JP6764704B2 - 表示装置の作製方法 - Google Patents

Description

本発明は、表示装置に関する。または、表示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。例えば、本発明の一態様は、物、方法、もしくは製造方法に関する。または、本発明は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、もしくは組成物（コンポジション・オブ・マター）に関する。または、本発明の一態様は、記憶装置、プロセッサ、それらの駆動方法またはそれらの製造方法に関する。

なお、本明細書等において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうるもの全般を指す。よって、トランジスタやダイオードなどの半導体素子や半導体回路は半導体装置である。また、表示装置、発光装置、照明装置、電気光学装置、および電子機器などは、半導体素子や半導体回路を含む場合がある。よって、表示装置、発光装置、照明装置、電気光学装置、および電子機器なども半導体装置を有する場合がある。

近年、表示装置の表示領域に用いる表示素子として、液晶素子の研究開発が盛んに行われている。また、エレクトロルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ：ＥＬ）を利用した発光素子の研究開発も盛んに行われている。発光素子の基本的な構成は、一対の電極間に発光性の物質を含む層を挟んだものである。この発光素子に電圧を印加することにより、発光性の物質からの発光が得られる。

特に、上述の発光素子は自発光型であるため、これを用いた表示装置は、視認性に優れバックライトが不要であり、消費電力が少ない等の利点を有する。さらに、薄型軽量に作製でき、応答速度が高いなどの利点も有する。

また、上述の表示素子を有する表示装置としては、可撓性が図れることから、可撓性を有する基板の採用が検討されている。

可撓性を有する基板を用いた表示装置の作製方法としては、基板と半導体素子との間に酸化物層および金属層を形成し、酸化物層と金属層との界面における密着性が低いことを利用して基板を分離した後に他の基板（例えば可撓性を有する基板）へと半導体素子を転置する技術が開発されている（特許文献１）。

可撓性を有する基板上に形成された発光素子は、発光素子表面の保護や外部からの水分や不純物の浸入を防ぐため、発光素子上にさらに可撓性を有する基板を設けることがある。

特開２００３−１７４１５３号公報

可撓性を有する基板を用いた表示装置へ信号や電力を供給するためには、可撓性を有する基板の一部をレーザー光や刃物を用いて除去して電極を露出させ、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）等の外部電極を接続する必要がある。

しかしながら、可撓性を有する基板の一部をレーザー光や刃物を用いて除去する方法では、表示装置が有する電極にダメージを与えやすく、表示装置の信頼性や作製歩留まりが低下しやすいという問題がある。また、上記方法による表示領域へのダメージを防ぐため、表示領域と電極を十分に離して設置する必要があり、配線抵抗の増加による信号や電力の減衰が生じやすい。

本発明の一態様は、電極にダメージを与えにくい表示装置の作製方法を提供することを課題の一つとする。または、本発明の一態様は、作製歩留りの高い表示装置の作製方法を提供することを課題の一つとする。または、本発明の一態様は、信頼性の良好な表示装置、およびその作製方法を提供することを課題の一つとする。

または、本発明の一態様は、視認性に優れた表示装置、もしくは電子機器などを提供することを課題の一つとする。または、本発明の一態様は、表示品位が良好な表示装置、もしくは電子機器などを提供することを課題の一つとする。または、本発明の一態様は、信頼性が高い表示装置、もしくは電子機器などを提供することを課題の一つとする。または、本発明の一態様は、破損しにくい表示装置、もしくは電子機器などを提供することを課題の一つとする。または、本発明の一態様は、消費電力が低い表示装置、もしくは電子機器などを提供することを課題の一つとする。

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、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。

本発明の一態様は、第１乃至第７の工程を有し、第１の工程は、第１の基板の第１の表面上に、第１の層を設ける工程と、第１の層上に第１の絶縁層を設ける工程と、第１の絶縁層上に電極を設ける工程と、電極上に第２の絶縁層を設ける工程と、第２の絶縁層の一部を除去して第１の開口を設ける工程と、第２の絶縁層上に表示素子および第２の層を設ける工程と、を有し、第２の工程は、第２の基板の第２の表面上に、第３の層を設ける工程と、第３の層上に第３の絶縁層を設ける工程と、第３の層および第３の絶縁層の一部を除去して第２の開口を設ける工程と、を有し、第３の工程は、第１の表面と第２の表面を向かい合わせ、第１の開口と第２の開口とが互いに重なる領域を有するように、接着層を介して第１の基板と第２の基板とを互いに重ねる工程を有し、第４の工程は、第１の基板を第１の層とともに第１の絶縁層から剥離する工程を有し、第５の工程は、第１の絶縁層と第３の基板とが互いに重なるように第３の基板を設ける工程を有し、第６の工程は、第２の基板を第３の層とともに第３の絶縁層から剥離する工程を有し、第７の工程は、第３の絶縁層と第４の基板とが互いに重なるように第４の基板を設ける工程を有し、第１の工程において、電極と第２の層は互いに少なくとも一部を接して設けられ、第２の工程において、第２の開口の上面形状は第１の角および第２の角を有する多角形であり、第２の開口は上面形状において第２の層の内側に位置し、第１の角および第２の角の大きさは３０°以上１５０°以下であり、第３の工程において、接着層は、接着層と第２の開口とが互いに重なる第１の領域を有し、第２の層は、第２の層と第２の開口とが互いに重なる第２の領域を有し、第６の工程において、第１の領域の少なくとも一部の接着層と、第２の領域の少なくとも一部の第２の層と、を第２の基板とともに第１の基板から剥離し、第２の基板の剥離が、第１の領域の少なくとも一部の接着層及び第２の領域の少なくとも一部の第２の層の剥離が第１の角の端部において始まり、第２の角の端部において終わる方向と同じ方向に進行し、電極の少なくとも一部が露出することを特徴とする表示装置の作製方法である。

また、第２の工程において、第２の開口の上面形状は第１の角および第２の角を有する、平行四辺形または六角形であり、第６の工程において、第２の基板の剥離が、第２の開口の上面形状の長辺方向と概ね平行な方向に進行する、上記の表示装置の作製方法も、本発明の一態様である。

また、前記の表示装置の作製方法において、第２の層が、ＥＬ層および導電層の積層であることが好ましい。

また、第１の基板は、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、セラミック基板、金属基板、半導体基板、またはプラスチック基板を有し、第２の基板は、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、セラミック基板、金属基板、半導体基板、またはプラスチック基板を有する上記の表示装置の作製方法も、本発明の一態様である。

また、第３の基板および第４の基板が可撓性を有する、上記の表示装置の作製方法も、本発明の一態様である。

また、第１の層は、タングステン、モリブデン、チタン、タンタル、ニオブ、ニッケル、コバルト、ジルコニウム、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、またはシリコンを有し、第３の層は、タングステン、モリブデン、チタン、タンタル、ニオブ、ニッケル、コバルト、ジルコニウム、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、またはシリコンを有する、上記の表示装置の作製方法も本発明の一態様である。

また、表示素子が発光素子である、上記の表示装置の作製方法も本発明の一態様である。

また、表示装置を有する電子機器の作製方法であって、電子機器は、バッテリ、タッチセンサ、または、筐体を有し、表示装置は、上記の表示装置の作製方法によって作製されている電子機器の作製方法も、本発明の一態様である。

また、第３の基板と、第４の基板と、を有する表示装置であって、電極と、表示素子と、接着層を有し、電極及び表示素子は、第３の基板の第１の表面に設けられ、電極及び表示素子は、互いに電気的に接続され、接着層は、第１の表面上に設けられ、第４の基板は、接着層上に設けられ、第４の基板および接着層は、第３の開口を有し、第３の開口の上面形状は、第１の角および第２の角を有する、平行四辺形または六角形であり、第１の角および第２の角の大きさは３０°以上１５０°以下である表示装置も、本発明の一態様である。

本発明の一態様によれば、電極にダメージを与えにくい表示装置の作製方法を提供することができる。または、本発明の一態様によれば、作製歩留りの高い表示装置の作製方法を提供することができる。または、本発明の一態様によれば、信頼性の良好な表示装置、およびその作製方法を提供することができる。

または、本発明の一態様は、視認性に優れた表示装置、もしくは電子機器などを提供することができる。または、本発明の一態様は、表示品位が良好な表示装置、もしくは電子機器などを提供することができる。または、本発明の一態様は、信頼性が高い表示装置、もしくは電子機器などを提供することができる。または、本発明の一態様は、破損しにくい表示装置、もしくは電子機器などを提供することができる。または、本発明の一態様は、消費電力が低い表示装置、もしくは電子機器などを提供することができる。

なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。

表示装置の一形態を説明する斜視図および断面図。 表示装置の一形態を説明する斜視図および断面図。 表示装置の一形態を説明する断面図。 表示装置の一形態の作製工程を説明する図。 表示装置の一形態の作製工程を説明する図。 表示装置の一形態の作製工程を説明する図。 表示装置の一形態の画素構成の一例を説明する図。 表示装置の一形態の作製工程を説明する図。 表示装置の一形態の作製工程を説明する図。 表示装置の一形態の作製工程を説明する図。 表示装置の一形態の作製工程を説明する図。 表示装置の一形態の作製工程を説明する図。 表示装置の一形態を説明する斜視図および断面図。 表示装置の一形態を説明する断面図。 表示装置の一形態の作製工程を説明する図。 表示装置の一形態を説明する斜視図および断面図。 表示装置の一形態の作製工程に係るマスクのレイアウト図の一例。 表示装置の一形態を説明する斜視図および断面図。 表示装置の一形態を説明する断面図。 表示装置の一形態を説明する断面図。 表示装置の一例を説明するブロック図。 画素回路の一例を説明する回路図。 トランジスタの一形態を説明する断面図。 トランジスタの一形態を説明する断面図。 トランジスタの一形態を説明する断面図。 トランジスタの一形態を説明する平面図および断面図。 トランジスタの一形態を説明する平面図および断面図。 トランジスタの一形態を説明する平面図および断面図。 トランジスタの一形態を説明する平面図および断面図。 トランジスタの一形態を説明する平面図および断面図。 エネルギーバンド構造を説明する図。 発光素子の構成例を説明する図。 表示モジュールを説明する図。 電子機器および照明装置の一例を説明する図。 電子機器の一例を説明する図。 電子機器の一例を説明する図。 電子機器の一例を説明する図。 試料のＸＲＤスペクトルの測定結果を説明する図。 試料のＴＥＭ像、および電子線回折パターンを説明する図。 試料のＥＤＸマッピングを説明する図。

実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨およびその範囲から逸脱することなくその形態および詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分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、図面等において示す各構成の、位置、大きさ、範囲などは、発明の理解を容易とするため、実際の位置、大きさ、範囲などを表していない場合がある。このため、開示する発明は、必ずしも、図面等に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。例えば、実際の製造工程において、エッチングなどの処理によりレジストマスクなどが意図せずに目減りすることがあるが、理解を容易とするために省略して示すことがある。

また、特に上面図（「平面図」ともいう。）において、図面をわかりやすくするために、一部の構成要素の記載を省略する場合がある。

また、本明細書等において「電極」や「配線」の用語は、これらの構成要素を機能的に限定するものではない。例えば、「電極」は「配線」の一部として用いられることがあり、その逆もまた同様である。さらに、「電極」や「配線」の用語は、複数の「電極」や「配線」が一体となって形成されている場合なども含む。

なお、本明細書等において「上」や「下」の用語は、構成要素の位置関係が直上または直下で、かつ、直接接していることを限定するものではない。例えば、「絶縁層Ａ上の電極Ｂ」の表現であれば、絶縁層Ａの上に電極Ｂが直接接して形成されている必要はなく、絶縁層Ａと電極Ｂとの間に他の構成要素を含むものを除外しない。

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

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

また、本明細書において、「平行」とは、二つの直線が−１０°以上１０°以下の角度で配置されている状態をいう。従って、−５°以上５°以下の場合も含まれる。また、「垂直」および「直交」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。従って、８５°以上９５°以下の場合も含まれる。

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

また、電圧は、ある電位と、基準の電位（例えば接地電位（ＧＮＤ電位）またはソース電位）との電位差のことを示す場合が多い。よって、電圧を電位と言い換えることが可能である。

なお、半導体の不純物とは、例えば、半導体を構成する主成分以外をいう。例えば、濃度が０．１原子％未満の元素は不純物と言える。不純物が含まれることにより、例えば、半導体のＤＯＳ（Ｄｅｎｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｔａｔｅ）が高くなることや、キャリア移動度が低下することや、結晶性が低下することなどが起こる場合がある。半導体が酸化物半導体である場合、半導体の特性を変化させる不純物としては、例えば、第１族元素、第２族元素、第１３族元素、第１４族元素、第１５族元素、および酸化物半導体の主成分以外の遷移金属などがあり、特に、例えば、水素（水にも含まれる）、リチウム、ナトリウム、シリコン、ホウ素、リン、炭素、窒素などがある。酸化物半導体の場合、例えば水素などの不純物の混入によって酸素欠損を形成する場合がある。また、半導体がシリコンである場合、半導体の特性を変化させる不純物としては、例えば、酸素、水素を除く第１族元素、第２族元素、第１３族元素、第１５族元素などがある。

なお、本明細書等における「第１」、「第２」等の序数詞は、構成要素の混同を避けるために付すものであり、工程順または積層順など、なんらかの順番や順位を示すものではない。また、本明細書等において序数詞が付されていない用語であっても、構成要素の混同を避けるため、特許請求の範囲において序数詞が付される場合がある。また、本明細書等において序数詞が付されている用語であっても、特許請求の範囲において異なる序数詞が付される場合がある。また、本明細書等において序数詞が付されている用語であっても、特許請求の範囲などにおいて序数詞を省略する場合がある。

なお、「チャネル長」とは、例えば、トランジスタの上面図において、半導体（またはトランジスタがオン状態のときに半導体の中で電流の流れる部分）とゲート電極とが重なる領域、またはチャネルが形成される領域における、ソース（ソース領域またはソース電極）とドレイン（ドレイン領域またはドレイン電極）との間の距離をいう。なお、一つのトランジスタにおいて、チャネル長が全ての領域で同じ値をとるとは限らない。すなわち、一つのトランジスタのチャネル長は、一つの値に定まらない場合がある。そのため、本明細書では、チャネル長は、チャネルの形成される領域における、いずれか一の値、最大値、最小値または平均値とする。

また、「チャネル幅」とは、例えば、半導体（またはトランジスタがオン状態のときに半導体の中で電流の流れる部分）とゲート電極とが重なる領域、またはチャネルが形成される領域における、ソースとドレインとが向かい合っている部分の長さをいう。なお、一つのトランジスタにおいて、チャネル幅がすべての領域で同じ値をとるとは限らない。すなわち、一つのトランジスタのチャネル幅は、一つの値に定まらない場合がある。そのため、本明細書では、チャネル幅は、チャネルの形成される領域における、いずれか一の値、最大値、最小値または平均値とする。

（実施の形態１）
本発明の一態様の表示装置１００の構成例について、図１乃至図１２を用いて説明する。図１（Ａ）は外部電極１２４が接続された表示装置１００の斜視図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）にＡ１−Ａ２の一点鎖線で示す部位の断面図である。なお、本明細書に開示する表示装置１００は、表示素子として発光素子を用いた表示装置である。また、本発明の一態様の表示装置１００として、トップエミッション構造（上面射出構造）の表示装置を例示する。なお、表示装置１００をボトムエミッション構造（下面射出構造）、またはデュアルエミッション構造（両面射出構造）の表示装置とすることも可能である。

＜表示装置の構成＞
本実施の形態に示す表示装置１００は、表示領域１３１を有する。また、表示領域１３１は、複数の画素１３０を有する。一つの画素１３０は、少なくとも一つの発光素子１２５を有する。

本実施の形態に示す表示装置１００は、電極１１５、ＥＬ層１１７、電極１１８、隔壁１１４、および電極１１６を有する。また、電極１１６上に絶縁層１４１を有し、絶縁層１４１に設けられた開口１２８において、電極１１５と電極１１６は電気的に接続されている。また、隔壁１１４は電極１１５上に設けられ、電極１１５および隔壁１１４上にＥＬ層１１７が設けられ、ＥＬ層１１７上に電極１１８が設けられている。

基板１１１上には、接着層１１２、絶縁層１１９、および絶縁層１４１を介して発光素子１２５が設けられている。発光素子１２５は、電極１１５、ＥＬ層１１７、および電極１１８を含む。

また、本実施の形態に示す表示装置１００は、電極１１８上に接着層１２０を介して設けられた基板１２１を有する。また、基板１２１には、接着層１２２および絶縁層１２９を介して、遮光層２６４、着色層（「カラーフィルタ」ともいう。）２６６、およびオーバーコート層２６８が設けられている。

本実施の形態に示す表示装置１００は、トップエミッション構造の表示装置であるため、ＥＬ層１１７から射出された光１５１は、基板１２１側から射出される。ＥＬ層１１７から射出された光１５１（例えば、白色光）は、着色層２６６を透過する時にその一部が吸収されて、特定の色の光に変換される。換言すると、着色層２６６は、特定の波長領域の光を透過する。着色層２６６は、光１５１を異なる色の光に変換するための光学フィルター層として機能できる。

また、本実施の形態では電極１１６を単層として示しているが、電極１１６は２層以上の積層としてもよい。

また、基板１２１、接着層１２２、絶縁層１２９、接着層１２０、および絶縁層１４１は、それぞれが開口部を有する。それぞれの開口部は互いに重なる領域を有し、かつ、電極１１６と重なる領域を有する。本明細書等では、これらの開口部を併せて開口１３２と呼ぶ。開口１３２において、外部電極１２４と電極１１６が、異方性導電接続層１３８を介して電気的に接続されている。

なお、図２に示すように、表示装置１００の構成を、遮光層２６４、着色層２６６、およびオーバーコート層２６８を設けない構成とすることもできる。図２（Ａ）は、遮光層２６４、着色層２６６、およびオーバーコート層２６８を設けない表示装置１００の斜視図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）にＡ３−Ａ４の一点鎖線で示す部位の断面図である。

特に、ＥＬ層１１７を、画素ごとに射出する光１５１の色を変える、いわゆる塗り分け方式で形成する場合は、着色層２６６を設けてもよいし、設けなくてもよい。

遮光層２６４、着色層２６６、およびオーバーコート層２６８のうち、少なくとも１つまたは全てを設けないことで、表示装置１００の製造コストの低減、または、歩留まりの向上などを実現することができる。また、着色層２６６を設けないことで光１５１を効率よく射出することができるので、輝度の向上や、消費電力の低減などを実現することができる。

一方、遮光層２６４、着色層２６６、およびオーバーコート層２６８を設けると、外光の映り込みを軽減し、コントラスト比の向上や、色再現性の向上などを実現することができる。

なお、表示装置１００をボトムエミッション構造の表示装置とする場合は、基板１１１側に、遮光層２６４、着色層２６６、およびオーバーコート層２６８を設けてもよい（図３（Ａ）参照）。また、表示装置１００をデュアルエミッション構造の表示装置とする場合は、基板１１１側および基板１２１側のどちらか一方または両方に遮光層２６４、着色層２６６、およびオーバーコート層２６８を設けてもよい（図３（Ｂ）参照）。

また、発光素子１２５と電極１１６の間に、発光素子１２５に信号を供給する機能を有するスイッチング素子を設けてもよい。例えば、発光素子１２５と電極１１６の間に、トランジスタを設けてもよい。

トランジスタは半導体素子の一種であり、電流および／または電圧の増幅や、導通または非導通を制御するスイッチング動作などを実現することができる。発光素子１２５と電極１１６の間にトランジスタを設けることで、表示領域１３１の大面積化や、高精細化などの実現を容易とすることができる。なお、トランジスタなどのスイッチング素子に限らず、抵抗素子、インダクタ、キャパシタ、整流素子などを表示領域１３１内に設けることもできる。

〔基板１１１、１２１〕
基板１１１および基板１２１としては、有機樹脂材料や可撓性を有する程度の厚さのガラス材料などを用いることができる。表示装置１００をボトムエミッション構造の表示装置、またはデュアルエミッション構造の表示装置とする場合には、基板１１１にＥＬ層１１７からの発光に対して透光性を有する材料を用いる。また、表示装置１００をトップエミッション構造の表示装置、またはデュアルエミッション構造の表示装置とする場合には、基板１２１にＥＬ層１１７からの発光に対して透光性を有する材料を用いる。

基板１１１および基板１２１に用いることが可能な可撓性および可視光に対する透光性を有する材料として、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート樹脂（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン樹脂（ＰＥＳ）、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、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリ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、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリハロゲン化ビニル樹脂、アラミド樹脂、エポキシ樹脂などを用いることができる。また、これらの材料を混合または積層して用いてもよい。なお、基板１１１および基板１２１は、それぞれ同じ材料を用いてもよいし、互いに異なる材料を用いてもよい。

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

〔絶縁層１１９〕
絶縁層１１９は、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化ガリウム、酸化ゲルマニウム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化ランタン、酸化ネオジム、酸化ハフニウム及び酸化タンタルなどの酸化物材料や、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウムなどの窒化物材料などを、単層または多層で形成することができる。例えば、絶縁層１１９を、酸化シリコンと窒化シリコンを積層した２層構造としてもよいし、上記材料を組み合わせた５層構造としてもよい。絶縁層１１９は、スパッタリング法やＣＶＤ法、熱酸化法、塗布法、印刷法等を用いて形成することが可能である。

絶縁層１１９により、基板１１１や接着層１１２などから発光素子１２５への不純物元素の拡散を防止、または低減することができる。

なお、本明細書中において、窒化酸化物とは、酸素よりも窒素の含有量が多い化合物をいう。また、酸化窒化物とは、窒素よりも酸素の含有量が多い化合物をいう。なお、各元素の含有量は、例えば、ラザフォード後方散乱法（ＲＢＳ：Ｒｕｔｈｅｒｆｏｒｄ Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）等を用いて測定することができる。

〔電極１１６〕
電極１１６は、導電性材料を用いて形成することができる。例えば、アルミニウム、クロム、銅、銀、金、白金、タンタル、ニッケル、チタン、モリブデン、タングステン、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、マンガン、マグネシウム、ジルコニウム、ベリリウム等から選ばれた金属元素、上述した金属元素を成分とする合金、または上述した金属元素を組み合わせた合金などを用いることができる。また、リン等の不純物元素を含有させた多結晶シリコンに代表される半導体、ニッケルシリサイドなどのシリサイドを用いてもよい。導電性材料の形成方法は特に限定されず、蒸着法、ＣＶＤ法、スパッタリング法、スピンコート法などの各種形成方法を用いることができる。

また、電極１１６は、インジウム錫酸化物、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物などの酸素を有する導電性材料を適用することもできる。また、窒化チタン、窒化タンタル、窒化タングステンなどの窒素を含む導電性材料を適用することもできる。また、上記酸素を有する導電性材料と、上記金属元素を含む材料の積層構造とすることもできる。

電極１１６は、単層構造でも、二層以上の積層構造としてもよい。例えば、シリコンを含むアルミニウム層の単層構造、アルミニウム層上にチタン層を積層する二層構造、窒化チタン層上にチタン層を積層する二層構造、窒化チタン層上にタングステン層を積層する二層構造、窒化タンタル層上にタングステン層を積層する二層構造、チタン層と、そのチタン層上にアルミニウム層を積層し、さらにその上にチタン層を形成する三層構造などがある。また、電極１１６に、チタン、タンタル、タングステン、モリブデン、クロム、ネオジム、スカンジウムから選ばれた一または複数の元素を含むアルミニウム合金を用いてもよい。

〔絶縁層１２７〕
絶縁層１２７は、絶縁層１１９と同様の材料および方法を用いて形成することができる。また、絶縁層１２７は、酸素を有する材料を用いることが好ましい。

〔電極１１５〕
電極１１５は、後に形成されるＥＬ層１１７が発する光を効率よく反射する導電性材料を用いて形成することが好ましい。なお、電極１１５は単層に限らず、複数層の積層構造としてもよい。例えば、電極１１５を陽極として用いる場合、ＥＬ層１１７と接する層を、インジウム錫酸化物などの透光性を有する層とし、その層に接して反射率の高い層（アルミニウム、アルミニウムを含む合金、または銀など）を設けてもよい。

なお、本実施の形態においては、トップエミッション構造の表示装置について例示しているが、表示装置をボトムエミッション構造、またはデュアルエミッション構造の表示装置とする場合においては、電極１１５に透光性を有する導電性材料を用いればよい。

〔隔壁１１４〕
隔壁１１４は、隣接する電極１１８間の電気的ショートを防止するために設ける。また、後述するＥＬ層１１７の形成にメタルマスクを用いる場合、メタルマスクが発光素子１２５を形成する領域に接触しないようにする機能も有する。隔壁１１４は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、イミド樹脂などの有機樹脂材料や、酸化シリコンなどの無機材料で形成することができる。隔壁１１４は、その側壁がテーパーまたは連続した曲率を持って形成される傾斜面となるように形成することが好ましい。隔壁１１４の側壁をこのような形状とすることで、後に形成されるＥＬ層１１７や電極１１８の被覆性を良好なものとすることができる。

〔ＥＬ層１１７〕
ＥＬ層１１７の構成については、実施の形態５で説明する。

〔電極１１８〕
本実施の形態では電極１１８を陰極として用いる。電極１１８は、後述するＥＬ層１１７に電子を注入できる仕事関数の小さい材料を用いて形成することが好ましい。また、仕事関数の小さい金属単体ではなく、仕事関数の小さいアルカリ金属、またはアルカリ土類金属を数ｎｍ形成した層を緩衝層として形成し、その上にアルミニウムなどの金属材料、インジウム錫酸化物等の導電性を有する酸化物材料、または半導体材料を用いて形成してもよい。また、緩衝層として、アルカリ土類金属の酸化物、ハロゲン化物、または、マグネシウム−銀等を用いることもできる。

また、電極１１８を介して、ＥＬ層１１７が発する光を取り出す場合は、電極１１８は、可視光に対し透光性を有することが好ましい。

〔接着層１２０、１１２、１２２〕
接着層１２０、接着層１１２、および接着層１２２としては、光硬化型の接着剤、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、または嫌気型接着剤を用いることができる。例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、イミド樹脂等を用いることができる。トップエミッション構造の場合は接着層１２０に、ボトムエミッション構造の場合は接着層１１２に、光の波長以下の大きさの乾燥剤（ゼオライト等）や、屈折率の大きいフィラー（酸化チタンや、ジルコニウム等）を混合すると、ＥＬ層１１７が発する光の取り出し効率が低下しにくく、また、表示装置の信頼性が向上するため好適である。

〔異方性導電接続層１３８〕
異方性導電接続層１３８は、様々な異方性導電フィルム（ＡＣＦ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）や、異方性導電ペースト（ＡＣＰ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｐａｓｔｅ）などを用いて形成することができる。

異方性導電接続層１３８は、熱硬化性、又は熱硬化性及び光硬化性の樹脂に導電性粒子を混ぜ合わせたペースト状又はシート状の材料を硬化させたものである。異方性導電接続層１３８は、光照射や熱圧着によって異方性の導電性を示す材料となる。異方性導電接続層１３８に用いられる導電性粒子としては、例えば球状の有機樹脂をＡｕやＮｉ、Ｃｏ等の薄膜状の金属で被覆した粒子を用いることができる。

＜表示装置の作製方法＞
次に、図４乃至図１２を用いて、表示装置１００の作製方法を例示する。図７を除き、図４乃至図１２は、図１中の、Ａ１−Ａ２の一点鎖線で示す部位の断面に相当する。なお、以下では作製途中の表示装置１００を加工部材１５０と呼ぶ場合がある。

〔剥離層１１３の形成〕
まず、基板１０１上に剥離層１１３を形成する（図４（Ａ）参照。）。基板の一例としては、半導体基板（例えば単結晶基板又はシリコン基板）、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、本実施の形態の処理温度に耐えうる耐熱性を有するプラスチック基板、金属基板、ステンレス・スチル基板、ステンレス・スチル・ホイルを有する基板、タングステン基板、タングステン・ホイルを有する基板、などがある。ガラス基板の一例としては、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、又はソーダライムガラスなどがある。

剥離層１１３は、タングステン、モリブデン、チタン、タンタル、ニオブ、ニッケル、コバルト、ジルコニウム、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、シリコンから選択された元素、または該元素を含む合金材料、または該元素を含む化合物材料を用いて形成することができる。また、これらの材料を単層又は積層して形成することができる。なお、剥離層１１３の結晶構造は、非晶質、微結晶、多結晶のいずれの場合でもよい。また、剥離層１１３を、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化亜鉛、二酸化チタン、酸化インジウム、酸化インジウムスズ、酸化インジウム亜鉛、またはインジウムとガリウムと亜鉛を含む酸化物（Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ、ＩＧＺＯ）等の金属酸化物を用いて形成することもできる。

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

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

また、剥離層１１３として、例えば、タングステンを含む層とタングステンの酸化物を含む層の積層構造を形成する場合、タングステンを含む層に接して絶縁性酸化物層を形成することで、タングステンを含む層と絶縁性酸化物層との界面に、タングステンの酸化物を含む層が形成されることを活用してもよい。また、タングステンを含む層の表面を、熱酸化処理、酸素プラズマ処理、オゾン水等の酸化力を有する溶液での処理等を行ってタングステンの酸化物を含む層を形成してもよい。また、基板１０１と剥離層１１３の間に絶縁層を設けてもよい。

本実施の形態では、基板１０１にアルミノホウケイ酸ガラスを用いる。また、基板１０１上に形成する剥離層１１３として、スパッタリング法によりタングステン膜を形成する。

〔絶縁層１１９の形成〕
次に、剥離層１１３上に絶縁層１１９を形成する（図４（Ａ）参照。）。絶縁層１１９は、基板１０１などからの不純物元素の拡散を防止または低減することができる。また、基板１０１を基板１１１に置換した後も、基板１１１や接着層１１２などから発光素子１２５への不純物元素の拡散を防止または低減することができる。絶縁層１１９の厚さは、好ましくは３０ｎｍ以上２μｍ以下、より好ましくは５０ｎｍ以上１μｍ以下、さらに好ましくは５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下とすればよい。本実施の形態では、絶縁層１１９として、基板１０１側から、厚さ６００ｎｍの酸化窒化シリコン、厚さ２００ｎｍの窒化シリコン、厚さ２００ｎｍの酸化窒化シリコン、厚さ１４０ｎｍの窒化酸化シリコン、厚さ１００ｎｍの酸化窒化シリコンの積層膜をプラズマＣＶＤ法により形成する。

なお、絶縁層１１９の形成前に、剥離層１１３の表面を、酸素を有する雰囲気に曝すことが好ましい。

酸素を有する雰囲気に用いるガスとしては、酸素、一酸化二窒素、二酸化窒素、二酸化炭素、一酸化炭素などを用いることができる。また、酸素を有するガスと他のガスの混合ガスを用いてもよい。例えば、二酸化炭素とアルゴンの混合ガスなどの、酸素を有するガスと希ガスの混合ガスを用いることができる。剥離層１１３の表面を酸化することで、後の工程で行われる基板１０１の剥離を容易とすることができる。

〔電極１１６の形成〕
次に、絶縁層１１９上に電極１１６を形成するための導電層１２６を形成する。例えば、導電層１２６として絶縁層１１９上にスパッタリング法により二層のモリブデンの間にアルミニウムを挟んだ三層の金属膜を形成する（図４（Ａ）参照。）。

続いて、導電層１２６上にレジストマスクを形成し、該レジストマスクを用いて、導電層１２６を所望の形状にエッチングして、電極１１６を形成することができる。レジストマスクの形成は、リソグラフィ法、印刷法、インクジェット法等を適宜用いて行うことができる。レジストマスクをインクジェット法で形成するとフォトマスクを使用しないため、製造コストを低減できる。

導電層１２６のエッチングは、ドライエッチング法でもウェットエッチング法でもよく、両方を用いてもよい。ウェットエッチング法により、導電層１２６のエッチングを行う場合は、エッチング液として、燐酸と酢酸と硝酸を混ぜた溶液や、シュウ酸を含む溶液や、リン酸を含む溶液などを用いることができる。エッチング処理終了後に、レジストマスクを除去する（図４（Ｂ）参照）。

また、電極１１６（これらと同じ層で形成される他の電極または配線を含む）は、その端部をテーパー形状とすることで、電極１１６の側面を被覆する層の被覆性を向上させることができる。具体的には、端部のテーパー角θを、８０°以下、好ましくは６０°以下、さらに好ましくは４５°以下とする。なお、テーパー角とは、当該層の側面と底面がなす角度を示す。また、テーパー角が９０°未満である端部形状を順テーパー形状といい、テーパー角が９０°以上である端部形状を逆テーパー形状という。図４（Ｂ）は、電極１１６の端部が順テーパー形状となっている場合を示している。

また、電極１１６の端部の断面形状を複数段の階段形状とすることで、その上に被覆する層の被覆性を向上させることもできる。なお、電極１１６に限らず、各層の端部の断面形状を順テーパー形状または階段形状とすることで、該端部を覆って形成する層が、該端部で途切れてしまう現象（段切れ）を防ぎ、被覆性を良好なものとすることができる。

〔絶縁層１２７の形成〕
次に、電極１１６上に絶縁層１２７を形成する（図４（Ｃ）参照）。本実施の形態では、絶縁層１２７としてプラズマＣＶＤ法により酸化窒化シリコン膜を形成する。

次に、絶縁層１２７上にレジストマスクを形成し、該レジストマスクを用いて、電極１１６と重なる絶縁層１２７の一部を選択的に除去し、開口１２８及び開口１３７を有する絶縁層１４１を形成する（図４（Ｄ）参照）。絶縁層１２７のエッチングは、ドライエッチング法でもウェットエッチング法でもよく、両方を用いてもよい。

〔電極１１５の形成〕
次に、絶縁層１４１上に電極１１５を形成するための導電層１４５を形成する（図４（Ｅ）参照）。導電層１４５は、導電層１２６（電極１１６）と同様の材料および方法で形成することができる。

次に、導電層１４５上にレジストマスクを形成し、該レジストマスクを用いて、導電層１４５の一部を選択的に除去し、電極１１５を形成する（図５（Ａ）参照）。導電層１４５のエッチングは、ドライエッチング法でもウェットエッチング法でもよく、両方を用いてもよい。本実施の形態では、導電層１４５（電極１１５）を、銀の上にインジウム錫酸化物を積層した材料で形成する。電極１１５と電極１１６は、開口１２８で電気的に接続する。

〔隔壁１１４の形成〕
次に、隔壁１１４を形成する（図５（Ｂ）参照）。本実施の形態では、隔壁１１４を感光性の有機樹脂材料を用いて塗布法で形成し、所望の形状に加工することにより形成する。本実施の形態では、隔壁１１４を、感光性を有するポリイミド樹脂を用いて形成する。

〔ＥＬ層１１７、電極１１８及び剥離層１１０の形成〕
本実施の形態では、ＥＬ層１１７と同一の材料で形成される剥離層１１０ａ及び電極１１８と同一の材料で形成される剥離層１１０ｂの２層の積層を有する剥離層１１０を形成する。このようにすることで、製造工程を増やすことなく剥離層１１０を形成できるため好ましい。

隔壁１１４を形成した後に、ＥＬ層１１７を電極１１５及び隔壁１１４上に形成し、同時に電極１１６上の開口１３７と重なる領域に剥離層１１０ａを形成する（図５（Ｃ）参照）。

次に、電極１１８をＥＬ層１１７上に形成し、同時に剥離層１１０ｂを剥離層１１０ａ上に形成する。本実施の形態では、電極１１８及び剥離層１１０ｂとしてマグネシウムと銀の合金を用いる。電極１１８及び剥離層１１０ｂは、蒸着法、スパッタリング法等で形成することができる（図５（Ｄ）参照）。

なお、電極１１６上の開口１３７に形成する剥離層１１０は、単層で形成してもよく、二層以上の積層で形成してもよい。剥離層１１０を単層で形成する場合、電極１１６と密着性の低い材料を用いることができる。また、剥離層１１０を積層で形成する場合は、積層を構成する複数の層の間で密着性が低くなるように、複数の材料を用いることができる。

本実施の形態では、基板１０１上に発光素子１２５を形成した基板を、素子基板１７１と呼ぶ。

続いて、対向基板１８１の作製方法について説明する。

〔剥離層１４３の形成〕
まず、基板１０２上に剥離層１４３を形成する（図６（Ａ）参照。）。基板１０２は、基板１０１と同様の材料を用いることができる。なお、基板１０１と基板１０２は、それぞれ同じ材料を用いてもよいし、互いに異なる材料を用いてもよい。また、剥離層１４３は、剥離層１１３と同様に形成することができる。基板１０２と剥離層１４３の間に絶縁層を設けてもよい。本実施の形態では、基板１０２にアルミノホウケイ酸ガラスを用いる。また、基板１０２上に形成する剥離層１４３として、スパッタリング法によりタングステン膜を形成する。

なお、剥離層１４３の形成後に、剥離層１４３の表面を、酸素を有する雰囲気または酸素を有するプラズマ雰囲気に曝すこと、すなわちプラズマ処理を行うことが好ましい。剥離層１４３の表面を酸化することで、後の工程で行われる基板１０２の剥離を容易とすることができる。また、前述の剥離層１１３の形成後に基板１０１に対して該プラズマ処理を行う代わりに、剥離層１４３の形成後に基板１０２に対して該プラズマ処理を行ってもよい。

〔絶縁層１４９の形成〕
次に、剥離層１４３上に絶縁層１４９を形成する（図６（Ａ）参照。）。絶縁層１４９は、絶縁層１１９と同様の材料および方法で形成することができる。本実施の形態では、絶縁層１４９として、基板１０２側から、厚さ２００ｎｍの酸化窒化シリコン、厚さ１４０ｎｍの窒化酸化シリコン、厚さ１００ｎｍの酸化窒化シリコンの積層膜をプラズマＣＶＤ法により形成する。

〔剥離層１２３及び絶縁層１２９の形成〕
続いて、絶縁層１４９上にレジストマスクを形成し、該レジストマスクを用いて、絶縁層１４９および剥離層１４３の一部を選択的に除去して、開口１３９を有する剥離層１２３および絶縁層１２９を形成する。レジストマスクの形成は、リソグラフィ法、印刷法、インクジェット法等を適宜用いて行うことができる。レジストマスクをインクジェット法で形成するとフォトマスクを使用しないため、製造コストを低減できる。

絶縁層１４９および剥離層１４３のエッチングは、ドライエッチング法でもウェットエッチング法でもよく、両方を用いてもよい。エッチング処理終了後に、レジストマスクを除去する（図６（Ｂ）参照）。

なお、開口１３９は、上面形状が第１の角および第２の角を有する多角形とすることが好ましい。具体的には、第１の角および第２の角を有する、平行四辺形または六角形とすることが好ましい（図１１（Ａ）、（Ｂ）参照）。第１の角および第２の角は、その大きさが３０°以上１５０°以下であることが好ましい。

〔遮光層２６４の形成〕
次に、絶縁層１２９上に、遮光層２６４を形成するための層２７４を形成する（図６（Ｃ）参照）。層２７４は、単層構造であっても２層以上の積層構造であってもよい。層２７４に用いることができる材料として、例えば、クロム、チタン、またはニッケルなどを含む金属材料、または、クロム、チタン、またはニッケルなどを含む酸化物材料などが挙げられる。

層２７４を金属材料や酸化物材料で形成する場合は、層２７４上にレジストマスクを形成し、該レジストマスクを用いて、層２７４を所望の形状にエッチングして、遮光層２６４を形成することができる（図６（Ｄ）参照）。また、カーボンブラックを分散した高分子材料を用いると、インクジェット法により絶縁層１２９上に遮光層２６４を直接描画することができる。

〔着色層２６６の形成〕
次に、絶縁層１２９上に、着色層２６６を形成する（図６（Ｅ）参照）。着色層２６６は、様々な材料を用いて、印刷法、インクジェット法、フォトリソグラフィ法を用いて、それぞれ所望の位置に形成する。この時、着色層２６６の一部が遮光層２６４と重なるように設けることが好ましい。画素毎に着色層２６６の色を変えることで、カラー表示を行うことができる。

ここで、カラー表示を実現するための画素構成の一例を、図７を用いて説明する。図７（Ａ）、図７（Ｂ）、および図７（Ｃ）は、図１（Ａ）の表示領域１３１中に示した領域１７０を拡大した平面図である。例えば、図７（Ａ）に示すように、ストライプ配列を適用した３つの画素１３０を副画素として機能させて、まとめて１つの画素１４０として用いることができる。３つの画素１３０それぞれに対応する着色層２６６を、赤、緑、青、とすることで、フルカラー表示を実現することができる。なお、図７（Ａ）では、赤色の光を発する画素１３０を画素１３０Ｒと示し、緑色の光を発する画素１３０を画素１３０Ｇと示し、青色の光を発する画素１３０を画素１３０Ｂと示している。また、着色層２６６の色は、赤、緑、青、以外であってもよく、例えば、着色層２６６に黄、シアン、マゼンダなどを用いてもよい。

また、図７（Ｂ）に示すように、４つの画素１３０を副画素として機能させて、まとめて１つの画素１４０として用いてもよい。例えば、４つの画素１３０それぞれに対応する着色層２６６を、赤、緑、青、黄としてもよい。なお、図７（Ｂ）では、赤色の光を発する画素１３０を画素１３０Ｒと示し、緑色の光を発する画素１３０を画素１３０Ｇと示し、青色の光を発する画素１３０を画素１３０Ｂと示し、黄色の光を発する画素１３０を画素１３０Ｙと示している。１つの画素１４０として用いる画素１３０の数を増やすことで、特に再現できる色域を広げることができる。よって、表示装置の表示品位を高めることができる。

また、図７（Ｂ）において、４つの画素１３０それぞれに対応する着色層２６６を、赤、緑、青、白としてもよい。白の光を発する画素１３０（画素１３０Ｗ）を設けることで、表示領域の発光輝度を高めることができる。なお、白の光を発する画素１３０の場合は、着色層２６６を設けなくてもよい。白の着色層２６６を設けないことで、着色層２６６透過時の輝度低下がなくなるため、表示装置の消費電力を低減することができる。一方で、白の着色層２６６を設けることにより、白色光の色温度を制御することができる。よって、表示装置の表示品位を高めることができる。また、表示装置の用途によっては、４つの画素１３０のうちの任意の２つの画素１３０を１つの画素１４０として用いてもよい。

なお、各画素１３０の占有面積や形状などは、それぞれ同じでもよいし、それぞれ異なっていてもよい。また、配列方法として、ストライプ配列以外の方法でもよい。例えば、デルタ配列、ベイヤー配列、ペンタイル配列などを適用することもできる。３つの画素１３０にペンタイル配列を適用した場合の例を、図７（Ｃ）に示す。

〔オーバーコート層２６８の形成〕
次に、遮光層２６４および着色層２６６上にオーバーコート層２６８を形成する（図６（Ｆ）参照）。

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

また、オーバーコート層２６８として透光性を有する導電膜を形成してもよい。これにより、発光素子１２５から発せられた光１５１を透過し、かつ、イオン化した不純物の透過を防ぐことができる。

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

本実施の形態では、基板１０２上に着色層２６６などを形成した基板を、対向基板１８１と呼ぶ。以上の工程により対向基板１８１を形成することができる。ただし、対向基板１８１に着色層２６６などを設けない場合がある。

〔素子基板１７１と対向基板１８１を貼り合せる〕
次に、素子基板１７１と対向基板１８１を、接着層１２０を介して貼り合せる。この時、素子基板１７１上の発光素子１２５と、対向基板１８１上の着色層２６６が向かい合うように配置する（図８（Ａ）参照）。

〔基板１０１の剥離〕
次に、素子基板１７１が有する基板１０１を、剥離層１１３とともに絶縁層１１９から剥離する（図８（Ｂ）参照）。剥離方法としては、機械的な力を加えること（人間の手や治具で引き剥がす処理や、ローラーを回転させながら分離する処理、超音波等）を用いて行えばよい。たとえば、素子基板１７１の側面から剥離層１１３と絶縁層１１９の界面に鋭利な刃物またはレーザー光照射等で切り込みをいれ、その切り込みに水を注入する。毛細管現象により水が剥離層１１３と絶縁層１１９の界面にしみこむことにより、剥離層１１３とともに基板１０１を絶縁層１１９から容易に剥離することができる。

〔基板１１１の貼り合わせ〕
次に、接着層１１２を介して基板１１１を絶縁層１１９に貼り合わせる（図９参照）。

〔基板１０２の剥離〕
次に、対向基板１８１が有する基板１０２を、剥離層１２３とともに絶縁層１２９から剥離する（以下、この工程を基板剥離とも記す）。

図１０（Ａ）に、基板剥離の進行途中における加工部材１５０の斜視図を示す。図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）における一点鎖線Ｐ−Ｑに対応する断面図である。この時、開口１３９と概ね重なる領域の接着層１２０と、開口１３９と概ね重なる領域の剥離層１１０ｂも一緒に除去され、開口１３２ａが形成される（図１０（Ｂ）参照）。接着層１２０および剥離層１１０ｂを剥離層１１０ａから剥離する工程を以下、端子部剥離とも記す。基板剥離が進行する間に端子部剥離が行われるため、基板剥離の進行方向と端子部剥離の進行方向は等しい。なお、上面形状において、開口１３９の輪郭が、剥離層１１０ａと剥離層１１０ｂが接する領域の輪郭より内側にあると、剥離層１１０ａから剥離層１１０ｂを剥がしやすくなるため好ましい。

図１０（Ａ）では、開口１３９の上面形状が第１の角１９２および第２の角１９３を有する六角形である場合を示している。また、基板１０２および剥離層１２３の剥離の進行方向は図１０（Ａ）に示す矢印１９４で表しており、開口１３９の上面形状の長辺と概ね平行である。

基板１０２上に剥離層１２３を有する領域における基板剥離は、剥離層１２３および絶縁層１２９の界面（以下、第１の界面とも記す）で起こる。一方で、開口１３９と重畳する領域における端子部剥離は、剥離層１１０ａおよび剥離層１１０ｂの界面（以下、第２の界面とも記す）で起こる。第１の界面および第２の界面は同一平面上にないため、基板剥離の第１の界面から第２の界面への、または第２の界面から第１の界面への進行が滑らかに行われない場合がある。具体的には、基板剥離の進行が開口１３９の近傍でさえぎられ、そのさえぎられた地点から本来剥離したい界面とは異なる界面において剥離が生じてしまう場合がある。

開口１３９の上面形状の第１の角１９２が剥離の進行方向と逆向きに突出していることで、基板剥離における端子部剥離の始点１９０での引っかかりを低減することができる。また、開口１３９の上面形状の第２の角１９３が剥離の進行方向に突出していることで、端子部剥離の終点での引っかかりを低減することができる。よって、本発明の一態様によって、作製歩留りの高い表示装置を作製することができる。

第１の角１９２および第２の角１９３が小さすぎると、端子部剥離における始点または終点付近の第２の界面の幅が狭くなり、端子部剥離が不安定となる。また第１の角１９２および第２の角１９３が大きすぎると、上記の引っかかりを低減する効果が低減してしまう。よって、第１の角１９２および第２の角１９３は、その大きさが３０°以上１５０°以下であることが好ましい。

図１１（Ａ）に、基板剥離を行う前の加工部材１５０の上面模式図を示す。加工部材１５０の最表面は基板１１１であり、図１１では表示領域１３１および開口１３９の輪郭を示している。開口１３９が有する基板剥離の進行方向（図１１（Ａ）に示す矢印１９４）と逆向きに突出する第１の角１９２の端部、および該進行方向に突出する第２の角１９３の端部がそれぞれ、端子部剥離の始点１９０および終点１９１となる。換言すると、基板剥離は、端子部剥離が開口１３９の第１の角１９２の端部である始点１９０において始まり、開口１３９の第２の角１９３の端部である終点１９１において終わる方向と同じ方向に進行する。なお、開口１３９の上面形状が平行四辺形であってもよい（図１１（Ｂ）参照）。また、開口１３９の上面形状が、始点１９０および終点１９１において突出し、始点１９０および終点１９１がそれぞれ内側に向かって滑らかに膨らんだ閉曲線であってもよい（図１１（Ｃ）参照）。図１１（Ｄ）は、図１１（Ｃ）における終点１９１近傍の領域１９５を拡大した上面模式図である。

なお、基板１０２を絶縁層１２９から剥離した後に、電極１１６上に剥離層１１０ａが残存する場合がある。剥離層１１０ａが電極１１６上に残存していると、電極１１６と異方性導電接続層１３８との間で接触不良が生じる場合がある。そのため、基板１０２を剥離した後に、アセトンなどの有機溶媒等を用いて電極１１６上に残存して付着した剥離層１１０ａを除去することが好ましい。本実施の形態では、アセトンを用いて電極１１６上の剥離層１１０ａを除去する。なお、剥離層１１０ａが電極１１６上に残存していても電極１１６と異方性導電接続層１３８との間の電気的接続に問題が生じない場合には、電極１１６上に残存した剥離層１１０ａを除去しなくてもよい。

〔基板１２１の貼り合わせ〕
次に、接着層１２２を介して、開口１３２ｂを有する基板１２１を絶縁層１２９に貼り合わせる（図１２（Ａ）参照）。この時、開口１３２ａと開口１３２ｂが重なるように貼り合せる。本実施の形態では、開口１３２ａと開口１３２ｂを合わせて開口１３２と呼ぶ。開口１３２において、電極１１６の表面が露出する。

基板１２１を絶縁層１２９に貼り合わせた時に、図１２（Ｂ）に示すように接着層１２２が開口１３２ａにおける各層の側面を覆うように、開口１３２ｂの幅や接着層１２２として用いる接着剤の量などを調整することが好ましい。このようにすることで、開口１３２ａの側面において露出している絶縁層１２９などに膜割れやひびが発生することを抑制できる。また、剥離層１１０ｂを除去した後に絶縁層１４１上の開口１３２ａ近傍に残存する剥離層１１０を接着層１２２で覆うことで、異方性導電接続層１３８への剥離層１１０を構成する材料の拡散などを抑制できる。例えば、開口１３２ｂの幅Ｗ１は、開口１３２の幅Ｗ２よりも小さいことが好ましい（図１２（Ｂ）参照）。図１２（Ｂ）に、基板１２１を絶縁層１２９に貼り合わせた後の表示装置１００の断面図を示す。

なお、本発明の一態様の表示装置１００は、１つの開口１３２内に電極１１６を複数設けることが好ましい。図１３（Ａ）は、１つの開口１３２内に複数の電極１１６を設けた表示装置１００の斜視図であり、図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）にＢ１−Ｂ２の一点鎖線で示した部位の断面図である。

平面図において開口１３２を基板１２１の輪郭より内側に設けることで、開口１３２の輪郭を基板１２１と基板１１１で支える構造とすることができる。よって、外部電極１２４と電極１１６が接続する領域の機械的強度が低下しづらく、同領域の意図しない変形を軽減することができる。本発明の一態様によれば、表示装置１００の破損を防ぎ、表示装置１００の信頼性を高めることができる。

また、基板１１１または基板１２１のうち、光１５１が射出される側の基板の外側に、反射防止層、光拡散層、マイクロレンズアレイ、プリズムシート、位相差板、偏光板などの特定の機能を有する材料で形成された層（以下、「機能層」ともいう。）を一種以上設けてもよい。反射防止層としては、例えば円偏光板などを用いることができる。機能層を設けることで、より表示品位の良好な表示装置を実現することができる。または、表示装置の消費電力を低減することができる。

図１４（Ａ）は、機能層１６１を有するトップエミッション構造の表示装置１００の断面図である。また、図１４（Ｂ）は、機能層１６１を有するボトムエミッション構造の表示装置１００の断面図である。また、図１４（Ｃ）は、機能層１６１を有するデュアルエミッション構造の表示装置１００の断面図である。

また、基板１１１または基板１２１として、特定の機能を有する材料を用いてもよい。例えば、基板１１１または基板１２１として、円偏光板を用いてもよい。また、例えば、基板１１１または基板１２１を、位相差板を用いて形成し、当該基板と重ねて偏光板を設けてもよい。また、例えば、基板１１１または基板１２１を、プリズムシートを用いて形成し、当該基板と重ねて円偏光板を設けてもよい。基板１１１または基板１２１として、特定の機能を有する材料を用いることで、表示品位の向上と、製造コストの低減を実現することができる。

〔外部電極１２４の形成〕
次に、開口１３２に異方性導電接続層１３８を形成し、異方性導電接続層１３８上に、表示装置１００に電力や信号を入力するための外部電極１２４を形成する（図１参照）。異方性導電接続層１３８を介して外部電極１２４と電極１１６を電気的に接続する。このようにして、表示装置１００に電力や信号を入力することが可能となる。なお、外部電極１２４として、ＦＰＣを用いることができる。また、外部電極１２４として金属線を用いることもできる。該金属線と電極１１６の接続は、異方性導電接続層１３８を用いてもよいが、異方性導電接続層１３８を用いずに、ワイヤーボンディング法により行ってもよい。また、該金属線と電極１１６の接続をハンダ付けで行ってもよい。

開口１３２の上面形状は、図１１に示した開口１３９と概ね一致する。開口１３２の上面形状は第１の角１９２および第２の角１９３を有する六角形であることが好ましい。また、第１の角１９２および第２の角１９３の大きさは３０°以上１５０°以下であることが好ましい。また、開口１３２の上面形状は第１の角１９２および第２の角１９３を有する平行四辺形であってもよい。

なお、上述の表示装置１００の作製方法では、剥離層１２３が有する開口１３９の上面図における端部が剥離層１２３の端部より内側にある例を示したが、これに限られない。図１５（Ａ）に示すように、開口１３９の輪郭の一部が、剥離層１２３の輪郭と一致していてもよい。図１５（Ａ）は基板剥離を行う前の加工部材１５５の上面模式図であり、図の矢印１９４は基板剥離の進行方向を示している。また図１５（Ｂ）は、基板剥離後の基板１１１を有する側の加工部材１５５の上面模式図である。図１５（Ｂ）の状態から、二点鎖線１９６、１９７に沿って加工部材１５５を分断することで、剥離層１１０ａを露出させた領域の３辺を基板１１１の輪郭と一致させることができる（図１５（Ｃ）参照）。図１５（Ａ）、（Ｂ）に示した基板剥離および図１５（Ｃ）に示した分断を経て作製できる表示装置１６０の斜視図を図１６（Ａ）に示す。図１６（Ｂ）は図１６（Ａ）にＳ−Ｔの一点鎖線で示す部位の断面図である。なお、該基板剥離および該分断を除く図１６の表示装置１６０の作製方法については、上述の表示装置１００の作製方法の記述を参照できる。

＜表示装置のレイアウトの構成例＞
ところで、本発明の一態様の表示装置のマスク用図面（レイアウト図）を図１７に示す。図１７には、該表示装置が有する表示領域５３１および電極１１６が示されている。また図１７には、上記の作製方法における剥離層１２３および絶縁層１２９の形成に用いるマスクパターン５０１を示している。マスクパターン５０１は上面図において電極１１６を内側に含むように開口を４つ有し、各開口の上面形状は２つの鋭角を有する六角形である。マスクパターン５０１が該開口を有することで、図６（Ｂ）に示すように剥離層１２３および絶縁層１２９に開口１３９を形成することができる。

本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。

（実施の形態２）
本実施の形態では、上記実施の形態に示した表示装置１００と異なる構成を有する表示装置２００について、図１８を用いて説明する。図１８（Ａ）は表示装置２００の斜視図であり、図１８（Ｂ）は、図１８（Ａ）中にＡ５−Ａ６の一点鎖線で示す部位の断面図である。

＜表示装置の構成＞
本実施の形態に示す表示装置２００は、表示領域２３１と、周辺回路２５１を有する。また、表示装置２００は、電極１１５、ＥＬ層１１７、電極１１８を含む発光素子１２５と、電極１１６を有する。発光素子１２５は、表示領域２３１中に複数形成されている。また、各発光素子１２５には、発光素子１２５の発光量を制御するトランジスタ２３２が接続されている。

電極１１６は、開口１３２に形成された異方性導電接続層１３８を介して外部電極１２４と電気的に接続されている。また、図示しないが電極１１６は周辺回路２５１に電気的に接続されている。

周辺回路２５１は、複数のトランジスタ２５２により構成されている。周辺回路２５１は、外部電極１２４から供給された信号を、表示領域２３１中のどの発光素子１２５に供給するかを決定する機能を有する。

図１８に示す表示装置２００は、接着層１２０を介して基板１１１と基板１２１が貼り合わされた構造を有する。基板１１１上には、接着層１１２を介して絶縁層２０５が形成されている。絶縁層２０５は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、または窒化酸化アルミニウム等を、単層または多層で形成するのが好ましい。絶縁層２０５は、スパッタリング法やＣＶＤ法、熱酸化法、塗布法、印刷法等を用いて形成することが可能である。

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

また、絶縁層２０５上に、トランジスタ２３２、トランジスタ２５２、電極１１６、配線２１９が形成されている。なお、本実施の形態では、トランジスタ２３２および／またはトランジスタ２５２として、ボトムゲート型のトランジスタの１つであるチャネルエッチング型のトランジスタを例示しているが、チャネル保護型のトランジスタや、トップゲート型のトランジスタなどを用いることも可能である。また、逆スタガ型のトランジスタや、順スタガ型のトランジスタを用いることも可能である。また、チャネルが形成される半導体層を２つのゲート電極で挟む構造の、デュアルゲート型のトランジスタを用いることも可能である。また、シングルゲート構造のトランジスタに限定されず、複数のチャネル形成領域を有するマルチゲート型トランジスタ、例えばダブルゲート型トランジスタとしてもよい。

また、トランジスタ２３２およびトランジスタ２５２として、プレーナ型、ＦＩＮ型（フィン型）、ＴＲＩ−ＧＡＴＥ型（トライゲート型）などの、様々な構成のトランジスタを用いることが出来る。

トランジスタ２３２とトランジスタ２５２は、それぞれが同様の構造を有していてもよいし、異なる構造を有していてもよい。トランジスタのサイズ（例えば、チャネル長、およびチャネル幅）等は、各トランジスタで適宜調整することができる。

トランジスタ２３２およびトランジスタ２５２は、ゲート電極として機能できる電極２０６、ゲート絶縁層として機能できる絶縁層２０７、半導体層２０８、ソース電極またはドレイン電極の一方として機能できる電極２１４、ソース電極またはドレイン電極の他方として機能できる電極２１５を有する。

配線２１９、電極２１４、および電極２１５は、電極１１６を形成するための導電層の一部を用いて、電極１１６と同時に形成することができる。また、絶縁層２０７は、絶縁層２０５と同様の材料および方法により形成することができる。

半導体層２０８は、単結晶半導体、多結晶半導体、微結晶半導体、ナノクリスタル半導体、セミアモルファス半導体、非晶質半導体、等を用いて形成することができる。例えば、非晶質シリコンや、微結晶ゲルマニウム等を用いることができる。また、炭化シリコン、ガリウム砒素、酸化物半導体、窒化物半導体などの化合物半導体や、有機半導体等を用いることができる。また、半導体層２０８として酸化物半導体を用いる場合は、ＣＡＡＣ−ＯＳ（Ｃ Ａｘｉｓ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、多結晶酸化物半導体、微結晶酸化物半導体、ｎｃ−ＯＳ（ｎａｎｏ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、非晶質酸化物半導体などを用いることができる。

なお、酸化物半導体は、エネルギーギャップが３．０ｅＶ以上と大きく、可視光に対する透過率が大きい。また、酸化物半導体を適切な条件で加工して得られたトランジスタにおいては、オフ電流（トランジスタがオフ状態の時にソースとドレイン間に流れる電流）を極めて小さくすることができる。例えばソースとドレイン間の電圧が３．５Ｖ、温度２５℃においては、チャネル幅１μｍあたり１００ｚＡ（１×１０^−１９Ａ）以下、もしくは１０ｚＡ（１×１０^−２０Ａ）以下、さらには１ｚＡ（１×１０^−２１Ａ）以下とすることができる。このため、消費電力の少ない表示装置を提供することができる。

また、半導体層２０８に酸化物半導体を用いる場合は、半導体層２０８に接する絶縁層に酸素を有する絶縁層を用いることが好ましい。特に、半導体層２０８に接する絶縁層として、加熱処理により酸素を放出する絶縁層を用いることが好ましい。

また、トランジスタ２３２およびトランジスタ２５２上に絶縁層２１０が形成され、絶縁層２１０上に絶縁層２１１が形成されている。絶縁層２１０及び絶縁層２１１は、保護絶縁層として機能し、絶縁層２１１よりも上の層からトランジスタ２３２およびトランジスタ２５２への不純物元素が拡散することを防止または低減することができる。絶縁層２１０及び絶縁層２１１は、絶縁層２０５と同様の材料及び方法で形成することができる。

絶縁層２１１上に層間絶縁層２１２が形成される。層間絶縁層２１２は、トランジスタ２３２やトランジスタ２５２に起因する凹凸を吸収することができる。層間絶縁層２１２の表面に平坦化処理を行ってもよい。平坦化処理としては特に限定されないが、研磨処理（例えば、化学的機械研磨法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：ＣＭＰ））、やドライエッチング処理により行うことができる。

また、平坦化機能を有する絶縁材料を用いて層間絶縁層２１２を形成することで、研磨処理を省略することもできる。平坦化機能を有する絶縁材料として、例えば、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂等の有機材料を用いることができる。また上記有機材料の他に、低誘電率材料（ｌｏｗ−ｋ材料）等を用いることができる。なお、これらの材料で形成される絶縁膜を複数積層させることで、層間絶縁層２１２を形成してもよい。

また、層間絶縁層２１２上に、発光素子１２５と、隣接する発光素子１２５を離間するための隔壁１１４が形成されている。電極１１５が電極１１６と重なるように開口１３２に形成される。

また、基板１２１には、遮光層２６４、着色層２６６、及びオーバーコート層２６８が形成されている。表示装置２００は、発光素子１２５からの光を、着色層２６６を介して基板１２１側から射出する、所謂トップエミッション構造の表示装置である。

また、発光素子１２５は、層間絶縁層２１２、絶縁層２１１、および絶縁層２１０に設けられた開口を介してトランジスタ２３２と電気的に接続されている。

また、発光素子１２５を、ＥＬ層１１７から発する光を共振させる微小光共振器（「マイクロキャビティ」ともいう）構造とすることで、異なる発光素子１２５で同じＥＬ層１１７を用いても、異なる波長の光を狭線化して取り出すことができる。

一例として、図１９に、発光素子１２５をマイクロキャビティ構造とした表示装置２００の断面図を示す。なお、図１９（Ａ）は、図１８（Ａ）中にＡ５−Ａ６の一点鎖線で示す部位近傍の断面図に相当する。また、図１９（Ｂ）は、図１９（Ａ）に示した部位２８０の拡大図である。

発光素子１２５をマイクロキャビティ構造とする場合、電極１１８を入射光量のうち一定光量の光を透過して一定光量の光を反射する（半透過）導電性材料を用いて形成し、電極１１５を、反射率の高い（可視光の反射率が５０％以上１００％以下、好ましくは７０％以上１００％以下）導電性材料と、透過率の高い（可視光の透過率が５０％以上１００％以下、好ましくは７０％以上１００％以下）導電性材料の積層で形成する。ここでは、電極１１５を、光を反射する導電性材料で形成された電極１１５ａと、光を透過する導電性材料で形成された電極１１５ｂの積層としている。電極１１５ｂは、ＥＬ層１１７と電極１１５ａの間に設ける（図１９（Ｂ）参照）。電極１１８は半反射電極として、電極１１５ａは反射電極として機能できる。

例えば、電極１１８として、厚さ１ｎｍ乃至３０ｎｍ、好ましくは１ｎｍ乃至１５ｎｍの銀（Ａｇ）を含む導電性材料、またはアルミニウム（Ａｌ）を含む導電性材料などを用いればよい。本実施の形態では、電極１１８として厚さ１０ｎｍの銀とマグネシウムを含む導電性材料を用いる。

また、電極１１５ａとして厚さ５０ｎｍ乃至５００ｎｍ、好ましくは５０ｎｍ乃至２００ｎｍの銀（Ａｇ）を含む導電性材料、またはアルミニウム（Ａｌ）を含む導電性材料などを用いればよい。本実施の形態では、電極１１５ａとして厚さ１００ｎｍの銀を含む導電性材料を用いる。

また、電極１１５ｂとして厚さ１ｎｍ乃至２００ｎｍ、好ましくは５ｎｍ乃至１００ｎｍのインジウム（Ｉｎ）を含む導電性酸化物、または亜鉛（Ｚｎ）を含む導電性酸化物などを用いればよい。本実施の形態では、電極１１５ｂとしてインジウム錫酸化物を用いる。また、電極１１５ａの下に、さらに導電性酸化物を設けてもよい。

電極１１５ｂの厚さｔを変えることで、電極１１８とＥＬ層１１７の界面から電極１１５ａと電極１１５ｂの界面までの距離ｄを任意の値に設定することができる。画素ごとに電極１１５ｂの厚さｔを変えることで、同じＥＬ層１１７を用いても、画素ごとに異なる発光スペクトルを有する発光素子１２５を設けることができる。よって、各発光色の色純度を高め、色再現性の良好な表示装置を実現することができる。また、画素ごと（発光色ごと）にＥＬ層１１７を形成する必要がないため、表示装置の作製工程を少なくし、生産性を高めることができる。また、表示装置の高精細化を容易とすることができる。

なお、光学的距離ｄの調整方法は上記の調整方法に限定されない。例えば、ＥＬ層１１７の膜厚を変えることで光学的距離ｄを調整してもよい。

図１９（Ａ）は、赤色の光１５１Ｒを発光することができる画素１３０Ｒ、緑色の光１５１Ｇを発光することができる画素１３０Ｇ、青色の光１５１Ｂを発光することができる画素１３０Ｂ、および黄色の光１５１Ｙを発光することができる画素１３０Ｙを１つの画素１４０として用いる例を示している。なお、本発明の一態様はこれに限定されず、画素１４０として、赤、緑、青、黄、シアン、マゼンダ、または白などの光を発光することができる副画素を適宜組み合わせて用いればよい。例えば、画素１３０Ｒ、画素１３０Ｇ、および画素１３０Ｂの３つの副画素で画素１４０を構成してもよい。

また、発光素子１２５と重畳する位置に着色層２６６を設けて、光１５１が着色層２６６を透過して外部に射出する構成としてもよい。図２０に、図１９に示した表示装置２００に着色層２６６を組み合わせた構成の一例を示す。図２０に示す表示装置２００は、赤色の光１５１Ｒを発光することができる画素１３０Ｒと重ねて赤色の波長域の光を透過する着色層２６６Ｒが設けられ、緑色の光１５１Ｇを発光することができる画素１３０Ｇと重ねて緑色の波長域の光を透過する着色層２６６Ｇが設けられ、青色の光１５１Ｂを発光することができる画素１３０Ｂと重ねて青色の波長域の光を透過する着色層２６６Ｂが設けられ、黄色の光１５１Ｙを発光することができる画素１３０Ｙと重ねて黄色の波長域の光を透過する着色層２６６Ｙが設けられている。

画素１３０Ｒ、画素１３０Ｇ、画素１３０Ｂに加えて画素１３０Ｙを用いることで、表示装置の色再現性を高めることができる。また、画素１４０を画素１３０Ｒ、画素１３０Ｇ、および画素１３０Ｂのみで構成する場合、画素１４０の発光色を白としたい時は、画素１３０Ｒ、画素１３０Ｇ、および画素１３０Ｂの全てを発光させる必要がある。一方、画素１３０Ｒ、画素１３０Ｇ、および画素１３０Ｂに加えて、画素１３０Ｙを設けることで、画素１３０Ｂと画素１３０Ｙのみを発光させて、白色光を得ることが可能となる。よって、画素１３０Ｒと画素１３０Ｇを発光させなくても白色光を得ることができるため、表示装置の消費電力を低減することができる。

また、画素１３０Ｙに代えて、白色の光１５１Ｗを発光することができる画素１３０Ｗを用いてもよい。画素１３０Ｙに代えて、画素１３０Ｗを用いることで、画素１３０Ｗのみの発光により白色光を得ることができるため、表示装置の消費電力をより低減することができる。

なお、画素１３０Ｗを用いる場合は、画素１３０Ｗに着色層を設けなくてもよい。着色層を設けないことで、表示領域の輝度が向上し、視認性の良好な表示装置を実現することができる。また、表示装置の消費電力をより低減することができる。

また、画素１３０Ｗに可視光領域のほぼ全体を透過する着色層２６６Ｗを設けてもよい。これにより、白色の光１５１Ｗの色温度を変化させることができる。よって、表示品位の良好な表示装置を実現することができる。

また、マイクロキャビティ構造の発光素子１２５と着色層２６６を組み合わせて用いることにより、光１５１の色純度をさらに高めることができる。よって、表示装置２００の色再現性を高めることができる。また、外部から入射した光は、着色層２６６で大部分が吸収されるため、外部から入射した光の表示領域２３１への映り込みを軽減し、表示装置の視認性を高めることができる。よって、表示品位の良好な表示装置を実現することができる。

また、本実施の形態では、表示装置の一例として、アクティブマトリクス型の表示装置について例示したが、パッシブマトリクス型の表示装置に適用することも可能である。また、ボトムエミッション構造の表示装置、デュアルエミッション構造の表示装置にも適用可能である。

本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。

（実施の形態３）
本実施の形態では、表示装置２００のより具体的な構成例について、図２１および図２２を用いて説明する。

＜画素回路構成例＞
図２１（Ａ）は、表示装置３１００の構成を説明するためのブロック図である。表示装置３１００は、表示領域３１３１、回路３１３２、および回路３１３３を有する。回路３１３２は、例えば走査線駆動回路として機能する。また、回路３１３３は、例えば信号線駆動回路として機能する。

また、表示装置３１００は、各々が略平行に配設され、且つ、回路３１３２によって電位が制御されるｍ本の走査線３１３５と、各々が略平行に配設され、且つ、回路３１３３によって電位が制御されるｎ本の信号線３１３６と、を有する。さらに、表示領域３１３１はｍ行ｎ列のマトリクス状に配設された複数の画素３１３０を有する。なお、ｍ、ｎは、ともに２以上の自然数である。

表示領域３１３１において、各走査線３１３５は、画素３１３０のうち、いずれかの行に配設されたｎ個の画素３１３０と電気的に接続される。また、各信号線３１３６は、画素３１３０のうち、いずれかの列に配設されたｍ個の画素３１３０に電気的に接続される。

また、図２１（Ｂ）に示すように、表示領域３１３１を挟んで回路３１３２と向き合う位置に、回路３１５２を設けてもよい。また、図２１（Ｃ）に示すように、表示領域３１３１を挟んで回路３１３３と向き合う位置に、回路３１５３を設けてもよい。図２１（Ｂ）および図２１（Ｃ）では、回路３１５２を回路３１３２と同様に走査線３１３５に接続する例を示している。ただし、これに限らず、例えば、走査線３１３５に接続する回路３１３２と回路３１５２を、数行毎に変えてもよい。図２１（Ｃ）では、回路３１５３を回路３１３３と同様に信号線３１３６に接続する例を示して。ただし、これに限らず、例えば、信号線３１３６に接続する回路３１３３と回路３１５３を、数行毎に変えてもよい。また、回路３１３２、回路３１３３、回路３１５２および回路３１５３は、画素３１３０を駆動する以外の機能を有していてもよい。

また、回路３１３２、回路３１３３、回路３１５２および回路３１５３を、駆動回路部という場合がある。画素３１３０は、画素回路３１３７および表示素子を有する。画素回路３１３７は表示素子を駆動する回路である。駆動回路部が有するトランジスタは、画素回路３１３７を構成するトランジスタと同時に形成することができる。また、駆動回路部の一部または全部を他の基板上に形成して、表示装置３１００と電気的に接続してもよい。例えば、駆動回路部の一部または全部を単結晶基板を用いて形成し、表示装置３１００と電気的に接続してもよい。

図２２（Ａ１）、図２２（Ａ２）、図２２（Ｂ１）、および図２２（Ｂ２）は、表示装置３１００の画素３１３０に用いることができる回路構成を示している。

＜発光表示装置用画素回路の一例＞
図２２（Ａ１）および図２２（Ａ２）に、発光表示装置に用いることができる画素回路の一例を示す。図２２（Ａ１）および図２２（Ａ２）に示す画素回路３１３７は、トランジスタ３４３１と、容量素子３２３３と、トランジスタ３２３２と、トランジスタ３４３４と、を有する。図２２（Ａ２）はトランジスタ３４３１、トランジスタ３２３２、トランジスタ３４３４に、バックゲート電極を有するトランジスタを用いた場合の回路図である。また、画素回路３１３７は、表示素子として機能できる発光素子３１２５と電気的に接続されている。

トランジスタ３４３１のソース電極およびドレイン電極の一方は、データ信号が与えられるｎ列目の信号線３１３６（以下、信号線ＤＬ＿ｎという）に電気的に接続される。さらに、トランジスタ３４３１のゲート電極は、ゲート信号が与えられるｍ行目の走査線３１３５（以下、走査線ＧＬ＿ｍという）に電気的に接続される。

トランジスタ３４３１は、データ信号のノード３４３５への書き込みを制御する機能を有する。

容量素子３２３３の一対の電極の一方は、ノード３４３５に電気的に接続され、他方は、ノード３４３７に電気的に接続される。また、トランジスタ３４３１のソース電極およびドレイン電極の他方は、ノード３４３５に電気的に接続される。

容量素子３２３３は、ノード３４３５に書き込まれたデータを保持する保持容量としての機能を有する。

トランジスタ３２３２のソース電極およびドレイン電極の一方は、電位供給線ＶＬ＿ａに電気的に接続され、他方はノード３４３７に電気的に接続される。さらに、トランジスタ３２３２のゲート電極は、ノード３４３５に電気的に接続される。

トランジスタ３４３４のソース電極およびドレイン電極の一方は、電位供給線ＶＬ＿ｃに電気的に接続され、他方はノード３４３７に電気的に接続される。さらに、トランジスタ３４３４のゲート電極は、走査線ＧＬ＿ｍに電気的に接続される。

発光素子３１２５のアノードおよびカソードの一方は、電位供給線ＶＬ＿ｂに電気的に接続され、他方は、ノード３４３７に電気的に接続される。

発光素子３１２５としては、例えば有機エレクトロルミネセンス素子（有機ＥＬ素子ともいう）などを用いることができる。ただし、これに限定されず、例えば無機材料からなる無機ＥＬ素子を用いても良い。

例えば、電位供給線ＶＬ＿ａはＶＤＤを供給する機能を有する。また、電位供給線ＶＬ＿ｂはＶＳＳを供給する機能を有する。また、電位供給線ＶＬ＿ｃはＶＳＳを供給する機能を有する。

ここで、図２２（Ａ１）および図２２（Ａ２）の画素回路３１３７を有する表示装置の動作例について説明しておく。まず、回路３１３２により各行の画素回路３１３７を順次選択し、トランジスタ３４３１をオン状態にしてデータ信号（電位）をノード３４３５に書き込む。次に、トランジスタ３４３４をオン状態にしてノード３４３７の電位をＶＳＳとする。

その後、トランジスタ３４３１をオフ状態としてノード３４３５に書き込まれたデータ信号を保持する。次に、トランジスタ３４３４をオフ状態とする。トランジスタ３２３２のソースとドレインの間に流れる電流量は、ノード３４３５に書き込まれたデータ信号に応じて決まる。よって、発光素子３１２５は、流れる電流量に応じた輝度で発光する。これを行毎に順次行うことにより、画像を表示できる。

また、複数の画素３１３０を、それぞれ副画素として用いて、それぞれの副画素から異なる波長域の光を発光させることで、カラー画像を表示することができる。例えば、赤の波長域の光を発する画素３１３０、緑の波長域の光を発する画素３１３０、および青の波長域の光を発する画素３１３０を１つの画素として用いる。

なお、組み合わせる光の波長域は、赤、緑、および青に限定されず、シアン、黄およびマゼンダであってもよい。１つの画素に少なくとも３種類の異なる波長域の光を発する副画素を設けることで、フルカラー画像を表示することができる。

また、赤、緑、および青に加えて、黄の波長域の光を発する副画素を加えてもよい。また、シアン、黄、およびマゼンダに加えて、青の波長域の光を発する副画素を加えてもよい。１つの画素に４種類以上の異なる波長域で発光する副画素を設けることで、表示する画像の色の再現性をさらに高めることができる。

また、１つの画素に用いる、赤、緑、青の画素数比（または発光面積比）は、必ずしも１：１：１である必要は無い。例えば、画素数比（発光面積比）を赤：緑：青＝１：１：２としてもよい。また、画素数比（受光面積比）を赤：緑：青＝１：２：３としてもよい。

また、白色の光を発光する副画素に、赤、緑、青などのカラーフィルタを組み合わせて、フルカラー表示を実現することもできる。また、赤、緑、または青の波長域の光を発する副画素それぞれに、赤、緑、または青の波長域の光を透過するカラーフィルタを組み合わせてもよい。

＜液晶表示装置用画素回路の一例＞
図２２（Ｂ１）および図２２（Ｂ２）に、液晶表示装置に用いることができる画素回路の一例を示す。図２２（Ｂ１）および図２２（Ｂ２）に示す画素回路３１３７は、トランジスタ３４３１と、容量素子３２３３と、を有する。図２２（Ｂ２）はトランジスタ３４３１に、バックゲート電極を有するトランジスタを用いた場合の回路図である。また、画素回路３１３７は、表示素子として機能できる液晶素子３４３２と電気的に接続されている。

液晶素子３４３２の一対の電極の一方の電位は、画素回路３１３７の仕様に応じて適宜設定される。液晶素子３４３２に含まれる液晶は、ノード３４３６に書き込まれるデータにより配向状態が設定される。なお、複数の画素回路３１３７のそれぞれが有する液晶素子３４３２の一対の電極の一方に、共通の電位（コモン電位）を与えてもよい。

液晶素子３４３２のモードとしては、例えば、ＴＮモード、ＳＴＮモード、ＶＡ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、またはＴＢＡ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ Ｂｅｎｄ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードなどを用いてもよい。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、ゲストホストモードなどがある。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。

ｍ行ｎ列目の画素回路３１３７において、トランジスタ３４３１のソース電極およびドレイン電極の一方は、信号線ＤＬ＿ｎに電気的に接続され、他方はノード３４３６に電気的に接続される。トランジスタ３４３１のゲート電極は、走査線ＧＬ＿ｍに電気的に接続される。トランジスタ３４３１は、ノード３４３６へのデータ信号の書き込みを制御する機能を有する。

容量素子３２３３の一対の電極の一方は、特定の電位が供給される配線（以下、「容量線ＣＬ」ともいう。）に電気的に接続され、他方は、ノード３４３６に電気的に接続される。また、液晶素子３４３２の一対の電極の他方はノード３４３６に電気的に接続される。なお、容量線ＣＬの電位の値は、画素回路３１３７の仕様に応じて適宜設定される。容量素子３２３３は、ノード３４３６に書き込まれたデータを保持する保持容量としての機能を有する。

ここで、図２１（Ｃ）の画素回路３１３７を有する表示装置の動作例について説明しておく。まず、回路３１３２により各行の画素回路３１３７を順次選択し、トランジスタ３４３１をオン状態にしてノード３４３６にデータ信号を書き込む。

次に、トランジスタ３４３１をオフ状態としてノード３４３６に書き込まれたデータ信号を保持する。ノード３４３６に書き込まれたデータ信号に応じて、液晶素子３４３２の透過光量が決まる。これを行毎に順次行うことにより、表示領域３１３１に画像を表示できる。

＜表示素子＞
本発明の一態様の表示装置は、様々な形態を用いること、または様々な表示素子を有することが出来る。表示素子は、例えば、ＬＥＤ（白色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤなど）などを含むＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子（有機物および無機物を含むＥＬ素子、有機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子）、トランジスタ（電流に応じて発光するトランジスタ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、電子放出素子、液晶素子、電気泳動素子、グレーティングライトバルブ（ＧＬＶ）やデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）、ＤＭＳ（デジタル・マイクロ・シャッター）素子、ＭＩＲＡＳＯＬ（登録商標）ディスプレイ、ＩＭＯＤ（インターフェロメトリック・モジュレーション）素子、圧電セラミックディスプレイなどのＭＥＭＳ（マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム）を用いた表示素子、エレクトロウェッティング素子などが挙げられる。これらの他にも、電気的または磁気的作用により、コントラスト、輝度、反射率、透過率などが変化する表示媒体を有していても良い。また、表示素子として量子ドットを用いてもよい。ＥＬ素子を用いた表示装置の一例としては、ＥＬディスプレイなどがある。電子放出素子を用いた表示装置の一例としては、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）又はＳＥＤ方式平面型ディスプレイ（ＳＥＤ：Ｓｕｒｆａｃｅ−ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｅｍｉｔｔｅｒ Ｄｉｓｐｌａｙ）などがある。量子ドットを用いた表示装置の一例としては、量子ドットディスプレイなどがある。液晶素子を用いた表示装置の一例としては、液晶ディスプレイ（透過型液晶ディスプレイ、半透過型液晶ディスプレイ、反射型液晶ディスプレイ、直視型液晶ディスプレイ、投射型液晶ディスプレイ）などがある。電気泳動素子を用いた表示装置の一例としては、電子ペーパーなどがある。なお、半透過型液晶ディスプレイや反射型液晶ディスプレイを実現する場合には、画素電極の一部、または、全部が、反射電極としての機能を有するようにすればよい。例えば、画素電極の一部、または、全部が、アルミニウム、銀、などを有するようにすればよい。さらに、その場合、反射電極の下に、ＳＲＡＭなどの記憶回路を設けることも可能である。これにより、さらに、消費電力を低減することができる。

本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。

（実施の形態４）
本実施の形態では、上記実施の形態に示したトランジスタ２３２に置き換えて用いることができるトランジスタの一例について、図２３乃至図３１を用いて説明する。なお、本明細書等に開示するトランジスタは、トランジスタ３４３１やトランジスタ３４３４などにも用いることができる。

本発明の一態様の表示装置１００は、ボトムゲート型のトランジスタや、トップゲート型トランジスタなどの様々な形態のトランジスタを用いて作製することができる。よって、既存の製造ラインに合わせて、使用する半導体層の材料やトランジスタ構造を容易に置き換えることができる。

〔ボトムゲート型トランジスタ〕
図２３（Ａ１）は、ボトムゲート型のトランジスタの一種であるチャネル保護型のトランジスタ４１０の断面図である。図２３（Ａ１）において、トランジスタ４１０は基板２７１上に形成されている。また、トランジスタ４１０は、基板２７１上に絶縁層２７２を介して電極２４６を有する。また、電極２４６上に絶縁層２２６を介して半導体層２４２を有する。電極２４６はゲート電極として機能できる。絶縁層２２６はゲート絶縁層として機能できる。

また、半導体層２４２のチャネル形成領域上に絶縁層２４１を有する。また、半導体層２４２の一部と接して、絶縁層２２６上に電極２４４ａおよび電極２４４ｂを有する。電極２４４ａは、ソース電極またはドレイン電極の一方として機能できる。電極２４４ｂは、ソース電極またはドレイン電極の他方として機能できる。電極２４４ａの一部、および電極２４４ｂの一部は、絶縁層２４１上に形成される。

絶縁層２４１は、チャネル保護層として機能できる。チャネル形成領域上に絶縁層２４１を設けることで、電極２４４ａおよび電極２４４ｂの形成時に生じる半導体層２４２の露出を防ぐことができる。よって、電極２４４ａおよび電極２４４ｂの形成時に、半導体層２４２のチャネル形成領域がエッチングされることを防ぐことができる。本発明の一態様によれば、電気特性の良好なトランジスタを実現することができる。

また、トランジスタ４１０は、電極２４４ａ、電極２４４ｂおよび絶縁層２４１上に絶縁層２２８を有し、絶縁層２２８の上に絶縁層２２９を有する。

例えば、絶縁層２７２は、絶縁層２２２や絶縁層２０５と同様の材料および方法を用いて形成することができる。なお、絶縁層２７２は複数の絶縁層の積層であってもよい。また、例えば、半導体層２４２は、半導体層２０８と同様の材料および方法を用いて形成することができる。なお、半導体層２４２は複数の半導体層の積層であってもよい。また、例えば、電極２４６は、電極２０６と同様の材料および方法を用いて形成することができる。なお、電極２４６は複数の導電層の積層であってもよい。また、例えば、絶縁層２２６は、絶縁層２０７と同様の材料および方法を用いて形成することができる。なお、絶縁層２２６は複数の絶縁層の積層であってもよい。また、例えば、電極２４４ａおよび電極２４４ｂは、電極２１４または電極２１５と同様の材料および方法を用いて形成することができる。なお、電極２４４ａおよび電極２４４ｂは複数の導電層の積層であってもよい。また、例えば、絶縁層２４１は、絶縁層２２６と同様の材料および方法を用いて形成することができる。なお、絶縁層２４１は複数の絶縁層の積層であってもよい。また、例えば、絶縁層２２８は、絶縁層２１０と同様の材料および方法を用いて形成することができる。なお、絶縁層２２８は複数の絶縁層の積層であってもよい。また、例えば、絶縁層２２９は、絶縁層２１１と同様の材料および方法を用いて形成することができる。なお、絶縁層２２９は複数の絶縁層の積層であってもよい。

本実施の形態で開示するトランジスタを構成する電極、半導体層、絶縁層などは、他の実施の形態に開示した材料および方法を用いて形成することができる。

半導体層２４２に酸化物半導体を用いる場合、電極２２４ａおよび電極２２４ｂの、少なくとも半導体層２４２と接する部分に、半導体層２４２の一部から酸素を奪い、酸素欠損を生じさせることが可能な材料を用いることが好ましい。半導体層２４２中の酸素欠損が生じた領域はキャリア濃度が増加し、当該領域はｎ型化し、ｎ型領域（ｎ^＋層）となる。したがって、当該領域はソース領域またはドレイン領域として機能することができる。半導体層２４２に酸化物半導体を用いる場合、半導体層２４２から酸素を奪い、酸素欠損を生じさせることが可能な材料の一例として、タングステン、チタン等を挙げることができる。

半導体層２４２にソース領域およびドレイン領域が形成されることにより、電極２２４ａおよび電極２２４ｂと半導体層２４２の接触抵抗を低減することができる。よって、電界効果移動度や、しきい値電圧などの、トランジスタの電気特性を良好なものとすることができる。

半導体層２４２にシリコンなどの半導体を用いる場合は、半導体層２４２と電極２２４ａの間、および半導体層２４２と電極２２４ｂの間に、ｎ型半導体またはｐ型半導体として機能する層を設けることが好ましい。ｎ型半導体またはｐ型半導体として機能する層は、トランジスタのソース領域またはドレイン領域として機能することができる。

絶縁層２２９は、外部からのトランジスタへの不純物の拡散を防ぐ、または低減する機能を有する材料を用いて形成することが好ましい。なお、必要に応じて絶縁層２２９を省略することもできる。

なお、半導体層２４２に酸化物半導体を用いる場合、絶縁層２２９の形成前または形成後、もしくは絶縁層２２９の形成前後に加熱処理を行ってもよい。加熱処理を行うことで、絶縁層２２９や他の絶縁層中に含まれる酸素を半導体層２４２中に拡散させ、半導体層２４２中の酸素欠損を補填することができる。または、絶縁層２２９を加熱しながら成膜することで、半導体層２４２中の酸素欠損を補填することができる。

なお、一般に、ＣＶＤ法は、プラズマを利用するプラズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ：Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ ＣＶＤ）法、熱を利用する熱ＣＶＤ（ＴＣＶＤ：Ｔｈｅｒｍａｌ ＣＶＤ）法などに分類できる。さらに用いる原料ガスによって金属ＣＶＤ（ＭＣＶＤ：Ｍｅｔａｌ ＣＶＤ）法、有機金属ＣＶＤ（ＭＯＣＶＤ：Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ ＣＶＤ）法などに分類できる。

また、一般に、蒸着法は、抵抗加熱蒸着法、電子線蒸着法、ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法、ＰＬＤ（Ｐｕｌｓｅｄ Ｌａｓｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＩＡＤ（Ｉｏｎ ｂｅａｍ Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などに分類できる。

プラズマＣＶＤ法は、比較的低温で高品質の膜が得られる。また、ＭＯＣＶＤ法や蒸着法などの、成膜時にプラズマを用いない成膜方法を用いると、被形成面にダメージが生じにくく、また、欠陥の少ない膜が得られる。

また、一般に、スパッタリング法は、ＤＣスパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法、ＲＦスパッタリング法、イオンビームスパッタリング法、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）スパッタリング法、対向ターゲットスパッタリング法などに分類できる。

対向ターゲットスパッタリング法では、プラズマがターゲット間に閉じこめられるため、基板へのプラズマダメージを低減することができる。また、ターゲットの傾きによっては、スパッタリング粒子の基板への入射角度を浅くすることができるため、段差被覆性を高めることができる。

図２３（Ａ２）に示すトランジスタ４１１は、絶縁層２２９上にバックゲート電極として機能できる電極２２３を有する点が、トランジスタ４１０と異なる。電極２２３は、電極２４６と同様の材料および方法で形成することができる。

一般に、バックゲート電極は導電層で形成され、ゲート電極とバックゲート電極で半導体層のチャネル形成領域を挟むように配置される。よって、バックゲート電極は、ゲート電極と同様に機能させることができる。バックゲート電極の電位は、ゲート電極と同電位としてもよいし、接地電位（ＧＮＤ電位）や、任意の電位としてもよい。また、バックゲート電極の電位をゲート電極と独立して変化させることで、トランジスタのしきい値電圧を変化させることができる。

電極２４６および電極２２３は、どちらもゲート電極として機能することができる。よって、絶縁層２２６、絶縁層２２８、および絶縁層２２９は、それぞれがゲート絶縁層として機能することができる。なお、電極２２３は、絶縁層２２８と絶縁層２２９の間に設けてもよい。

なお、電極２４６または電極２２３の一方を、「ゲート電極」という場合、他方を「バックゲート電極」という。例えば、トランジスタ４１１において、電極２２３を「ゲート電極」と言う場合、電極２４６を「バックゲート電極」と言う。また、電極２２３を「ゲート電極」として用いる場合は、トランジスタ４１１をトップゲート型のトランジスタの一種と考えることができる。また、電極２４６および電極２２３のどちらか一方を、「第１のゲート電極」といい、他方を「第２のゲート電極」という場合がある。

半導体層２４２を挟んで電極２４６および電極２２３を設けることで、更には、電極２４６および電極２２３を同電位とすることで、半導体層２４２においてキャリアの流れる領域が膜厚方向においてより大きくなるため、キャリアの移動量が増加する。この結果、トランジスタ４１１のオン電流が大きくなると共に、電界効果移動度が高くなる。

したがって、トランジスタ４１１は、占有面積に対して大きいオン電流を有するトランジスタである。すなわち、求められるオン電流に対して、トランジスタ４１１の占有面積を小さくすることができる。本発明の一態様によれば、トランジスタの占有面積を小さくすることができる。よって、本発明の一態様によれば、集積度の高い半導体装置を実現することができる。

また、ゲート電極とバックゲート電極は導電層で形成されるため、トランジスタの外部で生じる電界が、チャネルが形成される半導体層に作用しないようにする機能（特に静電気などに対する電界遮蔽機能）を有する。なお、バックゲート電極を半導体層よりも大きく形成し、バックゲート電極で半導体層を覆うことで、電界遮蔽機能を高めることができる。

また、電極２４６および電極２２３は、それぞれが外部からの電界を遮蔽する機能を有するため、絶縁層２７２側もしくは電極２２３上方に生じる荷電粒子等の電荷が半導体層２４２のチャネル形成領域に影響しない。この結果、ストレス試験（例えば、ゲートに負の電荷を印加する−ＧＢＴ（Ｇａｔｅ Ｂｉａｓ−Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）ストレス試験）による劣化が抑制される。また、ドレイン電圧の大きさにより、オン電流が流れ始めるゲート電圧（立ち上がり電圧）が変化する現象を軽減することができる。なお、この効果は、電極２４６および電極２２３が、同電位、または異なる電位の場合において生じる。

なお、ＢＴストレス試験は加速試験の一種であり、長期間の使用によって起こるトランジスタの特性変化（経年変化）を短時間で評価することができる。特に、ＢＴストレス試験前後におけるトランジスタのしきい値電圧の変動量は、信頼性を調べるための重要な指標となる。しきい値電圧の変動量が少ないほど、信頼性が高いトランジスタであるといえる。

また、電極２４６および電極２２３を有し、且つ電極２４６および電極２２３を同電位とすることで、しきい値電圧の変動量が低減される。このため、複数のトランジスタにおける電気特性のばらつきも同時に低減される。

また、バックゲート電極を有するトランジスタは、ゲートに正の電荷を印加する＋ＧＢＴストレス試験前後におけるしきい値電圧の変動も、バックゲート電極を有さないトランジスタより小さい。

また、バックゲート電極を、遮光性を有する導電膜で形成することで、バックゲート電極側から半導体層に光が入射することを防ぐことができる。よって、半導体層の光劣化を防ぎ、トランジスタのしきい値電圧がシフトするなどの電気特性の劣化を防ぐことができる。

本発明の一態様によれば、信頼性の良好なトランジスタを実現することができる。また、信頼性の良好な半導体装置を実現することができる。

図２３（Ｂ１）に、ボトムゲート型のトランジスタの１つであるチャネル保護型のトランジスタ４２０の断面図を示す。トランジスタ４２０は、トランジスタ４１０とほぼ同様の構造を有しているが、絶縁層２２９が半導体層２４２を覆っている点が異なる。また、半導体層２４２と重なる絶縁層２２９の一部を選択的に除去して形成した開口部において、半導体層２４２と電極２４４ａが電気的に接続している。また、半導体層２４２と重なる絶縁層２２９の一部を選択的に除去して形成した他の開口部において、半導体層２４２と電極２４４ｂが電気的に接続している。絶縁層２２９の、チャネル形成領域と重なる領域は、チャネル保護層として機能できる。

図２３（Ｂ２）に示すトランジスタ４２１は、絶縁層２２９上にバックゲート電極として機能できる電極２２３を有する点が、トランジスタ４２０と異なる。

絶縁層２２９を設けることで、電極２４４ａおよび電極２４４ｂの形成時に生じる半導体層２４２の露出を防ぐことができる。よって、電極２４４ａおよび電極２４４ｂの形成時に半導体層２４２の薄膜化を防ぐことができる。

また、トランジスタ４２０およびトランジスタ４２１は、トランジスタ４１０およびトランジスタ４１１よりも、電極２４４ａと電極２４６の間の距離と、電極２４４ｂと電極２４６の間の距離が長くなる。よって、電極２４４ａと電極２４６の間に生じる寄生容量を小さくすることができる。また、電極２４４ｂと電極２４６の間に生じる寄生容量を小さくすることができる。本発明の一態様によれば、電気特性の良好なトランジスタを実現できる。

図２３（Ｃ１）に示すトランジスタ４２５は、ボトムゲート型のトランジスタの１つであるチャネルエッチング型のトランジスタである。トランジスタ４２５は、絶縁層２２９を用いずに電極２４４ａおよび電極２４４ｂを形成する。このため、電極２４４ａおよび電極２４４ｂの形成時に露出する半導体層２４２の一部がエッチングされる場合がある。一方、絶縁層２２９を設けないため、トランジスタの生産性を高めることができる。

図２３（Ｃ２）に示すトランジスタ４２５は、絶縁層２２９上にバックゲート電極として機能できる電極２２３を有する点が、トランジスタ４２０と異なる。

〔トップゲート型トランジスタ〕
図２４（Ａ１）に、トップゲート型のトランジスタの一種であるトランジスタ４３０の断面図を示す。トランジスタ４３０は、絶縁層２７２の上に半導体層２４２を有し、半導体層２４２および絶縁層２７２上に、半導体層２４２の一部に接する電極２４４ａ、および半導体層２４２の一部に接する電極２４４ｂを有し、半導体層２４２、電極２４４ａ、および電極２４４ｂ上に絶縁層２２６を有し、絶縁層２２６上に電極２４６を有する。

トランジスタ４３０は、電極２４６および電極２４４ａ、並びに、電極２４６および電極２４４ｂが重ならないため、電極２４６および電極２４４ａの間に生じる寄生容量、並びに、電極２４６および電極２４４ｂの間に生じる寄生容量を小さくすることができる。また、電極２４６を形成した後に、電極２４６をマスクとして用いて不純物２５５を半導体層２４２に導入することで、半導体層２４２中に自己整合（セルフアライメント）的に不純物領域を形成することができる（図２４（Ａ３）参照）。本発明の一態様によれば、電気特性の良好なトランジスタを実現することができる。

なお、不純物２５５の導入は、イオン注入装置、イオンドーピング装置またはプラズマ処理装置を用いて行うことができる。

不純物２５５としては、例えば、第１３族元素または第１５族元素のうち、少なくとも一種類の元素を用いることができる。また、半導体層２４２に酸化物半導体を用いる場合は、不純物２５５として、希ガス、水素、および窒素のうち、少なくとも一種類の元素を用いることも可能である。

図２４（Ａ２）に示すトランジスタ４３１は、電極２２３および絶縁層２２７を有する点がトランジスタ４３０と異なる。トランジスタ４３１は、絶縁層２７２の上に形成された電極２２３を有し、電極２２３上に形成された絶縁層２２７を有する。電極２２３は、バックゲート電極として機能することができる。よって、絶縁層２２７は、ゲート絶縁層として機能することができる。絶縁層２２７は、絶縁層２２６と同様の材料および方法により形成することができる。

トランジスタ４１１と同様に、トランジスタ４３１は、占有面積に対して大きいオン電流を有するトランジスタである。すなわち、求められるオン電流に対して、トランジスタ４３１の占有面積を小さくすることができる。本発明の一態様によれば、トランジスタの占有面積を小さくすることができる。よって、本発明の一態様によれば、集積度の高い半導体装置を実現することができる。

図２４（Ｂ１）に例示するトランジスタ４４０は、トップゲート型のトランジスタの１つである。トランジスタ４４０は、電極２４４ａおよび電極２４４ｂを形成した後に半導体層２４２を形成する点が、トランジスタ４３０と異なる。また、図２４（Ｂ２）に例示するトランジスタ４４１は、電極２２３および絶縁層２２７を有する点が、トランジスタ４４０と異なる。トランジスタ４４０およびトランジスタ４４１において、半導体層２４２の一部は電極２４４ａ上に形成され、半導体層２４２の他の一部は電極２４４ｂ上に形成される。

トランジスタ４１１と同様に、トランジスタ４４１は、占有面積に対して大きいオン電流を有するトランジスタである。すなわち、求められるオン電流に対して、トランジスタ４４１の占有面積を小さくすることができる。本発明の一態様によれば、トランジスタの占有面積を小さくすることができる。よって、本発明の一態様によれば、集積度の高い半導体装置を実現することができる。

図２５（Ａ１）に例示するトランジスタ４４２は、トップゲート型のトランジスタの１つである。トランジスタ４４２は、絶縁層２２９を形成した後に電極２４４ａおよび電極２４４ｂを形成する点がトランジスタ４３０やトランジスタ４４０と異なる。電極２４４ａおよび電極２４４ｂは、絶縁層２２８および絶縁層２２９に形成した開口部において半導体層２４２と電気的に接続する。

また、電極２４６と重ならない絶縁層２２６の一部を除去し、電極２４６と残りの絶縁層２２６をマスクとして用いて不純物２５５を半導体層２４２に導入することで、半導体層２４２中に自己整合（セルフアライメント）的に不純物領域を形成することができる（図２５（Ａ３）参照）。トランジスタ４４２は、絶縁層２２６が電極２４６の端部を越えて延伸する領域を有する。不純物２５５を半導体層２４２に導入する際に、半導体層２４２の絶縁層２２６を介して不純物２５５が導入された領域の不純物濃度は、絶縁層２２６を介さずに不純物２５５が導入された領域よりも小さくなる。よって、電極２４６に隣接する半導体層２４２の領域にＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ Ｄｏｐｅｄ Ｄｒａｉｎ）領域が形成される。

図２５（Ａ２）に示すトランジスタ４４３は、電極２２３を有する点がトランジスタ４４２と異なる。トランジスタ４４３は、基板２７１の上に形成された電極２２３を有し、絶縁層２７２を介して半導体層２４２と重なる。電極２２３は、バックゲート電極として機能することができる。

また、図２５（Ｂ１）に示すトランジスタ４４４および図２５（Ｂ２）に示すトランジスタ４４５のように、電極２４６と重ならない領域の絶縁層２２６を全て除去してもよい。また、図２５（Ｃ１）に示すトランジスタ４４６および図２５（Ｃ２）に示すトランジスタ４４７のように、絶縁層２２６を残してもよい。

トランジスタ４４２乃至トランジスタ４４７も、電極２４６を形成した後に、電極２４６をマスクとして用いて不純物２５５を半導体層２４２に導入することで、半導体層２４２中に自己整合的に不純物領域を形成することができる。本発明の一態様によれば、電気特性の良好なトランジスタを実現することができる。また、本発明の一態様によれば、集積度の高い半導体装置を実現することができる。

〔ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ型トランジスタ〕
図２６に、半導体層２４２として酸化物半導体を用いたトランジスタ構造の一例を示す。図２６に例示するトランジスタ４５０は、半導体層２４２ａの上に半導体層２４２ｂが形成され、半導体層２４２ｂの上面並びに半導体層２４２ａ及び半導体層２４２ｂの側面が半導体層２４２ｃに覆われた構造を有する。図２６（Ａ）はトランジスタ４５０の上面図である。図２６（Ｂ）は、図２６（Ａ）中のＸ１−Ｘ２の一点鎖線で示した部位の断面図（チャネル長方向の断面図）である。図２６（Ｃ）は、図２６（Ａ）中のＹ１−Ｙ２の一点鎖線で示した部位の断面図（チャネル幅方向の断面図）である。

また、トランジスタ４５０は、ゲート電極として機能する電極２４３を有する。電極２４３は、電極２４６と同様の材料および方法で形成することができる。本実施の形態では、電極２４３を２層の導電層の積層としている。

半導体層２４２ａ、半導体層２４２ｂ、および半導体層２４２ｃは、ＩｎもしくはＧａの一方、または両方を含む材料で形成する。代表的には、Ｉｎ−Ｇａ酸化物（ＩｎとＧａを含む酸化物）、Ｉｎ−Ｚｎ酸化物（ＩｎとＺｎを含む酸化物）、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物（Ｉｎと、元素Ｍと、Ｚｎを含む酸化物。元素Ｍは、Ａｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、ＮｄまたはＨｆから選ばれた１種類以上の元素で、Ｉｎよりも酸素との結合力が強い金属元素である。）がある。

半導体層２４２ａおよび半導体層２４２ｃは、半導体層２４２ｂを構成する金属元素のうち、１種類以上の同じ金属元素を含む材料により形成されることが好ましい。このような材料を用いると、半導体層２４２ａおよび半導体層２４２ｂとの界面、ならびに半導体層２４２ｃおよび半導体層２４２ｂとの界面に界面準位を生じにくくすることができる。よって、界面におけるキャリアの散乱や捕獲が生じにくく、トランジスタの電界効果移動度を向上させることが可能となる。また、トランジスタのしきい値電圧のばらつきを低減することが可能となる。よって、良好な電気特性を有する半導体装置を実現することが可能となる。

半導体層２４２ａおよび半導体層２４２ｃの厚さは、３ｎｍ以上１００ｎｍ以下、好ましくは３ｎｍ以上５０ｎｍ以下とする。また、半導体層２４２ｂの厚さは、３ｎｍ以上２００ｎｍ以下、好ましくは３ｎｍ以上１００ｎｍ以下、さらに好ましくは３ｎｍ以上５０ｎｍ以下とする。

また、半導体層２４２ｂがＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物であり、半導体層２４２ａおよび半導体層２４２ｃもＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物であるとき、半導体層２４２ａおよび半導体層２４２ｃをＩｎ：Ｍ：Ｚｎ＝ｘ_１：ｙ_１：ｚ_１［原子数比］、半導体層２４２ｂをＩｎ：Ｍ：Ｚｎ＝ｘ_２：ｙ_２：ｚ_２［原子数比］とすると、ｙ_１／ｘ_１がｙ_２／ｘ_２よりも大きくなるように半導体層２４２ａ、半導体層２４２ｃ、および半導体層２４２ｂを選択することができる。好ましくは、ｙ_１／ｘ_１がｙ_２／ｘ_２よりも１．５倍以上大きくなるように半導体層２４２ａ、半導体層２４２ｃ、および半導体層２４２ｂを選択する。さらに好ましくは、ｙ_１／ｘ_１がｙ_２／ｘ_２よりも２倍以上大きくなるように半導体層２４２ａ、半導体層２４２ｃ、および半導体層２４２ｂを選択する。より好ましくは、ｙ_１／ｘ_１がｙ_２／ｘ_２よりも３倍以上大きくなるように半導体層２４２ａ、半導体層２４２ｃおよび半導体層２４２ｂを選択する。ｙ_１がｘ_１以上であるとトランジスタに安定した電気特性を付与できるため好ましい。ただし、ｙ_１がｘ_１の３倍以上になると、トランジスタの電界効果移動度が低下してしまうため、ｙ_１はｘ_１の３倍未満であると好ましい。半導体層２４２ａおよび半導体層２４２ｃを上記構成とすることにより、半導体層２４２ａおよび半導体層２４２ｃを、半導体層２４２ｂよりも酸素欠損が生じにくい層とすることができる。

なお、半導体層２４２ａおよび半導体層２４２ｃがＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物であるとき、Ｉｎと元素Ｍの含有率は、ＩｎおよびＭの和を１００ａｔｍｏｉｃ％としたとき、好ましくはＩｎが５０ａｔｏｍｉｃ％未満、元素Ｍが５０ａｔｏｍｉｃ％以上、さらに好ましくはＩｎが２５ａｔｏｍｉｃ％未満、元素Ｍが７５ａｔｏｍｉｃ％以上とする。また、半導体層２４２ｂがＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物であるとき、Ｉｎと元素Ｍの含有率は、ＩｎおよびＭの和を１００ａｔｍｏｉｃ％としたとき、好ましくはＩｎが２５ａｔｏｍｉｃ％以上、元素Ｍが７５ａｔｏｍｉｃ％未満、さらに好ましくはＩｎが３４ａｔｏｍｉｃ％以上、元素Ｍが６６ａｔｏｍｉｃ％未満とする。

例えば、ＩｎまたはＧａを含む半導体層２４２ａ、およびＩｎまたはＧａを含む半導体層２４２ｃとしてＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：２、１：３：４、１：３：６、１：６：４、または１：９：６などの原子数比のターゲットを用いて形成したＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物や、Ｉｎ：Ｇａ＝１：９などの原子数比のターゲットを用いて形成したＩｎ−Ｇａ酸化物や、酸化ガリウムなどを用いることができる。また、半導体層２４２ｂとしてＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝３：１：２、１：１：１、５：５：６、または４：２：４．１などの原子数比のターゲットを用いて形成したＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物を用いることができる。なお、半導体層２４２ａ、半導体層２４２ｂ、および半導体層２４２ｃの原子数比はそれぞれ、誤差として上記の原子数比のプラスマイナス２０％の変動を含む。

半導体層２４２ｂを用いたトランジスタに安定した電気特性を付与するためには、半導体層２４２ｂ中の不純物および酸素欠損を低減して高純度真性化し、半導体層２４２ｂを真性または実質的に真性と見なせる酸化物半導体層とすることが好ましい。また、少なくとも半導体層２４２ｂ中のチャネル形成領域が真性または実質的に真性と見なせる半導体層とすることが好ましい。

なお、実質的に真性と見なせる酸化物半導体層とは、酸化物半導体層中のキャリア密度が、８×１０^１１／ｃｍ^３未満、好ましくは１×１０^１１／ｃｍ^３未満、さらに好ましくは１×１０^１０／ｃｍ^３未満であり、１×１０^−９／ｃｍ^３以上である酸化物半導体層をいう。

図２７に、半導体層２４２として酸化物半導体を用いたトランジスタ構造の一例を示す。図２７に例示するトランジスタ４２２は、半導体層２４２ａの上に半導体層２４２ｂが形成されている。トランジスタ４２２は、バックゲート電極を有するボトムゲート型のトランジスタの一種である。図２７（Ａ）はトランジスタ４２２の上面図である。図２７（Ｂ）は、図２７（Ａ）中のＸ１−Ｘ２の一点鎖線で示した部位の断面図（チャネル長方向の断面図）である。図２７（Ｃ）は、図２７（Ａ）中のＹ１−Ｙ２の一点鎖線で示した部位の断面図（チャネル幅方向の断面図）である。

絶縁層２２９上に設けられた電極２２３は、絶縁層２２６、絶縁層２２８、および絶縁層２２９に設けられた開口２４７ａおよび開口２４７ｂにおいて、電極２４６と電気的に接続されている。よって、電極２２３と電極２４６には、同じ電位が供給される。また、開口２４７ａおよび開口２４７ｂは、どちらか一方を設けなくてもよい。また、開口２４７ａおよび開口２４７ｂの両方を設けなくてもよい。開口２４７ａおよび開口２４７ｂの両方を設けない場合は、電極２２３と電極２４６に異なる電位を供給することができる。

［酸化物半導体のエネルギーバンド構造］
ここで、半導体層２４２ａ、半導体層２４２ｂ、および半導体層２４２ｃの積層により構成される半導体層２４２の機能およびその効果について、図３１（Ａ）および図３１（Ｂ）に示すエネルギーバンド構造図を用いて説明する。図３１（Ａ）は、図２６（Ｂ）にＤ１−Ｄ２の一点鎖線で示す部位のエネルギーバンド構造図である。図３１（Ａ）は、トランジスタ４５０のチャネル形成領域のエネルギーバンド構造を示している。

図３１（Ａ）中、Ｅｃ３８２、Ｅｃ３８３ａ、Ｅｃ３８３ｂ、Ｅｃ３８３ｃ、Ｅｃ３８６は、それぞれ、絶縁層２７２、半導体層２４２ａ、半導体層２４２ｂ、半導体層２４２ｃ、絶縁層２２６の伝導帯下端のエネルギーを示している。

ここで、真空準位と伝導帯下端のエネルギーとの差（「電子親和力」ともいう。）は、真空準位と価電子帯上端のエネルギーとの差（イオン化ポテンシャルともいう。）からエネルギーギャップを引いた値となる。なお、エネルギーギャップは、分光エリプソメータ（例えば、ＨＯＲＩＢＡ ＪＯＢＩＮ ＹＶＯＮ社 ＵＴ−３００）を用いて測定できる。また、真空準位と価電子帯上端のエネルギー差は、紫外線光電子分光分析（ＵＰＳ：Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）装置（例えば、ＰＨＩ社 ＶｅｒｓａＰｒｏｂｅ）を用いて測定できる。

なお、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：２のターゲットを用いて形成したＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物のエネルギーギャップは約３．５ｅＶ、電子親和力は約４．５ｅＶである。また、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：４のターゲットを用いて形成したＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物のエネルギーギャップは約３．４ｅＶ、電子親和力は約４．５ｅＶである。また、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：６のターゲットを用いて形成したＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物のエネルギーギャップは約３．３ｅＶ、電子親和力は約４．５ｅＶである。また、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：６：２のターゲットを用いて形成したＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物のエネルギーギャップは約３．９ｅＶ、電子親和力は約４．３ｅＶである。また、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：６：８のターゲットを用いて形成したＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物のエネルギーギャップは約３．５ｅＶ、電子親和力は約４．４ｅＶである。また、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：６：１０のターゲットを用いて形成したＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物のエネルギーギャップは約３．５ｅＶ、電子親和力は約４．５ｅＶである。また、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１のターゲットを用いて形成したＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物のエネルギーギャップは約３．２ｅＶ、電子親和力は約４．７ｅＶである。また、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝３：１：２のターゲットを用いて形成したＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物のエネルギーギャップは約２．８ｅＶ、電子親和力は約５．０ｅＶである。

絶縁層２７２と絶縁層２２６は絶縁物であるため、Ｅｃ３８２とＥｃ３８６は、Ｅｃ３８３ａ、Ｅｃ３８３ｂ、およびＥｃ３８３ｃよりも真空準位に近い（電子親和力が小さい）。

また、Ｅｃ３８３ａは、Ｅｃ３８３ｂよりも真空準位に近い。具体的には、Ｅｃ３８３ａは、Ｅｃ３８３ｂよりも０．０５ｅＶ以上、０．０７ｅＶ以上、０．１ｅＶ以上または０．１５ｅＶ以上、かつ２ｅＶ以下、１ｅＶ以下、０．５ｅＶ以下または０．４ｅＶ以下真空準位に近いことが好ましい。

また、Ｅｃ３８３ｃは、Ｅｃ３８３ｂよりも真空準位に近い。具体的には、Ｅｃ３８３ｃは、Ｅｃ３８３ｂよりも０．０５ｅＶ以上、０．０７ｅＶ以上、０．１ｅＶ以上または０．１５ｅＶ以上、かつ２ｅＶ以下、１ｅＶ以下、０．５ｅＶ以下または０．４ｅＶ以下真空準位に近いことが好ましい。

また、半導体層２４２ａと半導体層２４２ｂとの界面近傍、および、半導体層２４２ｂと半導体層２４２ｃとの界面近傍では、混合領域が形成されるため、伝導帯下端のエネルギーは連続的に変化する。即ち、これらの界面において、準位は存在しないか、ほとんどない。

従って、当該エネルギーバンド構造を有する積層構造において、電子は半導体層２４２ｂを主として移動することになる。そのため、半導体層２４２ａと絶縁層２７２の界面、または、半導体層２４２ｃと絶縁層２２６との界面に準位が存在したとしても、当該準位は電子の移動にほとんど影響しない。また、半導体層２４２ａと半導体層２４２ｂとの界面、および半導体層２４２ｃと半導体層２４２ｂとの界面に準位が存在しないか、ほとんどないため、当該領域において電子の移動を阻害することもない。従って、上記酸化物半導体の積層構造を有するトランジスタは、高い電界効果移動度を実現することができる。

なお、図３１（Ａ）に示すように、半導体層２４２ａと絶縁層２７２の界面、および半導体層２４２ｃと絶縁層２２６の界面近傍には、不純物や欠陥に起因したトラップ準位３９０が形成され得るものの、半導体層２４２ａ、および半導体層２４２ｃがあることにより、半導体層２４２ｂと当該トラップ準位とを遠ざけることができる。

特に、本実施の形態に例示するトランジスタは、半導体層２４２ｂの上面と側面が半導体層２４２ｃと接し、半導体層２４２ｂの下面が半導体層２４２ａと接して形成されている。このように、半導体層２４２ｂを半導体層２４２ａと半導体層２４２ｃで覆う構成とすることで、上記トラップ準位の影響をさらに低減することができる。

ただし、Ｅｃ３８３ａまたはＥｃ３８３ｃと、Ｅｃ３８３ｂとのエネルギー差が小さい場合、半導体層２４２ｂの電子が該エネルギー差を越えてトラップ準位に達することがある。トラップ準位に電子が捕獲されることで、絶縁層の界面にマイナスの固定電荷が生じ、トランジスタのしきい値電圧はプラス方向にシフトしてしまう。

従って、Ｅｃ３８３ａ、およびＥｃ３８３ｃと、Ｅｃ３８３ｂとのエネルギー差を、それぞれ０．１ｅＶ以上、好ましくは０．１５ｅＶ以上とすると、トランジスタのしきい値電圧の変動が低減され、トランジスタの電気特性を良好なものとすることができるため、好ましい。

また、半導体層２４２ａ、および半導体層２４２ｃのバンドギャップは、半導体層２４２ｂのバンドギャップよりも広いほうが好ましい。

図３１（Ｂ）は、図２７（Ｂ）にＤ３−Ｄ４の一点鎖線で示す部位のエネルギーバンド構造図である。図３１（Ｂ）は、トランジスタ４２２のチャネル形成領域のエネルギーバンド構造を示している。

図３１（Ｂ）中、Ｅｃ３８７は、絶縁層２２８の伝導帯下端のエネルギーを示している。半導体層２４２を半導体層２４２ａと半導体層２４２ｂの２層とすることで、トランジスタの生産性を高めることができる。なお、半導体層２４２ｃを設けない分、トラップ準位３９０の影響を受けやすくなるが、半導体層２４２を単層構造とした場合よりも高い電界効果移動度を実現することができる。

本発明の一態様によれば、電気特性のばらつきが少ないトランジスタを実現することができる。よって、電気特性のばらつきが少ない半導体装置を実現することができる。本発明の一態様によれば、信頼性の良好なトランジスタを実現することができる。よって、信頼性の良好な半導体装置を実現することができる。

また、酸化物半導体は、エネルギーギャップが３．０ｅＶ以上と大きく、可視光に対する透過率が大きい。また、酸化物半導体を適切な条件で加工して得られたトランジスタにおいては、オフ電流を使用時の温度条件下（例えば、２５℃）において、１００ｚＡ（１×１０^−１９Ａ）以下、もしくは１０ｚＡ（１×１０^−２０Ａ）以下、さらには１ｚＡ（１×１０^−２１Ａ）以下とすることができる。このため、消費電力の少ない半導体装置を提供することができる。

本発明の一態様によれば、消費電力が少ないトランジスタを実現することができる。よって、消費電力が少ない表示素子や表示装置などの半導体装置を実現することができる。または、信頼性の良好な表示素子や表示装置などの半導体装置を実現することができる。

図２６に示すトランジスタ４５０の説明にもどる。絶縁層２７２に設けた凸部上に半導体層２４２ｂを設けることによって、半導体層２４２ｂの側面も電極２４３で覆うことができる。すなわち、トランジスタ４５０は、電極２４３の電界によって、半導体層２４２ｂを電気的に取り囲むことができる構造を有している。このように、導電膜の電界によって、チャネルが形成される半導体層を電気的に取り囲むトランジスタの構造を、ｓｕｒｒｏｕｎｄｅｄ ｃｈａｎｎｅｌ（ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ）構造とよぶ。また、ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ構造を有するトランジスタを、「ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ型トランジスタ」もしくは「ｓ−ｃｈａｎｎｅｌトランジスタ」ともいう。

ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ構造では、半導体層２４２ｂの全体（バルク）にチャネルを形成することもできる。ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ構造では、トランジスタのドレイン電流を大きくすることができ、さらに大きいオン電流を得ることができる。また、電極２４３の電界によって、半導体層２４２ｂに形成されるチャネル形成領域の全領域を空乏化することができる。したがって、ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ構造では、トランジスタのオフ電流をさらに小さくすることができる。

なお、絶縁層２７２の凸部を高くし、また、チャネル幅を小さくすることで、ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ構造によるオン電流の増大効果、オフ電流の低減効果などをより高めることができる。また、半導体層２４２ｂの形成時に、露出する半導体層２４２ａを除去してもよい。この場合、半導体層２４２ａと半導体層２４２ｂの側面が揃う場合がある。

また、図２８に示すトランジスタ４５１のように、半導体層２４２の下方に、絶縁層を介して電極２２３を設けてもよい。図２８（Ａ）はトランジスタ４５１の上面図である。図２８（Ｂ）は、図２８（Ａ）中のＸ１−Ｘ２の一点鎖線で示した部位の断面図である。図２８（Ｃ）は、図２８（Ａ）中のＹ１−Ｙ２の一点鎖線で示した部位の断面図である。

また、図２９に示すトランジスタ４５２のように、電極２４３の上方に絶縁層２７５を設け、絶縁層２７５上に層２２５を設けてもよい。図２９（Ａ）はトランジスタ４５２の上面図である。図２９（Ｂ）は、図２９（Ａ）中のＸ１−Ｘ２の一点鎖線で示した部位の断面図である。図２９（Ｃ）は、図２９（Ａ）中のＹ１−Ｙ２の一点鎖線で示した部位の断面図である。

なお、図２９では、層２２５を絶縁層２７５上に設けているが、絶縁層２２８上、または絶縁層２２９上に設けてもよい。層２２５を、遮光性を有する材料で形成することで、光照射によるトランジスタの特性変動や、信頼性の低下などを防ぐことができる。なお、層２２５を少なくとも半導体層２４２ｂよりも大きく形成し、層２２５で半導体層２４２ｂを覆うことで、上記の効果を高めることができる。層２２５は、有機物材料、無機物材料、又は金属材料を用いて作製することができる。また、層２２５を導電性材料で作製した場合、層２２５に電圧を供給してもよいし、電気的に浮遊した（フローティング）状態としてもよい。

図３０に、ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ構造を有するトランジスタの一例を示す。図３０に例示するトランジスタ４４８は、前述したトランジスタ４４７とほぼ同様の構成を有する。トランジスタ４４８は、絶縁層２７２に設けた凸部上に半導体層２４２が形成されている。トランジスタ４４８はバックゲート電極を有するトップゲート型のトランジスタの一種である。図３０（Ａ）はトランジスタ４４８の上面図である。図３０（Ｂ）は、図３０（Ａ）中のＸ１−Ｘ２の一点鎖線で示した部位の断面図である。図３０（Ｃ）は、図３０（Ａ）中のＹ１−Ｙ２の一点鎖線で示した部位の断面図である。

絶縁層２２９上に設けられた電極２４４ａは、絶縁層２２６、絶縁層２２８、および絶縁層２２９に設けられた開口２４７ｃにおいて、半導体層２４２と電気的に接続されている。また、絶縁層２２９上に設けられた電極２４４ｂは、絶縁層２２６、絶縁層２２８、および絶縁層２２９に設けられた開口２４７ｄにおいて、半導体層２４２と電気的に接続されている。

絶縁層２２６上に設けられた電極２４３は、絶縁層２２６、および絶縁層２７２に設けられた開口２４７ａおよび開口２４７ｂにおいて、電極２２３と電気的に接続されている。よって、電極２４６と電極２２３には、同じ電位が供給される。また、開口２４７ａおよび開口２４７ｂは、どちらか一方を設けなくてもよい。また、開口２４７ａおよび開口２４７ｂの両方を設けなくてもよい。開口２４７ａおよび開口２４７ｂの両方を設けない場合は、電極２２３と電極２４６に異なる電位を供給することができる。

なお、ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ構造を有するトランジスタに用いる半導体層は、酸化物半導体に限定されるものではない。

本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。

（実施の形態５）
＜ＣＡＣ−ＯＳの構成＞
以下では、本発明の一態様で開示されるトランジスタに用いることができるＣＡＣ（Ｃｌｏｕｄ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ）−ＯＳの構成について説明する。

本明細書等において、金属酸化物（ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ）とは、広い表現での金属の酸化物である。金属酸化物は、酸化物絶縁体、酸化物導電体（透明酸化物導電体を含む）、酸化物半導体（Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒまたは単にＯＳともいう）などに分類される。例えば、トランジスタの活性層に金属酸化物を用いた場合、当該金属酸化物を酸化物半導体と呼称する場合がある。つまり、ＯＳ ＦＥＴと記載する場合においては、金属酸化物または酸化物半導体を有するトランジスタと換言することができる。

本明細書において、金属酸化物が、導電体の機能を有する領域と、誘電体の機能を有する領域とが混合し、金属酸化物全体では半導体として機能する場合、ＣＡＣ（Ｃｌｏｕｄ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ）−ＯＳ（Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、またはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅと定義する。

つまり、ＣＡＣ−ＯＳとは、例えば、酸化物半導体を構成する元素が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、０．５ｎｍ以上３ｎｍ以下、またはその近傍のサイズで偏在した材料の一構成である。なお、以下では、酸化物半導体において、一つあるいはそれ以上の元素が偏在し、該元素を有する領域が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、０．５ｎｍ以上３ｎｍ以下、またはその近傍のサイズで混合した状態をモザイク状、またはパッチ状ともいう。

特定の元素が偏在した領域は、該元素が有する性質により、物理特性が決定する。例えば、金属酸化物を構成する元素の中でも比較的、絶縁体となる傾向がある元素が偏在した領域は、誘電体領域となる。一方、金属酸化物を構成する元素の中でも比較的、導体となる傾向がある元素が偏在した領域は、導電体領域となる。また、導電体領域、および誘電体領域がモザイク状に混合することで、材料としては、半導体として機能する。

つまり、本発明の一態様における金属酸化物は、物理特性が異なる材料が混合した、マトリックス複合材（ｍａｔｒｉｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）、または金属マトリックス複合材（ｍｅｔａｌ ｍａｔｒｉｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）の一種である。

なお、酸化物半導体は、少なくともインジウムを含むことが好ましい。特にインジウムおよび亜鉛を含むことが好ましい。また、それらに加えて、元素Ｍ（Ｍは、ガリウム、アルミニウム、シリコン、ホウ素、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウムなどから選ばれた一種、または複数種）が含まれていてもよい。

例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ−ＯＳ（ＣＡＣ−ＯＳの中でもＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物を、特にＣＡＣ−ＩＧＺＯと呼称してもよい。）とは、インジウム酸化物（以下、ＩｎＯ_Ｘ１（Ｘ１は０よりも大きい実数）とする。）、またはインジウム亜鉛酸化物（以下、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２（Ｘ２、Ｙ２、およびＺ２は０よりも大きい実数）とする。）と、ガリウム酸化物（以下、ＧａＯ_Ｘ３（Ｘ３は０よりも大きい実数）とする。）、またはガリウム亜鉛酸化物（以下、Ｇａ_Ｘ４Ｚｎ_Ｙ４Ｏ_Ｚ４（Ｘ４、Ｙ４、およびＺ４は０よりも大きい実数）とする。）などと、に材料が分離することでモザイク状となり、モザイク状のＩｎＯ_Ｘ１、またはＩｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２が、膜中に均一に分布した構成（以下、クラウド状ともいう。）である。

つまり、ＣＡＣ−ＯＳは、ＧａＯ_Ｘ３が主成分である領域と、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、またはＩｎＯ_Ｘ１が主成分である領域とが、混合している構成を有する複合酸化物半導体である。なお、本明細書において、例えば、第１の領域の元素Ｍに対するＩｎの原子数比が、第２の領域の元素Ｍに対するＩｎの原子数比よりも大きいことを、第１の領域は、第２の領域と比較して、Ｉｎの濃度が高いとする。

なお、ＩＧＺＯは通称であり、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、およびＯによる１つの化合物をいう場合がある。代表例として、ＩｎＧａＯ_３（ＺｎＯ）_ｍ１（ｍ１は自然数）、またはＩｎ_{（１＋ｘ０）}Ｇａ_{（１−ｘ０）}Ｏ_３（ＺｎＯ）_ｍ０（−１≦ｘ０≦１、ｍ０は任意数）で表される結晶性の化合物が挙げられる。

上記結晶性の化合物は、単結晶構造、多結晶構造、またはＣＡＡＣ構造を有する。なお、ＣＡＡＣ構造とは、複数のＩＧＺＯのナノ結晶がｃ軸配向を有し、かつａ−ｂ面においては配向せずに連結した結晶構造である。

一方、ＣＡＣ−ＯＳは、酸化物半導体の材料構成に関する。ＣＡＣ−ＯＳとは、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、およびＯを含む材料構成において、一部にＧａを主成分とするナノ粒子状に観察される領域と、一部にＩｎを主成分とするナノ粒子状に観察される領域とが、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をいう。従って、ＣＡＣ−ＯＳにおいて、結晶構造は副次的な要素である。

なお、ＣＡＣ−ＯＳは、組成の異なる二種類以上の膜の積層構造は含まないものとする。例えば、Ｉｎを主成分とする膜と、Ｇａを主成分とする膜との２層からなる構造は、含まない。

なお、ＧａＯ_Ｘ３が主成分である領域と、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、またはＩｎＯ_Ｘ１が主成分である領域とは、明確な境界が観察できない場合がある。

なお、ガリウムの代わりに、アルミニウム、シリコン、ホウ素、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウムなどから選ばれた一種、または複数種が含まれている場合、ＣＡＣ−ＯＳは、一部に該元素を主成分とするナノ粒子状領域が観察され、一部にＩｎを主成分とするナノ粒子状領域が観察され、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をいう。

＜ＣＡＣ−ＯＳの解析＞
続いて、各種測定方法を用い、基板上に成膜した酸化物半導体について測定を行った結果について説明する。

≪試料の構成と作製方法≫
以下では、本発明の一態様に係る９個の試料について説明する。各試料は、それぞれ、酸化物半導体を成膜する際の基板温度、および酸素ガス流量比を異なる条件で作製する。なお、試料は、基板と、基板上の酸化物半導体と、を有する構造である。

各試料の作製方法について、説明する。

まず、基板として、ガラス基板を用いる。続いて、スパッタリング装置を用いて、ガラス基板上に酸化物半導体として、厚さ１００ｎｍのＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物を形成する。成膜条件は、チャンバー内の圧力を０．６Ｐａとし、ターゲットには、酸化物ターゲット（Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：４．１［原子数比］）を用いる。また、スパッタリング装置内に設置された酸化物ターゲットに２５００ＷのＡＣ電力を供給する。

なお、酸化物を成膜する際の条件として、基板温度を、意図的に加熱しない温度（以下、室温またはＲ．Ｔ．ともいう。）、１３０℃、または１７０℃とした。また、Ａｒと酸素の混合ガスに対する酸素ガスの流量比（以下、酸素ガス流量比ともいう。）を、１０％、３０％、または１００％とすることで、９個の試料を作製する。

≪Ｘ線回折による解析≫
本項目では、９個の試料に対し、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ−ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）測定を行った結果について説明する。なお、ＸＲＤ装置として、Ｂｒｕｋｅｒ社製Ｄ８ ＡＤＶＡＮＣＥを用いた。また、条件は、Ｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法によるθ／２θスキャンにて、走査範囲を１５ｄｅｇ．乃至５０ｄｅｇ．、ステップ幅を０．０２ｄｅｇ．、走査速度を３．０ｄｅｇ．／分とした。

図３８にＯｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法を用いてＸＲＤスペクトルを測定した結果を示す。なお、図３８において、上段には成膜時の基板温度条件が１７０℃の試料における測定結果、中段には成膜時の基板温度条件が１３０℃の試料における測定結果、下段には成膜時の基板温度条件がＲ．Ｔ．の試料における測定結果を示す。また、左側の列には酸素ガス流量比の条件が１０％の試料における測定結果、中央の列には酸素ガス流量比の条件が３０％の試料における測定結果、右側の列には酸素ガス流量比の条件が１００％の試料における測定結果、を示す。

図３８に示すＸＲＤスペクトルは、成膜時の基板温度を高くする、または、成膜時の酸素ガス流量比の割合を大きくすることで、２θ＝３１°付近のピーク強度が高くなる。なお、２θ＝３１°付近のピークは、被形成面または上面に略垂直方向に対してｃ軸に配向した結晶性ＩＧＺＯ化合物（ＣＡＡＣ（ｃ−ａｘｉｓ ａｌｉｇｎｅｄ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）−ＩＧＺＯともいう。）であることに由来することが分かっている。

また、図３８に示すＸＲＤスペクトルは、成膜時の基板温度が低い、または、酸素ガス流量比が小さいほど、明確なピークが現れなかった。従って、成膜時の基板温度が低い、または、酸素ガス流量比が小さい試料は、測定領域のａ−ｂ面方向、およびｃ軸方向の配向は見られないことが分かる。

≪電子顕微鏡による解析≫
本項目では、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料を、ＨＡＡＤＦ（Ｈｉｇｈ−Ａｎｇｌｅ Ａｎｎｕｌａｒ Ｄａｒｋ Ｆｉｅｌｄ）−ＳＴＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）によって観察、および解析した結果について説明する（以下、ＨＡＡＤＦ−ＳＴＥＭによって取得した像は、ＴＥＭ像ともいう。）。

ＨＡＡＤＦ−ＳＴＥＭによって取得した平面像（以下、平面ＴＥＭ像ともいう。）、および断面像（以下、断面ＴＥＭ像ともいう。）の画像解析を行った結果について説明する。なお、ＴＥＭ像は、球面収差補正機能を用いて観察した。なお、ＨＡＡＤＦ−ＳＴＥＭ像の撮影には、日本電子株式会社製原子分解能分析電子顕微鏡ＪＥＭ−ＡＲＭ２００Ｆを用いて、加速電圧２００ｋＶ、ビーム径約０．１ｎｍφの電子線を照射して行った。

図３９（Ａ）は、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料の平面ＴＥＭ像である。図３９（Ｂ）は、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料の断面ＴＥＭ像である。

≪電子線回折パターンの解析≫
本項目では、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料に、プローブ径が１ｎｍの電子線（ナノビーム電子線ともいう。）を照射することで、電子線回折パターンを取得した結果について説明する。

図３９（Ａ）に示す、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料の平面ＴＥＭ像において、黒点ａ１、黒点ａ２、黒点ａ３、黒点ａ４、および黒点ａ５で示す電子線回折パターンを観察する。なお、電子線回折パターンの観察は、電子線を照射しながら０秒の位置から３５秒の位置まで一定の速度で移動させながら行う。黒点ａ１の結果を図３９（Ｃ）、黒点ａ２の結果を図３９（Ｄ）、黒点ａ３の結果を図３９（Ｅ）、黒点ａ４の結果を図３９（Ｆ）、および黒点ａ５の結果を図３９（Ｇ）に示す。

図３９（Ｃ）、図３９（Ｄ）、図３９（Ｅ）、図３９（Ｆ）、および図３９（Ｇ）より、円を描くように（リング状に）輝度の高い領域が観測できる。また、リング状の領域に複数のスポットが観測できる。

また、図３９（Ｂ）に示す、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料の断面ＴＥＭ像において、黒点ｂ１、黒点ｂ２、黒点ｂ３、黒点ｂ４、および黒点ｂ５で示す電子線回折パターンを観察する。黒点ｂ１の結果を図３９（Ｈ）、黒点ｂ２の結果を図３９（Ｉ）、黒点ｂ３の結果を図３９（Ｊ）、黒点ｂ４の結果を図３９（Ｋ）、および黒点ｂ５の結果を図３９（Ｌ）に示す。

図３９（Ｈ）、図３９（Ｉ）、図３９（Ｊ）、図３９（Ｋ）、および図３９（Ｌ）より、リング状に輝度の高い領域が観測できる。また、リング状の領域に複数のスポットが観測できる。

ここで、例えば、ＩｎＧａＺｎＯ_４の結晶を有するＣＡＡＣ−ＯＳに対し、試料面に平行にプローブ径が３００ｎｍの電子線を入射させると、ＩｎＧａＺｎＯ_４の結晶の（００９）面に起因するスポットが含まれる回折パターンが見られる。つまり、ＣＡＡＣ−ＯＳは、ｃ軸配向性を有し、ｃ軸が被形成面または上面に略垂直な方向を向いていることがわかる。一方、同じ試料に対し、試料面に垂直にプローブ径が３００ｎｍの電子線を入射させると、リング状の回折パターンが確認される。つまり、ＣＡＡＣ−ＯＳは、ａ軸およびｂ軸は配向性を有さないことがわかる。

また、微結晶を有する酸化物半導体（ｎａｎｏ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ。以下、ｎｃ−ＯＳという。）に対し、大きいプローブ径（例えば５０ｎｍ以上）の電子線を用いる電子線回折を行うと、ハローパターンのような回折パターンが観測される。また、ｎｃ−ＯＳに対し、小さいプローブ径の電子線（例えば５０ｎｍ未満）を用いるナノビーム電子線回折を行うと、輝点（スポット）が観測される。また、ｎｃ−ＯＳに対しナノビーム電子線回折を行うと、円を描くように（リング状に）輝度の高い領域が観測される場合がある。さらに、リング状の領域に複数の輝点が観測される場合がある。

成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料の電子線回折パターンは、リング状に輝度の高い領域と、該リング領域に複数の輝点を有する。従って、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料は、電子線回折パターンが、ｎｃ−ＯＳになり、平面方向、および断面方向において、配向性は有さない。

以上より、成膜時の基板温度が低い、または、酸素ガス流量比が小さい酸化物半導体は、アモルファス構造の酸化物半導体膜とも、単結晶構造の酸化物半導体膜とも明確に異なる性質を有すると推定できる。

≪元素分析≫
本項目では、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ：Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ−ｒａｙ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用い、ＥＤＸマッピングを取得し、評価することによって、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料の元素分析を行った結果について説明する。なお、ＥＤＸ測定には、元素分析装置として日本電子株式会社製エネルギー分散型Ｘ線分析装置ＪＥＤ−２３００Ｔを用いる。なお、試料から放出されたＸ線の検出にはＳｉドリフト検出器を用いる。

ＥＤＸ測定では、試料の分析対象領域の各点に電子線照射を行い、これにより発生する試料の特性Ｘ線のエネルギーと発生回数を測定し、各点に対応するＥＤＸスペクトルを得る。本実施の形態では、各点のＥＤＸスペクトルのピークを、Ｉｎ原子のＬ殻への電子遷移、Ｇａ原子のＫ殻への電子遷移、Ｚｎ原子のＫ殻への電子遷移及びＯ原子のＫ殻への電子遷移に帰属させ、各点におけるそれぞれの原子の比率を算出する。これを試料の分析対象領域について行うことにより、各原子の比率の分布が示されたＥＤＸマッピングを得ることができる。

図４０には、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料の断面におけるＥＤＸマッピングを示す。図４０（Ａ）は、Ｇａ原子のＥＤＸマッピング（全原子に対するＧａ原子の比率は１．１８乃至１８．６４［ａｔｏｍｉｃ％］の範囲とする。）である。図４０（Ｂ）は、Ｉｎ原子のＥＤＸマッピング（全原子に対するＩｎ原子の比率は９．２８乃至３３．７４［ａｔｏｍｉｃ％］の範囲とする。）である。図４０（Ｃ）は、Ｚｎ原子のＥＤＸマッピング（全原子に対するＺｎ原子の比率は６．６９乃至２４．９９［ａｔｏｍｉｃ％］の範囲とする。）である。また、図４０（Ａ）、図４０（Ｂ）、および図４０（Ｃ）は、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料の断面において、同範囲の領域を示している。なお、ＥＤＸマッピングは、範囲における、測定元素が多いほど明るくなり、測定元素が少ないほど暗くなるように、明暗で元素の割合を示している。また、図４０に示すＥＤＸマッピングの倍率は７２０万倍である。

図４０（Ａ）、図４０（Ｂ）、および図４０（Ｃ）に示すＥＤＸマッピングでは、画像に相対的な明暗の分布が見られ、成膜時の基板温度Ｒ．Ｔ．、および酸素ガス流量比１０％で作製した試料において、各原子が分布を持って存在している様子が確認できる。ここで、図４０（Ａ）、図４０（Ｂ）、および図４０（Ｃ）に示す実線で囲む範囲と破線で囲む範囲に注目する。

図４０（Ａ）では、実線で囲む範囲は、相対的に暗い領域を多く含み、破線で囲む範囲は、相対的に明るい領域を多く含む。また、図４０（Ｂ）では実線で囲む範囲は、相対的に明るい領域を多く含み、破線で囲む範囲は、相対的に暗い領域を多く含む。

つまり、実線で囲む範囲はＩｎ原子が相対的に多い領域であり、破線で囲む範囲はＩｎ原子が相対的に少ない領域である。ここで、図４０（Ｃ）では、実線で囲む範囲において、右側は相対的に明るい領域であり、左側は相対的に暗い領域である。従って、実線で囲む範囲は、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、またはＩｎＯ_Ｘ１などが主成分である領域である。

また、実線で囲む範囲はＧａ原子が相対的に少ない領域であり、破線で囲む範囲はＧａ原子が相対的に多い領域である。図４０（Ｃ）では、破線で囲む範囲において、左上の領域は、相対的に明るい領域であり、右下側の領域は、相対的に暗い領域である。従って、破線で囲む範囲は、ＧａＯ_Ｘ３、またはＧａ_Ｘ４Ｚｎ_Ｙ４Ｏ_Ｚ４などが主成分である領域である。

また、図４０（Ａ）、図４０（Ｂ）、および図４０（Ｃ）より、Ｉｎ原子の分布は、Ｇａ原子よりも、比較的、均一に分布しており、ＩｎＯ_Ｘ１が主成分である領域は、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２が主成分となる領域を介して、互いに繋がって形成されているように見える。このように、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、またはＩｎＯ_Ｘ１が主成分である領域は、クラウド状に広がって形成されている。

このように、ＧａＯ_Ｘ３などが主成分である領域と、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、またはＩｎＯ_Ｘ１が主成分である領域とが、偏在し、混合している構造を有するＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物を、ＣＡＣ−ＯＳと呼称することができる。

また、ＣＡＣ−ＯＳにおける結晶構造は、ｎｃ構造を有する。ＣＡＣ−ＯＳが有するｎｃ構造は、電子線回折像において、単結晶、多結晶、またはＣＡＡＣ構造を含むＩＧＺＯに起因する輝点（スポット）以外にも、数か所以上の輝点（スポット）を有する。または、数か所以上の輝点（スポット）に加え、リング状に輝度の高い領域が現れるとして結晶構造が定義される。

また、図４０（Ａ）、図４０（Ｂ）、および図４０（Ｃ）より、ＧａＯ_Ｘ３などが主成分である領域、及びＩｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、またはＩｎＯ_Ｘ１が主成分である領域のサイズは、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、または１ｎｍ以上３ｎｍ以下で観察される。なお、好ましくは、ＥＤＸマッピングにおいて、各元素が主成分である領域の径は、１ｎｍ以上２ｎｍ以下とする。

以上より、ＣＡＣ−ＯＳは、金属元素が均一に分布したＩＧＺＯ化合物とは異なる構造であり、ＩＧＺＯ化合物と異なる性質を有する。つまり、ＣＡＣ−ＯＳは、ＧａＯ_Ｘ３などが主成分である領域と、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、またはＩｎＯ_Ｘ１が主成分である領域と、に互いに相分離し、各元素を主成分とする領域がモザイク状である構造を有する。

ここで、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、またはＩｎＯ_Ｘ１が主成分である領域は、ＧａＯ_Ｘ３などが主成分である領域と比較して、導電性が高い領域である。つまり、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、またはＩｎＯ_Ｘ１が主成分である領域を、キャリアが流れることにより、酸化物半導体としての導電性が発現する。従って、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、またはＩｎＯ_Ｘ１が主成分である領域が、酸化物半導体中にクラウド状に分布することで、高い電界効果移動度（μ）が実現できる。

一方、ＧａＯ_Ｘ３などが主成分である領域は、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、またはＩｎＯ_Ｘ１が主成分である領域と比較して、絶縁性が高い領域である。つまり、ＧａＯ_Ｘ３などが主成分である領域が、酸化物半導体中に分布することで、リーク電流を抑制し、良好なスイッチング動作を実現できる。

従って、ＣＡＣ−ＯＳを半導体素子に用いた場合、ＧａＯ_Ｘ３などに起因する絶縁性と、Ｉｎ_Ｘ２Ｚｎ_Ｙ２Ｏ_Ｚ２、またはＩｎＯ_Ｘ１に起因する導電性とが、相補的に作用することにより、高いオン電流（Ｉ_ｏｎ）、および高い電界効果移動度（μ）を実現することができる。

また、ＣＡＣ−ＯＳを用いた半導体素子は、信頼性が高い。従って、ＣＡＣ−ＯＳは、ディスプレイをはじめとするさまざまな半導体装置に最適である。

本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。

（実施の形態６）
本実施の形態では、発光素子１２５に用いることができる発光素子の構成例について説明する。なお、本実施の形態に示すＥＬ層３２０が、他の実施の形態に示したＥＬ層１１７に相当する。

＜発光素子の構成＞
図３２（Ａ）に示す発光素子３３０は、一対の電極（電極３１８、電極３２２）間にＥＬ層３２０が挟まれた構造を有する。なお、以下の本実施の形態の説明においては、例として、電極３１８を陽極として用い、電極３２２を陰極として用いるものとする。

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

図３２（Ａ）に示す発光素子３３０は、電極３１８と電極３２２との間に与えられた電位差により電流が流れ、ＥＬ層３２０において正孔と電子とが再結合し、発光するものである。つまりＥＬ層３２０に発光領域が形成されるような構成となっている。

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

なお、ＥＬ層３２０は図３２（Ｂ）に示す発光素子３３１のように、電極３１８と電極３２２との間に複数積層されていても良い。ｎ層（ｎは２以上の自然数）の積層構造を有する場合には、ｍ番目（ｍは、１以上かつｎより小さい自然数）のＥＬ層３２０と、（ｍ＋１）番目のＥＬ層３２０との間には、それぞれ電荷発生層３２０ａを設けることが好ましい。電極３１８と電極３２２を除く構成が上記実施の形態のＥＬ層１１７に相当する。

電荷発生層３２０ａは、有機化合物と金属酸化物の複合材料を用いて形成することができる。金属酸化物としては、例えば、酸化バナジウムや酸化モリブデンや酸化タングステン等が挙げられる。有機化合物としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、または、それらを基本骨格とするオリゴマー、デンドリマー、ポリマーなど、種々の化合物を用いることができる。なお、有機化合物としては、正孔輸送性有機化合物として正孔移動度が１０^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上であるものを適用することが好ましい。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。なお、電荷発生層３２０ａに用いるこれらの材料は、キャリア注入性、キャリア輸送性に優れているため、発光素子３３０の低電流駆動、および低電圧駆動を実現することができる。上記複合材料にアルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物などを加えた材料を電荷発生層３２０ａに用いてもよい。

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

このような構成を有する発光素子３３１は、隣接するＥＬ層３２０同士でのエネルギーの移動が起こり難く、高い発光効率と長い寿命とを併せ持つ発光素子とすることが容易である。また、一方の発光層で燐光発光、他方で蛍光発光を得ることも容易である。

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

図３２（Ｂ）に示す発光素子３３１は、ＥＬ層３２０に用いる発光物質の種類を変えることにより様々な発光色を得ることができる。また、発光物質として発光色の異なる複数の発光物質を用いることにより、ブロードなスペクトルの発光や白色発光を得ることもできる。

図３２（Ｂ）に示す発光素子３３１を用いて、白色発光を得る場合、複数のＥＬ層の組み合わせとしては、赤、青及び緑色の光を含んで白色に発光する構成であればよく、例えば、青色の蛍光材料を発光物質として含むＥＬ層と、緑色と赤色の燐光材料を発光物質として含むＥＬ層を有する構成が挙げられる。また、赤色の発光を示すＥＬ層と、緑色の発光を示すＥＬ層と、青色の発光を示すＥＬ層とを有する構成とすることもできる。または、補色の関係にある光を発するＥＬ層を有する構成であっても白色発光が得られる。ＥＬ層が２層積層された積層型素子において、これらのＥＬ層からの発光色を補色の関係にする場合、補色の関係としては、青色と黄色、あるいは青緑色と赤色の組合せなどが挙げられる。

なお、上述した積層型素子の構成において、積層される発光層の間に電荷発生層を配置することにより、電流密度を低く保ったまま高輝度発光が得られ、また、長寿命素子を実現することができる。

本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。

（実施の形態７）
本実施の形態では、本発明の一態様に係る表示装置を用いた表示モジュールについて、図３３を用いて説明を行う。

図３３に示す表示モジュール８０００は、上部カバー８００１と下部カバー８００２との間に、ＦＰＣ８００３に接続されたタッチセンサ８００４、ＦＰＣ８００５に接続されたセル８００６、バックライトユニット８００７、フレーム８００９、プリント基板８０１０、バッテリ８０１１を有する。なお、上部カバー８００１、下部カバー８００２、バックライトユニット８００７、フレーム８００９、プリント基板８０１０、バッテリ８０１１、タッチセンサ８００４などの少なくとも１つを有さない場合もある。

本発明の一態様に係る表示装置は、例えば、セル８００６に用いることができる。

上部カバー８００１および下部カバー８００２は、タッチセンサ８００４およびセル８００６のサイズに合わせて、形状や寸法を適宜変更することができる。

タッチセンサ８００４は、抵抗膜方式または静電容量方式のタッチセンサをセル８００６に重畳して用いることができる。また、セル８００６の対向基板（封止基板）に、タッチセンサ機能を持たせるようにすることも可能である。または、セル８００６の各画素内に光センサを設け、光学式のタッチセンサとすることも可能である。または、セル８００６の各画素内にタッチセンサ用電極を設け、容量方式のタッチセンサとすることも可能である。

バックライトユニット８００７は、光源８００８を有する。光源８００８をバックライトユニット８００７の端部に設け、光拡散板を用いる構成としてもよい。また、セル８００６として、発光素子などを有する表示装置を用いる場合は、バックライトユニット８００７を設けなくてもよい。

フレーム８００９は、セル８００６の保護機能の他、プリント基板８０１０の動作により発生する電磁波を遮断するための電磁シールドとしての機能を有してもよい。またフレーム８００９は、放熱板としての機能を有していてもよい。

プリント基板８０１０は、電源回路、ビデオ信号およびクロック信号を出力するための信号処理回路を有する。電源回路に電力を供給する電源としては、外部電源であってもよいし、別途設けたバッテリ８０１１による電源であってもよい。外部電源を用いる場合には、バッテリ８０１１を有さなくてもよい。

また、表示モジュール８０００には、偏光板、位相差板、プリズムシートなどの部材を追加して設けてもよい。

本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。

（実施の形態８）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置が適用された電子機器や照明装置の例について、図面を参照して説明する。

本発明の一態様に係る表示装置を用いた電子機器として、テレビ、モニタ等の表示装置、照明装置、デスクトップ型或いはノート型のパーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）などの記録媒体に記憶された静止画又は動画を再生する画像再生装置、ポータブルＣＤプレーヤ、ラジオ、テープレコーダ、ヘッドホンステレオ、ステレオ、置き時計、壁掛け時計、コードレス電話子機、トランシーバ、携帯電話、自動車電話、携帯型ゲーム機、タブレット型端末、パチンコ機などの大型ゲーム機、電卓、携帯情報端末、電子手帳、電子書籍端末、電子翻訳機、音声入力機器、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、電気シェーバ、電子レンジ等の高周波加熱装置、電気炊飯器、電気洗濯機、電気掃除機、温水器、扇風機、毛髪乾燥機、エアコンディショナー、加湿器、除湿器などの空調設備、食器洗い器、食器乾燥器、衣類乾燥器、布団乾燥器、電気冷蔵庫、電気冷凍庫、電気冷凍冷蔵庫、ＤＮＡ保存用冷凍庫、懐中電灯、チェーンソー等の工具、煙感知器、透析装置等の医療機器などが挙げられる。さらに、誘導灯、信号機、ベルトコンベア、エレベータ、エスカレータ、産業用ロボット、電力貯蔵システム、電力の平準化やスマートグリッドのための蓄電装置等の産業機器が挙げられる。また、蓄電体からの電力を用いた電動機により推進する移動体なども、電子機器の範疇に含まれるものとする。上記移動体として、例えば、電気自動車（ＥＶ）、内燃機関と電動機を併せ持ったハイブリッド車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）、これらのタイヤ車輪を無限軌道に変えた装軌車両、電動アシスト自転車を含む原動機付自転車、自動二輪車、電動車椅子、ゴルフ用カート、小型又は大型船舶、潜水艦、ヘリコプター、航空機、ロケット、人工衛星、宇宙探査機や惑星探査機、宇宙船などが挙げられる。

特に、フレキシブルな形状を備える表示装置を適用した電子機器として、例えば、テレビジョン装置（テレビ、又はテレビジョン受信機ともいう）、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機（携帯電話、携帯電話装置ともいう）、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。

また、照明装置や表示装置を、家屋やビルの内壁または外壁や、自動車の内装または外装の曲面に沿って組み込むことも可能である。

図３４（Ａ）は、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機７４００は、筐体７４０１に組み込まれた表示部７４０２の他、操作ボタン７４０３、外部接続ポート７４０４、スピーカ７４０５、マイク７４０６などを備えている。なお、携帯電話機７４００は、表示装置を表示部７４０２に用いることにより作製される。

図３４（Ａ）に示す携帯電話機７４００は、表示部７４０２を指などで触れることで、情報を入力することができる。また、電話を掛ける、或いは文字を入力するなどのあらゆる操作は、表示部７４０２を指などで触れることにより行うことができる。

また操作ボタン７４０３の操作により、電源のＯＮ、ＯＦＦや、表示部７４０２に表示される画像の種類を切り替えることができる。例えば、メール作成画面から、メインメニュー画面に切り替えることができる。

ここで、表示部７４０２には、本発明の一態様の表示装置が組み込まれている。したがって、湾曲した表示部を備え、且つ信頼性の高い携帯電話機とすることができる。

図３４（Ｂ）は、リストバンド型の表示装置の一例を示している。携帯表示装置７１００は、筐体７１０１、表示部７１０２、操作ボタン７１０３、及び送受信装置７１０４を備える。

携帯表示装置７１００は、送受信装置７１０４によって映像信号を受信可能で、受信した映像を表示部７１０２に表示することができる。また、音声信号を他の受信機器に送信することもできる。

また、操作ボタン７１０３によって、電源のＯＮ、ＯＦＦ動作や表示する映像の切り替え、または音声のボリュームの調整などを行うことができる。

ここで、表示部７１０２には、本発明の一態様の表示装置が組み込まれている。したがって、湾曲した表示部を備え、且つ信頼性の高い携帯表示装置とすることができる。

図３４（Ｃ）乃至図３４（Ｅ）は、照明装置の一例を示している。照明装置７２００、照明装置７２１０、照明装置７２２０はそれぞれ、操作スイッチ７２０３を備える台部７２０１と、台部７２０１に支持される発光部を有する。

図３４（Ｃ）に示す照明装置７２００は、波状の発光面を有する発光部７２０２を備える。したがってデザイン性の高い照明装置となっている。

図３４（Ｄ）に示す照明装置７２１０の備える発光部７２１２は、凸状に湾曲した２つの発光部が対称的に配置された構成となっている。したがって照明装置７２１０を中心に全方位を照らすことができる。

図３４（Ｅ）に示す照明装置７２２０は、凹状に湾曲した発光部７２２２を備える。したがって、発光部７２２２からの発光を、照明装置７２２０の前面に集光するため、特定の範囲を明るく照らす場合に適している。

また、照明装置７２００、照明装置７２１０及び照明装置７２２０が備える各々の発光部はフレキシブル性を有しているため、当該発光部を可塑性の部材や可動なフレームなどの部材で固定し、用途に合わせて発光部の発光面を自在に湾曲可能な構成としてもよい。

ここで、照明装置７２００、照明装置７２１０及び照明装置７２２０が備える各々の発光部には、本発明の一態様の表示装置が組み込まれている。したがって、表示部を任意の形状に湾曲または屈曲可能であり、且つ信頼性の高い照明装置とすることができる。

図３５（Ａ）に、携帯型の表示装置の一例を示す。表示装置７３００は、筐体７３０１、表示部７３０２、操作ボタン７３０３、引き出し部材７３０４、制御部７３０５を備える。

表示装置７３００は、筒状の筐体７３０１内にロール状に巻かれたフレキシブルな表示部７３０２を備える。

また、表示装置７３００は制御部７３０５によって映像信号を受信可能で、受信した映像を表示部７３０２に表示することができる。また、制御部７３０５には蓄電装置を備える。また、制御部７３０５にコネクタを備え、映像信号や電力を直接供給する構成としてもよい。

また、操作ボタン７３０３によって、電源のＯＮ、ＯＦＦ動作や表示する映像の切り替え等を行うことができる。

図３５（Ｂ）に、表示部７３０２を引き出し部材７３０４により引き出した状態を示す。この状態で表示部７３０２に映像を表示することができる。また、筐体７３０１の表面に配置された操作ボタン７３０３によって、片手で容易に操作することができる。

なお、表示部７３０２を引き出した際に表示部７３０２が湾曲しないよう、表示部７３０２の端部に補強のためのフレームを設けていてもよい。

なお、この構成以外に、筐体にスピーカを設け、映像信号と共に受信した音声信号によって音声を出力する構成としてもよい。

表示部７３０２には、本発明の一態様の表示装置が組み込まれている。したがって、表示部７３０２はフレキシブルで且つ信頼性の高い表示装置であるため、表示装置７３００は軽量で且つ信頼性の高い表示装置とすることができる。

図３６（Ａ）乃至図３６（Ｃ）に、折りたたみ可能な携帯情報端末３３１０を示す。図３６（Ａ）に展開した状態の携帯情報端末３３１０を示す。図３６（Ｂ）に展開した状態又は折りたたんだ状態の一方から他方に変化する途中の状態の携帯情報端末３３１０を示す。図３６（Ｃ）に折りたたんだ状態の携帯情報端末３３１０を示す。携帯情報端末３３１０は、折りたたんだ状態では可搬性に優れ、展開した状態では、継ぎ目のない広い表示領域により表示の一覧性に優れる。

表示パネル３３１６はヒンジ３３１３によって連結された３つの筐体３３１５に支持されている。ヒンジ３３１３を介して２つの筐体３３１５間を屈曲させることにより、携帯情報端末３３１０を展開した状態から折りたたんだ状態に可逆的に変形させることができる。本発明の一態様の発光装置を表示パネル３３１６に用いることができる。例えば、曲率半径１ｍｍ以上１５０ｍｍ以下で曲げることができる発光装置を適用できる。

図３６（Ｄ）（Ｅ）に、折りたたみ可能な携帯情報端末３３２０を示す。図３６（Ｄ）に表示部３３２２が外側になるように折りたたんだ状態の携帯情報端末３３２０を示す。図３６（Ｅ）に、表示部３３２２が内側になるように折りたたんだ状態の携帯情報端末３３２０を示す。携帯情報端末３３２０を使用しない際に、非表示部３３２５を外側に折りたたむことで、表示部３３２２の汚れや傷つきを抑制できる。本発明の一態様の発光装置を表示部３３２２に用いることができる。

図３６（Ｆ）は携帯情報端末３３３０の外形を説明する斜視図である。図３６（Ｇ）は、携帯情報端末３３３０の上面図である。図３６（Ｈ）は携帯情報端末３３４０の外形を説明する斜視図である。

携帯情報端末３３３０、３３４０は、例えば電話機、手帳又は情報閲覧装置等から選ばれた一つ又は複数の機能を有する。具体的には、スマートフォンとしてそれぞれ用いることができる。

携帯情報端末３３３０、３３４０は、文字や画像情報をその複数の面に表示することができる。例えば、３つの操作ボタン３３３９を一の面に表示することができる（図３６（Ｆ）（Ｈ））。また、破線の矩形で示す情報３３３７を他の面に表示することができる（図３６（Ｇ）（Ｈ））。なお、情報３３３７の例としては、ＳＮＳ（ソーシャル・ネットワーキング・サービス）の通知、電子メールやや電話などの着信を知らせる表示、電子メールなどの題名、電子メールなどの送信者名、日時、時刻、バッテリの残量、アンテナ受信の強度などがある。または、情報３３３７が表示されている位置に、情報３３３７の代わりに、操作ボタン３３３９、アイコンなどを表示してもよい。なお、図３６（Ｆ）（Ｇ）では、上側に情報３３３７が表示される例を示したが、本発明の一態様は、これに限定されない。例えば、図３６（Ｈ）に示す携帯情報端末３３４０のように、横側に表示されていてもよい。

例えば、携帯情報端末３３３０の使用者は、洋服の胸ポケットに携帯情報端末３３３０を収納した状態で、その表示（ここでは情報３３３７）を確認することができる。

具体的には、着信した電話の発信者の電話番号又は氏名等を、携帯情報端末３３３０の上方から観察できる位置に表示する。使用者は、携帯情報端末３３３０をポケットから取り出すことなく、表示を確認し、電話を受けるか否かを判断できる。

携帯情報端末３３３０の筐体３３３５、携帯情報端末３３４０の筐体３３３６がそれぞれ有する表示部３３３３には、本発明の一態様の発光装置を用いることができる。本発明の一態様により、湾曲した表示部を備え、且つ信頼性の高いタッチパネルを提供できる。

また、図３６（Ｉ）に示す携帯情報端末３３４５のように、３面以上に情報を表示してもよい。ここでは、情報３３５５、情報３３５６、情報３３５７がそれぞれ異なる面に表示されている例を示す。

携帯情報端末３３４５の筐体３３５４が有する表示部３３５８には、本発明の一態様の発光装置を用いることができる。本発明の一態様により、湾曲した表示部を備え、且つ信頼性の高いタッチパネルを提供できる。

図３７（Ａ）に示すパーソナルコンピュータ２８００は、筐体２８０１、筐体２８０２、表示部２８０３、キーボード２８０４、及びポインティングデバイス２８０５等を有する。筐体２８０１の内側にバッテリ２８０６を備え、筐体２８０２の内側にバッテリ２８０７を備える。また表示部２８０３には、タッチパネルが適用されている。パーソナルコンピュータ２８００は、図３７（Ｂ）に示すように筐体２８０１と筐体２８０２を取り外し、筐体２８０２のみでタブレット端末として使用することができる。

また筐体２８０２の表示部２８０３にはフレキシブルディスプレイが適用されている。さらにバッテリ２８０７には、曲げ伸ばしが可能なバッテリが適用されている。これにより、図３７（Ｃ）に示すように、筐体２８０２を折り曲げてパーソナルコンピュータ２８００を使用することができる。このとき、図３７（Ｃ）に示すように、表示部２８０３の一部をキーボードとして使用することもできる。

また、図３７（Ｄ）に示すように表示部２８０３が内側になるように筐体２８０２を折り畳むことや、図３７（Ｅ）に示すように表示部２８０３が外側になるように筐体２８０２を折り畳むこともできる。

本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。

なお、ある一つの実施の形態の中で述べる内容（一部の内容でもよい）は、その実施の形態で述べる別の内容（一部の内容でもよい）、及び／又は、一つ若しくは複数の別の実施の形態で述べる内容（一部の内容でもよい）に対して、適用、組み合わせ、又は置き換えなどを行うことが出来る。

なお、実施の形態の中で述べる内容とは、各々の実施の形態において、様々な図を用いて述べる内容、又は明細書に記載される文章を用いて述べる内容のことである。

なお、ある一つの実施の形態において述べる図（一部でもよい）は、その図の別の部分、その実施の形態において述べる別の図（一部でもよい）、及び／又は、一つ若しくは複数の別の実施の形態において述べる図（一部でもよい）に対して、組み合わせることにより、さらに多くの図を構成させることが出来る。

なお、本明細書等においては、ある一つの実施の形態において述べる図または文章において、少なくとも一つの具体例が記載される場合、その具体例の上位概念を導き出すことは、当業者であれば容易に理解される。したがって、ある一つの実施の形態において述べる図または文章において、少なくとも一つの具体例が記載される場合、その具体例の上位概念も、発明の一態様として開示されているものであり、発明の一態様を構成することが可能である。そして、その発明の一態様は、明確であると言える。

なお、本明細書等においては、少なくとも図に記載した内容（図の中の一部でもよい）は、発明の一態様として開示されているものであり、発明の一態様を構成することが可能である。したがって、ある内容について、図に記載されていれば、文章を用いて述べていなくても、その内容は、発明の一態様として開示されているものであり、発明の一態様を構成することが可能である。同様に、図の一部を取り出した図についても、発明の一態様として開示されているものであり、発明の一態様を構成することが可能である。そして、その発明の一態様は明確であると言える。

１００ 表示装置
１０１ 基板
１０２ 基板
１１０ 剥離層
１１０ａ 剥離層
１１０ｂ 剥離層
１１１ 基板
１１２ 接着層
１１３ 剥離層
１１４ 隔壁
１１５ 電極
１１５ａ 電極
１１５ｂ 電極
１１６ 電極
１１７ ＥＬ層
１１８ 電極
１１９ 絶縁層
１２０ 接着層
１２１ 基板
１２２ 接着層
１２３ 剥離層
１２４ 外部電極
１２５ 発光素子
１２６ 導電層
１２７ 絶縁層
１２８ 開口
１２９ 絶縁層
１３０ 画素
１３０Ｂ 画素
１３０Ｇ 画素
１３０Ｒ 画素
１３０Ｗ 画素
１３０Ｙ 画素
１３１ 表示領域
１３２ 開口
１３２ａ 開口
１３２ｂ 開口
１３７ 開口
１３８ 異方性導電接続層
１３９ 開口
１４０ 画素
１４１ 絶縁層
１４３ 剥離層
１４５ 導電層
１４９ 絶縁層
１５０ 加工部材
１５１ 光
１５１Ｂ 光
１５１Ｇ 光
１５１Ｒ 光
１５１Ｗ 光
１５１Ｙ 光
１５５ 加工部材
１６０ 表示装置
１６１ 機能層
１７０ 領域
１７１ 素子基板
１８１ 対向基板
１９０ 始点
１９１ 終点
１９２ 第１の角
１９３ 第２の角
１９４ 矢印
１９５ 領域
１９６ 二点鎖線
１９７ 二点鎖線
２００ 表示装置
２０５ 絶縁層
２０６ 電極
２０７ 絶縁層
２０８ 半導体層
２１０ 絶縁層
２１１ 絶縁層
２１２ 層間絶縁層
２１４ 電極
２１５ 電極
２１９ 配線
２２２ 絶縁層
２２３ 電極
２２４ａ 電極
２２４ｂ 電極
２２５ 層
２２６ 絶縁層
２２７ 絶縁層
２２８ 絶縁層
２２９ 絶縁層
２３１ 表示領域
２３２ トランジスタ
２４１ 絶縁層
２４２ 半導体層
２４２ａ 半導体層
２４２ｂ 半導体層
２４２ｃ 半導体層
２４３ 電極
２４４ａ 電極
２４４ｂ 電極
２４６ 電極
２４７ａ 開口
２４７ｂ 開口
２４７ｃ 開口
２４７ｄ 開口
２５１ 周辺回路
２５２ トランジスタ
２６４ 遮光層
２６６ 着色層
２６６Ｂ 着色層
２６６Ｇ 着色層
２６６Ｒ 着色層
２６６Ｗ 着色層
２６６Ｙ 着色層
２６８ オーバーコート層
２７１ 基板
２７２ 絶縁層
２７４ 層
２７５ 絶縁層
２８０ 部位
３１８ 電極
３２０ ＥＬ層
３２０ａ 電荷発生層
３２２ 電極
３３０ 発光素子
３３１ 発光素子
３８２ Ｅｃ
３８３ａ Ｅｃ
３８３ｂ Ｅｃ
３８３ｃ Ｅｃ
３８６ Ｅｃ
３８７ Ｅｃ
３９０ トラップ準位
４１０ トランジスタ
４１１ トランジスタ
４２０ トランジスタ
４２１ トランジスタ
４２２ トランジスタ
４２５ トランジスタ
４３０ トランジスタ
４３１ トランジスタ
４４０ トランジスタ
４４１ トランジスタ
４４２ トランジスタ
４４３ トランジスタ
４４４ トランジスタ
４４５ トランジスタ
４４６ トランジスタ
４４７ トランジスタ
４４８ トランジスタ
４５０ トランジスタ
４５１ トランジスタ
４５２ トランジスタ
５０１ マスクパターン
５３１ 表示領域
２８００ パーソナルコンピュータ
２８０１ 筐体
２８０２ 筐体
２８０３ 表示部
２８０４ キーボード
２８０５ ポインティングデバイス
２８０６ バッテリ
２８０７ バッテリ
３１００ 表示装置
３１２５ 発光素子
３１３０ 画素
３１３１ 表示領域
３１３２ 回路
３１３３ 回路
３１３５ 走査線
３１３６ 信号線
３１３７ 画素回路
３１５２ 回路
３１５３ 回路
３２３２ トランジスタ
３２３３ 容量素子
３３１０ 携帯情報端末
３３１３ ヒンジ
３３１５ 筐体
３３１６ 表示パネル
３３２０ 携帯情報端末
３３２２ 表示部
３３２５ 非表示部
３３３０ 携帯情報端末
３３３３ 表示部
３３３５ 筐体
３３３６ 筐体
３３３７ 情報
３３３９ 操作ボタン
３３４０ 携帯情報端末
３３４５ 携帯情報端末
３３５４ 筐体
３３５５ 情報
３３５６ 情報
３３５７ 情報
３３５８ 表示部
３４３１ トランジスタ
３４３２ 液晶素子
３４３４ トランジスタ
３４３５ ノード
３４３６ ノード
３４３７ ノード
７１００ 携帯表示装置
７１０１ 筐体
７１０２ 表示部
７１０３ 操作ボタン
７１０４ 送受信装置
７２００ 照明装置
７２０１ 台部
７２０２ 発光部
７２０３ 操作スイッチ
７２１０ 照明装置
７２１２ 発光部
７２２０ 照明装置
７２２２ 発光部
７３００ 表示装置
７３０１ 筐体
７３０２ 表示部
７３０３ 操作ボタン
７３０４ 部材
７３０５ 制御部
７４００ 携帯電話機
７４０１ 筐体
７４０２ 表示部
７４０３ 操作ボタン
７４０４ 外部接続ポート
７４０５ スピーカ
７４０６ マイク
８０００ 表示モジュール
８００１ 上部カバー
８００２ 下部カバー
８００３ ＦＰＣ
８００４ タッチセンサ
８００５ ＦＰＣ
８００６ セル
８００７ バックライトユニット
８００８ 光源
８００９ フレーム
８０１０ プリント基板
８０１１ バッテリ

Claims (6)

1. 表示領域を有する表示装置の作製方法であって、
   第１乃至第７の工程を有し、
   前記第１の工程は、
   第１の基板の第１の表面上に、第１の層を設ける工程と、
   前記第１の層上に第１の絶縁層を設ける工程と、
   前記第１の絶縁層上に電極を設ける工程と、
   前記電極上に第２の絶縁層を設ける工程と、
   前記第２の絶縁層の一部を除去して第１の開口を設ける工程と、
   前記第２の絶縁層上に表示素子および第２の層を設ける工程と、を有し、
   前記第２の工程は、
   第２の基板の第２の表面上に、第３の層を設ける工程と、
   前記第３の層上に第３の絶縁層を設ける工程と、
   前記第３の層および前記第３の絶縁層の一部を除去して第２の開口を設ける工程と、を有し、
   前記第３の工程は、
   前記第１の表面と前記第２の表面を向かい合わせ、前記第１の開口と前記第２の開口とが互いに重なる領域を有するように、接着層を介して前記第１の基板と前記第２の基板とを互いに重ねる工程を有し、
   前記第４の工程は、
   前記第１の基板を前記第１の層とともに前記第１の絶縁層から剥離する工程を有し、
   前記第５の工程は、
   前記第１の絶縁層と第３の基板とが互いに重なるように前記第３の基板を設ける工程を有し、
   前記第６の工程は、
   前記第２の基板を前記第３の層とともに前記第３の絶縁層から剥離する工程を有し、
   前記第７の工程は、
   前記第３の絶縁層と第４の基板とが互いに重なるように前記第４の基板を設ける工程を有し、
   前記第１の工程において、
   前記電極と前記第２の層は互いに少なくとも一部を接して設けられ、
   前記第２の工程において、
   前記第２の開口の上面形状は第１の角および第２の角を有する多角形であり、前記第２の開口は上面形状において前記第２の層の内側に位置し、
   前記第１の角および前記第２の角の大きさは３０°以上１５０°以下であり、
   前記第３の工程において、
   前記接着層は、前記接着層と前記第２の開口とが互いに重なる第１の領域を有し、
   前記第２の層は、前記第２の層と前記第２の開口とが互いに重なる第２の領域を有し、
   前記第６の工程において、
   前記第１の領域の少なくとも一部の前記接着層と、前記第２の領域の少なくとも一部の前記第２の層と、を前記第２の基板とともに前記第３の基板から剥離し、
   前記第２の基板の剥離が、前記第１の領域の少なくとも一部の前記接着層及び前記第２の領域の少なくとも一部の前記第２の層の剥離が前記第１の角の端部において始まり、前記第２の角の端部において終わる方向と同じ方向に進行し、
   前記電極の少なくとも一部が露出する、
   表示装置の作製方法。
2. 請求項１において、
   前記第２の工程において、
   前記第２の開口の上面形状は前記第１の角および前記第２の角を有する、平行四辺形または六角形であり、
   前記第６の工程において、前記第２の基板の剥離が、前記第２の開口の上面形状の長辺方向と概ね平行な方向に進行する、
   表示装置の作製方法。
3. 請求項１または請求項２において、
   前記第２の層は、
   ＥＬ層及び導電層の積層である、
   表示装置の作製方法。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
   前記第１の基板は、
   ガラス基板、石英基板、サファイア基板、セラミック基板、金属基板、半導体基板、またはプラスチック基板であり、
   前記第２の基板は、
   ガラス基板、石英基板、サファイア基板、セラミック基板、金属基板、半導体基板、またはプラスチック基板である、
   表示装置の作製方法。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、
   前記第３の基板および前記第４の基板は可撓性を有する、
   表示装置の作製方法。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、
   前記第１の層は、
   タングステン、モリブデン、チタン、タンタル、ニオブ、ニッケル、コバルト、ジルコニウム、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、またはシリコンを有し、
   前記第３の層は、
   タングステン、モリブデン、チタン、タンタル、ニオブ、ニッケル、コバルト、ジルコニウム、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、またはシリコンを有する、
   表示装置の作製方法。