WO2022130117A1

WO2022130117A1 - 表示装置、表示装置の作製方法、及び電子機器

Info

Publication number: WO2022130117A1
Application number: PCT/IB2021/061384
Authority: WO
Inventors: 山崎舜平; 池田隆之; 方堂涼太; 柳澤悠一
Original assignee: 株式会社半導体エネルギー研究所
Priority date: 2020-12-18
Filing date: 2021-12-07
Publication date: 2022-06-23
Also published as: KR20230119201A; JPWO2022130117A1; US20240107861A1

Abstract

高品位な画像を表示できる表示装置を提供する。第１の発光素子と、第２の発光素子と、第１の保護層と、第２の保護層と、空隙と、を有する表示装置。第１の発光素子は、第１の下部電極と、第１の下部電極上の第１のＥＬ層と、第１のＥＬ層上の第１の上部電極と、を有し、第２の発光素子は、第２の下部電極と、第２の下部電極上の第２のＥＬ層と、第２のＥＬ層上の第２の上部電極と、を有する。第１の発光素子と、第２の発光素子と、は隣接する。第１の保護層は、第１の発光素子上、及び第２の発光素子上に設けられ、且つ第１のＥＬ層の側面、及び第２のＥＬ層の側面と接する領域を有する。第２の保護層は、第１の保護層上に設けられる。空隙は、第１のＥＬ層と、第２のＥＬ層と、の間に設けられ、且つ第１の保護層と、第２の保護層と、の間に設けられる。

Description

表示装置、表示装置の作製方法、及び電子機器

本発明の一態様は、表示装置、及びその作製方法に関する。本発明の一態様は、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。本明細書等で開示する発明の一態様の技術分野は、物、方法、又は、製造方法に関するものである。又は、本発明の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、又は、組成物（コンポジション・オブ・マター）に関するものである。そのため、より具体的に本明細書で開示する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、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（テレビ又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）、及び、ＰＩＤ（Ｐｕｂｌｉｃ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｄｉｓｐｌａｙ）等が挙げられる。また、携帯情報端末として、タッチパネルを備えるスマートフォン及びタブレット端末等の開発が進められている。

また、表示装置の高精細化が求められている。高精細な表示装置が要求される機器として、例えば、仮想現実（ＶＲ：Ｖｉｒｔｕａｌ　Ｒｅａｌｉｔｙ）、拡張現実（ＡＲ：Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ　Ｒｅａｌｉｔｙ）、代替現実（ＳＲ：Ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｉｏｎａｌ　Ｒｅａｌｉｔｙ）、及び、複合現実（ＭＲ：Ｍｉｘｅｄ　Ｒｅａｌｉｔｙ）向けの機器が、盛んに開発されている。

表示装置としては、例えば、発光素子（発光デバイスともいう）を有する発光装置が開発されている。特に、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、又はＥＬデバイスともいう）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、直流定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。

特許文献１には、有機ＥＬ素子（有機ＥＬデバイスともいう）を用いた、ＶＲ向けの表示装置が開示されている。

国際公開第２０１８／０８７６２５号

本発明の一態様は、高品位の画像を表示する表示装置を提供することを課題の一とする。又は、本発明の一態様は、光取り出し効率が高い表示装置を提供することを課題の一とする。又は、本発明の一態様は、高開口率の表示装置を提供することを課題の一とする。又は、本発明の一態様は、高精細な表示装置を提供することを課題の一とする。又は、本発明の一態様は、低価格な表示装置を提供することを課題の一とする。又は、本発明の一態様は、信頼性が高い表示装置を提供することを課題の一とする。又は、本発明の一態様は、新規な表示装置を提供することを課題の一とする。

又は、本発明の一態様は、高品位の画像を表示する表示装置の作製方法を提供することを課題の一とする。又は、本発明の一態様は、光取り出し効率が高い表示装置の作製方法を提供することを課題の一とする。又は、本発明の一態様は、高開口率の表示装置の作製方法を提供することを課題の一とする。又は、本発明の一態様は、高精細な表示装置の作製方法を提供することを課題の一とする。又は、本発明の一態様は、工程が簡略な表示装置の作製方法を提供することを課題の一とする。又は、本発明の一態様は、信頼性が高い表示装置の作製方法を提供することを課題の一とする。又は、本発明の一態様は、新規な表示装置の作製方法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。なお、本発明の一態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課題は、明細書、図面、請求項等の記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項等の記載から、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の発光素子と、第２の発光素子と、第１の保護層と、第２の保護層と、空隙と、を有し、第１の発光素子は、第１の下部電極と、第１の下部電極上の第１のＥＬ層と、第１のＥＬ層上の第１の上部電極と、を有し、第２の発光素子は、第２の下部電極と、第２の下部電極上の第２のＥＬ層と、第２のＥＬ層上の第２の上部電極と、を有し、第１の発光素子と、第２の発光素子と、は隣接し、第１の保護層は、第１の発光素子上、及び第２の発光素子上に設けられ、且つ第１のＥＬ層の側面、及び第２のＥＬ層の側面と接する領域を有し、第２の保護層は、第１の保護層上に設けられ、空隙は、第１のＥＬ層と、第２のＥＬ層と、の間に設けられ、且つ第１の保護層と、第２の保護層と、の間に設けられる表示装置である。

又は、上記態様において、第１のＥＬ層の側面と、第２のＥＬ層の側面との距離は、１μｍ以下の領域を有してもよい。

又は、上記態様において、空隙は、窒素、酸素、二酸化炭素、及び第１８族元素の中から選ばれるいずれか一又は複数を有してもよい。

又は、上記態様において、第１８族元素は、ヘリウム、ネオン、アルゴン、キセノン、及びクリプトンの中から選ばれるいずれか一又は複数を有してもよい。

又は、上記態様において、第１の保護層の屈折率は、空隙の屈折率より高くてもよい。

又は、上記態様において、マイクロレンズアレイを有し、マイクロレンズアレイは、第２の保護層上に設けられてもよい。

又は、上記態様において、第１のＥＬ層と、第２のＥＬ層と、は異なる色の光を発する機能を有してもよい。

又は、上記態様において、第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、を有し、第１のトランジスタのソース又はドレインの一方は、第１の下部電極と電気的に接続され、第２のトランジスタのソース又はドレインの一方は、第２の下部電極と電気的に接続され、第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、はそれぞれチャネル形成領域にシリコン、又は金属酸化物を有してもよい。

本発明の一態様の表示装置と、レンズと、を有する電子機器も、本発明の一態様である。

又は、本発明の一態様は、第１の下部電極、第１の下部電極上の第１のＥＬ層、及び第１のＥＬ層上の第１の上部電極を有する第１の発光素子と、第２の下部電極、第２の下部電極上の第２のＥＬ層、及び第２のＥＬ層上の第２の上部電極を有し、第１の発光素子と隣接する第２の発光素子と、を形成し、第１の発光素子上、及び第２の発光素子上に設けられ、且つ第１のＥＬ層の側面、及び第２のＥＬ層の側面と接する領域を有するように第１の保護層を形成し、第１のＥＬ層と、第２のＥＬ層と、の間に空隙が設けられるように、第２の保護層を形成する表示装置の作製方法である。

又は、上記態様において、第１の保護層は、ＡＬＤ法を用いて形成し、第２の保護層は、スパッタリング法、又はＣＶＤ法を用いて形成してもよい。

又は、上記態様において、第２の保護層上に、マイクロレンズアレイを形成してもよい。

本発明の一態様により、高品位の画像を表示する表示装置を提供できる。又は、本発明の一態様により、光取り出し効率が高い表示装置を提供できる。又は、本発明の一態様により、高開口率の表示装置を提供できる。又は、本発明の一態様により、高精細な表示装置を提供できる。又は、本発明の一態様により、低価格な表示装置を提供できる。又は、本発明の一態様により、信頼性が高い表示装置を提供できる。又は、本発明の一態様により、新規な表示装置を提供できる。

又は、本発明の一態様により、高品位の画像を表示する表示装置の作製方法を提供できる。又は、本発明の一態様により、光取り出し効率が高い表示装置の作製方法を提供できる。又は、本発明の一態様により、高開口率の表示装置の作製方法を提供できる。又は、本発明の一態様により、高精細な表示装置の作製方法を提供できる。又は、本発明の一態様により、工程が簡略な表示装置の作製方法を提供できる。又は、本発明の一態様により、信頼性が高い表示装置の作製方法を提供できる。又は、本発明の一態様により、新規な表示装置の作製方法を提供できる。

なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。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、請求項等の記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項等の記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。

図１は、表示装置の構成例を示す断面図である。
図２Ａ乃至図２Ｃは、トランジスタの構成例を示す断面図である。
図３は、表示装置の構成例を示す断面図である。
図４Ａ、及び図４Ｂは、表示装置の構成例を示す上面図である。
図５は、表示装置の構成例を示す斜視図である。
図６は、表示装置の構成例を示す斜視図である。
図７Ａ乃至図７Ｅは、表示装置の作製方法の一例を示す断面図である。
図８は、表示装置の構成例を示す断面図である。
図９は、表示装置の構成例を示す断面図である。
図１０は、表示装置の構成例を示す断面図である。
図１１は、表示装置の構成例を示す断面図である。
図１２は、表示装置の構成例を示す断面図である。
図１３は、表示装置の構成例を示す断面図である。
図１４は、表示装置の構成例を示す断面図である。
図１５は、表示装置の構成例を示す断面図である。
図１６は、表示装置の構成例を示す断面図である。
図１７は、表示装置の構成例を示す断面図である。
図１８Ａは、表示装置の構成例を示す斜視図である。図１８Ｂ、及び図１８Ｃは、表示装置の構成例を示す断面図である。
図１９Ａは、表示装置の作製方法の一例を示す斜視図である。図１９Ｂ、及び図１９Ｃは、表示装置の作製方法の一例を示す断面図である。
図２０Ａ１、図２０Ａ２、図２０Ｂ１、図２０Ｂ２、図２０Ｃ１、及び図２０Ｃ２は、表示装置の作製方法の一例を示す断面図である。
図２１Ａは、表示装置の作製方法の一例を示す斜視図である。図２１Ｂ、及び図２１Ｃは、表示装置の作製方法の一例を示す断面図である。
図２２Ａは、表示装置の作製方法の一例を示す斜視図である。図２２Ｂ、及び図２２Ｃは、表示装置の作製方法の一例を示す断面図である。
図２３Ａ１、図２３Ａ２、図２３Ｂ１、及び図２３Ｂ２は、表示装置の作製方法の一例を示す断面図である。
図２４Ａは、表示装置の構成例を示す斜視図である。図２４Ｂ、及び図２４Ｃは、表示装置の構成例を示す断面図である。
図２５Ａは、表示装置の作製方法の一例を示す斜視図である。図２５Ｂ、及び図２５Ｃは、表示装置の作製方法の一例を示す断面図である。
図２６Ａ１、図２６Ａ２、図２６Ｂ１、図２６Ｂ２、図２６Ｃ１、及び図２６Ｃ２は、表示装置の作製方法の一例を示す断面図である。
図２７Ａは、表示装置の作製方法の一例を示す斜視図である。図２７Ｂ、及び図２７Ｃは、表示装置の作製方法の一例を示す断面図である。
図２８は、表示装置の構成例を示す断面図である。
図２９は、表示装置の構成例を示す断面図である。
図３０Ａは、表示装置の構成例を示すブロック図である。図３０Ｂは、画素の構成例を示す回路図である。
図３１Ａは、トランジスタの構成例を示す上面図である。図３１Ｂ、及び図３１Ｃは、トランジスタの構成例を示す断面図である。
図３２Ａ乃至図３２Ｃは、発光素子の構成例を示す断面図である。
図３３Ａは、ＩＧＺＯの結晶構造の分類を説明する図である。図３３Ｂは、ＣＡＡＣ−ＩＧＺＯ膜のＸＲＤスペクトルを説明する図である。図３３Ｃは、ＣＡＡＣ−ＩＧＺＯ膜の極微電子線回折パターンを説明する図である。
図３４Ａ乃至図３４Ｄは、電子機器の一例を示す図である。
図３５Ａ及び図３５Ｂは、電子機器の一例を示す図である。
図３６Ａ乃至図３６Ｃは、実施例に係るサンプルの作製方法を示す図である。
図３７Ａ、図３７Ｂ１、及び図３７Ｂ２は、実施例に係るサンプルのＳＴＥＭ像である。

本明細書等において、半導体装置とは、半導体特性を利用した装置であり、半導体素子（トランジスタ、ダイオード、及びフォトダイオード等）を含む回路、及び同回路を有する装置等をいう。また、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般をいう。例えば、集積回路、集積回路を備えたチップ、パッケージにチップを収納した電子部品は半導体装置の一例である。また、記憶装置、表示装置、発光装置、照明装置及び電子機器等は、それ自体が半導体装置であり、半導体装置を有している場合がある。

また、本明細書等において、ＸとＹとが接続されていると記載されている場合は、ＸとＹとが電気的に接続されている場合と、ＸとＹとが機能的に接続されている場合と、ＸとＹとが直接接続されている場合とが、本明細書等に開示されているものとする。したがって、所定の接続関係、例えば、図又は文章に示された接続関係に限定されず、図又は文章に示された接続関係以外のものも、図又は文章に開示されているものとする。Ｘ、Ｙは、対象物（例えば、装置、素子、回路、配線、電極、端子、導電膜、又は層等）であるとする。

ＸとＹとが電気的に接続されている場合の一例としては、ＸとＹとの電気的な接続を可能とする素子（例えば、スイッチ、トランジスタ、容量素子、インダクタ、抵抗素子、ダイオード、表示素子、発光素子、又は負荷等）が、ＸとＹとの間に１個以上接続されることが可能である。なお、スイッチは、オン状態とオフ状態が制御される機能を有している。つまり、スイッチは、導通状態（オン状態）、又は、非導通状態（オフ状態）になり、電流を流すか流さないかを制御する機能を有している。

ＸとＹとが機能的に接続されている場合の一例としては、ＸとＹとの機能的な接続を可能とする回路（例えば、論理回路（インバータ、ＮＡＮＤ回路、ＮＯＲ回路等）、信号変換回路（デジタルアナログ変換回路、アナログデジタル変換回路、ガンマ補正回路等）、電位レベル変換回路（電源回路（昇圧回路、降圧回路等）、信号の電位レベルを変えるレベルシフタ回路等）、電圧源、電流源、切り替え回路、増幅回路（信号振幅又は電流量等を大きく出来る回路、オペアンプ、差動増幅回路、ソースフォロワ回路、バッファ回路等）、信号生成回路、記憶回路、制御回路等）が、ＸとＹとの間に１個以上接続されることが可能である。なお、一例として、ＸとＹとの間に別の回路を挟んでいても、Ｘから出力された信号がＹへ伝達される場合は、ＸとＹとは機能的に接続されているものとする。

なお、ＸとＹとが電気的に接続されている、と明示的に記載する場合は、ＸとＹとが電気的に接続されている場合（つまり、ＸとＹとの間に別の素子又は別の回路を挟んで接続されている場合）と、ＸとＹとが直接接続されている場合（つまり、ＸとＹとの間に別の素子又は別の回路を挟まずに接続されている場合）とを含むものとする。

なお、回路図上は独立している構成要素同士が電気的に接続しているように図示されている場合であっても、１つの構成要素が、複数の構成要素の機能を併せ持っている場合もある。例えば配線の一部が電極としても機能する場合は、一の導電膜が、配線の機能、及び電極の機能の両方の構成要素の機能を併せ持っている。したがって、本明細書における電気的に接続とは、このような、一の導電膜が、複数の構成要素の機能を併せ持っている場合も、その範疇に含める。

また、本明細書等において、「ノード」は、回路構成、又はデバイス構造等に応じて、端子、配線、電極、導電層、導電体、又は不純物領域等と言い換えることが可能である。また、端子、又は配線等を「ノード」と言い換えることが可能である。

また、本明細書等において、「電圧」と「電位」は、適宜言い換えることができる。「電圧」は、基準となる電位からの電位差のことであり、例えば基準となる電位をグラウンド電位（接地電位）とすると、「電圧」を「電位」に言い換えることができる。なお、グラウンド電位は必ずしも０Ｖを意味するとは限らない。また、電位は相対的なものであり、基準となる電位が変わることによって、例えば配線に与えられる電位、回路に印加される電位、又は回路から出力される電位等も変化する。

また、本明細書等において、「第１」、「第２」、「第３」という序数詞は、構成要素の混同を避けるために付したものである。従って、構成要素の数を限定するものではない。また、構成要素の順序を限定するものではない。例えば、本明細書等の実施の形態の一において「第１」に言及された構成要素が、他の実施の形態、あるいは特許請求の範囲等において「第２」に言及された構成要素とすることもありうる。また例えば、本明細書等の実施の形態の一において「第１」に言及された構成要素を、他の実施の形態、あるいは特許請求の範囲等において省略することもありうる。

また、本明細書等において、「上に」、「下に」、「上方に」、又は「下方に」等の配置を示す語句は、構成要素同士の位置関係を、図面を参照して説明するために、便宜上用いている場合がある。また、構成要素同士の位置関係は、各構成を描写する方向に応じて適宜変化するものである。従って、本明細書等で説明した語句に限定されず、状況に応じて適切に言い換えることができる。例えば、「導電体の上面に位置する絶縁体」の表現では、示している図面の向きを１８０度回転することによって、「導電体の下面に位置する絶縁体」と言い換えることができる。

また、本明細書等において、「膜」、及び「層」等の語句は、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な場合がある。又は、例えば、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能な場合がある。又は、場合によっては、又は、状況に応じて、「膜」、「層」等の語句を使わずに、別の用語に入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」又は「導電膜」という用語を、「導電体」という用語に変更することが可能な場合がある。又は、例えば、「絶縁層」「絶縁膜」という用語を、「絶縁体」という用語に変更することが可能な場合がある。

また、本明細書等において「電極」、「配線」、及び「端子」等の用語は、これらの構成要素を機能的に限定するものではない。例えば、「電極」は「配線」の一部として用いられることがあり、その逆もまた同様である。さらに、「電極」又は「配線」の用語は、複数の「電極」又は「配線」が一体となって形成されている場合等も含む。また、例えば、「端子」は「配線」又は「電極」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。更に、「端子」の用語は、例えば複数の「電極」、「配線」、又は「端子」等が一体となって形成されている場合も含む。そのため、例えば、「電極」は「配線」又は「端子」の一部とすることができ、また、例えば、「端子」は「配線」又は「電極」の一部とすることができる。また、「電極」、「配線」、及び「端子」等の用語は、場合によって、例えば「領域」という用語に置き換える場合がある。

本明細書等において、「平行」とは、二つの直線が−１０°以上１０°以下の角度で配置されている状態をいう。したがって、−５°以上５°以下の場合も含まれる。また、「略平行」又は「概略平行」とは、二つの直線が−３０°以上３０°以下の角度で配置されている状態をいう。また、「垂直」とは、二つの直線が８０°以上１００°以下の角度で配置されている状態をいう。したがって、８５°以上９５°以下の場合も含まれる。また、「略垂直」又は「概略垂直」とは、二つの直線が６０°以上１２０°以下の角度で配置されている状態をいう。

本明細書等において、金属酸化物（ｍｅｔａｌ　ｏｘｉｄｅ）とは、広い意味での金属の酸化物である。金属酸化物は、酸化物絶縁体、酸化物導電体（透明酸化物導電体を含む）、酸化物半導体（Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ又は単にＯＳともいう）等に分類される。例えば、トランジスタの半導体層に金属酸化物を用いた場合、当該金属酸化物を酸化物半導体という場合がある。つまり、金属酸化物が増幅作用、整流作用、及びスイッチング作用の少なくとも１つを有するトランジスタのチャネル形成領域を構成し得る場合、当該金属酸化物を、金属酸化物半導体（ｍｅｔａｌ　ｏｘｉｄｅ　ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）ということができる。また、「ＯＳトランジスタ」と記載する場合においては、金属酸化物又は酸化物半導体を有するトランジスタと換言することができる。

また、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）といってもよい。また、本明細書等において、空隙とは、気体を含む領域を示す。

また、本明細書等において、各実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて、本発明の一態様とすることができる。また、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、互いに構成例を適宜組み合わせることが可能である。

本明細書に記載の実施の形態については、図面を参照しながら説明する。但し、実施の形態は多くの異なる態様で実施することが可能であり、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、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、実施の形態の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場合がある。また、図面を理解しやすくするため、斜視図又は上面図等において、一部の構成要素の記載を省略している場合がある。

また、本明細書の図面において、大きさ、層の厚さ、又は領域は、明瞭化のために誇張されている場合がある。よって、必ずしもその大きさもしくは縦横比等に限定されない。なお図面は、理想的な例を模式的に示したものであり、図面に示す形状又は値等に限定されない。例えば、ノイズによる信号、電圧、若しくは電流のばらつき、又は、タイミングのずれによる信号、電圧、若しくは電流のばらつき等を含むことが可能である。

本明細書等において、メタルマスク、またはＦＭＭ（ファインメタルマスク、高精細なメタルマスク）を用いて作製されるデバイスをＭＭ（メタルマスク）構造のデバイスと呼称する場合がある。また、本明細書等において、メタルマスク、またはＦＭＭを用いることなく作製されるデバイスをＭＭＬ（メタルマスクレス）構造のデバイスと呼称する場合がある。

（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、及びその作製方法について、図面を用いて説明する。

本発明の一態様は、有機ＥＬ素子等の発光素子を有する画素がマトリクス状に配列された表示装置に関する。本発明の一態様の表示装置は、隣接する画素に設けられる発光素子同士が、空気等の気体を含む空隙によって隔てられる。発光素子が斜め方向に発する光は、空隙によって全反射することができる。これにより、発光素子が発する光が、隣接する画素に入射することを抑制できる。

＜表示装置の構成例＿１＞
図１は、表示装置１０の構成例を示す断面図である。図１において、断面図の左端をＡ１とし、右端をＡ２とする。

表示装置１０は、基板８１上のトランジスタ８０、及び素子分離層８６を有する。また、基板８１上には、絶縁層１３１、絶縁層１３３、絶縁層１３５、及び絶縁層１３７が設けられる。

また、表示装置１０は、絶縁層１３７上の絶縁層７１と、絶縁層７１上の絶縁層６１と、絶縁層６１上の発光素子２０Ｒ、発光素子２０Ｇ、及び発光素子２０Ｂと、発光素子２０Ｒ上、発光素子２０Ｇ上、及び発光素子２０Ｂ上の保護層３１と、保護層３１上の保護層３３と、保護層３３上のマイクロレンズアレイ３５と、マイクロレンズアレイ３５上の接着層４１と、接着層４１上の遮光層４３と、接着層４１上、及び遮光層４３上の絶縁層４５と、絶縁層４５上の基板４７と、を有する。マイクロレンズアレイ３５と、絶縁層４５及び遮光層４３と、は接着層４１により貼り合わされる。なお、図１においては、絶縁層７１を設ける構成を例示したが、これに限定されない。例えば、絶縁層７１を設けずに、絶縁層１３７上に絶縁層６１を設ける構成としてもよい。

さらに、表示装置１０は、導電層６３と、導電層６５と、導電層６７と、導電層６９と、を有する。ここで、導電層６７は絶縁層１３１、絶縁層１３３、絶縁層１３５、及び絶縁層１３７に埋設され、導電層６９は絶縁層７１に埋設され、導電層６３及び導電層６５は絶縁層６１に埋設される。また、導電層６７の高さと絶縁層１３７の高さは同程度にでき、導電層６９の高さと絶縁層７１の高さは同程度にでき、導電層６５の高さと絶縁層６１の高さは同程度にできる。

図１において、Ａ１−Ａ２方向をｘ方向とし、表示装置１０の高さ方向をｚ方向とする。また、ｘｚ面と垂直な方向をｙ方向とする。他の図においても同様の表現をする場合がある。

本明細書等において、例えば「Ａ上のＢ」、又は「Ａ下のＢ」という場合、必ずしもＡとＢが接する領域を有さなくてもよい。

また、本明細書等において、「素子」という用語は、「デバイス」と言い換えることができる場合がある。例えば、発光素子は、発光デバイスということができる。

また、本明細書等において、例えば発光素子２０Ｒ、発光素子２０Ｇ、及び発光素子２０Ｂに共通の事柄を説明する場合、又は三者を区別する必要が無い場合、単に「発光素子２０」と記載する場合がある。他の要素についても同様である。

図１に示すように、発光素子２０と、トランジスタ８０と、は積層して設けられる。ここで、発光素子２０が設けられる層を層１２１とし、トランジスタ８０が設けられる層を層１２５とする。

発光素子２０Ｒは、下部電極２１と、ＥＬ層２３Ｒと、上部電極２５と、を有する。発光素子２０Ｇは、下部電極２１と、ＥＬ層２３Ｇと、上部電極２５と、を有する。発光素子２０Ｂは、下部電極２１と、ＥＬ層２３Ｂと、上部電極２５と、を有する。発光素子２０は、トップエミッション型の発光素子とすることができる。発光素子２０がトップエミッション型の発光素子である場合、下部電極２１は可視光を反射する機能を有し、上部電極２５は可視光を透過する機能を有する。また、下部電極２１は、表示装置１０の画素電極としての機能を有する。

表示装置１０は、画素５０Ｒと、画素５０Ｇと、画素５０Ｂと、を有する。画素５０Ｒには発光素子２０Ｒが設けられ、画素５０Ｇには発光素子２０Ｇが設けられ、画素５０Ｂには発光素子２０Ｂが設けられる。また、画素５０Ｒと、画素５０Ｇと、画素５０Ｂと、にはそれぞれトランジスタ８０が設けられる。トランジスタ８０のソース又はドレインの一方は、導電層６７、導電層６９、導電層６３、及び導電層６５を介して、発光素子２０Ｒが有する下部電極２１、発光素子２０Ｇが有する下部電極２１、又は発光素子２０Ｂが有する下部電極２１と電気的に接続される。

ここで、導電層６３は、例えば配線としての機能を有する。また、導電層６９は、例えば導電層６７と導電層６３を電気的に接続するためのプラグとしての機能を有し、導電層６５は、例えば導電層６３と下部電極２１を電気的に接続するためのプラグとしての機能を有する。

本明細書等において、配線と、当該配線と電気的に接続されるプラグと、が一体物であってもよい。つまり導電層の一部が配線として機能し、他の一部がプラグとして機能してもよい。

層１２５には、画素５０が有するトランジスタの他、走査線駆動回路等の駆動回路が有するトランジスタを設けることができる。本明細書等において、層１２５に設けられるトランジスタをトランジスタ８０とする。

トランジスタ８０は、チャネル形成領域にシリコンを有するトランジスタ（Ｓｉトランジスタ）とすることができる。Ｓｉトランジスタが有するシリコンは、単結晶シリコン、多結晶シリコン（ポリシリコン）、及び非晶質シリコン（アモルファスシリコン）等とすることができる。特にトランジスタ８０のチャネル形成領域は、単結晶シリコンにより形成されると好ましい。

トランジスタ８０は、ゲート電極としての機能を有する導電層８２と、ゲート絶縁層としての機能を有する絶縁層８３と、基板８１の一部と、を有する。また、トランジスタ８０は、チャネル形成領域を含む半導体領域、ソース領域又はドレイン領域の一方としての機能を有する低抵抗領域８５ａ、及びソース領域又はドレイン領域の他方としての機能を有する低抵抗領域８５ｂを有する。トランジスタ８０は、ｐチャネル型又はｎチャネル型のいずれでもよい。又は、トランジスタ８０は、ｎチャネル型のトランジスタとｐチャネル型のトランジスタが組み合わされた、いわゆるＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ　Ｍｅｔａｌ　Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）トランジスタとしてもよい。

トランジスタ８０は、素子分離層８６によって他のトランジスタと電気的に分離される。図１では、素子分離層８６によってトランジスタ８０同士が電気的に分離される場合を示している。素子分離層８６は、ＬＯＣＯＳ（ＬＯＣａｌ　Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｓｉｌｉｃｏｎ）法、又はＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ　Ｔｒｅｎｃｈ　Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）法等を用いて形成できる。

図２Ａは、図１に示すトランジスタ８０のチャネル幅方向（Ａ３−Ａ４方向）の構成例を示す断面図である。

図１、及び図２Ａに示すように、トランジスタ８０は半導体領域が凸形状を有する。また、半導体領域の側面及び上面を、絶縁層８３を介して、導電層８２が覆うように設けられている。導電層８２には、仕事関数を調整する材料を用いることができる。

図１、及び図２Ａに示すトランジスタ８０のような、半導体領域が凸形状を有するトランジスタは、半導体基板の凸部を利用していることから、フィン型トランジスタという。なお、凸部の上部に接して、凸部を形成するためのマスクとしての機能を有する絶縁体を有していてもよい。また、図１では基板８１の一部を加工して凸部を形成する構成を示しているが、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ　Ｏｎ　Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を加工して凸形状を有する半導体を形成してもよい。

図２Ｂ、及び図２Ｃは、トランジスタ８０のチャネル長方向（図１ではＡ１−Ａ２方向）の構成例を示す断面図であり、図１に示すトランジスタ８０の変形例である。図２Ｂに示すトランジスタ８０は、プレーナー型のトランジスタである点が、図１に示すトランジスタ８０と異なる。また、図２Ｃに示す構成は、基板８１上に絶縁層８８が設けられ、絶縁層８８上にトランジスタ８０が設けられる点が、図１に示す構成と異なる。

図２Ｃに示すトランジスタ８０は、半導体層８７を有する。半導体層８７は、薄膜とすることができ、例えばシリコンを有する薄膜とすることができる。具体的には、半導体層８７は、アモルファスシリコン、又は低温ポリシリコンを有する薄膜とすることができる。また、半導体層８７は、絶縁層８８上に形成された単結晶シリコン（ＳＯＩ）とすることができる。

図１に示す絶縁層１３１、絶縁層１３３、絶縁層１３５、絶縁層１３７、絶縁層７１、及び絶縁層６１は、層間膜としての機能を有する。また、絶縁層１３１、絶縁層１３３、絶縁層１３５、絶縁層１３７、絶縁層７１、及び絶縁層６１は、それぞれの下方の凹凸形状を被覆する平坦化層としての機能を有してもよい。

ＥＬ層２３Ｒ、ＥＬ層２３Ｇ、及びＥＬ層２３Ｂは、少なくとも発光層を有する。当該発光層は、それぞれ異なる色の光を発する機能を有することができる。例えば、ＥＬ層２３Ｒが有する発光層は赤色の光を発する機能を有し、ＥＬ層２３Ｇが有する発光層は緑色の光を発する機能を有し、ＥＬ層２３Ｂが有する発光層は青色の光を発する機能を有する。なお、ＥＬ層２３Ｒが有する発光層、ＥＬ層２３Ｇが有する発光層、及びＥＬ層２３Ｂが有する発光層は、シアン、マゼンタ、黄等の光を発する機能を有してもよい。また、図１では、３種類のＥＬ層２３を示しているが、表示装置１０は４種類以上のＥＬ層２３を有してもよい。例えば、表示装置１０は、赤色の光を発するＥＬ層２３Ｒと、緑色の光を発するＥＬ層２３Ｇと、青色の光を発するＥＬ層２３Ｂと、の他、白色の光を発するＥＬ層２３を有してもよい。

本明細書等において、例えばＥＬ層が有する発光層が発する光を、単にＥＬ層が発する光という場合がある。

ＥＬ層２３Ｒ、ＥＬ層２３Ｇ、及びＥＬ層２３Ｂがそれぞれ異なる色の光を発する構造を、発光素子２０がＳＢＳ（Ｓｉｄｅ　Ｂｙ　Ｓｉｄｅ）構造であるという。発光素子２０をＳＢＳ構造とすることで、全てのＥＬ層２３が同一の色の光を発する場合より、表示装置１０の消費電力を低減できる。

隣接する画素５０の境界部、及びその周辺部に、遮光層４３が設けられる。これにより、異なる色の光が混色することを抑制できるため、表示装置１０は高品位の画像を表示できる。なお、本実施の形態においては、遮光層４３を設ける構成を例示したが、これに限定されず、遮光層４３を設けない構成としてもよい。

保護層３１は、発光素子２０Ｒの側面、発光素子２０Ｇの側面、及び発光素子２０Ｂの側面と接する領域を有する。具体的には、保護層３１は、下部電極２１の側面、ＥＬ層２３Ｒの側面、ＥＬ層２３Ｇの側面、ＥＬ層２３Ｂの側面、及び上部電極２５の側面と接する領域を有する。保護層３１は、隣接する発光素子２０を隔てる開口部を被覆するように形成される。保護層３１は、絶縁層とすることができ、例えば金属酸化膜、又は金属窒化膜を用いることができる。当該金属酸化膜としては、例えば、酸化アルミニウム、又は酸化ハフニウムを有する層とすることができる。また、当該金属窒化膜としては、窒化アルミニウム、又は窒化ハフニウムを有する層とすることができる。

保護層３１は、水及び水素等の不純物が拡散しにくい層とする。又は保護層３１は、水及び水素等の不純物を捕獲（ゲッタリングともいう）することが可能な層とする。これにより、不純物が発光素子２０、具体的には例えばＥＬ層２３に侵入することを抑制できる。よって、表示装置１０の信頼性を高めることができる。

保護層３３は、保護層３１上に形成される。保護層３３は、絶縁層とすることができ、例えば酸化物、窒化物、又は酸窒化物を用いることができる。当該酸化物としては、酸化シリコン、酸化アルミニウム、又は酸化ハフニウムを有する層とすることができる。また、当該窒化物としては、窒化シリコン、又は窒化アルミニウムを有する層とすることができる。また、当該酸窒化物としては、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化窒化アルミニウム、又は窒化酸化アルミニウムを有する層とすることができる。

なお、本明細書中において、酸化窒化シリコンとは、その組成として窒素よりも酸素の含有量が多い材料を示し、窒化酸化シリコンとは、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多い材料を示す。また、本明細書中において、酸化窒化アルミニウムとは、その組成として窒素よりも酸素の含有量が多い材料を示し、窒化酸化アルミニウムとは、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多い材料を示す。

また、保護層３３は、半導体層とすることができ、例えばＩｎと、Ｇａと、Ｚｎと、を含む金属酸化物（ＩＧＺＯともいう）を有する層とすることができる。さらに、保護層３３は、２層以上の積層構成としてもよい。例えば、絶縁層と、半導体層と、の積層構成としてもよく、例えば窒化シリコンを有する層と、金属酸化物を有する層と、の積層構成としてもよい。具体的には、保護層３３は、例えば下層が窒化シリコンを有する層であり、上層が金属酸化物を有する層である２層積層構成としてもよい。

なお、保護層３３として、上述のＩＧＺＯを用いる場合、ウエットエッチング法、又はドライエッチング法を用いて加工できる。例えば、保護層３３として、ＩＧＺＯを用いる場合、シュウ酸、リン酸、又は混合薬液（例えば、リン酸、酢酸、硝酸、及び水の混合薬液（混酸アルミニウムエッチング液ともいう））等の薬液を用いることができる。なお、当該混酸アルミニウムエッチング液としては、体積比にて、リン酸：酢酸：硝酸：水＝５３．３：６．７：３．３：３６．７近傍の配合とすることができる。

保護層３３は、保護層３１と同様に、水及び水素等の不純物が拡散しにくい層、又は水及び水素等の不純物を捕獲（ゲッタリングともいう）することが可能な層とすることが好ましい。これにより、表示装置１０の信頼性を高めることができる。

保護層３３は、保護層３１より被覆性が低い方法で成膜すると好ましい。例えば、保護層３１を原子層成膜（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ　Ｌａｙｅｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法で成膜し、保護層３３をスパッタリング法又は化学気相堆積（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により成膜する。これにより、隣接する発光素子２０を隔てる開口部が、保護層３３によって被覆されず、空隙３０が形成される。

下部電極２１間の、例えばｘ方向の距離が短いほど、上記開口部のアスペクト比（ｚ方向の距離／ｘ方向の距離）が高くなるため、空隙３０が形成されやすくなる。例えば、当該ｘ方向の距離を１μｍ以下、好ましくは５００ｎｍ以下、さらに好ましくは、２００ｎｍ以下、１００ｎｍ以下、９０ｎｍ以下、７０ｎｍ以下、５０ｎｍ以下、３０ｎｍ以下、２０ｎｍ以下、１５ｎｍ以下、又は１０ｎｍとすると、空隙３０を好適に形成できる。別言すると、ＥＬ層２３Ｒの側面とＥＬ層２３Ｇの側面との距離、又はＥＬ層２３Ｇの側面とＥＬ層２３Ｂの側面との距離が１μｍ以下の領域を有し、好ましくは０．５μｍ（５００ｎｍ）の領域を有し、より好ましくは２００ｎｍ以下の領域、又は１００ｎｍ以下の領域を有し、さらに好ましくは９０ｎｍ以下の領域を有する。

空隙３０には、例えば空気、窒素、酸素、二酸化炭素、及び第１８族元素の中から選ばれるいずれか一又は複数を有する。また、空隙３０には、例えば保護層３３の成膜時に用いる気体が含まれる場合がある。例えば、スパッタリング法により保護層３３を成膜する場合、空隙３０には第１８族元素（代表的には、ヘリウム、ネオン、アルゴン、キセノン、及びクリプトン等）が含まれる場合がある。なお、空隙３０に気体が含まれる場合、例えばガスクロマトグラフィー法により気体の同定を行うことができる。又は、スパッタリング法により保護層３３を成膜する場合、保護層３３の膜中にもスパッタリング時に用いたガスが含まれる場合がある。この場合、保護層３３を例えばエネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＸ分析）により解析した際に、アルゴン等の元素が検出される場合がある。

空隙３０の屈折率が、保護層３１の屈折率より低い場合、ＥＬ層２３が発し、保護層３１と空隙３０の界面に入射した光５１が全反射する。これにより、光５１が隣接する画素５０に入射することを抑制できる。具体的には、例えばＥＬ層２３Ｇが発する光５１が、画素５０Ｒ、又は画素５０Ｂに入射することを抑制できる。これにより、異なる色の光が混色することを抑制できるため、表示装置１０は高品位の画像を表示できる。

また、接着層４１の屈折率がマイクロレンズアレイ３５に含まれるマイクロレンズの屈折率より低い場合、マイクロレンズは、ＥＬ層２３が発する光を集光できる。これにより、ＥＬ層２３が発する光の混色を抑制しつつ、当該光が遮光層４３に入射されることを抑制できる。よって、表示装置１０が高品位の画像を表示しつつ、表示装置１０の光取り出し効率を高いものとすることができる。したがって、特に表示装置１０の使用者が、表示装置１０の表示面の正面から当該表示面を見る場合に、明るい画像を視認できる。

以下では、例えば図１に示す要素に用いることができる材料について説明する。

［基板］
基板８１及び基板４７に用いる材料に大きな制限はない。目的に応じて、透光性の有無及び加熱処理に耐えうる程度の耐熱性等を勘案して決定すればよい。例えばバリウムホウケイ酸ガラス及びアルミノホウケイ酸ガラス等のガラス基板、セラミック基板、石英基板、サファイア基板等を用いることができる。また、半導体基板、可撓性基板（フレキシブル基板）、貼り合わせフィルム、又は基材フィルム等を用いてもよい。

半導体基板としては、例えば、シリコン、もしくはゲルマニウム等を材料とした半導体基板、又は炭化シリコン、シリコンゲルマニウム、ヒ化ガリウム、リン化インジウム、酸化亜鉛、もしくは酸化ガリウムを材料とした化合物半導体基板等がある。また、半導体基板は、単結晶半導体であってもよいし、多結晶半導体であってもよい。

なお、表示装置１０の可撓性を高めるため、基板８１及び基板４７には可撓性基板（フレキシブル基板）、貼り合わせフィルム、基材フィルム等を用いてもよい。

可撓性基板、貼り合わせフィルム、及び基材フィルム等の材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）又はポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）樹脂、ポリアミド樹脂（ナイロン、又はアラミド等）、ポリシロキサン樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂、ＡＢＳ樹脂、又はセルロースナノファイバー等を用いることができる。

基板として上記材料を用いることにより、軽量な表示装置を提供できる。また、基板として上記材料を用いることにより、衝撃に強い表示装置を提供できる。また、基板として上記材料を用いることにより、破損しにくい表示装置を提供できる。

基板８１及び基板４７に用いる可撓性基板は、線膨張率が低いほど環境による変形が抑制されて好ましい。基板８１及び基板４７に用いる可撓性基板は、例えば、線膨張率が１×１０^−３／Ｋ以下、５×１０^−５／Ｋ以下、又は１×１０^−５／Ｋ以下である材質を用いればよい。特に、アラミドは、線膨張率が低いため、可撓性基板として好ましい。

［絶縁層］
各絶縁層は、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、酸化マグネシウム、窒化シリコン、酸化シリコン、窒化酸化シリコン、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、酸化タンタル、アルミニウムシリケート等から選ばれた材料を、単層で又は積層して用いる。また、酸化物材料、窒化物材料、酸化窒化物材料、窒化酸化物材料のうち、複数の材料を混合した材料を用いてもよい。

本明細書等において、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）を用いて測定できる。

また、例えば絶縁層の表面にＣＭＰ処理を行なってもよい。ＣＭＰ処理を行うことにより、試料表面の凹凸を低減し、この後形成される絶縁層及び導電層の被覆性を高めることができる。

［導電層］
トランジスタのゲート、ソース及びドレインのほか、表示装置を構成する各種配線、プラグ、及び電極等の導電層に用いることのできる導電性材料としては、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（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、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、又は上述した金属元素を組み合わせた合金等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等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、又はスピンコート法等の各種形成方法を用いることができる。

また、導電層に用いることのできる導電性材料として、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）、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、又は酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物等の酸素を有する導電性材料を用いることもできる。また、窒化チタン、窒化タンタル、又は窒化タングステン等の窒素を含む導電性材料を用いることもできる。また、酸素を有する導電性材料、窒素を含む導電性材料、前述した金属元素を含む材料を適宜組み合わせた積層構造とすることもできる。

導電層に用いることのできる導電性材料は、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、又はチタン層と、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等がある。また、導電性材料として、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又は複数の元素を含むアルミニウム合金を用いてもよい。

発光素子２０がトップエミッション型の発光素子である場合、下部電極２１は、ＥＬ層２３が発する光を効率良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、下部電極２１の構成は単層に限らず、複数層の積層構造としてもよい。例えば、下部電極２１を陽極として用いる場合、ＥＬ層２３と接する層を、インジウム錫酸化物等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、又は銀等）を設けてもよい。また、上部電極２５は、透光性を有する導電性材料を用いて形成することにより、ＥＬ層２３が発する光を効率良く表示装置１０の外部に取り出すことができる。

可視光を反射する導電性材料としては、例えば、アルミニウム、金、白金、銀、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、もしくはパラジウム等の金属材料、又はこれら金属材料を含む合金を用いることができる。また、上記金属材料及び／又は合金に、ランタン、ネオジム、又はゲルマニウム等が添加されていてもよい。また、アルミニウムとチタンの合金、アルミニウムとニッケルの合金、又はアルミニウムとネオジムの合金等のアルミニウムを含む合金（アルミニウム合金）を用いて形成できる。また、銀と銅の合金、銀とパラジウムと銅の合金、又は銀とマグネシウムの合金等の銀を含む合金を用いて形成できる。銀と銅を含む合金は、耐熱性が高いため好ましい。さらに、金属膜又は合金膜と金属酸化物膜を積層してもよい。例えばアルミニウム合金膜に接するように金属膜あるいは金属酸化物膜を積層することで、アルミニウム合金膜の酸化を抑制できる。金属膜、金属酸化物膜の他の例としては、チタン、又は酸化チタン等が挙げられる。また、上述したように、透光性を有する導電膜と金属材料からなる膜とを積層してもよい。例えば、銀とインジウム錫酸化物の積層膜、又は銀とマグネシウムの合金とインジウム錫酸化物の積層膜等を用いることができる。

また、透光性を有する導電性材料としては、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等の導電性酸化物又はグラフェンを用いることができる。又は、透光性を有する導電性材料としては、酸化物導電体を適用することもできる。又は、金、銀、白金、マグネシウム、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、又はチタン等の金属材料、及び該金属材料を含む合金材料を用いることができる。又は、該金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン）等を用いてもよい。なお、金属材料、合金材料（又はそれらの窒化物）を用いる場合には、透光性を有する程度に薄くすればよい。また、上記材料の積層膜を導電層として用いることができる。例えば、銀とマグネシウムの合金とインジウムスズ酸化物の積層膜を用いると、導電性を高めることができるため好ましい。これらは、表示装置を構成する各種配線及び電極等の導電層、及び発光素子が有する導電層（下部電極又は上部電極として機能する導電層）にも用いることができる。

ここで、金属酸化物の一種である酸化物導電体について説明しておく。本明細書等において、酸化物導電体をＯＣ（Ｏｘｉｄｅ　Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）といってもよい。酸化物導電体としては、例えば、少なくともインジウム又は亜鉛を含む酸化物である金属酸化物（代表的にはＩＧＺＯ）に酸素欠損を形成し、該酸素欠損に水素を添加すると、伝導帯近傍にドナー準位が形成される。この結果、金属酸化物は、導電性が高くなり導電体化する。導電体化された金属酸化物を、酸化物導電体ということができる。一般に、半導体としての機能を有する金属酸化物（酸化物半導体）はエネルギーギャップが大きいため、可視光に対して透光性を有する。一方、酸化物導電体は、伝導帯近傍にドナー準位を有する金属酸化物である。したがって、酸化物導電体は、ドナー準位による吸収の影響は小さく、可視光に対して酸化物半導体と同程度の透光性を有する。

［ＥＬ層］
前述のように、ＥＬ層２３は少なくとも発光層を有する。また、ＥＬ層２３は、発光層以外の層として、正孔注入性の高い物質、正孔輸送性の高い物質、正孔ブロック材料、電子輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、又はバイポーラ性の物質（電子輸送性及び正孔輸送性が高い物質）等を含む層を有していてもよい。

ＥＬ層２３には低分子系化合物及び高分子系化合物のいずれを用いることもできる。ＥＬ層２３を構成する層は、それぞれ、蒸着法（真空蒸着法を含む）、転写法、印刷法、又は塗布法等の方法を用いて形成できる。

ＥＬ層２３は、量子ドット等の無機化合物を有していてもよい。例えば、量子ドットを発光層に用いることで、発光材料として機能させることもできる。

［接着層］
接着層４１としては、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、又は嫌気型接着剤等の各種硬化型接着剤を用いることができる。これら接着剤としてはエポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、イミド樹脂、ＰＶＣ（ポリビニルクロライド）樹脂、ＰＶＢ（ポリビニルブチラル）樹脂、又はＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）樹脂等が挙げられる。特に、エポキシ樹脂等の透湿性が低い材料が好ましい。また、二液混合型の樹脂を用いてもよい。また、接着シートを用いてもよい。

［遮光層］
遮光層として用いることのできる材料としては、カーボンブラック、チタンブラック、金属、金属酸化物、及び複数の金属酸化物の固溶体を含む複合酸化物等が挙げられる。遮光層は、樹脂材料を含む膜であってもよいし、金属等の無機材料の薄膜であってもよい。また、遮光層に、着色層の材料を含む膜の積層膜を用いることもできる。例えば、ある色の光を透過する着色層に用いる材料を含む膜と、他の色の光を透過する着色層に用いる材料を含む膜との積層構造を用いることができる。着色層と遮光層の材料を共通化することで、装置を共通化できるほか工程を簡略化できるため好ましい。

図３は、表示装置１０の構成例を示す断面図であり、図１に示す表示装置１０の変形例である。図３に示す表示装置１０は、層１２１と層１２５の間に層１２３が設けられる点が、図１に示す表示装置と異なる。

層１２３には、トランジスタ７０が設けられる。トランジスタ７０は、画素５０Ｒと、画素５０Ｇと、画素５０Ｂと、のそれぞれに設けられる。図３に示す表示装置１０では、トランジスタ７０のソース又はドレインの一方は、導電層６３、及び導電層６５を介して、発光素子２０Ｒが有する下部電極２１、発光素子２０Ｇが有する下部電極２１、又は発光素子２０Ｂが有する下部電極２１と電気的に接続される。

トランジスタ７０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（ＯＳトランジスタ）とすることができる。ＯＳトランジスタが有する金属酸化物は、少なくともインジウム又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、又は錫等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、マグネシウム、コバルト等から選ばれた一種、又は複数種が含まれていてもよい。

図４Ａは、表示装置１０のｘｙ方向の上面概略図である。図４Ａには、発光素子２０Ｒ、発光素子２０Ｇ、及び発光素子２０Ｂと、空隙３０と、を示している。図１は、図４Ａ中の一点鎖線Ａ１−Ａ２に対応する断面図である。

図４Ａに示す構成では、ｘ方向に発光素子２０Ｒ、発光素子２０Ｇ、及び発光素子２０Ｂが順に配列される。一方、ｙ方向には、同一の色を発する発光素子２０が配列される。ここで、同一色の光が混色しても、表示装置１０に表示される画像の品位に大きな影響を与えない。よって、図４Ａに示すように、同一の色を発する発光素子２０間には空隙３０を設けない構成とすることができる。つまり、ｙ方向に延伸する方向には空隙３０を設け、ｘ方向に延伸する方向には空隙３０を設けない構成とすることができる。図４Ａに示す構成において、空隙３０のｘ方向における長さは特に限定はない。例えば、空隙３０のｘ方向の長さは、発光素子２０のｘ方向の長さよりも短くできる。以上は以降に示す構造においても同様である。

図４Ｂは、図４Ａの変形例であり、異なる色の光を発する発光素子２０間だけでなく、同一の色を発する発光素子２０間にも空隙３０が設けられる点が、図４Ａに示す構成と異なる。つまり、図４（Ｂ）に示す構成では、ｙ方向に延伸する方向だけでなく、ｘ方向に延伸する方向にも空隙３０が設けられる。なお、図４Ｂでは、ｙ方向に延伸する空隙３０と、ｘ方向に延伸する空隙３０と、がつながっているが、つながっていなくてもよい。

空隙３０の配置は、図４Ａ、又は図４Ｂに示す構成に限定されない。例えば、隣接する２つの発光素子２０Ｒ間にそれぞれ独立に空隙３０を設ける構成としてもよい。

図５は、図１に示す表示装置１０の構成例を示す斜視図である。図５に示すように、層１２５上に層１２１が設けられ、層１２１上にマイクロレンズアレイ３５が設けられる。また、隣接する画素５０間に空隙３０が設けられる。

図６は、図３に示す表示装置１０の構成例を示す斜視図である。図６に示すように、層１２５上に層１２３が設けられ、層１２３上に層１２１が設けられ、層１２１上にマイクロレンズアレイ３５が設けられる。また、隣接する画素５０間に空隙３０が設けられる。

＜表示装置の作製方法の一例＿１＞
以下では、図１に示す表示装置１０の作製方法の一例を、図面を用いて説明する。

なお、表示装置を構成する絶縁層、半導体層、ならびに、電極、配線を形成するための導電層等は、スパッタリング法、ＣＶＤ法、真空蒸着法、パルスレーザー堆積（ＰＬＤ：Ｐｕｌｓｅｄ　Ｌａｓｅｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＡＬＤ法、プラズマＡＬＤ（ＰＥＡＬＤ：Ｐｌａｓｍａ　Ｅｎｈａｎｃｅｄ　ＡＬＤ）法等を用いて形成できる。ＣＶＤ法としては、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）法、又は熱ＣＶＤ法でもよい。熱ＣＶＤ法の例として、有機金属化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ：Ｍｅｔａｌ　Ｏｒｇａｎｉｃ　ＣＶＤ）法を用いてもよい。

また、表示装置を構成する絶縁層、半導体層、ならびに、電極、配線を形成するための導電層等は、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、インクジェット、ディスペンス、スクリーン印刷、オフセット印刷、スリットコート、ロールコート、カーテンコート、ナイフコート等の方法により形成してもよい。

ＰＥＣＶＤ法は、比較的低温で高品質の膜が得られる。ＭＯＣＶＤ法、ＡＬＤ法、又は熱ＣＶＤ法等の、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い。例えば、半導体装置に含まれる配線、電極、又は素子（トランジスタ、又は容量等）等は、プラズマから電荷を受け取ることでチャージアップする場合がある。このとき、蓄積した電荷によって、半導体装置に含まれる配線、電極、又は素子等が破壊される場合がある。一方、プラズマを用いない成膜方法の場合、こういったプラズマダメージが生じないため、半導体装置の歩留まりを高くできる。また、成膜中のプラズマダメージが生じないため、欠陥の少ない膜が得られる。

スパッタリング法で酸化物半導体を形成する場合、スパッタリング装置におけるチャンバーは、例えば酸化物半導体にとって不純物となる水を可能な限り除去すべくクライオポンプのような吸着式の真空排気ポンプを用いて、高真空（５×１０^−７Ｐａから１×１０^−４Ｐａ程度まで）に排気することが好ましい。特に、スパッタリング装置の待機時における、チャンバー内のＨ_２Ｏに相当するガス分子（ｍ／ｚ＝１８に相当するガス分子）の分圧を１×１０^−４Ｐａ以下とすることが好ましく、５×１０^−５Ｐａ以下とすることがより好ましい。成膜温度はＲＴ（室温）以上５００℃以下が好ましく、ＲＴ以上３００℃以下がより好ましく、ＲＴ以上２００℃以下がさらに好ましい。

また、スパッタリングガスの高純度化も必要である。例えば、スパッタリングガスとして用いる酸素ガス及びアルゴンガスは、露点が−４０℃以下、好ましくは−８０℃以下、より好ましくは−１００℃以下、より好ましくは−１２０℃以下にまで高純度化したガスを用いることで酸化物半導体膜に水分等が取り込まれることを可能な限り防ぐことができる。

また、スパッタリング法で絶縁層、導電層、又は半導体層等を形成する場合、酸素を含むスパッタリングガスを用いることで、被形成層に酸素を供給できる。スパッタリングガスに含まれる酸素が多いほど、被形成層に供給される酸素が多くなりやすい。

表示装置を構成する層（薄膜）は、例えばフォトリソグラフィ法を用いて加工できる。又は、遮蔽マスクを用いた成膜方法により、島状の層を形成してもよい。又は、ナノインプリント法、サンドブラスト法、リフトオフ法等により層を加工してもよい。フォトリソグラフィ法としては、加工したい層（薄膜）上にレジストマスクを形成して、レジストマスクをマスクとして用いて、当該層（薄膜）の一部を選択的に除去し、その後レジストマスクを除去する方法と、感光性を有する層を成膜した後に、露光、現像を行って、当該層を所望の形状に加工する方法と、がある。

フォトリソグラフィ法において光を用いる場合、露光に用いる光は、例えばｉ線（波長３６５ｎｍ）、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｈ線（波長４０５ｎｍ）、又はこれらを混合させた光を用いることができる。そのほか、紫外光、ＫｒＦレーザ光、又はＡｒＦレーザ光等を用いることもできる。また、液浸露光技術により露光を行ってもよい。また、露光に用いる光として、極端紫外光（ＥＵＶ：Ｅｘｔｒｅｍｅ　Ｕｌｔｒａ−ｖｉｏｌｅｔ）又はＸ線を用いてもよい。また、露光に用いる光に換えて、電子ビームを用いることもできる。極端紫外光、Ｘ線又は電子ビームを用いると、極めて微細な加工が可能となるため好ましい。なお、電子ビーム等のビームを走査することにより露光を行う場合には、フォトマスクは不要である。

層（薄膜）の除去（エッチング）には、ドライエッチング法、又はウエットエッチング法を用いることができる。また、これらのエッチング方法を組み合わせて用いてもよい。

図１に示す表示装置１０を作製するには、まず、基板８１上に素子分離層８６、トランジスタ８０、絶縁層１３１、絶縁層１３３、絶縁層１３５、及び絶縁層１３７を形成し、トランジスタ８０と電気的に接続されるように導電層６７を形成する。次に、導電層６７上、及び絶縁層１３７上に絶縁層７１を形成する。その後、導電層６７に達する開口部を絶縁層７１に形成し、当該開口部に導電層６９を形成する。なお、図３に示す表示装置１０を作製する場合は、絶縁層７１上にトランジスタ７０を形成する。

次に、トランジスタ８０と電気的に接続されるように、導電層６３を形成する。なお、図３に示す表示装置１０を作製する場合は、トランジスタ７０と電気的に接続されるように、導電層６３を形成する。

その後、絶縁層６１を形成する。次に、導電層６３に達する開口部を絶縁層６１に形成し、当該開口部に導電層６５を形成する（図７Ａ）。なお、図７Ａにおいて、絶縁層６１より下層は省略している。表示装置１０の作製方法の一例を示す他の図面も同様である。

その後、発光素子２０Ｒと、発光素子２０Ｇと、発光素子２０Ｂと、を形成する（図７Ｂ）。ここで、ＥＬ層２３Ｒと、ＥＬ層２３Ｇと、ＥＬ層２３Ｂと、はメタルマスク、具体的にはファインメタルマスクを用いずに形成することが好ましい。例えば、下部電極２１となる層と、ＥＬ層２３となる層と、上部電極２５となる層と、を成膜した後、レジストマスクを形成し、これらの層をエッチングした後にレジストマスクを除去する。これにより、下部電極２１と、ＥＬ層２３と、上部電極２５と、を発光素子２０ごとに作り分けることができる。ファインメタルマスクを用いずにＥＬ層２３を形成することにより、表示装置１０の生産性を高めることができる。また、下部電極２１となる層と、ＥＬ層２３となる層と、上部電極２５となる層と、を成膜したあと、レジストマスクを形成し、これらの層を一括してエッチングするプロセスとすることで製造コストを低減できる。なお、当該プロセスを行うことで、下部電極２１、ＥＬ層２３、及び上部電極２５の側面の位置が、上面視において、概略同じ位置に形成される。ただし、ＥＬ層２３は、エッチング条件の都合上、下部電極２１、及び上部電極２５よりも上面視において、内側の位置に形成される場合がある。

また、ファインメタルマスクを用いて発光素子２０の形成を行なうと、寸法精度の制約により、発光素子２０間の距離を２０μｍ以下にすることが難しい。本発明の一態様によれば、隣接する発光素子２０間の距離を２０μｍ以下にできる。具体的には、隣接する発光素子２０間の距離を０．５μｍ以上１５μｍ以下、好ましくは０．５μｍ以上１０μｍ以下、より好ましくは０．５μｍ以上５μｍ以下にできる。よって、画素開口率の向上、高精細化、及び小型化等が実現できる。

なお、発光素子２０間の距離を１００ｎｍ以下、代表的には９０ｎｍ以下とする場合においては、最適な露光装置を用いる必要がある。当該露光装置としては、例えば、ステッパー、及びスキャナー等を用いることができる。また、露光装置に用いることのできる光源の波長としては、１３ｎｍ（ＥＵＶ：Ｅｘｔｒｅｍｅ　Ｕｌｔｒａ　Ｖｉｏｌｅｔ）、１５７ｎｍ（Ｆ２）、１９３ｎｍ（ＡｒＦ）、２４８ｎｍ（ＫｒＦ）、３０８ｎｍ（ＸｅＣｌ）、３６５ｎｍ（ｉ線）、及び４３６ｎｍ（ｇ線）等が挙げられる。光源の波長を短波長とすることで、精細度が高い、又は微細化された表示装置とすることができる。

次に、保護層３１を形成する（図７Ｃ）。保護層３１は、被覆性が高い成膜方法を用いて形成する。例えば、ＡＬＤ法を用いて、保護層３１を形成する。これにより、保護層３１が、隣接する発光素子２０を隔てる開口部を被覆するように形成される。つまり、保護層３１は、当該開口部において、上部電極２５の側面、ＥＬ層２３の側面、下部電極２１の側面、及び絶縁層６１の上面と接する領域を有するように形成される。前述のように、保護層３１は、例えば酸化アルミニウムを有する絶縁層とすることができる。

その後、保護層３３を形成する（図７Ｄ）。保護層３３は、保護層３１より被覆性が低い方法で成膜する。例えば、スパッタリング法、又はＣＶＤ法を用いて、保護層３３を形成する。これにより、隣接する発光素子２０を隔てる開口部が、保護層３３によって被覆されず、空隙３０が形成される。特にＰＥＣＶＤ法を用いて成膜すると、低温、具体的には例えば１００℃以下、又は室温で成膜できるため、ＥＬ層２３の熱による劣化を抑制でき好ましい。前述のように、保護層３３は、例えば窒化シリコンを有する層と、Ｉｎ、Ｇａ、及びＺｎを含む金属酸化物を有する層と、の積層構成とすることができる。

次に、マイクロレンズアレイ３５を形成する（図７Ｅ）。マイクロレンズアレイ３５は、例えばフォトリソグラフィ法によりレジストパターンを形成した後、基板８１を加熱してレジストをリフローさせることにより形成できる。

その後、基板４７を用意し、基板４７上に絶縁層４５を形成し、絶縁層４５上に遮光層４３を形成する。次に、絶縁層４５上、及び遮光層４３上に接着層４１を形成し、マイクロレンズアレイ３５と、絶縁層４５及び遮光層４３と、を接着層４１により貼り合わせる。接着層４１は、スクリーン印刷法、又はディスペンス法等により形成できる。以上により、図１に示す表示装置１０を作製できる。

＜表示装置の構成例＿２＞
図８は、表示装置１０の構成例を示す断面図であり、図１に示す表示装置１０の変形例である。図８に示す表示装置１０は、保護層３１が接する領域における絶縁層６１のｚ方向の長さ（高さ）が、下部電極２１が接する領域における絶縁層６１のｚ方向の長さ（高さ）より短い点が、図１に示す表示装置１０と異なる。図８に示す表示装置１０では、隣接する発光素子２０を隔てる開口部において、保護層３１が絶縁層６１の上面の一部だけでなく、絶縁層６１の側面と接する領域を有する。

図９は、表示装置１０の構成例を示す断面図であり、図８に示す表示装置１０の変形例である。図９に示す表示装置１０は、例えばＯＳトランジスタとすることができるトランジスタ７０を有する点が、図８に示す表示装置１０と異なる。

図１０は、表示装置１０の構成例を示す断面図であり、図１に示す表示装置１０の変形例である。図１０に示す表示装置１０は、マイクロレンズアレイ３５を有さない点が、図１に示す表示装置１０と異なる。表示装置１０がマイクロレンズアレイ３５を有さないことにより、表示装置１０の作製工程を簡略化できる。よって、表示装置１０の作製コストを低くし、また歩留まりを高くできる。以上より、表示装置１０を低価格化できる。

図１１は、表示装置１０の構成例を示す断面図であり、図１に示す表示装置１０の変形例である。図１１に示す表示装置１０は、絶縁層６１上に隔壁３７が設けられる点で、図１に示す表示装置１０と異なる。隔壁３７は、例えば絶縁層とすることができる。

隔壁３７は、隣接する画素５０間に設けられ、下部電極２１の端部を覆うように設けられる。図１１に示す表示装置１０では、ＥＬ層２３は、下部電極２１上、及び隔壁３７上に設けられる。また、保護層３１は、発光素子２０上、及び隔壁３７上に設けられる。なお、隔壁３７を設けることで、ＥＬ層２３の間に発生しうる電気的な短絡を抑制できる。一方で、隔壁３７を設けない構成の方が開口率を高くできる。例えば、隔壁３７を設けない構成の場合、画素の開口率を７０％以上、好ましくは８０％以上、さらに好ましくは９０％以上とすることができる。

図１２は、表示装置１０の構成例を示す断面図であり、図１１に示す表示装置１０の変形例である。図１２に示す表示装置１０は、例えばＯＳトランジスタとすることができるトランジスタ７０を有する点が、図１１に示す表示装置１０と異なる。

図１３は、表示装置１０の構成例を示す断面図であり、図１に示す表示装置１０の変形例である。図１３に示す表示装置１０は、保護層３３を有さず、絶縁層３８を有する点が、図１に示す表示装置１０と異なる。

絶縁層３８は、保護層３１上に設けられる。また、空隙３０が、保護層３１の側面だけでなく、絶縁層３８の側面とも接するように設けられる。

図１３に示す表示装置１０では、絶縁層３８を厚くすることにより、空隙３０の高さ（ｚ方向の長さ）を高くできる。空隙３０の高さを高くすることにより、ＥＬ層２３が発する光５１が、隣接する画素５０に入射されることを抑制できる。これにより、異なる色の光が混色することを抑制できるため、表示装置１０は高品位の画像を表示できる。

発光素子２０上の絶縁層３８の厚さは、下部電極２１の厚さと、ＥＬ層２３の厚さと、上部電極２５の厚さと、の合計の例えば１倍以上とすることが好ましく、例えば２倍以上とすることが好ましく、例えば３倍以上とすることが好ましく、例えば４倍以上とすることが好ましく、例えば５倍以上とすることが好ましく、例えば６倍以上とすることが好ましく、例えば１０倍以上とすることが好ましい。一方、絶縁層３８の厚さを厚くしすぎると、絶縁層３８の成膜に長時間を要し、表示装置１０の生産性が低下する。発光素子２０上の絶縁層３８の厚さは、下部電極２１の厚さと、ＥＬ層２３の厚さと、上部電極２５の厚さと、の合計の例えば５０倍以下とすることが好ましく、２０倍以下とすることが好ましく、１５倍以下とすることが好ましく、１２倍以下とすることが好ましい。例えば、下部電極２１の厚さ、ＥＬ層２３の厚さ、及び上部電極２５の厚さの合計の最大値が、３００ｎｍである場合は、発光素子２０上の絶縁層３８の厚さの最小値は、３００ｎｍ以上とすることが好ましく、１０００ｎｍ以上とすることが好ましく、１５００ｎｍ以上とすることが好ましく、１８００ｎｍ以上とすることが好ましく、２０００ｎｍ以上とすることが好ましい。

図１３に示す空隙３０を形成するためには、まず、保護層３１の形成後に絶縁層３８を形成する。これにより、空隙３０のうち、保護層３１の側面と接する領域の空隙３０が形成される。次に、当該空隙３０に達する開口部を、絶縁層３８に形成する。当該開口部は、例えばフォトリソグラフィ法とエッチング法を用いて形成できる。絶縁層３８に開口部を形成することにより、空隙３０のうち、絶縁層３８の側面と接する領域の空隙３０が形成される。以上により、保護層３１の側面と接する領域だけでなく、絶縁層３８の側面と接する領域も有する空隙３０を形成できる。なお、保護層３１の側面と接する領域の空隙３０を空隙３０ａとし、絶縁層３８の側面と接する領域の空隙３０を空隙３０ｂとする。

ここで、絶縁層３８を成膜する際に、空隙３０の内部に絶縁層３８が入り込む場合がある。このような場合であっても、絶縁層３８に開口部を形成する際に、保護層３１の側面と接する領域の空隙３０に含まれる絶縁層３８を除去できる。よって、保護層３１の側面と接する領域の空隙３０が、絶縁層３８により塞がれることを抑制できる。

絶縁層３８は、樹脂を有することができる。例えば、絶縁層３８は、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミドアミド樹脂、シロキサン樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、及びこれら樹脂の前駆体の一又は複数を有することができる。絶縁層３８が樹脂を有する場合、絶縁層３８は、例えばスピンコート、ディップ、スプレー塗布、インクジェット、ディスペンス、スクリーン印刷、オフセット印刷、ドクターナイフ、スリットコート、ロールコート、カーテンコート、又はナイフコートを用いて形成できる。絶縁層３８が樹脂を有すると、絶縁層３８の膜厚を厚くできるため好ましい。なお、絶縁層３８は、保護層３３として用いることができる材料と同様の材料を有してもよい。この場合、絶縁層３８は、保護層３３と同様の成膜方法を用いて形成できる。

図１４は、表示装置１０の構成例を示す断面図であり、図１３に示す表示装置１０の変形例である。図１４に示す表示装置１０は、例えばＯＳトランジスタとすることができるトランジスタ７０を有する点が、図１３に示す表示装置１０と異なる。

図１５は、表示装置１０の構成例を示す断面図であり、図１３に示す表示装置１０の変形例である。図１５に示す表示装置１０は、画素５０Ｒに着色層４９Ｒが設けられ、画素５０Ｇに着色層４９Ｇが設けられ、画素５０Ｂに着色層４９Ｂが設けられる点が、図１３に示す表示装置１０と異なる。

着色層４９は、保護層３１上に設けられる。また、着色層４９上に、絶縁層３８が設けられる。図１５に示す表示装置１０では、着色層４９の形成後に、絶縁層３８を形成する。

着色層４９は、透過する光の色相を変化させることができる。例えば、着色層４９Ｒを透過する光の色相は赤色とすることができ、着色層４９Ｇを透過する光の色相は緑色とすることができ、着色層４９Ｂを透過する光の色相は青色とすることができる。なお、着色層４９は、透過する光の色相をシアン、マゼンタ、又は黄色等の色相としてもよい。

表示装置１０に着色層４９を設けることにより、ＥＬ層２３を色ごとに作り分ける必要が無くなる。例えば、全てのＥＬ層２３を、白色光を発する層とすることができる。よって、表示装置１０の作製工程を簡略化できる。したがって、表示装置１０の作製コストを低くし、また歩留まりを高くできる。以上より、表示装置１０を低価格化できる。なお、全てのＥＬ層２３を例えば白色層を発する層とする場合、ＥＬ層２３は例えばタンデム構造（スタック構造）とすることができる。例えば、ＥＬ層２３を、黄色の光を発する層と、青色の光を発する層と、の積層構成とすることにより、ＥＬ層２３は白色の光を発することができる。

着色層４９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等が挙げられる。

図１６は、表示装置１０の構成例を示す断面図であり、図１５に示す表示装置１０の変形例である。図１６に示す表示装置１０は、例えばＯＳトランジスタとすることができるトランジスタ７０を有する点が、図１５に示す表示装置１０と異なる。

図１７は、表示装置１０の構成例を示す断面図であり、図１３に示す表示装置１０の変形例である。図１７に示す表示装置１０は、絶縁層３８上に保護層３９が設けられる点が、図１３に示す表示装置１０と異なる。

保護層３９は、保護層３３と同様の材料を有することができる。また、保護層３９は、保護層３３と同様に、例えばスパッタリング法、又はＣＶＤ法を用いて形成することが好ましい。前述のように、スパッタリング法、又はＣＶＤ法により成膜された膜の被覆性は、例えばＡＬＤ法により成膜された膜の被覆性より低い。よって、空隙３０が保護層３９によって被覆されることを抑制できる。

絶縁層３８上に保護層３９を設けることにより、マイクロレンズアレイ３５、又は接着層４１が空隙３０に入り込むことを抑制できる。よって、保護層３９により、発光素子２０が保護されるということができる。

＜表示装置の構成例＿３＞
図１８Ａは、表示装置１０の構成例を示す斜視図である。図１８Ｂは、表示装置１０の構成例を示すｘ方向の断面図である。図１８Ｃは、表示装置１０の構成例を示すｙ方向の断面図である。

図１８Ａでは、発光素子２０が有する下部電極２１、ＥＬ層２３、及び上部電極２５のみを示して、他の要素は省略している。また、図１８Ｂ、及び図１８Ｃでは、絶縁層６１より下層を省略しているが、絶縁層６１より下層は、図１等に示す構成と同様とすることができる。さらに、図１８Ｂ、及び図１８Ｃでは、導電層６３、及び導電層６５を省略しているが、例えば絶縁層６１の内部に導電層６３、及び導電層６５を形成できる。

図１８Ａ乃至図１８Ｃに示す表示装置１０は、図１に示す要素の他、保護層３２、保護層３６、及び着色層４９（着色層４９Ｒ、着色層４９Ｇ、及び着色層４９Ｂ）を有する。また、図１８Ａ乃至図１８Ｃに示す表示装置１０は、ＥＬ層２３上に保護層３２が設けられる。さらに、保護層３２上、及び保護層３６上に上部電極２５が設けられ、上部電極２５上に保護層３１が設けられる。着色層４９は、遮光層４３間に設けられる。

前述のように、表示装置１０に着色層４９を設けることにより、ＥＬ層２３を色ごとに作り分ける必要が無くなる。例えば、全てのＥＬ層２３を、白色光を発する層とすることができる。よって、表示装置１０の作製工程を簡略化できる。したがって、表示装置１０の作製コストを低くし、また歩留まりを高くできる。以上より、表示装置１０を低価格化できる。

保護層３２は、保護層３１と同様に、水及び水素等の不純物が拡散しにくい層、又は水及び水素等の不純物を捕獲（ゲッタリングともいう）することが可能な層とすることが好ましい。これにより、表示装置１０の信頼性を高めることができる。

ここで、保護層３２を十分薄くすることにより、保護層３２を絶縁層としても、上部電極２５とＥＬ層２３を導通させることができる。例えば、保護層３２の厚さを５ｎｍ以下、又は３ｎｍ、又は１ｎｍ以下とすることにより、保護層３２を絶縁層としても、上部電極２５とＥＬ層２３を導通させることができる。

保護層３２は、保護層３１と同様の材料を有することができ、保護層３１と同様の成膜方法を用いて形成できる。つまり、保護層３２は、例えばＡＬＤ法で成膜された酸化アルミニウムを有する層とすることができる。また、保護層３６は、保護層３３と同様の材料を有することができ、保護層３３と同様の成膜方法を用いて形成できる。つまり、保護層３６は、例えばスパッタリング法で成膜された窒化シリコンを有する層とすることができる。

図１８Ｂに示すように、ｘ方向の断面を見た場合、保護層３１は、下部電極２１の側面、ＥＬ層２３の側面、保護層３２の側面、及び上部電極２５の側面と接する領域を有する。そして、保護層３１と保護層３３の間に空隙３０が設けられる。一方、図１８Ｃに示すように、ｙ方向の断面を見た場合、保護層３２が、下部電極２１の側面、ＥＬ層２３の側面、及び保護層３６の側面と接する領域を有する。そして、保護層３２と保護層３６の間に空隙３０が設けられる。ここで、保護層３６を設けることにより、隣接する発光素子２０を隔てる開口部に上部電極２５が入り込むことを抑制できる。よって、保護層３６により、発光素子２０が保護されるということができる。

図１８Ａ乃至図１８Ｃに示す表示装置１０では、ｘ方向に配列される発光素子２０間では、互いに異なる上部電極２５が用いられる。一方、ｙ方向に配列される発光素子２０間では、共通の上部電極が用いられる。

＜表示装置の作製方法の一例＿２＞
以下では、図１８Ａ乃至図１８Ｃに示す表示装置１０の作製方法の一例を、図面を用いて説明する。

まず、絶縁層６１上に下部電極２１となる層、及びＥＬ層２３となる層を成膜する。次に、これらの層を、例えばフォトリソグラフィ法とエッチング法を用いて加工する。ＥＬ層２３となる層を加工することにより層２３Ａが形成され、下部電極２１となる層を加工することにより層２１Ａが形成される（図１９Ａ乃至図１９Ｃ）。図１９Ａ乃至図１９Ｃに示すように、層２１Ａ及び層２３Ａは、ｘ方向に延伸する開口部を有する。

次に、保護層３２となる層３２Ａを成膜する（図２０Ａ１、及び図２０Ａ２）。層３２Ａは、被覆性が高い成膜方法を用いて形成する。例えば、ＡＬＤ法を用いて、層３２Ａを形成する。これにより、層３２Ａが、隣接する発光素子２０をｙ方向に隔てる開口部を被覆するように形成される。つまり、層３２Ａは、当該開口部において、層２１Ａの側面、層２３Ａの側面、及び絶縁層６１の上面と接する領域を有するように形成される。層３２Ａは、例えば酸化アルミニウムを有する絶縁層とすることができる。

その後、保護層３６となる層３６Ａを成膜する（図２０Ｂ１、及び図２０Ｂ２）。層３６Ａは、層３２Ａより被覆性が低い方法で成膜する。例えば、スパッタリング法、又はＣＶＤ法を用いて、層３６Ａを形成する。これにより、隣接する発光素子２０を隔てる開口部が、層３６Ａによって被覆されず、空隙３０が形成される。

次に、層３２Ａ上の層３６Ａを加工する。例えば、層３２Ａをエッチングストッパとして層３６Ａをエッチングする。これにより、保護層３６が形成される（図２０Ｃ１、及び図２０Ｃ２）。

その後、上部電極２５となる層２５Ａを成膜する（図２１Ａ乃至図２１Ｃ）。次に、層２５Ａ、層３２Ａ、層２３Ａ、及び層２１Ａを、例えばフォトリソグラフィ法とエッチング法を用いて加工する。層２５Ａを加工することにより上部電極２５が形成され、層３２Ａを加工することにより保護層３２が形成され、層２３Ａを加工することによりＥＬ層２３が形成され、層２１Ａを加工することにより下部電極２１が形成される（図２２Ａ乃至図２２Ｃ）。図２２Ａ乃至図２２Ｃに示す工程では、ｙ方向に延伸する開口部を形成する。

図１９Ａ乃至図１９Ｃに示す工程において、ｘ方向に延伸する開口部が形成され、図２２Ａ乃至図２２Ｃに示す工程において、ｙ方向に延伸する開口部が形成される。以上により、発光素子２０が形成される。

以上示した方法で発光素子２０を形成することにより、ファインメタルマスクを用いずにＥＬ層２３を形成できる。これにより、表示装置１０の生産性を高めることができる。

次に、保護層３１を形成する（図２３Ａ１、及び図２３Ａ２）。その後、保護層３３を形成する（図２３Ｂ１、及び図２３Ｂ２）。隣接する発光素子２０を隔てる開口部は、保護層３３によって被覆されず、空隙３０が形成される。

次に、マイクロレンズアレイ３５を形成する。その後、基板４７を用意し、基板４７上に絶縁層４５を形成し、絶縁層４５上に遮光層４３、及び着色層４９を形成する。次に、着色層４９上、及び遮光層４３上に接着層４１を形成し、マイクロレンズアレイ３５と、着色層４９及び遮光層４３と、を接着層４１により貼り合わせる。以上により、図１８Ａ乃至図１８Ｃに示す表示装置１０を作製できる。

＜表示装置の構成例＿４＞
図２４Ａは、表示装置１０の構成例を示す斜視図である。図２４Ｂは、表示装置１０の構成例を示すｘ方向の断面図である。図２４Ｃは、表示装置１０の構成例を示すｙ方向の断面図である。図２４Ａ乃至図２４Ｃに示す表示装置１０は、図１８Ａ乃至図１８Ｃに示す表示装置１０の変形例である。図２４Ａ乃至図２４Ｃに示す表示装置１０は、ｙ方向に配列される発光素子２０間だけでなく、ｘ方向に配列される発光素子２０間でも、共通の上部電極２５が用いられる点が、図１８Ａ乃至図１８Ｃに示す表示装置１０と異なる。つまり、図２４Ａ乃至図２４Ｃに示す表示装置１０では、上部電極２５は共通電極であるということができる。

図２４Ａ乃至図２４Ｃに示す表示装置１０は、保護層３１、及び保護層３３を有さず、保護層３４を有する。保護層３４は、上部電極２５上に設けられる。また、保護層３４上にマイクロレンズアレイ３５が設けられる。保護層３４は、保護層３１、又は保護層３３と同様の材料を有することができ、保護層３１、又は保護層３３と同様の成膜方法を用いて形成できる。また、保護層３４は、保護層３１に相当する層と、保護層３３に相当する層と、の積層構成とすることができる。

図２４Ｂに示すように、ｘ方向の断面を見た場合も、ｙ方向の断面を見た場合と同様に、保護層３２が、下部電極２１の側面、ＥＬ層２３の側面、及び保護層３６の側面と接する領域を有する。そして、保護層３２と保護層３６の間に空隙３０が設けられる。

＜表示装置の作製方法の一例＿３＞
以下では、図２４Ａ乃至図２４Ｃに示す表示装置１０の作製方法の一例を、図面を用いて説明する。

まず、絶縁層６１上に下部電極２１となる層、及びＥＬ層２３となる層を成膜する。次に、これらの層を、例えばフォトリソグラフィ法とエッチング法を用いて加工する。ＥＬ層２３となる層を加工することによりＥＬ層２３が形成され、下部電極２１となる層を加工することにより下部電極２１が形成される（図２５Ａ乃至図２５Ｃ）。図２５Ａ乃至図２５Ｃに示すように、下部電極２１及びＥＬ層２３は、ｘ方向、及びｙ方向に延伸する開口部を有する。

以上示した方法でＥＬ層２３を形成することにより、ファインメタルマスクを用いずにＥＬ層２３を形成できる。これにより、表示装置１０の生産性を高めることができる。

その後、保護層３２を形成する（図２６Ａ１、及び図２６Ａ２）。保護層３２は、被覆性が高い成膜方法を用いて形成する。例えば、ＡＬＤ法を用いて、保護層３２を形成する。これにより、保護層３２が、隣接する発光素子２０を隔てる開口部を被覆するように形成される。つまり、保護層３２は、当該開口部において、下部電極２１の側面、ＥＬ層２３の側面、及び絶縁層６１の上面と接する領域を有するように形成される。保護層３２は、例えば酸化アルミニウムを有する絶縁層とすることができる。

次に、保護層３６となる層３６Ａを成膜する（図２６Ｂ１、及び図２６Ｂ２）。前述のように、層３６Ａは、保護層３２より被覆性が低い方法で成膜する。例えば、スパッタリング法、又はＣＶＤ法を用いて、層３６Ａを形成する。これにより、隣接する発光素子２０を隔てる開口部が、層３６Ａによって被覆されず、空隙３０が形成される。

その後、保護層３２上の層３６Ａを加工する。例えば、保護層３２をエッチングストッパとして層３６Ａをエッチングする。これにより、保護層３６が形成される（図２６Ｃ１、及び図２６Ｃ２）。

次に、上部電極２５を形成する。その後、保護層３４を形成する（図２７Ａ乃至図２７Ｃ）。保護層３４は、ＡＬＤ法、又はスパッタリング法を用いて形成できる。また、保護層３４は、ＡＬＤ法により形成された層と、スパッタリング法により形成された層と、の積層構成とすることができる。

その後、マイクロレンズアレイ３５を形成する。次に、基板４７を用意し、基板４７上に絶縁層４５を形成し、絶縁層４５上に遮光層４３、及び着色層４９を形成する。その後、着色層４９上、及び遮光層４３上に接着層４１を形成し、マイクロレンズアレイ３５と、着色層４９及び遮光層４３と、を接着層４１により貼り合わせる。以上により、図２４Ａ乃至図２４Ｃに示す表示装置１０を作製できる。

＜表示装置の構成例＿５＞
図２８は、表示装置１０の構成例を示す断面図であり、図１に示す構成に加えて、シール材９１、接続電極９３、異方性導電層９５、及びＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ　Ｐｒｉｎｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）９７等を示している。

図２８に示すように、基板４７と、絶縁層６１と、がシール材９１により貼り合わされる。また、例えばトランジスタ８０のソース又はドレインの一方と電気的に接続されるように、絶縁層６１上、及び導電層６５上に接続電極９３が設けられる。さらに、接続電極９３と電気的に接続されるように異方性導電層９５が設けられ、異方性導電層９５と電気的に接続されるようにＦＰＣ９７が設けられる。ＦＰＣ９７によって、表示装置１０の外部から、表示装置１０に例えば各種信号が供給される。なお、シール材９１は省略されていてもよく、ＦＰＣ９７はワイヤーボンディングでもよい。

図２９は、表示装置１０の構成例を示す断面図であり、図２８に示す表示装置１０の変形例である。図２９に示す表示装置１０は、例えばＯＳトランジスタとすることができるトランジスタ７０を有する点が、図２８に示す表示装置１０と異なる。

図３０Ａは、表示装置１０の構成例を示すブロック図である。表示装置１０は、表示部１００と、走査線駆動回路１０１と、データ線駆動回路１０３と、を有する。表示部１００には、画素５０がマトリクス状に配列されている。走査線駆動回路１０１、及びデータ線駆動回路１０３は、トランジスタ８０を有する構成とすることができる。

走査線駆動回路１０１は、配線１０５を介して画素５０と電気的に接続される。データ線駆動回路１０３は、配線１０７を介して画素５０と電気的に接続される。配線１０５と配線１０７は、直交する方向に延伸する構成とすることができる。

走査線駆動回路１０１は、画像データを書き込む画素５０を選択するための選択信号を生成する機能を有する。データ線駆動回路１０３は、画像データを表す信号（データ信号）を生成する機能を有する。選択信号は、配線１０５を介して画素５０に供給され、データ信号は、配線１０７を介して画素５０に供給される。

図３０Ｂは、画素５０の構成例を示す回路図である。画素５０は、発光素子２０及び画素回路１１０を有する。

画素回路１１０は、トランジスタ１１１と、トランジスタ１４０と、トランジスタ１１３と、容量１１５と、を有する。また、画素回路１１０は、発光素子２０の一方の電極と電気的に接続される。ここで、トランジスタ１４０は、図１等に示すトランジスタ８０、又は図３等に示すトランジスタ７０とすることができる。

トランジスタ１１１のソース又はドレインの一方は、トランジスタ１４０のゲートと電気的に接続される。トランジスタ１４０のゲートは、容量１１５の一方の電極と電気的に接続される。トランジスタ１４０のソース又はドレインの一方は、トランジスタ１１３のソース又はドレインの一方と電気的に接続される。トランジスタ１１３のソース又はドレインの一方は、容量１１５の他方の電極と電気的に接続される。容量１１５の他方の電極は、発光素子２０の一方の電極と電気的に接続される。ここで、トランジスタ１１１のソース又はドレインの一方と、トランジスタ１４０のゲートと、容量１１５の一方の電極と、が電気的に接続されるノードをノード１１７とする。また、トランジスタ１４０のソース又はドレインの一方と、トランジスタ１１３のソース又はドレインの一方と、容量１１５の他方の電極と、発光素子２０の一方の電極と、が電気的に接続されるノードをノード１１９とする。

トランジスタ１１１のソース又はドレインの他方は、配線１０７と電気的に接続される。トランジスタ１１１のゲート、及びトランジスタ１１３のゲートは、配線１０５と電気的に接続される。トランジスタ１４０のソース又はドレインの他方は、電位供給線ＶＬ＿ａと電気的に接続される。トランジスタ１１３のソース又はドレインの他方は、電位供給線ＶＬ０と電気的に接続される。発光素子２０の他方の電極は、電位供給線ＶＬ＿ｂと電気的に接続される。

トランジスタ１１１は、画像データのノード１１７への書き込みを制御する機能を有する。容量１１５は、ノード１１７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。

画素回路１１０を有する表示装置では、走査線駆動回路１０１によって各行の画素回路１１０を順次選択し、トランジスタ１１１、及びトランジスタ１１３をオン状態として画像データをノード１１７に書き込む。

ノード１１７に画像データが書き込まれた画素回路１１０は、トランジスタ１１１、及びトランジスタ１１３がオフ状態となることで保持状態となる。また、ノード１１９の電位に対応してトランジスタ１４０のドレインとソースの間に流れる電流量が制御され、発光素子２０は、当該電流量に対応する輝度で発光する。これを行毎に順次行うことにより、表示部１００に画像を表示できる。

＜トランジスタの構成例＞
図３１Ａ、図３１Ｂ、及び図３１Ｃは、トランジスタ７０、及びトランジスタ７０周辺の上面図及び断面図である。

図３１Ａは、トランジスタ７０の上面図である。また、図３１Ｂ、及び図３１Ｃは、トランジスタ７０の断面図である。ここで、図３１Ｂは、図３１ＡにＸ１−Ｘ２の一点鎖線で示す部位の断面図であり、トランジスタ７０のチャネル長方向の断面図でもある。また、図３１Ｃは、図３１ＡにＹ１−Ｙ２の一点鎖線で示す部位の断面図であり、トランジスタ７０のチャネル幅方向の断面図でもある。なお、図３１Ａの上面図では、図の明瞭化のために一部の要素を省いて図示している。

図３１Ａ、図３１Ｂ、及び図３１Ｃに示すように、トランジスタ７０は、基板（図示しない。）の上に配置された金属酸化物２３０ａと、金属酸化物２３０ａの上に配置された金属酸化物２３０ｂと、金属酸化物２３０ｂの上に、互いに離隔して配置された導電体２４２ａ、及び導電体２４２ｂと、導電体２４２ａ及び導電体２４２ｂ上に配置され、導電体２４２ａと導電体２４２ｂの間に開口が形成された絶縁体２８０と、開口の中に配置された導電体２６０と、金属酸化物２３０ｂ、導電体２４２ａ、導電体２４２ｂ、及び絶縁体２８０と、導電体２６０と、の間に配置された絶縁体２５０と、金属酸化物２３０ｂ、導電体２４２ａ、導電体２４２ｂ、及び絶縁体２８０と、絶縁体２５０と、の間に配置された金属酸化物２３０ｃと、を有する。ここで、図３１Ｂ及び図３１Ｃに示すように、導電体２６０の上面は、絶縁体２５０、金属酸化物２３０ｃ、及び絶縁体２８０の上面と略一致することが好ましい。なお、以下において、金属酸化物２３０ａ、金属酸化物２３０ｂ、及び金属酸化物２３０ｃをまとめて金属酸化物２３０という場合がある。また、導電体２４２ａ及び導電体２４２ｂをまとめて導電体２４２という場合がある。

トランジスタ７０は、導電体２４２ａ及び導電体２４２ｂの側面と底面がなす角を、１０°以上８０°以下、好ましくは、３０°以上６０°以下とすることができる。また、導電体２４２ａ及び導電体２４２ｂの対向する側面が、複数の面を有していてもよい。

図３１Ｂ、及び図３１Ｃに示すように、絶縁体２２４、金属酸化物２３０ａ、金属酸化物２３０ｂ、導電体２４２ａ、導電体２４２ｂ、及び金属酸化物２３０ｃと、絶縁体２８０と、の間に絶縁体２５４が配置されることが好ましい。ここで、絶縁体２５４は、図３１Ｂ及び図３１Ｃに示すように、金属酸化物２３０ｃの側面、導電体２４２ａの上面と側面、導電体２４２ｂの上面と側面、金属酸化物２３０ａ及び金属酸化物２３０ｂの側面、並びに絶縁体２２４の上面に接することが好ましい。

なお、トランジスタ７０では、チャネルが形成される領域（以下、チャネル形成領域ともいう。）と、その近傍において、金属酸化物２３０ａ、金属酸化物２３０ｂ、及び金属酸化物２３０ｃの３層を積層する構成について示しているが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、金属酸化物２３０ｂと金属酸化物２３０ｃの２層構造、又は４層以上の積層構造を設ける構成にしてもよい。また、トランジスタ７０では、導電体２６０を２層の積層構造として示しているが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、導電体２６０が、単層構造であってもよいし、３層以上の積層構造であってもよい。また、金属酸化物２３０ａ、金属酸化物２３０ｂ、及び金属酸化物２３０ｃのそれぞれが２層以上の積層構造を有していてもよい。

例えば、金属酸化物２３０ｃが第１の金属酸化物と、第１の金属酸化物上の第２の金属酸化物からなる積層構造を有する場合、第１の金属酸化物は、金属酸化物２３０ｂと同様の組成を有し、第２の金属酸化物は、金属酸化物２３０ａと同様の組成を有することが好ましい。

ここで、導電体２６０は、トランジスタのゲート電極として機能し、導電体２４２ａ及び導電体２４２ｂは、それぞれソース電極又はドレイン電極として機能する。上記のように、導電体２６０は、絶縁体２８０の開口、及び導電体２４２ａと導電体２４２ｂに挟まれた領域に埋め込まれるように形成される。ここで、導電体２６０、導電体２４２ａ及び導電体２４２ｂの配置は、絶縁体２８０の開口に対して、自己整合的に選択される。つまり、トランジスタ７０において、ゲート電極を、ソース電極とドレイン電極の間に、自己整合的に配置させることができる。よって、導電体２６０を位置合わせのマージンを設けることなく形成することができるため、トランジスタ７０の占有面積の縮小を図ることができる。これにより、表示装置を高精細にすることができる。また、表示装置を狭額縁にすることができる。

図３１Ｂに示すように、導電体２６０は、絶縁体２５０の内側に設けられた導電体２６０ａと、導電体２６０ａの内側に埋め込まれるように設けられた導電体２６０ｂと、を有することが好ましい。

トランジスタ７０は、基板（図示しない。）の上に配置された絶縁体２１４と、絶縁体２１４の上に配置された絶縁体２１６と、絶縁体２１６に埋め込まれるように配置された導電体２０５と、絶縁体２１６と導電体２０５の上に配置された絶縁体２２２と、絶縁体２２２の上に配置された絶縁体２２４と、を有することが好ましい。絶縁体２２４の上に金属酸化物２３０ａが配置されることが好ましい。

トランジスタ７０の上に、層間膜として機能する絶縁体２７４、及び絶縁体２８１が配置されることが好ましい。ここで、絶縁体２７４は、導電体２６０、絶縁体２５０、金属酸化物２３０ｃ、及び絶縁体２８０の上面に接して配置されることが好ましい。

絶縁体２２２、絶縁体２５４、及び絶縁体２７４は、水素（例えば、水素原子、及び水素分子等の少なくとも一）の拡散を抑制する機能を有することが好ましい。例えば、絶縁体２２２、絶縁体２５４、及び絶縁体２７４は、絶縁体２２４、絶縁体２５０、及び絶縁体２８０より水素透過性が低いことが好ましい。また、絶縁体２２２、及び絶縁体２５４は、酸素（例えば、酸素原子、及び酸素分子等の少なくとも一）の拡散を抑制する機能を有することが好ましい。例えば、絶縁体２２２、及び絶縁体２５４は、絶縁体２２４、絶縁体２５０、及び絶縁体２８０より酸素透過性が低いことが好ましい。

ここで、絶縁体２２４、金属酸化物２３０、及び絶縁体２５０は、絶縁体２８０及び絶縁体２８１と、絶縁体２５４、及び絶縁体２７４によって離隔されている。ゆえに、絶縁体２２４、金属酸化物２３０、及び絶縁体２５０に、絶縁体２８０及び絶縁体２８１に含まれる水素等の不純物、又は過剰な酸素が、絶縁体２２４、金属酸化物２３０ａ、金属酸化物２３０ｂ、及び絶縁体２５０に混入することを抑制できる。

トランジスタ７０と電気的に接続し、プラグとして機能する導電体２４０（導電体２４０ａ、及び導電体２４０ｂ）が設けられることが好ましい。なお、プラグとして機能する導電体２４０の側面に接して絶縁体２４１（絶縁体２４１ａ、及び絶縁体２４１ｂ）が設けられる。つまり、絶縁体２５４、絶縁体２８０、絶縁体２７４、及び絶縁体２８１の開口の内壁に接して絶縁体２４１が設けられる。また、絶縁体２４１の側面に接して導電体２４０の第１の導電体が設けられ、さらに内側に導電体２４０の第２の導電体が設けられる構成にしてもよい。ここで、導電体２４０の上面の高さと、絶縁体２８１の上面の高さは同程度にできる。なお、トランジスタ７０では、導電体２４０の第１の導電体及び導電体２４０の第２の導電体を積層する構成について示しているが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、導電体２４０を単層、又は３層以上の積層構造として設ける構成にしてもよい。構造体が積層構造を有する場合、形成順に序数を付与し、区別する場合がある。

トランジスタ７０は、チャネル形成領域を含む金属酸化物２３０（金属酸化物２３０ａ、金属酸化物２３０ｂ、及び金属酸化物２３０ｃ）に、酸化物半導体として機能する金属酸化物（以下、酸化物半導体ともいう。）を用いることが好ましい。例えば、金属酸化物２３０のチャネル形成領域となる金属酸化物として、バンドギャップが２ｅＶ以上、好ましくは２．５ｅＶ以上のものを用いることが好ましい。

上記金属酸化物として、少なくともインジウム（Ｉｎ）又は亜鉛（Ｚｎ）を含むことが好ましい。特に、インジウム（Ｉｎ）及び亜鉛（Ｚｎ）を含むことが好ましい。また、これらに加えて、元素Ｍが含まれていることが好ましい。元素Ｍとして、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、イットリウム（Ｙ）、スズ（Ｓｎ）、ホウ素（Ｂ）、チタン（Ｔｉ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、ネオジム（Ｎｄ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、マグネシウム（Ｍｇ）又はコバルト（Ｃｏ）の一以上を用いることができる。特に、元素Ｍは、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、イットリウム（Ｙ）、又はスズ（Ｓｎ）の一以上とすることが好ましい。また、元素Ｍは、Ｇａ及びＳｎのいずれか一方又は双方を有することがさらに好ましい。

また、図３１Ｂに示すように、金属酸化物２３０ｂは、導電体２４２と重ならない領域の膜厚が、導電体２４２と重なる領域の膜厚より薄くなる場合がある。これは、導電体２４２ａ及び導電体２４２ｂを形成する際に、金属酸化物２３０ｂの上面の一部を除去することにより形成される。金属酸化物２３０ｂの上面には、導電体２４２となる導電膜を成膜した際に、当該導電膜との界面近傍に抵抗の低い領域が形成される場合がある。このように、金属酸化物２３０ｂの上面の導電体２４２ａと導電体２４２ｂの間に位置する、抵抗の低い領域を除去することにより、当該領域にチャネルが形成されることを防ぐことができる。

本発明の一態様により、サイズが小さいトランジスタを有し、精細度が高い表示装置を提供することができる。又は、オン電流が大きいトランジスタを有し、輝度が高い表示装置を提供することができる。又は、動作が速いトランジスタを有し、動作が速い表示装置を提供することができる。又は、電気特性が安定したトランジスタを有し、信頼性が高い表示装置を提供することができる。又は、オフ電流が小さいトランジスタを有し、消費電力が低い表示装置を提供することができる。

本発明の一態様である表示装置に用いることができるトランジスタ７０の詳細な構成について説明する。

導電体２０５は、金属酸化物２３０、及び導電体２６０と、重なる領域を有するように配置する。また、導電体２０５は、絶縁体２１６に埋め込まれて設けることが好ましい。

導電体２０５は、導電体２０５ａ、導電体２０５ｂ、及び導電体２０５ｃを有する。導電体２０５ａは、絶縁体２１６に設けられた開口の底面及び側壁に接して設けられる。導電体２０５ｂは、導電体２０５ａに形成された凹部に埋め込まれるように設けられる。ここで、導電体２０５ｂの上面は、導電体２０５ａの上面及び絶縁体２１６の上面より低くなる。導電体２０５ｃは、導電体２０５ｂの上面、及び導電体２０５ａの側面に接して設けられる。ここで、導電体２０５ｃの上面の高さは、導電体２０５ａの上面の高さ及び絶縁体２１６の上面の高さと略一致する。つまり、導電体２０５ｂは、導電体２０５ａ及び導電体２０５ｃに包み込まれる構成になる。

導電体２０５ａ及び導電体２０５ｃは、水素原子、水素分子、水分子、窒素原子、窒素分子、酸化窒素分子（Ｎ_２Ｏ、ＮＯ、又はＮＯ_２等）、又は銅原子等の不純物の拡散を抑制する機能を有する導電性材料を用いることが好ましい。又は、酸素（例えば、酸素原子、及び酸素分子等の少なくとも一）の拡散を抑制する機能を有する導電性材料を用いることが好ましい。

導電体２０５ａ及び導電体２０５ｃに、水素の拡散を低減する機能を有する導電性材料を用いることにより、導電体２０５ｂに含まれる水素等の不純物が、絶縁体２２４等を介して、金属酸化物２３０に拡散することを抑制できる。また、導電体２０５ａ及び導電体２０５ｃに、酸素の拡散を抑制する機能を有する導電性材料を用いることにより、導電体２０５ｂが酸化されて導電率が低下することを抑制することができる。酸素の拡散を抑制する機能を有する導電性材料としては、例えば、チタン、窒化チタン、タンタル、窒化タンタル、ルテニウム、又は酸化ルテニウムを用いることが好ましい。したがって、導電体２０５ａとしては、上記導電性材料を単層又は積層とすればよい。例えば、導電体２０５ａは、窒化チタンを用いればよい。

また、導電体２０５ｂは、タングステン、銅、又はアルミニウムを主成分とする導電性材料を用いることが好ましい。例えば、導電体２０５ｂは、タングステンを用いればよい。

ここで、導電体２６０は、第１のゲート（トップゲートともいう。）電極として機能する場合がある。また、導電体２０５は、第２のゲート（ボトムゲートともいう。）電極として機能する場合がある。その場合、導電体２０５に印加する電位を、導電体２６０に印加する電位と連動させず、独立して変化させることで、トランジスタ７０のしきい値電圧を制御することができる。特に、導電体２０５に負の電位を印加することにより、トランジスタ７０のしきい値電圧を０Ｖより大きくし、オフ電流を小さくすることが可能となる。したがって、導電体２０５に負の電位を印加したほうが、印加しない場合よりも、導電体２６０に印加する電位が０Ｖのときのドレイン電流を小さくすることができる。

導電体２０５は、金属酸化物２３０におけるチャネル形成領域よりも、大きく設けるとよい。特に、図３１Ｃに示すように、導電体２０５は、金属酸化物２３０のチャネル幅方向と交わる端部よりも外側の領域においても、延伸していることが好ましい。つまり、金属酸化物２３０のチャネル幅方向における側面の外側において、導電体２０５と、導電体２６０とは、絶縁体を介して重畳していることが好ましい。

上記構成を有することで、第１のゲート電極としての機能を有する導電体２６０の電界と、第２のゲート電極としての機能を有する導電体２０５の電界によって、金属酸化物２３０のチャネル形成領域を電気的に取り囲むことができる。

図３１Ｃに示すように、導電体２０５は延伸させて、配線としても機能させている。ただし、これに限られることなく、導電体２０５の下に、配線として機能する導電体を設ける構成にしてもよい。

絶縁体２１４は、水又は水素等の不純物が、基板側からトランジスタ７０に混入することを抑制するバリア絶縁膜として機能することが好ましい。したがって、絶縁体２１４は、水素原子、水素分子、水分子、窒素原子、窒素分子、酸化窒素分子（Ｎ_２Ｏ、ＮＯ、又はＮＯ_２等）、又は銅原子等の不純物の拡散を抑制する機能を有する（上記不純物が透過しにくい。）絶縁性材料を用いることが好ましい。又は、酸素（例えば、酸素原子、及び酸素分子等の少なくとも一）の拡散を抑制する機能を有する（上記酸素が透過しにくい。）絶縁性材料を用いることが好ましい。

例えば、絶縁体２１４として、酸化アルミニウム又は窒化シリコン等を用いることが好ましい。これにより、水又は水素等の不純物が絶縁体２１４よりも基板側からトランジスタ７０側に拡散することを抑制できる。又は、絶縁体２２４等に含まれる酸素が、絶縁体２１４よりも基板側に拡散することを抑制できる。

層間膜として機能する絶縁体２１６、絶縁体２８０、及び絶縁体２８１は、絶縁体２１４よりも誘電率が低いことが好ましい。誘電率が低い材料を層間膜とすることで、配線間に生じる寄生容量を低減することができる。例えば、絶縁体２１６、絶縁体２８０、及び絶縁体２８１として、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、フッ素を添加した酸化シリコン、炭素を添加した酸化シリコン、炭素及び窒素を添加した酸化シリコン、又は空孔を有する酸化シリコン等を適宜用いればよい。

絶縁体２２２及び絶縁体２２４は、ゲート絶縁体としての機能を有する。

ここで、金属酸化物２３０と接する絶縁体２２４は、加熱により酸素を脱離することが好ましい。本明細書では、加熱により離脱する酸素を過剰酸素ということがある。例えば、絶縁体２２４は、酸化シリコン又は酸化窒化シリコン等を適宜用いればよい。酸素を含む絶縁体を金属酸化物２３０に接して設けることにより、金属酸化物２３０中の酸素欠損を低減し、トランジスタ７０の信頼性を向上させることができる。

絶縁体２２４として、具体的には、加熱により一部の酸素が脱離する酸化物材料を用いることが好ましい。加熱により酸素を脱離する酸化物とは、ＴＤＳ（Ｔｈｅｒｍａｌ　Ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）分析にて、酸素原子に換算しての酸素の脱離量が１．０×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上、好ましくは１．０×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上、さらに好ましくは２．０×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上、又は３．０×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上である酸化物膜である。なお、上記ＴＤＳ分析時における膜の表面温度は、１００℃以上７００℃以下、又は１００℃以上４００℃以下の範囲が好ましい。

図３１Ｃに示すように、絶縁体２２４は、絶縁体２５４と重ならず、且つ金属酸化物２３０ｂと重ならない領域の膜厚が、それ以外の領域の膜厚より薄くなる場合がある。絶縁体２２４において、絶縁体２５４と重ならず、且つ金属酸化物２３０ｂと重ならない領域の膜厚は、上記酸素を十分に拡散できる膜厚であることが好ましい。

絶縁体２２２は、絶縁体２１４等と同様に、水又は水素等の不純物が、基板側からトランジスタ７０に混入することを抑制するバリア絶縁膜として機能することが好ましい。例えば、絶縁体２２２は、絶縁体２２４より水素透過性が低いことが好ましい。絶縁体２２２、絶縁体２５４、及び絶縁体２７４によって、絶縁体２２４、金属酸化物２３０、及び絶縁体２５０等を囲むことにより、外方から水又は水素等の不純物がトランジスタ７０に侵入することを抑制することができる。

さらに、絶縁体２２２は、酸素（例えば、酸素原子、及び酸素分子等の少なくとも一）の拡散を抑制する機能を有する（上記酸素が透過しにくい。）ことが好ましい。例えば、絶縁体２２２は、絶縁体２２４より酸素透過性が低いことが好ましい。絶縁体２２２が、酸素又は不純物の拡散を抑制する機能を有することで、金属酸化物２３０が有する酸素が、基板側へ拡散することを低減でき、好ましい。また、導電体２０５が、絶縁体２２４が有する酸素、又は金属酸化物２３０が有する酸素と反応することを抑制することができる。

絶縁体２２２は、絶縁性材料であるアルミニウム及びハフニウムの一方又は双方の酸化物を含む絶縁体を用いるとよい。アルミニウム及びハフニウムの一方又は双方の酸化物を含む絶縁体として、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、アルミニウム及びハフニウムを含む酸化物（ハフニウムアルミネート）等を用いることが好ましい。このような材料を用いて絶縁体２２２を形成した場合、絶縁体２２２は、金属酸化物２３０からの酸素の放出、及びトランジスタ７０の周辺部から金属酸化物２３０への水素等の不純物の混入を抑制する層として機能する。

又は、これらの絶縁体に、例えば、酸化アルミニウム、酸化ビスマス、酸化ゲルマニウム、酸化ニオブ、酸化シリコン、酸化チタン、酸化タングステン、酸化イットリウム、酸化ジルコニウムを添加してもよい。又はこれらの絶縁体を窒化処理してもよい。上記の絶縁体に酸化シリコン、酸化窒化シリコン又は窒化シリコンを積層して用いてもよい。

絶縁体２２２は、例えば、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ_３）、又は（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ_３（ＢＳＴ）等のいわゆるｈｉｇｈ−ｋ材料を含む絶縁体を単層又は積層で用いてもよい。トランジスタの微細化、及び高集積化が進むと、ゲート絶縁体の薄膜化により、リーク電流等の問題が生じる場合がある。ゲート絶縁体として機能する絶縁体にｈｉｇｈ−ｋ材料を用いることで、物理膜厚を保ちながら、トランジスタ動作時のゲート電位の低減が可能となる。

なお、絶縁体２２２、及び絶縁体２２４が、２層以上の積層構造を有していてもよい。その場合、同じ材料からなる積層構造に限定されず、異なる材料からなる積層構造でもよい。例えば、絶縁体２２２の下に絶縁体２２４と同様の絶縁体を設ける構成にしてもよい。

金属酸化物２３０は、金属酸化物２３０ａと、金属酸化物２３０ａ上の金属酸化物２３０ｂと、金属酸化物２３０ｂ上の金属酸化物２３０ｃと、を有する。金属酸化物２３０ｂ下に金属酸化物２３０ａを有することで、金属酸化物２３０ａよりも下方に形成された構造物から、金属酸化物２３０ｂへの不純物の拡散を抑制することができる。また、金属酸化物２３０ｂ上に金属酸化物２３０ｃを有することで、金属酸化物２３０ｃよりも上方に形成された構造物から、金属酸化物２３０ｂへの不純物の拡散を抑制することができる。

なお、金属酸化物２３０は、各金属原子の原子数比が異なる複数の酸化物層の積層構造を有することが好ましい。例えば、金属酸化物２３０が、少なくともインジウム（Ｉｎ）と、元素Ｍと、を含む場合、金属酸化物２３０ａを構成する全元素の原子数に対する、金属酸化物２３０ａに含まれる元素Ｍの原子数の割合が、金属酸化物２３０ｂを構成する全元素の原子数に対する、金属酸化物２３０ｂに含まれる元素Ｍの原子数の割合より高いことが好ましい。また、金属酸化物２３０ａに含まれる元素Ｍの、Ｉｎに対する原子数比が、金属酸化物２３０ｂに含まれる元素Ｍの、Ｉｎに対する原子数比より大きいことが好ましい。ここで、金属酸化物２３０ｃは、金属酸化物２３０ａ又は金属酸化物２３０ｂに用いることができる金属酸化物を用いることができる。

金属酸化物２３０ａ及び金属酸化物２３０ｃの伝導帯下端のエネルギーが、金属酸化物２３０ｂの伝導帯下端のエネルギーより高くなることが好ましい。また、言い換えると、金属酸化物２３０ａ及び金属酸化物２３０ｃの電子親和力が、金属酸化物２３０ｂの電子親和力より小さいことが好ましい。この場合、金属酸化物２３０ｃは、金属酸化物２３０ａに用いることができる金属酸化物を用いることが好ましい。具体的には、金属酸化物２３０ｃを構成する全元素の原子数に対する、金属酸化物２３０ｃに含まれる元素Ｍの原子数の割合が、金属酸化物２３０ｂを構成する全元素の原子数に対する、金属酸化物２３０ｂに含まれる元素Ｍの原子数の割合より高いことが好ましい。また、金属酸化物２３０ｃに含まれる元素Ｍの、Ｉｎに対する原子数比が、金属酸化物２３０ｂに含まれる元素Ｍの、Ｉｎに対する原子数比より大きいことが好ましい。

ここで、金属酸化物２３０ａ、金属酸化物２３０ｂ、及び金属酸化物２３０ｃの接合部において、伝導帯下端のエネルギー準位はなだらかに変化する。換言すると、金属酸化物２３０ａ、金属酸化物２３０ｂ、及び金属酸化物２３０ｃの接合部における伝導帯下端のエネルギー準位は、連続的に変化又は連続接合するともいうことができる。このようにするためには、金属酸化物２３０ａと金属酸化物２３０ｂとの界面、及び金属酸化物２３０ｂと金属酸化物２３０ｃとの界面において形成される混合層の欠陥準位密度を低くするとよい。

具体的には、金属酸化物２３０ａと金属酸化物２３０ｂ、金属酸化物２３０ｂと金属酸化物２３０ｃが、酸素以外に共通の元素を有する（主成分とする。）ことで、欠陥準位密度が低い混合層を形成することができる。例えば、金属酸化物２３０ｂがＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物の場合、金属酸化物２３０ａ及び金属酸化物２３０ｃとして、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物、Ｇａ−Ｚｎ酸化物、酸化ガリウム等を用いてもよい。また、金属酸化物２３０ｃを積層構造としてもよい。例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物と、当該Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物上のＧａ−Ｚｎ酸化物との積層構造、又はＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物と、当該Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物上の酸化ガリウムとの積層構造を用いることができる。別言すると、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物と、Ｉｎを含まない酸化物との積層構造を、金属酸化物２３０ｃとして用いてもよい。

具体的には、金属酸化物２３０ａとして、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：４［原子数比］、１：１：０．５［原子数比］、又はその近傍の金属酸化物を用いればよい。また、金属酸化物２３０ｂとして、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：３［原子数比］、３：１：２［原子数比］、又はその近傍の金属酸化物を用いればよい。また、金属酸化物２３０ｃとして、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：４［原子数比］、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：３［原子数比］、Ｇａ：Ｚｎ＝２：１［原子数比］、Ｇａ：Ｚｎ＝２：５［原子数比］、又はその近傍の金属酸化物を用いればよい。また、金属酸化物２３０ｃを積層構造とする場合の具体例として、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：３［原子数比］又はその近傍と、Ｇａ：Ｚｎ＝２：１［原子数比］又はその近傍との積層構造、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：３［原子数比］又はその近傍と、Ｇａ：Ｚｎ＝２：５［原子数比］又はその近傍との積層構造、及びＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：３［原子数比］又はその近傍と、酸化ガリウムとの積層構造等が挙げられる。

このとき、キャリアの主たる経路は金属酸化物２３０ｂとなる。金属酸化物２３０ａ、金属酸化物２３０ｃを上述の構成とすることで、金属酸化物２３０ａと金属酸化物２３０ｂとの界面、及び金属酸化物２３０ｂと金属酸化物２３０ｃとの界面における欠陥準位密度を低くすることができる。そのため、界面散乱によるキャリア伝導への影響が小さくなり、トランジスタ７０は高いオン電流、及び高い周波数特性を得ることができる。なお、金属酸化物２３０ｃを積層構造とした場合、上述の金属酸化物２３０ｂと、金属酸化物２３０ｃとの界面における欠陥準位密度を低くする効果に加え、金属酸化物２３０ｃが有する構成元素が、絶縁体２５０側に拡散することを抑制することが期待される。より具体的には、金属酸化物２３０ｃを積層構造とし、積層構造の上方にＩｎを含まない酸化物を位置させるため、絶縁体２５０側に拡散しうるＩｎを抑制することができる。絶縁体２５０は、ゲート絶縁体として機能するため、Ｉｎが拡散した場合、トランジスタの特性不良となる。したがって、金属酸化物２３０ｃを積層構造とすることで、信頼性の高い表示装置を提供することが可能となる。

金属酸化物２３０ｂ上には、ソース電極、及びドレイン電極として機能する導電体２４２（導電体２４２ａ、及び導電体２４２ｂ）が設けられる。導電体２４２として、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、インジウム、ルテニウム、イリジウム、ストロンチウム、ランタンから選ばれた金属元素、又は上述した金属元素を成分とする合金か、上述した金属元素を組み合わせた合金等を用いることが好ましい。例えば、窒化タンタル、窒化チタン、タングステン、チタンとアルミニウムを含む窒化物、タンタルとアルミニウムを含む窒化物、酸化ルテニウム、窒化ルテニウム、ストロンチウムとルテニウムを含む酸化物、又はランタンとニッケルを含む酸化物を用いることが好ましい。また、窒化タンタル、窒化チタン、チタンとアルミニウムを含む窒化物、タンタルとアルミニウムを含む窒化物、酸化ルテニウム、窒化ルテニウム、ストロンチウムとルテニウムを含む酸化物、ランタンとニッケルを含む酸化物は、酸化しにくい導電性材料、又は、酸素を吸収しても導電性を維持する材料であるため、好ましい。

金属酸化物２３０と接するように上記導電体２４２を設けることで、金属酸化物２３０の導電体２４２近傍において、酸素濃度が低減する場合がある。また、金属酸化物２３０の導電体２４２近傍において、導電体２４２に含まれる金属と、金属酸化物２３０の成分とを含む金属化合物層が形成される場合がある。このような場合、金属酸化物２３０の導電体２４２近傍の領域において、キャリア密度が増加し、当該領域は、低抵抗領域となる。

ここで、導電体２４２ａと導電体２４２ｂの間の領域は、絶縁体２８０の開口に重畳して形成される。これにより、導電体２４２ａと導電体２４２ｂの間に導電体２６０を自己整合的に配置することができる。

絶縁体２５０は、ゲート絶縁体として機能する。絶縁体２５０は、金属酸化物２３０ｃの上面に接して配置することが好ましい。絶縁体２５０は、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、フッ素を添加した酸化シリコン、炭素を添加した酸化シリコン、炭素及び窒素を添加した酸化シリコン、空孔を有する酸化シリコンを用いることができる。特に、酸化シリコン、及び酸化窒化シリコンは熱に対し安定であるため好ましい。

絶縁体２５０は、絶縁体２２４と同様に、絶縁体２５０中の水又は水素等の不純物濃度が低減されていることが好ましい。絶縁体２５０の膜厚は、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下とするのが好ましい。

絶縁体２５０と導電体２６０との間に金属酸化物を設けてもよい。当該金属酸化物は、絶縁体２５０から導電体２６０への酸素拡散を抑制することが好ましい。これにより、絶縁体２５０の酸素による導電体２６０の酸化を抑制することができる。

当該金属酸化物は、ゲート絶縁体の一部としての機能を有する場合がある。したがって、絶縁体２５０に酸化シリコン又は酸化窒化シリコン等を用いる場合、当該金属酸化物は、比誘電率が高いｈｉｇｈ−ｋ材料である金属酸化物を用いることが好ましい。ゲート絶縁体を、絶縁体２５０と当該金属酸化物との積層構造とすることで、熱に対して安定、且つ比誘電率の高い積層構造とすることができる。したがって、ゲート絶縁体の物理膜厚を保持したまま、トランジスタ動作時に印加するゲート電位の低減化が可能となる。また、ゲート絶縁体として機能する絶縁体の等価酸化膜厚（ＥＯＴ）の薄膜化が可能となる。

具体的には、ハフニウム、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、ジルコニウム、タングステン、チタン、タンタル、ニッケル、ゲルマニウム、又は、マグネシウム等から選ばれた一種、又は二種以上が含まれた金属酸化物を用いることができる。特に、アルミニウム、又はハフニウムの一方又は双方の酸化物を含む絶縁体である、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、アルミニウム及びハフニウムを含む酸化物（ハフニウムアルミネート）等を用いることが好ましい。

導電体２６０は、図３１Ｂ、及び図３１Ｃでは２層構造として示しているが、単層構造でもよいし、３層以上の積層構造であってもよい。

導電体２６０ａは、上述の、水素原子、水素分子、水分子、窒素原子、窒素分子、酸化窒素分子（Ｎ_２Ｏ、ＮＯ、又はＮＯ_２等）、又は銅原子等の不純物の拡散を抑制する機能を有する導電体を用いることが好ましい。又は、酸素（例えば、酸素原子、及び酸素分子等の少なくとも一）の拡散を抑制する機能を有する導電性材料を用いることが好ましい。

導電体２６０ａが酸素の拡散を抑制する機能を持つことにより、絶縁体２５０に含まれる酸素により、導電体２６０ｂが酸化して導電率が低下することを抑制することができる。酸素の拡散を抑制する機能を有する導電性材料として、例えば、タンタル、窒化タンタル、ルテニウム、又は酸化ルテニウム等を用いることが好ましい。

導電体２６０ｂは、タングステン、銅、又はアルミニウムを主成分とする導電性材料を用いることが好ましい。また、導電体２６０は、配線としても機能するため、導電性が高い導電体を用いることが好ましい。例えば、タングステン、銅、又はアルミニウムを主成分とする導電性材料を用いることができる。また、導電体２６０ｂは積層構造としてもよく、例えば、チタン又は窒化チタンと上記導電性材料との積層構造としてもよい。

図３１Ｃに示すように、金属酸化物２３０ｂの導電体２４２と重ならない領域、言い換えると、金属酸化物２３０のチャネル形成領域において、金属酸化物２３０の側面が導電体２６０で覆うように配置されている。これにより、第１のゲート電極としての機能を有する導電体２６０の電界を、金属酸化物２３０の側面に作用させやすくなる。よって、トランジスタ７０のオン電流を増大させ、周波数特性を向上させることができる。

絶縁体２５４は、絶縁体２１４等と同様に、水又は水素等の不純物が、絶縁体２８０側からトランジスタ７０に混入することを抑制するバリア絶縁膜として機能することが好ましい。例えば、絶縁体２５４は、絶縁体２２４より水素透過性が低いことが好ましい。さらに、図３１Ｂ及び図３１Ｃに示すように、絶縁体２５４は、金属酸化物２３０ｃの側面、導電体２４２ａの上面と側面、導電体２４２ｂの上面と側面、金属酸化物２３０ａ及び金属酸化物２３０ｂの側面、並びに絶縁体２２４の上面に接することが好ましい。このような構成にすることで、絶縁体２８０に含まれる水素が、導電体２４２ａ、導電体２４２ｂ、金属酸化物２３０ａ、金属酸化物２３０ｂ及び絶縁体２２４の上面又は側面から金属酸化物２３０に侵入することを抑制できる。

さらに、絶縁体２５４は、酸素（例えば、酸素原子、及び酸素分子等の少なくとも一）の拡散を抑制する機能を有する（上記酸素が透過しにくい。）ことが好ましい。例えば、絶縁体２５４は、絶縁体２８０又は絶縁体２２４より酸素透過性が低いことが好ましい。

絶縁体２５４は、スパッタリング法を用いて成膜されることが好ましい。絶縁体２５４を、酸素を含む雰囲気でスパッタリング法を用いて成膜することで、絶縁体２２４の絶縁体２５４と接する領域近傍に酸素を添加することができる。これにより、当該領域から、絶縁体２２４を介して金属酸化物２３０中に酸素を供給することができる。ここで、絶縁体２５４が、上方への酸素の拡散を抑制する機能を有することで、酸素が金属酸化物２３０から絶縁体２８０へ拡散することを防ぐことができる。また、絶縁体２２２が、下方への酸素の拡散を抑制する機能を有することで、酸素が金属酸化物２３０から基板側へ拡散することを防ぐことができる。このようにして、金属酸化物２３０のチャネル形成領域に酸素が供給される。これにより、金属酸化物２３０の酸素欠損を低減し、トランジスタのノーマリーオン化を抑制することができる。

絶縁体２５４として、例えば、アルミニウム及びハフニウムの一方又は双方の酸化物を含む絶縁体を成膜するとよい。なお、アルミニウム及びハフニウムの一方又は双方の酸化物を含む絶縁体として、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、アルミニウム及びハフニウムを含む酸化物（ハフニウムアルミネート）等を用いることが好ましい。

水素に対してバリア性を有する絶縁体２５４によって、絶縁体２２４、及び金属酸化物２３０を覆うことで、絶縁体２８０は、絶縁体２５４によって、絶縁体２２４、及び金属酸化物２３０と離隔されている。これにより、トランジスタ７０の外方から水素等の不純物が浸入することを抑制できるため、トランジスタ７０に良好な電気特性及び信頼性を与えることができる。

絶縁体２８０は、絶縁体２５４を介して、絶縁体２２４、及び導電体２４２上に設けられる。例えば、絶縁体２８０として、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、フッ素を添加した酸化シリコン、炭素を添加した酸化シリコン、炭素及び窒素を添加した酸化シリコン、又は空孔を有する酸化シリコン等を有することが好ましい。特に、酸化シリコン及び酸化窒化シリコンは、熱的に安定であるため好ましい。特に、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、及び空孔を有する酸化シリコン等の材料は、加熱により脱離する酸素を含む領域を容易に形成することができるため好ましい。

絶縁体２８０中の水又は水素等の不純物濃度が低減されていることが好ましい。また、絶縁体２８０の上面は、平坦化されていてもよい。

絶縁体２７４は、絶縁体２１４等と同様に、水又は水素等の不純物が、上方から絶縁体２８０に混入することを抑制するバリア絶縁膜として機能することが好ましい。絶縁体２７４として、例えば、絶縁体２１４、又は絶縁体２５４等に用いることができる絶縁体を用いればよい。

絶縁体２７４の上に、層間膜として機能する絶縁体２８１を設けることが好ましい。絶縁体２８１は、絶縁体２２４等と同様に、膜中の水又は水素等の不純物濃度が低減されていることが好ましい。

絶縁体２８１、絶縁体２７４、絶縁体２８０、及び絶縁体２５４に形成された開口に、導電体２４０ａ及び導電体２４０ｂを配置する。導電体２４０ａ及び導電体２４０ｂは、導電体２６０を挟んで対向して設ける。なお、導電体２４０ａ及び導電体２４０ｂの上面は、絶縁体２８１の上面と、同一平面上としてもよい。

なお、絶縁体２８１、絶縁体２７４、絶縁体２８０、及び絶縁体２５４の開口の内壁に接して、絶縁体２４１ａが設けられ、その側面に接して導電体２４０ａの第１の導電体が形成されている。当該開口の底部の少なくとも一部には導電体２４２ａが位置しており、導電体２４０ａが導電体２４２ａと接する。同様に、絶縁体２８１、絶縁体２７４、絶縁体２８０、及び絶縁体２５４の開口の内壁に接して、絶縁体２４１ｂが設けられ、その側面に接して導電体２４０ｂの第１の導電体が形成されている。当該開口の底部の少なくとも一部には導電体２４２ｂが位置しており、導電体２４０ｂが導電体２４２ｂと接する。

導電体２４０ａ及び導電体２４０ｂは、タングステン、銅、又はアルミニウムを主成分とする導電性材料を用いることが好ましい。また、導電体２４０ａ及び導電体２４０ｂは積層構造としてもよい。

導電体２４０を積層構造とする場合、導電体２４２、絶縁体２５４、絶縁体２８０、絶縁体２７４、絶縁体２８１と接する導電体には、上述の、水又は水素等の不純物の拡散を抑制する機能を有する導電体を用いることが好ましい。例えば、タンタル、窒化タンタル、チタン、窒化チタン、ルテニウム、又は酸化ルテニウム等を用いることが好ましい。また、水又は水素等の不純物の拡散を抑制する機能を有する導電性材料は、単層又は積層で用いてもよい。当該導電性材料を用いることで、絶縁体２８０に添加された酸素が導電体２４０ａ及び導電体２４０ｂに吸収されることを抑制できる。また、絶縁体２８１より上層から水又は水素等の不純物が、導電体２４０ａ及び導電体２４０ｂを通じて金属酸化物２３０に混入することを抑制できる。

絶縁体２４１ａ及び絶縁体２４１ｂとして、例えば、絶縁体２５４等に用いることができる絶縁体を用いればよい。絶縁体２４１ａ及び絶縁体２４１ｂは、絶縁体２８０に接して設けられるため、絶縁体２８０等から水又は水素等の不純物が、導電体２４０ａ及び導電体２４０ｂを通じて金属酸化物２３０に混入することを抑制できる。また、絶縁体２８０に含まれる酸素が導電体２４０ａ及び導電体２４０ｂに吸収されることを抑制できる。

図示しないが、導電体２４０ａの上面、及び導電体２４０ｂの上面に接して配線として機能する導電体を配置してもよい。配線として機能する導電体は、タングステン、銅、又はアルミニウムを主成分とする導電性材料を用いることが好ましい。また、当該導電体は、積層構造としてもよく、例えば、チタン又は窒化チタンと上記導電性材料との積層としてもよい。当該導電体は、絶縁体に設けられた開口に埋め込むように形成してもよい。

＜発光素子の構成例＞
発光素子２０が有するＥＬ層２３は、図３２Ａに示すように、層４４２０、発光層４４１１、及び層４４３０等の複数の層で構成できる。層４４２０は、例えば電子注入性の高い物質を含む層（電子注入層）及び電子輸送性の高い物質を含む層（電子輸送層）等を有することができる。発光層４４１１は、例えば発光性の化合物を有する。層４４３０は、例えば正孔注入性の高い物質を含む層（正孔注入層）及び正孔輸送性の高い物質を含む層（正孔輸送層）を有することができる。

一対の電極間に設けられた層４４２０、発光層４４１１、及び層４４３０を有する構成は単一の発光ユニットとして機能することができ、本明細書では図３２Ａの構成をシングル構造という。

なお、図３２Ｂに示すように層４４２０と層４４３０との間に複数の発光層（発光層４４１１、発光層４４１２、発光層４４１３）が設けられる構成もシングル構造のバリエーションである。

また、図３２Ｃに示すように、複数の発光ユニット（ＥＬ層２３ａ、ＥＬ層２３ｂ）が中間層（電荷発生層）４４４０を介して直列に接続された構成を本明細書等ではタンデム構造という。なお、本明細書等においては、図３２Ｃに示すような構成をタンデム構造というが、これに限定されず、例えば、タンデム構造をスタック構造といってもよい。なお、タンデム構造とすることで、高輝度発光が可能な発光素子とすることができる。

また、上述の白色発光素子（シングル構造又はタンデム構造）と、前述のＳＢＳ構造の発光素子と、を比較した場合、ＳＢＳ構造の発光素子は、白色発光素子よりも消費電力を低くすることができる。消費電力を低く抑えたい場合は、ＳＢＳ構造の発光素子を用いると好適である。一方で、白色発光素子は、製造プロセスがＳＢＳ構造の発光素子よりも簡単であるため、製造コストを低くすることができる、又は製造歩留まりを高くすることができるため、好適である。

発光素子２０の発光色は、ＥＬ層２３を構成する材料によって、赤、緑、青、シアン、マゼンタ、黄又は白等とすることができる。また、発光素子２０にマイクロキャビティ構造を付与することにより色純度をさらに高めることができる。

白色の光を発する発光素子は、発光層に２種類以上の発光物質を含む構成とすることが好ましい。白色発光を得るには、２以上の発光物質の各々の発光が補色の関係となるような発光物質を選択すればよい。

発光層には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）、Ｙ（黄）、又はＯ（橙）等の発光を示す発光物質を２種類以上含むことが好ましい。

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、又は実施例と適宜組み合わせて実施することができる。

（実施の形態２）
本実施の形態では、上記の実施の形態で説明したＯＳトランジスタに用いることができる金属酸化物について説明する。

＜結晶構造の分類＞
まず、酸化物半導体における、結晶構造の分類について、図３３Ａを用いて説明を行う。図３３Ａは、酸化物半導体、代表的にはＩＧＺＯ（Ｉｎと、Ｇａと、Ｚｎと、を含む金属酸化物）の結晶構造の分類を説明する図である。

図３３Ａに示すように、酸化物半導体は、大きく分けて「Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ（無定形）」と、「Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ（結晶性）」と、「Ｃｒｙｓｔａｌ（結晶）」と、に分類される。また、「Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ」の中には、ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ　ａｍｏｒｐｈｏｕｓが含まれる。また、「Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ」の中には、ＣＡＡＣ（ｃ−ａｘｉｓ−ａｌｉｇｎｅｄ　ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）、ｎｃ（ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）、及びＣＡＣ（ｃｌｏｕｄ−ａｌｉｇｎｅｄ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）が含まれる。なお、「Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ」の分類には、ｓｉｎｇｌｅ　ｃｒｙｓｔａｌ、ｐｏｌｙ　ｃｒｙｓｔａｌ、及びｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ　ａｍｏｒｐｈｏｕｓは除かれる（ｅｘｃｌｕｄｉｎｇ　ｓｉｎｇｌｅ　ｃｒｙｓｔａｌ　ａｎｄ　ｐｏｌｙ　ｃｒｙｓｔａｌ）。また、「Ｃｒｙｓｔａｌ」の中には、ｓｉｎｇｌｅ　ｃｒｙｓｔａｌ、及びｐｏｌｙ　ｃｒｙｓｔａｌが含まれる。

なお、図３３Ａに示す太枠内の構造は、「Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ（無定形）」と、「Ｃｒｙｓｔａｌ（結晶）」との間の中間状態であり、新しい境界領域（Ｎｅｗ　ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ　ｐｈａｓｅ）に属する構造である。すなわち、当該構造は、エネルギー的に不安定な「Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ（無定形）」、及び「Ｃｒｙｓｔａｌ（結晶）」とは全く異なる構造と言い換えることができる。

なお、膜又は基板の結晶構造は、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ−Ｒａｙ　Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）スペクトルを用いて評価することができる。ここで、「Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ」に分類されるＣＡＡＣ−ＩＧＺＯ膜のＧＩＸＤ（Ｇｒａｚｉｎｇ−Ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ　ＸＲＤ）測定で得られるＸＲＤスペクトルを図３３Ｂに示す。なお、ＧＩＸＤ法は、薄膜法又はＳｅｅｍａｎｎ−Ｂｏｈｌｉｎ法ともいう。以降、図３３Ｂに示すＧＩＸＤ測定で得られるＸＲＤスペクトルを、単にＸＲＤスペクトルと記す。なお、図３３Ｂに示すＣＡＡＣ−ＩＧＺＯ膜の組成は、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：３［原子数比］又はその近傍である。また、図３３Ｂに示すＣＡＡＣ−ＩＧＺＯ膜の厚さは、５００ｎｍである。

図３３Ｂでは、横軸は２θ［ｄｅｇ．］であり、縦軸は強度（Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）［ａ．ｕ．］である。図３３Ｂに示すように、ＣＡＡＣ−ＩＧＺＯ膜のＸＲＤスペクトルでは、明確な結晶性を示すピークが検出される。具体的には、ＣＡＡＣ−ＩＧＺＯ膜のＸＲＤスペクトルでは、２θ＝３１°又はその近傍に、ｃ軸配向を示すピークが検出される。なお、図３３Ｂに示すように、２θ＝３１°又はその近傍のピークは、ピーク強度が検出された角度を軸に左右非対称である。

膜又は基板の結晶構造は、極微電子線回折法（ＮＢＥＤ：Ｎａｎｏ　Ｂｅａｍ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）によって観察される回折パターン（極微電子線回折パターンともいう。）にて評価することができる。ＣＡＡＣ−ＩＧＺＯ膜の回折パターンを、図３３Ｃに示す。図３３Ｃは、電子線を基板に対して平行に入射するＮＢＥＤによって観察される回折パターンである。なお、図３３Ｃに示すＣＡＡＣ−ＩＧＺＯ膜の組成は、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：３［原子数比］又はその近傍である。また、極微電子線回折法では、プローブ径を１ｎｍとして電子線回折が行われる。

図３３Ｃに示すように、ＣＡＡＣ−ＩＧＺＯ膜の回折パターンでは、ｃ軸配向を示す複数のスポットが観察される。

〔酸化物半導体の構造〕
なお、酸化物半導体は、結晶構造に着目した場合、図３３Ａとは異なる分類となる場合がある。例えば、酸化物半導体は、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、例えば、上述のＣＡＡＣ−ＯＳ、及びｎｃ−ＯＳがある。また、非単結晶酸化物半導体には、多結晶酸化物半導体、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等が含まれる。

ここで、上述のＣＡＡＣ−ＯＳ、ｎｃ−ＯＳ、及びａ−ｌｉｋｅ　ＯＳの詳細について、説明を行う。

［ＣＡＡＣ−ＯＳ］
ＣＡＡＣ−ＯＳは、複数の結晶領域を有し、当該複数の結晶領域はｃ軸が特定の方向に配向している酸化物半導体である。なお、特定の方向とは、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の厚さ方向、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の被形成面の法線方向、又はＣＡＡＣ−ＯＳ膜の表面の法線方向である。また、結晶領域とは、原子配列に周期性を有する領域である。なお、原子配列を格子配列とみなすと、結晶領域とは、格子配列の揃った領域でもある。さらに、ＣＡＡＣ−ＯＳは、ａ−ｂ面方向において複数の結晶領域が連結する領域を有し、当該領域は歪みを有する場合がある。なお、歪みとは、複数の結晶領域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。つまり、ＣＡＡＣ−ＯＳは、ｃ軸配向し、ａ−ｂ面方向には明らかな配向をしていない酸化物半導体である。

なお、上記複数の結晶領域のそれぞれは、１つ又は複数の微小な結晶（最大径が１０ｎｍ未満である結晶）で構成される。結晶領域が１つの微小な結晶で構成されている場合、当該結晶領域の最大径は１０ｎｍ未満となる。また、結晶領域が多数の微小な結晶で構成されている場合、当該結晶領域の大きさは、数十ｎｍ程度となる場合がある。

Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物（元素Ｍは、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、スズ、チタン等から選ばれた一種、又は複数種）において、ＣＡＡＣ−ＯＳは、インジウム（Ｉｎ）、及び酸素を有する層（以下、Ｉｎ層）と、元素Ｍ、亜鉛（Ｚｎ）、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る。よって、（Ｍ，Ｚｎ）層にはインジウムが含まれる場合がある。また、Ｉｎ層には元素Ｍが含まれる場合がある。なお、Ｉｎ層にはＺｎが含まれる場合もある。当該層状構造は、例えば、高分解能ＴＥＭ像において、格子像として観察される。

ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に対し、例えば、ＸＲＤ装置を用いて構造解析を行うと、θ／２θスキャンを用いたＯｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ　ＸＲＤ測定では、ｃ軸配向を示すピークが２θ＝３１°又はその近傍に検出される。なお、ｃ軸配向を示すピークの位置（２θの値）は、ＣＡＡＣ−ＯＳを構成する金属元素の種類、又は組成等により変動する場合がある。

例えば、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の電子線回折パターンにおいて、複数の輝点（スポット）が観測される。なお、あるスポットと別のスポットとは、試料を透過した入射電子線のスポット（ダイレクトスポットともいう。）を対称中心として、点対称の位置に観測される。

上記特定の方向から結晶領域を観察した場合、当該結晶領域内の格子配列は、六方格子を基本とするが、単位格子は正六角形とは限らず、非正六角形である場合がある。また、上記歪みにおいて、五角形、又は七角形等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）を確認することはできない。即ち、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、及び金属原子が置換することで原子間の結合距離が変化すること等によって、歪みを許容することができるためと考えられる。

なお、明確な結晶粒界が確認される結晶構造は、いわゆる多結晶（ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌ）といわれる。結晶粒界は、再結合中心となり、キャリアが捕獲されトランジスタのオン電流の低下、又は電界効果移動度の低下等を引き起こす可能性が高い。よって、明確な結晶粒界が確認されないＣＡＡＣ−ＯＳは、トランジスタの半導体層に好適な結晶構造を有する結晶性の酸化物の一つである。なお、ＣＡＡＣ−ＯＳを構成するには、Ｚｎを有する構成が好ましい。例えば、Ｉｎ−Ｚｎ酸化物、及びＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物は、Ｉｎ酸化物よりも結晶粒界の発生を抑制できるため好適である。

ＣＡＡＣ−ＯＳは、結晶性が高く、明確な結晶粒界が確認されない酸化物半導体である。よって、ＣＡＡＣ−ＯＳは、結晶粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。また、酸化物半導体の結晶性は不純物の混入、又は欠陥の生成等によって低下する場合があるため、ＣＡＡＣ−ＯＳは不純物、又は欠陥（酸素欠損等）の少ない酸化物半導体ともいえる。従って、ＣＡＡＣ−ＯＳを有する酸化物半導体は、物理的性質が安定する。そのため、ＣＡＡＣ−ＯＳを有する酸化物半導体は熱に強く、信頼性が高い。また、ＣＡＡＣ−ＯＳは、製造工程における高い温度（所謂サーマルバジェット）に対しても安定である。したがって、ＯＳトランジスタにＣＡＡＣ−ＯＳを用いると、製造工程の自由度を広げることが可能となる。

［ｎｃ−ＯＳ］
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。別言すると、ｎｃ−ＯＳは、微小な結晶を有する。なお、当該微小な結晶の大きさは、例えば、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下、特に１ｎｍ以上３ｎｍ以下であることから、当該微小な結晶をナノ結晶ともいう。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又は非晶質酸化物半導体と区別が付かない場合がある。例えば、ｎｃ−ＯＳ膜に対し、ＸＲＤ装置を用いて構造解析を行うと、θ／２θスキャンを用いたＯｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ　ＸＲＤ測定では、結晶性を示すピークが検出されない。また、ｎｃ−ＯＳ膜に対し、ナノ結晶よりも大きいプローブ径（例えば５０ｎｍ以上）の電子線を用いる電子線回折（制限視野電子線回折ともいう。）を行うと、ハローパターンのような回折パターンが観測される。一方、ｎｃ−ＯＳ膜に対し、ナノ結晶の大きさと近いかナノ結晶より小さいプローブ径（例えば１ｎｍ以上３０ｎｍ以下）の電子線を用いる電子線回折（ナノビーム電子線回折ともいう。）を行うと、ダイレクトスポットを中心とするリング状の領域内に複数のスポットが観測される電子線回折パターンが取得される場合がある。

［ａ−ｌｉｋｅ　ＯＳ］
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酸化物半導体である。ａ−ｌｉｋｅ　ＯＳは、鬆又は低密度領域を有する。即ち、ａ−ｌｉｋｅ　ＯＳは、ｎｃ−ＯＳ及びＣＡＡＣ−ＯＳと比べて、結晶性が低い。また、ａ−ｌｉｋｅ　ＯＳは、ｎｃ−ＯＳ及びＣＡＡＣ−ＯＳと比べて、膜中の水素濃度が高い。

［酸化物半導体の構成］
次に、上述のＣＡＣ−ＯＳの詳細について、説明を行う。なお、ＣＡＣ−ＯＳは材料構成に関する。

［ＣＡＣ−ＯＳ］
ＣＡＣ−ＯＳとは、例えば、金属酸化物を構成する元素が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、１ｎｍ以上３ｎｍ以下、又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、金属酸化物において、一つ又は複数の金属元素が偏在し、該金属元素を有する領域が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、１ｎｍ以上３ｎｍ以下、又はその近傍のサイズで混合した状態をモザイク状、又はパッチ状ともいう。

さらに、ＣＡＣ−ＯＳとは、第１の領域と、第２の領域と、に材料が分離することでモザイク状となり、当該第１の領域が、膜中に分布した構成（以下、クラウド状ともいう。）である。つまり、ＣＡＣ−ＯＳは、当該第１の領域と、当該第２の領域とが、混合している構成を有する複合金属酸化物である。

ここで、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ−ＯＳを構成する金属元素に対するＩｎ、Ｇａ、及びＺｎの原子数比のそれぞれを、［Ｉｎ］、［Ｇａ］、及び［Ｚｎ］と表記する。例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ−ＯＳにおいて、第１の領域は、［Ｉｎ］が、ＣＡＣ−ＯＳ膜の組成における［Ｉｎ］よりも大きい領域である。また、第２の領域は、［Ｇａ］が、ＣＡＣ−ＯＳ膜の組成における［Ｇａ］よりも大きい領域である。又は、例えば、第１の領域は、［Ｉｎ］が、第２の領域における［Ｉｎ］よりも大きく、且つ、［Ｇａ］が、第２の領域における［Ｇａ］よりも小さい領域である。また、第２の領域は、［Ｇａ］が、第１の領域における［Ｇａ］よりも大きく、且つ、［Ｉｎ］が、第１の領域における［Ｉｎ］よりも小さい領域である。

具体的には、上記第１の領域は、インジウム酸化物、又はインジウム亜鉛酸化物等が主成分である領域である。また、上記第２の領域は、ガリウム酸化物、又はガリウム亜鉛酸化物等が主成分である領域である。つまり、上記第１の領域を、Ｉｎを主成分とする領域と言い換えることができる。また、上記第２の領域を、Ｇａを主成分とする領域と言い換えることができる。

なお、上記第１の領域と、上記第２の領域とは、明確な境界が観察できない場合がある。

例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ−ＯＳでは、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ：Ｅｎｅｒｇｙ　Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ　Ｘ−ｒａｙ　ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用いて取得したＥＤＸマッピングにより、Ｉｎを主成分とする領域（第１の領域）と、Ｇａを主成分とする領域（第２の領域）とが、偏在し、混合している構造を有することが確認できる。

ＣＡＣ−ＯＳをトランジスタに用いる場合、第１の領域に起因する導電性と、第２の領域に起因する絶縁性とが、相補的に作用することにより、スイッチングさせる機能（Ｏｎ／Ｏｆｆさせる機能）をＣＡＣ−ＯＳに付与することができる。つまり、ＣＡＣ−ＯＳ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。導電性の機能と絶縁性の機能と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。よって、ＣＡＣ−ＯＳをトランジスタに用いることで、高いオン電流（Ｉ_ｏｎ）、高い電界効果移動度（μ）、及び良好なスイッチング動作を実現することができる。

酸化物半導体は、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、ＣＡＣ−ＯＳ、ｎｃ−ＯＳ、ＣＡＡＣ−ＯＳのうち、二種以上を有していてもよい。

＜酸化物半導体を有するトランジスタ＞
続いて、上記酸化物半導体をトランジスタに用いる場合について説明する。

上記酸化物半導体をトランジスタに用いることで、高い電界効果移動度のトランジスタを実現することができる。また、信頼性の高いトランジスタを実現することができる。

トランジスタには、キャリア濃度の低い酸化物半導体を用いることが好ましい。例えば、酸化物半導体のキャリア濃度は１×１０^１７ｃｍ^−３以下、好ましくは１×１０^１５ｃｍ^−３以下、さらに好ましくは１×１０^１３ｃｍ^−３以下、より好ましくは１×１０^１１ｃｍ^−３以下、さらに好ましくは１×１０^１０ｃｍ^−３未満であり、１×１０^−９ｃｍ^−３以上である。なお、酸化物半導体膜のキャリア濃度を低くする場合においては、酸化物半導体膜中の不純物濃度を低くし、欠陥準位密度を低くすればよい。本明細書等において、不純物濃度が低く、欠陥準位密度の低いことを高純度真性又は実質的に高純度真性と言う。なお、キャリア濃度の低い酸化物半導体を、高純度真性又は実質的に高純度真性な酸化物半導体という場合がある。

高純度真性又は実質的に高純度真性である酸化物半導体膜は、欠陥準位密度が低いため、トラップ準位密度も低くなる場合がある。

酸化物半導体のトラップ準位に捕獲された電荷は、消失するまでに要する時間が長く、あたかも固定電荷のように振る舞うことがある。そのため、トラップ準位密度の高い酸化物半導体にチャネル形成領域が形成されるトランジスタは、電気特性が不安定となる場合がある。

従って、トランジスタの電気特性を安定にするためには、酸化物半導体中の不純物濃度を低減することが有効である。また、酸化物半導体中の不純物濃度を低減するためには、近接する膜中の不純物濃度も低減することが好ましい。不純物は、水素、窒素、アルカリ金属、アルカリ土類金属、鉄、ニッケル、又はシリコン等がある。

＜不純物＞
ここで、酸化物半導体中における各不純物の影響について説明する。

酸化物半導体において、第１４族元素の一つであるシリコン、又は炭素が含まれると、酸化物半導体において欠陥準位が形成される。このため、酸化物半導体におけるシリコン、又は炭素の濃度と、酸化物半導体との界面近傍のシリコン、又は炭素の濃度（二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　Ｉｏｎ　Ｍａｓｓ　Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）により得られる濃度）を、２×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、好ましくは２×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下とする。

酸化物半導体にアルカリ金属又はアルカリ土類金属が含まれると、欠陥準位を形成し、キャリアを生成する場合がある。従って、アルカリ金属又はアルカリ土類金属が含まれている酸化物半導体を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。このため、ＳＩＭＳにより得られる酸化物半導体中のアルカリ金属又はアルカリ土類金属の濃度を、１×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、好ましくは２×１０^１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下にする。

酸化物半導体において、窒素が含まれると、キャリアである電子が生じ、キャリア濃度が増加し、ｎ型化しやすい。この結果、窒素が含まれている酸化物半導体を半導体に用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。又は、酸化物半導体において、窒素が含まれると、トラップ準位が形成される場合がある。この結果、トランジスタの電気特性が不安定となる場合がある。このため、ＳＩＭＳにより得られる酸化物半導体中の窒素濃度を、５×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３未満、好ましくは５×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、より好ましくは１×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、さらに好ましくは５×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下にする。

酸化物半導体に含まれる水素は、金属原子と結合する酸素と反応して水になるため、酸素欠損を形成する場合がある。該酸素欠損に水素が入ることで、キャリアである電子が生成される場合がある。また、水素の一部が金属原子と結合する酸素と結合して、キャリアである電子を生成することがある。従って、水素が含まれている酸化物半導体を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。このため、酸化物半導体中の水素はできる限り低減されていることが好ましい。具体的には、酸化物半導体において、ＳＩＭＳにより得られる水素濃度を、１×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３未満、好ましくは１×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３未満、より好ましくは５×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３未満、さらに好ましくは１×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３未満にする。

不純物が十分に低減された酸化物半導体をトランジスタのチャネル形成領域に用いることで、安定した電気特性を付与することができる。

（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の一態様である表示装置を備える電子機器について説明する。

図３４Ａ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、及びケーブル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は例えば無線受信機を備え、例えば受信した画像データに対応する画像を表示部８２０４に表示させることができる。また、本体８２０３に設けられたカメラで使用者の眼球又はまぶたの動きを捉え、その情報をもとに使用者の視線の座標を算出することにより、使用者の視線を入力手段として用いることができる。

装着部８２０１には、使用者に触れる位置に複数の電極が設けられていてもよい。本体８２０３は使用者の眼球の動きに伴って電極に流れる電流を検知することにより、使用者の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を検知することにより、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、又は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に表示する機能を有していてもよい。また、例えば使用者の頭部の動きを検出し、表示部８２０４に表示する画像をその動きに合わせて変化させてもよい。

表示部８２０４に、本発明の一態様の表示装置を適用できる。これにより、表示部８２０４に高品位の画像を表示できる。

図３４Ｂ、図３４Ｃ、及び図３４Ｄ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。また、筐体８３０１にはバッテリ８３０６が内蔵されており、バッテリ８３０６から例えば表示部８３０２に電力を供給できる。

使用者は、レンズ８３０５を通して、表示部８３０２の表示を視認できる。なお、表示部８３０２を湾曲して配置させると好ましい。表示部８３０２を湾曲して配置することで、使用者が高い臨場感を感じることができる。なお、本実施の形態においては、表示部８３０２を１つ設ける構成について例示したが、これに限定されず、例えば、表示部８３０２を２つ設ける構成としてもよい。この場合、使用者の片方の目に１つ、もう片方の目に１つの表示部が配置されるような構成とすると、例えば視差を用いた３次元表示を行うことも可能となる。

なお、表示部８３０２に、本発明の一態様の表示装置を適用できる。これにより、表示部８３０２に高品位の画像を表示できる。

次に、図３４Ａ乃至図３４Ｄに示す電子機器と、異なる電子機器の一例を図３５Ａ及び図３５Ｂに示す。

図３５Ａ及び図３５Ｂ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）、及びバッテリ９００９等を有する。

図３５Ａ及び図３５Ｂ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、テキスト画像等）を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付、又は時刻等を表示する機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、無線通信機能、無線通信機能を用いて様々なコンピュータネットワークに接続する機能、無線通信機能を用いて様々なデータの送信又は受信を行う機能、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して表示部に表示する機能、等を有することができる。なお、図３５Ａ及び図３５Ｂに示す電子機器が有することのできる機能はこれらに限定されず、様々な機能を有することができる。また、図３５Ａ及び図３５Ｂには図示していないが、電子機器には、複数の表示部を有する構成としてもよい。また、該電子機器にカメラ等を設け、静止画を撮影する機能、動画を撮影する機能、撮影した画像を記録媒体（外部又はカメラに内蔵）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３５Ａ及び図３５Ｂに示す電子機器の詳細について、以下説明を行う。

図３５Ａ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用いることができる。また、携帯情報端末９１０１は、文字又は画像をその複数の面に表示できる。例えば、操作ボタン９０５０（操作アイコン又は単にアイコンともいう）を表示部９００１の一の面に表示できる。また、破線の矩形で示す情報９０５１を表示部９００１の他の面に表示できる。なお、情報９０５１の一例として、電子メール、ＳＮＳ（ソーシャル・ネットワーキング・サービス）、又は電話等の着信を知らせる表示、電子メール又はＳＮＳ等の題名、電子メール又はＳＮＳ等の送信者名、日時、時刻、バッテリの残量、アンテナ受信の強度等がある。又は、情報９０５１が表示されている位置に、情報９０５１の代わりに、操作ボタン９０５０等を表示してもよい。

携帯情報端末９１０１に、本発明の一態様の表示装置を適用できる。これにより、表示部９００１に高品位の画像を表示できる。

図３５Ｂ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、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作成、音楽再生、インターネット通信、コンピュータゲーム等の種々のアプリケーションを実行できる。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。図３５Ｂでは、時刻９２５１、操作ボタン９２５２（操作アイコン又は単にアイコンともいう）、及びコンテンツ９２５３を表示部９００１に表示している例を示している。コンテンツ９２５３は、例えば動画とすることができる。

また、携帯情報端末９２００は、通信規格された近距離無線通信を実行することが可能である。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を有し、他の情報端末とコネクターを介して直接データのやりとりを行うことができる。また接続端子９００６を介して充電を行うこともできる。なお、充電動作は接続端子９００６を介さずに無線給電により行ってもよい。

携帯情報端末９２００に、本発明の一態様の表示装置を適用できる。これにより、表示部９００１に高品位の画像を表示できる。

本実施例では、サンプルを作製し、走査型透過顕微鏡（ＳＴＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）による像を取得した結果を示す。

図３６Ａ乃至図３６Ｃは、本実施例に係るサンプルの作製方法を示す図である。本実施例では、まず、シリコンを材料とした半導体基板（シリコン基板）である基板１５１上に、ＰＥＣＶＤ法を用いて５００ｎｍの酸化窒化シリコン層を成膜した（図３６Ａ）。当該酸化窒化シリコン層を、層１５３Ａとする。

次に、層１５３Ａに、断面方向の長さＬ１が９０ｎｍの開口部が形成されるように、層１５３Ａをエッチング法により加工し、絶縁層１５３を形成した（図３６Ｂ）。

その後、スパッタリング法を用いて、２０ｎｍの窒化シリコン層を室温で成膜した。当該窒化シリコン層を、絶縁層１５５とする。次に、ＡＬＤ法を用いて、５０ｎｍの酸化アルミニウム層を１００℃で成膜した。当該酸化アルミニウム層を、保護層１５７とする。その後、スパッタリング法を用いて、５０ｎｍの窒化シリコン層を室温で成膜した。当該窒化シリコン層を、保護層１５９とする（図３６Ｃ）。以上の方法により、サンプルを作製した。

図３７Ａは、作製したサンプル断面の走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）像である。図３７Ａに示すように、本実施例に係るサンプルには、保護層１５７に囲まれるように空隙１６０が形成されることが確認された。

図３７Ｂ１は、図３７Ａに示す領域１６１の拡大図である。絶縁層１５３上における絶縁層１５５の厚さＬ２、保護層１５７の厚さＬ３、及び保護層１５９の厚さＬ４は、それぞれ２０ｎｍ、４８ｎｍ、４５ｎｍであった。

図３７Ｂ２は、図３７Ａに示す領域１６２の拡大図である。保護層１５７の断面方向の長さＬ５は、２９ｎｍであった。

本実施例は、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、又は実施例と適宜組み合わせて実施することができる。

１０：表示装置、２０Ｂ：発光素子、２０Ｇ：発光素子、２０Ｒ：発光素子、２０：発光素子、２１Ａ：層、２１：下部電極、２３ａ：ＥＬ層、２３Ａ：層、２３Ｂ：ＥＬ層、２３ｂ：ＥＬ層、２３Ｇ：ＥＬ層、２３Ｒ：ＥＬ層、２３：ＥＬ層、２５Ａ：層、２５：上部電極、３０ａ：空隙、３０ｂ：空隙、３０：空隙、３１：保護層、３２Ａ：層、３２：保護層、３３：保護層、３４：保護層、３５：マイクロレンズアレイ、３６Ａ：層、３６：保護層、３７：隔壁、３８：絶縁層、３９：保護層、４１：接着層、４３：遮光層、４５：絶縁層、４７：基板、４９Ｂ：着色層、４９Ｇ：着色層、４９Ｒ：着色層、４９：着色層、５０Ｂ：画素、５０Ｇ：画素、５０Ｒ：画素、５０：画素、５１：光、６１：絶縁層、６３：導電層、６５：導電層、６７：導電層、６９：導電層、７０：トランジスタ、７１：絶縁層、８０：トランジスタ、８１：基板、８２：導電層、８３：絶縁層、８５ａ：低抵抗領域、８５ｂ：低抵抗領域、８６：素子分離層、８７：半導体層、８８：絶縁層、９１：シール材、９３：接続電極、９５：異方性導電層、９７：ＦＰＣ、１００：表示部、１０１：走査線駆動回路、１０３：データ線駆動回路、１０５：配線、１０７：配線、１１０：画素回路、１１１：トランジスタ、１１３：トランジスタ、１１５：容量、１１７：ノード、１１９：ノード、１２１：層、１２３：層、１２５：層、１３１：絶縁層、１３３：絶縁層、１３５：絶縁層、１３７：絶縁層、１４０：トランジスタ、１５１：基板、１５３Ａ：層、１５３：絶縁層、１５５：絶縁層、１５７：保護層、１５９：保護層、１６０：空隙、１６１：領域、１６２：領域、２０５ａ：導電体、２０５ｂ：導電体、２０５ｃ：導電体、２０５：導電体、２１４：絶縁体、２１６：絶縁体、２２２：絶縁体、２２４：絶縁体、２３０ａ：金属酸化物、２３０ｂ：金属酸化物、２３０ｃ：金属酸化物、２３０：金属酸化物、２４０ａ：導電体、２４０ｂ：導電体、２４０：導電体、２４１ａ：絶縁体、２４１ｂ：絶縁体、２４１：絶縁体、２４２ａ：導電体、２４２ｂ：導電体、２４２：導電体、２５０：絶縁体、２５４：絶縁体、２６０ａ：導電体、２６０ｂ：導電体、２６０：導電体、２７４：絶縁体、２８０：絶縁体、２８１：絶縁体、４４１１：発光層、４４１２：発光層、４４１３：発光層、４４２０：層、４４３０：層、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、８３０６：バッテリ、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、９００９：バッテリ、９０５０：操作ボタン、９０５１：情報、９１０１：携帯情報端末、９２００：携帯情報端末、９２５１：時刻、９２５２：操作ボタン、９２５３：コンテンツ

Claims

　第１の発光素子と、第２の発光素子と、第１の保護層と、第２の保護層と、空隙と、を有し、
　前記第１の発光素子は、第１の下部電極と、前記第１の下部電極上の第１のＥＬ層と、前記第１のＥＬ層上の第１の上部電極と、を有し、
　前記第２の発光素子は、第２の下部電極と、前記第２の下部電極上の第２のＥＬ層と、前記第２のＥＬ層上の第２の上部電極と、を有し、
　前記第１の発光素子と、前記第２の発光素子と、は隣接し、
　前記第１の保護層は、前記第１の発光素子上、及び前記第２の発光素子上に設けられ、且つ前記第１のＥＬ層の側面、及び前記第２のＥＬ層の側面と接する領域を有し、
　前記第２の保護層は、前記第１の保護層上に設けられ、
　前記空隙は、前記第１のＥＬ層と、前記第２のＥＬ層と、の間に設けられ、且つ前記第１の保護層と、前記第２の保護層と、の間に設けられる表示装置。
　請求項１において、
　前記第１のＥＬ層の側面と、前記第２のＥＬ層の側面との距離は、１μｍ以下の領域を有する、表示装置。
　請求項１又２において、
　前記空隙は、窒素、酸素、二酸化炭素、及び第１８族元素の中から選ばれるいずれか一又は複数を有する、表示装置。
　請求項３において、
　前記第１８族元素は、ヘリウム、ネオン、アルゴン、キセノン、及びクリプトンの中から選ばれるいずれか一又は複数を有する、表示装置。
　請求項１乃至４のいずれか一項において、
　前記第１の保護層の屈折率は、前記空隙の屈折率より高い表示装置。
　請求項１乃至５のいずれか一項において、
　マイクロレンズアレイを有し、
　前記マイクロレンズアレイは、前記第２の保護層上に設けられる表示装置。
　請求項１乃至６のいずれか一項において、
　前記第１のＥＬ層と、前記第２のＥＬ層と、は異なる色の光を発する機能を有する表示装置。
　請求項１乃至７のいずれか一項において、
　第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、を有し、
　前記第１のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第１の下部電極と電気的に接続され、
　前記第２のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第２の下部電極と電気的に接続され、
　前記第１のトランジスタと、前記第２のトランジスタと、はそれぞれチャネル形成領域にシリコンを有する表示装置。
　請求項１乃至７のいずれか一項において、
　第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、を有し、
　前記第１のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第１の下部電極と電気的に接続され、
　前記第２のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第２の下部電極と電気的に接続され、
　前記第１のトランジスタと、前記第２のトランジスタと、はそれぞれチャネル形成領域に金属酸化物を有する表示装置。
　請求項１乃至９のいずれか一項に記載の表示装置と、レンズと、を有する電子機器。
　第１の下部電極、前記第１の下部電極上の第１のＥＬ層、及び前記第１のＥＬ層上の第１の上部電極を有する第１の発光素子と、第２の下部電極、前記第２の下部電極上の第２のＥＬ層、及び前記第２のＥＬ層上の第２の上部電極を有し、前記第１の発光素子と隣接する第２の発光素子と、を形成し、
　前記第１の発光素子上、及び前記第２の発光素子上に設けられ、且つ前記第１のＥＬ層の側面、及び前記第２のＥＬ層の側面と接する領域を有するように第１の保護層を形成し、
　前記第１のＥＬ層と、前記第２のＥＬ層と、の間に空隙が設けられるように、第２の保護層を形成する表示装置の作製方法。
　請求項１１において、
　前記第１の保護層は、ＡＬＤ法を用いて形成し、
　前記第２の保護層は、スパッタリング法、又はＣＶＤ法を用いて形成する表示装置の作製方法。
　請求項１１又は１２において、
　前記第２の保護層上に、マイクロレンズアレイを形成する表示装置の作製方法。
　請求項１１乃至１３のいずれか一項において、
　前記第１の保護層の屈折率は、前記空隙の屈折率より高い表示装置の作製方法。
　請求項１１乃至１４のいずれか一項において、
　前記第１のＥＬ層と、前記第２のＥＬ層と、は異なる色の光を発する機能を有する表示装置の作製方法。