形成面に対して傾斜して設けられている形状のことを指す。例えば、傾斜した側面と基板面又は被形成面とがなす角(テーパ角ともいう。)が90度未満である領域を有すると好ましい。なお、構造の側面、基板面、及び被形成面は、必ずしも完全に平坦である必要はなく、微小な曲率を有する略平面状、又は微細な凹凸を有する略平面状であってもよい。
本明細書等において、層の側面がテーパ形状を有する場合、特に断りがある場合を除き、当該層の側面のうち最も外側に位置する部分を、層の端部という。例えば、層の下面端部が上面端部より外側に位置する場合、特に断りがある場合を除き、層の下面端部を単に端部という。
本明細書等において、マスク層(犠牲層ともいう。)とは、少なくとも発光層(より具体的には、EL層を構成する層のうち、島状に加工される層)の上方に位置し、製造工程中において、当該発光層を保護する機能を有する層を示す。
本明細書等において、段切れとは、層、膜、又は電極が、被形成面の形状(例えば段差等)に起因して分断されてしまう現象を示す。
本明細書等において「平面形状が概略一致」とは、積層した層と層との間で少なくとも輪郭の一部が重なることをいう。例えば、上層と下層とが、同一のマスクパターン、又は一部が同一のマスクパターンにより加工された場合を含む。ただし、厳密には輪郭が重なり合わず、上層が下層の内側に位置すること、又は、上層が下層の外側に位置することもあり、この場合も「平面形状が概略一致」という。
また、本明細書等において、「上」、「下」、「左」、及び「右」等の配置を示す語句は、構成要素同士の位置関係を、図面を参照して説明するために、便宜上用いている。また、構成要素同士の位置関係は、各構成要素を描写する方向に応じて適宜変化するものである。したがって、明細書で説明した語句に限定されず、状況に応じて適切に言い換えることができる。
なお、本明細書では、一つの「画素」の中で独立した動作が行われる最小単位を便宜的に「副画素」と定義して説明を行うが、「副画素」を「画素」と置き換えてもよい場合がある。また、「画素」を「副画素」と置き換えてもよい場合がある。
本明細書等において、金属酸化物(metal oxide)とは、広い意味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)、及び酸化物半導体(Oxide Semiconductor又は単にOSともいう。)等に分類される。例えば、トランジスタの半導体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いう場合がある。つまり、OSトランジスタと記載する場合においては、金属酸化物又は酸化物半導体を有するトランジスタと言い換えることができる。なお、窒素を有する金属酸化物も金属酸化物と総称する場合がある。また、窒素を有する金属酸化物を、金属酸窒化物(metal oxynitride)といってもよい。
(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置、及びトランジスタについて説明する。
ここで本明細書等において、「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」または「概略平行」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」または「概略垂直」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、本明細書等において、「直交」とは、二つの直線が80°以上100°以下の角度で交差または接続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、「略直交」または「概略直交」とは、二つの直線が60°以上120°以下の角度で交差または接続されている状態をいう。
<トランジスタ>
本発明の一態様のトランジスタのソース電極とドレイン電極は、互いに異なる高さに位置する。
ソース電極と、ドレイン電極と、の間には絶縁層が設けられ、ソース電極とドレイン電極の高さが異なる。なお、該絶縁層は、ソース電極と高さが同じ領域を有していてもよい。また、該絶縁層は、ドレイン電極と高さが同じ領域を有していてもよい。
ソース電極とドレイン電極の間の該絶縁層には開口が設けられ、該開口における側壁に沿って、トランジスタの半導体層が配置される。該開口は、ソース電極及びドレイン電極のうち、高さが低い方の電極に達する。
また、本発明の一態様のトランジスタでは、ソース電極とドレイン電極が平面視において、互いに重畳する領域を有する場合がある。このような場合には例えば、ソース電極とドレイン電極とが重なる領域において、ソース電極とドレイン電極の間には該絶縁層が設けられる。
本発明の一態様のトランジスタを表示装置に適用することができる。
<表示装置>
本発明の一態様の表示装置は、マトリクス状に配置された複数の画素と、第1の信号線と、走査線と、第2の信号線と、を有する。マトリクスは例えば、複数の行と、複数の列と、を有する。マトリクスの列方向と行方向は例えば、直交、あるいは概略直交する。あるいは列方向と行方向は垂直に交差しなくてもよい。例えば、列方向と行方向が斜めに交差してもよい。また、本発明の一態様の表示装置は、m行n列に配置された複数の画素と、m本の走査線と、n本の信号線と、m本の電流供給線と、を有する。ここで、mは2以上の整数であり、nは2以上の整数である。m本の走査線及びm本の電流供給線は例えば、行方向に延伸する配線であり、n本の信号線は例えば、列方向に延伸する配線である。ここで、本発明の一態様の表示装置において、電流供給線を例えば、列方向に延伸する構成としてもよい。この場合には例えば、電流供給線の本数はn本とすればよい。走査線は例えば、表示装置の走査線駆動回路からの信号を、画素等に与える機能を有することができる。走査線はゲート線と呼ばれる場合がある。第1の信号線は例えば、表示装置の信号線駆動回路からの信号を、画素等に与える機能を有することができる。第1の信号線はソース線と呼ばれる場合がある。第2の信号線は例えば、電源電位を、画素等に与える機能を有することができる。第2の信号線は電源線と呼ばれる場合がある。また第2の信号線は例えば、電流を発光素子等へ供給する機能を有することができる。第2の信号線は電流供給線と呼ばれる場合がある。また、第2の信号線を、表示装置の信号線駆動回路からの信号を与える機能を有する配線としてもよい。
複数の画素のそれぞれは、本発明の一態様のトランジスタを一以上、有する。
第1の信号線、走査線、及び第2の信号線はそれぞれ、一方向に延伸する配線である。それぞれの配線は例えば、直線に沿って延伸する。但し、それぞれの配線は、曲線の領域を有してもよい。また、それぞれの配線は、太さが変化する領域を有してもよい。また、それぞれの配線は、分岐する領域を有してもよい。
第1の信号線は列方向に概略沿って延伸し、走査線は行方向に概略沿って延伸する。第2の信号線は行方向に概略沿って延伸する。第1の信号線と第2の信号線は、交差する領域を有する。例えば、第1の信号線と第2の信号線は、直交、あるいは概略直交して配置される領域を有する。
表示装置の第1の信号線は例えば、画素の一列ごとに設けられる。すなわち、画素のマトリクスが複数の列を有する場合には、第1の信号線も複数設けられる。第1の信号線は、対応する列が有する複数の画素のそれぞれに、電気的に接続される。また、第1の信号線は例えば、対応する列に沿って延伸する。なお、複数列の画素に対して第1の信号線が一つ設けられてもよい。
表示装置の第2の信号線は例えば、画素の一行ごとに設けられる。すなわち、画素のマトリクスが複数の行を有する場合には、第2の信号線も複数設けられる。第2の信号線は、対応する行が有する複数の画素のそれぞれに、電気的に接続される。また、第2の信号線は例えば、対応する行に沿って延伸する。なお、複数行の画素に対して第2の信号線が一つ設けられてもよい。表示装置の走査線は例えば、画素の一行ごとに設けられる。すなわち、画素のマトリクスが複数の行を有する場合には、走査線も複数設けられる。走査線は、対応する行が有する複数の画素のそれぞれに、電気的に接続される。また、走査線は例えば、対応する行に沿って延伸する。なお、複数行の画素に対して走査線が一つ設けられてもよい。
走査線は、画素が有するトランジスタのゲートに電気的に接続されることが好ましい。なお、画素が複数のトランジスタを有する場合には、走査線は、複数のトランジスタのうち、少なくとも一に電気的に接続される。なお、表示装置は第2の走査線を有してもよい。走査線と第2の走査線は例えば、画素が有する異なるトランジスタのゲートにそれぞれ電気的に接続される。なお、ひとつの画素に接続される走査線の数は、1または2には限られず、3以上でもよい。
なお上記において、列と行が逆に適用されてもよい。例えば、第1の信号線が行方向に概略沿って延伸してもよい。また、走査線が列方向に概略沿って延伸してもよい。また、第2の信号線が列方向に概略沿って延伸してもよい。
[信号線とトランジスタ]
本発明の一態様において、画素は、第1のトランジスタと、第2のトランジスタを有し、第1の信号線は、第1のトランジスタのソースまたはドレインに電気的に接続され、第2の信号線は、第2のトランジスタのソースまたはドレインに電気的に接続される。
第1のトランジスタのソース電極とドレイン電極は、互いに異なる高さに位置する導電層である。そのため、ソース電極とドレイン電極をショートさせることなく、互いに重畳させることができる。
ここで、本発明の一態様の半導体装置において、第1のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の一方と、第1の信号線とを概略同じ高さとし、第1のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の他方と、第2の信号線とを概略同じ高さとすることにより、第1の信号線と第2の信号線をショートさせることなく、交差させて配置することができる。よって、表示装置が有する回路の面積を縮小することができる。
第1の信号線と第2の信号線は、平面視において、間に第1の絶縁層を挟んで重畳する領域を有する。また、第1の絶縁層は第1の開口を有し、第1の開口における側壁に沿うように、第1のトランジスタが有する第1の半導体層が設けられる。
なお、第1の信号線は第1のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の一方を兼ねることが好ましい。第1の信号線と第1のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の一方を兼ねる構成とすることにより、表示装置が有する回路の面積を縮小することができる。
第1の半導体層は、ソース電極の上面と接する領域と、ドレイン電極の上面と接する領域と、を有することが好ましい。また、第1の信号線は第1のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の一方を兼ねる場合には、第1の半導体層は、第1の信号線の上面と接する領域を有することが好ましい。
[走査線]
本発明の一態様の表示装置が有する走査線は、第1の信号線及び第2の信号線とそれぞれ、異なる高さに設けられることが好ましい。走査線は例えば、第1のトランジスタのゲート電極と同じ高さに位置する領域を有する導電層である。
第2の信号線と、走査線と、は例えば、ともに画素のマトリクスの行に沿って配置される。第2の信号線と、走査線と、は平行、あるいは概略平行に配置される領域を有することが好ましい。ここで、第2の信号線と、走査線と、が平行、あるいは概略平行に配置される場合において、第2の信号線と、走査線と、は互いに異なる高さに配置されるため、平面視において、近接して配置することができる。
第2の信号線と、走査線と、の間のスペースの幅は例えば、第2の信号線の配線幅よりも狭い領域を有する。ここで第2の信号線の配線幅は例えば、走査線と並行して配置される領域の配線幅である。また、第2の信号線と、走査線と、の間のスペースの幅は例えば、走査線の配線幅よりも狭い領域を有する。ここで走査線の配線幅は例えば、第2の信号線と並行して配置される領域の配線幅である。また、第2の信号線と、走査線と、の間のスペースの幅は例えば、走査線となる導電膜(後述する第3の導電膜)を加工して得られる導電層の間のスペースの幅よりも狭い領域を有する。また、第2の信号線と、走査線と、の間のスペースの幅は例えば、第2の信号線となる導電膜(後述する第2の導電膜)を加工して得られる導電層の間のスペースの幅よりも狭い領域を有する。
ここで、2つの配線の間のスペースの幅とは例えば、平面視において、一方の配線における他方の配線と近い辺と、他方の配線における一方の配線に近い辺と、の間の最短の距離であり、それぞれの辺は、配線が延伸する方向に平行、あるいは概略平行であることが好ましい。
また、2つの導電層の間のスペースの幅とは例えば、平面視において、一方の導電層における他方の導電層と近い辺と、他方の導電層における一方の導電層に近い辺と、の間の最短の距離である。
<表示装置の作製方法>
本発明の一態様の表示装置の作製方法の一例について説明する。
[第1の導電膜及び第2の導電膜]
第1のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の一方と、第1の信号線は、同じ導電膜(以下、第1の導電膜と呼ぶ)を加工して得られる導電層であることが好ましい。また、第1のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の他方と、第2の信号線は、同じ導電膜(以下、第2の導電膜と呼ぶ)を加工して得られる導電層であることが好ましい。
まず、第1の導電膜を、第2の導電膜よりも先に形成する場合について説明する。
まず、第1の導電膜を成膜する。第1の導電膜を加工し、第1のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の一方と、第1の信号線とを含む、複数の導電層を形成する。その後、複数の該導電層上に第1の絶縁層を形成し、第1の絶縁層上に第2の導電膜を成膜する。第2の導電膜を加工し、第1のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の他方と、第2の信号線とを含む、複数の導電層を形成する。その後、第1の絶縁層に開口を形成し、開口における側壁に沿うように第1の半導体層を形成し、第1の半導体層上に第2の絶縁層、ゲート電極、等を形成する。第2の絶縁層は、第1のトランジスタのゲート絶縁層としての機能を有する。
次に、第1の導電膜を第2の導電膜よりも後に形成する場合について説明する。
まず、第2の導電膜を成膜し、第2の導電膜を加工して第1のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の他方と、第2の信号線とを含む複数の導電層を形成する。その後、複数の該導電層上に第1の絶縁層を形成し、第1の絶縁層上に第1の導電膜を成膜し、第1の導電膜を加工して第1のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の一方と、第1の信号線とを含む、複数の導電層を形成する。その後、第1の絶縁層に開口を形成し、開口における側壁に沿うように第1の半導体層を形成し、第1の半導体層上に第2の絶縁層、ゲート電極、等を形成する。
第1の導電膜を加工して得られる導電層と、第2の導電膜を加工して得られる導電層とは、異なる高さに位置する層である。具体的には、第1の導電膜を加工して得られる導電層と、第2の導電膜を加工して得られる導電層は例えば、表示装置の断面の観察を行う場合において、異なる高さに観察される導電層である。
第1の導電膜を加工して得られる導電層と、第2の導電膜を加工して得られる導電層は、間に第1の絶縁層、あるいは第1の絶縁層の一部を有する場合がある。
[第3の導電膜]
走査線と、第1のトランジスタのゲート電極は、同じ導電膜(以下、第3の導電膜)を加工して得られる導電層であることが好ましい。
本発明の一態様の表示装置の作製工程において、第1の半導体層上には、第2の絶縁層が形成される。第2の絶縁層は、第1のトランジスタのゲート絶縁層としての機能を有する。また、第2の絶縁層は、第1の信号線及び第2の信号線を覆って設けられる。第2の絶縁層上には、第3の導電膜が成膜される。第3の導電膜を加工し、第1のトランジスタのゲート電極と、走査線とを含む、複数の導電層が形成される。
なお、第3の導電膜を加工し、第1の信号線及び第2の信号線のうち、第1の絶縁層上に位置する信号線の補助配線を設けることができる。補助配線は、信号線と電気的に接続された配線であり、補助配線を設けることにより、信号線に与える信号の遅延、信号電圧の変動、等を抑制することができる。信号線と、補助配線と、は重畳して設けられることが好ましい。
なお、第1の導電膜を加工して得られる導電層と、第2の導電膜を加工して得られる導電層は、異なる高さに位置する層であるが、第2の導電膜を加工して得られる導電層の一部の領域が、第1の導電膜を加工して得られる導電層と同程度の高さとなる場合がある。その場合にも、該一部の領域以外の領域は、第1の導電膜を加工して得られる導電層と異なる高さに位置する。また、第1の導電膜を加工して得られる導電層の一部の領域が、第2の導電膜を加工して得られる導電層と同程度の高さとなる場合がある。その場合にも、該一部の領域以外の領域は、第2の導電膜を加工して得られる導電層と異なる高さに位置する。
[第2のトランジスタ]
第2のトランジスタが有するソース電極とドレイン電極として、互いに異なる高さに位置する導電層を用いてもよい。例えば、ソース電極及びドレイン電極の一方として第1の導電膜を加工して得られる導電層を用いることができ、他方として第2の導電膜を加工して得られる導電層を用いることができる。このような場合には例えば、第1の絶縁層が第2の開口を有し、第2の開口における側壁に沿うように、第2のトランジスタが有する第2の半導体層が設けられる。
また、第2の信号線は第2のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の一方を兼ねることが好ましい。第2の信号線と第2のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の一方を兼ねる構成とすることにより、表示装置が有する回路の面積を縮小することができる。
また第2の半導体層は、ソース電極の上面と接する領域と、ドレイン電極の上面と接する領域と、を有することが好ましい。第2の信号線が第2のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の一方を兼ねる構成においては、第2の半導体層は、第2の信号線の上面と接する領域を有することが好ましい。
<表示装置の構成例>
図1(A)は、本発明の一態様の表示装置である、表示装置10の構成例を示すブロック図である。表示装置10は、表示部20と、走査線駆動回路11と、信号線駆動回路13と、電源回路15と、を有する。表示部20は、マトリクス状に配列された複数の画素21を有する。
走査線駆動回路11は、配線41を介して画素21と電気的に接続される。具体的には、同一行の画素21は、同一の配線41により走査線駆動回路11と電気的に接続される。
信号線駆動回路13は、配線43を介して画素21と電気的に接続される。具体的には、同一列の画素21は、同一の配線43により信号線駆動回路13と電気的に接続される。
電源回路15は、配線45を介して画素21と電気的に接続される。例えば、同じ行の画素21を、同一の配線45を介して電源回路15と電気的に接続できる。
画素21は、表示素子を有し、表示素子により画像を表示部20に表示できる。具体的には、画素21から射出される光の輝度を、表示素子で制御することにより、画像を表示部20に表示できる。表示素子として、例えば発光素子を用いることができ、具体的には有機EL素子を用いることができる。また、表示素子として、液晶素子(液晶デバイスともいう。)を用いてもよい。
走査線駆動回路11は、画像データを書き込む画素21を選択する機能を有する。走査線駆動回路11は、具体的には、配線41に信号を出力することにより、画像データを書き込む画素21を選択できる。ここで、走査線駆動回路11は、1行目の配線41に上記信号を出力した後、2行目の配線41に上記信号を出力し、最終行の配線41まで順に上記信号を出力することにより、画素21に画像データを書き込むことができる。よって、走査線駆動回路11が配線41に出力する信号は走査信号であり、配線41は走査線ということができる。なお走査線駆動回路はゲートドライバと呼ばれる場合がある。また、配線41はゲート線と呼ばれる場合がある。
信号線駆動回路13は、画像データを生成する機能を有する。画像データは、配線43を介して画素21に供給される。例えば、走査線駆動回路11が選択している行に含まれる全ての画素21に画像データを書き込むことができる。ここで、画像データは、信号として表すことができる。よって、配線43は、信号線ということができる。なお信号線駆動回路はソースドライバと呼ばれる場合がある。また、配線43は、ソース線と呼ばれる場合がある。
電源回路15は、電源電位を生成し、配線45に供給する機能を有する。電源回路15は、例えば高電源電位(以下、単に「高電位」、又は「VDD」ともいう。)を生成し、配線45に供給する機能を有する。また、電源回路15は、低電源電位(以下、単に「低電位」、又は「VSS」ともいう。)を生成する機能を有してもよい。また、電源回路15は、高電源電位と、低電源電位とを、順次切り替えて、パルス状の信号を出力することが出来る。または、パルス状の信号を、1行ずつ、スキャンして、出力することが出来る。配線45に電源電位が供給されることから、配線45は、電源線ということができる。また、配線45から、画素に含まれるトランジスタ(後述のトランジスタ52)を介して、発光素子(例えば後述の発光素子60)に電流が流れる。よって配線45は、電流供給線と呼ばれる場合がある。また、配線45には、パルス状の信号が供給される場合があるため、パルス線とよばれる場合がある。配線45にパルス状の電位を供給することにより、トランジスタ52のしきい値電圧及び移動度のばらつきを補正することが可能となる。
配線41、配線43、及び配線45には定電位信号、パルス信号、等が与えられる。
図1(B)は、画素21の構成例を示す平面図である。画素21は、複数の副画素23を有する。図1(B)では、画素21が、副画素23R、副画素23G、及び副画素23Bを有する例を示している。ここで、画素21が表示素子として発光素子を有する場合、例えば図1(B)に示す副画素の平面形状は、発光素子の発光領域の平面形状に相当する。なお図1(B)では、副画素23R、副画素23G、及び副画素23Bの開口率、あるいは発光領域のサイズを等しく又は概略等しく示すが、本発明の一態様はこれに限定されない。副画素23R、副画素23G、及び副画素23Bの開口率は、それぞれ適宜決定できる。副画素23R、副画素23G、及び副画素23Bの開口率は、それぞれ異なっていてもよく、2つ以上が等しい又は概略等しくてもよい。
本明細書等において、例えば副画素23R、副画素23G、及び副画素23Bに共通する事項を説明する場合には、これらを区別するアルファベットを省略し、副画素23と記載する場合がある。アルファベットで区別する他の要素についても、これらに共通する事項を説明する場合には、アルファベットを省略した符号を用いて説明する場合がある。
図1(B)に示す画素21には、副画素23の配列法としてストライプ配列が適用されている。なお、副画素23の配列法として、Sストライプ配列、マトリクス配列、デルタ配列、ベイヤー配列、又はペンタイル配列等を適用してもよい。副画素の平面形状の一例、及び副画素の配列等は、実施の形態2を参照できる。
副画素23R、副画素23G、及び副画素23Bは、それぞれ異なる色の光を呈する。副画素23R、副画素23G、及び副画素23Bとして、赤色(R)、緑色(G)、及び青色(B)の3色の副画素、並びに黄色(Y)、シアン(C)、及びマゼンタ(M)の3色の副画素等が挙げられる。また、画素21に副画素23を4個以上設けてもよい。例えば、画素21に、R、G、B、及び白色(W)の4色の副画素を設けてもよい。又は、画素21に、R、G、B、及び赤外光(IR)の4色の副画素を設けてもよい。以上により、表示装置10は、表示部20にフルカラーの画像を表示できる。
図1(C)は、副画素23の構成例を示す回路図である。図1(C)に示す副画素23は、画素回路40Aと、発光素子60と、を有する。
画素回路40Aは、トランジスタ51、トランジスタ52、及び容量57を有する。つまり、画素回路40Aは、2Tr1C型の画素回路である。
画素回路40Aにおいて、トランジスタ51のソース又はドレインの一方は、配線43と電気的に接続される。トランジスタ51のソース又はドレインの他方は、トランジスタ52のゲートと電気的に接続される。トランジスタ52のゲートは、容量57の一方の電極と電気的に接続される。トランジスタ51のゲートは、配線41と電気的に接続される。
トランジスタ52のソース又はドレインの一方は、配線45と電気的に接続される。トランジスタ52のソース又はドレインの他方は、容量57の他方の電極と電気的に接続される。容量57の他方の電極は、発光素子60の一方の電極と電気的に接続される。発光素子60の他方の電極は、配線47と電気的に接続される。ここで、発光素子60の一方の電極は、画素電極ともいう。また、配線47は、例えば全ての画素21間で共有できることから、発光素子60の他方の電極は、共通電極ともいうことができる。
前述のように、配線41は走査線として機能し、配線43は信号線として機能し、配線45は電源線として機能する。また、配線47は電源線として機能し、例えば配線45に高電源電位が供給される場合は、配線47には低電源電位が供給される。配線47は、例えば電源回路15と電気的に接続できる。
トランジスタ51は、スイッチとしての機能を有し、配線41の電位に基づいて、配線43とトランジスタ52のゲートとの間の導通状態、又は非導通状態を制御する機能を有する。トランジスタ51をオン状態とすることにより、画像データが画素回路40Aに書き込まれ、トランジスタ51をオフ状態とすることにより、書き込まれた画像データが保持される。
トランジスタ52は、発光素子60に流れる電流量を制御する機能を有し、駆動トランジスタともいう。容量57は、トランジスタ52のゲート電位を保持する機能を有する。発光素子60の発光輝度は、トランジスタ52のゲートに供給される、画像データに対応する電位に応じて制御される。具体的には、配線45に高電源電位が供給され、配線47に低電源電位が供給される場合、トランジスタ52のゲートの電位に応じて、配線45から配線47に流れる電流の大きさが制御され、これにより発光素子60の発光輝度が制御される。
トランジスタ51、及びトランジスタ52として、OSトランジスタを用いることが好ましい。OSトランジスタは、例えば非晶質シリコンを用いたトランジスタより、電界効果移動度が高い。よって、トランジスタ51、及びトランジスタ52として、OSトランジスタを用いることにより、表示装置10を高速に駆動させることができる。
また、OSトランジスタは、オフ状態におけるソース-ドレイン間のリーク電流(以下、オフ電流ともいう。)が著しく小さい。よって、トランジスタ51としてOSトランジスタを用いることにより、容量57に蓄積した電荷を長期間保持できる。これにより、副画素23に書き込まれた画像データを長期間保持できるため、リフレッシュ動作(副画素23への画像データの再書き込み)の頻度を少なくできる。よって、表示装置10の消費電力を低減できる。
ここで、発光素子60の発光輝度を高くする場合、発光素子60に流す電流量を大きくする必要がある。そのためには、駆動トランジスタであるトランジスタ52のソース-ドレイン間電圧を高くする必要がある。OSトランジスタは、シリコンを用いたトランジスタ(Siトランジスタともいう。)と比較して、ソース-ドレイン間において耐圧が高いため、OSトランジスタのソース-ドレイン間には高い電圧を印加できる。したがって、トランジスタ52をOSトランジスタとすることで、発光素子60に流れる電流量を大きくし、発光素子60の発光輝度を高くできる。
トランジスタが飽和領域で駆動する場合において、OSトランジスタは、Siトランジスタよりも、ゲート-ソース間電圧の変化に対して、ソース-ドレイン間電流の変化を小さくできる。このため、トランジスタ52としてOSトランジスタを適用することによって、ゲート-ソース間電圧の変化によって、ソース-ドレイン間に流れる電流を細かく定めることができるため、発光素子60に流れる電流量を制御できる。このため、副画素23が射出する光の輝度を、細かく制御できる。よって、副画素23が表すことができる階調数を多くできる。
トランジスタが飽和領域で駆動するときに流れる電流の飽和特性において、OSトランジスタは、ソース-ドレイン間電圧が徐々に高くなった場合においても、Siトランジスタよりも安定した電流(飽和電流)を流すことができる。そのため、OSトランジスタをトランジスタ52として用いることで、例えば、発光素子60の電流-電圧特性にばらつきが生じた場合においても、発光素子60に安定した電流を流すことができる。つまり、OSトランジスタは、飽和領域で駆動する場合において、ソース-ドレイン間電圧を高くしても、ソース-ドレイン間電流がほぼ変化しないため、発光素子60の発光輝度を安定させることができる。
上記のとおり、トランジスタ52にOSトランジスタを用いることで、「黒浮きの抑制」、「発光輝度の上昇」、「多階調化」、及び「発光素子のばらつきの抑制」等を図ることができる。
発光素子60として、例えば、OLED(Organic Light Emitting Diode)、又はQLED(Quantum-dot Light Emitting Diode)を用いることが好ましい。発光素子60が有する発光物質として、例えば、蛍光を発する物質(蛍光材料)、燐光を発する物質(燐光材料)、熱活性化遅延蛍光を示す物質(熱活性化遅延蛍光(Thermally activated delayed fluorescence:TADF)材料)、及び無機化合物(量子ドット材料等)が挙げられる。また、発光素子60として、マイクロLED等のLEDを用いることもできる。
図1(D)に示す副画素23は、画素回路40A_2と、発光素子60と、を有する。画素回路40A_2は、画素回路40Aの構成に加えて容量57bを有する。容量57bの一方の電極は、トランジスタ52のソース又はドレインの他方に電気的に接続される。容量57bの他方の電極は、配線47に電気的に接続される。容量57bを配置し、その容量値を調整することにより、トランジスタ52のしきい値電圧及び移動度のばらつきを補正する場合において、より適切にばらつきを補正することが可能となる。
図1(E)は、副画素23の構成例を示す回路図である。図1(E)に示す副画素23は、画素回路40Bと、液晶素子69と、を有する。
画素回路40Bは、トランジスタ51、及び容量57を有する。つまり、画素回路40Bは、1Tr1C型の画素回路である。
画素回路40Bにおいて、トランジスタ51のソース又はドレインの一方は、配線43と電気的に接続される。トランジスタ51のソース又はドレインの他方は、容量57の一方の電極と電気的に接続される。容量57の一方の電極は、液晶素子69の一方の電極と電気的に接続される。トランジスタ51のゲートは、配線41と電気的に接続される。ここで、液晶素子69の一方の電極は、画素電極ともいう。また、液晶素子69の他方の電極は、共通電極という場合がある。
画素回路40Bにおいて、トランジスタ51はスイッチとしての機能を有し、配線41の電位に基づいて、配線43と液晶素子69の一方の電極との間の導通状態、又は非導通状態を制御する機能を有する。トランジスタ51をオン状態とすることにより、画像データが画素回路40Bに書き込まれ、トランジスタ51をオフ状態とすることにより、書き込まれた画像データが保持される。
容量57は、液晶素子69の一方の電極の電位を保持する機能を有する。液晶素子69の一方の電極に供給される、画像データに対応する電位に応じて、液晶素子69の配向状態が制御される。
液晶素子69のモードとしては、例えば、TN(Twisted Nematic)モード、STN(Super-Twisted Nematic)モード、VA(Vertical Alignment)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、MVAモード、PVA(Patterned Vertical Alignment)モード、IPSモード、FFSモード、又はTBA(Transverse Bend Alignment)モード等を用いてもよい。また、他の例として、ECB(Electrically Controlled Birefringence)モード、PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal)モード、PNLC(Polymer Network Liquid Crystal)モード、及びゲストホストモード等がある。ただし、これに限定されず、様々なモードを用いることができる。
図2(A)は、表示装置10の構成例を示すブロック図であり、図1(A)に示す表示装置10の変形例である。図2(A)に示す表示装置10は、配線41として配線41a及び配線41bを有する点、並びに基準電位生成回路17が設けられる点が、図1(A)に示す表示装置10と異なる。
基準電位生成回路17は、配線48を介して画素21と電気的に接続される。例えば、全ての画素21を、配線48を介して基準電位生成回路17と電気的に接続できる。基準電位生成回路17は、基準電位を生成し、配線48に供給する機能を有する。配線48の電位が基準電位となることから、配線48は基準電位線ということができる。なお、配線48を介して、各画素の電気特性を画素の外の基準電位生成回路17に読み出してもよい。つまり、基準電位生成回路17は、各画素の電気特性をセンシングする機能を有していてもよい。基準電位生成回路17で、各画素の電気特性を読み取ることによって、各画素内の素子(トランジスタまたは発光素子など)の劣化及びばらつきなどをセンシングしてもよい。そして、読み取った特性を映像信号にフィードバックすることによって、画質の劣化及びバラツキを補正してもよい。
図2(B)は、図2(A)に示す画素21が有する副画素23の構成例を示す回路図である。図2(B)に示す副画素23は、画素回路40Cと、発光素子60と、を有する。画素回路40Cは、画素回路40Aにトランジスタ53を追加した構成を有する。画素回路40Cは、3Tr1C型の画素回路である。
画素回路40Cにおいて、トランジスタ51のゲートは、配線41aと電気的に接続される。トランジスタ53のソース又はドレインの一方は、トランジスタ52のソース又はドレインの他方、容量57の他方の電極、及び発光素子60の一方の電極と電気的に接続される。トランジスタ53のソース又はドレインの他方は、配線48と電気的に接続される。トランジスタ53のゲートは、配線41bと電気的に接続される。
トランジスタ53は、スイッチとしての機能を有し、配線41bの電位に基づいて、配線48と発光素子60の一方の電極との間の導通状態、又は非導通状態を制御する機能を有する。配線48には、例えば基準電位が供給される。トランジスタ53を介して供給される配線48の基準電位によって、トランジスタ52のゲート-ソース間電位のばらつきを抑制できる。
また配線48を用いて、画素パラメータの設定に用いることのできる電流値を取得できる。より具体的には、配線48は、トランジスタ52に流れる電流、又は発光素子60に流れる電流を、画素21の外部に出力するためのモニタ線として機能させることができる。配線48に出力された電流は、例えばソースフォロア回路により電位に変換できる。又は、例えばA-Dコンバータによりデジタル信号に変換できる。なお、配線48がモニタ線として機能する場合、表示装置10は基準電位生成回路17を有さなくてもよい。また、配線48がモニタ線として機能する場合、画素21は、列毎に異なる配線48と電気的に接続することができる。
トランジスタ53として、OSトランジスタを用いることが好ましい。前述のように、OSトランジスタは、例えば非晶質シリコンを用いたトランジスタより、電界効果移動度が高い。よって、トランジスタ53として、OSトランジスタを用いることにより、表示装置10を高速に駆動させることができる。
図3(A)、図3(B)、及び図3(C)は、図2(A)に示す画素21が有する副画素23の構成例を示す回路図である。図3(A)に示す副画素23は、画素回路40Dと、発光素子60と、を有する。画素回路40Dは、画素回路40Cにトランジスタ54、及び容量58を追加した構成を有する。画素回路40Dは、4Tr2C型の画素回路である。
画素回路40Dにおいて、トランジスタ52のソース又はドレインの一方は、トランジスタ54のソース又はドレインの一方と電気的に接続される。トランジスタ54のソース又はドレインの他方は、配線45と電気的に接続される。トランジスタ54のゲートは、配線41cと電気的に接続される。容量58の一方の電極は、トランジスタ52のソース又はドレインの他方、トランジスタ53のソース又はドレインの一方、容量57の他方の電極、及び発光素子60の一方の電極と電気的に接続される。容量58の他方の電極は、配線45に電気的に接続される。
配線41cは、走査線駆動回路11と電気的に接続される。つまり、画素21が有する副画素23が図3(A)に示す構成である場合、配線41として配線41a、配線41b、及び配線41cが表示装置10に設けられる。
トランジスタ54は、スイッチとしての機能を有し、配線41cの電位に基づいて、配線45とトランジスタ52のソース又はドレインの一方との間の導通状態、又は非導通状態を制御する機能を有する。
トランジスタ54をオン状態とすることで、トランジスタ52のゲート電位に応じた大きさの電流が、例えば配線45から配線47に向かって流れる。これにより、発光素子60が、トランジスタ52のゲート電位に応じた輝度の光を発する。一方、トランジスタ54をオフ状態とすることで、発光素子60に電流が流れなくすることができるため、発光素子60が光を発しなくすることができる。
トランジスタ54として、OSトランジスタを用いることが好ましい。前述のように、OSトランジスタは、例えば非晶質シリコンを用いたトランジスタより、電界効果移動度が高い。よって、トランジスタ54として、OSトランジスタを用いることにより、表示装置10を高速に駆動させることができる。
図3(B)に示す副画素23は、画素回路40Eと、発光素子60と、を有する。画素回路40Eは、画素回路40Cにトランジスタ54を追加した構成を有する。画素回路40Eは、4Tr1C型の画素回路である。
画素回路40Eにおいて、トランジスタ54のソース又はドレインの一方は、トランジスタ51のソース又はドレインの他方、トランジスタ52のゲート、及び容量57の一方の電極と電気的に接続される。トランジスタ54のソース又はドレインの他方は、配線49と電気的に接続される。トランジスタ54のゲートは、配線41cと電気的に接続される。副画素23が図3(B)に示す構成である場合、配線41として配線41a、配線41b、及び配線41cが表示装置10に設けられる。
トランジスタ54をオン状態とすることで、トランジスタ52のゲート電位を、配線49の電位とすることができる。これにより、例えば発光素子60に電流が流れなくすることができ、発光素子60が光を発しなくすることができる。
図3(C)に示す副画素23は、画素回路40Fと、発光素子60と、を有する。
画素回路40Fは、トランジスタ61、トランジスタ62、トランジスタ63、トランジスタ64、トランジスタ65、トランジスタ66、容量67、及び容量68を有する。つまり、画素回路40Fは、6Tr2C型の画素回路である。
画素回路40Fにおいて、トランジスタ61のソース又はドレインの一方は、配線45と電気的に接続される。トランジスタ61のソース又はドレインの他方は、トランジスタ62のソース又はドレインの一方と電気的に接続される。トランジスタ62のソース又はドレインの一方は、トランジスタ63のソース又はドレインの一方と電気的に接続される。トランジスタ61のゲートは、配線41dと電気的に接続される。
トランジスタ62のソース又はドレインの他方は、トランジスタ63のゲートと電気的に接続される。トランジスタ63のゲートは、容量67の一方の電極と電気的に接続される。トランジスタ62のゲートは、配線41eと電気的に接続される。
トランジスタ64のソース又はドレインの一方は、配線43と電気的に接続される。トランジスタ64のソース又はドレインの他方は、トランジスタ63のソース又はドレインの他方と電気的に接続される。トランジスタ63のソース又はドレインの他方は、トランジスタ65のソース又はドレインの一方と電気的に接続される。トランジスタ64のゲートは、配線41fと電気的に接続される。
トランジスタ65のソース又はドレインの他方は、トランジスタ66のソース又はドレインの一方と電気的に接続される。トランジスタ66のソース又はドレインの一方は、容量67の他方の電極と電気的に接続される。容量67の他方の電極は、容量68の一方の電極と電気的に接続される。容量68の一方の電極は、発光素子60の一方の電極と電気的に接続される。トランジスタ65のゲートは、配線41gと電気的に接続される。
トランジスタ66のソース又はドレインの他方は、配線48と電気的に接続される。トランジスタ66のゲートは、配線41eと電気的に接続される。
容量68の他方の電極は、配線41fと電気的に接続される。発光素子60の他方の電極は、配線47と電気的に接続される。
配線41d、配線41e、配線41f、及び配線41gは、走査線駆動回路11と電気的に接続される。つまり、画素21が有する副画素23が図3(C)に示す構成である場合、配線41として配線41d、配線41e、配線41f、及び配線41gが表示装置10に設けられる。
トランジスタ61、トランジスタ62、トランジスタ64、トランジスタ65、及びトランジスタ66は、スイッチとしての機能を有する。トランジスタ61は、配線41dの電位に基づいて、配線45と、トランジスタ62のソース又はドレインの一方、及びトランジスタ63のソース又はドレインの一方との間の導通状態、又は非導通状態を制御する機能を有する。トランジスタ62は、配線41eの電位に基づいて、トランジスタ61のソース又はドレインの他方、及びトランジスタ63のソース又はドレインの一方と、トランジスタ63のゲート、及び容量67の一方の電極との間の導通状態、又は非導通状態を制御する機能を有する。トランジスタ64は、配線41fの電位に基づいて、配線43と、トランジスタ63のソース又はドレインの他方、及びトランジスタ65のソース又はドレインの一方との間の導通状態、又は非導通状態を制御する機能を有する。トランジスタ65は、配線41gの電位に基づいて、トランジスタ63のソース又はドレインの他方、及びトランジスタ64のソース又はドレインの他方と、発光素子60の一方の電極との間の導通状態、又は非導通状態を制御する機能を有する。トランジスタ66は、配線41eの電位に基づいて、配線48と発光素子60の一方の電極との間の導通状態、又は非導通状態を制御する機能を有する。
トランジスタ61乃至トランジスタ66として、OSトランジスタを用いることが好ましい。OSトランジスタは、例えば非晶質シリコンを用いたトランジスタより、電界効果移動度が高い。よって、トランジスタ61乃至トランジスタ66として、OSトランジスタを用いることにより、表示装置10を高速に駆動させることができる。
[トランジスタの構成例]
図4(A)及び図4(B)には、本発明の一態様のトランジスタの構成例を示す。
図4(A)は、本発明の一態様の表示装置が有する半導体装置の構成例を示す平面図であり、具体的には本発明の一態様の表示装置が有するトランジスタであるトランジスタ50、及びその周辺の構成を示す平面図である。図4(B)は、図4(A)に示す一点鎖線K1-K2の断面図である。なお、図4(A)において、例えば絶縁層等の、トランジスタ50の構成要素の一部を省略する。例えばトランジスタの平面図においては、以降の図面においても、絶縁層等の構成要素の一部を省略する。
トランジスタ50は、基板101上に設けられる。トランジスタ50は、導電層111と、導電層112と、半導体層113と、絶縁層105と、導電層115と、を有する。
図4(A)、及び図4(B)において、導電層115が延伸する方向をX方向とする。また、X方向と垂直、且つ例えば基板101の上面に対して平行な方向をY方向とし、基板101の上面に対して垂直な方向をZ方向とする。X方向、Y方向、及びZ方向の定義は、以降の図面においても同様の場合があり、また異なる場合がある。X方向、Y方向、及びZ方向は、互いに垂直な方向とすることができる。
導電層111は、トランジスタ50のソース電極又はドレイン電極の一方として機能する。導電層112は、トランジスタ50のソース電極又はドレイン電極の他方として機能する。絶縁層105は、トランジスタ50のゲート絶縁層として機能する。導電層115は、トランジスタ50のゲート電極として機能する。
半導体層113のうち、ソース電極とドレイン電極との間において、ゲート絶縁層を介してゲート電極と重なる領域の全体がチャネル形成領域として機能する。また、半導体層113のうち、ソース電極と接する領域はソース領域として機能し、ドレイン電極と接する領域はドレイン領域として機能する。
基板101上に導電層111が設けられ、基板101上、及び導電層111上に絶縁層103が設けられ、絶縁層103上に導電層112が設けられる。絶縁層103は、層間絶縁層としての機能を有することができる。導電層111と導電層112は、絶縁層103を介して互いに重なる領域を有する。なお図4(B)には、絶縁層103が絶縁層103aと、絶縁層103a上の絶縁層103bとの2層構造を有する例を示す。
絶縁層103は、導電層111に達する開口121を有する。導電層112は、開口121に達する開口123を有する。つまり、開口123は、開口121と重なる領域を有する。
導電層112は、導電層111と重なる領域に開口123を有する。また導電層112は、平面視において開口121の外周を囲む構成とすることができる。ここで、導電層112は、開口121の内部に設けないことが好ましい。つまり、導電層112は、絶縁層103の開口121側の側面と接しないことが好ましい。
図4(A)では、開口121、及び開口123の形状がそれぞれ、平面視において円形である例を示している。開口121及び開口123の平面形状を円形とすることにより、開口121及び開口123を形成する際の加工精度を高めることができ、微細なサイズの開口121及び開口123を形成できる。なお、本明細書等において、円形とは真円に限定されない。また、開口121及び開口123の平面形状は、例えば楕円形としてもよい。
図4(B)では、導電層112の開口123側の端部が、絶縁層103の開口121側の端部と一致、又は概略一致する例を示している。開口123の平面形状は、開口121の平面形状と一致、又は概略一致するともいえる。なお、ここでの導電層112の開口123側の端部とは、導電層112の開口123側の下面端部を指す。導電層112の下面とは、絶縁層103側の面を指す。絶縁層103の開口121側の端部とは、絶縁層103の開口121側の上面端部を指す。絶縁層103の上面とは、導電層112側の面を指す。また、開口123の平面形状とは、導電層112の開口123側の下面端部の平面形状を指す。開口121の平面形状とは、絶縁層103の開口121側の上面端部の平面形状を指す。
なお、端部が一致、又は概略一致するとは、端部が揃っている、又は概略揃っているともいえる。端部が揃っている、又は概略揃っている場合、及び、平面形状が一致又は概略一致している場合、平面視において、積層した層と層との間で少なくとも輪郭の一部が重なっているといえる。例えば、上層と下層とが、同一のマスクパターン、又は一部が同一のマスクパターンにより加工された場合を含む。ただし、厳密には輪郭が重なり合わず、上層が下層の内側に位置すること、又は、上層が下層の外側に位置することもあり、この場合も端部が概略揃っている、又は、平面形状が概略一致している、という。
開口121は、例えば、開口123の形成に用いたレジストマスクを用いて形成できる。具体的には、まず、基板101上に導電層111を形成した後、基板101上、及び導電層111上に絶縁層103と、絶縁層103上の導電層112となる導電膜と、当該導電膜上のレジストマスクと、を形成する。そして、当該レジストマスクを用いて当該導電膜に開口123を形成した後に、当該レジストマスクを用いて当該絶縁層103に開口121を形成することにより、開口121の端部と開口123の端部を一致、又は概略一致させることができる。このような構成とすることにより、工程を簡略にできる。
半導体層113は、開口121及び開口123を覆うように、開口121及び開口123の内部に位置する領域を有するように設けられる。半導体層113は、導電層112の上面及び側面、絶縁層103の側面、並びに導電層111の上面の形状に沿った形状を有する。半導体層113は、例えば導電層112の上面及び側面、絶縁層103の側面、並びに導電層111の上面と接する領域を有する。
半導体層113は、導電層112の開口123側の端部を覆っていることが好ましい。また図4(B)では、半導体層113の端部が導電層112上に位置する構成を示している。半導体層113の端部は、導電層112の上面と接するともいえる。
例えば図4(B)では半導体層113を単層構造で示しているが、本発明の一態様はこれに限られない。半導体層113を2層以上の積層構造としてもよい。
トランジスタ50のゲート絶縁層として機能する絶縁層105は、開口121及び開口123を覆うように、開口121及び開口123の内部に位置する領域を有するように設けられる。絶縁層105は、半導体層113上、導電層112上、及び絶縁層103上に設けられる。絶縁層105は、半導体層113の上面及び側面、導電層112の上面及び側面、並びに絶縁層103の上面と接する領域を有することができる。絶縁層105は、絶縁層103の上面、導電層112の上面及び側面、並びに半導体層113の上面及び側面の形状に沿った形状を有する。
トランジスタ50のゲート電極として機能する導電層115は、絶縁層105上に設けられ、絶縁層105の上面と接する領域を有することができる。導電層115は、絶縁層105を介して、半導体層113と重なる領域を有する。導電層115は、絶縁層105の上面の形状に沿った形状を有する。
例えば図4(B)に示すように、開口121及び開口123において、導電層115は、絶縁層105を介して半導体層113と重なる領域を有する。また、図4(B)に示す例において、導電層115は、絶縁層105及び半導体層113を介して導電層111、及び導電層112と重なる領域を有する。また、導電層115は、開口121内において半導体層113の全体を覆っている。このような構成とすることで、半導体層113全体にゲート電界をかけることができるため、トランジスタ50の電気特性を高めることができ、例えばトランジスタのオン電流を高めることができる。
図4(A)においては、導電層111がY方向に延伸し、導電層115がX方向に延伸し、開口123が延伸する導電層111と延伸する導電層115が重畳する領域に設けられる例を示す。ここで、導電層111はY方向に延伸する配線であるということができ、導電層115はX方向に延伸する配線であるということができ、開口123は、X方向に延伸する配線と、Y方向に延伸する配線との交点に重畳して設けられる、ということができる。
トランジスタ50は、半導体層113よりも上方にゲート電極を有する、いわゆるトップゲート型のトランジスタである。さらに、半導体層113の下面がソース電極及びドレイン電極と接する領域を有することから、TGBC(Top Gate Bottom Contact)型のトランジスタということができる。
トランジスタ50は、例えば画素21が有するトランジスタのうち少なくとも一つに適用できる。例えば、トランジスタ51乃至トランジスタ54、及びトランジスタ61乃至トランジスタ66のうち少なくとも一つに、トランジスタ50を適用できる。また、走査線駆動回路11が有するトランジスタ、信号線駆動回路13が有するトランジスタ、電源回路15が有するトランジスタ、及び基準電位生成回路17が有するトランジスタのうち少なくとも一つに、トランジスタ50を適用してもよい。
ここで、トランジスタ50のチャネル長及びチャネル幅について、図5(A)及び図5(B)を用いて説明する。図5(A)は、図4(A)と同様に、トランジスタ50、及びその周辺の構成例を示す平面図である。図5(B)は、図4(B)と同様に、トランジスタ50、及びその周辺の構成例を示す断面図である。
半導体層113において、導電層111と接する領域はソース領域又はドレイン領域の一方として機能し、導電層112と接する領域はソース領域又はドレイン領域の他方として機能し、ソース領域とドレイン領域の間の領域はチャネル形成領域として機能する。
トランジスタ50のチャネル長は、ソース領域とドレイン領域の間の距離となる。図5(B)は、トランジスタ50のチャネル長L50を破線の両矢印で示している。チャネル長L50は、断面視において、半導体層113と導電層111が接する領域の端部と、半導体層113と導電層112が接する領域の端部との距離となる。
ここで、トランジスタ50のチャネル長L50は、XZ面から見た場合における絶縁層103の開口121側の側面の長さに相当する。つまり、チャネル長L50は、絶縁層103の膜厚T103、及び絶縁層103の開口121側の側面と絶縁層103の被形成面(ここでは、導電層111の上面)とのなす角θ103で決まり、トランジスタの作製に用いる露光装置の性能に影響されない。したがって、チャネル長L50を露光装置の限界解像度よりも小さな値とすることができ、微細なサイズのトランジスタを実現できる。例えば、チャネル長L50は、0.010μm以上3.0μm未満が好ましく、さらには0.050μm以上3.0μm未満が好ましく、さらには0.10μm以上3.0μm未満が好ましく、さらには0.15μm以上3.0μm未満が好ましく、さらには0.20μm以上3.0μm未満が好ましく、さらには0.20μm以上2.5μm未満が好ましく、さらには0.20μm以上2.0μm未満が好ましく、さらには0.20μm以上1.5μm未満が好ましく、さらには0.30μm以上1.5μm未満が好ましく、さらには0.30μm以上1.2μm以下が好ましく、さらには0.40μm以上1.2μm以下が好ましく、さらには0.40μm以上1.0μm以下が好ましく、さらには0.50μm以上1.0μm以下が好ましい。図5(B)は、絶縁層103の膜厚T103を一点鎖線の両矢印で示している。
トランジスタ50を、画素21が有するトランジスタに適用することにより、画素21が有するトランジスタを微細化できるため、画素21を微細化できる。これにより、表示装置10を、高精細な表示装置とすることができる。また、チャネル長L50を小さくすることにより、トランジスタ50のオン電流を高くできる。よって、表示装置10が有するトランジスタ、例えば画素21が有するトランジスタにトランジスタ50を適用することにより、表示装置10を高速に駆動させることができる。
絶縁層103の膜厚T103及び角θ103を調整することにより、チャネル長L50を制御できる。
絶縁層103の膜厚T103は、0.010μm以上3.0μm未満が好ましく、さらには0.050μm以上3.0μm未満が好ましく、さらには0.10μm以上3.0μm未満が好ましく、さらには0.15μm以上3.0μm未満が好ましく、さらには0.20μm以上3.0μm未満が好ましく、さらには0.20μm以上2.5μm未満が好ましく、さらには0.20μm以上2.0μm未満が好ましく、さらには0.20μm以上1.5μm未満が好ましく、さらには0.30μm以上1.5μm未満が好ましく、さらには0.30μm以上1.2μm以下が好ましく、さらには0.40μm以上1.2μm以下が好ましく、さらには0.40μm以上1.0μm以下が好ましく、さらには0.50μm以上1.0μm以下が好ましい。
絶縁層103の開口121側の側面は、テーパ形状であることが好ましい。絶縁層103の開口121側の側面と絶縁層103の被形成面(ここでは、導電層111の上面)とのなす角θ103は、90度未満であることが好ましい。角θ103を小さくすることにより、絶縁層103上に設けられる層(例えば、半導体層113)の被覆性を高めることができる。しかしながら、角θ103を小さくすると、半導体層113と導電層111との接触面積が小さくなり、半導体層113と導電層111の接触抵抗が高くなってしまう場合がある。角θ103は45度以上90度未満が好ましく、さらには50度以上90度未満が好ましく、さらには55度以上90度未満が好ましく、さらには60度以上90度未満が好ましく、さらには60度以上85度以下が好ましく、さらには65度以上85度以下が好ましく、さらには65度以上80度以下が好ましく、さらには70度以上80度以下が好ましい。角θ103を前述の範囲とすることで、導電層111及び絶縁層103上に形成される層(例えば、半導体層113)の被覆性を高めることができ、当該層に段切れ又は鬆等の不具合が発生することを抑制できる。また、半導体層113と導電層111の接触抵抗を低くできる。
なお、例えば図5(B)では、断面視において、絶縁層103の開口121側の側面の形状が直線である構成を示しているが、本発明の一態様はこれに限られない。断面視において、絶縁層103の開口121側の側面の形状は曲線であってもよく、また側面の形状が直線である領域と曲線である領域の双方を有してもよい。
トランジスタ50のチャネル幅は、チャネル長方向と直交する方向における、ソース領域の幅、又はドレイン領域の幅となる。つまり、チャネル幅は、チャネル長方向と直交する方向における、半導体層113と導電層111が接する領域の幅、又は半導体層113と導電層112が接する領域の幅となる。ここでは、トランジスタ50のチャネル幅は、チャネル長方向と直交する方向における、半導体層113と導電層112が接する領域の幅として説明する。図5(A)及び図5(B)では、トランジスタ50のチャネル幅W50を実線の両矢印で示している。チャネル幅W50は、平面視において、開口123側の導電層112の下面端部の長さとなる。
チャネル幅W50は、開口123の平面形状で決まる。図5(A)及び図5(B)は、開口123の幅D123を二点鎖線の両矢印で示している。幅D123は、平面視において、開口123に外接する最小の矩形の短辺を指す。フォトリソグラフィ法を用いて開口123を形成する場合、開口123の幅D123は露光装置の限界解像度以上となる。幅D123は、例えば、0.20μm以上5.0μm未満が好ましく、さらには0.20μm以上4.5μm未満が好ましく、さらには0.20μm以上4.0μm未満が好ましく、さらには0.20μm以上3.5μm未満が好ましく、さらには0.20μm以上3.0μm未満が好ましく、さらには0.20μm以上2.5μm未満が好ましく、さらには0.20μm以上2.0μm未満が好ましく、さらには0.20μm以上1.5μm未満が好ましく、さらには0.30μm以上1.5μm未満が好ましく、さらには0.30μm以上1.2μm以下が好ましく、さらには0.40μm以上1.2μm以下が好ましく、さらには0.40μm以上1.0μm以下が好ましく、さらには0.50μm以上1.0μm以下が好ましい。なお、開口123の平面形状が円形の場合、幅D123は開口123の直径に相当し、チャネル幅W50は平面視における開口123の外周の長さと等しくでき、“D123×π”と算出できる。
以下に、画素回路を含む構成例について説明する。なお、図6(B)乃至図26に記載の構成は、図1(C)、図1(D)または後述する図6(A)の各要素を用いて説明するが、図6(B)乃至図26に記載の構成を例えば、図2(B)乃至図3(C)の回路図に適宜、適用することができる。例えば、図6(B)乃至図26に記載の構成が有する一または複数のトランジスタと、一または複数の配線と、の構成を、図2(B)乃至図3(C)の回路図が有するいずれか一または複数のトランジスタと、いずれか一または複数の配線と、に適宜、適用することができる。
具体的には例えば、図6(B)及び図6(C)に示すトランジスタ51の構成を、図3(C)が有するトランジスタ61乃至トランジスタ66のいずれか一に適用することができる。
[複数のトランジスタを含む構成例]
図6(A)には、図1(C)等に示す構成要素を一部、抜粋した回路図を示す。図6(A)に示す回路図は、トランジスタ51、トランジスタ52、配線41、配線43及び配線45を有する。
図6(B)は、図6(A)に示す回路図に適用可能な構成例を示す。配線41及び配線45はそれぞれ、Y方向に延伸する配線である。また、配線43はX方向に延伸する配線であり、配線41及び配線45とそれぞれ、交差する。図6(C)は、図6(B)に示す一点鎖線E1-E2に対応する断面図である。また図6(D)は、図6(B)に示す一点鎖線E3-E4に対応する断面図である。
配線43と配線45は互いに高さが異なる配線であり、配線45は配線43よりも上方に位置する。配線43と配線45との間には、絶縁層103が設けられる。
配線45と配線41は互いに高さが異なる配線であり、配線41は配線45よりも上方に位置する。配線41は例えば、配線45の上面よりも半導体層113a及び絶縁層105の厚さ分だけ高い位置に配置される領域を有する。また、配線41は例えば、配線45の上面よりも絶縁層105の厚さ分だけ高い位置に配置される領域を有する。また、配線41と配線45は平面視において平行、あるいは概略平行に配置されている。
配線43は、トランジスタ51のソース電極及びドレイン電極の一方として機能することができる。トランジスタ51の半導体層113aは、配線43と重畳する領域を有する。半導体層113aは、配線43の上面と接するように設けられる。
配線41は、トランジスタ51のゲート電極として機能することができる。
半導体層113aと配線41との間には、絶縁層105が設けられる。絶縁層105は、トランジスタ51のゲート絶縁層としての機能を有する。
配線45は、トランジスタ52のソース電極及びドレイン電極の一方として機能することができる。トランジスタ52の半導体層113bは、トランジスタ52のソース電極及びドレイン電極の他方として機能する導電層111bの上面と接するように設けられる。導電層115bは、トランジスタ52のゲート電極として機能する。
絶縁層105には開口91が設けられる。導電層115bは開口91と重畳する領域において、導電層112aの上面と接することが好ましい。
図6(B)及び図6(C)に示す構成例において、トランジスタ51及びトランジスタ52はそれぞれ、図4(A)及び図4(B)等に示すトランジスタ50に関する記載を適用することができる。また、トランジスタ51及びトランジスタ52に関する構成要素は例えば、トランジスタ50において、対応する構成要素の記載を参照することができる。
トランジスタ50の導電層111、導電層112、半導体層113、及び導電層115は例えば、図6(B)及び図6(C)に示すトランジスタ51において、配線43、導電層112a、半導体層113a及び配線41に対応するといえる。
またトランジスタ50の導電層111、導電層112、半導体層113、及び導電層115は例えば、図6(B)及び図6(C)に示すトランジスタ52において、導電層111b、配線45、半導体層113b及び導電層115bに対応するといえる。
図6(D)に示すように、配線43と配線45が交差する領域においては、配線43上に絶縁層103が設けられ、絶縁層103上に配線45が設けられる。
図7(A)に示す構成例は、図6(B)と比較して、配線43が配線45よりも上方に位置する点などにおいて異なる。図7(B)は、図7(A)に示す一点鎖線E1-E2に対応する断面図である。また図7(C)は、図7(A)に示す一点鎖線E3-E4に対応する断面図である。
図7(A)及び図7(B)において、配線43は配線45よりも上方に位置し、互いに高さが異なる配線である。配線43と配線45との間には、絶縁層103が設けられる。
また配線41は配線43よりも上方に位置し、互いに高さが異なる配線である。配線41は例えば、配線43の上面よりも半導体層113a及び絶縁層105の厚さ分だけ高い位置に配置される領域を有する。また、配線41は例えば、配線43の上面よりも絶縁層105の厚さ分だけ高い位置に配置される領域を有する。
配線43は、トランジスタ51のソース電極及びドレイン電極の一方として機能することができる。半導体層113aは、配線43の開口内に位置する領域と、配線43の上面と接するように設けられる領域と、を有する。また、半導体層113aは、トランジスタ51のソース電極及びドレイン電極の他方として機能する導電層111aと重畳する領域を有する。半導体層113aは、導電層111aの上面と接するように設けられる。
半導体層113aと配線41との間には、絶縁層105が設けられる。絶縁層105は、トランジスタ51のゲート絶縁層としての機能を有する。
配線45は、トランジスタ52のソース電極及びドレイン電極の一方として機能することができる。トランジスタ52の半導体層113bは、配線45の上面と接するように設けられる。導電層115bは、トランジスタ52のゲート電極として機能する。導電層112bは、トランジスタ52のソース電極及びドレイン電極の他方として機能する。
絶縁層105、絶縁層103b及び絶縁層103aには開口92が設けられる。導電層115bは開口92と重畳する領域において、導電層111aの上面と接することが好ましい。
トランジスタ50の導電層111、導電層112、半導体層113、及び導電層115は例えば、図7(A)及び図7(B)に示すトランジスタ51において、導電層111a、配線43、半導体層113a及び配線41に対応するといえる。
またトランジスタ50の導電層111、導電層112、半導体層113、及び導電層115は例えば、図7(A)及び図7(B)に示すトランジスタ52において、配線45、導電層112b、半導体層113b及び導電層115bに対応するといえる。
図7(C)に示すように、配線43と配線45が交差する領域においては、配線45上に絶縁層103が設けられ、絶縁層103上に配線43が設けられる。
図8(A)及び図8(B)には、副画素23が有する配線41、配線43及び配線45を抜粋して示す。
図8(A)において、配線41と配線45の間のスペースS1は、配線41の配線幅L1より小さく、配線45の配線幅L2より小さい。配線41と配線45の高さが異なるため、このように配線の間のスペースを小さくして配置することができる。
図8(B)においては、配線41と配線45の間のスペースS1は、配線41の配線幅L1より大きく、配線45の配線幅L2より大きい。このような配置とすることにより、配線41と配線45との間にトランジスタ、容量素子、他の配線、等を配置することができ、配置の自由度を高めることができる。また図8(B)に示す構成をX方向に2つ並べた構成の例を、図8(C)に示す。図8(C)においては、配線45と、Xの正の方向に隣接する副画素23の配線41との間のスペースS2を小さくすることができる。スペースS2は例えば、配線41の配線幅L1より小さく、配線45の配線幅L2より小さい。配線41と配線45の高さが異なるため、このように、隣接する副画素の間においても、配線の間のスペースを小さくして配置することができる。
例えば、本発明の一態様の表示装置が、m行n列に配置された複数の画素と、行方向に延伸するm本の配線41及びm本の配線45と、列方向に延伸するn本の配線43とを有する場合を考える。ここで、行方向は例えば、図8(C)におけるY方向とすることができ、列方向は例えば、図8(C)におけるX方向とすることができる。X方向に隣接する2つの画素を例えば、h行k列の画素及び(h-1)行k列の画素とする。ここで、hは3以上m以下の整数であり、kは1以上n以下の整数である。第(h-1)の配線45と、第hの配線41の間のスペースの幅は、第(h-1)の配線45の配線幅よりも狭いことが好ましい。
なお、ここではm行n列に配置された複数の画素、と表現したが、画素が複数の副画素を有する場合には、上記において、画素を副画素と言い換えることができる。
なお、列が行方向に配列された3つの副画素を有する場合には例えば、nは、3倍の数値となるため、ここでは上記と区別して、nをn’と表記する。n’はnの3倍の数値である。
すなわち、本発明の一態様の表示装置は、m行n’列に配置された複数の副画素と、行方向に延伸するm本の配線41及びm本の配線45と、列方向に延伸するn’本の配線43とを有する。また第(h-1)の配線45と、第hの配線41の間のスペースの幅は、第(h-1)の配線45の配線幅よりも狭いことが好ましい。
[画素回路を含む構成例1]
図9(A)は、図1(C)に示す画素回路40A、配線41、配線43、及び配線45を含む構成例を示す上面図である。また図9(B)は、図9(A)に示す破線A1-A2に対応する断面図である。また図10は、図9(A)に示す矢印ARWの方向からみた、画素回路40A、配線41、配線43、及び配線45を含む構成例の斜視図である。
なお図9(A)、図10及び後述する上面図、斜視図等において、発光素子60に電気的に接続される導電層等の構成要素の一部を省略する。また、図9(A)、図10及び後述する上面図、斜視図等において例えば、基板、絶縁層、等の表示装置の構成要素の一部を省略する。
また、図10においては導電層115b及び配線41よりも上の層は省略している。
本明細書等において、平面図は上面図ということができる場合がある。
なお、上面図及び斜視図において、導電層、半導体層などの形状が簡略化されることがある。また、図を見やすくするため、各構成要素の配置が上面図、斜視図、断面図の間で異なる場合がある。よって、上面図と断面図との間で、各構成要素の寸法、配置、及び形状が異なる場合がある。また斜視図と断面図との間で、各構成要素の寸法、配置、及び形状が異なる場合がある。
配線41及び配線45はそれぞれ、Y方向に延伸する配線である。また、配線43はX方向に延伸する配線であり、配線41及び配線45とそれぞれ、交差する。
配線43と配線45は互いに高さが異なる配線であり、配線45は配線43よりも上方に位置する。配線43と配線45との間には、絶縁層103が設けられる。
配線45と配線41は互いに高さが異なる配線であり、配線41は配線45よりも上方に位置する。配線41は例えば、配線45の上面よりも半導体層113a及び絶縁層105の厚さ分だけ高い位置に配置される領域を有する。また、配線41は例えば、配線45の上面よりも絶縁層105の厚さ分だけ高い位置に配置される領域を有する。また、配線41と配線45は平行、あるいは概略平行に配置されている。配線41と配線45の間のスペースS1は、配線41の配線幅L1より小さく、配線45の配線幅L2より小さい。配線41と配線45の高さが異なるため、スペースS1を小さくして配線41と配線45を配置することができる。
配線43は、トランジスタ51のソース電極及びドレイン電極の一方として機能することができる。トランジスタ51の半導体層113aは、配線43と重畳する領域を有する。絶縁層103は、配線43に達する開口121を有する。また、導電層112aは、開口121と重なる位置に、開口123を有する。半導体層113aは、開口121及び開口123を覆うように、開口121及び開口123の内部に位置する領域を有するように設けられる。半導体層113aは、配線43の上面と接するように設けられる。また、半導体層113aは、トランジスタ51のソース電極及びドレイン電極の他方として機能する導電層112aの開口123内に位置する領域と、導電層112aの上面と接するように設けられる領域と、を有する。
配線41は、トランジスタ51のゲート電極として機能することができる。配線41は、トランジスタ51の半導体層113aと重なる領域において、配線幅が太くなっている。配線41は、トランジスタ51の半導体層113aと重なる領域において、分岐を有すると表現することもできる。
半導体層113aと配線41との間には、絶縁層105が設けられる。絶縁層105は、トランジスタ51のゲート絶縁層としての機能を有する。
配線45は、トランジスタ52のソース電極及びドレイン電極の一方として機能することができる。トランジスタ52の半導体層113bは、トランジスタ52のソース電極及びドレイン電極の他方として機能する導電層111bの上面と接するように設けられる。導電層115bは、トランジスタ52のゲート電極、及び容量57の一方の電極として機能する。
導電層112cは、容量57の他方の電極として機能する。
配線41と導電層115bは、高さが一致する領域を有することが好ましい。また、配線41と導電層115bは例えば、同じ材料を有する。また、配線41が積層構造を有する場合には、導電層115bも例えば、同様の積層構造を有する。配線41及び導電層115bは例えば、同じ導電膜から加工して形成することができる。ここで、表示装置が有する配線、導電層、半導体層、絶縁層、等の高さは例えば、基準面からの距離とすることができる。基準面として例えば、基板の表面、基板上に設けられた膜の平坦領域、等を用いることができる。
また、配線43と導電層111bは、高さが一致する領域を有することが好ましい。また、配線43と導電層111bは例えば、同じ材料を有する。また、配線43が積層構造を有する場合には、導電層111bも例えば、同様の積層構造を有する。配線43及び導電層111bは例えば、同じ導電膜から加工して形成することができる。
また、配線45、導電層112a及び導電層112cは、互いに高さが一致する領域を有することが好ましい。また、配線45、導電層112a及び導電層112cは例えば、互いに同じ材料を有する。また、配線45が積層構造を有する場合には、導電層112a及び導電層112cも例えば、同様の積層構造を有する。配線45、導電層112a及び導電層112cは例えば、同じ導電膜から加工して形成することができる。
導電層112cは、絶縁層103が有する開口を埋めるように設けられる領域を有する。該領域において、導電層112cが導電層111bと接することが好ましい。また、絶縁層103の開口内にプラグを設けて、導電層112cと導電層111bを、該プラグを介して電気的に接続させる構成としてもよい。
また導電層115bは絶縁層105が有する開口を埋めるように設けられる領域を有する。該領域において、導電層115bは導電層112aと接することが好ましい。また、絶縁層105の開口内にプラグを設けて、導電層115bと導電層112aを、該プラグを介して電気的に接続させる構成としてもよい。
半導体層113bと導電層115bとの間、及び導電層112cと導電層115bの間には、絶縁層105が設けられる。絶縁層105は、トランジスタ52のゲート絶縁層としての機能、及び容量57の誘電体層としての機能を有する。
また、容量57の上方に発光素子が設けられる場合には、発光素子の画素電極を例えば、導電層112cの上面の領域81と接するように設ければよい。
トランジスタ51及びトランジスタ52はそれぞれ、図4(A)及び図4(B)等に示すトランジスタ50に関する記載を適用することができる。また、トランジスタ51及びトランジスタ52に関する構成要素は例えば、トランジスタ50において、対応する構成要素の記載を参照することができる。
トランジスタ50の導電層111、導電層112、半導体層113、及び導電層115は例えば、図9(A)、図9(B)に示すトランジスタ51において、配線43、導電層112a、半導体層113a及び配線41に対応するといえる。
またトランジスタ50の導電層111、導電層112、半導体層113、及び導電層115は例えば、図9(A)、図9(B)に示すトランジスタ52において、導電層111b、配線45、半導体層113b及び導電層115bに対応するといえる。
図11には、図9(A)に示す構成を行方向及び列方向に複数配置する例を示す。また、図11においては、発光素子60に電気的に接続される画素電極311を二点鎖線にて示す。画素電極311は例えば、導電層112cの上面の領域81と接するように設けられる。画素電極311を含む断面の例については、後述する図12等において示す。
また図12には、図11に示す太線A3-A4に対応する断面図を示す。配線41、導電層115b、絶縁層105及び導電層112cを覆うように絶縁層218が設けられる。絶縁層218上には絶縁層235が設けられる。絶縁層105、絶縁層218及び絶縁層235には、導電層112cに達する開口が設けられる。該開口と、導電層112cの上面の一部と、を覆うように画素電極311が設けられる。画素電極311は例えば、領域81において、導電層112cの上面と接するように設けられる。
また画素電極311の上面端部を覆うように、絶縁層237を設けることができる。また、画素電極311上には層313が設けられ、層313上には共通電極315が設けられる。絶縁層237は、隔壁(土手、バンク、又はスペーサともいう。)として機能する。絶縁層237を設けることにより、画素電極311と共通電極315が接し、発光素子60がショートすることを抑制できる。
層313は例えば、発光素子60の発光層を含む層である。共通電極315を覆うように保護層331を設けてもよい。発光素子60は、画素電極311と、画素電極311上の層313と、層313上の共通電極315と、を有する。なお、層313はEL層ということができる。また、共通電極は対向電極ともいう。
保護層331上には、接着層142によって基板152が貼り合わされている。基板152の接着層142側の面には、遮光層317を設けてもよい。遮光層317は、隣り合う発光素子60の間に設けることができる。遮光層317を設けることで、隣り合う副画素23から発せられる光が遮られ、混色を防ぐことができる。なお、遮光層317を設けない構成としてもよい。
[画素回路を含む構成例2]
図13(A)は、図1(C)に示す画素回路40A、配線41、配線43、及び配線45を含む構成例を示す上面図であり、図9(A)とは、配線43が配線45よりも上方に位置する点などにおいて異なる。また図13(B)は、図13(A)に示す破線A1-A2に対応する断面図である。また図14は、図13(A)に示す矢印ARWの方向からみた、画素回路40A、配線41、配線43、及び配線45を含む構成例の斜視図である。
なお、図14においては導電層115b及び配線41よりも上の層は省略している。
図13(A)、図13(B)及び図14において、配線43は配線45よりも上方に位置し、互いに高さが異なる配線である。配線43と配線45との間には、絶縁層103が設けられる。
また配線41は配線43よりも上方に位置し、互いに高さが異なる配線である。配線41は例えば、配線43の上面よりも半導体層113a及び絶縁層105の厚さ分だけ高い位置に配置される領域を有する。また、配線41は例えば、配線43の上面よりも絶縁層105の厚さ分だけ高い位置に配置される領域を有する。
配線43は、トランジスタ51のソース電極及びドレイン電極の一方として機能することができる。半導体層113aは、配線43の開口内に位置する領域と、配線43の上面と接するように設けられる領域と、を有する。また、半導体層113aは、トランジスタ51のソース電極及びドレイン電極の他方として機能する導電層111aと重畳する領域を有する。半導体層113aは、導電層111aの上面と接するように設けられる。
半導体層113aと配線41との間には、絶縁層105が設けられる。絶縁層105は、トランジスタ51のゲート絶縁層としての機能を有する。
半導体層113aと配線41との間には、絶縁層103が設けられる。絶縁層103は、トランジスタ51のゲート絶縁層としての機能を有する。
配線45は、トランジスタ52のソース電極及びドレイン電極の一方として機能することができる。トランジスタ52の半導体層113bは、配線45の上面と接するように設けられる。導電層115bは、トランジスタ52のゲート電極、及び容量57の一方の電極として機能する。導電層112bは、トランジスタ52のソース電極及びドレイン電極の他方及び容量57の他方の電極として機能する。半導体層113bは、導電層112bの開口内に位置する領域と、導電層112bの上面と接するように設けられる領域と、を有する。
図13(A)、図13(B)及び図14に示す構成において、配線43と導電層112bは、高さが一致する領域を有することが好ましい。配線43及び導電層112bは例えば、同じ材料を有する。また、配線43が積層構造を有する場合には、導電層112bも例えば、同様の積層構造を有する。配線43及び導電層112bは例えば、同じ導電膜から加工して形成することができる。
また図13(A)、図13(B)及び図14に示す構成において、配線45と導電層111aは、高さが一致する領域を有することが好ましい。配線45及び導電層111aは例えば、同じ材料を有する。また、配線45が積層構造を有する場合には、導電層111aも例えば、同様の積層構造を有する。配線45及び導電層111aは例えば、同じ導電膜から加工して形成することができる。
半導体層113bと導電層115bとの間、及び導電層112bと導電層115bの間には、絶縁層105が設けられる。該絶縁層は、トランジスタ52のゲート絶縁層としての機能、及び容量57の誘電体層としての機能を有する。
また図13(A)、図13(B)及び図14においては、導電層115bは絶縁層103及び絶縁層105の開口内を埋めるように設けられる領域を有する。該領域において、導電層115bは導電層111aと接することが好ましい。また、絶縁層103及び絶縁層105の開口にプラグを設けて、導電層115bと導電層111aを、該プラグを介して電気的に接続させる構成としてもよい。
また、容量57の上方に発光素子が設けられる場合には、発光素子の画素電極を例えば、導電層112bの上面の領域81bと接するように設ければよい。
トランジスタ50の導電層111、導電層112、半導体層113、及び導電層115は例えば、図13(A)、図13(B)に示すトランジスタ51において、導電層111a、配線43、半導体層113a及び配線41に対応するといえる。
またトランジスタ50の導電層111、導電層112、半導体層113、及び導電層115は例えば、図13(A)、図13(B)に示すトランジスタ52において、配線45、導電層112b、半導体層113b及び導電層115bに対応するといえる。
図15には、図13(A)に示す画素回路40Aを行方向に2つ、列方向に2つ並べる例を示す。
また図16には、図15に示す太線A3-A4に対応する断面図を示す。配線41、導電層115b、絶縁層105及び導電層112bを覆うように絶縁層218が設けられる。絶縁層218上には絶縁層235が設けられる。絶縁層105、絶縁層218及び絶縁層235には、導電層112bに達する開口が設けられる。該開口と、導電層112bの上面の一部と、を覆うように画素電極311が設けられる。画素電極311は例えば、領域81bにおいて、導電層112bの上面と接するように設けられる。また画素電極311の上面端部を覆うように、絶縁層237を設けてもよい。画素電極311上には層313が設けられ、層313上には共通電極315が設けられる。層313は例えば、発光素子60の発光層を含む層である。共通電極315を覆うように保護層331を設けてもよい。
[画素回路を含む構成例3]
図17(A)は、図1(C)に示す画素回路40A、配線41、配線43、及び配線45を含む構成例を示す上面図である。また図17(B)は、図17(A)に示す破線B1-B2に対応する断面図である。図17(A)に示す構成は、配線45に重畳して、補助配線45bが設けられる点などにおいて、図9(A)と異なる。
補助配線45bは、Y方向に延伸する配線である。補助配線45bは、配線45と重畳して設けられている。なお、図17(A)においては、補助配線45bが配線45よりも幅が狭い配線である例を示すが、補助配線45bは、配線45と同じ幅でもよいし、配線45よりも幅が広くてもよい。また、補助配線45bは例えば、少なくとも一部が配線45と重畳するように設けられる。
あるいは、補助配線45bの一部は、配線45と重畳せずに設けられる場合がある。そのような場合には例えば、補助配線45bは配線45と近接して設けられる。
補助配線45bは、配線41と高さが一致する領域を有することが好ましい。また補助配線45bと配線41は例えば、同じ材料を有する。また、配線41が積層構造を有する場合には、補助配線45bも例えば、同様の積層構造を有する。補助配線45b及び配線41は例えば、同じ導電膜から加工して形成することができる。
絶縁層105には、配線45及び補助配線45bと重畳する領域において開口82が設けられる。開口82が設けられることにより、配線45と補助配線45bとを接する構成とすることができ、電気的に接続させることができる。
[画素回路を含む構成例4]
図18(A)は、図1(C)に示す画素回路40A、配線41、配線43、及び配線45を含む構成例を示す上面図である。また図18(B)は、図18(A)に示す破線C1-C2に対応する断面図であり、図18(C)は、図18(A)に示す破線C3-C4に対応する断面図である。図18(A)に示す構成は、配線45と補助配線45bが導電層311bにより電気的に接続される点、及び配線45の形状が異なる点などにおいて、図17(A)と異なる。
また、図18(A)等においては、発光素子60に電気的に接続される、画素電極311を示す。なお、図9(A)、図13(A)及び図17(A)等においては図示していないが、図18(A)と同様にそれぞれ、画素電極を有する構成であることが好ましい。
図18(B)に示すように、導電層112c、絶縁層105及び導電層115bを覆うように絶縁層218が設けられる。絶縁層218上には絶縁層235が設けられる。絶縁層105、絶縁層218及び絶縁層235には、導電層112cに達する開口が設けられ、該開口を覆うように、画素電極311が設けられる。また画素電極311の上面端部を覆うように、絶縁層237を設けてもよい。画素電極311上には層313が設けられ、層313上には共通電極315が設けられる。共通電極315を覆うように保護層331を設けてもよい。
図18(C)に示すように、絶縁層235及び絶縁層218には、補助配線45bに達する開口83が設けられ、絶縁層235、絶縁層218及び絶縁層105には、配線45に達する開口84が設けられる。開口84は、配線45において配線幅が太くなる領域と重畳する(図18(A)参照)。また、配線45において、開口84と重畳する領域においては、補助配線45bとは重畳しない。
導電層311bは、絶縁層235の上面、開口83、及び開口84を覆うように設けられる。配線45及び補助配線45bは、導電層311bを介して電気的に接続される。導電層311bは、配線45の上面と接することが好ましい。また導電層311bは、補助配線45bの上面と接することが好ましい。
導電層311b及び画素電極311は例えば、同じ導電膜から加工して形成することができる。導電層311bと画素電極311を同じ導電膜から加工することにより例えば、表示装置の作製工程を簡略化することができる。
[画素回路を含む構成例5]
図19(A)には、図1(C)に示す画素回路40A、配線41、配線43、及び配線45を含む構成例を示す上面図である。また図19(B)は、図19(A)に示す破線B3-B4に対応する断面図である。図19(A)に示す構成は、配線45に重畳して、補助配線45cが設けられる点などにおいて、図13(A)と異なる。
補助配線45cは、Y方向に延伸する配線である。補助配線45cは、配線45と重畳して設けられている。なお、図19(A)においては、補助配線45cが配線45よりも幅が狭い配線である例を示すが、補助配線45cは、配線45と同じ幅でもよいし、配線45よりも幅が広くてもよい。また、補助配線45cは例えば、少なくとも一部が配線45と重畳するように設けられる。
あるいは、補助配線45cの一部は、配線45と重畳せずに設けられる場合がある。そのような場合には例えば、補助配線45cは配線45と近接して設けられる。
補助配線45cは、配線41と高さが一致する領域を有することが好ましい。また補助配線45cと配線41は例えば、同じ材料を有する。また、配線41が積層構造を有する場合には、補助配線45cも例えば、同様の積層構造を有する。補助配線45c及び配線41は例えば、同じ導電膜から加工して形成することができる。
絶縁層103及び絶縁層105には、配線45及び補助配線45bと重畳する領域において開口85が設けられる。開口85が設けられることにより、配線45と補助配線45cとを接する構成とすることができ、電気的に接続させることができる。
[画素回路を含む構成例6]
図20(A)は、図1(C)に示す画素回路40A、配線41、配線43、及び配線45を含む構成例を示す上面図である。また図20(B)は、図20(A)に示す破線C1-C2に対応する断面図であり、図20(C)は、図20(A)に示す破線C5-C6に対応する断面図である。図20(A)に示す構成は、配線45と補助配線45cが導電層311cにより電気的に接続される点、及び配線45の形状が異なる点などにおいて、図19(A)と異なる。
また、図20(A)においては、発光素子60に電気的に接続される、画素電極311を二点鎖線で示す。
図20(B)に示すように、導電層112b、絶縁層105及び導電層115bを覆うように絶縁層218が設けられる。絶縁層218上には絶縁層235が設けられる。絶縁層105、絶縁層218及び絶縁層235には、導電層112bに達する開口を有し、該開口を覆うように、画素電極311が設けられる。画素電極311は例えば、領域81bにおいて、導電層112bの上面と接するように設けられる。
図20(C)に示すように、絶縁層235及び絶縁層218には、補助配線45cに達する開口86が設けられ、絶縁層235、絶縁層218、絶縁層105及び絶縁層103には、配線45に達する開口87が設けられる。開口87は、配線45において配線幅が太くなる領域と重畳する(図20(A)参照)。また、配線45において、開口87と重畳する領域においては、補助配線45cとは重畳しない。
導電層311cは、絶縁層235の上面、開口86、及び開口87を覆うように設けられる。配線45及び補助配線45cは、導電層311cを介して電気的に接続される。導電層311cは、配線45の上面と接することが好ましい。また導電層311cは、補助配線45bの上面と接することが好ましい。
導電層311c及び画素電極311は例えば、同じ導電膜から加工して形成することができる。
なお、図20(D)に示すように、絶縁層103に開口87bを設け、開口87bと、開口87bを設けることにより露出した配線45の上面を覆うように導電層112dを設けてもよい。この場合には開口87は、絶縁層235、絶縁層218及び絶縁層105に設け、導電層311cは、開口87と、開口87を設けることにより露出した導電層112dの上面を覆うように設ければよい。図20(D)においては、配線45と補助配線45cは、導電層311c及び導電層112dを介して電気的に接続される。
なお、導電層112dは、配線43と高さが一致する領域を有することが好ましい。また導電層112dと配線43は例えば、同じ材料を有する。また、配線43が積層構造を有する場合には、導電層112dも例えば、同様の積層構造を有する。
[画素回路を含む構成例7]
図21(A)に示す構成は、図9(A)に示す構成に加えて、配線47を有する。図21(B)は、図21(A)に示す実線D1-D2に対応する断面図である。例えば、配線47は信号線として機能することができる。配線47は例えば、発光素子60の共通電極315と電気的に接続される。
図21(A)及び図21(B)において、配線47は、配線43よりも高い位置に配置される。また配線47と配線45は、高さが一致する領域を有することが好ましい。
図21(A)及び図21(B)に示す構成例においては、共通電極315は、導電層311bを介して配線47と電気的に接続される。導電層311bは例えば、画素電極311と同じ導電膜から加工することにより得られる導電層であることが好ましい。共通電極315は、絶縁層237の開口88aと、導電層311bの上面の一部と、を覆うように設けられる。導電層311bは、絶縁層235、絶縁層218、及び絶縁層105に設けられる開口88bと、配線47の上面の一部と、を覆うように設けられる。
図22には、図21(A)に示す構成を行方向及び列方向に複数配置する例を示す。
図23に示す構成は、配線47が、配線41と同じ層を用いて構成される点において、図22と異なる。配線47は、配線41と同じ層を用いて構成されることから、断面視において例えば、配線47と配線41は高さが一致する領域を有する。
図24には、図13(A)に示す構成に配線47を加えた構成を、行方向及び列方向に複数配置する例を示す。
図25に示す構成は、配線47が、配線41と同じ層を用いて構成される点において、図24と異なる。配線47は、配線41と同じ層を用いて構成されることから、断面視において例えば、配線47と配線41は高さが一致する領域を有する。
図21(A)、図21(B)、図22及び図24において、配線47及び配線45は例えば、同じ材料を有する。また、配線47が積層構造を有する場合には、配線45も例えば、同様の積層構造を有する。配線47及び配線45は例えば、同じ導電膜から加工して形成することができる。
図23及び図25において、配線47及び配線41は例えば、同じ材料を有する。また、配線47が積層構造を有する場合には、配線41も例えば、同様の積層構造を有する。配線47及び配線41は例えば、同じ導電膜から加工して形成することができる。
[画素回路を含む構成例8]
図26(A)に示す構成は、図1(D)に示す画素回路40A_2、配線41、配線43、配線45、及び配線47を含む構成例を示す上面図である。画素回路40A_2は、画素回路40Aの構成に加えて容量57bを有する。
導電層112cは、容量57bの一方の電極として機能する領域を有する。また、導電層115cは、容量57bの他方の電極として機能する。導電層115cは、導電層115bと高さが一致する領域を有することが好ましい。また、導電層115cと導電層115bは例えば、同じ導電膜から加工して形成することができる。
導電層115cは例えば、配線47と電気的に接続される。導電層115cは、配線47と重畳する領域を有する。また導電層115cは、絶縁層105に設けられる開口89cと、配線47の上面の一部とを覆うように設けられる。
なお、図26(B)に示すように、配線47bとして、縦方向に延伸する配線と横方向に延伸する配線を組み合わせた形状としてもよい。図26(B)は、図26(A)に示す構成と比較して、導電層311bに替えて配線47bを有する点が異なる。図26(B)に示す構成を、横方向及び縦方向にそれぞれ複数、配置することにより、配線47bを格子状にすることができる。
配線47bは、配線47と重畳し、配線47と概略同じ方向に直線に延伸する領域を有することが好ましい。配線47と重畳する該領域における幅は、例えば配線47と同程度、あるいは配線47よりも狭くすればよい。あるいは該領域における幅は、配線47よりも太くてもよいが、画素電極311等と離隔して設けられるように、幅を適宜、調整すればよい。また配線47bは、配線43と重畳し、配線43と概略同じ方向に直線に延伸する領域を有することが好ましい。また配線43と重畳する該領域における幅は、配線43と同程度、あるいは配線43よりも狭くすることができる。あるいは該領域における幅は、配線43よりも太くてもよいが、画素電極311等と離隔して設けられるように、幅を適宜、調整すればよい。
図26(B)に示す例においては、配線47bは例えば、配線47に重畳し、配線47よりも配線幅が狭くて概略直線状に延伸する領域と、配線43に重畳し、配線43よりも配線幅が狭くて概略直線状に延伸する領域と、を組み合わせた形状を有する。図26(C)には、図26(B)に示す一点鎖線D3-D4に対応する領域の断面図を示す。
配線47bは例えば、共通電極315の導電性を補助するための、補助電極として機能することが好ましい。表示装置が、共通電極315の補助電極を有することにより、大型の表示装置であっても共通電極の電気抵抗に起因する電圧降下の影響を抑制することができる。
図26(B)及び図26(C)において、配線47b及び画素電極311は例えば、同じ導電膜から加工して形成することができる。
図26(B)及び図26(C)に示す構成例においては、共通電極315は、配線47bを介して配線47と電気的に接続される。配線47bは例えば、画素電極311と同じ導電膜から加工することにより得られる導電層であることが好ましい。共通電極315は、絶縁層237の開口89aと、配線47bの上面の一部と、を覆うように設けられる。配線47bは、絶縁層235、絶縁層218、及び絶縁層105に設けられる開口89bと、配線47の上面の一部と、を覆うように設けられる。
<表示装置の作製方法例>
図27(A)乃至図28(B)を用いて、図9(B)に示す構成の作製方法例を説明する。
まず、基板101上に、配線43、導電層111b、等となる第1の導電膜43fを成膜する(図27(A))。
次に、第1の導電膜43fを加工し、配線43、導電層111bを形成する。次に、基板101、配線43、及び導電層111b上に絶縁層103aを成膜する。その後、絶縁層103a上に絶縁層103bを成膜する。その後、絶縁層103a及び絶縁層103bに、開口80aを設ける。その後、絶縁層103bの上面、開口80a、及び開口80aにより露出した導電層111bの上面を覆うように、第2の導電膜45fを成膜する。その後、第2の導電膜45f上にレジストマスク80Rを形成する(図27(B))。
次に、第2の導電膜45fにおいて、レジストマスク80Rに覆われない領域を除去する。その後、第2の導電膜45fの残存した領域、絶縁層103b、及び絶縁層103aに開口80b及び開口80cを設ける。開口80b及び開口80cを設けることにより、配線45、導電層112a、及び導電層112cが形成される(図27(C))。
次に、配線45、導電層112a、導電層112c、及び絶縁層103b上に半導体膜を成膜し、該半導体膜を加工することにより半導体層113a及び半導体層113bを形成する。その後、半導体層113a、半導体層113b、導電層112a、及び導電層112c上に、絶縁層105を成膜する。その後、絶縁層105に開口80dを設ける(図28(A))。
次に、絶縁層105、開口80d、及び開口80dにより露出した導電層112a上に第3の導電膜41kを成膜する(図28(B))。その後、第3の導電膜41kを加工することにより、配線41及び導電層115bを形成し、図9(B)に示す構成を作製することができる。
ここで、配線43及び導電層111bはともに、第1の導電膜43fから形成される導電層である。配線43及び導電層111bはともに基板101上に接して設けられることが好ましい。また、配線43及び導電層111bは例えば、高さが一致する領域を有することが好ましい。
配線45、導電層112a及び導電層112cはともに、第2の導電膜45fから形成される導電層である。配線45、導電層112a及び導電層112cはともに絶縁層103上に接して設けられることが好ましい。また、配線45、導電層112a及び導電層112cは例えば、高さが一致する領域を有することが好ましい。
但し、絶縁層103の上面には、絶縁層103の被形成面の凹凸に応じて、凹凸が生じる場合がある。その場合には、第2の導電膜45fも、被形成面の凹凸に応じて、高さが異なる領域が生じる場合がある。よって、配線45、導電層112a及び導電層112cの高さも、第2の導電膜45fの被形成面の凹凸に応じて、異なる場合がある。
配線41及び導電層115bはともに、第3の導電膜41kから形成される導電層である。配線41及び導電層115bはともに絶縁層105上に接して設けられることが好ましい。また、配線41及び導電層115bは例えば、高さが一致する領域を有することが好ましい。
但し、絶縁層105の上面には、絶縁層105の被形成面の凹凸に応じて、凹凸が生じる場合がある。その場合には、第3の導電膜41kも、被形成面の凹凸に応じて、高さが異なる領域が生じる場合がある。よって、配線41及び導電層115bの高さも、第3の導電膜41kの被形成面の凹凸に応じて、異なる場合がある。
図29(A)及び図29(B)にはトランジスタ51が有する半導体層113aが、絶縁層103に設けられる複数の開口、及び導電層112aに設けられる複数の開口の内部に位置するように設けられる例を示す。また、トランジスタ52が有する半導体層113bが、絶縁層103に設けられる複数の開口、及び配線45に設けられる複数の開口の内部に位置するように設けられる例を示す。図29(B)に示すトランジスタ51は、半導体層113aにおいて開口121_1内に設けられる領域をチャネル形成領域として含む第1のトランジスタと、半導体層113aにおいて開口121_2内に設けられる領域をチャネル形成領域として含む第2のトランジスタと、が並列に接続された構成である、と表現することもできる。また図29(B)に示すトランジスタ52は、半導体層113bにおいて開口121_3内に設けられる領域をチャネル形成領域として含む第3のトランジスタと、半導体層113bにおいて開口121_4内に設けられる領域をチャネル形成領域として含む第4のトランジスタと、が並列に接続された構成である、と表現することもできる。
図29(A)及び図29(B)において絶縁層103は、導電層111aに達する4つの開口121(以下、開口121_1、開口121_2、開口121_3及び開口121_4)を有する。導電層112aは、開口121_1に達する開口123_1と、開口121_2に達する開口123_2と、を有する。また、配線45は、開口121_3に達する開口123_3と、開口121_4に達する開口123_4と、を有する。
半導体層113aは、開口121_1、開口123_1、開口121_2、及び開口123_2を覆うように、また開口121_1、開口123_1、開口121_2、及び開口123_2の内部に位置する領域を有するように設けられる。
半導体層113bは、開口121_3、開口123_3、開口121_4、及び開口123_4を覆うように、また開口121_3、開口123_3、開口121_4、及び開口123_4の内部に位置する領域を有するように設けられる。
以下では、本実施の形態の表示装置に含まれる構成要素について、説明する。
<表示装置の構成要素>
〔半導体層113〕
半導体層113に用いることができる半導体材料は、特に限定されない。例えば、単体半導体、又は化合物半導体を用いることができる。単体半導体として、例えば、シリコン又はゲルマニウムを用いることができる。化合物半導体として、例えば、ヒ化ガリウム、シリコンゲルマニウムが挙げられる。化合物半導体として、半導体特性を有する有機物、又は半導体特性を有する金属酸化物(酸化物半導体ともいう。)を用いることができる。なお、これらの半導体材料に、ドーパントとして不純物が含まれてもよい。
半導体層113に用いる半導体材料の結晶性は特に限定されず、非晶質半導体、又は結晶性を有する半導体(単結晶性半導体、多結晶半導体、微結晶半導体、又は一部に結晶領域を有する半導体)のいずれを用いてもよい。結晶性を有する半導体を用いると、トランジスタ特性の劣化を抑制できるため好ましい。
半導体層113は、シリコンを用いることができる。シリコンとして、単結晶シリコン、多結晶シリコン、微結晶シリコン、及び非晶質シリコン等が挙げられる。多結晶シリコンとして、例えば、低温ポリシリコン(LTPS:Low Temperature Poly Silicon)が挙げられる。
半導体層113に非晶質シリコンを用いたトランジスタは、大型のガラス基板上に形成でき、低コストで作製できる。半導体層113に多結晶シリコンを用いたトランジスタは、電界効果移動度が高く、高速駆動が可能である。また、半導体層113に微結晶シリコンを用いたトランジスタは、非晶質シリコンを用いたトランジスタより電界効果移動度が高く、高速駆動が可能である。
半導体層113は、金属酸化物(酸化物半導体)を有することが好ましい。半導体層113に用いることができる金属酸化物として、例えば、インジウム酸化物、ガリウム酸化物、及び亜鉛酸化物が挙げられる。金属酸化物は、少なくともインジウム(In)又は亜鉛(Zn)を含むことが好ましい。また、金属酸化物は、インジウムと、元素Mと、亜鉛と、の中から選ばれる二又は三を有することが好ましい。なお、元素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、コバルト、及びマグネシウムから選ばれた一種又は複数種である。特に、元素Mは、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、及びスズから選ばれた一種又は複数種であることが好ましい。
半導体層113は、例えば、酸化インジウム、インジウム亜鉛酸化物(In-Zn酸化物)、インジウムスズ酸化物(In-Sn酸化物)、インジウムチタン酸化物(In-Ti酸化物)、インジウムアルミニウム亜鉛酸化物(In-Al-Zn酸化物、IAZOとも記す)、インジウムスズ亜鉛酸化物(In-Sn-Zn酸化物)、インジウムチタン亜鉛酸化物(In-Ti-Zn酸化物)、インジウムガリウム亜鉛酸化物(In-Ga-Zn酸化物、IGZOとも記す)、インジウムガリウムスズ亜鉛酸化物(In-Ga-Sn-Zn酸化物)、インジウムガリウムアルミニウム亜鉛酸化物(In-Ga-Al-Zn酸化物、IGAZO又はIAGZOとも記す)等を用いることができる。又は、シリコンを含むインジウムスズ酸化物等を用いることができる。
元素Mは、特に、ガリウム、アルミニウム、イットリウム、及びスズから選ばれた一種又は複数種であることが好ましい。特に、元素Mは、ガリウムが好ましい。
ここで、半導体層113が有する金属酸化物の組成は、トランジスタ50の電気的特性、及び信頼性に大きく影響する。
例えば、金属酸化物のインジウムの含有率を高くすることにより、オン電流の大きいトランジスタを実現できる。
半導体層113にIn-Zn酸化物を用いる場合、インジウムの原子数比が亜鉛の原子数比以上である金属酸化物を適用することが好ましい。例えば、金属元素の原子数比が、In:Zn=1:1、In:Zn=2:1、In:Zn=3:1、In:Zn=4:1、In:Zn=5:1、In:Zn=7:1、又はIn:Zn=10:1、又はこれらの近傍の金属酸化物を用いることができる。
半導体層113にIn-Sn酸化物を用いる場合、インジウムの原子数比がスズの原子数比以上である金属酸化物を適用することが好ましい。例えば、金属元素の原子数比が、In:Sn=1:1、In:Sn=2:1、In:Sn=3:1、In:Sn=4:1、In:Sn=5:1、In:Sn=7:1、又はIn:Sn=10:1、又はこれらの近傍の金属酸化物を用いることができる。
半導体層113にIn-Sn-Zn酸化物を用いる場合、インジウムの原子数比が、スズの原子数比よりも高い金属酸化物を適用できる。さらには、亜鉛の原子数比が、スズの原子数比よりも高い金属酸化物を用いることが好ましい。例えば、金属元素の原子数比が、In:Sn:Zn=2:1:3、In:Sn:Zn=3:1:2、In:Sn:Zn=4:2:3、In:Sn:Zn=4:2:4.1、In:Sn:Zn=5:1:3、In:Sn:Zn=5:1:6、In:Sn:Zn=5:1:7、In:Sn:Zn=5:1:8、In:Sn:Zn=6:1:6、In:Sn:Zn=10:1:3、In:Sn:Zn=10:1:6、In:Sn:Zn=10:1:7、In:Sn:Zn=10:1:8、In:Sn:Zn=5:2:5、In:Sn:Zn=10:1:10、In:Sn:Zn=20:1:10、In:Sn:Zn=40:1:10、又はこれらの近傍の金属酸化物を用いることができる。
半導体層113にIn-Al-Zn酸化物を用いる場合、インジウムの原子数比が、アルミニウムの原子数比よりも高い金属酸化物を適用できる。さらには、亜鉛の原子数比が、アルミニウムの原子数比よりも高い金属酸化物を用いることが好ましい。例えば、金属元素の原子数比が、In:Al:Zn=2:1:3、In:Al:Zn=3:1:2、In:Al:Zn=4:2:3、In:Al:Zn=4:2:4.1、In:Al:Zn=5:1:3、In:Al:Zn=5:1:6、In:Al:Zn=5:1:7、In:Al:Zn=5:1:8、In:Al:Zn=6:1:6、In:Al:Zn=10:1:3、In:Al:Zn=10:1:6、In:Al:Zn=10:1:7、In:Al:Zn=10:1:8、In:Al:Zn=5:2:5、In:Al:Zn=10:1:10、In:Al:Zn=20:1:10、In:Al:Zn=40:1:10、又はこれらの近傍の金属酸化物を用いることができる。
半導体層113にIn-Ga-Zn酸化物を用いる場合、金属元素の原子数に対するインジウムの原子数比が、ガリウムの原子数比よりも高い金属酸化物を適用できる。さらには、亜鉛の原子数比が、ガリウムの原子数比よりも高い金属酸化物を用いることが、より好ましい。例えば、半導体層113は、金属元素の原子数比が、In:Ga:Zn=2:1:3、In:Ga:Zn=3:1:2、In:Ga:Zn=4:2:3、In:Ga:Zn=4:2:4.1、In:Ga:Zn=5:1:3、In:Ga:Zn=5:1:6、In:Ga:Zn=5:1:7、In:Ga:Zn=5:1:8、In:Ga:Zn=6:1:6、In:Ga:Zn=10:1:3、In:Ga:Zn=10:1:6、In:Ga:Zn=10:1:7、In:Ga:Zn=10:1:8、In:Ga:Zn=5:2:5、In:Ga:Zn=10:1:10、In:Ga:Zn=20:1:10、In:Ga:Zn=40:1:10、又はこれらの近傍の金属酸化物を用いることができる。
半導体層113にIn-M-Zn酸化物を用いる場合、金属元素の原子数に対するインジウムの原子数比が、元素Mの原子数比よりも高い金属酸化物を適用できる。さらには、亜鉛の原子数比が、元素Mの原子数比よりも高い金属酸化物を用いることが、より好ましい。例えば、半導体層113は、金属元素の原子数比が、In:M:Zn=2:1:3、In:M:Zn=3:1:2、In:M:Zn=4:2:3、In:M:Zn=4:2:4.1、In:M:Zn=5:1:3、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=10:1:3、In:M:Zn=10:1:6、In:M:Zn=10:1:7、In:M:Zn=10:1:8、In:M:Zn=5:2:5、In:M:Zn=10:1:10、In:M:Zn=20:1:10、In:M:Zn=40:1:10、又はこれらの近傍の金属酸化物を用いることができる。
なお、元素Mとして複数の金属元素を有する場合は、当該金属元素の原子数比の合計を、元素Mの原子数比とすることができる。例えば、元素Mとしてガリウムとアルミニウムを有するIn-Ga-Al-Zn酸化物の場合、ガリウムの原子数比とアルミニウムの原子数比の合計を元素Mの原子数比とすることができる。また、インジウム、元素M、及び亜鉛の原子数比が前述の範囲であることが好ましい。
金属酸化物に含有される金属元素の原子数に対するインジウムの原子数の割合が、30原子%以上100原子%以下、好ましくは30原子%以上95原子%以下、より好ましくは35原子%以上95原子%以下、より好ましくは35原子%以上90原子%以下、より好ましくは40原子%以上90原子%以下、より好ましくは45原子%以上90原子%以下、より好ましくは50原子%以上80原子%以下、より好ましくは60原子%以上80原子%以下、より好ましくは70原子%以上80原子%以下である金属酸化物を用いることが好ましい。例えば、半導体層113にIn-Ga-Zn酸化物を用いる場合、インジウム、元素M、及び亜鉛の原子数の合計に対する、インジウムの原子数の割合が前述の範囲であることが好ましい。
本明細書等において、含有される金属元素の原子数に対するインジウムの原子数の割合を、インジウムの含有率と記す場合がある。他の金属元素においても同様である。
金属酸化物のインジウムの含有率を高くすることにより、オン電流の大きいトランジスタとすることができる。当該トランジスタを大きいオン電流が求められるトランジスタに適用することにより、優れた電気特性を有する表示装置とすることができる。
金属酸化物の組成の分析は、例えば、エネルギー分散型X線分光法(EDX:Energy Dispersive X-ray spectroscopy)、X線光電子分光法(XPS:X-ray Photoelectron Spectroscopy)、誘導結合プラズマ質量分析法(ICP-MS:Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry)、又は誘導結合高周波プラズマ発光分光法(ICP-AES:Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry)を用いることができる。又は、これらの手法を複数組み合わせて分析を行ってもよい。なお、含有率が低い元素は、分析精度の影響により、実際の含有率と分析によって得られた含有率が異なる場合がある。例えば、元素Mの含有率が低い場合、分析によって得られた元素Mの含有率が、実際の含有率より低くなる場合がある。
本明細書等において、近傍の組成とは、所望の原子数比の±30%の範囲を含む。例えば、原子数比がIn:M:Zn=4:2:3又はその近傍の組成と記載する場合、インジウムの原子数比を4としたとき、Mの原子数比が1以上3以下であり、亜鉛の原子数比が2以上4以下である場合を含む。また、原子数比がIn:M:Zn=5:1:6又はその近傍の組成と記載する場合、インジウムの原子数比を5としたときに、Mの原子数比が0.1より大きく2以下であり、亜鉛の原子数比が5以上7以下である場合を含む。また、原子数比がIn:M:Zn=1:1:1又はその近傍の組成と記載する場合、インジウムの原子数比を1としたときに、Mの原子数比が0.1より大きく2以下であり、亜鉛の原子数比が0.1より大きく2以下である場合を含む。
金属酸化物の形成は、スパッタリング法、又は原子層堆積(ALD:Atomic Layer Deposition)法を好適に用いることができる。なお、金属酸化物をスパッタリング法で形成する場合、ターゲットの原子数比と、当該金属酸化物の原子数比が異なる場合がある。特に、亜鉛は、ターゲットの原子数比よりも金属酸化物の原子数比が小さくなる場合がある。具体的には、ターゲットに含まれる亜鉛の原子数比の40%以上90%以下程度となる場合がある。
ここで、トランジスタの信頼性について、説明する。トランジスタの信頼性を評価する指標の1つとして、ゲートに電界を印加した状態で保持する、GBT(Gate Bias Temperature)ストレス試験がある。その中でも、ソース電位及びドレイン電位に対して、ゲートに正の電位(正バイアス)を与えた状態で、高温下で保持する試験をPBTS(Positive Bias Temperature Stress)試験、ゲートに負の電位(負バイアス)を与えた状態で、高温下で保持する試験をNBTS(Negative Bias Temperature Stress)試験と呼ぶ。また、光を照射した状態で行うPBTS試験及びNBTS試験をそれぞれ、PBTIS(Positive Bias Temperature Illumination Stress)試験、NBTIS(Negative Bias Temperature Illumination Stress)試験と呼ぶ。
n型のトランジスタにおいては、トランジスタをオン状態(電流を流す状態)とする際にゲートに正の電位が与えられるため、PBTS試験でのしきい値電圧の変動量が、トランジスタの信頼性の指標として着目すべき重要な項目の1つとなる。
半導体層113にガリウムを含まない、又はガリウムの含有率の低い金属酸化物を用いることにより、正バイアス印加に対する信頼性が高いトランジスタとすることができる。つまり、PBTS試験でのしきい値電圧の変動量が小さいトランジスタとすることができる。また、ガリウムを含む金属酸化物を用いる場合は、インジウムの含有率よりも、ガリウムの含有率を低くすることが好ましい。これにより、信頼性の高いトランジスタを実現できる。
PBTS試験でのしきい値電圧の変動の1つの要因として、半導体層とゲート絶縁層の界面、又は界面近傍における欠陥準位が挙げられる。欠陥準位密度が大きいほど、PBTS試験での劣化が顕著になる。半導体層の、ゲート絶縁層と接する領域におけるガリウムの含有率を低くすることにより、当該欠陥準位の生成を抑制できる。
ガリウムを含まない、又はガリウムの含有率の低い金属酸化物を半導体層に用いることによりPBTS試験でのしきい値電圧の変動を抑制できる理由として、例えば、以下のようなことが考えられる。金属酸化物に含まれるガリウムは、他の金属元素(例えば、インジウム又は亜鉛)と比較して、酸素を誘引しやすい性質を有する。そのため、ガリウムを多く含む金属酸化物と、ゲート絶縁層との界面において、ガリウムがゲート絶縁層中の余剰酸素と結合することにより、キャリア(ここでは電子)トラップサイトを生じさせやすくなると推察される。そのため、ゲートに正の電位を与えた際に、半導体層とゲート絶縁層との界面にキャリアがトラップされることにより、しきい値電圧が変動することが考えられる。
より具体的には、半導体層113にIn-Ga-Zn酸化物を用いた場合、インジウムの原子数比が、ガリウムの原子数比よりも高い金属酸化物を、半導体層113に適用できる。また、亜鉛の原子数比が、ガリウムの原子数比よりも高い金属酸化物を用いることが、より好ましい。言い換えると、金属元素の原子数比が、In>Ga、且つZn>Gaを満たす金属酸化物を、半導体層113に適用することが好ましい。
例えば、半導体層113は、金属元素の原子数比が、In:Ga:Zn=2:1:3、In:Ga:Zn=3:1:2、In:Ga:Zn=4:2:3、In:Ga:Zn=4:2:4.1、In:Ga:Zn=5:1:3、In:Ga:Zn=5:1:6、In:Ga:Zn=5:1:7、In:Ga:Zn=5:1:8、In:Ga:Zn=6:1:6、In:Ga:Zn=10:1:3、In:Ga:Zn=10:1:6、In:Ga:Zn=10:1:7、In:Ga:Zn=10:1:8、In:Ga:Zn=5:2:5、In:Ga:Zn=10:1:10、In:Ga:Zn=20:1:10、In:Ga:Zn=40:1:10、又はこれらの近傍の金属酸化物を用いることができる。
半導体層113は、含有される金属元素の原子数に対するガリウムの原子数の割合が、0原子%より高く50原子%以下、好ましくは0.1原子%以上40原子%以下、より好ましくは0.1原子%以上35原子%以下、より好ましくは0.1原子%以上30原子%以下、より好ましくは0.1原子%以上25原子%以下、より好ましくは0.1原子%以上20原子%以下、より好ましくは0.1原子%以上15原子%以下、より好ましくは0.1原子%以上10原子%以下である金属酸化物を用いることが好ましい。半導体層中のガリウムの含有率を低くすることにより、PBTS試験に対する耐性の高いトランジスタとすることができる。なお、金属酸化物にガリウムを含有させることにより、金属酸化物に酸素欠損(V:Oxygen Vacancy)が生じにくくなる等の効果を奏する。
半導体層113に、ガリウムを含まない金属酸化物を適用してもよい。例えば、In-Zn酸化物を半導体層113に適用できる。このとき、金属酸化物に含まれる金属元素の原子数に対するインジウムの原子数比を高くすることにより、トランジスタの電界効果移動度を高めることができる。一方、金属酸化物に含まれる金属元素の原子数に対する亜鉛の原子数比を高くすることにより、結晶性の高い金属酸化物となるため、トランジスタの電気特性の変動が抑制され、信頼性を高めることができる。また、半導体層113には、酸化インジウム等の、ガリウム及び亜鉛を含まない金属酸化物を適用してもよい。ガリウムを含まない金属酸化物を用いることにより、特に、PBTS試験におけるしきい値電圧の変動を極めて小さなものとすることができる。
例えば、半導体層113に、インジウムと亜鉛を含む酸化物を用いることができる。このとき、金属元素の原子数比が、例えばIn:Zn=2:3、In:Zn=4:1、又はこれらの近傍である金属酸化物を用いることができる。
なお、代表的にガリウムを挙げて説明したが、ガリウムに代えて元素Mを用いた場合にも適用できる。半導体層113には、インジウムの原子数比が元素Mの原子数比よりも高い金属酸化物を適用することが好ましい。また、亜鉛の原子数比が元素Mの原子数比よりも高い金属酸化物を適用することが好ましい。
半導体層113に元素Mの含有率が低い金属酸化物を適用することにより、正バイアス印加に対する信頼性が高いトランジスタとすることができる。当該トランジスタを正バイアス印加に対する高い信頼性が求められるトランジスタに適用することにより、高い信頼性を有する表示装置とすることができる。
続いて、光に対するトランジスタの信頼性について、説明する。
トランジスタに光が入射することにより、トランジスタの電気特性が変動してしまう場合がある。特に、光が入射しうる領域に適用されるトランジスタは、光照射下での電気特性の変動が小さく、光に対する信頼性が高いことが好ましい。光に対する信頼性は、例えば、NBTIS試験でのしきい値電圧の変動量により評価できる。
金属酸化物の元素Mの含有率を高くすることにより、光に対する信頼性の高いトランジスタとすることができる。つまり、NBTIS試験でのしきい値電圧の変動量が小さいトランジスタとすることができる。具体的には、元素Mの原子数比がインジウムの原子数比以上である金属酸化物はバンドギャップがより大きくなり、トランジスタのNBTIS試験でのしきい値電圧の変動量を小さくできる。半導体層113が有する金属酸化物のバンドギャップは、2.0eV以上が好ましく、さらには2.5eV以上が好ましく、さらには3.0eV以上が好ましく、さらには3.2eV以上が好ましく、さらには3.3eV以上が好ましく、さらには3.4eV以上が好ましく、さらには3.5eV以上が好ましい。
例えば、半導体層113は、金属元素の原子数比が、In:M:Zn=1:1:1、In:M:Zn=1:1:1.2、In:M:Zn=1:3:2、In:M:Zn=1:3:3、In:M:Zn=1:3:4、又はこれらの近傍の金属酸化物を用いることができる。
半導体層113は、特に、含有される金属元素の原子数に対する元素Mの原子数の割合が、20原子%以上70原子%以下、好ましくは30原子%以上70原子%以下、より好ましくは30原子%以上60原子%以下、より好ましくは40原子%以上60原子%以下、より好ましくは50原子%以上60原子%以下である金属酸化物を好適に用いることができる。
半導体層113にIn-Ga-Zn酸化物を用いた場合、金属元素の原子数に対するインジウムの原子数比が、ガリウムの原子数比以下の金属酸化物を適用できる。例えば、金属元素の原子数比が、In:Ga:Zn=1:1:1、In:Ga:Zn=1:1:1.2、In:Ga:Zn=1:3:2、In:Ga:Zn=1:3:3、In:Ga:Zn=1:3:4、又はこれらの近傍の金属酸化物を用いることができる。
半導体層113は、特に、含有される金属元素の原子数に対するガリウムの原子数の割合が、20原子%以上60原子%以下、好ましくは20原子%以上50原子%以下、より好ましくは30原子%以上50原子%以下、より好ましくは40原子%以上60原子%以下、より好ましくは50原子%以上60原子%以下である金属酸化物を好適に用いることができる。
半導体層113に元素Mの含有率が高い金属酸化物を適用することにより、光に対する信頼性が高いトランジスタとすることができる。当該トランジスタを光に対する高い信頼性が求められるトランジスタに適用することにより、高い信頼性を有する表示装置とすることができる。
前述したように、半導体層113に適用する金属酸化物の組成により、トランジスタの電気特性、及び信頼性が異なる。したがって、トランジスタに求められる電気特性、及び信頼性に応じて金属酸化物の組成を異ならせることにより、優れた電気特性と高い信頼性を両立した表示装置とすることができる。
半導体層113は、2以上の金属酸化物層を有する積層構造としてもよい。半導体層113が有する2以上の金属酸化物層は、組成が互いに同じ、又は概略同じであってもよい。組成が同じ金属酸化物層の積層構造とすることで、例えば、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、製造コストを削減できる。
半導体層113が有する2以上の金属酸化物層は、組成が互いに異なってもよい。例えば、In:M:Zn=1:3:4[原子数比]若しくはその近傍の組成の第1の金属酸化物層と、当該第1の金属酸化物層上に設けられるIn:M:Zn=1:1:1[原子数比]若しくはその近傍の組成の第2の金属酸化物層と、の積層構造を好適に用いることができる。また、元素Mとして、ガリウム又はアルミニウムを用いることが特に好ましい。例えば、インジウム酸化物、インジウムガリウム酸化物、及びIGZOの中から選ばれるいずれか一と、IAZO、IAGZO、及びITZO(登録商標)の中から選ばれるいずれか一と、の積層構造等を用いてもよい。
半導体層113は、結晶性を有する金属酸化物層を用いることが好ましい。例えば、CAAC(c-axis aligned crystal)構造、多結晶構造、又は微結晶(nc:nano-crystal)構造等を有する金属酸化物層を用いることができる。結晶性を有する金属酸化物層を半導体層113に用いることにより、半導体層113中の欠陥準位密度を低減でき、信頼性の高い表示装置を実現できる。
半導体層113に用いる金属酸化物層の結晶性が高いほど、半導体層113中の欠陥準位密度を低減できる。一方、結晶性の低い金属酸化物層を用いることで、大きな電流を流すことができるトランジスタを実現できる。
金属酸化物層をスパッタリング法により形成する場合、形成時の基板温度(ステージ温度)が高いほど、結晶性の高い金属酸化物層を形成できる。また、形成時に用いる成膜ガス全体に対する酸素ガスの流量の割合(酸素流量比ともいう。)が高いほど、結晶性の高い金属酸化物層を形成できる。
半導体層113は、結晶性が異なる2以上の金属酸化物層の積層構造としてもよい。例えば、第1の金属酸化物層と、当該第1の金属酸化物層上に設けられる第2の金属酸化物層と、の積層構造とし、第2の金属酸化物層は、第1の金属酸化物層より結晶性が高い領域を有する構成とすることができる。又は、第2の金属酸化物層は、第1の金属酸化物層より結晶性が低い領域を有する構成とすることができる。半導体層113が有する2以上の金属酸化物層は、組成が互いに同じ、又は概略同じであってもよい。組成が同じ金属酸化物層の積層構造とすることで、例えば、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、製造コストを削減できる。例えば、同じスパッタリングターゲットを用いて、酸素流量比を異ならせることにより、結晶性が異なる2以上の金属酸化物層の積層構造を形成できる。なお、半導体層113が有する2以上の金属酸化物層は、組成が互いに異なってもよい。
半導体層113の厚さは、3nm以上100nm以下が好ましく、さらには5nm以上100nm以下が好ましく、さらには10nm以上100nm以下が好ましく、さらには10nm以上70nm以下が好ましく、さらには15nm以上70nm以下が好ましく、さらには15nm以上50nm以下が好ましく、さらには20nm以上50nm以下が好ましく、さらには20nm以上40nm以下が好ましく、さらには25nm以上40nm以下が好ましい。
半導体層113の形成時の基板温度は、室温(25℃)以上200℃以下が好ましく、室温以上130℃以下がより好ましい。基板温度を前述の範囲とすることで、大面積のガラス基板を用いる場合に、基板の撓み又は歪みを抑制できる。
ここで、半導体層113中に形成されうる酸素欠損について、説明する。
半導体層113に酸化物半導体を用いる場合、酸化物半導体に含まれる水素が金属原子と結合する酸素と反応して水になり、酸化物半導体中に酸素欠損(V)が形成される場合がある。さらに、酸素欠損に水素が入った欠陥(以下、VHと記す)はドナーとして機能し、キャリアである電子が生成されることがある。また、水素の一部が金属原子と結合する酸素と結合して、キャリアである電子を生成する場合がある。従って、水素が多く含まれている酸化物半導体を用いたトランジスタは、ノーマリーオン特性となりやすい。また、酸化物半導体中の水素は、熱、又は電界等のストレスによって動きやすいため、酸化物半導体に多くの水素が含まれると、トランジスタの信頼性が悪化する恐れもある。
Hは、酸化物半導体のドナーとして機能しうる。しかしながら、当該欠陥を定量的に評価することは困難である。そこで、酸化物半導体においては、ドナー濃度ではなく、キャリア濃度で評価される場合がある。よって、本明細書等では、酸化物半導体のパラメータとして、ドナー濃度ではなく、電界が印加されない状態を想定したキャリア濃度を用いる場合がある。つまり、本明細書等に記載の「キャリア濃度」は、「ドナー濃度」と言い換えることができる場合がある。
以上より、半導体層113に酸化物半導体を用いる場合、半導体層113中のVHをできる限り低減し、高純度真性又は実質的に高純度真性にすることが好ましい。このように、VHが十分低減された酸化物半導体を得るには、酸化物半導体中の水、及び水素等の不純物を除去すること(脱水、又は脱水素化処理と記載する場合がある。)と、酸化物半導体に酸素を供給して酸素欠損(V)を修復することが重要である。VH等の不純物が十分に低減された酸化物半導体をトランジスタのチャネル形成領域に用いることで、安定した電気特性を付与できる。なお、酸化物半導体に酸素を供給して酸素欠損(V)を修復することを、加酸素化処理と記す場合がある。
半導体層113に酸化物半導体を用いる場合、チャネル形成領域として機能する領域の酸化物半導体のキャリア濃度は、1×1018cm-3以下であることが好ましく、1×1017cm-3未満であることがより好ましく、1×1016cm-3未満であることがさらに好ましく、1×1013cm-3未満であることがさらに好ましく、1×1012cm-3未満であることがさらに好ましい。なお、チャネル形成領域として機能する領域の酸化物半導体のキャリア濃度の下限値については、特に限定は無いが、例えば、1×10-9cm-3とすることができる。
〔絶縁層103〕
絶縁層103は、無機絶縁材料又は有機絶縁材料を用いることができる。絶縁層103は、無機絶縁材料と有機絶縁材料の積層構造としてもよい。
絶縁層103は、無機絶縁材料を好適に用いることができる。無機絶縁材料として、酸化物、酸化窒化物、窒化酸化物、及び窒化物の一又は複数を用いることができる。絶縁層103は、例えば、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、酸化マグネシウム、酸化ランタン、酸化セリウム、酸化ネオジム、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、及び窒化アルミニウムの一又は複数を用いることができる。
なお、本明細書等において、酸化窒化物とは、その組成として窒素よりも酸素の含有量が多い材料を指す。窒化酸化物とは、その組成として酸素よりも窒素の含有量が多い材料を指す。例えば、酸化窒化シリコンとは、その組成として窒素よりも酸素の含有量が多い材料を指し、窒化酸化シリコンとは、その組成として酸素よりも窒素の含有量が多い材料を示す。
酸素及び窒素の含有量の分析は、例えば、二次イオン質量分析法(SIMS:Secondary Ion Mass Spectrometry)、又はX線光電子分光法(XPS:X-ray Photoelectron Spectroscopy)を用いることができる。目的の元素の含有率が高い(例えば、0.5atomic%以上、又は1atomic%以上)場合は、XPSが適している。一方、目的の元素の含有率が低い(例えば0.5atomic%以下、又は1atomic%以下)場合には、SIMSが適している。元素の含有量を比較する際には、SIMSとXPSの両方の分析手法を用いた複合解析を行うことがより好ましい。
絶縁層103を2層以上の積層構造としてもよい。例えば図9(B)では、絶縁層103が、絶縁層103aと、絶縁層103a上の絶縁層103bとの積層構造を有する構成を示している。絶縁層103a及び絶縁層103bはそれぞれ、前述の絶縁層103に用いることができる材料を用いることができる。なお、絶縁層103aと絶縁層103bで同じ材料を用いてもよく、異なる材料を用いてもよい。なお、絶縁層103aを2層以上の積層構造としてもよい。絶縁層103bを2層以上の積層構造としてもよい。
絶縁層103aの膜厚は、絶縁層103bの膜厚より厚い構成とすることができる。絶縁層103aの成膜速度は速いことが好ましい。特に、絶縁層103aの膜厚が厚い場合は、絶縁層103aの成膜速度が速いことが好ましい。絶縁層103aの成膜速度を速くすることにより、生産性を高めることができる。例えば、絶縁層103aの形成時のパワーを高くすると、成膜速度を速くできる。
絶縁層103aは、応力が小さいことが好ましい。絶縁層103aの膜厚を厚くすると、絶縁層103aの応力が大きくなり、基板の反りが発生する場合がある。絶縁層103aの応力を小さくすることにより、基板の反り等の、応力に起因する工程中の問題の発生を抑制できる。
絶縁層103bは、絶縁層103aからガスが脱離することを抑制するブロッキング膜として機能する。絶縁層103bは、ガスを拡散しづらい材料を用いることが好ましい。絶縁層103bは、絶縁層103aより膜密度が高い領域を有することが好ましい。絶縁層103bの膜密度を高くすることで、ブロッキング性を高めることができる。絶縁層103bは、例えば、絶縁層103aより窒素の含有量が多い材料を用いることができる。絶縁層103bの窒素の含有量を多くすることで、ブロッキング性を高めることができる。
絶縁層103bは、絶縁層103aからガスが脱離することを抑制するブロッキング膜として機能する膜厚であればよく、絶縁層103aの膜厚より薄い構成とすることができる。絶縁層103bの成膜速度は、絶縁層103aの成膜速度より遅いことが好ましい。なお、絶縁層103bの成膜速度を遅くすることにより、絶縁層103bの膜密度が高くなり、ブロッキング性を高めることができる。同様に、絶縁層103bの成膜時の基板温度を高くすることで、絶縁層103bの膜密度が高くなり、ブロッキング性を高めることができる。
膜密度の評価は、例えば、ラザフォード後方散乱法(RBS:Rutherford Backscattering Spectrometry)、又はX線反射率測定法(XRR:X-Ray Reflection)を用いることができる。また、膜密度の違いは、断面の透過型電子顕微鏡(TEM:Transmission Electron Microscopy)像で評価できる場合がある。TEM観察において、膜密度が高いと透過電子(TE)像が濃く(暗く)、膜密度が低いと透過電子(TE)像が淡く(明るく)なる。したがって、透過電子(TE)像において、絶縁層103aと比較して、絶縁層103bは濃い(暗い)像となる場合がある。なお、絶縁層103aと絶縁層103bに同じ材料を適用する場合であっても、膜密度が異なるため、断面のTEM像において、これらの境界をコントラストの違いとして観察できる場合がある。
絶縁層103bは、絶縁層103aより膜中の水素濃度が低い領域を有する場合がある。絶縁層103a及び絶縁層103bの水素濃度の違いは、例えば、二次イオン質量分析法(SIMS)で評価できる。
ここで、半導体層113に金属酸化物を用いる構成を例に挙げて、絶縁層103について具体的に説明する。
半導体層113に酸化物半導体を用いる場合、絶縁層103a及び絶縁層103bはそれぞれ、無機絶縁材料を好適に用いることができる。
絶縁層103aは、酸化物又は酸化窒化物を用いることが好ましい。絶縁層103aは、加熱により酸素を放出する膜を用いることが好ましい。絶縁層103aは、例えば、酸化シリコン又は酸化窒化シリコンを好適に用いることができる。
絶縁層103aが酸素を放出することで、絶縁層103aから半導体層113に酸素を供給できる。絶縁層103aから半導体層113、特に半導体層113のチャネル形成領域に酸素を供給することで、半導体層113中の酸素欠損(V)及びVHを低減でき、良好な電気特性を示し、かつ信頼性の高いトランジスタとすることができる。絶縁層103aは、酸素の拡散係数が高いことが好ましい。絶縁層103aの酸素の拡散係数を高くすることで、絶縁層103a中を酸素が拡散しやすくなり、効率よく絶縁層103aから半導体層113に酸素を供給できる。なお、半導体層113に酸素を供給する処理は、他に、酸素を含む雰囲気での加熱処理、又は酸素を含む雰囲気下におけるプラズマ処理等がある。
絶縁層103aは、自身からの不純物(例えば、水及び水素)の放出が少ないことが好ましい。絶縁層103aからの不純物の放出を少なくすることにより、不純物が半導体層113に拡散することが抑制され、良好な電気特性を示し、かつ信頼性の高いトランジスタとすることができる。
絶縁層103aは、例えば、PECVD法を用いて形成された酸化シリコン又は酸化窒化シリコンを好適に用いることができる。この場合、原料ガスは、シリコンを含むガスと、酸素を含むガスとの混合ガスを用いることが好ましい。シリコンを含むガスとして、例えば、シラン、ジシラン、トリシラン、又はフッ化シランのいずれか一又は複数を用いることができる。酸素を含むガスとして、例えば、酸素(O)、オゾン(O)、一酸化二窒素(NO)、一酸化窒素(NO)、又は二酸化窒素(NO)のいずれか一又は複数を用いることができる。なお、絶縁層103aの形成時のパワーを高くすることにより、絶縁層103aから放出される不純物(例えば、水及び水素)の量を少なくできる。
絶縁層103bは、酸素を透過しづらいことが好ましい。絶縁層103bは、絶縁層103aから酸素が脱離することを抑制するブロッキング膜として機能する。さらに、絶縁層103bは、水素を透過しづらいことが好ましい。絶縁層103bは、トランジスタの外から絶縁層103を介して半導体層113へ水素が拡散することを抑制するブロッキング膜として機能する。絶縁層103bの膜密度は高いことが好ましい。絶縁層103bの膜密度を高くすることで、酸素及び水素のブロッキング性を高めることができる。絶縁層103bの膜密度は、絶縁層103aの膜密度より高いことが好ましい。絶縁層103aに酸化シリコン又は酸化窒化シリコンを用いる場合、絶縁層103bは、例えば、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、又は酸化アルミニウムを好適に用いることができる。絶縁層103bは、例えば、絶縁層103aより窒素の含有量が多い領域を有することが好ましい。絶縁層103bは、例えば、絶縁層103aより窒素の含有量が多い材料を用いることができる。絶縁層103bは、窒化物又は窒化酸化物を用いることが好ましい。絶縁層103bは、例えば、窒化シリコン又は窒化酸化シリコンを好適に用いることができる。
絶縁層103aに含まれる酸素が、絶縁層103aの半導体層113と接しない領域(例えば、絶縁層103aの上面)から上方へ拡散すると、絶縁層103aから半導体層113へ供給される酸素の量が少なくなってしまう場合がある。絶縁層103a上に絶縁層103bを設けることにより、絶縁層103aに含まれる酸素が、絶縁層103aの半導体層113と接しない領域から拡散することを抑制できる。したがって、絶縁層103aから半導体層113へ供給される酸素の量が増え、半導体層113中の酸素欠損(V)及びVHを低減できる。したがって、良好な電気特性を示し、かつ信頼性の高いトランジスタとすることができる。
絶縁層103aに含まれる酸素によって、導電層112が酸化され、抵抗が高くなってしまう場合がある。また、絶縁層103aに含まれる酸素によって導電層112が酸化されることにより、絶縁層103aから半導体層113に供給される酸素の量が少なくなってしまう場合がある。絶縁層103a上に絶縁層103bを設けることにより、導電層112が酸化され、抵抗が高くなることを抑制できる。それとともに、絶縁層103aから半導体層113へ供給される酸素の量が増え、半導体層113中の酸素欠損(V)及びVHを低減でき、良好な電気特性を示し、かつ信頼性の高いトランジスタとすることができる。
半導体層113に水素が拡散すると、酸化物半導体に含まれる酸素原子と反応して水になり、酸素欠損(V)が形成される場合がある。さらに、VHが形成され、キャリア濃度が高くなってしまう場合がある。絶縁層103a上に絶縁層103bを設けることにより、半導体層113中の酸素欠損(V)及びVHを低減でき、良好な電気特性を示し、かつ信頼性の高いトランジスタとすることができる。
絶縁層103bは、酸素及び水素のブロッキング膜として機能する膜厚であることが好ましい。絶縁層103bの膜厚が薄いと、ブロッキング膜としての機能が低くなってしまう場合がある。一方、絶縁層103bの膜厚が厚いと、絶縁層103aと接する半導体層113の領域が狭くなり、絶縁層103aから半導体層113へ供給される酸素の量が少なくなってしまう場合がある。絶縁層103bの膜厚は、絶縁層103aの膜厚より薄くてもよい。絶縁層103bの膜厚は、5nm以上100nm以下が好ましく、さらには5nm以上70nm以下が好ましく、さらには10nm以上70nm以下が好ましく、さらには10nm以上50nm以下が好ましく、さらには20nm以上50nm以下が好ましく、さらには20nm以上40nm以下が好ましい。絶縁層103bの膜厚を前述の範囲とすることで、半導体層113中、特にチャネル形成領域の酸素欠損(V)及びVHを低減でき、良好な電気特性を示し、かつ信頼性の高いトランジスタとすることができる。
絶縁層103bは、自身からの不純物(例えば、水及び水素)の放出が少ないことが好ましい。絶縁層103bからの不純物の放出を少なくすることにより、不純物が半導体層113に拡散することが抑制され、良好な電気特性を示し、かつ信頼性の高いトランジスタとすることができる。
トランジスタ50において、半導体層113の絶縁層103と接する領域がチャネル形成領域として機能できる。つまり、チャネル形成領域に選択的に酸素が供給され、酸素欠損(V)及びVHを低減できる。したがって、良好な電気特性を示し、かつ信頼性の高いトランジスタとすることができる。
〔導電層111、導電層112、及び導電層115〕
ソース電極又はドレイン電極として機能する導電層111及び導電層112、並びにゲート電極として機能する導電層115は、クロム、銅、アルミニウム、金、銀、亜鉛、モリブデン、タンタル、チタン、タングステン、マンガン、ニッケル、鉄、コバルト、及びニオブの一又は複数、若しくは前述した金属の一又は複数を成分とする合金を用いてそれぞれ形成できる。導電層115、導電層111、及び導電層112は、銅、銀、金、又はアルミニウムの一又は複数を含む、低抵抗な導電性材料を好適に用いることができる。特に、銅又はアルミニウムは量産性に優れるため好ましい。
導電層115、導電層111、及び導電層112は、金属酸化物膜(酸化物導電体(OC:Oxide Conductor)ともいう。)を用いることができる。酸化物導電体として、例えば、In-Sn酸化物(ITO)、In-W酸化物、In-W-Zn酸化物、In-Ti酸化物、In-Ti-Sn酸化物、In-Zn酸化物、In-Sn-Si酸化物(ITSO)、及びIn-Ga-Zn酸化物が挙げられる。
ここで、酸化物導電体について説明を行う。例えば、半導体特性を有する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。
導電層115、導電層111、及び導電層112は、前述の酸化物導電体(金属酸化物)を含む導電膜と、金属又は合金を含む導電膜の積層構造としてもよい。金属又は合金を含む導電膜を用いることで、配線抵抗を小さくできる。
導電層115、導電層111、及び導電層112は、Cu-X合金膜(Xは、Mn、Ni、Cr、Fe、Co、Mo、Ta、又はTi)を適用してもよい。Cu-X合金膜を用いることで、ウエットエッチングプロセスで加工できるため、製造コストを抑制することが可能となる。
なお、導電層115、導電層111と導電層112で互いに同じ材料を用いてもよく、互いに異なる材料を用いてもよい。
ここで、半導体層113に金属酸化物を用いる構成を例に挙げて、導電層111、及び導電層112について具体的に説明する。
半導体層113に酸化物半導体を用いる場合、半導体層113に含まれる酸素によって導電層111及び導電層112が酸化され、抵抗が高くなってしまう場合がある。絶縁層103aに含まれる酸素によって、導電層111及び導電層112が酸化され、抵抗が高くなってしまう場合がある。また、半導体層113に含まれる酸素によって導電層111及び導電層112が酸化されることにより、半導体層113中の酸素欠損(V)が増加してしまう場合がある。絶縁層103aに含まれる酸素によって導電層111及び導電層112が酸化されることにより、絶縁層103aから半導体層113に供給される酸素の量が少なくなってしまう場合がある。
導電層111及び導電層112はそれぞれ、酸化されにくい材料を用いることが好ましい。導電層111及び導電層112はそれぞれ、酸化物導電体を用いることが好ましい。例えば、In-Sn酸化物(ITO)、又はIn-Sn-Si酸化物(ITSO)を好適に用いることができる。導電層111及び導電層112はそれぞれ、窒化物導電体を用いてもよい。窒化物導電体として、窒化タンタル、及び窒化チタンが挙げられる。導電層111及び導電層112は、前述の材料の積層構造を有してもよい。
導電層111及び導電層112に酸化されにくい材料を用いることにより、半導体層113に含まれる酸素又は絶縁層103aに含まれる酸素によって酸化され、抵抗が高くなることを抑制できる。また、半導体層113中の酸素欠損(V)の増加が抑制されるとともに、絶縁層103aから半導体層113に供給される酸素の量を増やすことができる。したがって、半導体層113中の酸素欠損(V)及びVHを低減でき、良好な電気特性を示し、かつ信頼性の高いトランジスタとすることができる。なお、導電層111と導電層112で同じ材料を用いてもよく、異なる材料を用いてもよい。
〔絶縁層105〕
ゲート絶縁層として機能する絶縁層105は、欠陥密度が低いことが好ましい。絶縁層105の欠陥密度が低いことにより、良好な電気特性を示すトランジスタとすることができる。さらに、絶縁層105は、絶縁耐圧が高いことが好ましい。絶縁層105の絶縁耐圧が高いことにより、信頼性の高いトランジスタとすることができる。
絶縁層105は、例えば、絶縁性を有する酸化物、酸化窒化物、窒化酸化物、及び窒化物の一又は複数を用いることができる。絶縁層105は、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化窒化ハフニウム、酸化ガリウム、酸化窒化ガリウム、酸化イットリウム、酸化窒化イットリウム、及びGa-Zn酸化物の一又は複数を用いることができる。絶縁層105は、単層でもよく、積層であってもよい。絶縁層105は、例えば、酸化物と窒化物の積層構造としてもよい。
なお、微細なトランジスタにおいて、ゲート絶縁層の膜厚が薄くなると、リーク電流が大きくなってしまう場合がある。ゲート絶縁層に、比誘電率の高い材料(high-k材料ともいう。)を用いることで物理膜厚を保ちながら、トランジスタ駆動時の低電圧化が可能となる。high-k材料として、酸化ガリウム、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウム、アルミニウム及びハフニウムを有する酸化物、アルミニウム及びハフニウムを有する酸化窒化物、シリコン及びハフニウムを有する酸化物、シリコン及びハフニウムを有する酸化窒化物、又はシリコン及びハフニウムを有する窒化物が挙げられる。
絶縁層105は、自身からの不純物(例えば、水、及び水素)の放出が少ないことが好ましい。絶縁層105からの不純物の放出が少ないことにより、不純物が半導体層113に拡散することが抑制され、良好な電気特性を示し、かつ信頼性の高いトランジスタとすることができる。
絶縁層105は半導体層113上に形成されるため、半導体層113へのダメージが少ない条件で形成された膜であることが好ましい。例えば、成膜速度(成膜レートともいう。)が十分に遅い条件で形成できる。例えば、プラズマCVD法により絶縁層105を形成する場合、低電力の条件で形成することにより、半導体層113に与えるダメージを小さくできる。
ここで、半導体層113に金属酸化物を用いる構成を例に挙げて、絶縁層105について具体的に説明する。
半導体層113との界面特性を向上させるため、絶縁層105の少なくとも半導体層113と接する側は酸化物を用いることが好ましい。絶縁層105は、例えば、酸化シリコン、及び酸化窒化シリコンの一以上を好適に用いることができる。また、絶縁層105には、加熱により酸素を放出する膜を用いるとより好ましい。
なお、絶縁層105を積層構造としてもよい。絶縁層105は、半導体層113と接する側の酸化物膜と、導電層115と接する側の窒化物膜との積層構造とすることができる。当該酸化物膜として、例えば、酸化シリコン、及び酸化窒化シリコンの一以上を好適に用いることができる。当該窒化物膜として、窒化シリコンを好適に用いることができる。
〔基板101〕
例えば基板101の材質に大きな制限はないが、少なくとも、後の熱処理に耐えうる程度の耐熱性を有している必要がある。例えば、シリコン、又は炭化シリコンを材料とした単結晶半導体基板、多結晶半導体基板、シリコンゲルマニウム等の化合物半導体基板、SOI基板、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、セラミック基板、又は有機樹脂基板を、基板101として用いてもよい。また、これらの基板上に半導体素子が設けられたものを、基板101として用いてもよい。さらに、プリント基板を、基板101として用いてもよい。なお、半導体基板、及び絶縁性基板の形状は円形であってもよく、角形であってもよい。
基板101として、可撓性基板を用い、可撓性基板上に直接、例えばトランジスタ50を形成してもよい。又は、基板101とトランジスタ50等の間に剥離層を設けてもよい。剥離層は、その上に表示装置を一部或いは全部完成させた後、基板101より分離し、他の基板に転載するために用いることができる。その際、例えばトランジスタ50を耐熱性の劣る基板、又は可撓性の基板にも転載できる。
〔絶縁層218〕
絶縁層218は、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218は、不純物が外部からトランジスタに拡散することを抑制するブロッキング膜として機能する。不純物として、例えば、水及び水素が挙げられる。絶縁層218を設けることにより、表示装置の信頼性を高めることができる。
絶縁層218は、無機材料を有する絶縁層、又は有機材料を有する絶縁層とすることができる。絶縁層218は、例えば、酸化物又は窒化物などの無機材料を好適に用いることができる。より具体的には、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化ハフニウム、及びハフニウムアルミネートの一又は複数を用いることができる。例えば、窒化酸化シリコンは自身からの不純物(例えば、水及び水素)の放出が少なく、また、トランジスタより上側からトランジスタへ不純物が拡散することを抑制するブロッキング膜として機能できるため、絶縁層218として好適に用いることができる。有機材料として、例えば、アクリル樹脂、及びポリイミド樹脂の一又は複数を用いることができる。有機材料は感光性の材料を用いてもよい。また、上述の絶縁膜を2以上積層して用いてもよい。絶縁層218は、無機材料を有する絶縁層と、有機材料を有する絶縁層との積層構造としてもよい。
〔絶縁層235〕
絶縁層235は、トランジスタ51、トランジスタ52、及び容量57等に起因する凹凸を小さくする機能を有する。本明細書等において、絶縁層235を平坦化層と記す場合がある。
絶縁層235は、有機材料を有する絶縁層を好適に用いることができる。有機材料として、感光性の有機樹脂を用いることが好ましく、例えば、アクリル樹脂を含む感光性の樹脂組成物を用いることが好ましい。なお、本明細書等において、アクリル樹脂とは、ポリメタクリル酸エステル、又はメタクリル樹脂だけを指すものではなく、広義のアクリル系ポリマー全体を指す場合がある。
絶縁層235は、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、イミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミドアミド樹脂、シリコーン樹脂、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を用いてもよい。また、絶縁層235は、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリビニルブチラル、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリグリセリン、プルラン、水溶性のセルロース、又はアルコール可溶性のポリアミド樹脂等の有機材料を用いてもよい。また、感光性の樹脂としてフォトレジストを用いてもよい。感光性の有機樹脂として、ポジ型の材料及びネガ型の材料のどちらを用いてもよい。
絶縁層235を、有機絶縁層と、無機絶縁層との積層構造にしてもよい。例えば、絶縁層235を、有機絶縁層と、当該有機絶縁層上の無機絶縁層との積層構造とすることができる。絶縁層235の最表面に無機絶縁層を設けることにより、エッチング保護層として機能させることができる。これにより、画素電極311を形成する際に絶縁層235の一部がエッチングされ、絶縁層235の平坦性が低くなってしまうことを抑制できる。
発光素子60の被形成面である絶縁層235の上面の平坦性が低い場合、例えば、共通電極315の段切れによる接続不良、又は共通電極315の膜厚が局所的に薄くなり、電気抵抗が上昇する場合がある。また、絶縁層235の上面の平坦性が低い場合、絶縁層235上に形成される層の加工精度が低くなる場合がある。絶縁層235の上面を平坦にすることにより、例えば絶縁層235上に設けられる発光素子60の加工精度が高まり、精細度の高い表示装置とすることができる。また、共通電極315の段切れによる接続不良、及び共通電極315の膜厚が局所的に薄くなり、電気抵抗が上昇することを防止でき、表示品質の高い表示装置とすることができる。
なお、画素電極311を形成する際に絶縁層235の一部が除去される場合がある。絶縁層235は、画素電極311と重ならない領域に凹部を有してもよい。
〔絶縁層237〕
絶縁層237は、無機材料を有する絶縁層、又は有機材料を有する絶縁層とすることができる。絶縁層237は、絶縁層218に用いることができる材料、及び絶縁層235に用いることができる材料を用いることができる。絶縁層237は、無機材料を有する絶縁層と、有機材料を有する絶縁層との積層構造としてもよい。
〔保護層331〕
保護層331は単層構造でもよく、2層以上の積層構造であってもよい。また、保護層331の導電性は問わない。保護層331は、絶縁膜、半導体膜、及び、導電膜の少なくとも一種を用いることができる。
保護層331が無機膜を有することで、共通電極315が酸化されること、及び発光素子60に不純物(水分及び酸素等)が入り込むことを抑制できる。したがって、発光素子60の劣化が抑制され、表示装置の信頼性を高めることができる。
保護層331には、例えば、酸化絶縁膜、窒化絶縁膜、酸化窒化絶縁膜、及び窒化酸化絶縁膜等の無機絶縁膜を用いることができる。これらの無機絶縁膜の具体例として、後述の絶縁層325の説明を参照することができる。特に、保護層331は、窒化絶縁膜又は窒化酸化絶縁膜を有することが好ましく、窒化絶縁膜を有することがより好ましい。
保護層331には、In-Sn酸化物(ITOともいう。)、In-Zn酸化物、Ga-Zn酸化物、Al-Zn酸化物、又はインジウムガリウム亜鉛酸化物(In-Ga-Zn酸化物、又はIGZOともいう。)等を含む無機膜を用いることもできる。当該無機膜は、高抵抗であることが好ましく、具体的には、共通電極315よりも高抵抗であることが好ましい。当該無機膜は、さらに窒素を含んでいてもよい。
発光素子60の発光を、保護層331を介して取り出す場合、保護層331は、可視光に対する透過性が高いことが好ましい。例えば、ITO、IGZO、及び、酸化アルミニウムは、それぞれ、可視光に対する透過性が高い無機材料であるため、好ましい。
保護層331は、例えば、酸化アルミニウム膜と、酸化アルミニウム膜上の窒化シリコン膜と、の積層構造、又は、酸化アルミニウム膜と、酸化アルミニウム膜上のIGZO膜と、の積層構造等を用いることができる。当該積層構造を用いることで、不純物(水及び酸素等)がEL層側に入り込むことを抑制できる。
さらに、保護層331は、有機膜を有してもよい。例えば、保護層331は、有機膜と無機膜の双方を有してもよい。保護層331に用いることができる有機材料として、例えば、後述の絶縁層327に用いることができる有機絶縁材料を参照することができる。
保護層331は、異なる成膜方法を用いて形成された2層構造であってもよい。具体的には、ALD法を用いて保護層331の第1層目を形成し、スパッタリング法を用いて保護層331の第2層目を形成してもよい。
〔基板152〕
基板152には、ガラス、石英、セラミックス、サファイア、樹脂、金属、合金、又は半導体等を用いることができる。発光素子60からの光を取り出す側の基板には、該光を透過する材料を用いる。また、基板152に可撓性を有する材料を用いると、表示装置の可撓性を高めることができる。また、基板152として偏光板を用いてもよい。さらに、基板152として、貼り合わせフィルム、又は基材フィルムを用いてもよい。
基板152として、ポリエチレンテレフタレート(PET)若しくは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、又はアラミド等)、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、又はセルロースナノファイバー等を用いることができる。基板152に、可撓性を有する程度の厚さのガラスを用いてもよい。
基板としてフィルムを用いる場合、フィルムが吸水することで、表示装置にしわが発生する等の形状変化が生じる恐れがある。そのため、基板には、吸水率の低いフィルムを用いることが好ましい。例えば、吸水率が1%以下のフィルムを用いることが好ましく、0.1%以下のフィルムを用いることがより好ましく、0.01%以下のフィルムを用いることがさらに好ましい。
基板152の外側には各種光学部材を配置できる。光学部材として、偏光板(例えば円偏光板)、位相差板、光拡散層(例えば拡散フィルム)、反射防止層、及び集光フィルム等が挙げられる。また、基板152の外側には、ゴミの付着を抑制する帯電防止膜、汚れを付着しにくくする撥水性の膜、使用に伴う傷の発生を抑制するハードコート膜、又は衝撃吸収層等、表面保護層を配置してもよい。例えば、表面保護層として、ガラス層又はシリカ層(SiO層)を設けることで、表面汚染及び傷の発生を抑制でき、好ましい。また、表面保護層として、DLC(ダイヤモンドライクカーボン)、酸化アルミニウム(AlO)、ポリエステル系材料、又はポリカーボネート系材料等を用いてもよい。なお、表面保護層には、可視光に対する透過率が高い材料を用いることが好ましい。また、表面保護層には、硬度が高い材料を用いることが好ましい。
表示装置に円偏光板を重ねる場合、表示装置が有する基板には、光学等方性の高い基板を用いることが好ましい。光学等方性が高い基板は、複屈折が小さい(複屈折量が小さい、ともいえる)。
光学等方性が高い基板のリタデーション(位相差)値の絶対値は、30nm以下が好ましく、20nm以下がより好ましく、10nm以下がさらに好ましい。
光学等方性が高いフィルムとして、トリアセチルセルロース(TAC、又はセルローストリアセテートともいう。)フィルム、シクロオレフィンポリマー(COP)フィルム、シクロオレフィンコポリマー(COC)フィルム、及びアクリルフィルム等が挙げられる。
〔接着層142〕
接着層142として、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、又は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。これら接着剤として、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、及び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、例えば接着シートを用いてもよい。
〔遮光層317〕
遮光層317に用いることのできる材料としては、カーボンブラック、酸化物半導体、及び複数の酸化物半導体の固溶体を含む複合酸化物等が挙げられる。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。
以上が構成要素についての説明である。
<変形例>
以下では、図4(A)、及び図4(B)等と一部の構成が異なるトランジスタの構成例について説明する。なお、以下では、図4(A)、及び図4(B)等と重複する部分は説明を省略する場合がある。
図4(A)では、平面視において、導電層111及び導電層112はそれぞれ、Y方向に延伸し、導電層115はX方向に延伸している。図4(A)では平面視において、導電層111の延伸する方向と垂直な方向(図4(A)においては、X方向)の両側の端部がそれぞれ、導電層112と重なる領域を有している。つまり、導電層111の延伸する方向と垂直な方向の両側の端部は、導電層112のX方向の端部よりもそれぞれ内側に位置している。また、図4(A)では、平面視において、導電層115が延伸する方向と垂直な方向(図4(A)においては、Y方向)の端部は、半導体層113のY方向の端部のそれぞれよりも内側に位置している。なお、本発明の一態様は図4(A)などの構成に限らない。図30(A)においては平面視において、導電層111及び導電層112はそれぞれ、X方向に延伸し、導電層115はY方向に延伸する。図30(A)は、平面視において、導電層112の下側端部が導電層111と重ならない例を示している。つまり、図30(A)に示す例では、導電層112の下側端部は導電層111の下側端部より外側に位置する。
図30(B)は、平面視において、導電層112の上側端部が導電層111と重ならない例を示している。つまり、図30(B)に示す例では、導電層112の上側端部は導電層111の上側端部より外側に位置する。
図30(C)は、平面視において、導電層112の上側端部、及び下側端部の両方が、導電層111と重ならない例を示している。つまり、図30(C)に示す例では、導電層112の上側端部は導電層111の上側端部より外側に位置し、導電層112の下側端部は導電層111の下側端部より外側に位置する。
なお、図30(A)、図30(B)、及び図30(C)に示す構成の、一点鎖線A1-A2の断面図を図31(C)に示す。図31(C)に示す断面では、開口121及び開口123において、導電層115は、絶縁層105を介して半導体層113と重なる領域を有する。また、導電層115は、絶縁層105及び半導体層113を介して導電層111、及び導電層112と重なる領域を有する。また、導電層115は、半導体層113の全体を覆っている。このような構成とすることで、半導体層113全体にゲート電界をかけることができるため、トランジスタ50の電気特性を高めることができ、例えばトランジスタのオン電流を高めることができる。
図31(A)は、図4(A)に示す構成の変形例であり、図31(B)は、図31(A)に示す一点鎖線A1-A2の断面図である。図31(A)、及び図31(B)では、X方向において、導電層115の端部が半導体層113の端部より内側、つまり開口123側に位置する例を示している。図31(A)、及び図31(B)に示す例では、半導体層113は導電層115と重ならない領域を有する。このような構成により、導電層115と導電層112が重なる領域の面積を小さくできる。よって、寄生容量を小さくできる。
図32(A)は、図31(A)に示す構成の変形例であり、図32(B)は、図32(A)に示す一点鎖線A1-A2の断面図である。図32(A)、及び図32(B)では、X方向において、導電層115の端部が導電層112の開口123側の端部より内側に位置する例を示している。図32(A)、及び図32(B)に示す例では、開口121、及び開口123は、導電層115と重ならない領域を有する。このような構成により、導電層115と導電層112が重なる領域の面積をさらに小さくできる。よって、寄生容量をさらに小さくできる。
図33(A)は、図4(A)に示す構成の変形例であり、図33(B1)は、図33(A)に示す一点鎖線A1-A2の断面図である。図33(A)、及び図33(B1)では、導電層111と導電層112が重なる領域において、X方向における導電層115の端部が導電層112の端部より外側に位置する例を示している。図33(A)、及び図33(B1)に示す例では、導電層115が、導電層111と導電層112が重なる領域の全体を覆う。このような構成により、例えば導電層115をフォトリソグラフィ法及びエッチング法を用いて形成する場合、フォトマスクの位置合わせ精度を低くできる。よって、トランジスタ50を容易に作製できる。
図33(B2)は、図33(B1)に示す構成の変形例であり、絶縁層105の上面端部が導電層115の下面端部と一致、又は概略一致する例を示している。例えば導電層115をフォトリソグラフィ法及びエッチング法を用いて形成する場合、導電層115と絶縁層105のエッチング選択比が低いと、図33(B2)に示す構成が形成される場合がある。
図33(B3)は、図33(B2)に示す構成の変形例であり、導電層115の下面端部が絶縁層105の上面端部より内側、つまり導電層112側に位置する例を示している。例えば、導電層115のX方向におけるエッチング速度が、絶縁層105のX方向におけるエッチング速度より速い場合、図33(B3)に示す構成が形成される場合がある。
なお、図33(B2)、及び図33(B3)に示す構成の平面図は、図33(A)を参照できる。
図34(A)、及び図34(B)は、図4(A)に示す構成の変形例であり、平面視において、開口121、及び開口123が隅の丸い矩形である例を示している。図34(A)では、開口121、及び開口123のX方向の長さがY方向の長さより長い例を示しており、図34(B)では、開口121、及び開口123のX方向の長さがY方向の長さより短い例を示している。なお、図34(A)、及び図34(B)に示す構成の断面図を図31(C)に示す。
図34(A)、及び図34(B)に示す例では、開口121における絶縁層103の側面、及び開口123における導電層112の側面が、曲面ではなく平面である領域を有する。これにより、開口121の内部、及び開口123の内部において半導体層113、絶縁層105、及び導電層115の被覆性を高めることができる。なお、平面視において、開口121、及び開口123の隅は丸くなくてもよく、例えば開口121、及び開口123の平面形状を長方形、菱形、又は正方形としてもよい。また、開口121、及び開口123の平面形状は、三角形、又は隅が丸い三角形としてもよい。さらに、開口121、及び開口123の平面形状は、五角形等の多角形、又はこれら多角形の角が丸い形状としてもよい。以上は本明細書等に示す全ての構成に適用できる。
図35(A1)は、図4(A)に示す構成の変形例であり、平面視において、導電層112が開口121の外周の一部を覆い、全体は覆わない例を示している。図35(A2)は、図35(A1)に示す構成の変形例であり、平面視において、導電層112の端部が開口121の外周の一点で接する例を示している。図35(A2)に示す例では、平面視において開口121が円形であり、且つ導電層112のY方向に延伸する端部の一方が、開口121の接線となる。図35(B)は、図35(A1)、及び図35(A2)に示す一点鎖線A1-A2の断面図である。
図35(A1)、図35(A2)、及び図35(B)に示す例では、導電層112と導電層115が重なる領域の面積を小さくできる。これにより、寄生容量を小さくできる。一方、図4(A)、及び図4(B)等に示す例では、ソース領域又はドレイン領域の他方の幅を大きくできる。
図36(A)は、図35(A1)、及び図35(A2)に示す構成の変形例であり、平面視において、導電層112が開口121と接しない例を示している。図36(B)は、図36(A)に示す一点鎖線A1-A2の断面図である。
図36(A)、及び図36(B)に示す例では、導電層112と導電層115が重なる領域の面積をさらに小さくできる。これにより、寄生容量をさらに小さくできる。
図37(A)は、図4(A)に示す構成の変形例であり、導電層111が開口121の全体とは重ならず、一部と重なる例を示している。図37(B)は、図37(A)に示す一点鎖線A1-A2の断面図である。図37(A)、及び図37(B)に示す例では、開口121において、半導体層113が導電層111と重ならない領域を有する。
図37(A)、及び図37(B)に示す例では、例えば導電層111と導電層115の間に形成される寄生容量を小さくできる。一方、図4(A)、及び図4(B)等に示す例では、ソース領域又はドレイン領域の一方の幅を大きくできる。
図38(A)は、図37(A)に示す構成の変形例であり、平面視において、開口121、及び開口123が隅の丸い矩形である例を示している。図38(B)は、図38(A)に示す一点鎖線A1-A2の断面図である。
図38(A)に示す例では、開口121における絶縁層103の側面、及び開口123における導電層112の側面が、曲面ではなく平面である領域を有する。これにより、開口121の内部、及び開口123の内部において半導体層113、絶縁層105、及び導電層115の被覆性を高めることができる。なお、図38(A)では、開口121、及び開口123のX方向の長さがY方向の長さより長い例を示しているが、開口121、及び開口123のX方向の長さがY方向の長さより短くてもよい。
図39(A1)は、図37(A)に示す構成の変形例であり、平面視において、導電層112が開口121の外周の一部を覆い、全体は覆わない例を示している。図39(A2)は、図39(A1)に示す構成の変形例であり、平面視において、導電層112の端部が開口121の外周の一点で接する例を示している。図39(A2)に示す例では、平面視において開口121が円形であり、且つ導電層112のY方向に延伸する端部の一方が、開口121の接線となる。図39(B)は、図39(A1)、及び図39(A2)に示す一点鎖線A1-A2の断面図である。
図39(A1)、図39(A2)、及び図39(B)に示す例では、導電層112と導電層115が重なる領域の面積を小さくできる。これにより、寄生容量を小さくできる。一方、図37(A)、及び図37(B)等に示す例では、ソース領域又はドレイン領域の他方の幅を大きくできる。
図40(A)は、図39(A1)、及び図39(A2)に示す構成の変形例であり、導電層112が開口121と重ならない例を示している。図40(B)は、図40(A)に示す一点鎖線A1-A2の断面図である。
図40(A)、及び図40(B)に示す例では、導電層112と導電層115が重なる領域の面積をさらに小さくできる。これにより、寄生容量をさらに小さくできる。
図41(A)は、図38(A)に示す構成の変形例であり、平面視において、開口121の一辺の一部が導電層112の端部と接し、且つ開口121のX方向の長さがY方向の長さより短い例を示している。図41(B)は、図41(A)に示す一点鎖線A1-A2の断面図である。
図41(A)、及び図41(B)に示す例では、導電層112と導電層115が重なる領域の面積を小さくできる。これにより、寄生容量を小さくできる。一方、図38(A)、及び図38(B)等に示す例では、ソース領域又はドレイン領域の他方の幅を大きくできる。
図42(A)は、図41(A)に示す構成の変形例であり、開口121のX方向の長さがY方向の長さより長い例を示している。図42(A)に示す例では、平面視において、開口121の一辺の全体が導電層112の端部と接する構成とすることができる。
図42(B)は、図42(A)に示す構成の変形例であり、平面視において、開口121の三辺の一部が導電層112の端部と接する例を示している。図42(B)に示す例では、平面視において、開口121の、Y方向に延伸する導電層112側の辺の全体、及びX方向に延伸する辺の一部が、導電層112により覆われる。
図42(B)に示す例では、ソース領域又はドレイン領域の他方の幅を大きくできる。一方、図42(A)に示す例では、導電層112と導電層115が重なる領域の面積を小さくできるため、寄生容量を小さくできる。なお、図42(A)、及び図42(B)に示す一点鎖線A1-A2の断面図は、図41(B)を参照できる。
図43(A1)は、図41(A)に示す構成の変形例であり、平面視において、導電層112が開口121と接しない例を示している。図43(A2)は、図43(A1)に示す構成の変形例であり、開口121のX方向の長さがY方向の長さより長い例を示している。図43(B)は、図43(A1)、及び図43(A2)に示す一点鎖線A1-A2の断面図である。
図43(A1)、図43(A2)、及び図43(B)に示す例では、導電層112と導電層115が重なる領域の面積をさらに小さくできる。これにより、寄生容量をさらに小さくできる。
図44(A)は、図4(A)に示す構成の変形例であり、開口121の平面形状と開口123の平面形状が一致しない例を示している。図44(A)に示す例では、開口123の平面形状を、開口121より半径が大きい円形としている。なお、開口121の平面形状、又は開口123の平面形状の一方又は双方を円形としなくてもよい。具体的には、開口121の平面形状、又は開口123の平面形状の一方又は双方を、隅の丸い矩形等の上述した形状とすることができる。図44(B1)は、図44(A)に示す一点鎖線A1-A2の断面図である。
例えば、開口121と開口123を異なる工程で形成する場合、開口121、及び開口123が図44(A)、及び図44(B1)に示す形状となる場合がある。また、開口121と開口123を同一の工程で形成する場合であっても、例えばX方向、及びY方向における導電層112のエッチング速度が、X方向、及びY方向における絶縁層103のエッチング速度と異なる場合は、開口121、及び開口123が図44(A)、及び図44(B1)に示す形状となる場合がある。例えば、X方向、及びY方向における導電層112のエッチング速度が、X方向、及びY方向における絶縁層103のエッチング速度より速い場合は、開口121と開口123を同一の工程で形成する場合であっても、開口121、及び開口123が図44(A)、及び図44(B1)に示す形状となる場合がある。
図44(B2)は、図44(B1)に示す構成の変形例であり、半導体層113の上面が導電層112と接する領域を有する例を示している。例えば、絶縁層103に開口121を形成した後に半導体層113を形成し、その後に導電層112となる膜を成膜して当該膜に開口123を形成することにより、図44(B2)に示す構成を形成できる。
前述のように、トランジスタ50のチャネル幅は、平面視における開口123の外周の長さと等しくできる。よって、例えば開口123の面積が開口121の面積より大きい場合、トランジスタ50のチャネル幅を長くできる場合がある。一方、例えば開口123の面積が開口121の面積と等しい場合、トランジスタ50を微細化できる場合がある。
図45(A)は、図44(B1)に示すトランジスタ50、及びその周辺の構成例を示す拡大図であり、図45(B)は、図44(B2)に示すトランジスタ50、及びその周辺の構成例を示す拡大図である。図45(A)、及び図45(B)に示すように、絶縁層103aの開口121側の側面がテーパ部161aを有し、絶縁層103bの開口121側の側面がテーパ部161bを有するものとする。
図45(A)、及び図45(B)に示すように、絶縁層103aの開口121側の上面端部と絶縁層103bの開口121側の下面端部は、一致又は概略一致させることができる。また、テーパ部161aのテーパ角とテーパ部161bのテーパ角を、等しくすること、又は概略等しくすることができる。ここで、導電層112の開口123側の側面のテーパ角は、テーパ部161a及びテーパ部161bのテーパ角より大きくてもよく、小さくてもよい。また、導電層112の開口123側の側面のテーパ角が、テーパ部161a及びテーパ部161bのテーパ角と等しく、又は概略等しくてもよい。
図46(A)、及び図46(B)は、それぞれ図45(A)、及び図45(B)に示す構成の変形例であり、テーパ部161aのテーパ角とテーパ部161bのテーパ角が異なる例を示している。図46(A)、及び図46(B)では、テーパ部161bを絶縁層103a側に伸ばした直線を破線で示している。例えば、絶縁層103aの材料と絶縁層103bの材料が異なり、これにより絶縁層103aの加工性と絶縁層103bの加工性が異なる場合、テーパ部161aのテーパ角とテーパ部161bのテーパ角が異なる場合がある。
図46(A)、及び図46(B)では、テーパ部161aのテーパ角がテーパ部161bのテーパ角より小さい例を示している。テーパ部161aのテーパ角はテーパ部161bのテーパ角より大きくてもよい。ここで、導電層112の開口123側の側面のテーパ角は、テーパ部161aのテーパ角より大きくても小さくてもよく、またテーパ部161bのテーパ角より大きくても小さくてもよい。さらに、導電層112の開口123側の側面のテーパ角は、テーパ部161aのテーパ角と等しく、又は概略等しくてもよく、テーパ部161bのテーパ角と等しく、又は概略等しくてもよい。
図47(A)、及び図47(B)は、それぞれ図45(A)、及び図45(B)に示す構成の変形例であり、絶縁層103aの上面端部と絶縁層103bの下面端部が一致しない例、具体的には絶縁層103bの開口121側の端部が絶縁層103aの開口121側の端部より外側に位置する例を示している。図47(A)、及び図47(B)では、絶縁層103aに設けられる開口121を開口121aとし、絶縁層103bに設けられる開口121を開口121bとしている。
例えば、絶縁層103aのX方向におけるエッチング速度と、絶縁層103bのX方向におけるエッチング速度と、が異なる場合、絶縁層103aの上面端部と絶縁層103bの下面端部が一致しない場合がある。具体的には、絶縁層103bのX方向におけるエッチング速度が、絶縁層103aのX方向におけるエッチング速度より速い場合、図47(A)、及び図47(B)に示す構成が形成される場合がある。ここで、テーパ部161aのテーパ角とテーパ部161bのテーパ角は等しく、又は概略等しくてもよいし、異なってもよい。また、導電層112の開口123側の側面のテーパ角は、テーパ部161aのテーパ角より大きくても小さくてもよく、またテーパ部161bのテーパ角より大きくても小さくてもよい。さらに、導電層112の開口123側の側面のテーパ角は、テーパ部161aのテーパ角と等しく、又は概略等しくてもよく、テーパ部161bのテーパ角と等しく、又は概略等しくてもよい。
図45(A)乃至図47(B)を用いて説明した、テーパ部161a、テーパ部161b、及び導電層112の側面のテーパ角、並びに、絶縁層103a、絶縁層103b、及び導電層112の端部の位置関係等については、本明細書等に示す全ての構成に適用できる。
図48(A)は、図4(A)に示す構成の変形例であり、半導体層113が、導電層112の開口123に面しない端部を超えてX方向に延伸する例を示している。図48(B)は、図48(A)に示す一点鎖線A1-A2の断面図である。
図48(B)に示す例では、XZ面から見た場合に、半導体層113は、導電層112の、開口123に面しない端部を覆う。また、半導体層113は、絶縁層103の上面と接する領域を有することができる。
図49(A)は、図4(A)に示す構成の変形例であり、Y方向において、半導体層113の端部が、導電層112の端部より外側、且つ導電層111の端部より内側に位置する例を示す。図49(A)に示す例では、Y方向において、半導体層113の端部は、導電層111と重なるが導電層112とは重ならない。
図49(B)は、図4(A)に示す構成の変形例であり、Y方向において、半導体層113の端部が、導電層112の端部、及び導電層111の端部より外側に位置する例を示す。図49(B)に示す例では、Y方向において、半導体層113の端部は、導電層111、及び導電層112のいずれとも重ならない。なお、図49(A)、及び図49(B)に示す一点鎖線A1-A2の断面図を図31(C)に示す。
図50(A)は、図4(A)に示す構成の変形例であり、トランジスタ50が開口121、及び開口123をそれぞれ2つ有し、これらがX方向に配列される例を示している。図50(B)は、図50(A)に示す一点鎖線A1-A2の断面図である。ここで、1つのトランジスタ50が開口121、及び開口123をそれぞれ複数有する構成の説明において、X方向を行方向といい、Y方向を列方向という場合がある。
図50(A)、及び図50(B)では、2つの開口121をそれぞれ開口121_1、及び開口121_2と記載して区別し、2つの開口123をそれぞれ開口123_1、及び開口123_2と記載して区別している。また、図50(A)、及び図50(B)では、開口121_1及び開口123_1の内部と、開口121_2及び開口123_2の内部と、に異なる半導体層113が設けられる例を示しており、これら2つの半導体層113をそれぞれ半導体層113_1、及び半導体層113_2と記載して区別している。以降の図面でも同様の記載をする。
図51(A)は、図50(A)に示す構成の変形例であり、開口121と開口123の組を図面では符号121、123として示している。2つの開口121及び開口123が、Y方向に配列される例を示している。図51(B)は、図51(A)に示す構成の変形例であり、Y方向に配列される2つの開口121及び開口123の右側に、開口121及び開口123が1つ設けられる例を示している。ここで、Y方向に配列される2つの開口121及び開口123が1列目に設けられるとし、1つの開口121及び開口123が2列目に設けられるとすると、例えば2列目の開口121及び開口123の中心は、Y方向において、1列目の上側の開口121及び開口123の中心と、1列目の下側の開口121及び開口123の中心と、の間に位置することができる。
図51(C)は、図51(A)に示す構成の変形例であり、Y方向に配列される2つの開口121及び開口123の左側及び右側に、開口121及び開口123がそれぞれ1つずつ設けられる例を示している。ここで、1つの開口121及び開口123が1列目、及び3列目に設けられるとし、Y方向に配列される2つの開口121及び開口123が2列目に設けられるとすると、例えば1列目の開口121及び開口123の中心、及び3列目の開口121及び開口123の中心は、Y方向において、2列目の上側の開口121及び開口123の中心と、2列目の下側の開口121及び開口123の中心と、の間に位置することができる。
図52(A)は、図4(A)に示す構成の変形例であり、4つの開口121及び開口123が、2行2列のマトリクス状に配列される例を示している。図52(B)は、図50(A)に示す構成の変形例であり、X方向に配列される2つの開口121及び開口123の下側に、1つの開口121及び開口123が設けられる例を示している。ここで、X方向に配列される2つの開口121及び開口123が1行目に設けられるとし、1つの開口121及び開口123が2行目に設けられるとすると、例えば2行目の開口121及び開口123の中心は、X方向において、1行目の左側の開口121及び開口123の中心と、1行目の右側の開口121及び開口123の中心と、の間に位置することができる。
図52(C)は、図52(A)に示す構成の変形例であり、下側の2つの開口121及び開口123が、図52(A)より右に位置する例を示している。図52(C)に示す構成では、4つの開口121及び開口123がジグザグに配列される。
図53(A)は、図4(A)に示す構成の変形例であり、9つの開口121及び開口123が、3行3列のマトリクス状に配列される例を示している。図53(B)は、図53(A)に示す構成の変形例であり、中央の行に設けられる開口121及び開口123の個数が2つである例を示している。図53(B)に示す例では、上の行の開口121及び開口123と、中央の行の開口121及び開口123と、がジグザグに配列される。また、図53(B)に示す例では、下の行の開口121及び開口123と、中央の行の開口121及び開口123と、がジグザグに配列される。
トランジスタ50に設けられる開口121、及び開口123の個数を多くすることにより、平面視における開口121、及び開口123の外周の合計を長くできる場合がある。前述のように、トランジスタ50のチャネル幅は、例えば平面視における開口123の外周の長さと等しくできる。よって、トランジスタ50に開口121、及び開口123を複数設けることにより、トランジスタ50のチャネル幅を長くできる場合がある。一方、トランジスタ50に設けられる開口121、及び開口123の個数を少なくすることにより、トランジスタ50を容易に作製し、またトランジスタ50を微細化できる場合がある。
図54(A)は、図50(A)に示す構成の変形例であり、開口121_1及び開口123_1の内部に設けられる半導体層113と、開口121_2及び開口123_2の内部に設けられる半導体層113と、が共通する例を示している。つまり、図54(A)は、トランジスタ50が開口121、及び開口123をそれぞれ2つ有し、且つ半導体層113を1つ有する例を示している。図54(B)は、図54(A)に示す一点鎖線A1-A2の断面図である。
図54(A)、及び図54(B)に示す構成では、例えば半導体層113をフォトリソグラフィ法及びエッチング法を用いて形成する場合、フォトマスクの位置合わせ精度を低くできる。よって、トランジスタ50を容易に作製できる。一方、図50(A)、及び図50(B)に示す構成では、導電層112より電気抵抗が高い半導体層113の表面積を小さくできるため、トランジスタ50のオン電流を大きくできる。なお、図51(A)乃至図53(B)に示す構成においても、半導体層113を1つとすることができる。
本実施の形態で示される複数の構成例は、適宜組み合わせることができる。また、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
(実施の形態2)
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置について、図55及び図56を用いて説明する。
本実施の形態では、主に、画素レイアウトについて説明する。副画素の配列に特に限定はなく、様々な方法を適用できる。副画素の配列として、例えば、ストライプ配列、Sストライプ配列、マトリクス配列、デルタ配列、ベイヤー配列、及びペンタイル配列等が挙げられる。
本実施の形態で図に示す副画素の平面形状は、発光領域(又は受光領域)の平面形状に相当する。
なお、副画素の平面形状として、例えば、三角形、四角形(長方形、及び正方形を含む)、五角形等の多角形、これら多角形の角が丸い形状、楕円形、又は円形等が挙げられる。
副画素を構成する回路レイアウトは、図に示す副画素の範囲に限定されず、その外側に配置されていてもよい。
図55(A)に示す画素21には、Sストライプ配列が適用されている。図55(A)に示す画素21は、副画素23a、副画素23b、及び副画素23cの3種類の副画素で構成される。
図55(B)に示す画素21は、角が丸い略三角形または略台形の平面形状を有する副画素23aと、角が丸い略三角形または略台形の平面形状を有する副画素23bと、角が丸い略四角形又は略六角形の平面形状を有する副画素23cと、を有する。また、副画素23bは、副画素23aよりも発光面積が広い。このように、各副画素の形状及びサイズはそれぞれ独立に決定できる。例えば、信頼性の高い発光素子を有する副画素ほど、サイズを小さくできる。
図55(C)に示す画素21a、及び画素21bには、ペンタイル配列が適用されている。図55(C)では、副画素23a及び副画素23bを有する画素21aと、副画素23b及び副画素23cを有する画素21bと、が交互に配置されている例を示す。
図55(D)乃至図55(F)に示す画素21a、及び画素21bは、デルタ配列が適用されている。画素21aは上の行(1行目)に、2つの副画素(副画素23a、及び副画素23b)を有し、下の行(2行目)に、1つの副画素(副画素23c)を有する。画素21bは上の行(1行目)に、1つの副画素(副画素23c)を有し、下の行(2行目)に、2つの副画素(副画素23a、副画素23b)を有する。
図55(D)は、各副画素が、角が丸い略四角形の平面形状を有する例であり、図55(E)は、各副画素が、円形の平面形状を有する例であり、図55(F)は、各副画素が、角が丸い略六角形の平面形状を有する例である。
図55(F)では、各副画素が、最密に配列した六角形の領域の内側に配置されている。各副画素は、その1つの副画素に着目したとき、6つの副画素に囲まれるように、配置されている。また、同じ色の光を呈する副画素が隣り合わないように設けられている。例えば、副画素23aに着目したとき、これを囲むように3つの副画素23bと3つの副画素23cが、交互に配置されるように、それぞれの副画素が設けられている。
図55(G)は、各色の副画素がジグザグに配置されている例である。具体的には、平面視において、列方向に並ぶ2つの副画素(例えば、副画素23aと副画素23b、又は、副画素23bと副画素23c)の上辺の位置がずれている。
図55(A)乃至図55(G)に示す各画素において、例えば、副画素23aを赤色の光を呈する副画素Rとし、副画素23bを緑色の光を呈する副画素Gとし、副画素23cを青色の光を呈する副画素Bとすることが好ましい。なお、副画素の構成はこれに限定されず、副画素が呈する色とその並び順は適宜決定できる。例えば、副画素23bを赤色の光を呈する副画素Rとし、副画素23aを緑色の光を呈する副画素Gとしてもよい。
フォトリソグラフィ法では、加工するパターンが微細になるほど、光の回折の影響を無視できなくなるため、露光によりフォトマスクのパターンを転写する際に忠実性が損なわれ、レジストマスクを所望の形状に加工することが困難になる。そのため、フォトマスクのパターンが矩形であっても、角が丸まったパターンが形成されやすい。したがって、副画素の平面形状が、多角形の角が丸い形状、楕円形、又は円形等になることがある。
なお、副画素の平面形状を所望の形状とするために、設計パターンと、転写パターンとが、一致するように、あらかじめマスクパターンを補正する技術(OPC(Optical Proximity Correction:光近接効果補正)技術)を用いてもよい。具体的には、OPC技術では、例えばマスクパターン上の図形コーナー部に補正用のパターンを追加する。
図56(A)乃至図56(I)に示すように、画素は副画素を4種類有する構成とすることができる。
図56(A)乃至図56(C)に示す画素21は、ストライプ配列が適用されている。
図56(A)は、各副画素が、長方形の平面形状を有する例であり、図56(B)は、各副画素が、2つの半円と長方形をつなげた平面形状を有する例であり、図56(C)は、各副画素が、楕円形の平面形状を有する例である。
図56(D)乃至図56(F)に示す画素21は、マトリクス配列が適用されている。
図56(D)は、各副画素が、正方形の平面形状を有する例であり、図56(E)は、各副画素が、角が丸い略正方形の平面形状を有する例であり、図56(F)は、各副画素が、円形の平面形状を有する例である。
図56(G)及び図56(H)では、1つの画素21が、2行3列で構成されている例を示す。
図56(G)に示す画素21は、上の行(1行目)に、3つの副画素(副画素23a、副画素23b、及び副画素23c)を有し、下の行(2行目)に、1つの副画素(副画素23d)を有する。言い換えると、画素21は、左の列(1列目)に、副画素23aを有し、中央の列(2列目)に副画素23bを有し、右の列(3列目)に副画素23cを有し、さらに、この3列にわたって、副画素23dを有する。
図56(H)に示す画素21は、上の行(1行目)に、3つの副画素(副画素23a、副画素23b、及び副画素23c)を有し、下の行(2行目)に、3つの副画素23dを有する。言い換えると、画素21は、左の列(1列目)に、副画素23a及び副画素23dを有し、中央の列(2列目)に副画素23b及び副画素23dを有し、右の列(3列目)に副画素23c及び副画素23dを有する。図56(H)に示すように、上の行と下の行との副画素の配置を揃える構成とすることで、例えば製造プロセスで生じうるゴミを効率良く除去することが可能となる。したがって、表示品位の高い表示装置を提供できる。
図56(I)では、1つの画素21が、3行2列で構成されている例を示す。
図56(I)に示す画素21は、上の行(1行目)に、副画素23aを有し、中央の行(2行目)に、副画素23bを有し、1行目から2行目にわたって副画素23cを有し、下の行(3行目)に、1つの副画素(副画素23d)を有する。言い換えると、画素21は、左の列(1列目)に、副画素23a、及び副画素23bを有し、右の列(2列目)に副画素23cを有し、さらに、この2列にわたって、副画素23dを有する。
図56(A)乃至図56(I)に示す画素21は、副画素23a、副画素23b、副画素23c、及び副画素23dの4つの副画素で構成される。
副画素23a、副画素23b、副画素23c、及び副画素23dは、それぞれ異なる色の光を発する発光素子を有する構成とすることができる。副画素23a、副画素23b、副画素23c、及び副画素23dとして、R、G、B、白色(W)の4色の副画素、R、G、B、Yの4色の副画素、又は、R、G、B、赤外光(IR)の副画素等が挙げられる。
図56(A)乃至図56(I)に示す各画素21において、例えば、副画素23aを赤色の光を呈する副画素Rとし、副画素23bを緑色の光を呈する副画素Gとし、副画素23cを青色の光を呈する副画素Bとし、副画素23dを白色の光を呈する副画素W、黄色の光を呈する副画素Y、又は近赤外光を呈する副画素IRのいずれかとすることが好ましい。このような構成とする場合、図56(G)及び図56(H)に示す画素21では、R、G、Bのレイアウトがストライプ配列となるため、表示品位を高めることができる。また、図56(I)に示す画素21では、R、G、BのレイアウトがいわゆるSストライプ配列となるため、表示品位を高めることができる。
画素21は、受光素子を有する副画素を有してもよい。
図56(A)乃至図56(I)に示す各画素21において、副画素23a乃至副画素23dのいずれか一つを、受光素子を有する副画素としてもよい。
図56(A)乃至図56(I)に示す各画素21において、例えば、副画素23aを赤色の光を呈する副画素Rとし、副画素23bを緑色の光を呈する副画素Gとし、副画素23cを青色の光を呈する副画素Bとし、副画素23dを、受光素子を有する副画素Sとすることが好ましい。このような構成とする場合、図56(G)及び図56(H)に示す画素21では、R、G、Bのレイアウトがストライプ配列となるため、表示品位を高めることができる。また、図56(I)に示す画素21では、R、G、BのレイアウトがいわゆるSストライプ配列となるため、表示品位を高めることができる。
受光素子を有する副画素Sが検出する光の波長は特に限定されない。副画素Sは、可視光及び赤外光の一方又は双方を検出する構成とすることができる。
図56(J)及び図56(K)に示すように、画素は副画素を5種類有する構成とすることができる。
図56(J)では、1つの画素21が、2行3列で構成されている例を示す。
図56(J)に示す画素21は、上の行(1行目)に、3つの副画素(副画素23a、副画素23b、及び副画素23c)を有し、下の行(2行目)に、2つの副画素(副画素23d、及び副画素23e)を有する。言い換えると、画素21は、左の列(1列目)に、副画素23a、及び副画素23dを有し、中央の列(2列目)に副画素23bを有し、右の列(3列目)に副画素23cを有し、さらに、2列目から3列目にわたって、副画素23eを有する。
図56(K)では、1つの画素21が、3行2列で構成されている例を示す。
図56(K)に示す画素21は、上の行(1行目)に、副画素23aを有し、中央の行(2行目)に、副画素23bを有し、1行目から2行目にわたって副画素23cを有し、下の行(3行目)に、2つの副画素(副画素23d、及び副画素23e)を有する。言い換えると、画素21は、左の列(1列目)に、副画素23a、副画素23b、及び副画素23dを有し、右の列(2列目)に副画素23c、及び副画素23eを有する。
図56(J)及び図56(K)に示す各画素21において、例えば、副画素23aを赤色の光を呈する副画素Rとし、副画素23bを緑色の光を呈する副画素Gとし、副画素23cを青色の光を呈する副画素Bとすることが好ましい。このような構成とする場合、図56(J)に示す画素21では、R、G、Bのレイアウトがストライプ配列となるため、表示品位を高めることができる。また、図56(K)に示す画素21では、R、G、BのレイアウトがいわゆるSストライプ配列となるため、表示品位を高めることができる。
図56(J)及び図56(K)に示す各画素21において、例えば、副画素23dと副画素23eのうち、少なくとも一方に、受光素子を有する副画素Sを適用することが好ましい。副画素23dと副画素23eの両方に受光素子を用いる場合、受光素子の構成が互いに異なっていてもよい。例えば、互いに検出する光の波長域が少なくとも一部が異なっていてもよい。具体的には、副画素23dと副画素23eのうち、一方は主に可視光を検出する受光素子を有し、他方は主に赤外光を検出する受光素子を有してもよい。
図56(J)及び図56(K)に示す各画素21において、例えば、副画素23dと副画素23eのうち、一方に、受光素子を有する副画素Sを適用し、他方に、光源として用いることが可能な発光素子を有する副画素を適用することが好ましい。例えば、副画素23dと副画素23eのうち、一方は赤外光を呈する副画素IRとし、他方は赤外光を検出する受光素子を有する副画素Sとすることが好ましい。
副画素R、G、B、IR、Sを有する画素では、副画素R、G、Bを用いて画像を表示しながら、副画素IRを光源として用いて、副画素Sにて副画素IRが発する赤外光の反射光を検出できる。
以上のように、本発明の一態様の表示装置は、発光素子を有する副画素からなる構成の画素について、様々なレイアウトを適用できる。また、本発明の一態様の表示装置は、画素に発光素子と受光素子との双方を有する構成を適用できる。この場合においても、様々なレイアウトを適用できる。
本実施の形態で示される複数の構成例は、適宜組み合わせることができる。また、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
(実施の形態3)
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置について、説明する。
本実施の形態の表示装置は、高精細な表示装置とすることができる。したがって、本実施の形態の表示装置は、例えば、腕時計型、及び、ブレスレット型等の情報端末機(ウェアラブル機器)の表示部、並びに、ヘッドマウントディスプレイ(HMD)等のVR向け機器、及び、メガネ型のAR向け機器等の頭部に装着可能なウェアラブル機器の表示部に用いることができる。
[表示装置10A]
図57は、表示装置10Aの構成例を示す斜視図であり、図58は、表示装置10Aの構成例を示す断面図である。表示装置10Aには、上記実施の形態1に示す表示装置10の構成を適用できる。
表示装置10Aは、基板152と基板101とが貼り合わされた構成を有する。図57では、基板152を破線で明示している。
表示装置10Aは、表示部20、接続部140、回路164、及び配線165等を有する。図57では表示装置10AにIC173及びFPC172が実装されている例を示している。そのため、図57に示す構成は、表示装置10Aと、IC(集積回路)と、FPCと、を有する表示モジュールということもできる。
本明細書等において、ここで、表示装置の基板に、FPC等のコネクタが取り付けられたもの、又は当該基板にICが実装されたものを、表示モジュールという。
接続部140は、表示部20の外側に設けられる。接続部140は、表示部20の一辺又は複数の辺に沿って設けることができる。接続部140は、単数であっても複数であってもよい。図57では、表示部の四辺を囲むように接続部140が設けられている例を示す。接続部140では、発光素子の共通電極と、導電層とが電気的に接続されており、当該導電層を介して共通電極に電位を供給できる。
回路164は、実施の形態1の図1(A)に示す走査線駆動回路11、信号線駆動回路13、及び電源回路15のうち少なくとも1つを有することができる。
配線165は、表示部20及び回路164に信号及び電力を供給する機能を有する。当該信号及び電力は、FPC172を介して外部から配線165に入力される、又はIC173から配線165に入力される。
図57では、COG(Chip On Glass)方式又はCOF(Chip On Film)方式等により、基板101にIC173が設けられている例を示す。IC173は、実施の形態1の図1(A)に示す走査線駆動回路11、信号線駆動回路13、及び電源回路15のうち少なくとも1つを有することができる。なお、表示装置10A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、例えばCOF方式により、FPCに実装してもよい。
図58に、表示装置10Aの、FPC172を含む領域の一部、回路164の一部、表示部20の一部、接続部140の一部、及び、端部を含む領域の一部をそれぞれ切断したときの断面の一例を示す。
図58に示す表示装置10Aは、基板101と基板152の間に、トランジスタ201、トランジスタ205R、トランジスタ205G、トランジスタ205B、発光素子60R、発光素子60G、及び、発光素子60B等を有する。ここで、発光素子60Rは、画素電極311R、及び層313Rを有する。また、発光素子60Gは、画素電極311G、及び層313Gを有する。また、発光素子60Bは、画素電極311B、及び層313Bを有する。層313R上、層313G上、及び層313B上には、共通電極315が設けられる。共通電極315は、発光素子60R、発光素子60G、及び発光素子60Bで共有される。図58では、トランジスタ205Rが有する導電層111が画素電極311Rと電気的に接続され、トランジスタ205Gが有する導電層111が画素電極311Gと電気的に接続され、トランジスタ205Bが有する導電層111が画素電極311Bと電気的に接続される例を示している。
本明細書等において、トランジスタ205R、トランジスタ205G、及びトランジスタ205Bに共通する事項を説明する場合には、これらを区別するアルファベットを省略し、トランジスタ205と記載する場合がある。アルファベットで区別する他の要素についても、これらに共通する事項を説明する場合には、アルファベットを省略した符号を用いて説明する場合がある。
画素電極311R、画素電極311G、及び画素電極311Bの上面端部を覆うように、絶縁層237が設けられる。また、画素電極311R、画素電極311G、及び画素電極311Bには、絶縁層103、絶縁層105、絶縁層218、及び絶縁層235が有する開口を覆うように凹部が形成される。当該凹部には、絶縁層237が埋め込まれる。
図58では、絶縁層237の断面が複数示されているが、表示装置10Aを上面から見た場合、絶縁層237は1つに繋がっている。つまり、表示装置10Aは、絶縁層237を1つ有する構成とすることができる。なお、表示装置10Aは、互いに分離されている複数の絶縁層237を有してもよい。
層313R、層313G、及び層313Bは、少なくとも発光層を有する。例えば、層313Rは、赤色の光を発する発光層を有し、層313Gは、緑色の光を発する発光層を有し、層313Bは、青色の光を発する発光層を有する。言い換えると、層313Rは、赤色の光を発する発光物質を有し、層313Gは、緑色の光を発する発光物質を有し、層313Bは、青色の光を発する発光物質を有する。以上により、発光素子60Rは赤色の光を発することができ、発光素子60Gは緑色の光を発することができ、発光素子60Bは青色の光を発することができる。
層313R、層313G、及び層313Bは、それぞれ、正孔注入層、正孔輸送層、正孔ブロック層、電荷発生層、電子ブロック層、電子輸送層、及び電子注入層のうち1つ以上を有してもよい。
例えば、層313R、層313G、及び層313Bは、それぞれ、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、及び電子注入層をこの順で有してもよい。また、正孔輸送層と発光層との間に電子ブロック層を有してもよい。また、電子輸送層と発光層との間に正孔ブロック層を有してもよい。
例えば、層313R、層313G、及び層313Bは、それぞれ、電子注入層、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、及び正孔注入層をこの順で有してもよい。また、電子輸送層と発光層との間に正孔ブロック層を有してもよい。また、正孔輸送層と発光層との間に電子ブロック層を有してもよい。
発光素子60R、発光素子60G、及び発光素子60Bには、シングル構造(発光ユニットを1つだけ有する構造)を適用してもよく、タンデム構造(発光ユニットを複数有する構造)を適用してもよい。発光ユニットは、少なくとも1層の発光層を有する。
発光素子60R、発光素子60G、及び発光素子60Bにタンデム構造を適用する場合、層313Rは、赤色の光を発する発光ユニットを複数有する構造であり、層313Gは、緑色の光を発する発光ユニットを複数有する構造であり、層313Bは、青色の光を発する発光ユニットを複数有する構造であると好ましい。各発光ユニットの間には、電荷発生層を設けることが好ましい。例えば、発光素子60R、発光素子60G、及び発光素子60Bにタンデム構造を適用する場合、層313R、層313G、及び層313Bは、第1の発光ユニットと、第1の発光ユニット上の電荷発生層と、電荷発生層上の第2の発光ユニットと、を有することができる。
層313R、層313G、及び層313Bはそれぞれ、例えばファインメタルマスクを用いた真空蒸着法により形成できる。ファインメタルマスクを用いた真空蒸着法では、ファインメタルマスクの開口よりも広い範囲に蒸着される場合が多い。よって、ファインメタルマスクの開口よりも広い範囲に層313R、層313G、及び層313Bが形成されうる。また、層313R、層313G、及び層313Bの端部はそれぞれ、テーパ形状となる。ここで、絶縁層237上にも層313R、層313G、及び層313Bが形成されてもよい。なお、層313R、層313G、及び層313Bの形成に、ファインメタルマスクを用いたスパッタリング法、又はインクジェット法を用いてもよい。導電層323上には、層313R、層313G、及び層313Bを形成しないことが好ましい。
発光素子60R、発光素子60G、及び発光素子60B上には保護層331が設けられている。保護層331と基板152は接着層142を介して接着されている。基板152には、遮光層317が設けられている。発光素子の封止には、固体封止構造又は中空封止構造等が適用できる。図58では、基板152と基板101との間の空間が、接着層142で充填されており、固体封止構造が適用されている。又は、当該空間を不活性ガス(窒素又はアルゴン等)で充填し、中空封止構造を適用してもよい。このとき、接着層142は、発光素子と重ならないように設けられていてもよい。また、当該空間を、枠状に設けられた接着層142とは異なる樹脂で充填してもよい。
保護層331は、少なくとも表示部20に設けられており、表示部20全体を覆うように設けられていることが好ましい。保護層331は、表示部20だけでなく、接続部140及び回路164を覆うように設けられていることが好ましい。また、保護層331は、表示装置10Aの端部にまで設けられていることが好ましい。
基板101の、基板152が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165が導電層166及び接続層242を介してFPC172と電気的に接続されている。導電層166は、画素電極311R、画素電極311G及び画素電極311Bと同じ工程で形成できる。接続部204の上面では、導電層166が露出している。これにより、接続部204とFPC172とを接続層242を介して電気的に接続できる。
接続部140において、絶縁層235上に導電層323が設けられている。導電層323の端部は、絶縁層237によって覆われている。また、導電層323上に共通電極315が設けられ、例えば導電層323と共通電極315は接続部140において接する領域を有する。これにより、共通電極315は、接続部140に設けられた導電層323と電気的に接続される。導電層323には、画素電極311R、画素電極311G、及び画素電極311Bと同じ材料及び同じ工程で形成された導電層を用いることが好ましい。
表示装置10Aは、上面射出型(トップエミッション型)である。発光素子が発する光は、基板152側に射出される。よって、基板152には、可視光に対する透過性が高い材料を用いることが好ましい。一方、基板101に用いる材料の透光性は問わない。
共通電極315には、可視光に対する透過性が高い材料を用いる。画素電極311R、画素電極311G、及び画素電極311Bはそれぞれ、可視光を反射する材料を用いることが好ましい。
トランジスタ201及びトランジスタ205は、いずれも基板101上に形成されている。これらのトランジスタは、同一の材料及び同一の工程により作製できる。トランジスタ201及びトランジスタ205は、実施の形態1に示すトランジスタ50と同様の構成を好適に用いることができる。また、回路164に設けられるトランジスタ201は、例えば実施の形態1の図1(C)乃至図1(E)に示すトランジスタ51及びトランジスタ52に適用できる。
回路164が有するトランジスタと、表示部20が有するトランジスタは、同じ構造であってもよく、異なる構造であってもよい。回路164が有する複数のトランジスタの構造は、全て同じであってもよく、2種類以上あってもよい。同様に、表示部20が有する複数のトランジスタの構造は、全て同じであってもよく、2種類以上あってもよい。
表示部20が有するトランジスタの全てをOSトランジスタとしてもよく、表示部20が有するトランジスタの全てをSiトランジスタとしてもよく、表示部20が有するトランジスタの一部をOSトランジスタとし、残りをSiトランジスタとしてもよい。
例えば、表示部20にLTPSトランジスタとOSトランジスタとの双方を用いることで、消費電力が低く、駆動能力の高い表示装置を実現できる。また、LTPSトランジスタと、OSトランジスタとを、組み合わせる構成をLTPOと呼称する場合がある。なお、例えば配線間の導通、非導通を制御するためのスイッチとして機能するトランジスタにOSトランジスタを適用し、電流を制御するトランジスタにLTPSトランジスタを適用することがより好ましい。
例えば、表示部20が有するトランジスタの一は、発光素子に流れる電流を制御するためのトランジスタとして機能し、駆動トランジスタとも呼ぶことができる。駆動トランジスタのソース及びドレインの一方は、発光素子の画素電極と電気的に接続される。当該駆動トランジスタには、LTPSトランジスタを用いることが好ましい。これにより、画素回路において発光素子に流れる電流を大きくできる。
一方、表示部20が有するトランジスタの他の一は、画素の選択、非選択を制御するためのスイッチとして機能し、選択トランジスタとも呼ぶことができる。選択トランジスタのゲートはゲート線と電気的に接続され、ソース及びドレインの一方は、信号線と電気的に接続される。選択トランジスタには、OSトランジスタを適用することが好ましい。これにより、フレーム周波数を著しく小さく(例えば1fps以下)しても、画素の階調を維持できるため、静止画を表示する際にドライバを停止することで、消費電力を低減できる。
基板152の基板101側の面には、遮光層317を設けることが好ましい。遮光層317は、隣り合う発光素子の間、接続部140、及び、回路164等に設けることができる。また、基板152の外側には各種光学部材を配置できる。
接続層242としては、異方性導電フィルム(ACF:Anisotropic Conductive Film)、又は異方性導電ペースト(ACP:Anisotropic Conductive Paste)等を用いることができる。
[表示装置10Aの変形例]
図59には、図58の変形例を示す。図59は、画素電極311が、トランジスタ205が有する導電層111に替えて、導電層112に電気的に接続される例を示す。
図59に示す表示装置10Aにおいてはトランジスタ205Rが有する導電層112が画素電極311Rと電気的に接続され、トランジスタ205Gが有する導電層112が画素電極311Gと電気的に接続され、トランジスタ205Bが有する導電層112が画素電極311Bと電気的に接続されている。
[表示装置10B]
図60(A)は、表示装置10Bの構成例を示す断面図である。表示装置10Bは、表示装置10Aの変形例であり、例えばトランジスタ201、トランジスタ205R、トランジスタ205G、及びトランジスタ205Bの構成が、表示装置10Aと異なる。
表示装置10Bが有するトランジスタ201及びトランジスタ205は、ゲートとして機能する導電層221、第1のゲート絶縁層として機能する絶縁層211、ソース及びドレインとして機能する導電層222a及び導電層222b、半導体層231、第2のゲート絶縁層として機能する絶縁層213、並びに、ゲートとして機能する導電層223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。絶縁層211は、導電層221と半導体層231との間に位置する。絶縁層213は、導電層223と半導体層231との間に位置する。図60(A)では、トランジスタ205Rが有する導電層222bが画素電極311Rと電気的に接続され、トランジスタ205Gが有する導電層222bが画素電極311Gと電気的に接続され、トランジスタ205Bが有する導電層222bが画素電極311Bと電気的に接続される例を示している。
例えば、導電層221には、導電層111に用いることができる材料と同様の材料を用いることができる。導電層222a、及び導電層222bには、導電層112に用いることができる材料と同様の材料を用いることができる。導電層223には、導電層115に用いることができる材料と同様の材料を用いることができる。絶縁層211、及び絶縁層213には、絶縁層103aに用いることができる材料と同様の材料、又は絶縁層103bに用いることができる材料と同様の材料を用いることができる。
半導体層231には、半導体層113に用いることができる材料と同様の材料を用いることができる。ここで、半導体層231として例えばLTPSを用いると、トランジスタ201、及びトランジスタ205の電界効果移動度を高めることができる。よって、表示装置10Bを高速に駆動させることができる。
本実施の形態の表示装置が有するトランジスタの構造は特に限定されない。例えば、プレーナ型のトランジスタ、スタガ型のトランジスタ、又は逆スタガ型のトランジスタ等を用いることができる。また、トップゲート型又はボトムゲート型のいずれのトランジスタ構造としてもよい。又は、チャネルが形成される半導体層の上下にゲートが設けられていてもよい。
トランジスタ201及びトランジスタ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。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。又は、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してもよい。
図60(A)に示すトランジスタ201は、例えば実施の形態1の図1に示す信号線駆動回路13が有するトランジスタに適用できる。また、図60(A)に示すトランジスタ201は、例えば実施の形態1の図1に示す走査線駆動回路11が有するトランジスタに適用できる。さらに、図60(A)に示すトランジスタ201は、例えば実施の形態1の図1に示す電源回路15が有するトランジスタに適用できる。
図60(B)、及び図60(C)に、トランジスタの他の構成例を示す。
トランジスタ209及びトランジスタ210は、ゲートとして機能する導電層221、第1のゲート絶縁層として機能する絶縁層211、チャネル形成領域231i及び一対の低抵抗領域231nを有する半導体層231、一対の低抵抗領域231nの一方と電気的に接続する導電層222a、一対の低抵抗領域231nの他方と電気的に接続する導電層222b、第2のゲート絶縁層として機能する絶縁層225、ゲートとして機能する導電層223、並びに、導電層223を覆う絶縁層215を有する。絶縁層211は、導電層221とチャネル形成領域231iとの間に位置する。絶縁層225は、少なくとも導電層223とチャネル形成領域231iとの間に位置する。さらに、トランジスタを覆う絶縁層218を設けてもよい。
図60(B)に示すトランジスタ209では、絶縁層225が半導体層231の上面及び側面を覆う例を示す。導電層222a及び導電層222bは、それぞれ、絶縁層225及び絶縁層215に設けられた開口を介して低抵抗領域231nと電気的に接続される。導電層222a及び導電層222bのうち、一方はソースとして機能し、他方はドレインとして機能する。
一方、図60(C)に示すトランジスタ210では、絶縁層225は、半導体層231のチャネル形成領域231iと重なり、低抵抗領域231nとは重ならない。例えば、導電層223をマスクとして絶縁層225を加工することで、図60(C)に示す構造を作製できる。図60(C)では、絶縁層225及び導電層223を覆って絶縁層215が設けられ、絶縁層215の開口を介して、導電層222a及び導電層222bがそれぞれ低抵抗領域231nと電気的に接続される。
[表示装置10C]
図61は、表示装置10Cの構成例を示す断面図である。表示装置10Cは、表示装置10Aの変形例であり、例えばトランジスタ201の構成が、表示装置10Aと異なる。
表示装置10Cが有するトランジスタ201は、絶縁層103上の導電層112a、及び導電層112bと、導電層112a上、導電層112b上、及び絶縁層103上の半導体層231と、半導体層231上、導電層112a上、及び導電層112b上の絶縁層105と、半導体層231と重なる領域を有する絶縁層105上の導電層115と、を有する。
導電層112a、及び導電層112bは、トランジスタ205が有する導電層112と同じ材料を有し、同じ工程で形成できる。導電層112aは、トランジスタ201のソース電極又はドレイン電極の一方として機能し、導電層112bは、トランジスタ201のソース電極又はドレイン電極の他方として機能する。つまり、図61に示す構成のトランジスタ201では、ソース電極とドレイン電極を同一の工程で形成できる。
半導体層231は、シリコンを用いることができ、例えばLTPSを用いることができる。半導体層231としてLTPSを用いると、トランジスタ201の電界効果移動度を高めることができる。よって、トランジスタ201を有する回路164を高速に駆動させることができる。なお、半導体層231が半導体層113と同一の材料を有してもよく、例えば半導体層231が金属酸化物を有してもよい。
図61に示すトランジスタ201は、例えば実施の形態1の図1に示す信号線駆動回路13が有するトランジスタに適用できる。また、図61に示すトランジスタ201は、例えば実施の形態1の図1に示す走査線駆動回路11が有するトランジスタに適用できる。さらに、図61に示すトランジスタ201は、例えば実施の形態1の図1に示す電源回路15が有するトランジスタに適用できる。なお、実施の形態1の図1(C)乃至図1(E)に示すトランジスタ51及びトランジスタ52に、図61に示すトランジスタ201を適用してもよい。
表示装置10Cにおいて、トランジスタ201が有する要素を、トランジスタ205が有する要素と同一の工程で形成できる。よって、トランジスタ201が有する要素を、トランジスタ205が有する要素と異なる工程で形成する場合より、表示装置の作製工程数を少なくできる。よって、表示装置の作製方法を簡略化できる。なお、半導体層231が半導体層113と同一の材料を有する場合、半導体層231は半導体層113と同一の工程で形成できる。
表示装置10Cが有するトランジスタ201の構成は、表示装置10Bが有するトランジスタ201、及びトランジスタ205に適用できる。この場合、トランジスタ201が有する半導体層と、トランジスタ205が有する半導体層と、を異なる工程で作製してもよい。これにより、トランジスタ201が有する半導体層に用いられる材料と、トランジスタ205が有する半導体層に用いられる材料と、を異ならせることができる。
[表示装置10D]
図62は、表示装置10Dの構成例を示す断面図である。表示装置10Dは、表示装置10Aの変形例であり、例えば下面射出型(ボトムエミッション型)の表示装置である点で、表示装置10Aと異なる。
表示装置10Dにおいて、発光素子60が発する光は、基板101側に射出される。基板101には、可視光に対する透過性が高い材料を用いることが好ましい。一方、基板152に用いる材料の透光性は問わない。
基板101とトランジスタ201との間、基板101とトランジスタ205との間には、遮光層317を形成することが好ましい。図62では、基板101上に遮光層317が設けられ、遮光層317上に絶縁層353が設けられ、絶縁層353上にトランジスタ201、及び205等が設けられている例を示す。
画素電極311R、画素電極311G、及び画素電極311Bはそれぞれ、可視光に対する透過性が高い材料を用いる。共通電極315には可視光を反射する材料を用いることが好ましい。
表示装置10Dの構成は、表示装置10B、及び表示装置10Cにも適用できる。具体的には、表示装置10B、及び表示装置10Cは、ボトムエミッション型の表示装置とすることができる。また、画素電極311、及び共通電極315の両方に、可視光に対する透過性が高い材料を用いることで、表示装置10A乃至表示装置10Dを両面射出型(デュアルエミッション型)の表示装置とすることができる。デュアルエミッション型の表示装置10では、基板101、及び基板152の両方に、可視光に対する透過性が高い材料を用いることが好ましい。
[表示装置10E]
図63は、表示装置10Eの構成例を示す断面図である。表示装置10Eは、表示装置10Aの変形例であり、例えば発光素子60R、発光素子60G、及び発光素子60Bの構成が表示装置10Aと異なる。また、表示装置10Eは、絶縁層237を有さない点、層313が画素電極311の上面及び側面を覆う点、並びに絶縁層325、絶縁層327、及び共通層314を有する点が表示装置10Aと異なる。
表示装置10Eは、画素電極311R、画素電極311G、画素電極311B、及び導電層323の構成が異なる点、及び層328を有する点が、表示装置10Aと異なる。
図63に示すように、発光素子60が有する画素電極311は、導電層324と、導電層324上の導電層326と、導電層326上の導電層329と、の積層構造を有する。ここで、画素電極311Rが有する導電層324、導電層326、及び導電層329をそれぞれ導電層324R、導電層326R、及び導電層329Rとする。また、画素電極311Gが有する導電層324、導電層326、及び導電層329をそれぞれ導電層324G、導電層326G、及び導電層329Gとする。さらに、画素電極311Bが有する導電層324、導電層326、及び導電層329をそれぞれ導電層324B、導電層326B、及び導電層329Bとする。
導電層324は、絶縁層103、絶縁層105、絶縁層218、及び絶縁層235に設けられる開口を介して、トランジスタ205が有する導電層111と電気的に接続される。
導電層326の端部は、導電層324の端部、及び導電層329の端部より内側に位置する。つまり、導電層326の端部は、導電層324上に位置し、導電層326の上面及び側面は、導電層329で覆われる。
導電層324の可視光に対する透過性、及び反射性は特に限定されない。導電層324は、可視光に対して透過性を有する導電層、又は可視光に対して反射性を有する導電層を用いることができる。可視光に対して透過性を有する導電層として、例えば、酸化物導電層を用いることができる。具体的には、導電層324として、In-Si-Sn酸化物(ITSO)を好適に用いることができる。可視光に対して反射性を有する導電層として、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、銀、スズ、亜鉛、白金、金、モリブデン、タンタル、又はタングステン等の金属、又はこれを主成分とする合金(例えば、銀とパラジウムと銅の合金(APC:Ag-Pd-Cu))を用いることができる。導電層324は、可視光に対して透過性を有する導電層と、当該導電層上の反射性を有する導電層との積層構造としてもよい。導電層324は、導電層324の被形成面(ここでは、絶縁層235)との密着性が高い材料を適用することが好ましい。これにより、導電層324の膜剥がれを抑制できる。
導電層326は可視光に対して反射性を有する導電層を用いることができる。導電層326は、可視光に対して透過性を有する導電層と、当該導電層上の反射性を有する導電層との積層構造としてもよい。導電層326は、導電層324に適用できる材料を適用できる。具体的には、導電層326としてIn-Si-Sn酸化物(ITSO)と、In-Si-Sn酸化物(ITSO)上の銀とパラジウムと銅の合金(APC)の積層構造を好適に用いることができる。
導電層329は、導電層324に適用できる材料を適用できる。導電層329は、例えば、可視光に対して透過性を有する導電層を用いることができる。具体的には、導電層329としてIn-Si-Sn酸化物(ITSO)を用いることができる。
導電層326に酸化されやすい材料を用いる場合、導電層329に酸化されにくい材料を適用し、導電層329で導電層326を覆うことにより、導電層326が酸化されてしまうことを抑制できる。また、導電層326に含まれる金属成分が析出してしまうことを抑制できる。例えば、導電層326に銀を含む材料を適用する場合、導電層329はIn-Si-Sn酸化物(ITSO)を好適に用いることができる。これにより、導電層326が酸化されることを抑制でき、銀の析出を抑制できる。
導電層323は、例えば、導電層324pと、導電層324p上の導電層326pと、導電層326p上の導電層329pとの積層構造とすることができる。導電層324pは、導電層324R、導電層324G、及び導電層324Bと同じ工程で形成できる。導電層326pは、導電層326R、導電層326G、及び導電層326Bと同じ工程で形成できる。導電層329pは、導電層329R、導電層329G、及び導電層329Bと同じ工程で形成できる。
図63では、導電層329pの膜厚が、導電層329R、導電層329G、及び導電層329Bの膜厚と異なる例を示している。導電層329p、導電層329R、導電層329G、及び導電層329Bに用いる材料の抵抗率に応じて、これらの膜厚を異ならせてもよい。膜厚を異ならせる場合、導電層329pは、導電層329R、導電層329G、及び導電層329Bと異なる工程で形成してもよい。又は、導電層329pを形成する工程と、導電層329R、導電層329G、及び導電層329Bを形成する工程の一部を共通にしてもよい。
導電層324R、導電層324G、及び導電層324Bには、絶縁層103、絶縁層105、絶縁層218、及び絶縁層235に設けられた開口を覆うように凹部が形成される。当該凹部には、層328が埋め込まれている。
層328は、導電層324R、導電層324G、及び導電層324Bの凹部を平坦化する機能を有する。導電層324R、導電層324G、導電層324B、及び層328上には、導電層324R、導電層324G、及び導電層324Bと電気的に接続される導電層326R、導電層326G、及び導電層326Bが設けられている。したがって、導電層324R、導電層324G、及び導電層324Bの凹部と重なる領域も発光領域として機能し、画素の開口率を高めることができる。
層328は絶縁層であってもよく、導電層であってもよい。層328には、各種無機絶縁材料、有機絶縁材料、及び導電材料を適宜用いることができる。特に、層328は、絶縁材料を用いて形成されることが好ましく、有機絶縁材料を用いて形成されることが特に好ましい。層328には、例えば、絶縁層327に用いることができる有機絶縁材料を適用できる。
なお、層328を導電層とする場合、層328は画素電極の一部として機能できる。
表示装置10Eが有する層328は、表示装置10A乃至表示装置10Dにも適用できる。例えば、導電層324R、導電層324G、及び導電層324Bの凹部の少なくとも一部に、絶縁層237の代わりに層328を埋め込むことができる。
図63は、画素電極311の端部よりも層313の端部が外側に位置する例を示している。層313は、画素電極311の端部を覆うように形成される。このような構成とすることで、画素電極311の上面全体を発光領域とすることも可能となり、島状の層313の端部が画素電極311の端部よりも内側に位置する構成に比べて、開口率を高めることができる。また、画素電極311の側面を層313で覆うことにより、画素電極311と共通電極315とが接することを抑制できるため、発光素子60のショートを抑制できる。
画素電極311と層313との間には、絶縁層237が設けられていない。これにより、隣り合う発光素子60の間の距離を小さくできる。したがって、表示装置10Eは、高精細、又は高解像度の表示装置とすることができる。また、当該絶縁層を形成するためのマスクも不要となり、表示装置の製造コストを削減できる。
層313は、例えば、フォトリソグラフィ法、及びエッチング法を用いて形成できる。具体的には、副画素ごとに画素電極311を形成した後、複数の画素電極311にわたって層313となる膜を成膜する。続いて、層313となる膜上にマスク層を形成し、マスク層上にフォトリソグラフィ法を用いてレジストマスクを形成する。その後、マスク層、及び層313となる膜を、例えばエッチング法を用いて加工し、レジストマスクを除去する。例えば、マスク層を、第1のマスク層と、第1のマスク層上の第2のマスク層と、の2層積層構造とする。この場合、第2のマスク層上にレジストマスクを形成し、第2のマスク層を加工する。続いて、レジストマスクを除去する。その後、第2のマスク層を例えばハードマスクとして、第1のマスク層、及び層313となる膜を加工する。これにより、1つの画素電極311に対して1つの島状の層313を形成する。よって、層313が副画素ごとに分割され、副画素ごとに島状の層313を形成できる。例えば、層313となる膜の成膜から加工までの工程を3回行うことにより、層313R、層313G、及び層313Bを作り分けることができる。
ファインメタルマスクを用いずに島状の層313を形成することにより、微細なサイズの層313を形成できる。また、層313を発光素子60ごとに島状に設けることで、隣接する発光素子60間のリーク電流を抑制できる。これにより、意図しない発光に起因したクロストークを防ぐことができ、コントラストの極めて高い表示装置を実現できる。特に、低輝度における電流効率の高い表示装置を実現できる。
本明細書等において、メタルマスク、又はFMM(ファインメタルマスク)を用いて作製されるデバイスをMM(メタルマスク)構造のデバイスという場合がある。また、本明細書等において、メタルマスク、又はファインメタルマスクを用いることなく作製されるデバイスをMML(メタルマスクレス)構造のデバイスという場合がある。
ファインメタルマスクを用いずに島状の層313を形成する場合、層313の表面が、表示装置の作製工程中に露出する。よって、層313R、層313G、及び層313Bは、それぞれ、発光層上のキャリア輸送層を有することが好ましい。又は、層313R、層313G、及び層313Bは、それぞれ、発光層上のキャリアブロック層を有することが好ましい。又は、層313R、層313G、及び層313Bは、それぞれ、発光層上のキャリアブロック層と、キャリアブロック層上のキャリア輸送層と、を有することが好ましい。以上により、発光層が最表面に露出することを抑制し、発光層が受けるダメージを低減できる。これにより、発光素子60の信頼性を高めることができる。
また、発光素子60をタンデム構造とする場合、例えば層313が第1の発光ユニットと、第1の発光ユニット上の電荷発生層と、電荷発生層上の第2の発光ユニットと、を有する場合、第2の発光ユニットの表面が、表示装置の作製工程中に露出する。よって、第2の発光ユニットは、発光層上のキャリア輸送層を有することが好ましい。又は、第2の発光ユニットは、発光層上のキャリアブロック層を有することが好ましい。又は、第2の発光ユニットは、発光層上のキャリアブロック層と、キャリアブロック層上のキャリア輸送層と、を有することが好ましい。以上により、発光層が最表面に露出することを抑制し、発光層が受けるダメージを低減できる。これにより、発光素子60の信頼性を高めることができる。なお、発光ユニットを3つ以上有する場合は、最も上層に設けられる発光ユニットにおいて、発光層上のキャリア輸送層及びキャリアブロック層の一方又は双方を有することが好ましい。
隣り合う発光素子60の間の領域には、絶縁層325と、絶縁層325上の絶縁層327と、が設けられている。図63では、絶縁層325及び絶縁層327の断面が複数示されているが、表示装置10Eを上面から見た場合、絶縁層325及び絶縁層327は、それぞれ1つに繋がっている。つまり、表示装置10Eは、例えば絶縁層325及び絶縁層327を1つずつ有する構成とすることができる。なお、表示装置10Eは、互いに分離された複数の絶縁層325を有してもよく、また互いに分離された複数の絶縁層327を有してもよい。
絶縁層325は、層313R、層313G、及び層313Bのそれぞれの側面と接する領域を有することが好ましい。絶縁層325が層313R、層313G、及び層313Bと接する領域を有する構成とすることで、層313R、層313G、及び層313Bの膜剥がれを防止できる。絶縁層325と層313B、層313G、又は層313Rとが密着することで、隣り合う層313B等が絶縁層によって固定される、又は、接着される効果を奏する。これにより、発光素子60の信頼性を高めることができる。また、発光素子60の作製歩留まりを高めることができる。
絶縁層325は、無機材料を有する絶縁層とすることができる。絶縁層325には、例えば、酸化絶縁膜、窒化絶縁膜、酸化窒化絶縁膜、及び窒化酸化絶縁膜等の無機絶縁膜を用いることができる。絶縁層325は単層構造であってもよく積層構造であってもよい。酸化絶縁膜として、酸化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化マグネシウム膜、インジウムガリウム亜鉛酸化物膜、酸化ガリウム膜、酸化ゲルマニウム膜、酸化イットリウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化ランタン膜、酸化ネオジム膜、酸化ハフニウム膜、及び酸化タンタル膜等が挙げられる。窒化絶縁膜として、窒化シリコン膜及び窒化アルミニウム膜等が挙げられる。酸化窒化絶縁膜として、酸化窒化シリコン膜、及び酸化窒化アルミニウム膜等が挙げられる。窒化酸化絶縁膜として、窒化酸化シリコン膜、及び窒化酸化アルミニウム膜等が挙げられる。特に、酸化アルミニウムは、エッチングにおいて、層313との選択比が高く、層313を保護する機能を有するため、好ましい。
絶縁層325は、水及び酸素の少なくとも一方に対するバリア絶縁層としての機能を有することが好ましい。また、絶縁層325は、水及び酸素の少なくとも一方の拡散を抑制する機能を有することが好ましい。また、絶縁層325は、水及び酸素の少なくとも一方を捕獲、又は固着する(ゲッタリングともいう。)機能を有することが好ましい。なお、本明細書等において、バリア絶縁層とは、バリア性を有する絶縁層を指す。また、本明細書等において、バリア性とは、対応する物質の拡散を抑制する機能(透過性が低いともいう。)を指す。
絶縁層325が、バリア絶縁層としての機能、又はゲッタリング機能を有することで、外部から各発光素子に拡散しうる不純物(代表的には、水及び酸素の少なくとも一方)の侵入を抑制することが可能な構成となる。当該構成とすることで、信頼性の高い発光素子、さらには、信頼性の高い表示装置を提供できる。
絶縁層327は、絶縁層325に形成された凹部を充填するように、絶縁層325上に設けられる。絶縁層327は、絶縁層325を介して、層313R、層313G、及び層313Bのそれぞれの上面の一部及び側面と重なる構成とすることができる。絶縁層327は、絶縁層325の側面の少なくとも一部を覆うことが好ましい。絶縁層325及び絶縁層327を設けることで、隣り合う島状の層の間を埋めることができるため、島状の層上に設ける層、例えば共通電極315の被形成面の凹凸を低減し、当該層の被覆性を高めることができる。したがって、段切れによる接続不良を抑制できる。また、段差によって共通電極315の膜厚が局所的に薄くなり、電気抵抗が上昇することを抑制できる。なお、絶縁層327の上面はより平坦性の高い形状を有することが好ましいが、凸部、凸曲面、凹曲面、又は凹部を有してもよい。
絶縁層327として、有機材料を有する絶縁層を好適に用いることができる。有機材料として、感光性の有機樹脂を用いることが好ましく、例えば、アクリル樹脂を含む感光性の樹脂組成物を用いることが好ましい。なお、本明細書等において、アクリル樹脂とは、ポリメタクリル酸エステル、又はメタクリル樹脂だけを指すものではなく、広義のアクリル系ポリマー全体を指す場合がある。
発光素子60Rが有する層313R上に、マスク層318Rが位置し、発光素子60Gが有する層313G上に、マスク層318Gが位置し、発光素子60Bが有する層313B上に、マスク層318Bが位置する。以下、マスク層318R、マスク層318G、及びマスク層318Bに共通する事項を説明する場合には、これらを区別するアルファベットを省略し、マスク層318と記載する場合がある。マスク層318は、発光領域を囲むように設けられる。言い換えると、マスク層318は、発光領域と重なる部分に開口を有する。マスク層318Rは、層313Rを形成する際に層313R上に設けたマスク層の一部が残存しているものである。同様に、マスク層318Gは層313Gを形成する際、マスク層318Bは層313Bを形成する際に、それぞれ設けたマスク層の一部が残存しているものである。このように、本発明の一態様の表示装置は、その作製時に層313を保護するために用いるマスク層が一部残存していてもよい。
なお、図63ではマスク層318を単層構造としているが、マスク層318を積層構造としてもよい。例えば、マスク層318を2層積層構造としてもよく、3層以上の積層構造としてもよい。また、層313となる膜を形成した後、マスク層として第1のマスク層と、第1のマスク層上の第2のマスク層と、を形成する場合がある。その後、これらのマスク層を用いて層313R、層313G、及び層313Bを形成した後、第2のマスク層を除去し、その後に層313に達する開口を第1のマスク層に形成する場合がある。以上の場合、表示装置10Eに残存するマスク層318は、単層構造となる。つまり、残存するマスク層318に含まれる層の数が、表示装置10Eの作製工程で形成するマスク層318に含まれる層の数より少なくなる場合がある。
表示装置10Eにおいて、層313R上、層313G上、層313B上、及び絶縁層327上に共通層314が設けられ、共通層314上に共通電極315が設けられる。共通層314は、共通電極315と同様に発光素子60R、発光素子60G、及び発光素子60Bで共有される。発光素子60が共通層314を有する場合、層313と共通層314をまとめてEL層ということができる。なお、EL層に共通層314を含めなくてもよい。
共通層314は、例えば、電子注入層、又は正孔注入層を有する。又は、共通層314は、電子輸送層と電子注入層とを積層して有していてもよく、正孔輸送層と正孔注入層とを積層して有してもよい。ここで、共通層314が有する層は、層313は設けない構成とすることができる。例えば、共通層314が電子注入層を有する場合は、層313は電子注入層を有さなくてもよい。また、共通層314が正孔注入層を有する場合は、層313は正孔注入層を有さなくてもよい。
表示装置に共通層314を設ける場合、共通電極315は、共通層314の成膜後、間にエッチング等の工程を挟まずに連続して成膜できる。例えば、真空中で共通層314を形成した後、基板101を大気中に取り出すことなく、真空中で共通電極315を形成できる。つまり、共通層314と、共通電極315と、は真空一貫で形成できる。これにより、表示装置に共通層314を設けない場合より、共通電極315の下面を清浄な面とすることができる。以上より、層313を形成後、層313の表面を例えば大気に暴露する場合は、表示装置に共通層314を設けることが好ましい。
図63では、接続部140に共通層314が設けられない例を示している。例えば、成膜エリアを規定するためのマスク(ファインメタルマスクと区別して、エリアマスク、又はラフメタルマスクともいう。)を用いることで、共通層314と、共通電極315とで成膜される領域を変えることができる。
ここで、共通層314の厚さ方向の電気抵抗が無視できる程度に小さい場合、導電層323と、共通電極315と、の間に共通層314が設けられる場合であっても、導電層323と、共通電極315との導通を確保できる。表示部20だけでなく、接続部140にも共通層314を設けることで、例えばエリアマスクも含めたメタルマスクを用いずに、共通層314を形成できる。よって、表示装置10Eの作製工程を簡略化できる。
図63では表示装置10Eをトップエミッション型の表示装置としているが、表示装置10Eはボトムエミッション型の表示装置としてもよいし、デュアルエミッション型の表示装置としてもよい。
表示装置10Eの構成は、表示装置10A乃至表示装置10Dにも適用できる。具体的には、発光素子60の構成、絶縁層237を有さない点、層313が画素電極311の上面及び側面を覆う点、絶縁層325を有する点、絶縁層327を有する点、及び共通層314を有する点のうち少なくとも1つを、表示装置10A乃至表示装置10Dに適用できる。
本実施の形態で示される複数の構成例は、適宜組み合わせることができる。また、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
(実施の形態4)
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置に用いることができる発光素子について、説明する。
図64(A)に示すように、発光素子は、一対の電極(下部電極761及び上部電極762)の間に、EL層763を有する。EL層763は、層780、発光層771、及び、層790等の複数の層で構成できる。
発光層771は、少なくとも発光物質を有する。
下部電極761が陽極であり、上部電極762が陰極である場合、層780は、正孔注入性の高い物質を含む層(正孔注入層)、正孔輸送性の高い物質を含む層(正孔輸送層)、及び、電子ブロック性の高い物質を含む層(電子ブロック層)のうち一つ又は複数を有する。また、層790は、電子注入性の高い物質を含む層(電子注入層)、電子輸送性の高い物質を含む層(電子輸送層)、及び、正孔ブロック性の高い物質を含む層(正孔ブロック層)のうち一つ又は複数を有する。下部電極761が陰極であり、上部電極762が陽極である場合、層780と層790は互いに上記と逆の構成になる。
一対の電極間に設けられた層780、発光層771、及び層790を有する構成は単一の発光ユニットとして機能でき、本明細書では図64(A)の構成をシングル構造と呼ぶ。
図64(B)は、図64(A)に示す発光素子が有するEL層763の変形例である。具体的には、図64(B)に示す発光素子は、下部電極761上の層781と、層781上の層782と、層782上の発光層771と、発光層771上の層791と、層791上の層792と、層792上の上部電極762と、を有する。
下部電極761が陽極であり、上部電極762が陰極である場合、例えば、層781を正孔注入層、層782を正孔輸送層、層791を電子輸送層、層792を電子注入層とすることができる。また、下部電極761が陰極であり、上部電極762が陽極である場合、層781を電子注入層、層782を電子輸送層、層791を正孔輸送層、層792を正孔注入層とすることができる。このような層構造とすることで、発光層771に効率よくキャリアを注入し、発光層771内におけるキャリアの再結合の効率を高めることができる。
なお、図64(C)及び図64(D)に示すように、層780と層790との間に複数の発光層(発光層771、772、773)が設けられる構成もシングル構造のバリエーションである。なお、図64(C)及び図64(D)では、発光層を3層有する例を示すが、シングル構造の発光素子における発光層は、2層であってもよく、4層以上であってもよい。また、シングル構造の発光素子は、2つの発光層の間に、バッファ層を有してもよい。バッファ層として、例えば、キャリア輸送層(正孔輸送層及び電子輸送層)を用いることができる。
図64(E)及び図64(F)に示すように、複数の発光ユニット(発光ユニット763a及び発光ユニット763b)が電荷発生層785(中間層ともいう。)を介して直列に接続された構成を本明細書ではタンデム構造と呼ぶ。なお、タンデム構造をスタック構造と呼んでもよい。タンデム構造とすることで、高輝度発光が可能な発光素子とすることができる。また、タンデム構造は、シングル構造と比べて、同じ輝度を得るために必要な電流を低減できるため、信頼性を高めることができる。
なお、図64(D)及び図64(F)は、表示装置が、発光素子と重なる層764を有する例である。図64(D)は、層764が、図64(C)に示す発光素子と重なる例であり、図64(F)は、層764が、図64(E)に示す発光素子と重なる例である。図64(D)及び図64(F)では、上部電極762側に光を取り出すため、上部電極762には、可視光を透過する導電膜を用いる。
層764としては、色変換層及びカラーフィルタ(着色層)の一方又は双方を用いることができる。
図64(C)及び図64(D)において、発光層771、発光層772、及び発光層773に、同じ色の光を発する発光物質、さらには、同じ発光物質を用いてもよい。例えば、発光層771、発光層772、及び発光層773に、青色の光を発する発光物質を用いてもよい。青色の光を呈する副画素においては、発光素子が発する青色の光を取り出すことができる。また、赤色の光を呈する副画素及び緑色の光を呈する副画素においては、図64(D)に示す層764として色変換層を設けることで、発光素子が発する青色の光をより長波長の光に変換し、赤色又は緑色の光を取り出すことができる。また、層764としては、色変換層と着色層との双方を用いることが好ましい。発光素子が発する光の一部は、色変換層で変換されずにそのまま透過してしまうことがある。色変換層を透過した光を、着色層を介して取り出すことで、所望の色の光以外を着色層で吸収し、副画素が呈する光の色純度を高めることができる。
図64(C)及び図64(D)において、発光層771、発光層772、及び発光層773に、それぞれ異なる色の光を発する発光物質を用いてもよい。発光層771、発光層772、及び発光層773がそれぞれ発する光が補色の関係である場合、白色発光が得られる。例えば、シングル構造の発光素子は、青色の光を発する発光物質を有する発光層、及び、青色よりも長波長の可視光を発する発光物質を有する発光層を有することが好ましい。
図64(D)に示す層764として、カラーフィルタを設けてもよい。白色光がカラーフィルタを透過することで、所望の色の光を得ることができる。
例えば、シングル構造の発光素子が3層の発光層を有する場合、赤色(R)の光を発する発光物質を有する発光層、緑色(G)の光を発する発光物質を有する発光層、及び、青色(B)の光を発する発光物質を有する発光層を有することが好ましい。発光層の積層順としては、陽極側から、R、G、B、又は、陽極側からR、B、G等とすることができる。このとき、RとG又はBとの間にバッファ層が設けられていてもよい。
例えば、シングル構造の発光素子が2層の発光層を有する場合、青色(B)の光を発する発光物質を有する発光層、及び、黄色(Y)の光を発する発光物質を有する発光層を有する構成が好ましい。当該構成をBYシングル構造と呼称する場合がある。
白色の光を発する発光素子は、2種類以上の発光物質を含むことが好ましい。白色発光を得るには、2以上の発光物質の各々の発光が補色の関係となるような発光物質を選択すればよい。例えば、第1の発光層の発光色と第2の発光層の発光色を補色の関係になるようにすることで、発光素子全体として白色発光する発光素子を得ることができる。また、発光層を3つ以上有する発光素子の場合も同様である。
なお、図64(C)、図64(D)においても、図64(B)に示すように、層780と、層790とを、それぞれ独立に、2層以上の層からなる積層構造としてもよい。
図64(E)及び図64(F)において、発光層771と、発光層772とに、同じ色の光を発する発光物質、さらには、同じ発光物質を用いてもよい。例えば、各色の光を呈する副画素が有する発光素子において、発光層771と、発光層772に、それぞれ青色の光を発する発光物質を用いてもよい。青色の光を呈する副画素においては、発光素子が発する青色の光を取り出すことができる。また、赤色の光を呈する副画素及び緑色の光を呈する副画素においては、図64(F)に示す層764として色変換層を設けることで、発光素子が発する青色の光をより長波長の光に変換し、赤色又は緑色の光を取り出すことができる。また、層764としては、色変換層と着色層との双方を用いることが好ましい。
各色の光を呈する副画素に、図64(E)又は図64(F)に示す構成の発光素子を用いる場合、副画素によって、異なる発光物質を用いてもよい。具体的には、赤色の光を呈する副画素が有する発光素子において、発光層771と、発光層772に、それぞれ赤色の光を発する発光物質を用いてもよい。同様に、緑色の光を呈する副画素が有する発光素子において、発光層771と、発光層772に、それぞれ緑色の光を発する発光物質を用いてもよい。青色の光を呈する副画素が有する発光素子において、発光層771と、発光層772に、それぞれ青色の光を発する発光物質を用いてもよい。このような構成の表示装置は、タンデム構造の発光素子が適用されており、かつ、SBS構造であるといえる。そのため、タンデム構造のメリットと、SBS構造のメリットの両方を併せ持つことができる。これにより、高輝度発光が可能であり、信頼性の高い発光素子を実現できる。
図64(E)及び図64(F)において、発光層771と、発光層772とに、異なる色の光を発する発光物質を用いてもよい。発光層771が発する光と、発光層772が発する光が補色の関係である場合、白色発光が得られる。図64(F)に示す層764として、カラーフィルタを設けてもよい。白色光がカラーフィルタを透過することで、所望の色の光を得ることができる。
なお、図64(E)及び図64(F)において、発光ユニット763aが1層の発光層771を有し、発光ユニット763bが1層の発光層772を有する例を示すが、これに限られない。発光ユニット763a及び発光ユニット763bは、それぞれ、2層以上の発光層を有してもよい。
図64(E)及び図64(F)では、発光ユニットを2つ有する発光素子を例示したが、これに限られない。発光素子は、発光ユニットを3つ以上有してもよい。なお、発光ユニットを2つ有する構成を2段タンデム構造と、発光ユニットを3つ有する構成を3段タンデム構造と、それぞれ呼称してもよい。
図64(E)及び図64(F)において、発光ユニット763aは、層780a、発光層771、及び、層790aを有し、発光ユニット763bは、層780b、発光層772、及び、層790bを有する。
下部電極761が陽極であり、上部電極762が陰極である場合、層780a及び層780bは、それぞれ、正孔注入層、正孔輸送層、及び、電子ブロック層のうち一つ又は複数を有する。また、層790a及び層790bは、それぞれ、電子注入層、電子輸送層、及び、正孔ブロック層のうち一つ又は複数を有する。下部電極761が陰極であり、上部電極762が陽極である場合、層780aと層790aは互いに上記と逆の構成になり、層780bと層790bも互いに上記と逆の構成になる。
下部電極761が陽極であり、上部電極762が陰極である場合、例えば、層780aは、正孔注入層と、正孔注入層上の正孔輸送層と、を有し、さらに、正孔輸送層上の電子ブロック層を有してもよい。また、層790aは、電子輸送層を有し、さらに、発光層771と電子輸送層との間の正孔ブロック層を有してもよい。また、層780bは、正孔輸送層を有し、さらに、正孔輸送層上の電子ブロック層を有してもよい。また、層790bは、電子輸送層と、電子輸送層上の電子注入層と、を有し、さらに、発光層772と電子輸送層との間の正孔ブロック層を有してもよい。下部電極761が陰極であり、上部電極762が陽極である場合、例えば、層780aは、電子注入層と、電子注入層上の電子輸送層と、を有し、さらに、電子輸送層上の正孔ブロック層を有してもよい。また、層790aは、正孔輸送層を有し、さらに、発光層771と正孔輸送層との間の電子ブロック層を有してもよい。また、層780bは、電子輸送層を有し、さらに、電子輸送層上の正孔ブロック層を有してもよい。また、層790bは、正孔輸送層と、正孔輸送層上の正孔注入層と、を有し、さらに、発光層772と正孔輸送層との間の電子ブロック層を有してもよい。
タンデム構造の発光素子を作製する場合、2つの発光ユニットは、電荷発生層785を介して積層される。電荷発生層785は、少なくとも電荷発生領域を有する。電荷発生層785は、一対の電極間に電圧を印加したときに、2つの発光ユニットの一方に電子を注入し、他方に正孔を注入する機能を有する。
タンデム構造の発光素子の一例として、図65(A)乃至図65(C)に示す構成が挙げられる。
図65(A)は、発光ユニットを3つ有する構成である。図65(A)では、複数の発光ユニット(発光ユニット763a、発光ユニット763b、及び発光ユニット763c)がそれぞれ電荷発生層785を介して、直列に接続されている。また、発光ユニット763aは、層780aと、発光層771と、層790aと、を有し、発光ユニット763bは、層780bと、発光層772と、層790bと、を有し、発光ユニット763cは、層780cと、発光層773と、層790cと、を有する。なお、層780cは、層780a及び層780bに適用可能な構成を用いることができ、層790cは、層790a及び層790bに適用可能な構成を用いることができる。
図65(A)において、発光層771、発光層772、及び発光層773は、同じ色の光を発する発光物質を有すると好ましい。具体的には、発光層771、発光層772、及び発光層773が、それぞれ赤色(R)の発光物質を有する構成(いわゆるR\R\Rの3段タンデム構造)、発光層771、発光層772、及び発光層773が、それぞれ緑色(G)の発光物質を有する構成(いわゆるG\G\Gの3段タンデム構造)、又は発光層771、発光層772、及び発光層773が、それぞれ青色(B)の発光物質を有する構成(いわゆるB\B\Bの3段タンデム構造)とすることができる。なお、「a\b」は、aの光を発する発光物質を有する発光ユニット上に、電荷発生層を介して、bの光を発する発光物質を有する発光ユニットが設けられていることを意味し、a、bは、色を意味する。
図65(A)において、発光層771、発光層772、及び発光層773のうち、一部又は全てに異なる色の光を発する発光物質を用いてもよい。発光層771、発光層772、及び発光層773の発光色の組み合わせは、例えば、いずれか2つが青色(B)、残りの一つが黄色(Y)の構成、並びに、いずれか一つが赤色(R)、他の一つが緑色(G)、残りの一つが青色(B)の構成が挙げられる。
なお、それぞれ同じ色の光を発する発光物質としては、上記の構成に限定されない。例えば、図65(B)に示すように、複数の発光層を有する発光ユニットを積層したタンデム型の発光素子としてもよい。図65(B)は、2つの発光ユニット(発光ユニット763a、及び発光ユニット763b)が電荷発生層785を介して直列に接続された構成である。また、発光ユニット763aは、層780aと、発光層771a、発光層771b、及び発光層771cと、層790aと、を有し、発光ユニット763bは、層780bと、発光層772a、発光層772b、及び発光層772cと、層790bと、を有する。
図65(B)においては、発光層771a、発光層771b、及び発光層771cについて、補色の関係となる発光物質を選択し、発光ユニット763aを白色発光(W)が可能な構成とする。また、発光層772a、発光層772b、及び発光層772cについても、補色の関係となる発光物質を選択し、発光ユニット763bを白色発光(W)が可能な構成とする。すなわち、図65(B)に示す構成は、W\Wの2段タンデム構造である。なお、補色の関係となる発光物質の積層順については、特に限定はない。実施者が適宜最適な積層順を選択できる。また、図示しないが、W\W\Wの3段タンデム構造、又は4段以上のタンデム構造としてもよい。
タンデム構造の発光素子を用いる場合、黄色(Y)の光を発する発光ユニットと、青色(B)の光を発する発光ユニットとを有するB\Y又はY\Bの2段タンデム構造、赤色(R)と緑色(G)の光を発する発光ユニットと、青色(B)の光を発する発光ユニットとを有するR・G\B又はB\R・Gの2段タンデム構造、青色(B)の光を発する発光ユニットと、黄色(Y)の光を発する発光ユニットと、青色(B)の光を発する発光ユニットとをこの順で有するB\Y\Bの3段タンデム構造、青色(B)の光を発する発光ユニットと、黄緑色(YG)の光を発する発光ユニットと、青色(B)の光を発する発光ユニットとをこの順で有するB\YG\Bの3段タンデム構造、青色(B)の光を発する発光ユニットと、緑色(G)の光を発する発光ユニットと、青色(B)の光を発する発光ユニットとをこの順で有するB\G\Bの3段タンデム構造等が挙げられる。なお、「a・b」は、1つの発光ユニットにaの光を発する発光物質とbの光を発する発光物質とを有することを意味する。
図65(C)に示すように、1つの発光層を有する発光ユニットと、複数の発光層を有する発光ユニットと、を組み合わせてもよい。
具体的には、図65(C)に示す構成においては、複数の発光ユニット(発光ユニット763a、発光ユニット763b、及び発光ユニット763c)がそれぞれ電荷発生層785を介して直列に接続された構成である。また、発光ユニット763aは、層780aと、発光層771と、層790aと、を有し、発光ユニット763bは、層780bと、発光層772a、発光層772b、及び発光層772cと、層790bと、を有し、発光ユニット763cは、層780cと、発光層773と、層790cと、を有する。
例えば、図65(C)に示す構成において、発光ユニット763aが青色(B)の光を発する発光ユニットであり、発光ユニット763bが赤色(R)、緑色(G)、及び黄緑色(YG)の光を発する発光ユニットであり、発光ユニット763cが青色(B)の光を発する発光ユニットである、B\R・G・YG\Bの3段タンデム構造等を適用できる。
例えば、発光ユニットの積層数と色の順番としては、陽極側から、B、Yの2段構造、Bと発光ユニットXとの2段構造、B、Y、Bの3段構造、B、X、Bの3段構造が挙げられ、発光ユニットXにおける発光層の積層数と色の順番としては、陽極側から、R、Yの2層構造、R、Gの2層構造、G、Rの2層構造、G、R、Gの3層構造、又は、R、G、Rの3層構造等とすることができる。また、2つの発光層の間に他の層が設けられていてもよい。
次に、発光素子に用いることができる材料について説明する。
下部電極761と上部電極762のうち、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。また、表示装置が赤外光を発する発光素子を有する場合には、光を取り出す側の電極には、可視光及び赤外光を透過する導電膜を用い、光を取り出さない側の電極には、可視光及び赤外光を反射する導電膜を用いることが好ましい。
光を取り出さない側の電極にも可視光を透過する導電膜を用いてもよい。この場合、反射層と、EL層763との間に当該電極を配置することが好ましい。つまり、EL層763の発光は、当該反射層によって反射されて、表示装置から取り出されてもよい。
発光素子の一対の電極を形成する材料としては、金属、合金、電気伝導性化合物、及びこれらの混合物等を適宜用いることができる。当該材料としては、具体的には、アルミニウム、マグネシウム、チタン、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、ガリウム、亜鉛、インジウム、スズ、モリブデン、タンタル、タングステン、パラジウム、金、白金、銀、イットリウム、及びネオジム等の金属、並びにこれらを適宜組み合わせて含む合金が挙げられる。また、当該材料としては、インジウムスズ酸化物(In-Sn酸化物、又はITOともいう。)、In-Si-Sn酸化物(ITSOともいう。)、インジウム亜鉛酸化物(In-Zn酸化物)、及びIn-W-Zn酸化物等を挙げることができる。また、当該材料としては、アルミニウム、ニッケル、及びランタンの合金(Al-Ni-La)等のアルミニウムを含む合金(アルミニウム合金)、並びに、銀とマグネシウムの合金、及び、銀とパラジウムと銅の合金(APC)等の銀を含む合金が挙げられる。その他、当該材料としては、上記例示のない元素周期表の第1族又は第2族に属する元素(例えば、リチウム、セシウム、カルシウム、ストロンチウム)、ユウロピウム、イッテルビウム等の希土類金属及びこれらを適宜組み合わせて含む合金、グラフェン等が挙げられる。
発光素子には、微小光共振器(マイクロキャビティ)構造が適用されていることが好ましい。したがって、発光素子が有する一対の電極の一方は、可視光に対する透過性及び反射性を有する電極(半透過・半反射電極)であることが好ましく、他方は、可視光に対する反射性を有する電極(反射電極)であることが好ましい。発光素子がマイクロキャビティ構造を有することで、発光層から得られる発光を両電極間で共振させ、発光素子から射出される光を強めることができる。
透明電極の光の透過率は、40%以上とする。例えば、発光素子の透明電極には、可視光(波長400nm以上750nm未満の光)の透過率が40%以上である電極を用いることが好ましい。半透過・半反射電極の可視光の反射率は、10%以上95%以下、好ましくは30%以上80%以下とする。反射電極の可視光の反射率は、40%以上100%以下、好ましくは70%以上100%以下とする。また、これらの電極の抵抗率は、1×10-2Ωcm以下が好ましい。
発光素子は少なくとも発光層を有する。また、発光素子は、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、電子ブロック材料、電子注入性の高い物質、又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もよい。例えば、発光素子は、発光層の他に、正孔注入層、正孔輸送層、正孔ブロック層、電荷発生層、電子ブロック層、電子輸送層、及び電子注入層のうち1層以上を有する構成とすることができる。
発光素子には低分子化合物及び高分子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。発光素子を構成する層は、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、又は塗布法等の方法で形成できる。
発光層は、1種又は複数種の発光物質を有する。発光物質としては、青色、紫色、青紫色、緑色、黄緑色、黄色、橙色、又は赤色等の発光色を呈する物質を適宜用いる。また、発光物質として、近赤外光を発する物質を用いることもできる。
発光物質としては、蛍光材料、燐光材料、TADF材料、及び量子ドット材料等が挙げられる。
蛍光材料としては、例えば、ピレン誘導体、アントラセン誘導体、トリフェニレン誘導体、フルオレン誘導体、カルバゾール誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ジベンゾキノキサリン誘導体、キノキサリン誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、フェナントレン誘導体、及びナフタレン誘導体等が挙げられる。
燐光材料としては、例えば、4H-トリアゾール骨格、1H-トリアゾール骨格、イミダゾール骨格、ピリミジン骨格、ピラジン骨格、又はピリジン骨格を有する有機金属錯体(特にイリジウム錯体)、電子吸引基を有するフェニルピリジン誘導体を配位子とする有機金属錯体(特にイリジウム錯体)、白金錯体、及び希土類金属錯体等が挙げられる。
発光層は、発光物質(ゲスト材料)に加えて、1種又は複数種の有機化合物(ホスト材料、アシスト材料等)を有してもよい。1種又は複数種の有機化合物としては、正孔輸送性の高い物質(正孔輸送性材料)及び電子輸送性の高い物質(電子輸送性材料)の一方又は双方を用いることができる。正孔輸送性材料としては、後述の、正孔輸送層に用いることができる正孔輸送性の高い物質を用いることができる。電子輸送性材料としては、後述の、電子輸送層に用いることができる電子輸送性の高い材料を用いることができる。また、1種又は複数種の有機化合物として、バイポーラ性材料、又はTADF材料を用いてもよい。
発光層は、例えば、燐光材料と、励起錯体を形成しやすい組み合わせである正孔輸送性材料及び電子輸送性材料と、を有することが好ましい。このような構成とすることにより、励起錯体から発光物質(燐光材料)へのエネルギー移動であるExTET(Exciplex-Triplet Energy Transfer)を用いた発光を効率よく得ることができる。発光物質の最も低エネルギー側の吸収帯の波長と重なるような発光を呈する励起錯体を形成するような組み合わせを選択することで、エネルギー移動がスムーズとなり、効率よく発光を得ることができる。この構成により、発光素子の高効率、低電圧駆動、長寿命を同時に実現できる。
正孔注入層は、陽極から正孔輸送層に正孔を注入する層であり、正孔注入性の高い物質を含む層である。正孔注入性の高い物質としては、芳香族アミン化合物、及び、正孔輸送性材料とアクセプター性材料(電子受容性材料)とを含む複合材料等が挙げられる。
正孔輸送性材料としては、後述の、正孔輸送層に用いることができる正孔輸送性の高い物質を用いることができる。
アクセプター性材料としては、例えば、元素周期表における第4族乃至第8族に属する金属の酸化物を用いることができる。具体的には、酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化タングステン、酸化マンガン、及び、酸化レニウムが挙げられる。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。また、フッ素を含む有機アクセプター性材料を用いることもできる。また、キノジメタン誘導体、クロラニル誘導体、及び、ヘキサアザトリフェニレン誘導体等の有機アクセプター性材料を用いることもできる。
例えば、正孔注入性の高い物質として、正孔輸送性材料と、上述の元素周期表における第4族乃至第8族に属する金属の酸化物(代表的には酸化モリブデン)とを含む材料を用いてもよい。
正孔輸送層は、正孔注入層によって陽極から注入された正孔を、発光層に輸送する層である。正孔輸送層は、正孔輸送性材料を含む層である。正孔輸送性材料としては、1×10-6cm/Vs以上の正孔移動度を有する物質が好ましい。なお、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものも用いることができる。正孔輸送性材料としては、π電子過剰型複素芳香族化合物(例えばカルバゾール誘導体、チオフェン誘導体、又はフラン誘導体等)、及び芳香族アミン(芳香族アミン骨格を有する化合物)等の正孔輸送性の高い物質が好ましい。
電子ブロック層は、発光層に接して設けられる。電子ブロック層は、正孔輸送性を有し、かつ、電子をブロックすることが可能な材料を含む層である。電子ブロック層には、上記正孔輸送性材料のうち、電子ブロック性を有する材料を用いることができる。
電子ブロック層は、正孔輸送性を有するため、正孔輸送層と呼ぶこともできる。また、正孔輸送層のうち、電子ブロック性を有する層を、電子ブロック層と呼ぶこともできる。
電子輸送層は、電子注入層によって陰極から注入された電子を、発光層に輸送する層である。電子輸送層は、電子輸送性材料を含む層である。電子輸送性材料としては、1×10-6cm/Vs以上の電子移動度を有する物質が好ましい。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものも用いることができる。電子輸送性材料としては、キノリン骨格を有する金属錯体、ベンゾキノリン骨格を有する金属錯体、オキサゾール骨格を有する金属錯体、又はチアゾール骨格を有する金属錯体等の他、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、オキサゾール誘導体、チアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、キノリン配位子を有するキノリン誘導体、ベンゾキノリン誘導体、キノキサリン誘導体、ジベンゾキノキサリン誘導体、ピリジン誘導体、ビピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、又はその他、含窒素複素芳香族化合物を含むπ電子不足型複素芳香族化合物等の電子輸送性の高い物質を用いることができる。
正孔ブロック層は、発光層に接して設けられる。正孔ブロック層は、電子輸送性を有し、かつ、正孔をブロックすることが可能な材料を含む層である。正孔ブロック層には、上記電子輸送性材料のうち、正孔ブロック性を有する材料を用いることができる。
正孔ブロック層は、電子輸送性を有するため、電子輸送層と呼ぶこともできる。また、電子輸送層のうち、正孔ブロック性を有する層を、正孔ブロック層と呼ぶこともできる。
電子注入層は、陰極から電子輸送層に電子を注入する層であり、電子注入性の高い物質を含む層である。電子注入性の高い物質としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、又はそれらの化合物を用いることができる。電子注入性の高い物質としては、電子輸送性材料とドナー性材料(電子供与性材料)とを含む複合材料を用いることもできる。
電子注入性の高い物質の最低空軌道(LUMO:Lowest Unoccupied Molecular Orbital)準位は、陰極に用いる材料の仕事関数の値との差が小さい(具体的には0.5eV以下)であることが好ましい。
電子注入層には、例えば、リチウム、セシウム、イッテルビウム、フッ化リチウム(LiF)、フッ化セシウム(CsF)、フッ化カルシウム(CaF、xは任意数)、8-(キノリノラト)リチウム(略称:Liq)、2-(2-ピリジル)フェノラトリチウム(略称:LiPP)、2-(2-ピリジル)-3-ピリジノラトリチウム(略称:LiPPy)、4-フェニル-2-(2-ピリジル)フェノラトリチウム(略称:LiPPP)、リチウム酸化物(LiO)、又は炭酸セシウム等のアルカリ金属、アルカリ土類金属、又はこれらの化合物を用いることができる。また、電子注入層は、2以上の積層構造としてもよい。当該積層構造としては、例えば、1層目にフッ化リチウムを用い、2層目にイッテルビウムを設ける構成が挙げられる。
電子注入層は、電子輸送性材料を有してもよい。例えば、非共有電子対を備え、電子不足型複素芳香環を有する化合物を、電子輸送性材料に用いることができる。具体的には、ピリジン環、ジアジン環(ピリミジン環、ピラジン環、ピリダジン環)、トリアジン環の少なくとも1つを有する化合物を用いることができる。
なお、非共有電子対を備える有機化合物のLUMO準位は、-3.6eV以上-2.3eV以下であると好ましい。また、一般にCV(サイクリックボルタンメトリ)、光電子分光法、光吸収分光法、又は逆光電子分光法等により、有機化合物の最高被占有軌道(HOMO:Highest Occupied Molecular Orbital)準位及びLUMO準位を見積もることができる。
例えば、4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリン(略称:BPhen)、2,9-ジ(ナフタレン-2-イル)-4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリン(略称:NBPhen)、2,2’-(1,3-フェニレン)ビス(9-フェニル-1,10-フェナントロリン)(略称:mPPhen2P)、ジキノキサリノ[2,3-a:2’,3’-c]フェナジン(略称:HATNA)、又は2,4,6-トリス[3’-(ピリジン-3-イル)ビフェニル-3-イル]-1,3,5-トリアジン(略称:TmPPPyTz)等を、非共有電子対を備える有機化合物に用いることができる。なお、NBPhenはBPhenと比較して、高いガラス転移点(Tg)を備え、耐熱性に優れる。
電荷発生層は、上述の通り、少なくとも電荷発生領域を有する。電荷発生領域は、アクセプター性材料を含むことが好ましく、例えば、上述の正孔注入層に適用可能な、正孔輸送性材料とアクセプター性材料とを含むことが好ましい。
電荷発生層は、電子注入性の高い物質を含む層を有することが好ましい。当該層は、電子注入バッファ層と呼ぶこともできる。電子注入バッファ層は、電荷発生領域と電子輸送層との間に設けられることが好ましい。電子注入バッファ層を設けることで、電荷発生領域と電子輸送層との間の注入障壁を緩和できるため、電荷発生領域で生じた電子を電子輸送層に容易に注入できる。
電子注入バッファ層は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含むことが好ましく、例えば、アルカリ金属の化合物又はアルカリ土類金属の化合物を含む構成とすることができる。具体的には、電子注入バッファ層は、アルカリ金属と酸素とを含む無機化合物、又は、アルカリ土類金属と酸素とを含む無機化合物を有することが好ましく、リチウムと酸素とを含む無機化合物(酸化リチウム(LiO)等)を有することがより好ましい。その他、電子注入バッファ層には、上述の電子注入層に適用可能な材料を好適に用いることができる。
電荷発生層は、電子輸送性の高い物質を含む層を有することが好ましい。当該層は、電子リレー層と呼ぶこともできる。電子リレー層は、電荷発生領域と電子注入バッファ層との間に設けられることが好ましい。電荷発生層が電子注入バッファ層を有さない場合、電子リレー層は、電荷発生領域と電子輸送層との間に設けられることが好ましい。電子リレー層は、電荷発生領域と電子注入バッファ層(又は電子輸送層)との相互作用を防いで、電子をスムーズに受け渡す機能を有する。
電子リレー層としては、銅(II)フタロシアニン(略称:CuPc)等のフタロシアニン系の材料、又は、金属-酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体を用いることが好ましい。
なお、上述の電荷発生領域、電子注入バッファ層、及び電子リレー層は、断面形状、又は特性等によって明確に区別できない場合がある。
なお、電荷発生層は、アクセプター性材料の代わりに、ドナー性材料を有してもよい。例えば、電荷発生層としては、上述の電子注入層に適用可能な、電子輸送性材料とドナー性材料とを含む層を有してもよい。
発光ユニットを積層する際、2つの発光ユニットの間に電荷発生層を設けることで、駆動電圧の上昇を抑制できる。
本実施の形態で示される複数の構成例は、適宜組み合わせることができる。また、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
(実施の形態5)
本実施の形態では、本発明の一態様の記憶装置について説明する。
[メモリセル]
本発明の一態様は、表示装置だけでなく、記憶装置にも適用できる。図69(A)は、本発明の一態様を適用できる記憶装置70の構成例を示すブロック図である。記憶装置70は、記憶部80と、ワード線駆動回路71と、ビット線駆動回路73と、電源回路75と、を有する。記憶部80は、マトリクス状に配列された複数のメモリセル93を有する。なお、電源回路75は、記憶装置70の外部に設けられるとしてもよい。
ワード線駆動回路71は、配線41を介してメモリセル93と電気的に接続される。例えば図1(A)に示す表示装置10と同様に、配線41は、例えば上記マトリクスの行方向に延伸する。記憶装置70において、配線41はワード線として機能する。
ビット線駆動回路73は、配線43を介してメモリセル93と電気的に接続される。例えば図1(A)に示す表示装置10と同様に、配線43は、例えば上記マトリクスの列方向に延伸する。記憶装置70において、配線43はビット線として機能する。
電源回路75は、配線45を介してメモリセル93と電気的に接続される。例えば、全てのメモリセル93を、同一の配線45を介して電源回路75と電気的に接続できる。配線45は、電源線として機能する。
ワード線駆動回路71は、データを書き込むメモリセル93を、行ごとに選択する機能を有する。また、ワード線駆動回路71は、データを読み出すメモリセル93を、行ごとに選択する機能を有する。ワード線駆動回路71は、具体的には、配線41に信号を出力することにより、データを書き込むメモリセル93、又はデータを読み出すメモリセル93を選択できる。
ビット線駆動回路73は、ワード線駆動回路71が選択したメモリセル93に、配線43を介してデータを書き込む機能を有する。また、ビット線駆動回路73は、メモリセル93が配線43に出力したデータを増幅し、例えば記憶装置70の外部に出力することにより、メモリセル93に保持されているデータを読み出す機能を有する。さらに、ビット線駆動回路73は、メモリセル93からのデータの読み出しの前に、配線43をプリチャージする機能を有する。
電源回路75は、電源電位を生成し、配線45に供給する機能を有する。電源回路75は、例えば高電位、又は低電位を生成し、配線45に供給する機能を有する。
図69(B)、図69(C)、図69(D)、図69(E)、及び図69(F)は、メモリセル93の構成例を示す回路図である。ここで、図69(B)、図69(C)、図69(D)、図69(E)、及び図69(F)に示すメモリセル93を、それぞれメモリセル93A、メモリセル93B、メモリセル93C、メモリセル93D、及びメモリセル93Eとする。メモリセル93A、メモリセル93B、メモリセル93C、メモリセル93D、及びメモリセル93Eが有するトランジスタ51、トランジスタ52、容量57、配線41(配線41a)、配線43(配線43a)の構成として例えば、図1(C)に示す画素回路40Aのトランジスタ51、トランジスタ52、容量57、配線41、配線43の構成を適用することができる。
メモリセル93Aは、トランジスタ51と、容量57と、を有する。つまり、メモリセル93Aは、1Tr1C型のメモリセルである。
メモリセル93Aにおいて、トランジスタ51のソース又はドレインの一方は、配線43と電気的に接続される。トランジスタ51のソース又はドレインの他方は、容量57の一方の電極と電気的に接続される。トランジスタ51のゲートは、配線41と電気的に接続される。容量57の他方の電極は、配線45と電気的に接続される。
メモリセル93Aでは、トランジスタ51をオン状態とすることにより、データが配線43を介してメモリセル93Aに書き込まれ、トランジスタ51をオフ状態とすることにより、書き込まれたデータが保持される。また、トランジスタ51をオン状態とすることにより、メモリセル93Aに保持されているデータを配線43に出力できるため、ビット線駆動回路73が当該データを読み出すことができる。
メモリセル93Bは、トランジスタ51と、トランジスタ52と、容量57と、を有する。つまり、メモリセル93Bは、2Tr1C型のメモリセルである。
メモリセル93Bには、配線41として配線41a及び配線41hが電気的に接続され、配線43として配線43a及び配線43bが電気的に接続される。具体的には、トランジスタ51のソース又はドレインの一方は、配線43aと電気的に接続される。トランジスタ51のソース又はドレインの他方は、容量57の一方の電極と電気的に接続される。容量57の一方の電極は、トランジスタ52のゲートと電気的に接続される。トランジスタ51のゲートは、配線41aと電気的に接続される。容量57の他方の電極は、配線41hと電気的に接続される。トランジスタ52のソース又はドレインの一方は、配線43bと電気的に接続される。トランジスタ52のソース又はドレインの他方は、配線45と電気的に接続される。
メモリセル93Bでは、トランジスタ51をオン状態とすることにより、データが配線43aを介してメモリセル93Bに書き込まれ、トランジスタ51をオフ状態とすることにより、書き込まれたデータが保持される。よって、メモリセル93Bにおいて、配線41aは書き込みワード線ということができ、配線43aは書き込みビット線ということができる。また、配線41hの電位を制御することで、トランジスタ52のゲート電位を容量結合により変化させ、配線43bの電位をメモリセル93Bに保持されているデータに対応する電位とすることができる。これにより、ビット線駆動回路73は、メモリセル93Bに保持されているデータを読み出すことができる。以上より、メモリセル93Bにおいて、配線41hは読み出しワード線ということができ、配線43bは読み出しビット線ということができる。
メモリセル93Cは、メモリセル93Bの変形例であり、トランジスタ52のソース又はドレインの他方が配線41hと電気的に接続され、容量57の他方の電極が配線45と電気的に接続される例を示している。メモリセル93Cは、ワード線駆動回路71がトランジスタ52のソース又はドレインの他方の電位を制御することにより、メモリセル93Cに保持されているデータを配線43bに出力できる。
メモリセル93Dは、メモリセル93Cの変形例であり、トランジスタ53を有する点がメモリセル93Cと異なる。メモリセル93Dは、3Tr1C型のメモリセルである。
メモリセル93Dには、配線41として配線41a及び配線41bが電気的に接続される。具体的には、トランジスタ53のゲートは、配線41bと電気的に接続される。また、トランジスタ52のソース又はドレインの一方は、トランジスタ53のソース又はドレインの一方と電気的に接続される。トランジスタ52のソース又はドレインの他方は、配線45と電気的に接続される。トランジスタ53のソース又はドレインの他方は、配線43bと電気的に接続される。
トランジスタ53は、スイッチとしての機能を有し、配線41bの電位に基づいて、トランジスタ52のソース又はドレインの一方と、配線43bと、の間の導通状態、及び非導通状態を制御する機能を有する。トランジスタ53をオン状態とすることにより、配線43bの電位を、メモリセル93Dに保持されているデータに対応する電位とすることができる。これにより、ビット線駆動回路73は、メモリセル93Dに保持されているデータを読み出すことができる。以上より、メモリセル93Dにおいて、配線41bは読み出しワード線ということができる。
メモリセル93Eは、メモリセル93Dの変形例であり、容量57が設けられない点がメモリセル93Dと異なる。メモリセル93Eでは、配線45は、トランジスタ52のソース又はドレインの他方と電気的に接続される。
例えば、トランジスタ52のゲート容量等の寄生容量が十分大きい場合は、容量57を設けなくても、メモリセルにデータを保持できる。
メモリセル93A乃至メモリセル93Eが有するトランジスタ51として、OSトランジスタを用いることが好ましい。前述のように、OSトランジスタは、オフ電流が著しく小さい。よって、トランジスタ51としてOSトランジスタを用いることにより、容量57に蓄積した電荷を長期間保持できる。また、トランジスタ52のゲート電位を長期間保持できる。以上により、メモリセル93に書き込まれたデータを長期間保持できるため、リフレッシュ動作(メモリセル93へのデータの再書き込み)の頻度を少なくできる。よって、記憶装置70の消費電力を低減できる。
また、トランジスタ52、及びトランジスタ53にも、OSトランジスタを用いることが好ましい。前述のように、OSトランジスタは、例えば非晶質シリコンを用いたトランジスタより、電界効果移動度が高い。よって、トランジスタ51乃至トランジスタ53として、OSトランジスタを用いることにより、記憶装置70を高速に駆動させることができる。
メモリセル93Aは、DOSRAM(登録商標)ということができる。DOSRAMとは、「Dynamic Oxide Semiconductor Random Access Memory(RAM)」の略称である。DOSRAMは、1Tr1C型のメモリセルを有するRAMを示す。DOSRAMは、OSトランジスタを用いて形成されたDRAM「Dynamic Random Access Memory(RAM)」であり、外部から送られてくる情報を一時的に格納するメモリである。DOSRAMは、OSトランジスタのオフ電流が低いことを利用したメモリである。
メモリセル93B乃至メモリセル93Eは、NOSRAM(登録商標)ということができる。NOSRAMとは、「Nonvolatile Oxide Semiconductor Random Access Memory」の略称である。NOSRAMは、保持しているデータを破壊することなく読み出しとすること(非破壊読み出し)ができる。よって、NOSRAMは、データ読み出し動作のみを大量に繰り返す演算処理に適している。
(実施の形態6)
本実施の形態では、本発明の一態様の電子機器について、図66乃至図68を用いて説明する。
本実施の形態の電子機器は、表示部に本発明の一態様の表示装置を有する。電子機器としては、例えば、テレビジョン装置、デスクトップ型若しくはノート型のパーソナルコンピュータ、コンピュータ用等のモニタ、デジタルサイネージ、パチンコ機等の大型ゲーム機等の比較的大きな画面を備える電子機器の他、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、等が挙げられる。
特に、本発明の一態様の表示装置は、精細度を高めることが可能なため、比較的小さな表示部を有する電子機器に好適に用いることができる。このような電子機器としては、例えば、腕時計型及びブレスレット型の情報端末機(ウェアラブル機器)、並びに、ヘッドマウントディスプレイ等のVR向け機器、メガネ型のAR向け機器、及び、MR向け機器等、頭部に装着可能なウェアラブル機器等が挙げられる。
本発明の一態様の表示装置は、HD(画素数1280×720)、FHD(画素数1920×1080)、WQHD(画素数2560×1440)、WQXGA(画素数2560×1600)、4K(画素数3840×2160)、又は8K(画素数7680×4320)等の極めて高い解像度を有していることが好ましい。特に4K、8K、又はそれ以上の解像度とすることが好ましい。また、本発明の一態様の表示装置における画素密度(精細度)は、100ppi以上が好ましく、300ppi以上が好ましく、500ppi以上がより好ましく、1000ppi以上がより好ましく、2000ppi以上がより好ましく、3000ppi以上がより好ましく、5000ppi以上がより好ましく、7000ppi以上がさらに好ましい。このように高い解像度及び高い精細度の一方又は双方を有する表示装置を用いることで、携帯型又は家庭用途等の電子機器において、臨場感及び奥行き感等をより高めることが可能となる。また、本発明の一態様の表示装置の画面比率(アスペクト比)については、特に限定はない。例えば、表示装置は、1:1(正方形)、4:3、16:9、及び16:10等様々な画面比率に対応できる。
本実施の形態の電子機器は、センサ(力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を検知、検出、又は測定する機能を含むもの)を有してもよい。
本実施の形態の電子機器は、様々な機能を有する。例えば、様々な情報(静止画、動画、及びテキスト画像等)を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付又は時刻等を表示する機能、様々なソフトウェア(プログラム)によって処理を制御する機能、無線通信機能、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して処理する機能、等を有することができる。なお、電子機器の機能はこれらに限られず、様々な機能を有することができる。電子機器は、複数の表示部を有してもよい。また、電子機器に例えばカメラを設け、静止画又は動画を撮影し、記録媒体(外部又はカメラに内蔵)に保存する機能、及び撮影した画像を表示部に表示する機能等を有してもよい。
図66(A)乃至図66(D)を用いて、頭部に装着可能なウェアラブル機器の一例を説明する。これらウェアラブル機器は、ARのコンテンツを表示する機能、VRのコンテンツを表示する機能、SRのコンテンツを表示する機能、MRのコンテンツを表示する機能のうち少なくとも一つを有する。電子機器が、AR、VR、SR、及びMR等の少なくとも一つのコンテンツを表示する機能を有することで、使用者の没入感を高めることが可能となる。
図66(A)に示す電子機器700A、及び、図66(B)に示す電子機器700Bは、それぞれ、一対の表示パネル751と、一対の筐体721と、通信部(図示しない)と、一対の装着部723と、制御部(図示しない)と、撮像部(図示しない)と、一対の光学部材753と、フレーム757と、一対の鼻パッド758と、を有する。
表示パネル751には、本発明の一態様の表示装置を適用できる。したがって極めて精細度の高い表示が可能な電子機器とすることができる。
電子機器700A、及び、電子機器700Bは、それぞれ、光学部材753の表示領域756に、表示パネル751で表示した画像を投影できる。光学部材753は透光性を有するため、使用者は光学部材753を通して視認される透過像に重ねて、表示領域に表示された画像を見ることができる。したがって、電子機器700A、及び、電子機器700Bは、それぞれ、AR表示が可能な電子機器である。
電子機器700A、及び、電子機器700Bには、撮像部として、前方を撮像することのできるカメラが設けられていてもよい。また、電子機器700A、及び、電子機器700Bは、それぞれ、ジャイロセンサ等の加速度センサを備えることで、使用者の頭部の向きを検知して、その向きに応じた画像を表示領域756に表示することもできる。
通信部は無線通信機を有し、当該無線通信機により例えば映像信号を供給できる。なお、無線通信機に代えて、又は無線通信機に加えて、映像信号及び電源電位が供給されるケーブルを接続可能なコネクタを備えていてもよい。
電子機器700A、及び、電子機器700Bには、バッテリが設けられており、無線及び有線の一方又は双方によって充電できる。
筐体721には、タッチセンサモジュールが設けられていてもよい。タッチセンサモジュールは、筐体721の外側の面がタッチされることを検出する機能を有する。タッチセンサモジュールにより、使用者のタップ操作又はスライド操作等を検出し、様々な処理を実行できる。例えば、タップ操作によって動画の一時停止又は再開等の処理を実行することが可能となり、スライド操作により、早送り又は早戻しの処理を実行すること等が可能となる。また、2つの筐体721のそれぞれにタッチセンサモジュールを設けることで、操作の幅を広げることができる。
タッチセンサモジュールとしては、様々なタッチセンサを適用できる。例えば、静電容量方式、抵抗膜方式、赤外線方式、電磁誘導方式、表面弾性波方式、又は光学方式等、種々の方式を採用できる。特に、静電容量方式又は光学方式のセンサを、タッチセンサモジュールに適用することが好ましい。
光学方式のタッチセンサを用いる場合には、受光素子として、光電変換素子(光電変換デバイスともいう。)を用いることができる。光電変換素子の活性層には、無機半導体及び有機半導体の一方又は双方を用いることができる。
図66(C)に示す電子機器800A、及び、図66(D)に示す電子機器800Bは、それぞれ、一対の表示部820と、筐体821と、通信部822と、一対の装着部823と、制御部824と、一対の撮像部825と、一対のレンズ832と、を有する。
表示部820には、本発明の一態様の表示装置を適用できる。したがって極めて精細度の高い表示が可能な電子機器とすることができる。これにより、使用者に高い没入感を感じさせることができる。
表示部820は、筐体821の内部の、レンズ832を通して視認できる位置に設けられる。また、一対の表示部820に異なる画像を表示させることで、視差を用いた3次元表示を行うこともできる。
電子機器800A、及び、電子機器800Bは、それぞれ、VR向けの電子機器ということができる。電子機器800A又は電子機器800Bを装着した使用者は、レンズ832を通して、表示部820に表示される画像を視認できる。
電子機器800A、及び、電子機器800Bは、それぞれ、レンズ832及び表示部820が、使用者の目の位置に応じて最適な位置となるように、これらの左右の位置を調整可能な機構を有していることが好ましい。また、レンズ832と表示部820との距離を変えることで、ピントを調整する機構を有していることが好ましい。
装着部823により、使用者は電子機器800A又は電子機器800Bを頭部に装着できる。なお、例えば図66(C)においては、メガネのつる(テンプルともいう。)のような形状として例示しているがこれに限定されない。装着部823は、使用者が装着できればよく、例えば、ヘルメット型又はバンド型の形状としてもよい。
撮像部825は、外部の情報を取得する機能を有する。撮像部825が取得したデータは、表示部820に出力できる。撮像部825には、イメージセンサを用いることができる。また、望遠、及び広角等の複数の画角に対応可能なように複数のカメラを設けてもよい。
なお、ここでは撮像部825を有する例を示したが、対象物の距離を測定することのできる測距センサ(以下、検知部ともよぶ)を設ければよい。すなわち、撮像部825は、検知部の一態様である。検知部としては、例えばイメージセンサ、又は、ライダー(LIDAR:Light Detection and Ranging)等の距離画像センサを用いることができる。カメラによって得られた画像と、距離画像センサによって得られた画像とを用いることにより、より多くの情報を取得し、より高精度なジェスチャー操作を可能とすることができる。
電子機器800Aは、骨伝導イヤフォンとして機能する振動機構を有してもよい。例えば、表示部820、筐体821、及び装着部823のいずれか一又は複数に、当該振動機構を有する構成を適用できる。これにより、別途、ヘッドフォン、イヤフォン、又はスピーカ等の音響機器を必要とせず、電子機器800Aを装着しただけで映像と音声を楽しむことができる。
電子機器800A、及び、電子機器800Bは、それぞれ、入力端子を有してもよい。入力端子には例えば映像出力機器からの映像信号、及び電子機器内に設けられるバッテリを充電するための電力等を供給するケーブルを接続できる。
本発明の一態様の電子機器は、イヤフォン750と無線通信を行う機能を有してもよい。イヤフォン750は、通信部(図示しない)を有し、無線通信機能を有する。イヤフォン750は、無線通信機能により、電子機器から情報(例えば音声データ)を受信できる。例えば、図66(A)に示す電子機器700Aは、無線通信機能によって、イヤフォン750に情報を送信する機能を有する。また、例えば、図66(C)に示す電子機器800Aは、無線通信機能によって、イヤフォン750に情報を送信する機能を有する。
電子機器がイヤフォン部を有してもよい。図66(B)に示す電子機器700Bは、イヤフォン部727を有する。例えば、イヤフォン部727と制御部とは、互いに有線接続されている構成とすることができる。イヤフォン部727と制御部とをつなぐ配線の一部は、筐体721又は装着部723の内部に配置されていてもよい。
同様に、図66(D)に示す電子機器800Bは、イヤフォン部827を有する。例えば、イヤフォン部827と制御部824とは、互いに有線接続されている構成とすることができる。イヤフォン部827と制御部824とをつなぐ配線の一部は、筐体821又は装着部823の内部に配置されていてもよい。また、イヤフォン部827と装着部823とがマグネットを有してもよい。これにより、イヤフォン部827を装着部823に磁力によって固定でき、収納が容易となり好ましい。
なお、電子機器は、イヤフォン又はヘッドフォン等を接続できる音声出力端子を有してもよい。また、電子機器は、音声入力端子及び音声入力機構の一方又は双方を有してもよい。音声入力機構としては、例えば、マイク等の集音装置を用いることができる。電子機器が音声入力機構を有することで、電子機器に、いわゆるヘッドセットとしての機能を付与してもよい。
このように、本発明の一態様の電子機器としては、メガネ型(電子機器700A、及び、電子機器700B等)と、ゴーグル型(電子機器800A、及び、電子機器800B等)と、のどちらも好適である。
本発明の一態様の電子機器は、有線又は無線によって、イヤフォンに情報を送信できる。
図67(A)に示す電子機器6500は、スマートフォンとして用いることのできる携帯情報端末機である。
電子機器6500は、筐体6501、表示部6502、電源ボタン6503、ボタン6504、スピーカ6505、マイク6506、カメラ6507、及び光源6508等を有する。表示部6502はタッチパネル機能を備える。
表示部6502に、本発明の一態様の表示装置を適用できる。
図67(B)は、筐体6501のマイク6506側の端部を含む断面概略図である。
筐体6501の表示面側には透光性を有する保護部材6510が設けられ、筐体6501と保護部材6510に囲まれた空間内に、表示パネル6511、光学部材6512、タッチセンサパネル6513、プリント基板6517、及びバッテリ6518等が配置されている。
保護部材6510には、表示パネル6511、光学部材6512、及びタッチセンサパネル6513が接着層(図示しない)により固定されている。
表示部6502よりも外側の領域において、表示パネル6511の一部が折り返されており、当該折り返された部分にFPC6515が接続されている。FPC6515には、IC6516が実装されている。FPC6515は、プリント基板6517に設けられた端子に接続されている。
表示パネル6511には本発明の一態様のフレキシブルディスプレイを適用できる。そのため、極めて軽量な電子機器を実現できる。また、表示パネル6511が極めて薄いため、電子機器の厚さを抑えつつ、大容量のバッテリ6518を搭載することもできる。また、表示パネル6511の一部を折り返して、画素部の裏側にFPC6515との接続部を配置することにより、狭額縁の電子機器を実現できる。
図67(C)にテレビジョン装置の一例を示す。テレビジョン装置7100は、筐体7101に表示部7000が組み込まれている。ここでは、スタンド7103により筐体7101を支持した構成を示している。
表示部7000に、本発明の一態様の表示装置を適用できる。
図67(C)に示すテレビジョン装置7100の操作は、筐体7101が備える操作スイッチ、及び、別体のリモコン操作機7111により行うことができる。又は、表示部7000にタッチセンサを備えていてもよく、指等で表示部7000に触れることでテレビジョン装置7100を操作してもよい。リモコン操作機7111は、当該リモコン操作機7111から出力する情報を表示する表示部を有してもよい。リモコン操作機7111が備える操作キー又はタッチパネルにより、チャンネル及び音量の操作を行うことができ、表示部7000に表示される映像を操作できる。
なお、テレビジョン装置7100は、受信機及びモデム等を備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができる。また、モデムを介して有線又は無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向(送信者から受信者)又は双方向(送信者と受信者間、或いは受信者同士等)の情報通信を行うことも可能である。
図67(D)に、ノート型パーソナルコンピュータの一例を示す。ノート型パーソナルコンピュータ7200は、筐体7211、キーボード7212、ポインティングデバイス7213、及び外部接続ポート7214等を有する。筐体7211に、表示部7000が組み込まれている。
表示部7000に、本発明の一態様の表示装置を適用できる。
図67(E)及び図67(F)に、デジタルサイネージの一例を示す。
図67(E)に示すデジタルサイネージ7300は、筐体7301、表示部7000、及びスピーカ7303等を有する。さらに、LEDランプ、操作キー(電源スイッチ、又は操作スイッチを含む)、接続端子、各種センサ、マイクロフォン等を有することができる。
図67(F)は円柱状の柱7401に取り付けられたデジタルサイネージ7400である。デジタルサイネージ7400は、柱7401の曲面に沿って設けられた表示部7000を有する。
図67(E)及び図67(F)において、表示部7000に、本発明の一態様の表示装置を適用できる。
表示部7000が広いほど、一度に提供できる情報量を増やすことができる。また、表示部7000が広いほど、人の目につきやすく、例えば、広告の宣伝効果を高めることができる。
表示部7000にタッチパネルを適用することで、表示部7000に画像又は動画を表示するだけでなく、使用者が直感的に操作でき、好ましい。また、路線情報若しくは交通情報等の情報を提供するための用途に用いる場合には、直感的な操作によりユーザビリティを高めることができる。
図67(E)及び図67(F)に示すように、デジタルサイネージ7300又はデジタルサイネージ7400は、使用者が所持するスマートフォン等の情報端末機7311又は情報端末機7411と無線通信により連携可能であることが好ましい。例えば、表示部7000に表示される広告の情報を、情報端末機7311又は情報端末機7411の画面に表示させることができる。また、情報端末機7311又は情報端末機7411を操作することで、表示部7000の表示を切り替えることができる。
デジタルサイネージ7300又はデジタルサイネージ7400に、情報端末機7311又は情報端末機7411の画面を操作手段(コントローラ)としたゲームを実行させることもできる。これにより、不特定多数の使用者が同時にゲームに参加し、楽しむことができる。
図68(A)乃至図68(G)に示す電子機器は、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(力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を検知、検出、又は測定する機能を含むもの)、マイクロフォン9008、等を有する。表示部9001に、本発明の一態様の表示装置を適用できる。
図68(A)乃至図68(G)に示す電子機器の詳細について、以下説明を行う。
図68(A)は、携帯情報端末9101を示す斜視図である。携帯情報端末9101は、例えばスマートフォンとして用いることができる。なお、携帯情報端末9101は、スピーカ9003、接続端子9006、及びセンサ9007等を設けてもよい。また、携帯情報端末9101は、文字及び画像情報をその複数の面に表示できる。図68(A)では3つのアイコン9050を表示した例を示している。また、破線の矩形で示す情報9051を表示部9001の他の面に表示することもできる。情報9051の一例としては、電子メール、SNS、又は電話等の着信の通知、電子メール又はSNS等の題名、送信者名、日時、時刻、バッテリの残量、及び電波強度等がある。又は、情報9051が表示されている位置にはアイコン9050等を表示してもよい。
図68(B)は、携帯情報端末9102を示す斜視図である。携帯情報端末9102は、表示部9001の3面以上に情報を表示する機能を有する。ここでは、情報9052、情報9053、情報9054がそれぞれ異なる面に表示されている例を示す。例えば使用者は、洋服の胸ポケットに携帯情報端末9102を収納した状態で、携帯情報端末9102の上方から観察できる位置に表示された情報9053を確認することもできる。使用者は、携帯情報端末9102をポケットから取り出すことなく表示を確認し、例えば電話を受けるか否かを判断できる。
図68(C)は、タブレット端末9103を示す斜視図である。タブレット端末9103は、一例として、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等の種々のアプリケーションの実行が可能である。タブレット端末9103は、筐体9000の正面に表示部9001、カメラ9002、マイクロフォン9008、スピーカ9003を有し、筐体9000の左側面には操作用のボタンとしての操作キー9005、底面には接続端子9006を有する。
図68(D)は、腕時計型の携帯情報端末9200を示す斜視図である。携帯情報端末9200は、例えばスマートウォッチ(登録商標)として用いることができる。また、表示部9001はその表示面が湾曲して設けられ、湾曲した表示面に沿って表示を行うことができる。また、携帯情報端末9200は、例えば無線通信可能なヘッドセットと相互通信することによって、ハンズフリーで通話することもできる。また、携帯情報端末9200は、接続端子9006により、他の情報端末と相互にデータ伝送を行うこと、及び、充電を行うこともできる。なお、充電動作は無線給電により行ってもよい。
図68(E)乃至図68(G)は、折り畳み可能な携帯情報端末9201を示す斜視図である。また、図68(E)は携帯情報端末9201を展開した状態、図68(G)は折り畳んだ状態、図68(F)は図68(E)と図68(G)の一方から他方に変化する途中の状態の斜視図である。携帯情報端末9201は、折り畳んだ状態では可搬性に優れ、展開した状態では継ぎ目のない広い表示領域により表示の一覧性に優れる。携帯情報端末9201が有する表示部9001は、ヒンジ9055によって連結された3つの筐体9000に支持されている。例えば、表示部9001は、曲率半径0.1mm以上150mm以下で曲げることができる。
本実施の形態で示される複数の構成例は、適宜組み合わせることができる。また、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
10A 表示装置
10B 表示装置
10C 表示装置
10D 表示装置
10E 表示装置
10 表示装置
11 走査線駆動回路
13 信号線駆動回路
15 電源回路
17 基準電位生成回路
20 表示部
21a 画素
21b 画素
21 画素
23a 副画素
23B 副画素
23b 副画素
23c 副画素
23d 副画素
23e 副画素
23G 副画素
23R 副画素
23 副画素
40A 画素回路
40A_2 画素回路
40B 画素回路
40C 画素回路
40D 画素回路
40E 画素回路
40F 画素回路
41a 配線
41b 配線
41c 配線
41d 配線
41e 配線
41f 配線
41g 配線
41k 第3の導電膜
41 配線
41h 配線
43a 配線
43b 配線
43f 第1の導電膜
43 配線
45b 補助配線
45c 補助配線
45f 第2の導電膜
45 配線
47b 配線
47 配線
48 配線
49 配線
50 トランジスタ
51 トランジスタ
52 トランジスタ
53 トランジスタ
54 トランジスタ
57b 容量
57 容量
58 容量
60B 発光素子
60G 発光素子
60R 発光素子
60 発光素子
61 トランジスタ
62 トランジスタ
63 トランジスタ
64 トランジスタ
65 トランジスタ
66 トランジスタ
67 容量
68 容量
69 液晶素子
75 電源回路
80a 開口
80b 開口
80c 開口
80d 開口
80R レジストマスク
81b 領域
81 領域
82 開口
83 開口
84 開口
85 開口
86 開口
87 開口
87b 開口
88a 開口
88b 開口
89a 開口
89b 開口
89c 開口
91 開口
92 開口
101 基板
103a 絶縁層
103b 絶縁層
103 絶縁層
105 絶縁層
111a 導電層
111b 導電層
111 導電層
112a 導電層
112b 導電層
112c 導電層
112d 導電層
112 導電層
113_1 半導体層
113_2 半導体層
113a 半導体層
113b 半導体層
113 半導体層
115b 導電層
115c 導電層
115 導電層
121_1 開口
121_2 開口
121_3 開口
121_4 開口
121a 開口
121b 開口
121 開口
123_1 開口
123_2 開口
123_3 開口
123_4 開口
123 開口
140 接続部
142 接着層
152 基板
161a テーパ部
161b テーパ部
164 回路
165 配線
166 導電層
172 FPC
173 IC
201 トランジスタ
204 接続部
205B トランジスタ
205G トランジスタ
205R トランジスタ
205 トランジスタ
209 トランジスタ
210 トランジスタ
211 絶縁層
213 絶縁層
215 絶縁層
218 絶縁層
221 導電層
222a 導電層
222b 導電層
223 導電層
225 絶縁層
231i チャネル形成領域
231n 低抵抗領域
231 半導体層
235 絶縁層
237 絶縁層
242 接続層
311b 導電層
311B 画素電極
311c 導電層
311G 画素電極
311R 画素電極
311 画素電極
313B 層
313G 層
313R 層
313 層
314 共通層
315 共通電極
317 遮光層
318B マスク層
318G マスク層
318R マスク層
318 マスク層
323 導電層
324B 導電層
324G 導電層
324p 導電層
324R 導電層
324 導電層
325 絶縁層
326B 導電層
326G 導電層
326p 導電層
326R 導電層
326 導電層
327 絶縁層
328 層
329B 導電層
329G 導電層
329p 導電層
329R 導電層
329 導電層
331 保護層
353 絶縁層
700A 電子機器
700B 電子機器
721 筐体
723 装着部
727 イヤフォン部
750 イヤフォン
751 表示パネル
753 光学部材
756 表示領域
757 フレーム
758 鼻パッド
761 下部電極
762 上部電極
763a 発光ユニット
763b 発光ユニット
763c 発光ユニット
763 EL層
764 層
771a 発光層
771b 発光層
771c 発光層
771 発光層
772a 発光層
772b 発光層
772c 発光層
772 発光層
773 発光層
780a 層
780b 層
780c 層
780 層
781 層
782 層
785 電荷発生層
790a 層
790b 層
790c 層
790 層
791 層
792 層
800A 電子機器
800B 電子機器
820 表示部
821 筐体
822 通信部
823 装着部
824 制御部
825 撮像部
827 イヤフォン部
832 レンズ
6500 電子機器
6501 筐体
6502 表示部
6503 電源ボタン
6504 ボタン
6505 スピーカ
6506 マイク
6507 カメラ
6508 光源
6510 保護部材
6511 表示パネル
6512 光学部材
6513 タッチセンサパネル
6515 FPC
6516 IC
6517 プリント基板
6518 バッテリ
7000 表示部
7100 テレビジョン装置
7101 筐体
7103 スタンド
7111 リモコン操作機
7200 ノート型パーソナルコンピュータ
7211 筐体
7212 キーボード
7213 ポインティングデバイス
7214 外部接続ポート
7300 デジタルサイネージ
7301 筐体
7303 スピーカ
7311 情報端末機
7400 デジタルサイネージ
7401 柱
7411 情報端末機
9000 筐体
9001 表示部
9002 カメラ
9003 スピーカ
9005 操作キー
9006 接続端子
9007 センサ
9008 マイクロフォン
9050 アイコン
9051 情報
9052 情報
9053 情報
9054 情報
9055 ヒンジ
9101 携帯情報端末
9102 携帯情報端末
9103 タブレット端末
9200 携帯情報端末
9201 携帯情報端末

Claims (12)

  1. 複数の行と複数の列を有するマトリクス状に配置された複数の画素と、
    第1の信号線と、
    第2の信号線と、
    走査線と、
    絶縁層と、
    を有し、
    前記第1の信号線は、前記絶縁層を間に挟んで、前記第2の信号線と重畳する領域を有し、
    前記複数の画素のそれぞれは、第1のトランジスタと、第2のトランジスタと、を有し、
    前記第1の信号線は、第1の画素を含む一列に属する画素のそれぞれにおいて、前記第1のトランジスタのソース及びドレインの一方として機能し、
    前記第1の画素において、前記第1のトランジスタは、第1の半導体層と、第1の導電層と、前記第1の半導体層上のゲート絶縁層と、を有し、
    前記第1の導電層は、前記第1のトランジスタのソース及びドレインの他方として機能し、
    前記第1の半導体層は、前記絶縁層が有する第1開口における側壁と接する領域と、前記第1の信号線の上面と接し、かつ、前記第1開口と平面視において重畳する領域と、前記第1の導電層の上面と接する領域と、を有し、
    前記走査線は、前記ゲート絶縁層を間に挟んで前記第1の半導体層と重畳する領域を有し、
    前記走査線は、前記第1のトランジスタのゲートとして機能し、
    前記第2の信号線は、前記第1の画素を含む一行に属する画素のそれぞれにおいて、前記第2のトランジスタのソース及びドレインの一方として機能し、
    前記絶縁層は、前記第1の信号線上に位置し、
    前記第2の信号線及び前記第1の導電層は、前記絶縁層上に位置する表示装置。
  2. 請求項1において、
    前記第1の画素における前記第2のトランジスタは、第2の導電層と、第2の半導体層と、を有し、
    前記第2の導電層は、前記第2のトランジスタのソース及びドレインの他方として機能し、
    前記第2の半導体層は、前記絶縁層が有する第2開口における側壁と接する領域と、前記第2の導電層の上面と接し、かつ、前記第2開口と平面視において重畳する領域と、前記第2の信号線の上面と接する領域と、を有し、
    前記絶縁層は、前記第2の導電層上に位置する表示装置。
  3. 複数の行と複数の列を有するマトリクス状に配置された複数の画素と、
    第1の信号線と、
    第2の信号線と、
    走査線と、
    絶縁層と、
    を有し、
    前記第1の信号線は、前記絶縁層を間に挟んで、前記第2の信号線と重畳する領域を有し、
    前記複数の画素のそれぞれは、第1のトランジスタと、第2のトランジスタと、を有し、
    前記第1の信号線は、第1の画素を含む一列に属する画素のそれぞれにおいて、前記第1のトランジスタのソース及びドレインの一方として機能し、
    前記第1の画素において、前記第1のトランジスタは、第1の半導体層と、第1の導電層と、前記第1の半導体層上のゲート絶縁層と、を有し、
    前記第1の導電層は、前記第1のトランジスタのソース及びドレインの他方として機能し、
    前記第1の半導体層は、前記絶縁層が有する第1開口における側壁と接する領域と、前記第1の信号線の上面と接する領域と、前記第1の導電層の上面と接し、かつ、前記第1開口と平面視において重畳する領域と、を有し、
    前記走査線は、前記ゲート絶縁層を間に挟んで前記第1の半導体層と重畳する領域を有し、
    前記走査線は、前記第1のトランジスタのゲートとして機能し、
    前記第2の信号線は、前記第1の画素を含む一行に属する画素のそれぞれにおいて、前記第2のトランジスタのソース及びドレインの一方として機能し、
    前記絶縁層は、前記第2の信号線及び前記第1の導電層上に位置し、
    前記第1の信号線は、前記絶縁層上に位置する表示装置。
  4. 請求項3において、
    前記第1の画素における前記第2のトランジスタは、第2の導電層と、第2の半導体層と、を有し、
    前記第2の導電層は、前記第2のトランジスタのソース及びドレインの他方として機能し、
    前記第2の半導体層は、前記絶縁層が有する第2開口における側壁と接する領域と、前記第2の導電層の上面と接する領域と、前記第2の信号線の上面と接し、かつ、前記第2開口と平面視において重畳する領域と、を有し、
    前記第2の導電層は、前記絶縁層上に位置する表示装置。
  5. 請求項1または請求項3において、
    前記第1の導電層と、前記第2の信号線とは、同じ材料を用いて構成される表示装置。
  6. 請求項2または請求項4において、
    前記第1の導電層と、前記第2の信号線とは、同じ材料を用いて構成され、
    前記第2の導電層と、前記第1の信号線とは、同じ材料を用いて構成される表示装置。
  7. 請求項1乃至請求項4のいずれか一において、
    前記複数の画素のそれぞれにおいて、前記第2のトランジスタのゲートと、前記第1のトランジスタのソース及びドレインの一方は、電気的に接続される表示装置。
  8. m行n列に配置された複数の画素(mは2以上の整数、nは2以上の整数)と、
    m本の走査線と、
    n本の信号線と、
    m本の電流供給線と、
    絶縁層と、を有し、
    前記n本の信号線のそれぞれは、前記絶縁層を間に挟んで前記m本の電流供給線のそれぞれと重畳する領域を有し、
    前記複数の画素のそれぞれは、第1のトランジスタと、第2のトランジスタと、を有し、
    第hの走査線(hは1以上m以下の整数)は、第h行の画素のそれぞれが有する前記第1のトランジスタのゲートとして機能し、
    第kの信号線(kは1以上n以下の整数)は、第k列の画素のそれぞれが有する前記第1のトランジスタのソース及びドレインの一方として機能し、
    第hの電流供給線(hは1以上m以下の整数)は、前記第h行の画素のそれぞれが有する前記第2のトランジスタのソース及びドレインの一方として機能し、
    前記第k列の画素のそれぞれにおいて、前記第1のトランジスタは第1の半導体層を有し、前記第1の半導体層は、前記絶縁層が有する開口における側壁と接する第1領域と、前記第kの信号線の上面と接する第2領域と、を有する表示装置。
  9. 請求項8において、
    前記第hの電流供給線と、前記第hの走査線とは、概略平行に配置される領域を有し、
    前記第hの電流供給線と前記第hの走査線の間のスペースの幅は、前記第hの電流供給線の配線幅よりも狭い領域を有する表示装置。
  10. 請求項8において、
    前記hが3以上m以下の場合において、
    第(h-1)の電流供給線と、前記第hの走査線とは、概略平行に配置される領域を有し、
    前記第(h-1)の電流供給線と前記第hの走査線の間のスペースの幅は、前記第(h-1)の電流供給線の配線幅よりも狭い領域を有する表示装置。
  11. 請求項8乃至請求項10のいずれか一において、
    前記n本の信号線のそれぞれにおいて、前記m本の電流供給線のそれぞれと重畳する領域は、前記絶縁層の上方に位置する表示装置。
  12. 請求項8乃至請求項10のいずれか一において、
    前記n本の信号線のそれぞれにおいて、前記m本の電流供給線のそれぞれと重畳する領域は、前記絶縁層の下方に位置する表示装置。
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