JP7399081B2 - 表示装置、表示モジュール、及び電子機器 - Google Patents

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Description

本発明の一態様は、表示装置、表示モジュール、及び電子機器に関する。
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、電子機器、照明装置、入力装置（例えば、タッチセンサなど）、入出力装置（例えば、タッチパネルなど）、それらの駆動方法、又はそれらの製造方法を一例として挙げることができる。
近年、表示装置は様々な用途への応用が期待されている。例えば、大型の表示装置の用途としては、家庭用のテレビジョン装置（テレビまたはテレビジョン受信機ともいう）、デジタルサイネージ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｇｅ：電子看板）、ＰＩＤ（Ｐｕｂｌｉｃ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）等が挙げられる。表示装置の表示領域が広いほど、一度に提供できる情報量を増やすことができる。また、表示領域が広いほど、人の目につきやすく、例えば、広告の宣伝効果を高めることが期待される。
表示装置としては、例えば、発光素子を有する発光装置が開発されている。エレクトロルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ、以下ＥＬと記す）現象を利用した発光素子（ＥＬ素子とも記す）は、薄型軽量化が容易である、入力信号に対し高速に応答可能である、直流低電圧電源を用いて駆動可能である等の特徴を有し、表示装置に応用されている。
また、有機ＥＬ素子は、フレキシブルデバイスへの応用が検討されている。例えば、特許文献１に、有機ＥＬ素子が適用された、可撓性を有する発光装置が開示されている。
特開２０１４－１９７５２２号公報
各色の副画素にそれぞれ異なる発光層を蒸着するサイドバイサイド方式（塗り分け方式ともいう）を用いて、フルカラー表示が可能な表示装置を製造する場合、メタルマスクの開口部を所望の位置に配置する精度（アライメント精度ともいう）が高く要求される。特に、高精細な表示装置は画素密度が高く、極めて高いアライメント精度が求められるため、表示装置の製造における歩留りが低下し、製造コストが増大するという課題がある。また、メタルマスクのたわみに起因して膜が所望の領域よりも広い範囲に形成されてしまうなど、サイドバイサイド方式は大型基板での採用が困難であるという課題もある。
一方、白色発光の発光素子とカラーフィルタを組み合わせたカラーフィルタ方式を用いて、フルカラー表示が可能な表示装置を製造する場合、各色の副画素にそれぞれ異なる発光層を蒸着する工程が不要である。そのため、高精細な表示装置や大型の表示装置を生産性高く製造することができる。一方で、各色の副画素に共通の発光層を成膜するため、各副画素が呈する光は所望の色の光だけでなく、他の色の光も含んでしまう。そのため、カラーフィルタ方式は、サイドバイサイド方式と比べて、光の色純度が低くなりやすい、光の利用効率が悪いなどの課題がある。
本発明の一態様は、色純度が高い光を呈する表示装置を提供することを課題の一とする。本発明の一態様は、表示品位の高い表示装置を提供することを課題の一とする。本発明の一態様は、発光効率が高い表示装置を提供することを課題の一とする。本発明の一態様は、消費電力が低い表示装置を提供することを課題の一とする。本発明の一態様は、高い歩留まりで作製できる表示装置を提供することを課題の一とする。本発明の一態様は、精細度が高い表示装置を提供することを課題の一とする。本発明の一態様は、寿命の長い表示装置を提供することを課題の一つとする。本発明の一態様は、大型の表示装置を提供することを課題の一とする。
なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。本発明の一態様は、必ずしも、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。明細書、図面、請求項の記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
本発明の一態様の表示装置は、第１の画素電極、第２の画素電極、発光層、共通電極、第１の保護層、及び半透過層を有する。発光層は、第１の画素電極上に位置する第１の領域と、第２の画素電極上に位置する第２の領域と、を有する。共通電極は、発光層上に位置する。第１の保護層は、共通電極上に位置する。半透過層は、第１の保護層上に位置する。半透過層の可視光に対する反射性は、共通電極の可視光に対する反射性よりも高い。半透過層は、第１の領域と重ならず、半透過層は、第２の領域と重なる。例えば、半透過層は、第１の領域と重なる位置に開口を有していてもよい。
本発明の一態様の表示装置は、さらに、第２の保護層を有していてもよい。第２の保護層は、第１の領域と重なる領域において、第１の保護層と接し、かつ、第２の領域と重なる領域において、半透過層と接する。
または、本発明の一態様の表示装置は、さらに、可視光を透過する導電層及び第２の保護層を有していてもよい。可視光を透過する導電層は、共通電極上に位置する。第２の保護層は、可視光を透過する導電層上に位置する。可視光を透過する導電層は、共通電極と接する領域と、半透過層と接する領域と、第１の保護層と第２の保護層との間に位置する領域と、第１の保護層と半透過層との間に位置する領域と、を有する。
本発明の一態様の表示装置は、さらに、第１の光学調整層及び第２の光学調整層を有していてもよい。第１の光学調整層は、第１の画素電極と発光層との間に位置する。第２の光学調整層は、第２の画素電極と発光層との間に位置する。第１の画素電極及び第２の画素電極は、それぞれ、可視光に対する反射性を有する。
または、本発明の一態様の表示装置は、さらに、第１の反射層、第２の反射層、第１の光学調整層、及び第２の光学調整層を有していてもよい。第１の光学調整層は、第１の反射層上に位置する。第２の光学調整層は、第２の反射層上に位置する。第１の画素電極は、第１の光学調整層上に位置する。第２の画素電極は、第２の光学調整層上に位置する。第１の画素電極及び第２の画素電極は、それぞれ、可視光に対する透過性を有する。
本発明の一態様の表示装置は、さらに、着色層を有していてもよい。着色層は、第１の保護層上に位置し、かつ、第２の領域と重なる。
本発明の一態様の表示装置は、さらに、第３の画素電極を有していてもよい。発光層は、さらに、第３の画素電極上に位置する第３の領域を有する。半透過層は、第２の領域と重なる第４の領域と、第３の領域と重なる第５の領域と、を有する。第４の領域の厚さは、第５の領域の厚さと異なる。
本発明の一態様の表示装置は、さらに、トランジスタ、絶縁層、第１の導電層、及び第２の導電層を有していてもよい。第１の導電層及び第２の導電層は、それぞれ、トランジスタが有する電極と同一の材料を有する。トランジスタは、絶縁層の第１の開口を介して、第１の画素電極と電気的に接続される。共通電極は、絶縁層の第２の開口を介して、第１の導電層と電気的に接続される。半透過層は、絶縁層の第３の開口を介して、第２の導電層と電気的に接続される。第３の開口は、第２の開口よりも、表示装置の外側に位置する。
本発明の一態様は、上記いずれかの構成の表示装置を有し、フレキシブルプリント回路基板（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ、以下、ＦＰＣと記す）もしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）等のコネクタが取り付けられたモジュール、またはＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式もしくはＣＯＦ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｆｉｌｍ）方式等により集積回路（ＩＣ）が実装されたモジュール等のモジュールである。
本発明の一態様は、上記のモジュールと、アンテナ、バッテリ、筐体、カメラ、スピーカ、マイク、及び操作ボタンのうち、少なくとも一つと、を有する電子機器である。
本発明の一態様により、色純度が高い光を呈する表示装置を提供できる。本発明の一態様により、表示品位の高い表示装置を提供できる。本発明の一態様により、発光効率が高い表示装置を提供できる。本発明の一態様により、消費電力が低い表示装置を提供できる。本発明の一態様により、高い歩留まりで作製できる表示装置を提供できる。本発明の一態様により、精細度が高い表示装置を提供できる。本発明の一態様により、寿命の長い表示装置を提供できる。本発明の一態様により、大型の表示装置を提供できる。
なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。明細書、図面、請求項の記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
図１（Ａ）～図１（Ｅ）は、表示装置の一例を示す断面図である。 図２（Ａ）、図２（Ｂ）は、画素の一例を示す上面図である。図２（Ｃ）～図２（Ｅ）は、表示装置の一例を示す断面図である。 図３（Ａ）～図３（Ｅ）は、画素の一例を示す上面図である。 図４（Ａ）～図４（Ｃ）は、表示装置の一例を示す断面図である。 図５（Ａ）は、表示装置の一例を示す上面図である。図５（Ｂ）は、表示装置の一例を示す断面図である。 図６（Ａ）は、表示装置の一例を示す上面図である。図６（Ｂ）は、表示装置の一例を示す断面図である。 図７は、表示装置の一例を示す断面図である。 図８は、表示装置の一例を示す断面図である。 図９（Ａ）、図９（Ｂ）は、タッチパネルの一例を示す斜視図である。 図１０は、タッチパネルの一例を示す断面図である。 図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）は、タッチパネルの一例を示す断面図である。 図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）は、タッチパネルの一例を示す断面図である。 図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）は、トランジスタの一例を示す断面図である。 図１４は、表示装置の一例を示す断面図である。 図１５は、表示装置の一例を示す断面図である。 図１６は、表示装置の一例を示す断面図である。 図１７は、表示装置の一例を示す断面図である。 図１８（Ａ）、図１８（Ｂ）は、表示モジュールの一例を示す斜視図である。 図１９（Ａ）は、画素の一例を示すブロック図である。図１９（Ｂ）は、画素の一例を示す図である。 図２０（Ａ）、図２０（Ｂ）は、画素の動作例を示すタイミングチャートである。 図２１（Ａ）～図２１（Ｄ）は、電子機器の一例を示す図である。 図２２（Ａ）～図２２（Ｅ）は、電子機器の一例を示す図である。 図２３（Ａ）～図２３（Ｆ）は、電子機器の一例を示す図である。
実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また、同様の機能を指す場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。
また、図面において示す各構成の、位置、大きさ、範囲などは、理解の簡単のため、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、図面に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。
なお、「膜」という言葉と、「層」という言葉とは、場合によっては、又は、状況に応じて、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変更することが可能である。または、例えば、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能である。
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置について図１～図１３を用いて説明する。
本発明の一態様の表示装置は、白色発光の発光素子とカラーフィルタを組み合わせたカラーフィルタ方式の表示装置である。そのため、表示装置の大型化及び高精細化が容易である。また、表示装置を高い歩留まりで作製できる。
本発明の一態様の表示装置は、マイクロキャビティ構造が適用された発光素子と、マイクロキャビティ構造が適用されていない発光素子と、の双方を有する。マイクロキャビティ構造が適用された発光素子は、色純度の高い光を発することができる。マイクロキャビティ構造が適用されていない発光素子は、高効率で光を発することができる。例えば、赤色、緑色、または青色などの光を呈する副画素は、それぞれ、マイクロキャビティ構造が適用された発光素子を有することが好ましい。また、白色の光を呈する副画素は、マイクロキャビティ構造が適用されていない発光素子を有することが好ましい。これにより、色純度の高い光と、白色光と、の双方の光取り出し効率を高めることができる。したがって、表示品位が高く、かつ、消費電力が低い表示装置を実現することができる。
本発明の一態様の表示装置は、上面射出（トップエミッション）構造である。トップエミッション構造の表示装置は、トランジスタ、容量素子、及び配線等を、発光素子の発光領域と重ねて配置することができるため、下面射出（ボトムエミッション）構造の表示装置に比べて、画素の開口率を高めることができ、表示装置の寿命が長くなり、好ましい。
［表示装置の概要］
図１（Ａ）に、発光素子１１０Ｗ及び発光素子１１０ａを有する表示装置を示す。
発光素子１１０Ｗは、基板１０１上の画素電極１１１、画素電極１１１上の光学調整層１１２Ｗ、光学調整層１１２Ｗ上のＥＬ層１１３、及び、ＥＬ層１１３上の共通電極１１４を有する。
発光素子１１０ａは、基板１０１上の画素電極１１１、画素電極１１１上の光学調整層１１２ａ、光学調整層１１２ａ上のＥＬ層１１３、及び、ＥＬ層１１３上の共通電極１１４を有する。
画素電極１１１及び共通電極１１４のうち、一方が陽極として機能し、他方が陰極として機能する。画素電極１１１及び共通電極１１４の間に、発光素子の閾値電圧より高い電圧を印加すると、ＥＬ層１１３に陽極側から正孔が注入され、陰極側から電子が注入される。注入された電子と正孔はＥＬ層１１３において再結合し、ＥＬ層１１３に含まれる発光物質が発光する。
光学調整層１１２Ｗ及び光学調整層１１２ａは、導電性を有する。画素電極１１１の端部、光学調整層１１２Ｗの端部、及び光学調整層１１２ａの端部は、それぞれ、絶縁層１０４によって覆われている。絶縁層１０４は、画素電極１１１と重なる部分に開口を有する。ＥＬ層１１３は、少なくとも発光層を有する。ＥＬ層１１３と共通電極１１４は、それぞれ、複数の発光素子にわたって設けられている。
発光素子１１０ａ及び発光素子１１０Ｗは、保護層１１５によって覆われている。
発光素子１１０ａは、保護層１１５を介して、半透過層１１６（半透過・半反射層ともいえる）と重なる。半透過層１１６は、発光素子１１０Ｗの発光領域（ＥＬ層１１３における画素電極１１１及び光学調整層１１２Ｗと重なる領域に相当する）とは重ならず、発光素子１１０ａの発光領域（ＥＬ層１１３における画素電極１１１及び光学調整層１１２ａと重なる領域に相当する）と重なる。
なお、半透過層１１６を、発光素子１１０ａの構成要素とみなすこともできる。つまり、発光素子１１０ａは画素電極１１１及び半透過層１１６を有する、ということができる。また、発光素子１１０ａはマイクロキャビティ構造を有する、ということができる。また、発光素子１１０Ｗはマイクロキャビティ構造を有さない、ということができる。
発光素子１１０ａには、マイクロキャビティ構造が適用されている。発光層が発する光を画素電極１１１と半透過層１１６との間で共振させることで、半透過層１１６を透過して射出される光を強めることができる。画素電極１１１と半透過層１１６との間の光学距離を調整することで、所望の波長の光に対する光取り出し効率を高めることができる。発光素子１１０ａが発する光は、特定の波長の光の強度が強められ、例えば、紫色、青色、青緑色、緑色、黄緑色、黄色、黄橙色、橙色、または赤色の光となる。所望の波長の光の強度が強まるため、発光素子１１０ａから、色純度の高い光を得ることができる。
一方、発光素子１１０Ｗには、マイクロキャビティ構造が適用されていない。発光層が発する光は半透過層１１６によって特定の波長の光の強度が強まることなく外部に取り出される。そのため、発光素子１１０Ｗは、白色光を効率よく外部に取り出すことができる。発光素子１１０Ｗを、白色の光を呈する副画素に用いることで、表示装置の消費電力を削減することができる。
マイクロキャビティ構造が適用された発光素子１１０ａと、マイクロキャビティ構造が適用されていない発光素子１１０Ｗとを有する表示装置は、色純度の高い光と、白色光と、の双方の光取り出し効率が高い。したがって、表示品位が高く、消費電力が低い表示装置を実現することができる。
画素電極１１１と半透過層１１６との間の光学距離は、強度を強めたい光の波長λに対して、ｍλ／２（ｍは自然数）またはその近傍となるように調整することが好ましい。
画素電極１１１の可視光に対する反射性は、共通電極１１４の可視光に対する反射性よりも高い。画素電極１１１は反射電極ともいえる。共通電極１１４は、透明電極ともいえる。半透過層１１６の可視光に対する反射性は、共通電極１１４の可視光に対する反射性よりも高く、画素電極１１１の可視光に対する反射性よりも低いことが好ましい。
例えば、画素電極１１１の可視光の反射率は、４０％以上１００％以下、好ましくは７０％以上１００％以下である。また、例えば、半透過層１１６の可視光の反射率は、２０％以上８０％以下、好ましくは４０％以上７０％以下である。また、例えば、共通電極１１４の可視光の透過率は、４０％以上である。具体的には、４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長の光の反射率または透過率の平均値が上記範囲内であることが好ましい。または、４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の所定の波長の光の反射率または透過率が上記範囲内であることが好ましい。
光学調整層１１２ａの膜厚を制御することにより、光学距離を調整することができる。
光学調整層１１２ａには、可視光を透過する導電膜（透明導電膜）を用いることができる。
光学調整層１１２ａは、多階調マスク（ハーフトーンマスク、グレートーンマスク等）を用いた露光技術を用いて形成することが好ましい。これにより、発光素子の作製コストの削減、及び作製工程の簡略化を図ることができる。
また、複数の発光素子における画素電極１１１からＥＬ層１１３へのキャリア注入性及びキャリア輸送性を等しくする観点から、発光素子１１０Ｗは、画素電極１１１とＥＬ層１１３との間に、光学調整層（光学調整層１１２Ｗ）を有していてもよい。発光素子１１０Ｗは、光学調整層１１２Ｗを有していなくてもよい。
図１（Ｂ）に示す表示装置は、発光素子１１０Ｗ及び発光素子１１０ａに加えて、発光素子１１０ｂを有する。
発光素子１１０ｂは、基板１０１上の画素電極１１１、画素電極１１１上の光学調整層１１２ｂ、光学調整層１１２ｂ上のＥＬ層１１３、及び、ＥＬ層１１３上の共通電極１１４を有する。
各発光素子は、保護層１１５によって覆われている。
発光素子１１０ａ及び発光素子１１０ｂは、保護層１１５を介して、半透過層１１６ａと重なる。発光素子１１０ｂは、さらに、保護層１１５及び半透過層１１６ａを介して、半透過層１１６ｂと重なる。
なお、半透過層１１６ａ及び半透過層１１６ｂを、それぞれ、発光素子１１０ｂの構成要素とみなすこともできる。つまり、発光素子１１０ｂは画素電極１１１、半透過層１１６ａ、及び半透過層１１６ｂを有する、ということができる。また、発光素子１１０ｂはマイクロキャビティ構造を有する、ということができる。
半透過層１１６ａは、発光素子１１０Ｗの発光領域とは重ならず、発光素子１１０ａの発光領域及び発光素子１１０ｂの発光領域と重なる。半透過層１１６ｂは、発光素子１１０Ｗの発光領域及び発光素子１１０ａの発光領域とは重ならず、発光素子１１０ｂの発光領域と重なる。
発光素子１１０ａ及び発光素子１１０ｂには、それぞれ、マイクロキャビティ構造が適用されている。光学調整層１１２ａと光学調整層１１２ｂは互いに異なる厚さの層である。これにより、発光素子１１０ａと発光素子１１０ｂとでは、画素電極１１１と半透過層１１６との間の光学距離が異なる。発光素子１１０ａ及び発光素子１１０ｂが発する光は、それぞれ特定の波長の光の強度が強められ、互いに異なる色の光となる。所望の波長の光の強度が強まるため、発光素子１１０ａ及び発光素子１１０ｂから、それぞれ、色純度の高い光を得ることができる。
発光素子１１０ａと発光素子１１０ｂとでは、発光領域に重なる半透過層の厚さが異なる。具体的には、発光素子１１０ｂの発光領域には、半透過層１１６ａに加えて半透過層１１６ｂが重なるため、半透過層による光の反射量が多くなり、特定の波長の光の強度がより強まる。これにより、発光素子１１０ｂでは、特に色純度の高い光を得ることができる。
このように、各色の副画素によって、半透過層の厚さ及び材料の一方又は双方を異ならせることで、半透過層の可視光に対する反射性の高さを変えることができる。これにより、各色の副画素によって、光の強度を強める程度を変えることができる。
図１（Ｃ）に示す発光素子１１０Ｗ及び発光素子１１０ａは、光学調整層１１２Ｗの厚さと光学調整層１１２ａの厚さが等しい（厚さＬである）点で図１（Ａ）と異なる。光学調整層１１２Ｗの厚さと光学調整層１１２ａの厚さは、同じであってもよく、異なっていてもよい。
発光素子１１０Ｗは半透過層１１６と重ならないため、マイクロキャビティ構造は有していないが、図１（Ｄ）に示すように、ＥＬ層１１３から発せられた光１１３ＥＭの一部は、画素電極１１１で反射されることで、特定の波長の光が強められる。そのため、強めたい波長に応じて、光学調整層１１２Ｗの厚さを設定することが好ましく、光学調整層１１２Ｗの厚さは、他の色の副画素が有する光学調整層の厚さと等しくてもよい。
例えば、白色の光を呈する副画素が有する発光素子１１０Ｗから発せられる光１１３ＥＭが色温度の低い白色光である場合には、光学調整層１１２Ｗの厚さを、青色の副画素で用いる光学調整層の厚さと等しくすることが好ましい。これにより、光１１３ＥＭの青色の波長の光の強度が強められ、共通電極１１４を透過して射出される光を所望の色温度の白色光に近づけることができる。
画素電極１１１は、可視光に対する反射性を有する。光学調整層１１２ａ、光学調整層１１２ｂ、光学調整層１１２Ｗ、及び共通電極１１４は、それぞれ、可視光に対する透過性を有する。半透過層１１６、半透過層１１６ａ、及び半透過層１１６ｂは、可視光に対する反射性と、可視光に対する透過性と、の双方を有する。画素電極１１１、光学調整層１１２ａ、光学調整層１１２Ｗ、共通電極１１４、半透過層１１６、半透過層１１６ａ、及び半透過層１１６ｂは、上述の機能を満たすように、それぞれ、以下に示す材料を適宜組み合わせて用いることができる。例えば、金属、合金、電気伝導性化合物、及びこれらの混合物などを適宜用いることができる。具体的には、Ｉｎ－Ｓｎ酸化物（ＩＴＯともいう）、Ｉｎ－Ｓｉ－Ｓｎ酸化物（ＩＴＳＯともいう）、Ｉｎ－Ｚｎ酸化物、Ｉｎ－Ｗ－Ｚｎ酸化物、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物（ＩＧＺＯともいう）が挙げられる。その他、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、イットリウム（Ｙ）、ネオジム（Ｎｄ）などの金属、及びこれらを適宜組み合わせて含む合金を用いることもできる。その他、上記に例示のない元素周期表の第１族または第２族に属する元素（例えば、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ））、ユウロピウム（Ｅｕ）、イッテルビウム（Ｙｂ）などの希土類金属、及びこれらを適宜組み合わせて含む合金、グラフェン等を用いることができる。
半透過層１１６としては、光が透過できる程度の厚さ（例えば厚さが１ｎｍ以上３０ｎｍ以下）の金属を好適に用いることができる。該金属として、銀（Ａｇ）またはＡｇを有する合金を用いると、半透過層１１６の反射率が高く、発光素子１１０ａの発光効率を高くでき、好ましい。また、Ａｇは可視光の吸収率が低いため、光を透過する程度の厚さとすることで、可視光に対する透過性と反射性とを両立する膜を形成することができる。
なお、半透過層１１６が導電性を有する場合、半透過層１１６は、フローティング状態であってもよく、所定の電位が供給されていてもよい。
画素電極１１１として、アルミニウム（Ａｌ）またはＡｇを有する材料を用いると、画素電極１１１の反射率が高く、発光素子の発光効率を高くでき、好ましい。なお、Ａｌは材料コストが低くパターン形成が容易であるため、発光素子の製造コストが低くなり、好ましい。また、Ａｇは特に高い反射率を有するため、発光素子の発光効率を高めることができ、好ましい。
光学調整層１１２ａ、光学調整層１１２ｂ、光学調整層１１２Ｗ、及び共通電極１１４としては、金属酸化物を好適に用いることができる。該金属酸化物は、インジウム（Ｉｎ）及び亜鉛（Ｚｎ）の一方又は双方を有することが好ましい。金属酸化物がＩｎ及びＺｎの一方又は双方を有することで、導電性を高め光の透過率を高めることができる。また、Ｚｎは材料コストが低いため、発光素子の製造コストが低くなり、好ましい。
なお、Ａｌを有する材料とＩｎを有する酸化物とが接する場合、Ａｌを有する材料とＩｎを有する酸化物との間でイオン化傾向の差が生じることで、当該材料間で電子の授受が生じ、当該材料を有する電極で電食が生じる場合がある。そのため、Ａｌを有する材料とＩｎを有する酸化物とが、接しない構成であると好ましい。このことからも、画素電極１１１が有する金属としては、Ａｇが特に好ましい。
ＥＬ層１１３は、発光物質を含む発光層を有する。本実施の形態の表示装置は白色発光の発光素子を用いるため、ＥＬ層１１３は、補色の関係にある２つの光が得られる構成、または、赤色、緑色、青色の３つの光が得られる構成などが適用される。発光物質としては、蛍光発光材料及び燐光発光材料の一方または双方を用いることができる。ＥＬ層１１３は、発光層のほかに、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、電荷発生層などの機能層を有する。
本実施の形態の表示装置は、白色発光の発光素子とカラーフィルタを組み合わせた構成であるため、各色の副画素におけるＥＬ層１１３の構成は同一にすることができる。
保護層１１５にバリア性の高い膜を用いることで、発光素子に水分や酸素などの不純物が入り込むことを抑制できる。これにより、発光素子の劣化を抑制し、表示装置の信頼性を高めることができる。
本実施の形態の表示装置では、半透過層１１６が、発光素子１１０Ｗの発光領域と重ならないように設けられている。例えば、半透過層１１６となる膜を加工することで、半透過層１１６を所望の形状で形成することができる。具体的には、まず、可視光に対する透過性及び反射性の双方を有する膜を形成し、その後、当該膜を加工することで、所望の領域にのみ半透過層１１６を形成することができる。ここで、当該膜の加工時に、ＥＬ層１１３上に保護層１１５が無い、またはバリア性の低い保護層１１５しか設けられていない場合、ＥＬ層１１３に不純物が混入し、発光素子の信頼性が低下する恐れがある。このことからも、保護層１１５にはバリア性の高い膜を用いることが求められる。保護層１１５としてバリア性の高い膜を用いることで、半透過層１１６の形成時に、発光素子に不純物が入り込むことを抑制することができる。
半透過層１１６の加工に用いる方法に特に限定は無く、例えば、ウエットエッチング法、ドライエッチング法、またはリフトオフ法を用いることができる。
なお、ドライエッチング法を用いて半透過層１１６となる膜を加工する際、保護層１１５の厚さが部分的に薄くなることがある。具体的には、半透過層１１６となる膜が除去される発光素子１１０Ｗの発光領域と重なる部分において、保護層１１５の厚さが他の部分よりも薄くなることがある。図１（Ｅ）に、発光素子１１０Ｗと重なる、保護層１１５の除去された領域１１５ｎを示す。発光素子１１０Ｗは、マイクロキャビティ構造を有さないため、保護層１１５の厚さが薄くなっても発光色への影響は少ないが、発光素子の信頼性が低下することを防ぐため、十分な厚さの保護層１１５で覆われていることが好ましい。また、保護層１１５の厚さは、画素電極１１１と半透過層１１６との間の光学距離に影響するため、厚すぎると特定の波長の光が強められすぎてしまうことがある。これらのことから、保護層１１５の厚さは、１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であり、５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下が好ましく、１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下がより好ましい。
保護層１１５は、少なくとも１層の無機膜（または無機絶縁膜）を有することが好ましく、１層以上の無機膜と１層以上の有機膜とを有することがさらに好ましい。例えば、保護層１１５は、共通電極１１４上の第１の無機膜と、第１の無機膜上の有機膜と、有機膜上の第２の無機膜と、を有していてもよい。
無機膜（または無機絶縁膜）は、防湿性が高く、水が拡散、透過しにくいことが好ましい。さらに、無機膜（または無機絶縁膜）は、水素及び酸素の一方または双方が拡散、透過しにくいことが好ましい。これにより、無機膜（または無機絶縁膜）をバリア膜として機能させることができる。そして、発光素子に対して外部から不純物が拡散することを効果的に抑制でき、信頼性の高い表示装置を実現できる。
保護層１１５には、酸化絶縁膜、窒化絶縁膜、酸化窒化絶縁膜、及び窒化酸化絶縁膜などを用いることができる。酸化絶縁膜としては、酸化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化ガリウム膜、酸化ゲルマニウム膜、酸化イットリウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化ランタン膜、酸化ネオジム膜、酸化ハフニウム膜、及び酸化タンタル膜などが挙げられる。窒化絶縁膜としては、窒化シリコン膜及び窒化アルミニウム膜などが挙げられる。酸化窒化絶縁膜としては、酸化窒化シリコン膜などが挙げられる。窒化酸化絶縁膜としては、窒化酸化シリコン膜などが挙げられる。
なお、本明細書などにおいて、酸化窒化物とは、その組成として、窒素よりも酸素の含有量が多い材料を指し、窒化酸化物とは、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多い材料を指す。
特に、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、及び酸化アルミニウム膜は、それぞれ防湿性が高いため、保護層１１５として好適である。
また、光取り出し効率の観点から、保護層１１５の屈折率と共通電極１１４の屈折率との差は、０．５以下が好ましく、０．３以下が特に好ましい。共通電極１１４の屈折率は比較的高く、共通電極１１４にＩＴＯを用いる場合、共通電極１１４の屈折率は、約２．０である。そのため、保護層１１５にも屈折率が比較的高い材料を用いることが好ましい。
例えば、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、及び酸化アルミニウム膜の屈折率は、おおよそ１．７以上２．３以下であり、酸化シリコン膜（屈折率約１．５）に比べて屈折率が高い。このことからも、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、及び酸化アルミニウム膜は、それぞれ、保護層１１５として好適である。
また、保護層１１５には、ＩＴＯ、Ｇａ－Ｚｎ酸化物、Ａｌ－Ｚｎ酸化物、またはＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物などを含む無機膜を用いることもできる。当該無機膜は、高抵抗であることが好ましく、共通電極１１４よりも高抵抗であることが好ましい。当該無機膜は、さらに窒素を含んでいてもよい。
例えば、共通電極１１４に用いる可視光を透過する導電膜と、保護層１１５に用いる可視光を透過する無機膜と、は、共通の金属元素を有していてもよい。共通電極１１４と保護層１１５の密着性を高めることができ、膜剥がれや、界面から不純物が入り込むことを抑制できる。
例えば、共通電極１１４に、第１のＩＴＯ膜を用い、保護層１１５に、第２のＩＴＯ膜を用いることができる。第２のＩＴＯ膜は、第１のＩＴＯ膜よりも抵抗率の高い膜であることが好ましい。また、例えば、共通電極１１４に、第１のＧａ－Ｚｎ酸化物膜を用い、保護層１１５に、第２のＧａ－Ｚｎ酸化物膜を用いることができる。第２のＧａ－Ｚｎ酸化物膜は、第１のＧａ－Ｚｎ酸化物膜よりも抵抗率の高い膜であることが好ましい。
Ｇａと、Ｚｎと、Ｏと、を含む無機膜は、例えば、Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系金属酸化物ターゲット（Ｇａ２Ｏ３とＺｎＯの混合焼結体）を用い、酸素雰囲気下やアルゴン及び酸素混合雰囲気下で成膜することで得られる。また、Ａｌと、Ｚｎと、Ｏと、を含む絶縁膜は、例えば、Ａｌ－Ｚｎ－Ｏ系金属酸化物ターゲット（Ａｌ２Ｏ３とＺｎＯの混合焼結体）を用い、同様の雰囲気下で成膜することで得られる。また、同様のターゲットを、アルゴン、酸素及び窒素混合雰囲気下で成膜することで、Ｇａ又はＡｌと、Ｚｎと、Ｏと、Ｎと、を含む無機膜を得ることができる。
また、保護層１１５は、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミドアミド樹脂、ポリシロキサン樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂、及びフェノール樹脂等を用いた有機絶縁膜を有していてもよい。
保護層１１５は、２０℃における固有抵抗が１０１０Ωｃｍ以上であることが好ましい。
保護層１１５は、化学気相堆積（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法（プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ：Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法など）、スパッタリング法（ＤＣ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など）、原子層成膜（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等を用いて形成することができる。
スパッタリング法及びＡＬＤ法は、低温での成膜が可能である。発光素子に含まれるＥＬ層１１３は、耐熱性が低い。このため、発光素子を作製した後に形成する保護層１１５は、比較的低温、代表的には１００℃以下で形成することが好ましく、スパッタリング法及びＡＬＤ法が適している。
保護層１１５として、それぞれ異なる成膜方法を用いて形成された絶縁膜を２層以上積層してもよい。
例えば、まず、スパッタリング法を用いて、１層目の無機膜を形成し、ＡＬＤ法を用いて２層目の無機膜を形成することが好ましい。
スパッタリング法で形成される膜は、ＡＬＤ法で形成される膜よりも、不純物が少なく密度が高い。ＡＬＤ法で形成される膜は、スパッタリング法で形成される膜よりも、段差被覆性が高く、被成膜面の形状の影響を受けにくい。
１層目の無機膜は、不純物が少なく密度が高い。２層目の無機膜は、被形成面の段差の影響で第１の無機膜が十分に被覆されなかった部分を覆って形成される。これにより、一方の無機膜のみを形成する場合に比べて、水などの拡散をより低減することが可能な保護層を形成することができる。
具体的には、まず、スパッタリング法を用いて、酸化アルミニウム膜、酸化ジルコニウム膜、ＩＴＯ膜、Ｇａ－Ｚｎ酸化物膜、Ａｌ－Ｚｎ酸化物膜、またはＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物膜を形成し、次に、ＡＬＤ法を用いて、酸化アルミニウム膜または酸化ジルコニウム膜と、を形成することが好ましい。
スパッタリング法を用いて形成する無機膜の厚さは、５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下が好ましく、１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下がより好ましい。
ＡＬＤ法を用いて形成する無機膜の厚さは、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下が好ましく、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下がより好ましい。
保護層１１５の水蒸気透過率は、１×１０－２ｇ／（ｍ２・ｄａｙ）未満、好ましくは５×１０－３ｇ／（ｍ２・ｄａｙ）以下、好ましくは１×１０－４ｇ／（ｍ２・ｄａｙ）以下、好ましくは１×１０－５ｇ（ｍ２・ｄａｙ）以下、好ましくは１×１０－６ｇ／（ｍ２・ｄａｙ）以下である。水蒸気透過率が低いほど、外部から発光素子への水の拡散を低減することができる。
なお、絶縁層１０４に、保護層１１５に用いることができる無機絶縁膜または有機絶縁膜を用いてもよい。
発光素子を作製する前に形成する絶縁層１０４は、高温での成膜が可能である。成膜時の基板温度を高温（例えば、１００℃以上３５０℃以下）とすることで、緻密でバリア性の高い膜を形成することができる。絶縁層１０４の形成には、スパッタリング法及びＡＬＤ法だけでなく、ＣＶＤ法も好適である。ＣＶＤ法は、成膜速度が速いため、好ましい。
基板１０１には、ガラス、石英、有機樹脂、金属、合金、半導体などの材料を用いることができる。また、実施の形態２で後述するように、基板１０１は、各種半導体回路が設けられていてもよい。
［画素］
図２（Ａ）、図２（Ｂ）に画素１３０の上面図の一例を示す。図２（Ａ）に示す画素１３０は、１行４列に並ぶ副画素を有する。図２（Ｂ）に示す画素１３０は、２行２列に並ぶ副画素を有する。
図２（Ａ）、図２（Ｂ）では、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）、Ｗ（白）の４色の副画素で１つの色を表現する表示装置を例に挙げて説明する。本発明の一態様の表示装置において、色要素に限定はなく、ＲＧＢＷ以外の色（例えば、イエロー、シアン、またはマゼンタ等）を用いてもよい。
図２（Ｃ）は、図２（Ａ）における一点鎖線Ａ１－Ａ２間の断面図である。
白色の光を呈する副画素が有する発光素子１１０Ｗは、基板１０１上の画素電極１１１、画素電極１１１上の光学調整層１１２Ｗ、光学調整層１１２Ｗ上のＥＬ層１１３、及び、ＥＬ層１１３上の共通電極１１４を有する。
赤色の光を呈する副画素が有する発光素子１１０Ｒは、基板１０１上の画素電極１１１、画素電極１１１上の光学調整層１１２Ｒ、光学調整層１１２Ｒ上のＥＬ層１１３、及び、ＥＬ層１１３上の共通電極１１４を有する。
緑色の光を呈する副画素が有する発光素子１１０Ｇは、基板１０１上の画素電極１１１、画素電極１１１上の光学調整層１１２Ｇ、光学調整層１１２Ｇ上のＥＬ層１１３、及び、ＥＬ層１１３上の共通電極１１４を有する。
青色の光を呈する副画素が有する発光素子１１０Ｂは、基板１０１上の画素電極１１１、画素電極１１１上の光学調整層１１２Ｂ、光学調整層１１２Ｂ上のＥＬ層１１３、及び、ＥＬ層１１３上の共通電極１１４を有する。
画素電極１１１は、陽極として機能する。光学調整層１１２Ｗ、光学調整層１１２Ｒ、光学調整層１１２Ｇ、及び光学調整層１１２Ｂは、導電性を有する。画素電極１１１の端部、光学調整層１１２Ｗの端部、光学調整層１１２Ｒ、光学調整層１１２Ｇ、及び光学調整層１１２Ｂの端部は、それぞれ、絶縁層１０４によって覆われている。絶縁層１０４は、画素電極１１１と重なる部分に開口を有する。ＥＬ層１１３は、少なくとも発光層を有する。共通電極１１４は、陰極として機能する。ＥＬ層１１３と共通電極１１４は、それぞれ、複数の発光素子にわたって設けられている。
発光素子１１０Ｗ、発光素子１１０Ｒ、発光素子１１０Ｇ、発光素子１１０Ｂは、保護層１１５によって覆われている。
発光素子１１０Ｒ、発光素子１１０Ｇ、及び発光素子１１０Ｂは、それぞれ、保護層１１５を介して、半透過層１１６と重なる。半透過層１１６は、発光素子１１０Ｗの発光領域とは重ならず、発光素子１１０Ｒ、発光素子１１０Ｇ、及び発光素子１１０Ｂそれぞれの発光領域と重なる。
なお、半透過層１１６を、発光素子１１０Ｒ、発光素子１１０Ｇ、及び発光素子１１０Ｂの構成要素とみなすこともできる。つまり、発光素子１１０Ｒ、発光素子１１０Ｇ、及び発光素子１１０Ｂは、それぞれ、画素電極１１１及び半透過層１１６を有する、ということができる。また、発光素子１１０Ｒ、発光素子１１０Ｇ、及び発光素子１１０Ｂは、それぞれ、マイクロキャビティ構造を有する、ということができる。また、発光素子１１０Ｗはマイクロキャビティ構造を有さない、ということができる。
発光素子１１０Ｒ、発光素子１１０Ｇ、及び発光素子１１０Ｂには、マイクロキャビティ構造が適用されている。
発光素子１１０Ｒにおいて、画素電極１１１と半透過層１１６との光学距離が赤色発光を強める光学距離となるように光学調整層１１２Ｒの膜厚を調整する。同様に、発光素子１１０Ｇにおいて、画素電極１１１と半透過層１１６との光学距離が緑色発光を強める光学距離となるように光学調整層１１２Ｇの膜厚を調整する。そして、発光素子１１０Ｂにおいて、画素電極１１１と半透過層１１６との光学距離が青色発光を強める光学距離となるように光学調整層１１２Ｂの膜厚を調整する。画素電極１１１と半透過層１１６との間の光学距離を調整することで、所望の波長の光に対する光取り出し効率を高めることができる。これにより、赤色、緑色、及び青色の光を呈する副画素からは、それぞれ、色純度の高い赤色、緑色、及び青色の光を得ることができる。
一方、発光素子１１０Ｗには、マイクロキャビティ構造が適用されていない。発光層が発する光は半透過層１１６によって特定の波長の光の強度が強まることなく外部に取り出される。そのため、発光素子１１０Ｗは、白色光を効率よく外部に取り出すことができる。したがって、表示装置の消費電力を削減することができる。
なお、図２（Ｃ）では、光学調整層１１２Ｗの厚さが、光学調整層１１２Ｂの厚さと等しい例を示す。図１（Ｄ）を用いて説明したように、発光素子１１０Ｗでは、ＥＬ層１１３からの光１１３ＥＭの一部が画素電極１１１で反射される。図２（Ｃ）に示す発光素子１１０Ｗの場合、ＥＬ層１１３からの光の一部が画素電極１１１で反射され、青色の波長の光の強度が強められて、共通電極１１４を透過して射出される。これにより、ＥＬ層１１３の発する光が色温度の低い白色光である場合などに、白色の光を呈する副画素が有する発光素子１１０Ｗから発せられる光を、所望の色温度の白色光に近づけることができる。
図２（Ａ）、図２（Ｃ）に示す表示装置は、赤色、緑色、及び青色の光を呈する副画素に、マイクロキャビティ構造が適用された発光素子を有し、かつ、白色の光を呈する副画素に、マイクロキャビティ構造が適用されていない発光素子を有する。このような構成とすることで、色純度の高い光と、白色光と、の双方の光取り出し効率を高めることができ、表示品位が高く、消費電力が低い表示装置を実現することができる。
図２（Ｄ）は、図２（Ｃ）とは異なる、図２（Ａ）における一点鎖線Ａ１－Ａ２間の断面図である。
各色の光を呈する副画素が有する発光素子は、画素電極１１８、画素電極１１８上のＥＬ層１１３、及び、ＥＬ層１１３上の共通電極１１４を有する。
画素電極１１８は、陽極として機能する。画素電極１１８の端部は、絶縁層１０４によって覆われている。絶縁層１０４は、画素電極１１８と重なる部分に開口を有する。ＥＬ層１１３は、少なくとも発光層を有する。共通電極１１４は、陰極として機能する。
各発光素子は、保護層１１５によって覆われている。
発光素子１１０Ｒ、発光素子１１０Ｇ、及び発光素子１１０Ｂは、それぞれ、保護層１１５を介して、半透過層１１６と重なる。半透過層１１６は、発光素子１１０Ｗの発光領域とは重ならず、発光素子１１０Ｒ、発光素子１１０Ｇ、及び発光素子１１０Ｂそれぞれの発光領域と重なる。
さらに、基板１０１上の反射層１１７、及び、反射層１１７上の光学調整層１１９ａを、白色の光を呈する副画素が有する発光素子１１０Ｗの構成要素とみなすことができる。同様に、基板１０１上の反射層１１７、反射層１１７上の光学調整層１１９ａ、光学調整層１１９ａ上の光学調整層１１９ｂ、及び、光学調整層１１９ｂ上の光学調整層１１９ｃを、赤色の光を呈する副画素が有する発光素子１１０Ｒの構成要素とみなすことができる。また、基板１０１上の反射層１１７、反射層１１７上の光学調整層１１９ａ、及び、光学調整層１１９ａ上の光学調整層１１９ｂを、緑色の光を呈する副画素が有する発光素子１１０Ｇの構成要素とみなすことができる。また、基板１０１上の反射層１１７、及び、反射層１１７上の光学調整層１１９ａを、青色の光を呈する副画素が有する発光素子１１０Ｂの構成要素とみなすことができる。
反射層１１７の可視光に対する反射性は、画素電極１１１の可視光に対する反射性よりも高い。画素電極１１１及び共通電極１１４は、透明電極ともいえる。半透過層１１６の可視光に対する反射性は、共通電極１１４の可視光に対する反射性よりも高く、反射層１１７の可視光に対する反射性よりも低いことが好ましい。
例えば、反射層１１７の可視光の反射率は、４０％以上１００％以下、好ましくは７０％以上１００％以下である。また、例えば、半透過層１１６の可視光の反射率は、２０％以上８０％以下、好ましくは４０％以上７０％以下である。また、例えば、画素電極１１１及び共通電極１１４の可視光の透過率は、４０％以上である。
発光素子１１０Ｒ、発光素子１１０Ｇ、及び発光素子１１０Ｂには、マイクロキャビティ構造が適用されている。
発光素子１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂにおいて、反射層１１７と半透過層１１６との光学距離が、それぞれ、赤色発光、緑色発光、青色発光を強める光学距離となるように、光学調整層１１９ａ、１１９ｂ、及び１１９ｃの膜厚を調整する。反射層１１７と半透過層１１６との間の光学距離を調整することで、所望の波長の光に対する光取り出し効率を高めることができる。これにより、赤色、緑色、及び青色の光を呈する副画素からは、それぞれ、色純度の高い赤色、緑色、及び青色の光を得ることができる。
図２（Ｃ）は、画素電極１１１が反射電極であり、画素電極１１１とＥＬ層１１３との間に光学調整層が設けられている例である。図２（Ｄ）に示すように、画素電極１１８が透明電極であり、画素電極１１８からみてＥＬ層１１３とは反対側に、反射層１１７が設けられていてもよい。このとき、反射層１１７と画素電極１１８との間に光学調整層を設けることができる。図２（Ｄ）の構成では、光学調整層に絶縁層を用いることができるため、材料の幅が広くなり、好ましい。
一方、発光素子１１０Ｗには、マイクロキャビティ構造が適用されていない。発光層が発する光は半透過層１１６によって特定の波長の光の強度が強まることなく外部に取り出される。そのため、発光素子１１０Ｗは、白色光を効率よく外部に取り出すことができる。したがって、表示装置の消費電力を削減することができる。
図２（Ａ）、図２（Ｄ）に示す表示装置は、赤色、緑色、及び青色の光を呈する副画素に、マイクロキャビティ構造が適用された発光素子を有し、かつ、白色の光を呈する副画素に、マイクロキャビティ構造が適用されていない発光素子を有する。このような構成とすることで、色純度の高い光と、白色光と、の双方の光取り出し効率を高めることができ、表示品位が高く、消費電力が低い表示装置を実現することができる。
図２（Ｅ）は、図２（Ｃ）、図２（Ｄ）とは異なる、図２（Ａ）における一点鎖線Ａ１－Ａ２間の断面図である。
図２（Ｅ）では、保護層１１５が開口を有しており、可視光を透過する導電層１２０が、当該開口を介して、共通電極１１４と電気的に接続されている。可視光を透過する導電層１２０上には、保護層１２５が設けられている。保護層１２５は、マイクロキャビティ構造が適用された発光素子の発光領域と重なる開口を有する。半透過層１１６は、当該開口を介して、可視光を透過する導電層１２０と電気的に接続されている。保護層１１５及び保護層１２５は、可視光を透過するため、発光素子の発光領域と重ねて設けることができる。そのため、半透過層１１６よりも設計マージンを広くすることができる。発光素子の劣化防止の観点から、開口を有する保護層１１５は、マスクを用いて形成することが好ましい。また、発光素子の劣化防止の観点から、保護層１１５及び保護層１２５は互いに重なる部分を有することが好ましい。さらに、保護層１２５上に、半透過層１１６及び共通電極１１４と電気的に接続する補助配線を設けてもよい。
本実施の形態の表示装置では、共通電極１１４に可視光を透過する導電材料を用いるため、共通電極１１４の抵抗に起因する電圧降下が生じやすい。図２（Ｅ）に示すように、半透過層１１６と共通電極１１４とを電気的に接続することで、共通電極１１４の抵抗に起因する電圧降下を抑制できる。これにより、表示装置の輝度ムラを抑制し、表示装置の表示品位を高めることができる。
［半透過層のレイアウト］
図３（Ａ）～図３（Ｅ）に、半透過層１１６の上面レイアウトの例を示す。
図３（Ａ）～図３（Ｃ）では、半透過層１１６が、発光素子１１０Ｗの発光領域と重なる位置に開口を有している例を示す。このような構成とすることで、表示装置の表示部の広範囲に半透過層１１６を設けることができ、好ましい。例えば、半透過層１１６に定電位を供給し、半透過層１１６がノイズを遮るためのシールドとなるように構成される場合などに、特に好適である。
図３（Ａ）、図３（Ｂ）では、半透過層１１６の１つの開口が、１つの発光素子１１０Ｗの発光領域と重なる例を示す。図３（Ｃ）では、半透過層１１６の１つの開口が、１列に並ぶ複数の発光素子１１０Ｗの発光領域と重なる例を示す。
また、図３（Ｄ）、図３（Ｅ）に示すように、半透過層１１６が複数の島状に形成されていてもよい。図３（Ｄ）では、１つの島状の半透過層１１６が、１つの画素１３０が有する３色の副画素（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の発光領域と重なる例を示す。図３（Ｅ）では、１つの島状の半透過層１１６が、１列に並ぶ複数の画素１３０が有する３色の副画素（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の発光領域と重なる例を示す。
［表示装置のその他の構成要素］
次に、図２（Ｃ）に示す表示装置に構成要素を加えた例を、図４（Ａ）～図４（Ｃ）に示す。なお、図２（Ｃ）で説明した構成要素については、説明を省略する。
図４（Ａ）に示す表示装置は、保護層１１５上及び半透過層１１６上の保護層１２１と、保護層１２１上の赤色の着色層ＣＦＲと、保護層１２１上の緑色の着色層ＣＦＧと、保護層１２１上の青色の着色層ＣＦＢと、を有する。
保護層１２１を設けることで、発光素子に不純物が入り込むことをさらに抑制でき、好ましい。保護層１２１の材料としては、保護層１１５に用いることができる材料が適用できる。
保護層１２１は、発光素子１１０Ｗの発光領域と重なる領域において、保護層１１５と接する。保護層１２１は、発光素子１１０Ｒの発光領域と重なる領域、発光素子１１０Ｇの発光領域と重なる領域、及び発光素子１１０Ｂの発光領域と重なる領域のそれぞれにおいて、半透過層１１６と接する。
発光素子上に着色層を直接形成する場合、基板３７１側に着色層を形成する場合に比べて、発光素子と着色層との位置合わせが容易である。これにより、表示装置の高精細化が容易となり、好ましい。
図４（Ｂ）に示すように、保護層１２１を設けず、半透過層１１６上に接して、各色の着色層を設けてもよい。
さらに、図４（Ｃ）に示すように、保護層１２１上に遮光層ＢＭを有していてもよい。また、図４（Ｃ）では、発光素子上に、保護層１１５及び保護層１２１を介して、平坦化層１２２及び機能層１２３を有する例を示す。なお、平坦化層１２２を設けず、保護層１２１上に直接、機能層１２３を設けてもよい。
本実施の形態の表示装置は、発光素子上に接して、バリア性の高い保護層１１５（及び保護層１２１）を有するため、発光素子上に直接、様々な構成要素を形成することができる。例えば、着色層及び遮光層ＢＭの一方又は双方を発光素子上に設けることができる。また、機能層１２３としては、例えば、絶縁層、導電層、平坦化層、接着層、円偏光板、タッチセンサ、衝撃吸収層、及び表面保護層のうち一つまたは複数を用いることができる。
なお、半透過層１１６は、タッチセンサの電極としての機能を有していてもよい。
着色層は特定の波長域の光を透過する有色層である。例えば、赤色、緑色、青色、又は黄色の波長域の光を透過するカラーフィルタなどを用いることができる。着色層に用いることのできる材料としては、金属材料、樹脂材料、顔料又は染料が含まれた樹脂材料などが挙げられる。
遮光層ＢＭは、隣接する着色層の間に設けられている。遮光層ＢＭは隣接する発光素子からの発光を遮り、隣接する発光素子間における混色を抑制する。ここで、着色層の端部を、遮光層ＢＭと重なるように設けることにより、光漏れを抑制することができる。遮光層ＢＭとしては、発光素子からの発光を遮る材料を用いることができ、例えば、金属材料、又は、顔料もしくは染料を含む樹脂材料等を用いてブラックマトリクスを形成することができる。なお、遮光層ＢＭは、駆動回路などの表示部以外の領域に設けると、導波光などによる意図しない光漏れを抑制できるため好ましい。
［表示装置の具体例］
次に、本実施の形態の表示装置のより具体的な構成について図５～図８を用いて説明する。
図５（Ａ）に表示装置１０Ａの上面図を示す。図５（Ｂ）に、図５（Ａ）に示す一点鎖線Ｂ１－Ｂ２間の断面図を示す。
図５（Ａ）に示す表示装置１０Ａは、表示部７１及び駆動回路７８を有する。表示装置１０ＡにはＦＰＣ７４が接続されている。
表示装置１０Ａは、カラーフィルタ方式が適用されたトップエミッション構造の表示装置である。
図５（Ｂ）に示すように、表示装置１０Ａは、基板３６１、絶縁層３６７、トランジスタ３０１、３０３、配線３０７、絶縁層３１４、発光素子１１０Ｗ、発光素子１１０Ｒ、発光素子１１０Ｇ、発光素子１１０Ｂ、絶縁層１０４、保護層１１５、半透過層１１６、保護層１２１、着色層ＣＦＲ、着色層ＣＦＧ、着色層ＣＦＢ、接着層３１８、及び基板３７１等を有する。
各発光素子は、画素電極１１１、ＥＬ層１１３、及び共通電極１１４を有する。画素電極１１１は、トランジスタ３０３のソースまたはドレインと電気的に接続されている。これらは、直接接続されるか、他の導電層を介して接続される。ＥＬ層１１３及び共通電極１１４は、複数の発光素子にわたって設けられている。
各発光素子は、さらに、画素電極１１１とＥＬ層１１３の間に、光学調整層を有する。白色の光を呈する副画素が有する発光素子１１０Ｗは光学調整層１１２Ｗを有し、赤色の光を呈する副画素が有する発光素子１１０Ｒは光学調整層１１２Ｒを有する。図５（Ｂ）では、光学調整層１１２Ｗの厚さが光学調整層１１２Ｒの厚さと等しい例を示す。図１（Ｄ）を用いて説明したように、発光素子１１０Ｗでは、ＥＬ層１１３からの光１１３ＥＭの一部が画素電極１１１で反射される。図５（Ｂ）に示す発光素子１１０Ｗの場合、ＥＬ層１１３からの光の一部が画素電極１１１で反射され、赤色の波長の光の強度が強められて、共通電極１１４を透過して射出される。これにより、ＥＬ層１１３の発する光が色温度の高い白色光である場合などに、白色の光を呈する副画素が有する発光素子１１０Ｗから発せられる光を、所望の色温度の白色光に近づけることができる。また、緑色の光を呈する副画素が有する発光素子１１０Ｇは光学調整層１１２Ｇを有し、青色の光を呈する副画素が有する発光素子１１０Ｂは光学調整層１１２Ｂを有する。図５（Ｂ）では、各光学調整層が画素電極１１１の側面を覆う例を示す。
発光素子１１０Ｗ、発光素子１１０Ｒ、発光素子１１０Ｇ、発光素子１１０Ｂは、保護層１１５によって覆われている。
発光素子１１０Ｒ、発光素子１１０Ｇ、及び発光素子１１０Ｂは、それぞれ、保護層１１５を介して、半透過層１１６と重なる。半透過層１１６は、発光素子１１０Ｗの発光領域とは重ならず、発光素子１１０Ｒ、発光素子１１０Ｇ、及び発光素子１１０Ｂそれぞれの発光領域と重なる。
図５（Ａ）、図５（Ｂ）に示す表示装置１０Ａは、赤色、緑色、及び青色の光を呈する副画素に、マイクロキャビティ構造が適用された発光素子を有し、かつ、白色の光を呈する副画素に、マイクロキャビティ構造が適用されていない発光素子を有する。このような構成とすることで、色純度の高い光と、白色光と、の双方の光取り出し効率を高めることができ、表示品位が高く、消費電力が低い表示装置を実現することができる。
絶縁層１０４は、画素電極１１１の端部及び光学調整層の端部を覆っている。隣り合う２つの画素電極１１１は、絶縁層１０４によって電気的に絶縁されている。
保護層１１５は、発光素子上に設けられ、共通電極１１４の端部を覆い、共通電極１１４の端部の外側で絶縁層１０４及び絶縁層３１３と接している。これにより、トランジスタ及び発光素子に不純物が入り込むことを抑制できる。特に、保護層１１５及び絶縁層３１３にバリア性の高い無機膜（または無機絶縁膜）を用いることが好ましい。さらに、絶縁層１０４にもバリア性の高い無機絶縁膜を用いることが好ましい。表示装置の端部及びその近傍において、無機膜（または無機絶縁膜）どうしが接して積層されることで、外部から不純物が入り込みにくくなり、トランジスタ及び発光素子の劣化を抑制することができる。
基板３６１と基板３７１とは、接着層３１８によって貼り合わされている。基板３６１、基板３７１、及び接着層３１８で封止された空間は、窒素やアルゴンなどの不活性ガス、または樹脂で充填されていることが好ましい。
基板３６１及び基板３７１には、ガラス、石英、樹脂、金属、合金、半導体などの材料を用いることができる。発光素子からの光を取り出す側の基板３７１は、該光を透過する材料を用いる。基板３６１及び基板３７１として、可撓性を有する基板を用いることが好ましい。
接着層には、紫外線硬化型等の光硬化型接着剤、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤を用いることができる。また、接着シート等を用いてもよい。
駆動回路７８はトランジスタ３０１を有する。表示部７１はトランジスタ３０３を有する。
各トランジスタは、ゲート、ゲート絶縁層３１１、半導体層、バックゲート、ソース、及びドレインを有する。ゲート（下側のゲート）と半導体層は、ゲート絶縁層３１１を介して重なる。バックゲート（上側のゲート）と半導体層は、絶縁層３１２及び絶縁層３１３を介して重なる。２つのゲートは電気的に接続されていることが好ましい。
駆動回路７８と表示部７１とで、トランジスタの構造が異なっていてもよい。駆動回路７８及び表示部７１は、それぞれ、複数の種類のトランジスタを有していてもよい。
トランジスタ及び配線等を、発光素子の発光領域と重ねて配置することで、表示部７１の開口率を高めることができる。
絶縁層３１２、絶縁層３１３、及び絶縁層３１４のうち、少なくとも一層には、水または水素などの不純物が拡散しにくい材料を用いることが好ましい。外部から不純物がトランジスタに拡散することを効果的に抑制することが可能となり、表示装置の信頼性を高めることができる。絶縁層３１４は、平坦化層としての機能を有する。
絶縁層３６７は、下地膜としての機能を有する。絶縁層３６７には、水または水素などの不純物が拡散しにくい材料を用いることが好ましい。
接続部３０６は、配線３０７を有する。配線３０７は、トランジスタのソース及びドレインと同一の材料、及び同一の工程で形成することができる。配線３０７は、駆動回路７８に外部からの信号や電位を伝達する外部入力端子と電気的に接続する。ここでは、外部入力端子としてＦＰＣ７４を設ける例を示している。接続体３１９を介してＦＰＣ７４と配線３０７は電気的に接続する。
接続体３１９としては、様々な異方性導電フィルム（ＡＣＦ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）及び異方性導電ペースト（ＡＣＰ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｐａｓｔｅ）などを用いることができる。
図６（Ａ）に表示装置１０Ｂの上面図を示す。図６（Ｂ）に、図６（Ａ）に示す一点鎖線Ｃ１－Ｃ２間の断面図を示す。
図６（Ａ）に示す表示装置１０Ｂは、表示部７１、接続部７５、及び駆動回路７８を有する。表示装置１０ＢにはＦＰＣ７４が接続されている。
表示装置１０Ｂの表示部７１は、表示装置１０Ａの表示部７１と同様の構成である。以下では、接続部７５の構成について詳細に説明する。
図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示す接続部７５は、表示部７１の外側に設けられている。接続部７５は、表示部７１の四方を囲むように設けられていることが好ましい。接続部７５は、共通電極１１４が導電層３５７ａ及び導電層３５６ａと電気的に接続される部分と、半透過層１１６が導電層３５８、導電層３５７ｂ、及び導電層３５６ｂと電気的に接続される部分と、を有する。接続部７５において、ＥＬ層１１３の端部よりも外側に絶縁層１０４が開口を有し、当該開口において、共通電極１１４が導電層３５７ａと接続される。そして、共通電極１１４の端部よりも外側に保護層１１５が開口を有し、当該開口において、半透過層１１６が導電層３５８と接続される。つまり、接続部７５では、共通電極１１４が導電層３５７ａ及び導電層３５６ａと電気的に接続される部分よりも外側に、半透過層１１６が導電層３５８、導電層３５７ｂ、及び導電層３５６ｂと電気的に接続される部分が設けられている。
導電層３５６ａ、３５６ｂは、トランジスタのソース及びドレインと同一の材料、及び同一の工程で形成することができる。導電層３５７ａ、３５７ｂは、画素電極１１１と同一の材料、及び同一の工程で形成することができる。導電層３５８は、共通電極１１４と同一の材料、及び同一の工程で形成することができる。
このように、トランジスタまたは発光素子が有する導電層と同一の材料及び同一の工程で形成した導電層と、共通電極１１４とを電気的に接続させることで、共通電極１１４の抵抗に起因する電圧降下を抑制し、表示装置の表示ムラを低減させることができる。
さらに、トランジスタまたは発光素子が有する導電層と同一の材料及び同一の工程で形成した導電層と、半透過層１１６とを電気的に接続させることで、半透過層１１６に定電位を供給し、半透過層１１６を、ノイズを遮るためのシールドとなるよう構成することができる。これにより、トランジスタは安定して動作することができる。また、トランジスタ上に半透過層１１６を介してタッチセンサを設ける場合、トランジスタ及びタッチセンサの双方が安定に動作することができる。
共通電極１１４と半透過層１１６は、互いに同じ電位が与えられてもよく、異なる電位が与えられてもよい。共通電極１１４と半透過層１１６は、電気的に接続されていてもよい。
共通電極１１４と半透過層１１６に同じ電位を与える場合、電源回路を共用できるため、好ましい。
図７に示すように、共通電極１１４と半透過層１１６は同じ導電層と電気的に接続されていてもよい。図７に示す接続部７５は、導電層３５６ａ、３５６ｂを有さず、導電層３５６を有する点で、図６（Ｂ）に示す接続部７５と異なる。
図８に表示装置１５Ａの断面図を示す。表示装置１５Ａの上面図は、図５（Ａ）に示す表示装置１０Ａと同様である。図８は、図５（Ａ）に示す一点鎖線Ｂ１－Ｂ２間の断面図に相当する。なお、表示装置１０Ａと同様の部分については説明を省略することがある。
図８に示す表示装置１５Ａは、基板３６１、接着層３６３、絶縁層３６５、トランジスタ３０１、３０３、配線３０７、絶縁層３１４、発光素子１１０Ｗ、発光素子１１０Ｒ、発光素子１１０Ｇ、発光素子１１０Ｂ、絶縁層１０４、保護層１１５、半透過層１１６、保護層１２１、着色層ＣＦＲ、着色層ＣＦＧ、着色層ＣＦＢ、接着層３１７、及び基板３７１等を有する。
各発光素子は、画素電極１１１、光学調整層、ＥＬ層１１３、及び共通電極１１４を有する。図８に示す光学調整層は、画素電極１１１の端部の側面を覆っていない点で図５（Ｂ）と異なる。各発光素子は、保護層１１５によって覆われている。
発光素子１１０Ｒ、発光素子１１０Ｇ、及び発光素子１１０Ｂは、それぞれ、保護層１１５を介して、半透過層１１６と重なる。半透過層１１６は、発光素子１１０Ｗの発光領域とは重ならず、発光素子１１０Ｒ、発光素子１１０Ｇ、及び発光素子１１０Ｂそれぞれの発光領域と重なる。
図８に示す表示装置１５Ａは、赤色、緑色、及び青色の光を呈する副画素に、マイクロキャビティ構造が適用された発光素子を有し、かつ、白色の光を呈する副画素に、マイクロキャビティ構造が適用されていない発光素子を有する。このような構成とすることで、色純度の高い光と、白色光と、の双方の光取り出し効率を高めることができ、表示品位が高く、消費電力が低い表示装置を実現することができる。
基板３６１と基板３７１とは、接着層３１７によって貼り合わされている。また、基板３６１と絶縁層３６５とは、接着層３６３によって貼り合わされている。
表示装置１５Ａは、作製基板上で形成されたトランジスタ、発光素子等を、基板３６１上に転置することで形成される構成である。基板３６１及び基板３７１はそれぞれ可撓性を有することが好ましい。これにより、表示装置１５Ａの可撓性を高めることができる。
表示装置１５Ａは、トランジスタ３０１、３０３の構造が、表示装置１０Ａとは異なる。
図８に示すトランジスタ３０１、３０３は、バックゲート、ゲート絶縁層３１１、半導体層、ゲート絶縁層、ゲート、絶縁層３１５、ソース、及びドレインを有する。半導体層は、チャネル形成領域と一対の低抵抗領域とを有する。バックゲート（下側のゲート）とチャネル形成領域は、ゲート絶縁層３１１を介して重なる。ゲート（上側のゲート）とチャネル形成領域は、ゲート絶縁層を介して重なる。ソース及びドレインは、それぞれ、絶縁層３１５に設けられた開口を介して、低抵抗領域と電気的に接続される。
［タッチパネル］
本発明の一態様では、タッチセンサが搭載された表示装置（以下、タッチパネルとも記す）を作製することができる。図９～図１１を用いて、タッチパネルの構成例を説明する。
本発明の一態様のタッチパネルが有する検知素子（センサ素子ともいう）に限定は無い。指またはスタイラス等の被検知体の近接または接触を検知することのできる様々なセンサを、検知素子として適用することができる。
例えばセンサの方式としては、静電容量方式、抵抗膜方式、表面弾性波方式、赤外線方式、光学方式、感圧方式等様々な方式を用いることができる。
本実施の形態では、静電容量方式の検知素子を有するタッチパネルを例に挙げて説明する。
静電容量方式としては、表面型静電容量方式、投影型静電容量方式等がある。また、投影型静電容量方式としては、自己容量方式、相互容量方式等がある。相互容量方式を用いると、同時多点検出が可能となるため好ましい。
本発明の一態様のタッチパネルは、別々に作製された表示装置と検知素子とを貼り合わせる構成、発光素子を支持する基板及び対向基板の一方または双方に検知素子を構成する電極等を設ける構成等、様々な構成を適用することができる。
図９（Ａ）は、タッチパネル３００の斜視概略図である。図９（Ｂ）は、図９（Ａ）を展開した斜視概略図である。なお明瞭化のため、代表的な構成要素のみを示している。図９（Ｂ）では、一部の構成要素（基板３３０、基板３７１等）を破線で輪郭のみ明示している。
タッチパネル３００は、入力装置３１０と、表示装置３７０とを有し、これらが重ねて設けられている。
入力装置３１０は、基板３３０、電極３３１、電極３３２、複数の配線３４１、及び複数の配線３４２を有する。ＦＰＣ３５０は、複数の配線３４１及び複数の配線３４２の各々と電気的に接続する。ＦＰＣ３５０にはＩＣ３５１が設けられている。
表示装置３７０は、対向して設けられた基板３６１と基板３７１とを有する。表示装置３７０は、表示部７１及び駆動回路７８を有する。基板３６１上には、配線３０７等が設けられている。ＦＰＣ７４は、配線３０７と電気的に接続される。ＦＰＣ７４にはＩＣ３７４が設けられている。
配線３０７は、表示部７１や駆動回路７８に信号や電力を供給する機能を有する。当該信号や電力は、外部またはＩＣ３７４から、ＦＰＣ７４を介して、配線３０７に入力される。
図１０に、タッチパネル３００の断面図の一例を示す。図１０では、表示部７１、ＦＰＣ７４を含む領域、及びＦＰＣ３５０を含む領域等の断面構造を示す。図１０では、表示部７１に含まれる、タッチセンサの電極３３１と電極３３２とが交差する交差部３８７の断面構造を示す。
基板３６１と基板３７１とは、接着層３１８によって貼り合わされている。基板３７１と基板３３０とは、接着層３９６によって貼り合わされている。ここで、基板３６１から基板３７１までの各層が、表示装置３７０に相当する。また、基板３３０から電極３３４までの各層が入力装置３１０に相当する。つまり、接着層３９６は、表示装置３７０と入力装置３１０を貼り合わせているといえる。または、基板３３０から基板３７１までの各層が入力装置３１０に相当し、接着層３１８が、表示装置３７０と入力装置３１０を貼り合わせているともいえる。
図１０に示す表示装置３７０の構成は、図５（Ｂ）に示す表示装置１０Ａと同様の構成であるため、詳細な説明は省略する。
入力装置３１０の詳細を説明する。基板３３０の基板３７１側には、電極３３１及び電極３３２が設けられている。ここでは、電極３３１が、電極３３３及び電極３３４を有する場合の例を示している。図１０中の交差部３８７に示すように、電極３３２と電極３３３は同一平面上に形成されている。絶縁層３９５は、電極３３２及び電極３３３を覆うように設けられている。電極３３４は、絶縁層３９５に設けられた開口を介して、電極３３２を挟むように設けられる２つの電極３３３と電気的に接続している。基板３３０の端部に近い領域には、接続部３０８が設けられている。接続部３０８は、配線３４２と、電極３３４と同一の導電層を加工して得られた導電層とを積層して有する。接続部３０８は、接続体３０９を介してＦＰＣ３５０が電気的に接続されている。
ここで、表示部７１において、表示装置３７０が有するトランジスタ３０３と、入力装置３１０が有する電極３３１及び電極３３２と、の間には、半透過層１１６が設けられている。半透過層１１６には、定電位が供給されていることが好ましい。これにより、半透過層１１６がノイズを遮るためのシールドとなり、トランジスタ及びタッチセンサの動作を安定にすることができる。
図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）、図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）に示すように、タッチセンサを発光素子上に直接形成することで、タッチパネルを作製してもよい。
図１１（Ａ）では、基板３６１と絶縁層３６５とが接着層３６３によって貼り合わされており、絶縁層３６５上にトランジスタ３０３が設けられている。トランジスタ３０３上には、絶縁層３１４が設けられ、絶縁層３１４上に画素電極１１１が設けられている。絶縁層３１４の開口を介して、トランジスタ３０３のソース又はドレインと画素電極１１１とが電気的に接続されている。画素電極１１１上には光学調整層が設けられ、画素電極１１１と光学調整層の端部を覆うように絶縁層１０４が設けられている。光学調整層上及び絶縁層１０４上にＥＬ層１１３が設けられ、ＥＬ層１１３上に共通電極１１４が設けられ、共通電極１１４上に保護層１１５が設けられている。保護層１１５上には半透過層１１６が設けられている。保護層１１５上及び半透過層１１６上には、保護層１２１が設けられ、保護層１２１上に遮光層ＢＭ及び着色層ＣＦＲが設けられている。保護層１２１上、遮光層ＢＭ上、及び着色層ＣＦＲ上には、平坦化層１２２が設けられ、平坦化層１２２上に検知素子ＴＣが設けられている。検知素子ＴＣは、平坦化層１２２上の電極３３１と、電極３３１上の絶縁層３９２と、絶縁層３９２上の電極３３２と、を有する。検知素子ＴＣ上には絶縁層３９１が設けられ、接着層３１７によって絶縁層３９１と基板３７１とが貼り合わされている。基板３７１上には円偏光板３９０が設けられている。なお、基板３７１を設けず、接着層３１７によって、絶縁層３９１と円偏光板３９０とが直接貼り合わされていてもよい。
本実施の形態の表示装置は、発光素子上に接して、バリア性の高い保護層１１５（及び保護層１２１）を有するため、発光素子上に直接、様々な構成要素を形成することができる。図１１（Ａ）では、着色層、遮光層ＢＭ、及び検知素子ＴＣが発光素子上に設けられた例を示す。発光素子上にタッチセンサを形成することで、別途形成したタッチセンサを表示装置に貼り合わせる構成に比べて、表示装置の薄型化、軽量化が可能となる。これにより、表示装置の可撓性を高めることや、表示装置を組み込む電子機器の薄型化、軽量化を実現することが可能となる。
なお、図９及び図１０に示す入力装置３１０が有する導電層のうち、発光素子の発光領域と重なる導電層（電極３３１、３３２等）には、可視光を透過する材料を用いる。
また、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）に示す検知素子ＴＣのように、電極３３１、３３２が発光素子の発光領域と重ならない位置に設けられる場合は、電極３３１、３３２に、可視光を遮る材料を用いることができる。したがって、電極３３１、３３２に、金属等の抵抗率の低い材料を用いることができる。例えば、タッチセンサの配線及び電極として、メタルメッシュを用いることが好ましい。これにより、タッチセンサの配線及び電極の抵抗を下げることができる。また、大型の表示装置のタッチセンサとして好適である。なお、一般的に金属は反射率が大きい材料であるが、酸化処理などを施すことにより暗色にすることができる。したがって、表示面側から視認した場合においても、外光の反射による視認性の低下を抑えることができる。
また、当該配線及び当該電極を、金属層と反射率の小さい層（「暗色層」ともいう。）の積層で形成してもよい。暗色層の一例としては、酸化銅を含む層、塩化銅または塩化テルルを含む層などがある。また、暗色層を、Ａｇ粒子、Ａｇファイバー、Ｃｕ粒子等の金属微粒子、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、グラフェン等のナノ炭素粒子、並びに、ＰＥＤＯＴ、ポリアニリン、ポリピロールなどの導電性高分子などを用いて形成してもよい。
また、円偏光板３９０を設けることで、電極３３１、３３２が使用者から視認されることを抑制することができる。または、電極３３１、３３２よりも表示面側に遮光層ＢＭを設けることで、電極３３１、３３２が使用者から視認されることを抑制してもよい。図１１（Ｂ）では、保護層１２１上ではなく、絶縁層３９１上に遮光層ＢＭを有する例を示す。
図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）に示すように、半透過層１１６を、タッチセンサの電極として用いてもよい。図１２（Ａ）では、検知素子ＴＣの一対の電極として、半透過層１１６と、平坦化層１２２上の電極３３１と、を用いる例を示す。また、図１２（Ｂ）では、検知素子ＴＣの一対の電極として、半透過層１１６ａと半透過層１１６ｂを用いる例を示す。
図１２（Ａ）に示す断面構造における、基板３６１から平坦化層１２２までの積層構造と、絶縁層３９１から基板３７１までの積層構造と、は、図１１（Ａ）に示す断面構造とそれぞれ同様である。なお、遮光層ＢＭには、絶縁材料を用いる。平坦化層１２２上には、電極３３１が設けられ、電極３３１上には、絶縁層３９１が設けられている。
図１２（Ｂ）に示す断面構造における、基板３６１から保護層１１５までの積層構造と、絶縁層３９１から基板３７１までの積層構造と、は、図１１（Ｂ）に示す断面構造とそれぞれ同様である。保護層１１５上には、半透過層１１６ａ、１１６ｂが設けられている。半透過層１１６ａ、１１６ｂ上には、保護層１２１が設けられている。保護層１２１上には着色層ＣＦＲが設けられ、着色層ＣＦＲ上には平坦化層１２２が設けられている。保護層１２１及び平坦化層１２２には半透過層１１６ａに達する開口が設けられており、当該開口を覆うように電極３３１が設けられている。電極３３１を介して、２つの半透過層１１６ａが電気的に接続されている。電極３３１上には、絶縁層３９１が設けられている。
図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）に示すように、半透過層が検知素子ＴＣの電極を兼ねることで、検知素子ＴＣの作製工程を簡略化することができ、好ましい。また、タッチパネルの薄型化を図ることができる。
半透過層をタッチセンサの電極として用いる場合、半透過層にパルス電位を供給する構成や、半透過層が検知回路（センスアンプ）と電気的に接続する構成などを適用することができる。
また、図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）では、半透過層を、静電容量方式のタッチセンサの電極として用いる例を示すが、センサの方式はこれに限定されない。例えば、半透過層を、抵抗膜方式のタッチセンサの電極として用いてもよい。
［トランジスタ］
次に、表示装置に用いることができるトランジスタについて、説明する。
表示装置が有するトランジスタの構造は特に限定されない。例えば、プレーナ型のトランジスタとしてもよいし、スタガ型のトランジスタとしてもよいし、逆スタガ型のトランジスタとしてもよい。また、トップゲート構造またはボトムゲート構造のいずれのトランジスタ構造としてもよい。または、チャネルの上下にゲート電極が設けられていてもよい。
図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）に、トランジスタの構成例を示す。各トランジスタは、絶縁層１４１と絶縁層２０８の間に設けられている。絶縁層１４１は、下地膜としての機能を有することが好ましい。絶縁層２０８は、平坦化膜としての機能を有することが好ましい。
図１３（Ａ）に示すトランジスタ２２０は、半導体層２０４に金属酸化物を有する、ボトムゲート構造のトランジスタである。金属酸化物は、酸化物半導体として機能することができる。
トランジスタの半導体には、酸化物半導体を用いることが好ましい。シリコンよりもバンドギャップが広く、且つキャリア密度の小さい半導体材料を用いると、トランジスタのオフ状態における電流を低減できるため好ましい。
トランジスタ２２０は、導電層２０１、絶縁層２０２、導電層２０３ａ、導電層２０３ｂ、及び半導体層２０４を有する。導電層２０１は、ゲートとして機能する。絶縁層２０２は、ゲート絶縁層として機能する。半導体層２０４は、絶縁層２０２を介して、導電層２０１と重なる。導電層２０３ａ及び導電層２０３ｂは、それぞれ、半導体層２０４と電気的に接続される。トランジスタ２２０は、絶縁層２１１と絶縁層２１２によって覆われていることが好ましい。絶縁層２１１及び絶縁層２１２には各種無機絶縁膜を用いることができる。特に、絶縁層２１１には、酸化物絶縁膜が好適であり、絶縁層２１２には、窒化物絶縁膜が好適である。
図１３（Ｂ）に示すトランジスタ２３０は、半導体層にポリシリコンを有する、トップゲート構造のトランジスタである。
トランジスタ２３０は、導電層２０１、絶縁層２０２、導電層２０３ａ、導電層２０３ｂ、半導体層、及び絶縁層２１３を有する。導電層２０１は、ゲートとして機能する。絶縁層２０２は、ゲート絶縁層として機能する。半導体層は、チャネル形成領域２１４ａ及び一対の低抵抗領域２１４ｂを有する。半導体層はさらにＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ Ｄｏｐｅｄ Ｄｒａｉｎ）領域を有していてもよい。図１３（Ｂ）では、チャネル形成領域２１４ａと低抵抗領域２１４ｂの間にＬＤＤ領域２１４ｃを有する例を示す。チャネル形成領域２１４ａは、絶縁層２０２を介して、導電層２０１と重なる。導電層２０３ａは、絶縁層２０２及び絶縁層２１３に設けられた開口を介して、一対の低抵抗領域２１４ｂの一方と電気的に接続される。同様に、導電層２０３ｂは、一対の低抵抗領域２１４ｂの他方と電気的に接続される。絶縁層２１３には、各種無機絶縁膜を用いることができる。特に、絶縁層２１３には窒化物絶縁膜が好適である。
［金属酸化物］
半導体層には、酸化物半導体として機能する金属酸化物を用いることが好ましい。以下では、半導体層に適用可能な金属酸化物について説明する。
金属酸化物は、少なくともインジウムまたは亜鉛を含むことが好ましい。特に、インジウム及び亜鉛を含むことが好ましい。また、それらに加えて、アルミニウム、ガリウム、イットリウムまたは錫などが含まれていることが好ましい。また、ホウ素、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。
ここでは、金属酸化物が、インジウム、元素Ｍ、及び亜鉛を有するＩｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物である場合を考える。なお、元素Ｍは、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、または錫などとする。そのほか、元素Ｍに適用可能な元素としては、ホウ素、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、マグネシウムなどがある。ただし、元素Ｍとして、前述の元素を複数組み合わせても構わない場合がある。
なお、本明細書等において、窒素を有する金属酸化物も金属酸化物（ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ）と総称する場合がある。また、窒素を有する金属酸化物を、金属酸窒化物（ｍｅｔａｌ ｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅ）と呼称してもよい。例えば、亜鉛酸窒化物（ＺｎＯＮ）などの窒素を有する金属酸化物を、半導体層に用いてもよい。
なお、本明細書等において、ＣＡＡＣ（ｃ－ａｘｉｓ ａｌｉｇｎｅｄ ｃｒｙｓｔａｌ）、及びＣＡＣ（Ｃｌｏｕｄ－Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）と記載する場合がある。なお、ＣＡＡＣは結晶構造の一例を表し、ＣＡＣは機能、または材料の構成の一例を表す。
例えば、半導体層にはＣＡＣ（Ｃｌｏｕｄ－Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）－ＯＳを用いることができる。
ＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅとは、材料の一部では導電性の機能と、材料の一部では絶縁性の機能とを有し、材料の全体では半導体としての機能を有する。なお、ＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅを、トランジスタの活性層に用いる場合、導電性の機能は、キャリアとなる電子（またはホール）を流す機能であり、絶縁性の機能は、キャリアとなる電子を流さない機能である。導電性の機能と、絶縁性の機能とを、それぞれ相補的に作用させることで、スイッチングさせる機能（Ｏｎ／Ｏｆｆさせる機能）をＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅに付与することができる。ＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅにおいて、それぞれの機能を分離させることで、双方の機能を最大限に高めることができる。
また、ＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅは、導電性領域、及び絶縁性領域を有する。導電性領域は、上述の導電性の機能を有し、絶縁性領域は、上述の絶縁性の機能を有する。また、材料中において、導電性領域と、絶縁性領域とは、ナノ粒子レベルで分離している場合がある。また、導電性領域と、絶縁性領域とは、それぞれ材料中に偏在する場合がある。また、導電性領域は、周辺がぼけてクラウド状に連結して観察される場合がある。
また、ＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅにおいて、導電性領域と、絶縁性領域とは、それぞれ０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは０．５ｎｍ以上３ｎｍ以下のサイズで材料中に分散している場合がある。
また、ＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅは、異なるバンドギャップを有する成分により構成される。例えば、ＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅは、絶縁性領域に起因するワイドギャップを有する成分と、導電性領域に起因するナローギャップを有する成分と、により構成される。当該構成の場合、キャリアを流す際に、ナローギャップを有する成分において、主にキャリアが流れる。また、ナローギャップを有する成分が、ワイドギャップを有する成分に相補的に作用し、ナローギャップを有する成分に連動してワイドギャップを有する成分にもキャリアが流れる。このため、上記ＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅをトランジスタのチャネル形成領域に用いる場合、トランジスタのオン状態において高い電流駆動力、つまり大きなオン電流、及び高い電界効果移動度を得ることができる。
すなわち、ＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅは、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）と呼称することもできる。
酸化物半導体（金属酸化物）は、単結晶酸化物半導体と、それ以外の非単結晶酸化物半導体と、に分けられる。非単結晶酸化物半導体としては、例えば、ＣＡＡＣ－ＯＳ（ｃ－ａｘｉｓ ａｌｉｇｎｅｄ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、多結晶酸化物半導体、ｎｃ－ＯＳ（ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、擬似非晶質酸化物半導体（ａ－ｌｉｋｅ ＯＳ：ａｍｏｒｐｈｏｕｓ－ｌｉｋｅ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、及び非晶質酸化物半導体などがある。
ＣＡＡＣ－ＯＳは、ｃ軸配向性を有し、かつａ－ｂ面方向において複数のナノ結晶が連結し、歪みを有した結晶構造となっている。なお、歪みとは、複数のナノ結晶が連結する領域において、格子配列の揃った領域と、別の格子配列の揃った領域と、の間で格子配列の向きが変化している箇所を指す。
ナノ結晶は、六角形を基本とするが、正六角形状とは限らず、非正六角形状である場合がある。また、歪みにおいて、五角形及び七角形などの格子配列を有する場合がある。なお、ＣＡＡＣ－ＯＳにおいて、歪み近傍においても、明確な結晶粒界（グレインバウンダリーともいう。）を確認することは難しい。すなわち、格子配列の歪みによって、結晶粒界の形成が抑制されていることがわかる。これは、ＣＡＡＣ－ＯＳが、ａ－ｂ面方向において酸素原子の配列が稠密でないことや、金属元素が置換することで原子間の結合距離が変化することなどによって、歪みを許容することができるためである。
また、ＣＡＡＣ－ＯＳは、インジウム、及び酸素を有する層（以下、Ｉｎ層）と、元素Ｍ、亜鉛、及び酸素を有する層（以下、（Ｍ，Ｚｎ）層）とが積層した、層状の結晶構造（層状構造ともいう）を有する傾向がある。なお、インジウムと元素Ｍは、互いに置換可能であり、（Ｍ，Ｚｎ）層の元素Ｍがインジウムと置換した場合、（Ｉｎ，Ｍ，Ｚｎ）層と表すこともできる。また、Ｉｎ層のインジウムが元素Ｍと置換した場合、（Ｉｎ，Ｍ）層と表すこともできる。
ＣＡＡＣ－ＯＳは結晶性の高い金属酸化物である。一方、ＣＡＡＣ－ＯＳは、明確な結晶粒界を確認することが難しいため、結晶粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。また、金属酸化物の結晶性は不純物の混入や欠陥の生成などによって低下する場合があるため、ＣＡＡＣ－ＯＳは不純物や欠陥（酸素欠損（ＶＯ：ｏｘｙｇｅｎ ｖａｃａｎｃｙともいう。）など）の少ない金属酸化物ともいえる。したがって、ＣＡＡＣ－ＯＳを有する金属酸化物は、物理的性質が安定する。そのため、ＣＡＡＣ－ＯＳを有する金属酸化物は熱に強く、信頼性が高い。
ｎｃ－ＯＳは、微小な領域（例えば、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の領域、特に１ｎｍ以上３ｎｍ以下の領域）において原子配列に周期性を有する。また、ｎｃ－ＯＳは、異なるナノ結晶間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、膜全体で配向性が見られない。したがって、ｎｃ－ＯＳは、分析方法によっては、ａ－ｌｉｋｅ ＯＳや非晶質酸化物半導体と区別が付かない場合がある。
なお、インジウムと、ガリウムと、亜鉛と、を有する金属酸化物の一種である、インジウム－ガリウム－亜鉛酸化物（以下、ＩＧＺＯ）は、上述のナノ結晶とすることで安定な構造をとる場合がある。特に、ＩＧＺＯは、大気中では結晶成長がし難い傾向があるため、大きな結晶（ここでは、数ｍｍの結晶、または数ｃｍの結晶）よりも小さな結晶（例えば、上述のナノ結晶）とする方が、構造的に安定となる場合がある。
ａ－ｌｉｋｅ ＯＳは、ｎｃ－ＯＳと非晶質酸化物半導体との間の構造を有する金属酸化物である。ａ－ｌｉｋｅ ＯＳは、鬆または低密度領域を有する。すなわち、ａ－ｌｉｋｅ ＯＳは、ｎｃ－ＯＳ及びＣＡＡＣ－ＯＳと比べて、結晶性が低い。
酸化物半導体（金属酸化物）は、多様な構造をとり、それぞれが異なる特性を有する。本発明の一態様の酸化物半導体は、非晶質酸化物半導体、多結晶酸化物半導体、ａ－ｌｉｋｅ ＯＳ、ｎｃ－ＯＳ、ＣＡＡＣ－ＯＳのうち、二種以上を有していてもよい。
半導体層として機能する金属酸化物膜は、不活性ガス及び酸素ガスのいずれか一方または双方を用いて成膜することができる。なお、金属酸化物膜の成膜時における酸素の流量比（酸素分圧）に、特に限定はない。ただし、電界効果移動度が高いトランジスタを得る場合においては、金属酸化物膜の成膜時における酸素の流量比（酸素分圧）は、０％以上３０％以下が好ましく、５％以上３０％以下がより好ましく、７％以上１５％以下がさらに好ましい。
金属酸化物は、エネルギーギャップが２ｅＶ以上であることが好ましく、２．５ｅＶ以上であることがより好ましく、３ｅＶ以上であることがさらに好ましい。このように、エネルギーギャップの広い金属酸化物を用いることで、トランジスタのオフ電流を低減することができる。
金属酸化物膜は、スパッタリング法により形成することができる。そのほか、ＰＬＤ法、ＰＥＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、ＡＬＤ法、真空蒸着法などを用いてもよい。
なお、表示装置を構成する各種導電層に用いることができる材料としては、アルミニウム、チタン、クロム、ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、モリブデン、銀、タンタル、またはタングステンなどの金属、またはこれを主成分とする合金などが挙げられる。またこれらの材料を含む膜を単層で、または積層構造として用いることができる。例えば、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構造、チタン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、タングステン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、銅－マグネシウム－アルミニウム合金膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜上に銅膜を積層する二層構造、タングステン膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜または窒化チタン膜と、その上に重ねてアルミニウム膜または銅膜を積層し、さらにその上にチタン膜または窒化チタン膜を形成する三層構造、モリブデン膜または窒化モリブデン膜と、その上に重ねてアルミニウム膜または銅膜を積層し、さらにその上にモリブデン膜または窒化モリブデン膜を形成する三層構造等がある。なお、酸化インジウム、酸化錫または酸化亜鉛等の酸化物を用いてもよい。また、マンガンを含む銅を用いると、エッチングによる形状の制御性が高まるため好ましい。
なお、表示装置を構成する各種絶縁層に用いることができる材料としては、アクリル、エポキシ、シリコーンなどの樹脂、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウムなどの無機絶縁材料が挙げられる。
以上のように、本実施の形態の表示装置は、マイクロキャビティ構造が適用された発光素子と、マイクロキャビティ構造が適用されていない発光素子と、の双方を有する。これにより、色純度の高い光と、白色光と、の双方の光取り出し効率を高めることができる。したがって、表示品位が高く、かつ、消費電力が低い表示装置を実現することができる。
本実施の形態は、他の実施の形態及び実施例と適宜組み合わせることができる。また、本明細書において、１つの実施の形態の中に、複数の構成例が示される場合は、構成例を適宜組み合わせることが可能である。
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置について図１４～図１８を用いて説明する。
図１４に、表示装置２００Ａの断面図を示す。
表示装置２００Ａは、発光素子１１０Ｗ、発光素子１１０Ｒ、発光素子１１０Ｇ、容量素子４４０、及びトランジスタ４１０等を有する。
発光素子１１０Ｗ、発光素子１１０Ｒ、発光素子１１０Ｇの構成は、図４（Ａ）と同様のため、詳細な説明を省略する。なお、本実施の形態では、絶縁層１０４に無機絶縁膜を用いる例を示す。保護層１２１上には、発光素子１１０Ｒの発光領域と重なる着色層ＣＦＲと、発光素子１１０Ｇの発光領域と重なる着色層ＣＦＧと、が設けられている。
本実施の形態の表示装置は、マイクロキャビティ構造が適用された発光素子と、マイクロキャビティ構造が適用されていない発光素子と、の双方を有する。これにより、色純度の高い光と、白色光と、の双方の光取り出し効率を高めることができる。したがって、表示品位が高く、かつ、消費電力が低い表示装置を実現することができる。
本実施の形態において、基板１０１は、発光素子を駆動するための回路（画素回路ともいう）や、画素回路を駆動するための駆動回路（ゲートドライバ及びソースドライバの一方又は双方）として機能する半導体回路が設けられた基板である。
トランジスタ４１０は、基板４０１にチャネル形成領域を有するトランジスタである。基板４０１としては、例えば単結晶シリコン基板などの半導体基板を用いることができる。トランジスタ４１０は、基板４０１の一部、導電層４１１、一対の低抵抗領域４１２、絶縁層４１３、絶縁層４１４等を有する。導電層４１１は、ゲート電極として機能する。絶縁層４１３は、基板４０１と導電層４１１の間に位置し、ゲート絶縁層として機能する。一対の低抵抗領域４１２は、基板４０１に不純物がドープされた領域であり、それぞれ、ソースまたはドレインとして機能する。絶縁層４１４は、導電層４１１の側面を覆って設けられている。各トランジスタ４１０は、素子分離領域４１９により電気的に分離されている。
トランジスタ４１０を覆って絶縁層４６１が設けられ、絶縁層４６１上に容量素子４４０が設けられている。
容量素子４４０は、導電層４４１と、導電層４４２と、これらの間に位置する絶縁層４４３を有する。導電層４４１は容量素子４４０の一方の電極として機能し、導電層４４２は容量素子４４０の他方の電極として機能し、絶縁層４４３は容量素子４４０の誘電体として機能する。
導電層４４１は絶縁層４６１上に設けられ、絶縁層４６１に埋め込まれたプラグ４７１によってトランジスタ４１０のソースまたはドレインの一方と電気的に接続されている。絶縁層４４３は導電層４４１を覆って設けられる。導電層４４２は、絶縁層４４３を介して導電層４４１と重なる領域に設けられている。
容量素子４４０を覆って、絶縁層４９２が設けられ、絶縁層４９２上に発光素子１１０Ｗ、発光素子１１０Ｒ、及び発光素子１１０Ｇ等が設けられている。
表示装置２００Ａは、視認側に基板３７１を有する。基板３７１と基板４０１とは、接着層３１７により貼り合わされている。基板３７１としては、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、プラスチック基板などの、可視光に対する透過性を有する基板を用いることができる。
このような構成とすることで、極めて高精細で、表示品位の高い表示装置を実現できる。
図１５に、表示装置２００Ｂの断面図を示す。
表示装置２００Ｂは、トランジスタ４１０を有さず、トランジスタ４２０を有する点と、プラグ４７１が導電層４７１ａ、４７１ｂを有する点と、で、図１４に示す表示装置２００Ａと異なる。
トランジスタ４２０は、チャネル形成領域に、金属酸化物を有するトランジスタである。金属酸化物は、酸化物半導体として機能することができる。
トランジスタ４２０は、半導体層４２１、金属酸化物層４２２、絶縁層４２３、導電層４２４、導電層４２５、絶縁層４２６、導電層４２７等を有する。
トランジスタ４２０が設けられる基板４０１ａとしては、絶縁性基板または半導体基板を用いることができる。
基板４０１ａ上に、絶縁層４３２が設けられている。絶縁層４３２は、基板４０１ａからトランジスタ４２０に水や水素などの不純物が拡散すること、及び半導体層４２１から絶縁層４３２側に酸素が脱離することを防ぐバリア層として機能する。絶縁層４３２としては、例えば酸化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜、窒化シリコン膜などの、酸化シリコン膜よりも水素や酸素が拡散しにくい膜を用いることができる。
絶縁層４３２上に導電層４２７が設けられ、導電層４２７を覆って絶縁層４２６が設けられている。導電層４２７は、トランジスタ４２０の第１のゲート電極として機能し、絶縁層４２６の一部は、第１のゲート絶縁層として機能する。絶縁層４２６の少なくとも半導体層４２１と接する部分には、酸化シリコン膜等の酸化物絶縁膜を用いることが好ましい。絶縁層４２６の上面は、平坦化されていることが好ましい。
半導体層４２１は、絶縁層４２６上に設けられる。半導体層４２１は、半導体特性を有する金属酸化物（酸化物半導体ともいう）膜を有することが好ましい。
一対の導電層４２５は、半導体層４２１上に接して設けられ、ソース電極及びドレイン電極として機能する。金属酸化物層４２２は、一対の導電層４２５の間において、半導体層４２１の上面を覆って設けられる。金属酸化物層４２２は、半導体層４２１に用いることのできる金属酸化物を含むことが好ましい。金属酸化物層４２２上に、第２のゲート絶縁層として機能する絶縁層４２３と、第２のゲート電極として機能する導電層４２４が積層して設けられている。
また、トランジスタ４２０を覆って絶縁層４２８が設けられ、絶縁層４２８上に絶縁層４６１が設けられている。絶縁層４２８は、絶縁層４６１等からトランジスタ４２０に水や水素などの不純物が拡散すること、及び半導体層４２１から絶縁層４２８側に酸素が脱離することを防ぐバリア層として機能する。絶縁層４２８としては、上記絶縁層４３２と同様の絶縁膜を用いることができる。
導電層４２５と電気的に接続するプラグ４７１は、絶縁層４６１に埋め込まれるように設けられている。ここで、プラグ４７１は、絶縁層４６１の開口の側面、及び導電層４２５の上面の一部を覆う導電層４７１ａと、導電層４７１ａの上面に接する導電層４７１ｂとを有することが好ましい。このとき、導電層４７１ａとして、水素及び酸素が拡散しにくい導電性材料を用いることが好ましい。
図１６に、表示装置２００Ｃの断面図を示す。
表示装置２００Ｃは、基板４０１にチャネル形成領域を有するトランジスタ４１０と、チャネル形成領域に金属酸化物を有するトランジスタ４２０と、を積層して有する。
トランジスタ４１０を覆って絶縁層４６１が設けられ、絶縁層４６１上に導電層４５１が設けられている。また導電層４５１を覆って絶縁層４６２が設けられ、絶縁層４６２上に導電層４５２が設けられている。導電層４５１及び導電層４５２は、それぞれ配線として機能する。また、導電層４５２を覆って絶縁層４６３、絶縁層４３２が設けられ、絶縁層４３２上にトランジスタ４２０が設けられている。また、トランジスタ４２０を覆って絶縁層４６５が設けられ、絶縁層４６５上に容量素子４４０が設けられている。容量素子４４０とトランジスタ４２０とは、プラグ４７４により電気的に接続されている。
トランジスタ４２０は、画素回路を構成するトランジスタとして用いることができる。また、トランジスタ４１０は、画素回路を構成するトランジスタや、当該画素回路を駆動するための駆動回路（ゲートドライバ及びソースドライバの一方又は双方）を構成するトランジスタとして用いることができる。また、トランジスタ４１０及びトランジスタ４２０は、演算回路や記憶回路などの各種回路を構成するトランジスタとして用いることができる。
このような構成とすることで、発光素子の直下に画素回路だけでなく駆動回路等を形成することができるため、表示部の外側に駆動回路を設ける場合に比べて、表示装置を小型化することができる。また、狭額縁の（非表示領域の狭い）表示装置を実現することができる。
図１７に、表示装置２００Ｄの断面図を示す。
表示装置２００Ｄは、基板４０１にチャネル形成領域を有するトランジスタ４１０と、チャネル形成領域に金属酸化物を有するトランジスタ４３０と、チャネル形成領域に金属酸化物を有するトランジスタ４２０と、を積層して有する。つまり、表示装置２００Ｄは、チャネル形成領域に金属酸化物を有するトランジスタが２つ積層されている点で、表示装置２００Ｃと異なる。
トランジスタ４３０は、第１のゲート電極を有していない点以外は、トランジスタ４２０と同様の構成を有する。なお、トランジスタ４３０を第１のゲート電極を有する構成としてもよい。
導電層４５２を覆って絶縁層４６３及び絶縁層４３１が設けられ、絶縁層４３１上にトランジスタ４３０が設けられている。トランジスタ４３０と導電層４５２とは、プラグ４７３、導電層４５３、及びプラグ４７２を介して電気的に接続されている。また、導電層４５３を覆って絶縁層４６４及び絶縁層４３２が設けられ、絶縁層４３２上にトランジスタ４２０が設けられている。
例えば、トランジスタ４２０は、発光素子に流れる電流を制御するためのトランジスタとして機能する。また、トランジスタ４３０は、画素の選択状態を制御するための選択トランジスタとして機能する。また、トランジスタ４１０は、画素を駆動するための駆動回路を構成するトランジスタなどとして機能する。
このように、トランジスタを３つ以上積層することで、画素の占有面積をより縮小することができ、高精細な表示装置を実現することができる。
図１８（Ａ）、図１８（Ｂ）に、表示モジュールの斜視図を示す。
図１８（Ａ）に示す表示モジュール４８０は、表示装置４００と、ＦＰＣ４９０と、を有する。表示装置４００としては、図１４～図１７に示した表示装置２００Ａ～２００Ｄのいずれかを適用することができる。
表示モジュール４８０は、基板４０１、基板３７１を有する。表示モジュール４８０は、表示部４８１を有する。
図１８（Ｂ）に、基板４０１側の構成を模式的に示した斜視図を示す。表示部４８１は、基板４０１上に、回路部４８２と、画素回路部４８３と、画素部４８４と、がこの順で積層された構成を有する。また、表示部４８１の外側には、基板４０１上に、ＦＰＣ４９０と接続するための端子部４８５が設けられている。端子部４８５と回路部４８２とは、複数の配線により構成される配線部４８６により電気的に接続されている。
画素部４８４は、マトリクス状に配列した複数の画素４８４ａを有する。図１８（Ｂ）の右側に、１つの画素４８４ａの拡大図を示している。画素４８４ａは、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）、Ｗ（白）の４色の副画素を有する。
画素回路部４８３は、マトリクス状に配列した複数の画素回路４８３ａを有する。１つの画素回路４８３ａは、１つの画素４８４ａが有する４つの副画素の発光を制御する回路である。１つの画素回路４８３ａは、１つの副画素の発光を制御する回路が４つ設けられる構成としてもよい。例えば、画素回路４８３ａは、１つの副画素につき、１つの選択トランジスタと、１つの電流制御用トランジスタ（駆動トランジスタ）と、容量素子と、を少なくとも有する構成とすることができる。このとき、選択トランジスタのゲートにはゲート信号が、ソースまたはドレインの一方にはソース信号が、それぞれ入力される。これにより、アクティブマトリクス型の表示装置が実現されている。
回路部４８２は、画素回路部４８３の各画素回路４８３ａを駆動する回路を有する。例えば、ゲートドライバ及びソースドライバの一方又は双方を有することが好ましい。このほか、演算回路やメモリ回路、電源回路等を有していてもよい。
ＦＰＣ４９０は、外部から回路部４８２にビデオ信号や電源電位を供給するための配線として機能する。また、ＦＰＣ４９０上にＩＣが実装されていてもよい。
表示モジュール４８０は、画素部４８４の下側に画素回路部４８３や回路部４８２等が積層された構成とすることができるため、表示部４８１の開口率（有効表示面積比）を極めて高くすることができる。例えば表示部４８１の開口率は、４０％以上１００％未満、好ましくは５０％以上９５％以下、より好ましくは６０％以上９５％以下とすることができる。また、画素４８４ａを極めて高密度に配置することが可能で、表示部４８１の精細度を極めて高くすることができる。例えば、表示部４８１には、２０００ｐｐｉ以上、好ましくは３０００ｐｐｉ以上、より好ましくは５０００ｐｐｉ以上、さらに好ましくは６０００ｐｐｉ以上であって、２００００ｐｐｉ以下、または３００００ｐｐｉ以下の精細度で、画素４８４ａが配置されることが好ましい。
高精細な表示モジュール４８０は、ヘッドマウントディスプレイなどのＶＲ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ）向け機器、またはメガネ型のＡＲ（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）向け機器に好適に用いることができる。高精細な表示モジュール４８０は、レンズを通して表示部を視認する機器に用いても、レンズで拡大された表示部の画素が使用者に視認されにくく、没入感の高い表示を行うことができる。また、表示モジュール４８０は比較的小型の表示部を有する電子機器にも好適に用いることができる。例えばスマートウォッチなどの装着型の電子機器の表示部に好適に用いることができる。
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置について、図１９及び図２０を用いて説明する。
図１９（Ａ）に画素のブロック図を示す。本実施の形態の画素は、スイッチングトランジスタ（Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｔｒ）、駆動トランジスタ（Ｄｒｉｖｉｎｇ Ｔｒ）、発光素子（ＯＬＥＤ）に加えて、メモリ（Ｍｅｍｏｒｙ）を有する。
メモリには、データＤＡＴＡ＿Ｗが供給される。表示データＤＡＴＡに加えて、データＤＡＴＡ＿Ｗが画素に供給されることで、発光素子に流れる電流が大きくなり、表示装置は高い輝度を表現することができる。
データＤＡＴＡ＿Ｗの電位をＶｗ、表示データＤＡＴＡの電位をＶｄａｔａ、メモリの容量をＣｗと表すとき、駆動トランジスタのゲート電圧Ｖｇは、式（１）で表すことができる。
Figure 0007399081000001
Ｖｗ＝Ｖｄａｔａとしたとき、ＶｇにはＶｄａｔａより大きな電圧が印加され、より大きな電流を流すことができる。すなわち、発光素子に流れる電流が大きくなり、輝度が高くなる。
図１９（Ｂ）に、画素の具体的な回路図を示す。
図１９（Ｂ）に示す画素は、トランジスタＭ１、トランジスタＭ２、トランジスタＭ３、トランジスタＭ４、トランジスタＭ５、容量素子Ｃｓ、容量素子Ｃｗ、及び発光素子１２４を有する。
トランジスタＭ１のソースまたはドレインの一方は、容量素子Ｃｗの一方の電極と電気的に接続される。容量素子Ｃｗの他方の電極は、トランジスタＭ４のソースまたはドレインの一方と電気的に接続される。トランジスタＭ４のソースまたはドレインの一方は、トランジスタＭ２のゲートと電気的に接続される。トランジスタＭ２のゲートは、容量素子Ｃｓの一方の電極と電気的に接続される。容量素子Ｃｓの他方の電極は、トランジスタＭ２のソースまたはドレインの一方と電気的に接続される。トランジスタＭ２のソースまたはドレインの一方は、トランジスタＭ５のソースまたはドレインの一方と電気的に接続される。トランジスタＭ５のソースまたはドレインの一方は、トランジスタＭ３のソースまたはドレインの一方と電気的に接続される。トランジスタＭ５のソースまたはドレインの他方は、発光素子１２４の一方の電極と電気的に接続される。図１９（Ｂ）に示す各トランジスタは、ゲートと電気的に接続されたバックゲートを有するが、バックゲートの接続はこれに限定されない。また、トランジスタにバックゲートを設けなくてもよい。
ここで、容量素子Ｃｗの他方の電極、トランジスタＭ４のソースまたはドレインの一方、トランジスタＭ２のゲート、及び容量素子Ｃｓの一方の電極が接続されるノードをノードＮＭとする。また、トランジスタＭ５のソースまたはドレインの他方及び発光素子１２４の一方の電極が接続されるノードをノードＮＡとする。
トランジスタＭ１のゲートは、配線Ｇ１と電気的に接続される。トランジスタＭ３のゲートは、配線Ｇ１と電気的に接続される。トランジスタＭ４のゲートは、配線Ｇ２に電気的に接続される。トランジスタＭ５のゲートは、配線Ｇ３と電気的に接続される。トランジスタＭ１のソースまたはドレインの他方は、配線ＤＡＴＡと電気的に接続される。トランジスタＭ３のソースまたはドレインの他方は、配線Ｖ０と電気的に接続される。トランジスタＭ４のソースまたはドレインの他方は、配線ＤＡＴＡ＿Ｗと電気的に接続される。
トランジスタＭ２のソースまたはドレインの他方は、電源線１２７（高電位）と電気的に接続される。発光素子１２４の他方の電極は、共通配線１２９と電気的に接続される。なお、共通配線１２９には、任意の電位を供給することができる。
配線Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３は、トランジスタの動作を制御するための信号線としての機能を有することができる。配線ＤＡＴＡは、画素に画像信号を供給する信号線としての機能を有することができる。また、配線ＤＡＴＡ＿Ｗは、記憶回路ＭＥＭにデータを書き込むための信号線としての機能を有することができる。配線ＤＡＴＡ＿Ｗは、画素に補正信号を供給する信号線としての機能を有することができる。配線Ｖ０は、トランジスタＭ４の電気特性を取得するためのモニタ線としての機能を有する。また、配線Ｖ０からトランジスタＭ３を介して容量素子Ｃｓの一方の電極に特定の電位を供給することにより、画像信号の書き込みを安定化させることもできる。
トランジスタＭ２、トランジスタＭ４、及び容量素子Ｃｗは、記憶回路ＭＥＭを構成する。ノードＮＭは記憶ノードであり、トランジスタＭ４を導通させることで、配線ＤＡＴＡ＿Ｗに供給された信号をノードＮＭに書き込むことができる。トランジスタＭ４に極めてオフ電流が低いトランジスタを用いることで、ノードＮＭの電位を長時間保持することができる。
トランジスタＭ４には、例えば、金属酸化物をチャネル形成領域に用いたトランジスタ（以下、ＯＳトランジスタ）を用いることができる。これにより、トランジスタＭ４のオフ電流を極めて低くすることができ、ノードＮＭの電位を長時間保持することができる。このとき、画素を構成するその他のトランジスタにも、ＯＳトランジスタを用いることが好ましい。金属酸化物の具体例は、実施の形態１を参照できる。
ＯＳトランジスタはエネルギーギャップが大きいため、極めて低いオフ電流特性を示す。また、ＯＳトランジスタは、インパクトイオン化、アバランシェ降伏、及び短チャネル効果などが生じないなどＳｉをチャネル形成領域に有するトランジスタ（以下、Ｓｉトランジスタ）とは異なる特徴を有し、信頼性の高い回路を形成することができる。
また、トランジスタＭ４に、Ｓｉトランジスタを適用してもよい。このとき、画素を構成するその他のトランジスタにも、Ｓｉトランジスタを用いることが好ましい。
Ｓｉトランジスタとしては、アモルファスシリコンを有するトランジスタ、結晶性のシリコン（代表的には、低温ポリシリコン）を有するトランジスタ、単結晶シリコンを有するトランジスタなどが挙げられる。
また、１つの画素は、ＯＳトランジスタとＳｉトランジスタとの両方を有していてもよい。
画素において、ノードＮＭに書き込まれた信号は、配線ＤＡＴＡから供給される画像信号と容量結合され、ノードＮＡに出力することができる。なお、トランジスタＭ１は、画素を選択する機能を有することができる。トランジスタＭ５は、発光素子１２４の発光を制御するスイッチとしての機能を有することができる。
例えば、配線ＤＡＴＡ＿ＷからノードＮＭに書き込まれた信号がトランジスタＭ２の閾値電圧（Ｖｔｈ）より大きい場合、画像信号が書き込まれる前にトランジスタＭ２が導通し、発光素子１２４が発光してしまう。したがって、トランジスタＭ５を設け、ノードＮＭの電位が確定したのちにトランジスタＭ５を導通させ、発光素子１２４を発光させることが好ましい。
すなわち、ノードＮＭに所望の補正信号を格納しておけば、供給した画像信号に当該補正信号を付加することができる。なお、補正信号は伝送経路上の要素によって減衰することがあるため、当該減衰を考慮して生成することが好ましい。
図２０（Ａ）、図２０（Ｂ）に示すタイミングチャートを用いて、図１９（Ｂ）に示す画素の動作の詳細を説明する。なお、配線ＤＡＴＡ＿Ｗに供給される補正信号（Ｖｐ）は正負の任意の信号を用いることができるが、ここでは正の信号が供給される場合を説明する。また、以下の説明においては、高電位を“Ｈ”、低電位を“Ｌ”で表す。
まず、図２０（Ａ）を用いて補正信号（Ｖｐ）をノードＮＭに書き込む動作を説明する。当該動作は、フレーム毎に行ってもよく、少なくとも、画像信号を供給する前に１度書き込めばよい。また、適宜、リフレッシュ動作を行い、同じ補正信号をノードＮＭに書き直してもよい。
時刻Ｔ１に配線Ｇ１の電位を“Ｈ”、配線Ｇ２の電位を“Ｌ”、配線Ｇ３の電位を“Ｌ”、配線ＤＡＴＡの電位を“Ｌ”とすると、トランジスタＭ１が導通し、容量素子Ｃｗの他方の電極の電位は“Ｌ”となる。
当該動作は、後の容量結合動作を行うためのリセット動作である。また、時刻Ｔ１以前は、前フレームにおける発光素子１２４の発光動作が行われているが、上記リセット動作によってノードＮＭの電位が変化し発光素子１２４に流れる電流が変化するため、トランジスタＭ５を非導通とし、発光素子１２４の発光を停止することが好ましい。
時刻Ｔ２に配線Ｇ１の電位を“Ｈ”、配線Ｇ２の電位を“Ｈ”、配線Ｇ３の電位を“Ｌ”、配線ＤＡＴＡの電位を“Ｌ”とすると、トランジスタＭ４が導通し、配線ＤＡＴＡ＿Ｗの電位（補正信号（Ｖｐ））がノードＮＭに書き込まれる。
時刻Ｔ３に配線Ｇ１の電位を“Ｈ”、配線Ｇ２の電位を“Ｌ”、配線Ｇ３の電位を“Ｌ”、配線ＤＡＴＡの電位を“Ｌ”とすると、トランジスタＭ４が非導通となり、ノードＮＭに補正信号（Ｖｐ）が保持される。
時刻Ｔ４に配線Ｇ１の電位を“Ｌ”、配線Ｇ２の電位を“Ｌ”、配線Ｇ３の電位を“Ｌ”、配線ＤＡＴＡの電位を“Ｌ”とすると、トランジスタＭ１が非導通となり、補正信号（Ｖｐ）の書き込み動作が終了する。
次に、図２０（Ｂ）を用いて画像信号（Ｖｓ）の補正動作と、発光素子１２４を発光させる動作を説明する。
時刻Ｔ１１に配線Ｇ１の電位を“Ｈ”、配線Ｇ２の電位を“Ｌ”、配線Ｇ３の電位を“Ｌ”、配線ＤＡＴＡ＿Ｗの電位を“Ｌ”とすると、トランジスタＭ１が導通し、容量素子Ｃｗの容量結合によりノードＮＭの電位に配線ＤＡＴＡの電位が付加される。すなわち、ノードＮＭは、画像信号（Ｖｓ）に補正信号（Ｖｐ）が付加された電位（Ｖｓ＋Ｖｐ）となる。
時刻Ｔ１２に配線Ｇ１の電位を“Ｌ”、配線Ｇ２の電位を“Ｌ”、配線Ｇ３の電位を“Ｌ”、配線ＤＡＴＡ＿Ｗの電位を“Ｌ”とすると、トランジスタＭ１が非導通となり、ノードＮＭの電位がＶｓ＋Ｖｐに確定される。
時刻Ｔ１３に配線Ｇ１の電位を“Ｌ”、配線Ｇ２の電位を“Ｌ”、配線Ｇ３の電位を“Ｈ”、配線ＤＡＴＡ＿Ｗの電位を“Ｌ”とすると、トランジスタＭ５が導通し、ノードＮＡの電位はＶｓ＋Ｖｐとなり、発光素子１２４が発光する。なお、厳密にはノードＮＡの電位は、Ｖｓ＋ＶｐからトランジスタＭ２の閾値電圧（Ｖｔｈ）分だけ低い値となるが、ここではＶｔｈは十分に小さく無視できる値とする。
以上が画像信号（Ｖｓ）の補正動作と、発光素子１２４を発光させる動作である。なお、先に説明した補正信号（Ｖｐ）の書き込み動作と、画像信号（Ｖｓ）の入力動作は連続して行ってもよいが、全ての画素に補正信号（Ｖｐ）を書き込んだのちに画像信号（Ｖｓ）の入力動作を行うことが好ましい。本発明の一態様では複数の画素に同じ画像信号を同時に供給することができるため、先に全ての画素に補正信号（Ｖｐ）を書き込むことで動作速度を向上させることができる。
以上のように、画像信号と補正信号を用いて発光素子を発光させることで、発光素子に流れる電流を大きくすることができ、高い輝度を表現できる。ソースドライバの出力電圧以上の電圧を駆動トランジスタのゲート電圧として印加できるため、ソースドライバの消費電力を削減することができる。
本実施の形態は、他の実施の形態及び実施例と適宜組み合わせることができる。
（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明の一態様の電子機器について、図２１～図２３を用いて説明する。
本実施の形態の電子機器は、表示部に本発明の一態様の表示装置を有する。本発明の一態様の表示装置は、表示品位が高く、かつ、消費電力が低い。また、本発明の一態様の表示装置は、高精細化及び大型化が容易である。したがって、様々な電子機器の表示部に用いることができる。
本実施の形態の電子機器の表示部には、例えばフルハイビジョン、４Ｋ２Ｋ、８Ｋ４Ｋ、１６Ｋ８Ｋ、またはそれ以上の解像度を有する映像を表示させることができる。
電子機器としては、例えば、テレビジョン装置、デスクトップ型もしくはノート型のパーソナルコンピュータ、コンピュータ用などのモニタ、デジタルサイネージ、パチンコ機などの大型ゲーム機などの比較的大きな画面を備える電子機器の他、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、などが挙げられる。
本実施の形態の電子機器は、家屋もしくはビルの内壁もしくは外壁、または、自動車の内装もしくは外装の曲面に沿って組み込むことができる。
本実施の形態の電子機器は、アンテナを有していてもよい。アンテナで信号を受信することで、表示部で映像や情報等の表示を行うことができる。また、電子機器がアンテナ及び二次電池を有する場合、アンテナを、非接触電力伝送に用いてもよい。
本実施の形態の電子機器は、センサ（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、においまたは赤外線を測定する機能を含むもの）を有していてもよい。
本実施の形態の電子機器は、様々な機能を有することができる。例えば、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付または時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア（プログラム）を実行する機能、無線通信機能、記録媒体に記録されているプログラムまたはデータを読み出す機能等を有することができる。
図２１（Ａ）にテレビジョン装置の一例を示す。テレビジョン装置７１００は、筐体７１０１に表示部７０００が組み込まれている。ここでは、スタンド７１０３により筐体７１０１を支持した構成を示している。
表示部７０００に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。
図２１（Ａ）に示すテレビジョン装置７１００の操作は、筐体７１０１が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機７１１１により行うことができる。または、表示部７０００にタッチセンサを備えていてもよく、指等で表示部７０００に触れることでテレビジョン装置７１００を操作してもよい。リモコン操作機７１１１は、当該リモコン操作機７１１１から出力する情報を表示する表示部を有していてもよい。リモコン操作機７１１１が備える操作キーまたはタッチパネルにより、チャンネル及び音量の操作を行うことができ、表示部７０００に表示される映像を操作することができる。
なお、テレビジョン装置７１００は、受信機及びモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができる。また、モデムを介して有線または無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向（送信者から受信者）または双方向（送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など）の情報通信を行うことも可能である。
図２１（Ｂ）に、ノート型パーソナルコンピュータの一例を示す。ノート型パーソナルコンピュータ７２００は、筐体７２１１、キーボード７２１２、ポインティングデバイス７２１３、外部接続ポート７２１４等を有する。筐体７２１１に、表示部７０００が組み込まれている。
表示部７０００に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。
図２１（Ｃ）、図２１（Ｄ）に、デジタルサイネージの一例を示す。
図２１（Ｃ）に示すデジタルサイネージ７３００は、筐体７３０１、表示部７０００、及びスピーカ７３０３等を有する。さらに、ＬＥＤランプ、操作キー（電源スイッチ、または操作スイッチを含む）、接続端子、各種センサ、マイクロフォン等を有することができる。
図２１（Ｄ）は円柱状の柱７４０１に取り付けられたデジタルサイネージ７４００である。デジタルサイネージ７４００は、柱７４０１の曲面に沿って設けられた表示部７０００を有する。
図２１（Ｃ）、図２１（Ｄ）において、表示部７０００に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。
表示部７０００が広いほど、一度に提供できる情報量を増やすことができる。また、表示部７０００が広いほど、人の目につきやすく、例えば、広告の宣伝効果を高めることができる。
表示部７０００にタッチパネルを適用することで、表示部７０００に画像または動画を表示するだけでなく、使用者が直感的に操作することができ、好ましい。また、路線情報もしくは交通情報などの情報を提供するための用途に用いる場合には、直感的な操作によりユーザビリティを高めることができる。
また、図２１（Ｃ）、図２１（Ｄ）に示すように、デジタルサイネージ７３００またはデジタルサイネージ７４００は、ユーザが所持するスマートフォン等の情報端末機７３１１または情報端末機７４１１と無線通信により連携可能であることが好ましい。例えば、表示部７０００に表示される広告の情報を、情報端末機７３１１または情報端末機７４１１の画面に表示させることができる。また、情報端末機７３１１または情報端末機７４１１を操作することで、表示部７０００の表示を切り替えることができる。
また、デジタルサイネージ７３００またはデジタルサイネージ７４００に、情報端末機７３１１または情報端末機７４１１の画面を操作手段（コントローラ）としたゲームを実行させることもできる。これにより、不特定多数のユーザが同時にゲームに参加し、楽しむことができる。
図２２（Ａ）は、ファインダー８１００を取り付けた状態のカメラ８０００の外観を示す図である。
カメラ８０００は、筐体８００１、表示部８００２、操作ボタン８００３、シャッターボタン８００４等を有する。またカメラ８０００には、着脱可能なレンズ８００６が取り付けられている。なお、カメラ８０００は、レンズ８００６と筐体とが一体となっていてもよい。
カメラ８０００は、シャッターボタン８００４を押す、またはタッチパネルとして機能する表示部８００２をタッチすることにより撮像することができる。
筐体８００１は、電極を有するマウントを有し、ファインダー８１００のほか、ストロボ装置等を接続することができる。
ファインダー８１００は、筐体８１０１、表示部８１０２、ボタン８１０３等を有する。
筐体８１０１は、カメラ８０００のマウントと係合するマウントにより、カメラ８０００に取り付けられている。ファインダー８１００はカメラ８０００から受信した映像等を表示部８１０２に表示させることができる。
ボタン８１０３は、電源ボタン等としての機能を有する。
カメラ８０００の表示部８００２、及びファインダー８１００の表示部８１０２に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。なお、ファインダーが内蔵されたカメラ８０００であってもよい。
図２２（Ｂ）は、ヘッドマウントディスプレイ８２００の外観を示す図である。
ヘッドマウントディスプレイ８２００は、装着部８２０１、レンズ８２０２、本体８２０３、表示部８２０４、ケーブル８２０５等を有している。また装着部８２０１には、バッテリ８２０６が内蔵されている。
ケーブル８２０５は、バッテリ８２０６から本体８２０３に電力を供給する。本体８２０３は無線受信機等を備え、受信した映像情報を表示部８２０４に表示させることができる。また、本体８２０３はカメラを備え、使用者の眼球やまぶたの動きの情報を入力手段として用いることができる。
また、装着部８２０１には、使用者に触れる位置に、使用者の眼球の動きに伴って流れる電流を検知可能な複数の電極が設けられ、視線を認識する機能を有していてもよい。また、当該電極に流れる電流により、使用者の脈拍をモニタする機能を有していてもよい。また、装着部８２０１には、温度センサ、圧力センサ、加速度センサ等の各種センサを有していてもよく、使用者の生体情報を表示部８２０４に表示する機能や、使用者の頭部の動きに合わせて表示部８２０４に表示する映像を変化させる機能を有していてもよい。
表示部８２０４に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。
図２２（Ｃ）、図２２（Ｄ）、図２２（Ｅ）は、ヘッドマウントディスプレイ８３００の外観を示す図である。ヘッドマウントディスプレイ８３００は、筐体８３０１と、表示部８３０２と、バンド状の固定具８３０４と、一対のレンズ８３０５と、を有する。
使用者は、レンズ８３０５を通して、表示部８３０２の表示を視認することができる。なお、表示部８３０２を湾曲して配置させると、使用者が高い臨場感を感じることができるため好ましい。また、表示部８３０２の異なる領域に表示された別の画像を、レンズ８３０５を通して視認することで、視差を用いた３次元表示等を行うこともできる。なお、表示部８３０２を１つ設ける構成に限られず、表示部８３０２を２つ設け、使用者の片方の目につき１つの表示部を配置してもよい。
表示部８３０２に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。本発明の一態様の表示装置は極めて精細度が高いため、図２２（Ｅ）のようにレンズ８３０５を用いて表示を拡大して視認される場合でも、使用者に画素が視認されにくい。つまり、表示部８３０２を用いて、使用者に現実感の高い映像を視認させることができる。
図２３（Ａ）乃至図２３（Ｆ）に示す電子機器は、筐体９０００、表示部９００１、スピーカ９００３、操作キー９００５（電源スイッチ、又は操作スイッチを含む）、接続端子９００６、センサ９００７（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの）、マイクロフォン９００８、等を有する。
図２３（Ａ）乃至図２３（Ｆ）に示す電子機器は、様々な機能を有する。例えば、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付または時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、無線通信機能、記録媒体に記録されているプログラムまたはデータを読み出して処理する機能、等を有することができる。なお、電子機器の機能はこれらに限られず、様々な機能を有することができる。電子機器は、複数の表示部を有していてもよい。また、電子機器にカメラ等を設け、静止画や動画を撮影し、記録媒体（外部またはカメラに内蔵）に保存する機能、撮影した画像を表示部に表示する機能、等を有していてもよい。
図２３（Ａ）乃至図２３（Ｆ）に示す電子機器の詳細について、以下説明を行う。
図２３（Ａ）は、携帯情報端末９１０１を示す斜視図である。携帯情報端末９１０１は、例えばスマートフォンとして用いることができる。なお、携帯情報端末９１０１は、スピーカ９００３、接続端子９００６、センサ９００７等を設けてもよい。また、携帯情報端末９１０１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。図２３（Ａ）では３つのアイコン９０５０を表示した例を示している。また、破線の矩形で示す情報９０５１を表示部９００１の他の面に表示することもできる。情報９０５１の一例としては、電子メール、ＳＮＳ、電話などの着信の通知、電子メールやＳＮＳなどの題名、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９０５１が表示されている位置にはアイコン９０５０などを表示してもよい。
図２３（Ｂ）は、携帯情報端末９１０２を示す斜視図である。携帯情報端末９１０２は、表示部９００１の３面以上に情報を表示する機能を有する。ここでは、情報９０５２、情報９０５３、情報９０５４がそれぞれ異なる面に表示されている例を示す。例えば使用者は、洋服の胸ポケットに携帯情報端末９１０２を収納した状態で、携帯情報端末９１０２の上方から観察できる位置に表示された情報９０５３を確認することもできる。使用者は、携帯情報端末９１０２をポケットから取り出すことなく表示を確認し、例えば電話を受けるか否かを判断できる。
図２３（Ｃ）は、腕時計型の携帯情報端末９２００を示す斜視図である。携帯情報端末９２００は、例えばスマートウォッチとして用いることができる。また、表示部９００１はその表示面が湾曲して設けられ、湾曲した表示面に沿って表示を行うことができる。また、携帯情報端末９２００は、例えば無線通信可能なヘッドセットと相互通信することによって、ハンズフリーで通話することもできる。また、携帯情報端末９２００は、接続端子９００６により、他の情報端末と相互にデータ伝送を行うことや、充電を行うこともできる。なお、充電動作は無線給電により行ってもよい。
図２３（Ｄ）、図２３（Ｅ）、図２３（Ｆ）は、折り畳み可能な携帯情報端末９２０１を示す斜視図である。また、図２３（Ｄ）は携帯情報端末９２０１を展開した状態、図２３（Ｆ）は折り畳んだ状態、図２３（Ｅ）は図２３（Ｄ）と図２３（Ｆ）の一方から他方に変化する途中の状態の斜視図である。携帯情報端末９２０１は、折り畳んだ状態では可搬性に優れ、展開した状態では継ぎ目のない広い表示領域により表示の一覧性に優れる。携帯情報端末９２０１が有する表示部９００１は、ヒンジ９０５５によって連結された３つの筐体９０００に支持されている。例えば、表示部９００１は、曲率半径０．１ｍｍ以上１５０ｍｍ以下で曲げることができる。
本実施の形態は、他の実施の形態及び実施例と適宜組み合わせることができる。
Ｍ１：トランジスタ、Ｍ２：トランジスタ、Ｍ３：トランジスタ、Ｍ４：トランジスタ、Ｍ５：トランジスタ、１０Ａ：表示装置、１０Ｂ：表示装置、１５Ａ：表示装置、７１：表示部、７４：ＦＰＣ、７５：接続部、７８：駆動回路、１０１：基板、１０４：絶縁層、１１０ａ：発光素子、１１０ｂ：発光素子、１１０Ｂ：発光素子、１１０Ｇ：発光素子、１１０Ｒ：発光素子、１１０Ｗ：発光素子、１１１：画素電極、１１２ａ：光学調整層、１１２ｂ：光学調整層、１１２Ｂ：光学調整層、１１２Ｇ：光学調整層、１１２Ｒ：光学調整層、１１２Ｗ：光学調整層、１１３：ＥＬ層、１１３ＥＭ：光、１１４：共通電極、１１５：保護層、１１５ｎ：領域、１１６：半透過層、１１６ａ：半透過層、１１６ｂ：半透過層、１１７：反射層、１１８：画素電極、１１９ａ：光学調整層、１１９ｂ：光学調整層、１１９ｃ：光学調整層、１２０：導電層、１２１：保護層、１２２：平坦化層、１２３：機能層、１２４：発光素子、１２５：保護層、１２７：電源線、１２９：共通配線、１３０：画素、１４１：絶縁層、２００Ａ：表示装置、２００Ｂ：表示装置、２００Ｃ：表示装置、２００Ｄ：表示装置、２０１：導電層、２０２：絶縁層、２０３ａ：導電層、２０３ｂ：導電層、２０４：半導体層、２０８：絶縁層、２１１：絶縁層、２１２：絶縁層、２１３：絶縁層、２１４ａ：チャネル形成領域、２１４ｂ：低抵抗領域、２１４ｃ：ＬＤＤ領域、２２０：トランジスタ、２３０：トランジスタ、３００：タッチパネル、３０１：トランジスタ、３０３：トランジスタ、３０６：接続部、３０７：配線、３０８：接続部、３０９：接続体、３１０：入力装置、３１１：ゲート絶縁層、３１２：絶縁層、３１３：絶縁層、３１４：絶縁層、３１５：絶縁層、３１７：接着層、３１８：接着層、３１９：接続体、３３０：基板、３３１：電極、３３２：電極、３３３：電極、３３４：電極、３４１：配線、３４２：配線、３５０：ＦＰＣ、３５１：ＩＣ、３５６：導電層、３５６ａ：導電層、３５６ｂ：導電層、３５７ａ：導電層、３５７ｂ：導電層、３５８：導電層、３６１：基板、３６３：接着層、３６５：絶縁層、３６７：絶縁層、３７０：表示装置、３７１：基板、３７４：ＩＣ、３８７：交差部、３９０：円偏光板、３９１：絶縁層、３９２：絶縁層、３９５：絶縁層、３９６：接着層、４００：表示装置、４０１：基板、４０１ａ：基板、４１０：トランジスタ、４１１：導電層、４１２：低抵抗領域、４１３：絶縁層、４１４：絶縁層、４１９：素子分離領域、４２０：トランジスタ、４２１：半導体層、４２２：金属酸化物層、４２３：絶縁層、４２４：導電層、４２５：導電層、４２６：絶縁層、４２７：導電層、４２８：絶縁層、４３０：トランジスタ、４３１：絶縁層、４３２：絶縁層、４４０：容量素子、４４１：導電層、４４２：導電層、４４３：絶縁層、４５１：導電層、４５２：導電層、４５３：導電層、４６１：絶縁層、４６２：絶縁層、４６３：絶縁層、４６４：絶縁層、４６５：絶縁層、４７１：プラグ、４７１ａ：導電層、４７１ｂ：導電層、４７２：プラグ、４７３：プラグ、４７４：プラグ、４８０：表示モジュール、４８１：表示部、４８２：回路部、４８３：画素回路部、４８３ａ：画素回路、４８４：画素部、４８４ａ：画素、４８５：端子部、４８６：配線部、４９０：ＦＰＣ、４９２：絶縁層、７０００：表示部、７１００：テレビジョン装置、７１０１：筐体、７１０３：スタンド、７１１１：リモコン操作機、７２００：ノート型パーソナルコンピュータ、７２１１：筐体、７２１２：キーボード、７２１３：ポインティングデバイス、７２１４：外部接続ポート、７３００：デジタルサイネージ、７３０１：筐体、７３０３：スピーカ、７３１１：情報端末機、７４００：デジタルサイネージ、７４０１：柱、７４１１：情報端末機、８０００：カメラ、８００１：筐体、８００２：表示部、８００３：操作ボタン、８００４：シャッターボタン、８００６：レンズ、８１００：ファインダー、８１０１：筐体、８１０２：表示部、８１０３：ボタン、８２００：ヘッドマウントディスプレイ、８２０１：装着部、８２０２：レンズ、８２０３：本体、８２０４：表示部、８２０５：ケーブル、８２０６：バッテリ、８３００：ヘッドマウントディスプレイ、８３０１：筐体、８３０２：表示部、８３０４：固定具、８３０５：レンズ、９０００：筐体、９００１：表示部、９００３：スピーカ、９００５：操作キー、９００６：接続端子、９００７：センサ、９００８：マイクロフォン、９０５０：アイコン、９０５１：情報、９０５２：情報、９０５３：情報、９０５４：情報、９０５５：ヒンジ、９１０１：携帯情報端末、９１０２：携帯情報端末、９２００：携帯情報端末、９２０１：携帯情報端末

Claims (5)

  1. 第１の画素電極、第２の画素電極、第３の画素電極、発光層、共通電極、第１の保護層、及び半透過層を有し、
    前記発光層は、前記第１の画素電極上に位置する第１の領域と、前記第２の画素電極上に位置する第２の領域と、前記第３の画素電極上に位置する第３の領域と、を有し、
    前記共通電極は、前記発光層上に位置し、
    前記第１の保護層は、前記共通電極上に位置し、
    前記半透過層は、前記第１の保護層上に位置し、
    前記半透過層の可視光に対する反射性は、前記共通電極の可視光に対する反射性よりも高く、
    前記半透過層は、前記第１の領域と重ならず、
    前記半透過層は、前記第２の領域と重なる第４の領域と、前記第３の領域と重なる第５の領域と、を有し、
    前記第４の領域の厚さは、前記第５の領域の厚さと異なる、表示装置。
  2. 第１の画素電極、第２の画素電極、第３の画素電極、発光層、共通電極、第１の保護層、及び半透過層を有し、
    前記発光層は、前記第１の画素電極上に位置する第１の領域と、前記第２の画素電極上に位置する第２の領域と、前記第３の画素電極上に位置する第３の領域と、を有し、
    前記共通電極は、前記発光層上に位置し、
    前記第１の保護層は、前記共通電極上に位置し、
    前記半透過層は、前記第１の保護層上に位置し、
    前記半透過層の可視光に対する反射性は、前記共通電極の可視光に対する反射性よりも高く、
    前記半透過層は、前記第１の領域と重なる位置に開口を有し、
    前記半透過層は、前記第２の領域と重なる第４の領域と、前記第３の領域と重なる第５の領域と、を有し、
    前記第４の領域の厚さは、前記第５の領域の厚さと異なる、表示装置。
  3. 請求項１または請求項２において、
    さらに、トランジスタ、絶縁層、第１の導電層、及び第２の導電層を有し、
    前記第１の導電層及び前記第２の導電層は、それぞれ、前記トランジスタが有する電極と同一の材料を有し、
    前記トランジスタは、前記絶縁層の第１の開口を介して、前記第１の画素電極と電気的に接続され、
    前記共通電極は、前記絶縁層の第２の開口を介して、前記第１の導電層と電気的に接続され、
    前記半透過層は、前記絶縁層の第３の開口を介して、前記第２の導電層と電気的に接続され、
    前記第３の開口は、前記第２の開口よりも、前記表示装置の外側に位置する、表示装置。
  4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の表示装置と、コネクタまたは集積回路と、を有する、表示モジュール。
  5. 請求項４に記載の表示モジュールと、
    アンテナ、バッテリ、筐体、カメラ、スピーカ、マイク、及び操作ボタンのうち、少なくとも一つと、を有する、電子機器。
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