JP4799111B2

JP4799111B2 - 発光装置

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Publication number: JP4799111B2
Application number: JP2005290687A
Authority: JP
Inventors: 寛子安部; 哲史瀬尾; 舜平山崎
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2004-11-02
Filing date: 2005-10-04
Publication date: 2011-10-26
Anticipated expiration: 2025-10-04
Also published as: JP2006156961A

Description

本発明は、発光装置を作製するために用いることのできる半導体装置に関し、特に半導体装置の構造に関する。

近年、表示機能を有する発光装置の開発が進んでいる。このような発光装置では、画素として発光素子が用いられている。そして、発光装置の中でも、特にアクティブマトリクス駆動によって表示動作をする発光装置には、発光素子の他、発光素子を駆動するためのトランジスタ等を含む回路が設けられている。そして、このような発光装置は、特許文献１にも開示されているように、回路等が設けられた基板を作製した後、その基板上に発光素子を作製することによって製造される。
特開２００１−１８９１９２号公報

本発明は、発光素子における電極間の短絡等の不良を引き起こしにくい発光装置を作製することができる半導体装置を提供することを課題とする。

本発明の半導体装置の一は、発光素子の電極として機能する電極を含んでいる。電極は、第１の層と第２の層とを含む。また、電極の端部は、開口部が設けられた隔壁層によって覆われている。また、隔壁層の開口部からは電極の一部が露出している。

本発明の半導体装置の一は、発光素子の電極として機能する電極と、トランジスタとを含む。電極とトランジスタとは、電気的に接続している。電極は、第１の層と第２の層とを含む。また、電極の端部は、開口部が設けられた隔壁層によって覆われている。また、隔壁層の開口部からは第２の層が露出している。

本発明の半導体装置の一は、トランジスタと、発光素子の電極として機能する電極との組み合わせを複数含む。それぞれの組み合わせにおいてトランジスタと電極とは電気的に接続している。電極は、第１の層と第２の層とを含み、第２の層の厚さは、組み合わせごとに異なる。電極の端部は、開口部を設けられた隔壁層によって覆われている。また、隔壁層の開口部からは第２の層が露出している。

以上に記載した本発明の半導体装置において、第１の層は、導電性を有する物質を用いて形成された層である。また第２の層は、金属酸化物と有機化合物とを含む層である。金属酸化物としては、正孔輸送性物質に対し電子受容性を示す物質か、または電子輸送性物質に対し電子供与性を示す物質かのいずれかを用いることが好ましい。また、有機化合物としては、正孔輸送性物質または電子輸送性物質のいずれかを用いることが好ましい。ここで、正孔輸送性物質とは、電子よりも正孔の輸送性が高い物質である。また、電子輸送性物質とは、正孔よりも電子の輸送性が高い物質である。第２の層において、金属酸化物が正孔輸送性物質に対し電子受容性を示す物質であるとき、有機化合物は正孔輸送性物質であることが好ましい。また、第２の層において、金属酸化物が電子輸送性物質に対し電子供与性を示す物質であるとき、有機化合物は電子輸送性物質であることが好ましい。

本発明によって、平滑性が良く、また発光素子の電極として用いることのできる電極を含む半導体装置を得ることができる。

本発明の半導体装置を用いることによって、発光素子の電極間で生じ得る短絡等の不良の発生が低減された発光装置を作製することができる。また、本発明の半導体装置を用いることによって、それぞれの発光素子から色純度良く光を取り出せるように、光の光路長を調整することができる。

以下、本発明の一態様について説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、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、本形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
（実施の形態１）
本発明の半導体装置について、図１を用いて説明する。基板１０１上には絶縁層１０２が設けられている。そして、絶縁層１０２上には、半導体層１０３とゲート絶縁層１０４と、ゲート電極１０５とを含むトランジスタ１１１が設けられている。トランジスタ１１１は、開口部を有する絶縁層１０６に覆われている。絶縁層１０６の上には導電層１０７ａ、導電層１０７ｂが設けられている。また、導電層１０７ａと導電層１０７ｂとは、それぞれ絶縁層１０６及びゲート絶縁層１０４に設けられた開口部を通って半導体層１０３と接している。なお、半導体層１０３のうち、導電層１０７ａと接する部分、導電層１０７ｂと接する部分は高濃度の不純物を含んでいる。導電層１０７ａ、導電層１０７ｂは、開口部を有する絶縁層１０８に覆われている。そして、絶縁層１０８上には第１の層１０９ａと第２の層１０９ｂとを含む電極１０９が設けられている。電極１０９は、絶縁層１０８に設けられた開口部を通って導電層１０７ａと接している。つまり、電極１０９とトランジスタ１１１とは導電層１０７ａを介して電気的に接続している。また、電極１０９の端部は隔壁層１１０によって覆われている。

第１の層１０９ａについて特に限定はなく、インジウム錫酸化物、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、アルミニウム、タングステン、窒化タンタル、銅クロム、チタン、タンタル等の導電性を有する物質を、物質の仕事関数に拘わらずに用いて形成することができる。例えば、電極１０９を介して外部に光を採りだしたいときは、インジウム錫酸化物、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物等を用いて第１の層１０９ａを形成し、電極１０９から可視光を取り出せるようにすればよい。また、電極１０９において光を反射させたい場合は、アルミニウム等を用いて第１の層１０９ａを形成すればよい。

第２の層１０９ｂは金属酸化物と有機化合物とを含む層である。金属酸化物としては、正孔輸送性物質に対して電子受容性を示す物質、及び電子輸送性物質に対して電子供与性を示す物質の中から選ばれた物質であることが好ましい。このような物質の具体例として、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、コバルト酸化物、銅酸化物等の他、リチウム酸化物、カルシウム酸化物、マグネシウム酸化物、ナトリウム酸化物等、アルカリ金属酸化物若しくはアルカリ土類金属酸化物等が挙げられる。正孔輸送性物質及び電子輸送性物質の中から選ばれる物質であることが好ましい。ここで、正孔輸送性物質とは、電子よりも正孔の輸送性が高い物質であり、好ましくは正孔の移動度が１×１０^-6ｃｍ²／Ｖｓ以上である物質である。また、電子輸送性物質とは、正孔よりも電子の輸送性が高い物質であり、好ましくは電子の移動度が１×１０^-6ｃｍ²／Ｖｓ以上である物質である。正孔輸送性物質及の具体例としては、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：α−ＮＰＤ）、４，４’−ビス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＴＰＤ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’−ビス｛Ｎ−［４−（Ｎ，Ｎ−ジ−ｍ−トリルアミノ）フェニル］−Ｎ−フェニルアミノ｝ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）等の芳香族アミン化合物や、フタロシアニン（略称：Ｈ₂Ｐｃ）、銅フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）、バナジルフタロシアニン（略称：ＶＯＰｃ）等のフタロシアニン化合物が挙げられる。中でも、芳香族アミン化合物を用いること好ましい。なお、芳香族アミン化合物とは下記構造式（１）で表されるような構造を含む化合物である。芳香族アミン化合物を用いることによって、正孔輸送性物質に対して電子受容性を示す物質と、正孔輸送性物質との間の電子の授受がより円滑になる。

また、電子輸送性物質の具体例としては、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ₃）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ₃）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ₂）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）₂）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）₂）等の金属錯体の他、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ｐ−ＥｔＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）等が挙げられる。

第２の層１０９ｂの厚さについて特に限定はないが、５０ｎｍ〜１０００ｎｍであることが好ましく、１００〜３００ｎｍであることがより好ましい。このような厚さにすることによって、第１の層１０９ａの表面に形成された凹凸を緩和することができる。なお、第２の層１０９ｂは、金属酸化物を含んでるため、有機化合物が結晶化し難く平滑性を保ちやすい層である。このように、第１の層１０９ａの上に第２の層１０９ｂが積層した電極１０９は平滑性が高いため、電極１０９の上にさらに別の層を積層させるときに、被覆性良く、つまり段切れが少なくなるように、積層させることができる。

また、金属酸化物と有機物との組み合わせの態様としては、特に正孔輸送性物質に対し電子受容性を示す物質と正孔輸送性物質とを組み合わせたものであるか、または電子輸送性物質に対し電子供与性を示す物質と電子輸送性物質とを組み合わせたものであることが好ましい。金属酸化物と有機化合物とをこのように組み合わせて用いることによって、電極１０９から正孔若しくは電子を発生し易くなる。

以上のように、第１の層１０９ａの上に第２の層１０９ｂが積層した電極１０９は、発光素子の電極として用いることができる。本形態の半導体装置のように電極１０９を有する半導体装置を用いることによって、電極１０９の凹凸に起因した発光素子の電極間の短絡等の不具合が低減された良好な発光装置を作製することができる。また、本形態の半導体装置のように、電極１０９の端部を隔壁層１１０によって覆うことにより、電極１０９の端部に集中した電界によって、発光素子が短絡等の不良を引き起こすことを防ぐことができ、良好な発光装置を作製することができる。また、本発明の半導体装置ではそれぞれの発光素子に対応した電極１０９がそれぞれ分離して設けられている為、隣接した電極１０９間のクロストークがなく、特に高精細な画素を有する発光装置を作製するのに有用である。

なお、基板１０１について特に限定はなく、ガラス、石英等の他、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のプラスチック等の可撓性を有するものを用いることができる。

また、絶縁層１０２について特に限定はなく、酸化珪素または窒化珪素等の絶縁物を用いて形成することができる。なお、絶縁層１０２は、単層でもよいし、若しくは複数の層が積層した多層でもよい。絶縁層１０２を基板１０１とトランジスタ１１１との間に設けることによって、基板１０１からトランジスタ１１１への不純物の拡散を防ぐことができる。

なお、トランジスタ１１１について特に限定はなく、シングルゲート型のトランジスタでもよいし、複数のゲート電極を有するマルチゲート型のトランジスタでもよい。また、チャネル形成領域とドレインとの間にドレインよりも低濃度不純物領域を有するＬＤＤ構造のトランジスタでもよい。また、チャネル形成領域とドレインとの間に設けられる低濃度不純物領域がゲート電極と重畳したゲートオーバーラップＬＤＤ構造のトランジスタであってもよい。また、トップゲート型のトランジスタであってもよいし、ボトムゲート型のトランジスタであってもよい。

また、トランジスタ１１１に含まれる半導体層１０３、ゲート絶縁層１０４、ゲート電極１０５のそれぞれについても特に限定はない。

半導体層１０３は、この他、セミアモルファス半導体を用いて形成されていてもよい。なお、セミアモルファスな半導体とは、次のようなものである。非晶質と結晶構造（単結晶、多結晶を含む）の中間的な構造を有し、自由エネルギー的に安定な第３の状態を有する半導体であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する結晶質な領域を含んでいるものである。また少なくとも膜中の一部の領域には、０．５〜２０ｎｍの結晶粒を含んでいる。ラマンスペクトルが５２０ｃｍ^-1よりも低波数側にシフトしている。Ｘ線回折ではＳｉ結晶格子に由来するとされる（１１１）、（２２０）の回折ピークが観測される。未結合手（ダングリングボンド）を終端するために水素またはハロゲンを少なくとも１原子％またはそれ以上含ませている。所謂微結晶半導体（マイクロクリスタル半導体）とも言われている。珪化物気体をグロー放電分解（プラズマＣＶＤ）して形成する。珪化物気体としては、ＳｉＨ₄、その他にもＳｉ₂Ｈ₆、ＳｉＨ₂Ｃｌ₂、ＳｉＨＣｌ₃、ＳｉＣｌ₄、ＳｉＦ₄などを用いることができる。この珪化物気体をＨ₂、又は、Ｈ₂とＨｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｎｅから選ばれた一種または複数種の希ガス元素で希釈しても良い。希釈率は２〜１０００倍の範囲。圧力は概略０．１Ｐａ〜１３３Ｐａの範囲、電源周波数は１ＭＨｚ〜１２０ＭＨｚ、好ましくは１３ＭＨｚ〜６０ＭＨｚ。基板加熱温度は３００℃以下でよく、好ましくは１００〜２５０℃。膜中の不純物元素として、酸素、窒素、炭素などの大気成分の不純物は１×１０²⁰／ｃｍ³以下とすることが望ましく、特に、酸素濃度は５×１０¹⁹／ｃｍ³以下、好ましくは１×１０¹⁹／ｃｍ³以下とする。以上のように、半導体層１０３は結晶性について特に限定がなく、例えば珪素、シリコンゲルマニウム等の半導体を用いて形成される層である。

ゲート絶縁層１０４は、酸化珪素、窒化珪素等の絶縁物を用いて形成することができる。なお、酸化珪素には微量の窒素が含まれていてもよいし、窒化珪素には微量の酸素が含まれていてもよい。また、ゲート絶縁層１０４は、一層の絶縁層によって形成されていてもよいし、若しくは複数の絶縁層が積層して形成されていてもよい。

ゲート電極１０５は、タングステン、アルミニウム、モリブデン、銅等の金属の他、窒化タンタル、窒化チタン等の金属窒化物を用いて形成することができる。また、ゲート電極１０５は、一層の導電層によって形成されていてもよいし、若しくは複数の導電層が積層して形成されていてもよい。例えば図１３に示すように、導電層１０５ａと、導電層１０５ａよりも内側に側壁を有する導電層１０５ｂとが積層して成るゲート電極１０５であってもよい。また導電層１０５ａ、導電層１０５ｂは、それぞれ側壁に傾斜を有する形状であってもよい。また導電層１０５ａと導電層１０５ｂとは、それぞれ異なる物質を用いて形成されていてもよい。

また、導電層１０７ａ、導電層１０７ｂについても特に限定はなく、タングステン、アルミニウム、モリブデン、銅等の金属の他、窒化タンタル、窒化チタン等の金属窒化物を用いて形成することができる。また、導電層１０７ａ、導電層１０７ｂは、一層の絶縁層によって形成されていてもよいし、若しくは複数の絶縁層が積層して形成されていてもよい。

また、絶縁層１０６、絶縁層１０８についても特に限定はなく、それぞれ、酸化珪素、窒化珪素等の絶縁物を用いて形成することができる。なお、酸化珪素には微量の窒素が含まれていてもよいし、窒化珪素には微量の酸素が含まれていてもよい。また、窒化珪素は水素を含むものであってもよい。また、絶縁層１０６、絶縁層１０８は、それぞれ、アクリル、ポリイミド等の有機化合物、またはシロキサン等の絶縁物を用いて形成されていてもよい。なお、シロキサンとは、珪素（Ｓｉ）、酸素（Ｏ）、水素（Ｈ）等の元素を含み、さらにＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合（シロキサン結合）を含む化合物である（Ｈはアルキル基またはアリール基等に置換されていてもよい）。アクリル、ポリイミド、シロキサン等を用いることによって、図１の絶縁層１０８で表されるように、表面が平坦になるように絶縁層を形成することができる。また、絶縁層１０６、絶縁層１０８は、それぞれ、単層でもよいし、若しくは複数の層が積層した多層でもよい。

隔壁層１１０についても特に限定はないが、側壁に曲率を有する形状となるように形成されていることが好ましい。隔壁層１１０は、アクリル、ポリイミド、レジスト等の有機化合物の他、酸化珪素、窒化珪素、シロキサン等を用いて形成してもよい。
（実施の形態２）
本形態では、実施の形態１で説明したような本発明の半導体装置を用いて作製された発光装置の一態様について図２を用いて説明する。

図２（Ａ）は本発明の半導体装置の一の断面図である。基板３０１上には、トランジスタ３０２、トランジスタ３０３、トランジスタ３０４、トランジスタ３０５を有する。トランジスタ３０２、トランジスタ３０３は、いずれも基板３０１上の画素領域に設けられている。また、トランジスタ３０４、トランジスタ３０５は、基板３０１上の駆動回路領域に設けられている。トランジスタ３０２〜トランジスタ３０５は、開口部を有する絶縁層３０６によって覆われている。絶縁層３０６上には所望の形状に加工された導電層が設けられている。導電層のうち幾つかは、例えば導電層３０７、導電層３０８、導電層３０９等は、それぞれ、信号を入力したり若しくは電流を供給したりする為の配線として機能する。導電層３１０は絶縁層３０６の開口部を覆うように形成されており、トランジスタ３０２に接続している。さらに、導電層３０７〜導電層３０９は開口部を有する絶縁層３１１によって覆われている。絶縁層３１１上には、第１の層３１２ａと第２の層３１２ｂとを含む電極３１２を有する。第１の層３１２ａと第２の層３１２ｂとは、第１の層３１２ａが絶縁層３１１側になるように積層している。また、電極３１２は、絶縁層３１１の開口部を覆い、導電層３１０に接続している。さらに、電極３１２の端部は、隔壁層３１３によって覆われ、また電極３１２の一部は隔壁層３１３の開口部から露出している。

第１の層３１２ａは第１の層１０９ａに相当し、第２の層３１２ｂは第２の層１０９ｂに相当する。また、トランジスタ３０２はトランジスタ１１１に相当し、絶縁層３０６は絶縁層１０６に相当する。導電層３１０は導電層１０７ａに相当する。また、絶縁層３１１は絶縁層１０８に相当する。また、隔壁層３１３は隔壁層１１０に相当する。

半導体装置には、図２（Ａ）に示す半導体装置のように、駆動回路用のトランジスタ３０４、トランジスタ３０５、配線等として機能する導電層３０７〜導電層３０９等が含まれていてもよい。また、画素回路用のトランジスタ３０３等が設けられていてもよい。

図２（Ａ）で表される半導体装置を用いて発光装置を作製する方法について説明する。

先ず、電極３１２を覆うように発光層３１４を形成する。そして、発光層３１４の上にさらに電極３１５を形成する。電極３１２と発光層３１４と電極３１５との重畳部は発光素子３１６として機能する。

発光層３１４は、電極３１２と電極３１５の間に電流が流れ、電子と正孔が再結合したときに、発光物質が発光するように構成されていればよい。ここで、発光物質とは、発光効率が良好で、所望の発光波長の発光をし得る物質である。

発光層３１４の形成方法について特に限定はなく、蒸着法、スパッタリング法、スピンコート法、インクジェット法等、いずれの方法を用いてもよい。また、発光層３１４は、有機物の他、無機物等を用いて形成してもよい。

発光層３１４は発光物質を用いて形成する。この時、発光層３１４は、発光物質の有するエネルギーギャップよりも大きいエネルギーギャップを有する物質からなる層中に発光物質が分散して含まれるように形成してもよい。発光物質を分散させることで、濃度に起因した消光が生じることを防ぐことができる。ここで、発光物質について特に限定はなく、赤色系の発光を得たい場合は、例えば、４−ジシアノメチレン−２−イソプロピル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴＩ）、４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴ）、４−ジシアノメチレン−２−ｔｅｒｔ−ブチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴＢ）やペリフランテン、２，５−ジシアノ−１，４−ビス［２−（１０−メトキシ−１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］ベンゼン等、６００ｎｍから６８０ｎｍに発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を発光物質として用いればよい。また、緑色系の発光を得たいときは、Ｎ，Ｎ’−ジメチルキナクリドン（略称：ＤＭＱｄ）、クマリン６やクマリン５４５Ｔ、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ₃）等、５００ｎｍから５５０ｎｍに発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を発光物質として用いればよい。また、青色系の発光を得たいときは、９，１０−ビス（２−ナフチル）−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、９，９’−ビアントリル、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡ）、９，１０−ビス（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−ガリウム（略称：ＢＧａｑ）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）等、４２０ｎｍから５００ｎｍに発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を発光物質として用いればよい。また、発光物質を分散させるために発光物質と共に用いる物質についても特に限定はなく、例えば、９，１０−ジ（２−ナフチル）−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）等のアントラセン誘導体、または４，４’−ビス（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）等のカルバゾール誘導体の他、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ピリジナト］亜鉛（略称：Ｚｎｐｐ₂）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）₂）等の金属錯体等を用いることができる。

電極３１５について特に限定はなく、インジウム錫酸化物等の他、珪素を含むインジウム錫酸化物、アルミニウム、タングステン、窒化タンタルの他、銅、クロム、チタン、タンタル、窒化タンタル等、その他の導電性を有する物質を用いて形成すればよい。また、電極３１５の形成方法について特に限定はなく、蒸着法、スパッタリング法、インクジェット法、スピンコート法等、何れの方法を用いて形成してもよい。

なお、電極３１２と発光層３１４との間には、図１４（Ａ）に示すように、第１の輸送層３５１が設けられていてもよい。なお、図１４（Ａ）は、電極３１２と発光層３１４と電極３１５との重畳部（図１４（Ｂ）において点線で囲まれた部分）を拡大して表した図である。電極３１２側から正孔が注入されるとき、正孔輸送性物質を用いて第１の輸送層３５１を形成することが好ましい。また、電極３１２側から電子が注入されるとき、電子輸送性物質を用いて第１の輸送層３５１を形成することが好ましい。このように、第１の輸送層３５１を設けることによって、電極３１２と発光層３１４とが近接することを防ぐことができ、その結果、電極３１２に含まれる金属に起因した消光を防ぐことができる。なお、第１の輸送層３５１は単層であってもよいし、または図１５（Ａ）に示すように第１の輸送層３５１ａ、第１の輸送層３５１ｂ、或いはこの他の層を含む多層であってもよい。なお、図１５（Ａ）は、電極３１２と発光層３１４と電極３１５との重畳部（図１５（Ｂ）において点線で囲まれた部分）を拡大して表した図である。また第１の輸送層３５１が多層である場合であって、電極３１２側から正孔が注入されるときは、正孔輸送性物質に加えてさらにモリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物等の金属酸化物を含む層と、正孔輸送性物質のみを含む層とが積層されていてもよい。特に正孔輸送性物質が結晶化し易いという性質を有する場合は、金属酸化物を含ませることによって結晶化を妨げることができ、結晶化に起因した発光素子の電極間の短絡を防ぐことが出来る。なお、第１の輸送層３５１ａと第１の輸送層３５１ｂとの界面は図１６（Ａ）の点線で表されるように、不明確であってもよい。特に第１の輸送層３５１ａと第１の輸送層３５１ｂとの間に生じるエネルギー障壁が滑らかに変化するように、第１の輸送層３５１ａと第１の輸送層３５１ｂを混合した領域を設けることが好ましい。また第１の輸送層３５１が多層である場合であって、電極３１２側から電子が注入されるときは、電子輸送性物質に加えてさらにリチウム酸化物、カルシウム酸化物、マグネシウム酸化物等の金属酸化物を含む層と、電子輸送性物質のみを含む層とが積層されていてもよい。特に電子輸送性物質が結晶化し易いという性質を有する場合は、金属酸化物を含ませることによって結晶化を防ぐことができ、結晶化に起因した発光素子の電極間の短絡を防ぐことが出来る。なお、図１６（Ａ）は、電極３１２と発光層３１４と電極３１５との重畳部（図１６（Ｂ）において点線で囲まれた部分）を拡大して表した図である。

また、電極３１５と発光層３１４との間には、図１４にしめすように、第２の輸送層３５２が設けられていてもよい。電極３１５側から電子が注入されるとき、電子輸送性物質を用いて第２の輸送層３５２を形成することが好ましい。また、電極３１５側から正孔が注入されるとき、正孔輸送性物質を用いて第２の輸送層３５２を形成することが好ましい。このように、第２の輸送層３５２を設けることによって、電極３１５と発光層３１４とが近接することを防ぐことができ、その結果、電極３１５に含まれる金属に起因した消光を防ぐことができる。なお、第２の輸送層３５２は単層であってもよいし、または図１５（Ａ）に示すように第２の輸送層３５２ａ、第２の輸送層３５２ｂ、或いはこの他の層を含む多層であってもよい。また第２の輸送層３５２が多層であって、電極３１５側から電子が注入されるとき、電子輸送性物質に加えてさらにリチウム酸化物、カルシウム酸化物、マグネシウム酸化物等の金属酸化物を含む層と、電子輸送性物質のみを含む層とが積層されていてもよい。特に電子輸送性物質が結晶化し易いという性質を有する場合は、金属酸化物を含ませることによって結晶化を防ぐことができ、結晶化に起因した発光素子の電極間の短絡を防ぐことが出来る。なお、第２の輸送層３５２ａと第２の輸送層３５２ｂとの界面は図１６（Ａ）の点線で表されるように、不明確であってもよい。特に第２の輸送層３５２ａと第２の輸送層３５２ｂとの間に生じるエネルギー障壁が滑らかに変化するように、第２の輸送層３５２ａと第２の輸送層３５２ｂを混合した領域を設けることが好ましい。また第２の輸送層３５２が多層であって、電極３１５側から正孔が注入されるとき、正孔輸送性物質に加えてさらにモリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物等の金属酸化物を含む層と、正孔輸送性物質のみを含む層とが積層されていてもよい。特に正孔輸送性物質が結晶化し易いという性質を有する場合は、金属酸化物を含ませることによって結晶化を防ぐことができ、結晶化に起因した発光素子の電極間の短絡を防ぐことが出来る。

また、発光層３１４と第１の輸送層３５１、発光層３１４と第２の輸送層３５２との界面も図１７（Ａ）の点線で表されるように不明確であってもよい。なお、図１７（Ａ）は、電極３１２と発光層３１４と電極３１５との重畳部（図１７（Ｂ）において点線で囲まれた部分）を拡大して表した図である。特に発光層３１４と第１の輸送層３５１との間に生じるエネルギー障壁が滑らかに変化するように、発光層３１４と第１の輸送層３５１ｂを混合した領域を設けることが好ましい。また、特に発光層３１４と第２の輸送層３５２との間に生じるエネルギー障壁が滑らかに変化するように、発光層３１４と第２の輸送層３５２ｂを混合した領域を設けることが好ましい。

なお、電極３１５は、第２の層３１５ｂが第１の層３１５ａよりも発光層３１４側となるように、第１の層３１５ａと第２の層３１５ｂとを積層させて形成されたものであってもよい。ここで、第２の層３１５ｂは、金属酸化物と有機化合物とを含む層であることが好ましい。電極３１５側から正孔を注入するときは、有機化合物として正孔輸送性物質を用い、金属酸化物として正孔輸送性物質に対して電子受容性を示す物質を用いることが好ましい。また、電極３１５側から電子を注入するときは、有機化合物として電子輸送性物質を用い、金属酸化物として電子輸送性物質に対して電子供与性を示す物質の中から選ばれた物質を用いることが好ましい。また、第２の層３１５ｂの厚さを調整することによって、発光した光の光路長を調整してもよい。光路長を調整することによって、色純度が良く、また効率よく発光を取り出すことができる。

以上のような、発光装置において、発光層３１４からの発光は、電極３１２側若しくは電極３１５側のいずれか一方の側からのみ取り出してもよいし、または両側から取り出してもよい。図７（Ａ）の白抜きの矢印で表すように電極３１２側から発光を取り出すときは、第１の層３１２ａをインジウム錫酸化物等を用いて形成し、可視光を透過できるようにすればよい。また、図７（Ｂ）の白抜きの矢印で表すように電極３１５側から発光を取り出すときは、電極３１５をインジウム錫酸化物等を用いて形成し、可視光を透過できるようにすればよい。また、図７（Ｃ）の白抜きの矢印で表すように電極３１２及び電極３１５の両側から発光を取り出すときは、第１の層３１２ａおよび電極３１５のいずれもインジウム錫酸化物等を用いて形成し、可視光を透過できるようにすればよい。

発光素子３１６が設けられた発光装置は、図２（Ｃ）に表されるように、封止して、発光素子３１６が大気に触れないようにすることが好ましい。図２（Ｃ）において、発光素子３１６が内側に封じ込められるように、基板３０１と基板３２０とは、シール材３２１によって貼り合わせられている。基板３０１、３２０シール材３２１に囲まれた内部には、窒素、若しくは不活性ガス、若しくは樹脂等が充填されている。また、導電層３０７とフレキシブルプリントサーキット３２２とは導電性接着剤３２３によって接続されている。

以上のような発光装置は、本発明の半導体装置を用いて作製しているため、発光層３１４が電極３１５を被覆性良く覆うことができ、電極３１２と電極３１５との間での短絡等が生じ難いものである。また、電極３１２の端部を隔壁層３１３が覆っているため、電極３１２の端部に集中した電界に起因して、電極３１２と電極３１５との間で短絡等が生じることも防ぐことができる。このように、本発明の半導体装置を用いることで、電極間の短絡等の不具合が生じ難い良好な発光装置を作製することができる。
（実施の形態３）
本発明の半導体装置の一態様について図３を用いて説明する。基板１５１上には絶縁層１５２が設けられている。そして、絶縁層１５２上には、半導体層１５３とゲート絶縁層１５４と、ゲート電極１５５とを含むトランジスタ１６１が設けられている。トランジスタ１６１は、開口部を有する絶縁層１５６および絶縁層１５７に覆われている。絶縁層１５６及び絶縁層１５７の上には導電層１５８ａ、導電層１５８ｂが設けられている。また、導電層１５８ａと導電層１５８ｂとは、それぞれ絶縁層１５６、ゲート絶縁層１５４に設けられた開口部を通って半導体層１５３と接している。そして、絶縁層１５７上には第１の層１５９ａと第２の層１５９ｂとを含む電極１５９が設けられている。電極１５９は、第１の層１５９ａの一部が導電層１５８ａと積層し、導電層１５８ａと電気的に接続している。また、電極１５９の端部は隔壁層１６０によって覆われている。

なお、基板１５１は基板１０１についての記載を、絶縁層１５２は絶縁層１０２についての記載を、半導体層１５３は半導体層１０３の記載を、ゲート絶縁層１５４はゲート絶縁層１０４の記載を、ゲート電極１５５はゲート電極１０５の記載をそれぞれ準用する。また、絶縁層１５６は絶縁層１０６の記載を、絶縁層１５７は絶縁層１０８の記載をそれぞれ準用する。

図３に示した半導体装置のように、導電層１５８ａと電極１５９とは積層することによって電気的に接続していてもよい。

第１の層１５９ａは第１の層１０９ａに相当し、第２の層１５９ｂは第２の層１０９ｂに相当する。従って、第１の層１５９ａと第２の層１５９ｂについても、第１の層１０９ａについての記載と第２の層１０９ｂについての記載とをそれぞれ準用する。

図３の半導体装置のように第１の層１５９ａと第２の層１５９ｂとを含む電極１５９を、電極１５９の端部が隔壁層１６０によって覆われるようにして設けた半導体装置を用いることによって、電極１５９の凹凸に起因した短絡等の不具合の低減された発光装置を作製することができる。また、電極の端部に生じる電界に起因した短絡等の不具合の少ない発光装置を作製することができる。
（実施の形態４）
本形態では、チャネルエッチ型のボトムゲートのトランジスタを含む本発明の半導体装置の一態様について図４を用いて説明する。

基板２０１上にはゲート電極２０３とゲート絶縁層２０４と第１の半導体層２０５と第２の半導体層２０６ａと第２の半導体層２０６ｂとを含むトランジスタ２１１が設けられている。ゲート電極２０３は、基板２０１上に設けられている。そして、ゲート絶縁層２０４は、ゲート電極２０３を覆うように設けられている。また、第１の半導体層２０５は、ゲート電極２０３とゲート絶縁層２０４との重畳部の上方に、ゲート絶縁層２０４と接するように設けられている。第２の半導体層２０６ａと第２の半導体層２０６ｂとは、それぞれ、第１の半導体層２０５と接し、何れか一方がトランジスタのソースとして機能し、他方がドレインとして機能するように設けられている。第２の半導体層２０６ａは導電層２０６ｃと積層している。また第２の半導体層２０６ｂは導電層２０６ｄと積層している。開口部を有する絶縁層２０７は、トランジスタ２１１及び導電層２０６ｃ、２０６ｄ等を覆うように設けられている。絶縁層２０７上には、電極２０８を有する。電極２０８は第１の層２０８ａと第２の層２０８ｂとから成り、第１の層２０８ａは絶縁層２０７と接する。また、電極２０８は、絶縁層２０７に設けられた開口部を覆い、導電層２０６ｃに接する。また、絶縁層２０７上には、開口部を有する隔壁層２０９が、電極２０８の端部を覆うように設けられている。そして、隔壁層２０９に設けられた開口部からは、電極２０８が露出している。

電極２０８は、発光素子の電極として用いることができる。ここで、第１の層２０８ａは実施の形態１に記載の第１の層１０９ａと同様に導電性を有する物質を用いて形成される層である。また、第２の層２０８ｂは実施の形態１に記載の第２の層１０９ｂと同様に金属酸化物と有機化合物とを含む層である。第１の層２０８ａ、第２の層２０８ｂは、それぞれ、第１の層１０９ａ、第２の層１０９ｂと同様にして形成されたものであることが好ましい。

電極２０８は、第１の層２０８ａが第２の層２０８ｂによって覆われているため、第１の層の表面に形成された凹凸が緩和され、平滑性が良い電極である。このような電極を含む本発明の半導体装置を用いることで、電極２０８の凹凸に起因した発光素子の電極間の短絡等の不具合が低減された良好な発光装置を作製することができる。

なお、基板２０１については基板１０１についての記載を準用する。また、ゲート電極２０３についてはゲート電極１０５についての記載を、ゲート絶縁層２０４についてはゲート絶縁層１０４についての記載を、第１の半導体層２０５については半導体層１０３についての記載を、それぞれ準用する。第２の半導体層２０６ａ、２０６ｂは、それぞれ、ｎ型の不純物を含み、珪素若しくはシリコンゲルマニウム等の半導体を用いて形成された層である。第２の半導体層２０６ａ、２０６ｂの結晶性についても特に限定はなく、非晶質半導体若しくは結晶質半導体のいずれか一または両方を含むものを用いればよい。導電層２０６ｃ、２０６ｄについては、導電層１０７ａ、導電層１０７ｂについての記載を準用する。また、絶縁層２０７については絶縁層１０６についての記載を、隔壁層２０９については隔壁層１１０についての記載を、それぞれ準用する。
（実施の形態５）
本形態では、チャネルストップ型のボトムゲートのトランジスタを含む本発明の半導体装置の一態様について図５を用いて説明する。

基板２５１上にはゲート電極２５３とゲート絶縁層２５４と第１の半導体層２５５と第２の半導体層２５７ａと第２の半導体層２５７ｂとを含むトランジスタ２６１が設けられている。ゲート電極２５３は、基板２５１上に設けられている。そして、ゲート絶縁層２５４は、ゲート電極２５３を覆うように設けられている。また、第１の半導体層２５５は、ゲート電極２５３とゲート絶縁層２５４との重畳部の上方に、ゲート絶縁層２５４と接するように設けられている。第２の半導体層２５７ａと第２の半導体層２５７ｂとは、それぞれ、第１の半導体層２５５と接し、何れか一方がトランジスタのソースとして機能し、他方がドレインとして機能するように設けられている。また、第１の半導体層２５５においてチャネルが形成される領域の上方には保護層２５６が設けられている。第２の半導体層２５７ａは導電層２５７ｃと積層している。また第２の半導体層２５７ｂは導電層２５７ｄと積層している。開口部を有する絶縁層２５８は、トランジスタ２６１及び導電層２５７ｃ、２５７ｄ等を覆うように設けられている。絶縁層２５８上には、電極２５９を有する。電極２５９は第１の層２５９ａと第２の層２５９ｂとから成り、第１の層２５９ａは絶縁層２５８と接する。また、電極２５９は、絶縁層２５８に設けられた開口部を覆い、導電層２５７ｃに接する。また、絶縁層２５８上には、開口部を有する隔壁層２６０が、電極２５９の端部を覆うように設けられている。そして、隔壁層２６０に設けられた開口部からは、電極２５９が露出している。

以上のように、図５に示した半導体装置は、実施の形態４で示したボトムゲート型のトランジスタと、異なった形態を有するボトムゲート型のトランジスタを含む半導体装置である。

電極２５９は、発光素子の電極として用いることができる。ここで、第１の層２５９ａは実施の形態１に記載の第１の層１０９ａと同様に導電性を有する物質を用いて形成される層である。また、第２の層２５９ｂは実施の形態１に記載の第２の層１０９ｂと同様に金属酸化物と有機化合物とを含む層である。第１の層２５９ａ、第２の層２５９ｂは、それぞれ、第１の層１０９ａ、第２の層１０９ｂと同様にして形成されたものであることが好ましい。

電極２５９は、第１の層２５９ａが第２の層２５９ｂによって覆われているため、第１の層の表面に形成された凹凸が緩和され、平滑性が良い電極である。このような電極を含む本発明の半導体装置を用いることで、電極２５９の凹凸に起因した発光素子の電極間の短絡等の不具合が低減された良好な発光装置を作製することができる。

なお、基板２５１については基板１０１についての記載を準用する。また、ゲート電極２５３についてはゲート電極１０５についての記載を、ゲート絶縁層２５４についてはゲート絶縁層１０４についての記載を、第１の半導体層２５５については半導体層１０３についての記載を、それぞれ準用する。第２の半導体層２５７ａ、２５７ｂは、それぞれ、ｎ型の不純物を含み、珪素若しくはシリコンゲルマニウム等の半導体を用いて形成された層である。第２の半導体層２５７ａ、２５７ｂの結晶性についても特に限定はなく、非晶質半導体若しくは結晶質半導体のいずれか一または両方を含むものを用いればよい。導電層２５７ｃ、２５７ｄについては、導電層１０７ａ、導電層１０７ｂについての記載を準用する。また、絶縁層２５８については絶縁層１０６についての記載を、隔壁層２６０については隔壁層１１０についての記載を、それぞれ準用する。また、保護層２５６は、第２の半導体層２５７ａ、２５７ｂおよび導電層２５７ｃ、２５７ｄを加工するときに、第１の半導体層２５５がエッチングされてしまわないように、第１の半導体層２５５を保護する機能を有する層である。保護層２５６は、窒化珪素等を用いて形成すればよい。
（実施の形態６）
図１で表されるような本発明の半導体装置を用いた発光装置の一態様について、図６を用いて説明する。図６で表される発光装置は、それぞれの層の厚さが異なるように形成された第２の層１０９ｃ、第２の層１０９ｄ、第２の層１０９ｅを有する半導体装置を用いて作製されたものである。

第１の層１０９ａは、アルミニウム等を用いて形成されており、反射率の高い層である。第２の層１０９ｃ上には、赤色系の発光を呈する発光物質を含む発光層１２０ａが設けられている。また、第２の層１０９ｄ上には、緑色系の発光を呈する発光物質を含む発光層１２０ｂが設けられている。また、第２の層１０９ｅ上には、青色系の発光を呈する発光物質を含む発光層１２０ｃが設けられている。また、電極１２１は、インジウム錫酸化物等を用いて形成されており、可視光を透過できる電極である。

発光素子１２３ａ、発光素子１２３ｂ、発光素子１２３ｃのそれぞれからの発光は、電極１２１側から取り出される。

第２の層１０９ｃは、電極１２１側から色純度の良い発光を取り出せるように、発光する光の波長に合わせて厚さを調整されている。また、第２の層１０９ｄも、電極１２１側から色純度の良い発光を取り出せるように、発光する光の波長に合わせて厚さを調整されている。また、第２の層１０９ｅは、電極１２１側から色純度の良い発光を取り出せるように、発光する光の波長に合わせて厚さを調整されている。

以上のように、本発明の半導体装置を用いて、発光色の異なる複数の発光素子を含む発光装置を作製することができる。また、本発明の半導体装置は、それぞれの発光素子から色純度の良い発光を取り出せるように、光の光路長も調整できるものである。
（実施の形態７）
本形態では、表示機能を有する発光装置に含まれる回路構成および駆動方法について図８〜１１を用いて説明する。なお、本形態の発光装置は、実施の形態２若しくは実施の形態６で説明したような本発明の半導体装置を用いて作製された発光装置である。

図８は本発明の半導体装置を用いて作製した発光装置を上面からみた模式図である。図８において、基板６５００上には、画素部６５１１と、ソース信号線駆動回路６５１２と、書込用ゲート信号線駆動回路６５１３と、消去用ゲート信号線駆動回路６５１４とが設けられている。ソース信号線駆動回路６５１２と、書込用ゲート信号線駆動回路６５１３と、消去用ゲート信号線駆動回路６５１４とは、それぞれ、配線群を介して、外部入力端子であるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）６５０３と接続している。そして、ソース信号線駆動回路６５１２と、書込用ゲート信号線駆動回路６５１３と、消去用ゲート信号線駆動回路６５１４とは、それぞれ、ＦＰＣ６５０３からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。またＦＰＣ６５０３にはプリント配線基板（ＰＷＢ）６５０４が取り付けられている。なお、駆動回路部は、上記のように必ずしも画素部６５１１と同一基板上に設けられている必要はなく、例えば、配線パターンが形成されたＦＰＣ上にＩＣチップを実装したもの（ＴＣＰ）等を利用し、基板外部に設けられていてもよい。

画素部６５１１には、列方向に延びた複数のソース信号線が行方向に並んで配列している。また、電流供給線が行方向に並んで配列している。また、画素部６５１１には、行方向に延びた複数のゲート信号線が列方向に並んで配列している。また画素部６５１１には、発光素子を含む一組の回路が複数配列している。

図９は、一画素を動作するための回路を表した図である。図９に示す回路には、第１のトランジスタ９０１と第２のトランジスタ９０２と発光素子９０３とが含まれている。

第１のトランジスタ９０１と、第２のトランジスタ９０２とは、それぞれ、ゲート電極と、ドレイン領域と、ソース領域とを含む三端子の素子であり、ドレイン領域とソース領域の間にチャネル領域を有する。ここで、ソース領域とドレイン領域とは、トランジスタの構造や動作条件等によって変わるため、いずれがソース領域またはドレイン領域であるかを限定することが困難である。そこで、本形態においては、ソースまたはドレインとして機能する領域を、それぞれ第１電極、第２電極と表記する。

ゲート信号線９１１と、書込用ゲート信号線駆動回路９１３とはスイッチ９１８によって電気的に接続または非接続の状態になるように設けられている。また、ゲート信号線９１１と、消去用ゲート信号線駆動回路９１４とはスイッチ９１９によって電気的に接続または非接続の状態になるように設けられている。また、ソース信号線９１２は、スイッチ９２０によってソース信号線駆動回路９１５または電源９１６のいずれかに電気的に接続するように設けられている。そして、第１のトランジスタ９０１のゲートはゲート信号線９１１に電気的に接続している。また、第１のトランジスタの第１電極はソース信号線９１２に電気的に接続し、第２電極は第２のトランジスタ９０２のゲート電極と電気的に接続している。第２のトランジスタ９０２の第１電極は電流供給線９１７と電気的に接続し、第２電極は発光素子９０３に含まれる一の電極と電気的に接続している。なお、スイッチ９１８は、書込用ゲート信号線駆動回路９１３に含まれていてもよい。またスイッチ９１９についても消去用ゲート信号線駆動回路９１４の中に含まれていてもよい。また、スイッチ９２０についてもソース信号線駆動回路９１５の中に含まれていてもよい。

また画素部におけるトランジスタや発光素子等の配置について特に限定はないが、例えば図１０の上面図に表すように配置することができる。図１０において、第１のトランジスタ１００１の第１電極はソース信号線１００４に接続し、第２の電極は第２のトランジスタ１００２のゲート電極に接続している。また第２トランジスタの第１電極は電流供給線１００５に接続し、第２電極は発光素子の電極１００６に接続している。ゲート信号線１００３の一部は第１のトランジスタ１００１のゲート電極として機能する。

次に、駆動方法について説明する。図１１は時間経過に伴ったフレームの動作について説明する図である。図１１において、横方向は時間経過を表し、縦方向はゲート信号線の走査段数を表している。

本発明を適用した発光装置を用いて画像表示を行うとき、表示期間においては、画面の書き換え動作と表示動作とが繰り返し行われる。この書き換え回数について特に限定はないが、画像をみる人がちらつき（フリッカ）を感じないように少なくとも１秒間に６０回程度とすることが好ましい。ここで、一画面（１フレーム）の書き換え動作と表示動作を行う期間を１フレーム期間という。

１フレームは、図１１に示すように、書き込み期間５０１ａ、５０２ａ、５０３ａ、５０４ａと保持期間５０１ｂ、５０２ｂ、５０３ｂ、５０４ｂとを含む４つのサブフレーム５０１、５０２、５０３、５０４に時分割されている。発光するための信号を与えられた発光素子は、保持期間において発光状態となっている。各々のサブフレームにおける保持期間の長さの比は、第１のサブフレーム５０１：第２のサブフレーム５０２：第３のサブフレーム５０３：第４のサブフレーム５０４＝２³：２²：２¹：２⁰＝８：４：２：１となっている。これによって４ビット階調を表現することができる。但し、ビット数及び階調数はここに記すものに限定されず、例えば８つのサブフレームを設け８ビット階調を行えるようにしてもよい。

１フレームにおける動作について説明する。まず、サブフレーム５０１において、１行目から最終行まで順に書き込み動作が行われる。従って、行によって書き込み期間の開始時間が異なる。書き込み期間５０１ａが終了した行から順に保持期間５０１ｂへと移る。当該保持期間において、発光するための信号を与えられている発光素子は発光状態となっている。また、保持期間５０１ｂが終了した行から順に次のサブフレーム５０２へ移り、サブフレーム５０１の場合と同様に１行目から最終行まで順に書き込み動作が行われる。以上のような動作を繰り返し、サブフレーム５０４の保持期間５０４ｂ迄終了する。サブフレーム５０４における動作を終了したら次のフレームへ移る。このように、各サブフレームにおいて発光した時間の積算時間が、１フレームにおける各々の発光素子の発光時間となる。この発光時間を発光素子ごとに変えて一画素内で様々に組み合わせることによって、明度および色度の異なる様々な表示色を形成することができる。

サブフレーム５０４のように、最終行目までの書込が終了する前に、既に書込を終え、保持期間に移行した行における保持期間を強制的に終了させたいときは、保持期間５０４ｂの後に消去期間５０４ｃを設け、強制的に非発光の状態となるように制御することが好ましい。そして、強制的に非発光状態にした行については、一定期間、非発光の状態を保つ（この期間を非発光期間５０４ｄとする。）。そして、最終行目の書込期間が終了したら直ちに、一行目から順に次の（またはフレーム）の書込期間に移行する。これによって、サブフレーム５０４の書き込み期間と、その次のサブフレームの書き込み期間とが重畳することを防ぐことができる。

なお、本形態では、サブフレーム５０１乃至５０４は保持期間の長いものから順に並んでいるが、必ずしも本実施例のような並びにする必要はなく、例えば保持期間の短いものから順に並べられていてもよいし、または保持期間の長いものと短いものとがランダムに並んでいてもよい。また、サブフレームは、さらに複数のフレームに分割されていてもよい。つまり、同じ映像信号を与えている期間、ゲート信号線の走査を複数回行ってもよい。

ここで、書込期間および消去期間における、図９で示す回路の動作について説明する。

まず書込期間における動作について説明する。書込期間において、ｎ行目（ｎは自然数）のゲート信号線９１１は、スイッチ９１８を介して書込用ゲート信号線駆動回路９１３と電気的に接続し、消去用ゲート信号線駆動回路９１４とは非接続である。また、ソース信号線９１２はスイッチ９２０を介してソース信号線駆動回路と電気的に接続している。ここで、ｎ行目（ｎは自然数）のゲート信号線９１１に接続した第１のトランジスタ９０１のゲートに信号が入力され、第１のトランジスタ９０１はオンとなる。そして、この時、１列目から最終列目迄のソース信号線に同時に映像信号が入力される。なお、各列のソース信号線９１２から入力される映像信号は互いに独立したものである。ソース信号線９１２から入力された映像信号は、各々のソース信号線に接続した第１のトランジスタ９０１を介して第２のトランジスタ９０２のゲート電極に入力される。この時第２のトランジスタ９０２に入力された信号によって、電流供給線９１７から発光素子９０３へ供給される電流値が決まる。そして、その電流値に依存して発光素子９０３は発光または非発光が決まる。例えば、第２のトランジスタ９０２がＰチャネル型である場合は、第２のトランジスタ９０２のゲート電極にＬｏｗＬｅｖｅｌの信号が入力されることによって発光素子９０３が発光する。一方、第２のトランジスタ９０２がＮチャネル型である場合は、第２のトランジスタ９０２のゲート電極にＨｉｇｈＬｅｖｅｌの信号が入力されることによって発光素子９０３が発光する。

次に消去期間における動作について説明する。消去期間において、ｎ行目（ｎは自然数）のゲート信号線９１１は、スイッチ９１９を介して消去用ゲート信号線駆動回路９１４と電気的に接続し、書込用ゲート信号線駆動回路９１３とは非接続である。また、ソース信号線９１２はスイッチ９２０を介して電源９１６と電気的に接続している。ここで、ｎ行目のゲート信号線９１１に接続した第１のトランジスタ９０１のゲートに信号が入力され、第１のトランジスタ９０１はオンとなる。そして、この時、１列目から最終列目迄のソース信号線に同時に消去信号が入力される。ソース信号線９１２から入力された消去信号は、各々のソース信号線に接続した第１のトランジスタ９０１を介して第２のトランジスタ９０２のゲート電極に入力される。この時第２のトランジスタ９０２に入力された信号によって、電流供給線９１７から発光素子９０３への電流の供給が阻止される。そして、発光素子９０３は強制的に非発光となる。例えば、第２のトランジスタ９０２がＰチャネル型である場合は、第２のトランジスタ９０２のゲート電極にＨｉｇｈＬｅｖｅｌの信号が入力されることによって発光素子９０３は非発光となる。一方、第２のトランジスタ９０２がＮチャネル型である場合は、第２のトランジスタ９０２のゲート電極にＬｏｗＬｅｖｅｌの信号が入力されることによって発光素子９０３は非発光となる。

なお、消去期間では、ｎ行目（ｎは自然数）については、以上に説明したような動作によって消去する為の信号を入力する。しかし、前述のように、ｎ行目が消去期間であると共に、他の行（ｍ行目（ｍは自然数）とする。）については書込期間となる場合がある。このような場合、同じ列のソース信号線を利用してｎ行目には消去の為の信号を、ｍ行目には書込の為の信号を入力する必要があるため、以下に説明するような動作させることが好ましい。

先に説明した消去期間における動作によって、ｎ行目の発光素子９０３が非発光となった後、直ちに、ゲート信号線９１１と消去用ゲート信号線駆動回路９１４とを非接続の状態とすると共に、スイッチ９２０を切り替えてソース信号線９１２とソース信号線駆動回路９１５と接続させる。そして、ソース信号線９１２とソース信号線駆動回路９１５とを接続させると共に、ゲート信号線９１１と書込用ゲート信号線駆動回路９１３とを接続させる。そして、書込用ゲート信号線駆動回路９１３からｍ行目の信号線に選択的に信号が入力され、第１のトランジスタがオンすると共に、ソース信号線駆動回路９１５からは、１列目から最終列目迄のソース信号線に書込の為の信号が入力される。この信号によって、ｍ行目の発光素子は、発光または非発光となる。

以上のようにしてｍ行目について書込期間を終えたら、直ちに、ｎ＋１行目の消去期間に移行する。その為に、ゲート信号線９１１と書込用ゲート信号線駆動回路９１３を非接続とすると共に、スイッチ９２０を切り替えてソース信号線９１２を電源９１６と接続する。また、ゲート信号線９１１と書込用ゲート信号線駆動回路９１３を非接続とすると共に、ゲート信号線９１１については、消去用ゲート信号線駆動回路９１４と接続状態にする。そして、消去用ゲート信号線駆動回路９１４からｎ＋１行目のゲート信号線に選択的に信号を入力して第１のトランジスタをオンすると共に、電源９１６から消去信号が入力される。このようにして、ｎ＋１行目の消去期間を終えたら、直ちに、ｍ＋１行目の書込期間に移行する。以下、同様に、消去期間と書込期間とを繰り返し、最終行目の消去期間まで動作させればよい。

なお、本形態では、ｎ行目の消去期間とｎ＋１行目の消去期間との間にｍ行目の書込期間を設ける態様について説明したが、これに限らず、ｎ−１行目の消去期間とｎ行目の消去期間との間にｍ行目の書込期間を設けてもよい。

また、本形態では、サブフレーム５０４のように非発光期間５０４ｄを設けるときにおいて、消去用ゲート信号線駆動回路９１４と或る一のゲート信号線とを非接続状態にすると共に、書込用ゲート信号線駆動回路９１３と他のゲート信号線とを接続状態にする動作を繰り返している。このような動作は、特に非発光期間を設けないフレームにおいて行っても構わない。
（実施の形態８）
本発明の半導体装置を用いて作製された発光装置等を有する電子機器の態様について説明する。本形態で説明する電子機器に組み込まれた発光装置は本発明を適用して作製されているため、発光素子の電極間の短絡等に起因した動作不良が抑制されており、良好な画像を表示できる。その為、そのような発光装置を実装した電子機器においては、電子機器の利用者に、様々な情報を、画像の乱れに起因した情報の欠如、誤認を引き起こすことなく、提供することができる。

図１２（Ａ）は、本発明を適用して作製したノート型のパーソナルコンピュータであり、本体５５２１、筐体５５２２、表示部５５２３、キーボード５５２４などによって構成されている。本発明の半導体装置を用いて作製した発光装置を表示部として組み込むことでパーソナルコンピュータを完成できる。

図１２（Ｂ）は、本発明を適用して作製した電話機であり、本体５５５２には表示部５５５１と、音声出力部５５５４、音声入力部５５５５、操作スイッチ５５５６、５５５７、アンテナ５５５３等によって構成されている。本発明の半導体装置を用いて作製した発光装置を表示部として組み込むことで電話機を完成できる。

図１２（Ｃ）は、本発明を適用して作製したテレビ受像機であり、表示部５５３１、筐体５５３２、スピーカー５５３３などによって構成されている。本発明の半導体装置を用いて作製した発光装置を表示部として組み込むことでテレビ受像機を完成できる。

以上のように本発明の発光装置は、各種電子機器の表示部として用いるのに非常に適している。

なお、本形態では、パーソナルコンピュータ、電話機、テレビ受像機について述べているが、この他にナビゲイション装置、或いは照明機器等に半導体装置を用いて作製した発光装置を実装しても構わない。

本発明の半導体装置の一態様について説明する図。本発明の半導体装置を用いて作製した発光装置の一態様について説明する図。本発明の半導体装置の一態様について説明する図。本発明の半導体装置の一態様について説明する図。本発明の半導体装置の一態様について説明する図。本発明の半導体装置を用いて作製した発光装置の一態様について説明する図。本発明を適用した発光装置の一態様について説明する図。本発明を適用した発光装置の一態様について説明する図。本発明を適用した発光装置に含まれる回路について説明する図。本発明を適用した発光装置の一態様について説明する上面図。本発明を適用した発光装置のフレーム動作の一態様について説明する図。本発明を適用した電子機器の一態様について説明する図。本発明の半導体装置の一態様について説明する図。本発明を適用した発光装置に含まれる発光素子の層構造の一態様について説明する図。本発明を適用した発光装置に含まれる発光素子の層構造の一態様について説明する図。本発明を適用した発光装置に含まれる発光素子の層構造の一態様について説明する図。本発明を適用した発光装置に含まれる発光素子の層構造の一態様について説明する図。

符号の説明

１０１基板
１０２絶縁層
１０３半導体層
１０４ゲート絶縁層
１０５ゲート電極
１０５ａ導電層
１０５ｂ導電層
１０６絶縁層
１０７ａ導電層
１０７ｂ導電層
１０８絶縁層
１０９電極
１０９ａ第１の層
１０９ｂ第２の層
１１０隔壁層
１１１トランジスタ
３０１基板
３０２トランジスタ
３０３トランジスタ
３０４トランジスタ
３０５トランジスタ
３０６絶縁層
３０７導電層
３０８導電層
３０９導電層
３１０導電層
３１１絶縁層
３１２電極
３１２ａ第１の層
３１２ｂ第２の層
３１３隔壁層
３１４発光層
３１５電極
３１５ａ第１の層
３１５ｂ第２の層
３１６発光素子
３２０基板
３２１シール材
３２２フレキシブルプリントサーキット
３２３導電性接着剤
３５１第１の輸送層
３５１ａ第１の輸送層
３５１ｂ第１の輸送層
３５２第２の輸送層
３５２ａ第２の輸送層
３５２ｂ第２の輸送層
１５１基板
１５２絶縁層
１５３半導体層
１５４ゲート絶縁層
１５５ゲート電極
１５６絶縁層
１５７絶縁層
１５８ａ導電層
１５８ｂ導電層
１５９電極
１５９ａ第１の層
１５９ｂ第２の層
１６０隔壁層
１６１トランジスタ
２０１基板
２０３ゲート電極
２０４ゲート絶縁層
２０５半導体層
２０６ａ半導体層
２０６ｂ半導体層
２０６ｃ導電層
２０６ｄ導電層
２０７絶縁層
２０８電極
２０８ａ第１の層
２０８ｂ第２の層
２０９隔壁層
２１１トランジスタ
２５１基板
２５３ゲート電極
２５４ゲート絶縁層
２５５半導体層
２５６保護層
２５７ｃ導電層
２５７ｄ導電層
２５８絶縁層
２５９電極
２５９ａ第１の層
２５９ｂ第２の層
２５７ａ半導体層
２５７ｂ半導体層
２６０隔壁層
２６１トランジスタ
１０９ｃ第２の層
１０９ｄ第２の層
１０９ｅ第２の層
１２０ａ発光層
１２０ｂ発光層
１２０ｃ発光層
１２１電極
１２３ａ発光素子
１２３ｂ発光素子
１２３ｃ発光素子
６５００基板
６５０３ＦＰＣ
６５０４プリント配線基盤（ＰＷＢ）
６５１１画素部
６５１２ソース信号線駆動回路
６５１３書込用ゲート信号線駆動回路
６５１４消去用ゲート信号線駆動回路
９０１トランジスタ
９０２トランジスタ
９０３発光素子
９１１ゲート信号線
９１２ソース信号線
９１３書込用ゲート信号線駆動回路
９１４消去用ゲート信号線駆動回路
９１５ソース信号線駆動回路
９１６電源
９１７電流供給線
９１８スイッチ
９１９スイッチ
９２０スイッチ
１００１トランジスタ
１００２トランジスタ
１００３ゲート信号線
１００４ソース信号線
１００５電流供給線
１００６電極
５０１サブフレーム
５０１ａ期間
５０１ｂ保持期間
５０２サブフレーム
５０２ａ期間
５０２ｂ保持期間
５０３サブフレーム
５０３ａ期間
５０３ｂ保持期間
５０４サブフレーム
５０４ａ期間
５０４ｂ保持期間
５０４ｃ消去期間
５０４ｄ非発光期間
５５２１本体
５５２２筐体
５５２３表示部
５５２４キーボード
５５５１表示部
５５５２本体
５５５３アンテナ
５５５４音声出力部
５５５５音声入力部
５５５６操作スイッチ
５５３１表示部
５５３２筐体
５５３３スピーカー

Claims

複数の画素を有する発光装置であり、
前記画素は、第１の層と、前記第１の層上に形成された第２の層と、前記第２の層上に形成された発光層と、前記発光層上に形成された電極と、を有し、
前記第１の層と前記第２の層は、前記画素ごとに端部を有し、
前記第１の層の端部と前記第２の層の端部との上に形成され、前記第２の層が露出するように開口部が設けられた隔壁層を有し、
前記第１の層は、導電性を有する物質を含む層であり、
前記第２の層は、金属酸化物と有機化合物とを含む層であることを特徴とする発光装置。
複数の画素を有する発光装置であり、
前記画素は、第１の層と、前記第１の層上に形成された第２の層と、前記第２の層上に形成された発光層と、前記発光層上に形成された電極と、を有し、
前記第１の層と前記第２の層は、前記画素ごとに端部を有し、
前記第１の層の端部と前記第２の層の端部との上に形成され、前記第２の層が露出するように開口部が設けられた隔壁層を有し、
前記第１の層は、導電性を有する物質を含む層であり、
前記第２の層は、正孔輸送性物質と、前記正孔輸送性物質に対し電子受容性を示す物質と、を含む層であり、
前記正孔輸送性物質は有機化合物であることを特徴とする発光装置。
請求項２において、
前記正孔輸送性物質は、芳香族アミン化合物であることを特徴とする発光装置。
複数の画素を有する発光装置であり、
前記画素は、第１の層と、前記第１の層上に形成された第２の層と、前記第２の層上に形成された発光層と、前記発光層上に形成された電極と、を有し、
前記第１の層と前記第２の層は、前記画素ごとに端部を有し、
前記第１の層の端部と前記第２の層の端部との上に形成され、前記第２の層が露出するように開口部が設けられた隔壁層を有し、
前記第１の層は、導電性を有する物質を含む層であり、
前記第２の層は、電子輸送性物質と、前記電子輸送性物質に対し電子供与性を示す物質と、を含む層であり、
前記電子輸送性物質は有機化合物であることを特徴とする発光装置。
請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、
前記第２の層の厚さは、１００ｎｍ〜３００ｎｍであることを特徴とする発光装置。
複数の画素を有する発光装置であり、
前記画素は、第１の層と、前記第１の層上に形成された第２の層と、前記第２の層上に形成された発光層と、前記発光層上に形成された電極と、を有し、
少なくとも前記複数の画素の一つは、他の前記複数の画素の一つと発光色が異なり、
前記第１の層と前記第２の層は、前記画素ごとに端部を有し、
前記第１の層の端部と前記第２の層の端部との上に形成され、前記第２の層が露出するように開口部が設けられた隔壁層を有し、
前記第１の層は、導電性を有する物質を含む層であり、
前記第２の層は、金属酸化物と有機化合物とを含む層であり、
前記第２の層の厚さは、前記発光色が異なる画素毎に異なることを特徴とする発光装置。
複数の画素を有する発光装置であり、
前記画素は、第１の層と、前記第１の層上に形成された第２の層と、前記第２の層上に形成された発光層と、前記発光層上に形成された電極と、を有し、
少なくとも前記複数の画素の一つは、他の前記複数の画素の一つと発光色が異なり、
前記第１の層と前記第２の層は、前記画素ごとに端部を有し、
前記第１の層の端部と前記第２の層の端部との上に形成され、前記第２の層が露出するように開口部が設けられた隔壁層を有し、
前記第１の層は、導電性を有する物質を含む層であり、
前記第２の層は、正孔輸送性物質と、前記正孔輸送性物質に対し電子受容性を示す物質と、を含む層であり、
前記正孔輸送性物質は有機化合物であり、
前記第２の層の厚さは、前記発光色が異なる画素毎に異なることを特徴とする発光装置。
請求項７において、
前記正孔輸送性物質は、芳香族アミン化合物であることを特徴とする発光装置。
複数の画素を有する発光装置であり、
前記画素は、第１の層と、前記第１の層上に形成された第２の層と、前記第２の層上に形成された発光層と、前記発光層上に形成された電極と、を有し、
少なくとも前記複数の画素の一つは、他の前記複数の画素の一つと発光色が異なり、
前記第１の層と前記第２の層は、前記画素ごとに端部を有し、
前記第１の層の端部と前記第２の層の端部との上に形成され、前記第２の層が露出するように開口部が設けられた隔壁層を有し、
前記第１の層は、導電性を有する物質を含む層であり、
前記第２の層は、電子輸送性物質と、前記電子輸送性物質に対し電子供与性を示す物質と、を含む層であり、
前記電子輸送性物質は有機化合物であり、
前記第２の層の厚さは、前記発光色が異なる画素毎に異なることを特徴とする発光装置。