WO2022162501A1 - 表示装置 - Google Patents

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WO2022162501A1
WO2022162501A1 PCT/IB2022/050412 IB2022050412W WO2022162501A1 WO 2022162501 A1 WO2022162501 A1 WO 2022162501A1 IB 2022050412 W IB2022050412 W IB 2022050412W WO 2022162501 A1 WO2022162501 A1 WO 2022162501A1
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layer
light
film
display
display device
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PCT/IB2022/050412
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山崎舜平
瀬尾哲史
岡崎健一
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株式会社半導体エネルギー研究所
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Priority to KR1020237024219A priority patent/KR20230136118A/ko
Priority to JP2022577811A priority patent/JPWO2022162501A1/ja
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    • H10K59/8731Encapsulations multilayered coatings having a repetitive structure, e.g. having multiple organic-inorganic bilayers

Definitions

  • One embodiment of the present invention relates to a display device.
  • One embodiment of the present invention relates to a method for manufacturing a display device.
  • one aspect of the present invention is not limited to the above technical field.
  • Technical fields of one embodiment of the present invention disclosed in this specification and the like include semiconductor devices, display devices, light-emitting devices, power storage devices, memory devices, electronic devices, lighting devices, input devices, input/output devices, and driving methods thereof. , or methods for producing them, can be mentioned as an example.
  • a semiconductor device refers to all devices that can function by utilizing semiconductor characteristics.
  • Devices that require high-definition display panels include, for example, smartphones, tablet terminals, and notebook computers.
  • stationary display devices such as television devices and monitor devices are also required to have higher definition along with higher resolution.
  • devices that require the highest definition include, for example, devices for virtual reality (VR) or augmented reality (AR).
  • VR virtual reality
  • AR augmented reality
  • Display devices that can be applied to display panels typically include liquid crystal display devices, organic EL (Electro Luminescence) elements, light-emitting devices equipped with light-emitting elements such as light-emitting diodes (LEDs), and electrophoretic display devices.
  • Examples include electronic paper that performs display by, for example.
  • the basic structure of an organic EL device is to sandwich a layer containing a light-emitting organic compound between a pair of electrodes. By applying a voltage to this device, light can be obtained from the light-emitting organic compound.
  • a display device to which such an organic EL element is applied does not require a backlight, which is required in a liquid crystal display device or the like.
  • Patent Document 1 describes an example of a display device using an organic EL element.
  • An object of one embodiment of the present invention is to provide a display device that can easily achieve high definition and a manufacturing method thereof.
  • An object of one embodiment of the present invention is to provide a display device having both high display quality and high definition.
  • An object of one embodiment of the present invention is to provide a high-contrast display device.
  • An object of one embodiment of the present invention is to provide a highly reliable display device.
  • An object of one embodiment of the present invention is to provide a display device having a novel structure or a method for manufacturing the display device.
  • An object of one embodiment of the present invention is to provide a method for manufacturing the above display device with high yield.
  • One aspect of the present invention aims to alleviate at least one of the problems of the prior art.
  • One embodiment of the present invention is a display device including a plurality of first light-emitting elements and a plurality of second light-emitting elements.
  • the first light emitting element has a first pixel electrode, a first EL layer, a common layer, and a common electrode.
  • the second light emitting element has a second pixel electrode, a second EL layer, a common layer, and a common electrode.
  • the first light emitting element and the second light emitting element are arranged in a first direction, and the plurality of first light emitting elements and the plurality of second light emitting elements are arranged in a direction intersecting the first direction. Arrange in two directions.
  • the first EL layer and the second EL layer are provided apart from each other.
  • the first EL layer is a stack of a first light-emitting unit, a first intermediate layer, and a second light-emitting unit.
  • the second EL layer is a stack of a third light-emitting unit, a second intermediate layer, and a fourth light-emitting unit.
  • the first light-emitting unit and the second light-emitting unit have a first light-emitting layer that emits light of the first color
  • the third light-emitting unit and the fourth light-emitting unit have the first light-emitting layer. It has a second light-emitting layer that emits light of a second color different from the color.
  • the side surface of the first EL layer is perpendicular or substantially perpendicular to the surface on which the first EL layer is formed, and the side surface of the second EL layer is the surface on which the second EL layer is formed. It is preferably perpendicular or nearly perpendicular to the plane.
  • the angle between the side surface of the first EL layer and the formation surface of the first EL layer is 60 degrees or more and 90 degrees or less, and the side surface of the second EL layer and the second EL layer The angle between the layer and the surface on which it is formed is preferably 60 degrees or more and 90 degrees or less.
  • the common layer and the common electrode have a region that overlaps neither the first EL layer nor the second EL layer and overlaps with the insulating layer.
  • the insulating layer preferably includes an organic insulating film or an inorganic insulating film.
  • connection electrode on the same plane as the first pixel electrode.
  • the connection electrode is preferably electrically connected to the common electrode without interposing the first EL layer and the second EL layer.
  • connection electrode is electrically connected to the common electrode through the common layer.
  • the plurality of first light emitting elements be arranged with a definition of 1000 ppi or more and an aperture ratio of 50% or more.
  • a display device with high definition and a manufacturing method thereof it is possible to provide a display device with high definition and a manufacturing method thereof.
  • a display device having both high display quality and high definition can be provided.
  • a display device with high contrast can be provided.
  • a highly reliable display device can be provided.
  • a display device having a novel structure or a method for manufacturing the display device can be provided.
  • at least one of the problems of the prior art can be alleviated.
  • 1A and 1B are diagrams showing configuration examples of a light emitting device.
  • 2A and 2B are diagrams showing configuration examples of a light emitting device.
  • 3A and 3B are diagrams showing configuration examples of light emitting devices.
  • 4A to 4C are diagrams showing configuration examples of a light emitting device.
  • 5A to 5D are diagrams showing configuration examples of the display device.
  • 6A to 6F are diagrams illustrating an example of a method for manufacturing a display device.
  • 7A to 7F are diagrams illustrating an example of a method for manufacturing a display device.
  • 8A to 8C are diagrams illustrating an example of a method for manufacturing a display device.
  • 9A to 9D are diagrams showing configuration examples of the display device.
  • FIGS. 10A to 10E are diagrams illustrating an example of a method for manufacturing a display device.
  • 11A to 11C are diagrams illustrating configuration examples of display devices.
  • 12A to 12C are diagrams illustrating configuration examples of display devices.
  • 13A to 13C are diagrams showing configuration examples of display devices.
  • FIG. 14 is a perspective view showing an example of a display device.
  • 15A and 15B are cross-sectional views showing examples of display devices.
  • FIG. 16A is a cross-sectional view showing an example of a display device;
  • FIG. 16B is a cross-sectional view showing an example of a transistor;
  • 17A and 17B are perspective views showing an example of a display module.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view showing an example of a display device.
  • FIG. 16A is a cross-sectional view showing an example of a display device.
  • FIG. 16B is a cross-sectional view showing an example of a transistor
  • 17A and 17B
  • FIG. 19 is a cross-sectional view showing an example of a display device.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view showing an example of a display device.
  • 21A and 21B are diagrams showing configuration examples of a display device.
  • 22A and 22B are diagrams illustrating configuration examples of a display device.
  • 23A to 23J are diagrams showing configuration examples of display devices.
  • FIG. 24 is a diagram showing a configuration example of a vehicle.
  • 25A and 25B are diagrams illustrating examples of electronic devices.
  • 26A to 26D are diagrams illustrating examples of electronic devices.
  • 27A to 27F are diagrams illustrating examples of electronic devices.
  • 28A to 28F are diagrams illustrating examples of electronic devices.
  • film and the term “layer” can be interchanged with each other.
  • conductive layer or “insulating layer” may be interchangeable with the terms “conductive film” or “insulating film.”
  • an EL layer refers to a layer provided between a pair of electrodes of a light-emitting element and containing at least a light-emitting substance (also referred to as a light-emitting layer) or a laminate including a light-emitting layer.
  • a display panel which is one aspect of a display device, has a function of displaying (outputting) an image or the like on a display surface. Therefore, the display panel is one aspect of the output device.
  • the substrate of the display panel is attached with a connector such as FPC (Flexible Printed Circuit) or TCP (Tape Carrier Package), or an IC is sometimes called a display panel module, a display module, or simply a display panel.
  • a connector such as FPC (Flexible Printed Circuit) or TCP (Tape Carrier Package)
  • an IC is sometimes called a display panel module, a display module, or simply a display panel.
  • FIG. 1A shows a schematic cross-sectional view of a light emitting device 500 .
  • the light emitting device 500 has a light emitting element 550R that emits red light, a light emitting element 550G that emits green light, and a light emitting element 550B that emits blue light.
  • the light-emitting element 550R has a structure in which two light-emitting units (light-emitting unit 512R_1 and light-emitting unit 512R_2) are stacked via an intermediate layer 531 between a pair of electrodes (electrodes 501 and 502).
  • the light emitting element 550G has a light emitting unit 512G_1 and a light emitting unit 512G_2
  • the light emitting element 550B has a light emitting unit 512B_1 and a light emitting unit 512B_2.
  • the electrode 501 functions as a pixel electrode and is provided for each light emitting element.
  • the electrode 502 functions as a common electrode and is provided in common to a plurality of light emitting elements.
  • the light emitting unit 512R_1 has layers 521, 522, 523R, 524, and the like.
  • the light-emitting unit 512R_2 includes a layer 522, a light-emitting layer 523R, a layer 524, and the like.
  • the light emitting element 550R has a layer 525 and the like between the light emitting unit 512R_2 and the electrode 502. FIG. Note that the layer 525 can also be considered part of the light emitting unit 512R_2.
  • the layer 521 has, for example, a layer (hole injection layer) containing a highly hole-injecting substance.
  • the layer 522 includes, for example, a layer containing a substance with a high hole-transport property (hole-transport layer).
  • the layer 524 includes, for example, a layer containing a highly electron-transporting substance (electron-transporting layer).
  • the layer 525 includes, for example, a layer containing a highly electron-injecting substance (electron-injection layer).
  • the layer 521 may have an electron-injection layer
  • the layer 522 may have an electron-transport layer
  • the layer 524 may have a hole-transport layer
  • the layer 525 may have a hole-injection layer.
  • the layer 522, the light-emitting layer 523R, and the layer 524 may have the same configuration (material, film thickness, etc.) in the light-emitting unit 512R_1 and the light-emitting unit 512R_2, or may have different configurations.
  • the present invention is not limited to this.
  • the layer 521 has a function of both a hole-injection layer and a hole-transport layer, or when the layer 521 has a function of both an electron-injection layer and an electron-transport layer , the layer 522 may be omitted.
  • the intermediate layer 531 has a function of injecting electrons into one of the light-emitting unit 512R_1 and the light-emitting unit 512R_2 and injecting holes into the other when a voltage is applied between the electrodes 501 and 502. .
  • the intermediate layer 531 can also be called a charge generation layer.
  • the light-emitting layer 523R included in the light-emitting element 550R includes a light-emitting substance that emits red light
  • the light-emitting layer 523G included in the light-emitting element 550G includes a light-emitting substance that emits green light
  • 523B has a luminescent material that exhibits blue emission.
  • the light emitting element 550G and the light emitting element 550B each have a configuration in which the light emitting layer 523R of the light emitting element 550R is replaced with a light emitting layer 523G and a light emitting layer 523B, and other configurations are the same as those of the light emitting element 550R. .
  • the layers 521, 522, 524, and 525 may have the same configuration (material, film thickness, etc.) in the light emitting device of each color, or may have different configurations.
  • a configuration in which a plurality of light-emitting units are connected in series via an intermediate layer 531, such as the light-emitting element 550R, the light-emitting element 550G, and the light-emitting element 550B, is referred to herein as a tandem structure.
  • a structure having one light-emitting unit between a pair of electrodes is called a single structure.
  • the tandem structure it is called a tandem structure, but it is not limited to this, and for example, the tandem structure may be called a stack structure.
  • a light-emitting element capable of emitting light with high luminance can be obtained by adopting a tandem structure.
  • the tandem structure can reduce the current required to obtain the same luminance as compared with the single structure, so reliability can be improved.
  • a structure in which a light-emitting layer is separately formed for each light-emitting element, such as the light-emitting element 550R, the light-emitting element 550G, and the light-emitting element 550B, is sometimes called an SBS (side-by-side) structure.
  • SBS side-by-side
  • the material and structure can be optimized for each light-emitting element, so the degree of freedom in selecting the material and structure increases, and it becomes easy to improve luminance and reliability.
  • the light-emitting device 500 of one embodiment of the present invention has a tandem structure and an SBS structure. Therefore, it is possible to have both the merit of the tandem structure and the merit of the SBS structure.
  • the light-emitting device 500 of one embodiment of the present invention may be referred to as a two-stage tandem structure because it has a structure in which two light-emitting units are arranged in series as illustrated in FIG. 1A. Further, in the two-stage tandem structure shown in FIG. 1A, the structure is such that the second light-emitting unit having the red light-emitting layer is stacked on the first light-emitting unit having the red light-emitting layer. Similarly, the two-stage tandem structure shown in FIG.
  • 1A has a structure in which a second light-emitting unit having a green light-emitting layer is stacked on a first light-emitting unit having a green light-emitting layer, and a blue light-emitting layer is formed.
  • a structure is obtained in which the second light-emitting unit having a blue light-emitting layer is stacked on the first light-emitting unit.
  • FIG. 1B is a modification of the light emitting device 500 shown in FIG. 1A.
  • a light-emitting device 500 shown in FIG. 1B is an example in which a layer 525 is commonly provided between light-emitting elements, like the electrode 502 . At this time, layer 525 can be referred to as a common layer.
  • layer 525 can be referred to as a common layer.
  • a light-emitting device 500 shown in FIG. 2A is an example in which three light-emitting units are stacked.
  • the light-emitting element 550R has a light-emitting unit 512R_3 laminated on the light-emitting unit 512R_2 with an intermediate layer 531 interposed therebetween.
  • the light emitting unit 512R_3 has the same configuration as the light emitting unit 512R_2.
  • the light emitting unit 512G_3 included in the light emitting element 550G and the light emitting unit 512B_3 included in the light emitting element 550B are similar to the light emitting unit 512R_3.
  • FIG. 2B shows an example of stacking n light-emitting units (n is an integer of 2 or more).
  • the luminance obtained from the light-emitting element with the same amount of current can be increased according to the number of stacked layers. Further, by increasing the number of stacked light-emitting units, the current required to obtain the same luminance can be reduced, so that the power consumption of the light-emitting element can be reduced according to the number of stacked layers.
  • a light-emitting device 500 shown in FIG. 3A shows an example in which two adjacent light-emitting elements are separated and electrodes 502 are provided along the side surfaces of each light-emitting unit and intermediate layer 531 .
  • the intermediate layer 531 and the electrode 502 come into contact with each other, an electrical short may occur. Therefore, it is preferable to insulate the intermediate layer 531 and the electrode 502 .
  • FIG. 3A shows an example in which an insulating layer 541 is provided to cover the side surfaces of the electrode 501, each light emitting unit, and the intermediate layer 531.
  • the insulating layer 541 can be called a sidewall protective layer, a sidewall insulating film, or the like.
  • the intermediate layer 531 and the electrode 502 can be electrically insulated.
  • each light-emitting unit and the intermediate layer 531 are preferably perpendicular or substantially perpendicular to the formation surface.
  • the angle formed by the surface to be formed and these side surfaces be 60 degrees or more and 90 degrees or less.
  • FIG. 3B shows an example where the layer 525 and the electrode 502 are provided along the sides of each light emitting unit and the intermediate layer 531.
  • the side wall protective layer has a two-layer structure of an insulating layer 541 and an insulating layer 542 .
  • FIG. 4A is a modification of FIG. 3B.
  • 4B is an enlarged view of region 503 shown in FIG. 4A.
  • 4A and 3B differ in the shape of the end portion of the insulating layer 542.
  • the shape of the end portion of the insulating layer 542 is different, and the layer 525 and the electrode 502 are formed along the shape of the insulating layer 542, so the shapes of the layer 525 and the electrode 502 are also different.
  • the thicknesses of the insulating layers 541 and 542 are different between FIG. 4A and FIG. 3B.
  • the insulating layer 542 is thicker than the insulating layer 541 .
  • the ends of the insulating layer 542 are rounded as shown in FIG.
  • the end portion of the insulating layer 542 is rounded as shown in FIG. 4B.
  • the coverage of the layer 525 and the electrode 502 is improved, which is preferable.
  • the shape of the end portion may be easily rounded.
  • the insulating layer 541 (and the insulating layer 542) functioning as a side wall protective layer can prevent electrical short-circuiting between the electrode 502 and the intermediate layer 531.
  • electrical short-circuiting between the electrodes 501 and 502 can be prevented. This can prevent electrical short-circuiting at the four corners of the light-emitting element.
  • An inorganic insulating film is preferably used for each of the insulating layers 541 and 542 .
  • oxides or nitrides can be used, such as silicon oxide, silicon oxynitride, silicon oxynitride, silicon nitride, aluminum oxide, aluminum oxynitride, or hafnium oxide.
  • yttrium oxide, zirconium oxide, gallium oxide, tantalum oxide, magnesium oxide, lanthanum oxide, cerium oxide, neodymium oxide, or the like may be used.
  • the insulating layer 541 and the insulating layer 542 can be formed by various film forming methods such as sputtering, vapor deposition, CVD (Chemical Vapor Deposition), and ALD (Atomic Layer Deposition).
  • the ALD method causes little film formation damage to a layer to be formed
  • the insulating layer 541 that is directly formed over the light-emitting unit and the intermediate layer 531 is preferably formed by the ALD method.
  • an aluminum oxide film formed by an ALD method can be used for the insulating layer 541, and a silicon nitride film formed by a sputtering method can be used for the insulating layer 542.
  • one or both of the insulating layer 541 and the insulating layer 542 have a function as a barrier insulating film against at least one of water and oxygen.
  • one or both of the insulating layer 541 and the insulating layer 542 preferably have a function of suppressing diffusion of at least one of water and oxygen.
  • one or both of the insulating layer 541 and the insulating layer 542 preferably have a function of trapping or fixing at least one of water and oxygen (also referred to as gettering).
  • a barrier insulating film indicates an insulating film having barrier properties.
  • barrier property refers to a function of suppressing diffusion of a corresponding substance (also referred to as low permeability).
  • the corresponding substance has a function of capturing or fixing (also called gettering).
  • Either one or both of the insulating layer 541 and the insulating layer 542 have the function of the barrier insulating film or the gettering function, so that impurities (typically water , or oxygen) can be suppressed. With such a structure, a highly reliable light-emitting device can be provided.
  • layer 525 is provided on the sides of each light emitting unit and intermediate layer 531 .
  • each light-emitting element can be red, green, blue, cyan, magenta, yellow, white, or the like depending on the material forming the light-emitting layer 523R. Further, the color purity can be further enhanced by providing the light-emitting element with a microcavity structure.
  • the light-emitting layer contains two or more kinds of light-emitting substances.
  • two or more light-emitting substances may be selected so that the light emission of each light-emitting substance has a complementary color relationship.
  • a light-emitting element that emits white light as a whole can be obtained.
  • the light-emitting layer preferably contains two or more light-emitting substances that emit light such as R (red), G (green), B (blue), Y (yellow), and O (orange).
  • R red
  • G green
  • B blue
  • Y yellow
  • O orange
  • a light-emitting element has at least a light-emitting layer. Further, in the light-emitting element, layers other than the light-emitting layer include a substance with a high hole-injection property, a substance with a high hole-transport property, a hole-blocking material, a substance with a high electron-transport property, an electron-blocking material, and a substance with a high electron-injection property.
  • a layer containing a substance, a bipolar substance (a substance with high electron-transport properties and high hole-transport properties), or the like may be further included.
  • Either a low-molecular-weight compound or a high-molecular-weight compound can be used for the light-emitting element, and an inorganic compound may be included.
  • Each of the layers constituting the light-emitting element can be formed by a vapor deposition method (including a vacuum vapor deposition method), a transfer method, a printing method, an inkjet method, a coating method, or the like.
  • the light-emitting element can be configured to have one or more layers selected from a hole injection layer, a hole transport layer, a hole block layer, an electron block layer, an electron transport layer, and an electron injection layer.
  • the hole-injecting layer is a layer that injects holes from the anode into the hole-transporting layer, and contains a material with high hole-injecting properties.
  • highly hole-injecting materials include aromatic amine compounds and composite materials containing a hole-transporting material and an acceptor material (electron-accepting material).
  • the hole-transporting layer is a layer that transports the holes injected from the anode by the hole-injecting layer to the light-emitting layer.
  • a hole-transporting layer is a layer containing a hole-transporting material.
  • the hole-transporting material a substance having a hole mobility of 1 ⁇ 10 ⁇ 6 cm 2 /Vs or more is preferable. Note that substances other than these can be used as long as they have a higher hole-transport property than electron-transport property.
  • hole-transporting materials include ⁇ -electron-rich heteroaromatic compounds (e.g., carbazole derivatives, thiophene derivatives, furan derivatives, etc.), aromatic amines (compounds having an aromatic amine skeleton), and other highly hole-transporting materials. is preferred.
  • ⁇ -electron-rich heteroaromatic compounds e.g., carbazole derivatives, thiophene derivatives, furan derivatives, etc.
  • aromatic amines compounds having an aromatic amine skeleton
  • other highly hole-transporting materials is preferred.
  • the electron transport layer is a layer that transports electrons injected from the cathode by the electron injection layer to the light emitting layer.
  • the electron-transporting layer is a layer containing an electron-transporting material.
  • an electron-transporting material a substance having an electron mobility of 1 ⁇ 10 ⁇ 6 cm 2 /Vs or more is preferable. Note that substances other than these substances can be used as long as they have a higher electron-transport property than hole-transport property.
  • electron-transporting materials include metal complexes having a quinoline skeleton, metal complexes having a benzoquinoline skeleton, metal complexes having an oxazole skeleton, metal complexes having a thiazole skeleton, oxadiazole derivatives, triazole derivatives, imidazole derivatives, ⁇ -electron deficient including oxazole derivatives, thiazole derivatives, phenanthroline derivatives, quinoline derivatives with quinoline ligands, benzoquinoline derivatives, quinoxaline derivatives, dibenzoquinoxaline derivatives, pyridine derivatives, bipyridine derivatives, pyrimidine derivatives, and other nitrogen-containing heteroaromatic compounds
  • a material having a high electron transport property such as a type heteroaromatic compound can be used.
  • the electron injection layer is a layer that injects electrons from the cathode to the electron transport layer, and is a layer that contains a material with high electron injection properties.
  • Alkali metals, alkaline earth metals, or compounds thereof can be used as materials with high electron injection properties.
  • a composite material containing an electron-transporting material and a donor material (electron-donating material) can also be used as a material with high electron-injecting properties.
  • the electron injection layer examples include lithium, cesium, ytterbium, lithium fluoride (LiF), cesium fluoride (CsF), calcium fluoride (CaF x , X is an arbitrary number), and 8-(quinolinolato)lithium (abbreviation: Liq), 2-(2-pyridyl)phenoratritium (abbreviation: LiPP), 2-(2-pyridyl)-3-pyridinolatritium (abbreviation: LiPPy), 4-phenyl-2-(2-pyridyl)pheno Alkali metals such as latolithium (abbreviation: LiPPP), lithium oxide (LiO x ), cesium carbonate, alkaline earth metals, or compounds thereof can be used.
  • the electron injection layer may have a laminated structure of two or more layers. As the laminated structure, for example, lithium fluoride can be used for the first layer and ytterbium can be used for the second layer.
  • a material having an electron transport property may be used as the electron injection layer described above.
  • a compound having a lone pair of electrons and an electron-deficient heteroaromatic ring can be used as the electron-transporting material.
  • a compound having at least one of a pyridine ring, diazine ring (pyrimidine ring, pyrazine ring, pyridazine ring), and triazine ring can be used.
  • the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) of the organic compound having an unshared electron pair is preferably -3.6 eV or more and -2.3 eV or less.
  • CV cyclic voltammetry
  • photoelectron spectroscopy optical absorption spectroscopy
  • inverse photoelectron spectroscopy etc. are used to determine the highest occupied molecular orbital (HOMO) level and LUMO level of an organic compound. can be estimated.
  • BPhen 4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline
  • NBPhen 2,9-bis(naphthalen-2-yl)-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline
  • HATNA diquinoxalino [2,3-a:2′,3′-c]phenazine
  • TmPPPyTz 2,4,6-tris[3′-(pyridin-3-yl)biphenyl-3-yl]-1,3 , 5-triazine
  • TmPPPyTz 2,4,6-tris[3′-(pyridin-3-yl)biphenyl-3-yl]-1,3 , 5-triazine
  • a light-emitting layer is a layer containing a light-emitting substance.
  • the emissive layer can have one or more emissive materials.
  • a substance exhibiting emission colors such as blue, purple, violet, green, yellow-green, yellow, orange, and red is used as appropriate.
  • a substance that emits near-infrared light can be used as the light-emitting substance.
  • Examples of light-emitting substances include fluorescent materials, phosphorescent materials, TADF materials, and quantum dot materials.
  • fluorescent materials include pyrene derivatives, anthracene derivatives, triphenylene derivatives, fluorene derivatives, carbazole derivatives, dibenzothiophene derivatives, dibenzofuran derivatives, dibenzoquinoxaline derivatives, quinoxaline derivatives, pyridine derivatives, pyrimidine derivatives, phenanthrene derivatives, and naphthalene derivatives. be done.
  • Examples of phosphorescent materials include organometallic complexes (especially iridium complexes) having a 4H-triazole skeleton, 1H-triazole skeleton, imidazole skeleton, pyrimidine skeleton, pyrazine skeleton, or pyridine skeleton, and phenylpyridine derivatives having an electron-withdrawing group.
  • organometallic complexes especially iridium complexes
  • platinum complexes, rare earth metal complexes, etc. which are used as ligands, can be mentioned.
  • the light-emitting layer may contain one or more organic compounds (host material, assist material, etc.) in addition to the light-emitting substance (guest material).
  • One or both of a hole-transporting material and an electron-transporting material can be used as the one or more organic compounds.
  • Bipolar materials or TADF materials may also be used as one or more organic compounds.
  • the light-emitting layer preferably includes, for example, a phosphorescent material and a combination of a hole-transporting material and an electron-transporting material that easily form an exciplex.
  • ExTET Exciplex-Triplet Energy Transfer
  • a combination that forms an exciplex that emits light that overlaps with the wavelength of the absorption band on the lowest energy side of the light-emitting substance energy transfer becomes smooth and light emission can be efficiently obtained. With this configuration, high efficiency, low-voltage driving, and long life of the light-emitting element can be realized at the same time.
  • a material applicable to the electron injection layer such as lithium fluoride
  • a material applicable to the hole injection layer can be preferably used.
  • a layer containing a hole-transporting material and an acceptor material can be used for the intermediate layer.
  • a layer containing an electron-transporting material and a donor material can be used for the intermediate layer.
  • the light-emitting material of the light-emitting layer is not particularly limited.
  • the light-emitting layer 523R included in the light-emitting unit 512R_1 includes a phosphorescent material
  • the light-emitting layer 523R included in the light-emitting unit 512R_2 includes a phosphorescent material
  • the light-emitting layer 523G included in the light-emitting unit 512G_1 includes A structure containing a fluorescent material, a light-emitting layer 523G of the light-emitting unit 512G_2 containing a fluorescent material, a light-emitting layer 523B of the light-emitting unit 512B_1 containing a fluorescent material, and a light-emitting layer 523B of the light-emitting unit 512B_2 containing a fluorescent material
  • a light-emitting layer 523B of the light-emitting unit 512B_2 containing a fluorescent material
  • the light-emitting layer 523R included in the light-emitting unit 512R_1 includes a phosphorescent material
  • the light-emitting layer 523R included in the light-emitting unit 512R_2 includes a phosphorescent material
  • the light-emitting layer 523G included in the light-emitting unit 512G_1 includes The light-emitting layer 523G of the light-emitting unit 512G_2 contains a phosphorescent material
  • the light-emitting layer 523B of the light-emitting unit 512B_1 contains a fluorescent material
  • the light-emitting layer 523B of the light-emitting unit 512B_2 contains a fluorescent material. And it is sufficient.
  • the display device of one embodiment of the present invention has a structure in which all the light-emitting layers of the light-emitting device 500 illustrated in FIG. 1A include a fluorescent material, or a structure in which all the light-emitting layers of the light-emitting device 500 illustrated in FIG. 1A include a phosphorescent material. may be
  • the display device of one embodiment of the present invention is the light-emitting device 500 illustrated in FIG. 1A, in which the light-emitting layer 523R included in the light-emitting unit 512R_1 includes a phosphorescent material, and the light-emitting layer 523R included in the light-emitting unit 512R_2 includes a fluorescent material.
  • the light-emitting layer 523R included in the light-emitting unit 512R_1 includes a fluorescent material
  • the light-emitting layer 523R included in the light-emitting unit 512R_2 includes a phosphorescent material, that is, a first-level light-emitting layer and a second-level light-emitting layer
  • a configuration in which light-emitting materials different from each other are used. Note that although the description here is made for the light emitting units 512R_1 and 512R_2, the same configuration can be applied to the light emitting units 512G_1 and 512G_2 as well as the light emitting units 512B_1 and 512B_2. can.
  • This embodiment can be implemented by appropriately combining at least part of it with other embodiments described herein.
  • One embodiment of the present invention is a display device including a light-emitting element (also referred to as a light-emitting device).
  • the display device has at least two light emitting elements that emit light of different colors.
  • Each light-emitting element has a pair of electrodes and an EL layer therebetween.
  • the light-emitting element is preferably an organic EL element (organic electroluminescence element).
  • Two or more light-emitting elements that emit different colors have EL layers each containing a different material.
  • a full-color display device can be realized by using three types of light-emitting elements that emit red (R), green (G), and blue (B) light.
  • the EL layer when part or all of the EL layer is separately formed between light emitting elements of different colors, it is known to form by vapor deposition using a shadow mask such as a metal mask.
  • a shadow mask such as a metal mask.
  • island-like formations occur due to various influences such as precision of the metal mask, misalignment between the metal mask and the substrate, bending of the metal mask, and broadening of the contour of the deposited film due to vapor scattering. Since the shape and position of the organic film deviate from the design, it is difficult to increase the definition and aperture ratio of the display device. Therefore, measures have been taken to artificially increase the definition (also called pixel density) by applying a special pixel arrangement method such as a pentile arrangement.
  • an EL layer is processed into a fine pattern without using a shadow mask such as a metal mask.
  • a shadow mask such as a metal mask.
  • a device manufactured using a metal mask or FMM may be referred to as a device with an MM (metal mask) structure.
  • a device manufactured without using a metal mask or FMM may be referred to as a device with an MML (metal maskless) structure.
  • a structure in which a light-emitting layer is separately formed or a light-emitting layer is separately painted in each color light-emitting device is referred to as SBS (Side By Side) structure.
  • SBS Side By Side
  • a light-emitting device capable of emitting white light is sometimes referred to as a white light-emitting device.
  • a white light emitting device can be combined with a colored layer (for example, a color filter) to realize a full-color display device.
  • an EL layer has a tandem structure (also referred to as a stack structure) in which light-emitting units are stacked with an intermediate layer interposed therebetween. Accordingly, compared to a configuration having one light-emitting unit, the current required for light emission with the same luminance can be reduced, so that power consumption can be reduced and deterioration can be greatly suppressed. In addition, since the luminance can be significantly increased when the same current is applied, it can be suitably used for electronic devices that require high luminance.
  • a first EL film and a first mask film are laminated to cover two pixel electrodes.
  • a resist mask is formed on the first mask film at a position overlapping with one pixel electrode (first pixel electrode).
  • part of the first mask film and part of the first EL film are etched. At this time, the etching is finished when the other pixel electrode (second pixel electrode) is exposed.
  • a part of the first EL film also referred to as a first EL layer
  • a part of the mask film (also referred to as a first sacrificial layer) can be formed on the first pixel electrode.
  • a second EL film and a second mask film are laminated and formed.
  • a resist mask is formed at a position overlapping with the second pixel electrode.
  • a portion of the second sacrificial film that does not overlap the resist mask and a portion of the second EL film are etched in the same manner as described above. Accordingly, a first EL layer and a first mask layer are formed on the first pixel electrode, and a second EL layer and a second mask layer (a second sacrificial layer) are formed on the second pixel electrode. ) are respectively provided. In this manner, the first EL layer and the second EL layer can be separately formed. Finally, the first mask layer and the second mask layer are removed to expose the first EL layer and the second EL layer, and then a common electrode is formed to form a two-color light emitting element. can be separated.
  • EL layers of light emitting elements of three or more colors can be separately formed, and a display device having light emitting elements of three or four or more colors can be realized.
  • an electrode also referred to as a first electrode, a connection electrode, or the like
  • the connection electrode is arranged outside the display portion where the pixel is provided.
  • the first mask layer also on the connection electrode.
  • it is preferable to provide a second mask layer on the connection electrode. The first mask layer and the second mask layer provided on the connection electrode are etched simultaneously with the first mask layer on the first EL layer and the second mask layer on the second EL layer. can be removed.
  • the gap can be narrowed to 500 nm or less, 200 nm or less, 100 nm or less, or even 50 nm or less.
  • the aperture ratio can be brought close to 100%.
  • the aperture ratio can be 50% or more, 60% or more, 70% or more, 80% or more, or even 90% or more, and less than 100%.
  • the pattern of the EL layer itself can also be made much smaller than when a metal mask is used.
  • the thickness varies between the center and the edge of the pattern, so the effective area that can be used as the light emitting region is smaller than the area of the entire pattern. .
  • the pattern is formed by processing a film formed to have a uniform thickness, the thickness can be made uniform within the pattern, and even if the pattern is fine, almost the entire area of the pattern can emit light. It can be used as a region. Therefore, according to the above manufacturing method, both high definition and high aperture ratio can be achieved.
  • an insulating layer between two adjacent pixel electrodes.
  • the insulating layer is provided to cover the edge of the pixel electrode. A region on the pixel electrode covered with the insulating layer does not function as a light emitting region of the light emitting element. can increase
  • the end (side surface) of the EL layer is located on the insulating layer.
  • the ends (side surfaces) of the two EL layers are arranged to face each other on the insulating layer. The narrower the gap between the two EL layers, the narrower the width of the insulating layer, so that the aperture ratio of the display device can be increased.
  • a display device in which fine light-emitting elements are integrated since a display device in which fine light-emitting elements are integrated can be realized, it is necessary to apply a special pixel arrangement method such as a pentile method to artificially increase the definition. There is no Therefore, a display device with a so-called stripe arrangement in which R, G, and B are arranged in one direction and a resolution of 500 ppi or more, 1000 ppi or more, or 2000 ppi or more, furthermore 3000 ppi or more, furthermore 5000 ppi or more is realized. be able to. Furthermore, it is possible to realize a display device with an effective light emitting area ratio (aperture ratio) of 50% or more, further 60% or more, further 70% or more and less than 100%.
  • the effective light emitting area ratio refers to the ratio of the area of a region that can be regarded as a light emitting region in one pixel to the area of one pixel calculated from the pixel repetition pitch of the display device.
  • FIG. 5A shows a schematic top view of the display device 100 of one embodiment of the present invention.
  • the display device 100 includes a plurality of light emitting elements 110R that emit red, a plurality of light emitting elements 110G that emit green, and a plurality of light emitting elements 110B that emit blue.
  • the light-emitting region of each light-emitting element is labeled with R, G, and B. As shown in FIG.
  • the light emitting elements 110R, 110G, and 110B are arranged in a matrix.
  • FIG. 5A shows a so-called stripe arrangement in which light emitting elements of the same color are arranged in one direction. Note that the arrangement method of the light emitting elements is not limited to this, and an arrangement method such as a delta arrangement or a zigzag arrangement may be applied, or a pentile arrangement may be used.
  • the light emitting elements 110R, 110G, and 110B are arranged in the X direction. In addition, light emitting elements of the same color are arranged in the Y direction intersecting with the X direction.
  • EL elements such as OLEDs (Organic Light Emitting Diodes) or QLEDs (Quantum-dot Light Emitting Diodes) are preferably used as the light emitting elements 110R, 110G, and 110B.
  • the light-emitting substance of the EL element include a substance that emits fluorescence (fluorescent material), a substance that emits phosphorescence (phosphorescence material), and a substance that exhibits thermally activated delayed fluorescence (thermally activated delayed fluorescence (TADF) material). ) and the like.
  • TADF thermally activated delayed fluorescence
  • a light-emitting substance included in an EL element not only an organic compound but also an inorganic compound (such as a quantum dot material) can be used.
  • FIG. 5B is a schematic cross-sectional view corresponding to the dashed-dotted line A1-A2 in FIG. 5A
  • FIG. 5C is a schematic cross-sectional view corresponding to the dashed-dotted line B1-B2.
  • FIG. 5B shows cross sections of the light emitting element 110R, the light emitting element 110G, and the light emitting element 110B.
  • the light emitting element 110R has a pixel electrode 111R, an EL layer 112R, an EL layer 114, and a common electrode 113.
  • the light emitting element 110G has a pixel electrode 111G, an EL layer 112G, an EL layer 114, and a common electrode 113.
  • the light-emitting element 110B has a pixel electrode 111B, an EL layer 112B, an EL layer 114, and a common electrode 113.
  • the EL layer 114 and the common electrode 113 are commonly provided for the light emitting elements 110R, 110G, and 110B.
  • the EL layer 114 can also be called a common layer.
  • the EL layer 112R of the light-emitting element 110R contains a light-emitting organic compound that emits light having an intensity in at least the red wavelength range.
  • the EL layer 112G included in the light-emitting element 110G contains a light-emitting organic compound that emits light having an intensity in at least the green wavelength range.
  • the EL layer 112B included in the light-emitting element 110B contains a light-emitting organic compound that emits light having an intensity in at least a blue wavelength range.
  • Each of the EL layer 112R, the EL layer 112G, and the EL layer 112B includes a layer containing a light-emitting organic compound (light-emitting layer), an electron injection layer, an electron transport layer, a hole injection layer, and a hole transport layer. You may have one or more of them.
  • the EL layer 114 can have a structure without a light-emitting layer.
  • the EL layer 114 has one or more of an electron injection layer, an electron transport layer, a hole injection layer, and a hole transport layer.
  • the light emitting element having the tandem structure illustrated in Embodiment 1 can be applied to the light emitting element 110R, the light emitting element 110G, and the light emitting element 110B.
  • the EL layer 112R included in the light-emitting element 110 includes a light-emitting unit 112Ra, an intermediate layer 112Rb, and a light-emitting unit 112Rc.
  • FIGS. 5B and 5C the same hatching pattern is given to the light emitting unit 112Ra and the light emitting unit 112Rc, and the intermediate layer 112Rb is indicated by a dashed line.
  • EL layer 112G has light-emitting unit 112Ga, intermediate layer 112Gb, and light-emitting unit 112Gc
  • EL layer 112B has light-emitting unit 112Ba, intermediate layer 112Bb, and light-emitting unit 112Bc.
  • an insulating layer functioning as a sidewall protective layer may be provided in contact with side surfaces of the EL layer 112R, the EL layer 112G, and the EL layer 112B.
  • a pixel electrode 111R, a pixel electrode 111G, and a pixel electrode 111B are provided for each light emitting element. Further, the common electrode 113 and the EL layer 114 are provided as a continuous layer common to each light emitting element.
  • a conductive film having a property of transmitting visible light is used for one of the pixel electrodes and the common electrode 113, and a conductive film having a reflective property is used for the other.
  • An insulating layer 131 is provided to cover end portions of the pixel electrode 111R, the pixel electrode 111G, and the pixel electrode 111B.
  • the ends of the insulating layer 131 are preferably tapered. Note that the insulating layer 131 may be omitted if unnecessary.
  • the tapered end of the object means that the angle formed by the surface and the surface to be formed in the region of the end is greater than 0 degrees and less than 90 degrees, preferably 5 degrees or more. It refers to having a cross-sectional shape that is 70 degrees or less and that the thickness increases continuously from the end.
  • Each of the EL layer 112R, the EL layer 112G, and the EL layer 112B has a region in contact with the upper surface of the pixel electrode and a region in contact with the surface of the insulating layer 131.
  • end portions of the EL layer 112R, the EL layer 112G, and the EL layer 112B are located over the insulating layer 131 .
  • a gap is provided between the two EL layers between the light emitting elements of different colors.
  • the EL layer 112R, the EL layer 112G, and the EL layer 112B are preferably provided so as not to be in contact with each other. This can suitably prevent current from flowing through two adjacent EL layers and causing unintended light emission. Therefore, the contrast can be increased, and a display device with high display quality can be realized.
  • the EL layers 112R are formed in strips so that the EL layers 112R are continuous in the Y direction.
  • the EL layer 112R and the like are formed in strips so that the EL layers 112R are continuous in the Y direction.
  • a space for dividing them is not required, and the area of the non-light-emitting region between the light-emitting elements can be reduced, so that the aperture ratio can be increased.
  • FIG. 5C shows the cross section of the light emitting element 110R as an example, but the light emitting elements 110G and 110B can also have the same shape.
  • a protective layer 121 is provided on the common electrode 113 to cover the light emitting elements 110R, 110G, and 110B.
  • the protective layer 121 has a function of preventing impurities such as water from diffusing into each light emitting element from above.
  • the protective layer 121 can have, for example, a single layer structure or a laminated structure including at least an inorganic insulating film.
  • inorganic insulating films include oxide films and nitride films such as silicon oxide films, silicon oxynitride films, silicon nitride oxide films, silicon nitride films, aluminum oxide films, aluminum oxynitride films, and hafnium oxide films.
  • a semiconductor material such as indium gallium oxide or indium gallium zinc oxide may be used for the protective layer 121 .
  • the protective layer 121 a laminated film of an inorganic insulating film and an organic insulating film can be used.
  • a structure in which an organic insulating film is sandwiched between a pair of inorganic insulating films is preferable.
  • the organic insulating film functions as a planarizing film. As a result, the upper surface of the organic insulating film can be flattened, so that the coverage of the inorganic insulating film thereon can be improved, and the barrier property can be enhanced.
  • the upper surface of the protective layer 121 is flat, when a structure (for example, a color filter, an electrode of a touch sensor, or a lens array) is provided above the protective layer 121, an uneven shape due to the structure below may be formed. This is preferable because it can reduce the impact.
  • a structure for example, a color filter, an electrode of a touch sensor, or a lens array
  • FIG. 5A also shows a connection electrode 111C electrically connected to the common electrode 113.
  • FIG. 111 C of connection electrodes are given the electric potential (for example, anode electric potential or cathode electric potential) for supplying to the common electrode 113.
  • FIG. The connection electrode 111C is provided outside the display area where the light emitting elements 110R and the like are arranged. Also, in FIG. 5A, the common electrode 113 is indicated by a dashed line.
  • connection electrodes 111C can be provided along the periphery of the display area. For example, it may be provided along one side of the periphery of the display area, or may be provided over two or more sides of the periphery of the display area. That is, when the top surface shape of the display area is rectangular, the top surface shape of the connection electrode 111C can be strip-shaped, L-shaped, U-shaped (square bracket-shaped), square, or the like.
  • FIG. 5D is a schematic cross-sectional view corresponding to the dashed-dotted line C1-C2 in FIG. 5A.
  • FIG. 5D shows a connection portion 130 where the connection electrode 111C and the common electrode 113 are electrically connected.
  • the common electrode 113 is provided on the connection electrode 111 ⁇ /b>C so as to be in contact therewith, and the protective layer 121 is provided to cover the common electrode 113 .
  • An insulating layer 131 is provided to cover the end of the connection electrode 111C.
  • the thin films (insulating film, semiconductor film, conductive film, etc.) that make up the display device can be formed by sputtering, chemical vapor deposition (CVD), vacuum deposition, pulsed laser deposition (PLD). ) method, Atomic Layer Deposition (ALD) method, or the like.
  • the CVD method includes a plasma enhanced CVD (PECVD) method, a thermal CVD method, and the like. Also, one of the thermal CVD methods is the metal organic CVD (MOCVD) method.
  • the thin films (insulating films, semiconductor films, conductive films, etc.) that make up the display device can be applied by spin coating, dipping, spray coating, inkjet, dispensing, screen printing, offset printing, doctor knife method, slit coating, roll coating, curtain coating, etc. It can be formed by a method such as coating or knife coating.
  • the thin film when processing the thin film that constitutes the display device, a photolithography method or the like can be used.
  • the thin film may be processed by a nanoimprint method, a sandblast method, a lift-off method, or the like.
  • an island-shaped thin film may be directly formed by a film formation method using a shielding mask such as a metal mask.
  • a photolithography method there are typically the following two methods.
  • One is a method of forming a resist mask on a thin film to be processed, processing the thin film by etching or the like, and removing the resist mask.
  • the other is a method of forming a photosensitive thin film, then performing exposure and development to process the thin film into a desired shape.
  • the light used for exposure can be i-line (wavelength 365 nm), g-line (wavelength 436 nm), h-line (wavelength 405 nm), or a mixture thereof.
  • ultraviolet rays, KrF laser light, ArF laser light, or the like can also be used.
  • the exposure may be performed by an immersion exposure technique.
  • extreme ultraviolet (EUV) light, X-rays, or the like may be used.
  • An electron beam can also be used instead of the light used for exposure. The use of extreme ultraviolet light, X-rays, or electron beams is preferable because extremely fine processing is possible.
  • a photomask is not necessary when exposure is performed by scanning a beam such as an electron beam.
  • a dry etching method, a wet etching method, a sandblasting method, or the like can be used to etch the thin film.
  • substrate 101 a substrate having heat resistance enough to withstand at least heat treatment performed later can be used.
  • a substrate having heat resistance enough to withstand at least heat treatment performed later can be used.
  • a substrate having heat resistance enough to withstand at least heat treatment performed later can be used.
  • a glass substrate, a quartz substrate, a sapphire substrate, a ceramic substrate, an organic resin substrate, or the like can be used.
  • a semiconductor substrate such as a single crystal semiconductor substrate made of silicon, silicon carbide, or the like, a polycrystalline semiconductor substrate, a compound semiconductor substrate such as silicon germanium, or an SOI substrate can be used.
  • the substrate 101 it is preferable to use a substrate in which a semiconductor circuit including a semiconductor element such as a transistor is formed on the above semiconductor substrate or insulating substrate.
  • the semiconductor circuit preferably constitutes, for example, a pixel circuit, a gate line driver circuit (gate driver), a source line driver circuit (source driver), and the like.
  • gate driver gate line driver
  • source driver source driver
  • an arithmetic circuit, a memory circuit, and the like may be configured.
  • a pixel electrode 111R, a pixel electrode 111G, a pixel electrode 111B, and a connection electrode 111C are formed on the substrate 101.
  • a conductive film to be a pixel electrode and a connection electrode is formed, a resist mask is formed by photolithography, and unnecessary portions of the conductive film are removed by etching. After that, by removing the resist mask, the pixel electrode 111R, the pixel electrode 111G, the pixel electrode 111B, and the connection electrode 111C can be formed.
  • each pixel electrode When a conductive film that reflects visible light is used as each pixel electrode, it is preferable to use a material (for example, silver or aluminum) that has as high a reflectance as possible over the entire wavelength range of visible light. Thereby, not only can the light extraction efficiency of the light emitting element be improved, but also the color reproducibility can be improved.
  • a material for example, silver or aluminum
  • an insulating layer 131 is formed to cover end portions of the pixel electrode 111R, the pixel electrode 111G, the pixel electrode 111B, and the connection electrode 111C (FIG. 6A).
  • an organic insulating film or an inorganic insulating film can be used as the insulating layer 131.
  • the insulating layer 131 preferably has a tapered end in order to improve the step coverage of the subsequent EL film.
  • the EL film 112Rf has a film containing at least a luminescent compound.
  • one or more of films functioning as an electron injection layer, an electron transport layer, a charge generation layer, a hole transport layer, or a hole injection layer may be stacked.
  • the EL film 112Rf can be formed, for example, by a vapor deposition method, a sputtering method, an inkjet method, or the like. Note that the method is not limited to this, and the film forming method described above can be used as appropriate.
  • the EL film 112Rf is preferably a laminated film in which a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, and an electron transport layer are laminated in this order.
  • a film having an electron-injection layer can be used as the EL layer 114 to be formed later.
  • the light-emitting layer can be prevented from being damaged in a later photolithography step or the like, and a highly reliable light-emitting element can be manufactured.
  • an electron-transporting organic compound can be used for the electron-transporting layer, and a material containing the organic compound and a metal can be used for the electron-injecting layer.
  • the EL film 112Rf is preferably formed so as not to be provided on the connection electrode 111C.
  • the EL film 112Rf is formed by a vapor deposition method (or a sputtering method)
  • a mask film 144a is formed to cover the EL film 112Rf. Also, the mask film 144a is provided in contact with the upper surface of the connection electrode 111C.
  • the mask film 144a a film having high resistance to the etching process of each EL film such as the EL film 112Rf, that is, a film having a high etching selectivity can be used. Also, the mask film 144a can use a film having a high etching selectivity with respect to a protective film such as a protective film 146a to be described later. Furthermore, as the mask film 144a, a film that can be removed by a wet etching method that causes little damage to each EL film can be used.
  • the mask film 144a for example, an inorganic film such as a metal film, an alloy film, a metal oxide film, a semiconductor film, or an inorganic insulating film can be used.
  • the mask film 144a can be formed by various film forming methods such as a sputtering method, a vapor deposition method, a CVD method, and an ALD method.
  • the ALD method causes little film formation damage to the layer to be formed
  • the mask film 144a that is directly formed on the EL film 112Rf is preferably formed using the ALD method.
  • metal materials such as gold, silver, platinum, magnesium, nickel, tungsten, chromium, molybdenum, iron, cobalt, copper, palladium, titanium, aluminum, yttrium, zirconium, and tantalum, or the metal materials can be used.
  • a low melting point material such as aluminum or silver.
  • a metal oxide such as indium gallium zinc oxide (In--Ga--Zn oxide, also referred to as IGZO) can be used.
  • indium oxide, indium zinc oxide (In—Zn oxide), indium tin oxide (In—Sn oxide), indium titanium oxide (In—Ti oxide), indium tin zinc oxide (In—Sn -Zn oxide), indium titanium zinc oxide (In-Ti-Zn oxide), indium gallium tin zinc oxide (In-Ga-Sn-Zn oxide), and the like can be used.
  • indium tin oxide containing silicon or the like can be used.
  • element M is aluminum, silicon, boron, yttrium, copper, vanadium, beryllium, titanium, iron, nickel, germanium, zirconium, molybdenum, lanthanum, cerium, neodymium, hafnium, tantalum, tungsten , or one or more selected from magnesium).
  • M is preferably one or more selected from gallium, aluminum, and yttrium.
  • Inorganic insulating materials such as aluminum oxide, hafnium oxide, and silicon oxide can be used as the mask film 144a.
  • a material that can be dissolved in a solvent that is chemically stable with respect to at least the film positioned at the top of the EL film 112Rf as the mask film 144a.
  • a material that dissolves in water or alcohol can be suitably used for the mask film 144a.
  • wet film formation methods that can be used to form the mask film 144a include spin coating, dipping, spray coating, inkjet, dispensing, screen printing, offset printing, doctor knife method, slit coating, roll coating, curtain coating, and knife coating. There are coats.
  • an organic material such as polyvinyl alcohol (PVA), polyvinyl butyral, polyvinylpyrrolidone, polyethylene glycol, polyglycerin, pullulan, water-soluble cellulose, or alcohol-soluble polyamide resin can be used.
  • the protective film 146a is a film used as a hard mask when etching the mask film 144a later. Moreover, the mask film 144a is exposed when the protective film 146a is processed later. Therefore, the mask film 144a and the protective film 146a are selected from a combination of films having a high etching selectivity. Therefore, a film that can be used for the protective film 146a can be selected according to the etching conditions for the mask film 144a and the etching conditions for the protective film 146a.
  • a gas containing fluorine also referred to as a fluorine-based gas
  • An alloy containing molybdenum and niobium, an alloy containing molybdenum and tungsten, or the like can be used for the protective film 146a.
  • metal oxide films such as IGZO and ITO are used. and can be used for the mask film 144a.
  • the protective film 146a is not limited to this, and can be selected from various materials according to the etching conditions of the mask film 144a and the protective film 146a. For example, it can be selected from films that can be used for the mask film 144a.
  • a nitride film for example, can be used as the protective film 146a.
  • nitrides such as silicon nitride, aluminum nitride, hafnium nitride, titanium nitride, tantalum nitride, tungsten nitride, gallium nitride, and germanium nitride can also be used.
  • an oxide film and an oxynitride film can be used as the protective film 146a.
  • an oxide film or an oxynitride film such as silicon oxide, silicon oxynitride, aluminum oxide, aluminum oxynitride, hafnium oxide, or hafnium oxynitride can be used.
  • an inorganic insulating material such as aluminum oxide, hafnium oxide, or silicon oxide formed by ALD is used, and as the protective film 146a, indium gallium zinc oxide (In—Ga—Zn It is preferable to use a metal oxide containing indium such as an oxide (also referred to as IGZO).
  • an organic film that can be used for the EL film 112Rf or the like may be used as the protective film 146a.
  • the same organic film as used for the EL film 112Rf, the EL film 112Gf, or the EL film 112Bf can be used for the protective film 146a.
  • a deposition apparatus can be used in common with the EL film 112Rf and the like, which is preferable.
  • a resist mask 143a is formed on the protective film 146a at a position overlapping with the pixel electrode 111R and at a position overlapping with the connection electrode 111C (FIG. 6C).
  • the resist mask 143a can use a resist material containing a photosensitive resin, such as a positive resist material or a negative resist material.
  • the EL film 112Rf is dissolved by the solvent of the resist material. There is a risk of Such a problem can be prevented by using the protective film 146a.
  • the resist mask 143a may be formed directly on the mask film 144a without using the protective film 146a.
  • etching the protective film 146a it is preferable to use etching conditions with a high selectivity so that the mask film 144a is not removed by the etching.
  • Etching of the protective film 146a can be performed by wet etching or dry etching. By using dry etching, reduction of the pattern of the protective film 146a can be suppressed.
  • the removal of the resist mask 143a can be performed by wet etching or dry etching.
  • the resist mask 143a is preferably removed by dry etching (also referred to as plasma ashing) using an oxygen gas as an etching gas.
  • the resist mask 143a is removed while the EL film 112Rf is covered with the mask film 144a, the influence on the EL film 112Rf is suppressed.
  • the EL film 112Rf is exposed to oxygen, the electrical characteristics may be adversely affected, so it is suitable for etching using oxygen gas such as plasma ashing.
  • the etching of the mask film 144a can be performed by wet etching or dry etching, but it is preferable to use a dry etching method because it can suppress pattern shrinkage.
  • Etching the EL film 112Rf and the protective layer 147a by the same treatment is preferable because the process can be simplified and the manufacturing cost of the display device can be reduced.
  • the EL film 112Rf is preferably etched by dry etching using an etching gas that does not contain oxygen as its main component.
  • Etching gases containing no oxygen as a main component include, for example, noble gases such as CF 4 , C 4 F 8 , SF 6 , CHF 3 , Cl 2 , H 2 O, BCl 3 , H 2 and He.
  • a mixed gas of the above gas and a diluent gas that does not contain oxygen can be used as an etching gas.
  • the etching of the EL film 112Rf and the etching of the protective layer 147a may be performed separately. At this time, the EL film 112Rf may be etched first, or the protective layer 147a may be etched first.
  • the EL layer 112R and the connection electrode 111C are covered with the mask layer 145a.
  • the above description of the EL film 112Rf can be used.
  • a mask film 144b is formed on the EL film 112Gf.
  • the mask film 144b can be formed by the same method as the mask film 144a. In particular, it is preferable to use the same material as the mask film 144a for the mask film 144b.
  • a mask film 144a is formed on the connection electrode 111C to cover the mask layer 145a.
  • a protective film 146b is formed on the mask film 144b.
  • the protective film 146b can be formed by the same method as the protective film 146a. In particular, it is preferable to use the same material as the protective film 146a for the protective film 146b.
  • a resist mask 143b is formed on the protective film 146b in a region overlapping with the pixel electrode 111G and a region overlapping with the connection electrode 111C (FIG. 7A).
  • the resist mask 143b can be formed by a method similar to that of the resist mask 143a.
  • the description of the protective film 146a can be used.
  • the description of the mask film 144a can be used.
  • the description of the EL film 112Rf and the protective layer 147a can be used.
  • the EL layer 112R is protected by the mask layer 145a, it can be prevented from being damaged in the etching process of the EL film 112Gf.
  • the strip-shaped EL layer 112R and the strip-shaped EL layer 112G can be separately manufactured with high positional accuracy.
  • the EL layer 112G After forming the EL layer 112G, the EL film 112Bf, the mask film 144c, the protective film 146c, and the resist mask 143c (all not shown) are formed in order. Subsequently, after etching the protective film 146c to form a protective layer 147c (not shown), the resist mask 143c is removed. Subsequently, the mask film 144c is etched to form a mask layer 145c. After that, the protective layer 147c and the EL film 112Bf are etched to form the strip-shaped EL layer 112B.
  • a mask layer 145c is also formed on the connection electrode 111C at the same time.
  • a mask layer 145a, a mask layer 145b, and a mask layer 145c are laminated on the connection electrode 111C.
  • the mask layers 145a, 145b, and 145c can be removed by wet etching or dry etching. At this time, it is preferable to use a method that damages the EL layer 112R, the EL layer 112G, and the EL layer 112B as little as possible. In particular, it is preferable to use a wet etching method. For example, it is preferable to use wet etching using a tetramethylammonium hydroxide aqueous solution (TMAH), dilute hydrofluoric acid, oxalic acid, phosphoric acid, acetic acid, nitric acid, or a mixed liquid thereof.
  • TMAH tetramethylammonium hydroxide aqueous solution
  • the mask layers 145a, 145b, and 145c by dissolving them in a solvent such as water or alcohol.
  • a solvent such as water or alcohol.
  • various alcohols such as ethyl alcohol, methyl alcohol, isopropyl alcohol (IPA), and glycerin can be used as the alcohol capable of dissolving the mask layers 145a, 145b, and 145c.
  • drying treatment is performed in order to remove water contained inside the EL layers 112R, 112G, and 112B and water adsorbed to the surfaces thereof.
  • heat treatment is preferably performed in an inert gas atmosphere or a reduced pressure atmosphere.
  • the heat treatment can be performed at a substrate temperature of 50° C. to 200° C., preferably 60° C. to 150° C., more preferably 70° C. to 120° C.
  • a reduced-pressure atmosphere is preferable because drying can be performed at a lower temperature.
  • the EL layer 112R, the EL layer 112G, and the EL layer 112B can be produced separately.
  • the EL layer 114 is formed to cover the EL layer 112R, the EL layer 112G, and the EL layer 112B.
  • the EL layer 114 can be formed by the same method as the EL film 112Rf. When the EL layer 114 is formed by vapor deposition, it is preferable to use a shielding mask so that the EL layer 114 is not formed on the connection electrode 111C.
  • the common electrode 113 can be formed by a film forming method such as vapor deposition or sputtering. Alternatively, a film formed by an evaporation method and a film formed by a sputtering method may be stacked. At this time, it is preferable to form the common electrode 113 so as to include the region where the EL layer 114 is formed. That is, a structure in which an end portion of the EL layer 114 overlaps with the common electrode 113 can be employed.
  • the common electrode 113 is preferably formed using a shielding mask.
  • the common electrode 113 is electrically connected to the connection electrode 111C outside the display area.
  • a protective layer 121 is formed over the common electrode 113 .
  • a sputtering method, a PECVD method, or an ALD method is preferably used for forming the inorganic insulating film used for the protective layer 121 .
  • the ALD method is preferable because it has excellent step coverage and hardly causes defects such as pinholes.
  • the display device 100 shown in FIGS. 5B and 5C can be manufactured.
  • the common electrode 113 and the EL layer 114 are formed so as to have different upper surface shapes is shown, but they may be formed in the same region.
  • FIG. 8A shows a schematic cross-sectional view after removing the mask layer in the above. Subsequently, as shown in FIG. 8B, an EL layer 114 and a common electrode 113 are formed using the same shielding mask or without using a shielding mask. This can reduce manufacturing costs compared to using different shielding masks.
  • the EL layer 114 is sandwiched between the connection electrode 111C and the common electrode 113 in the connection portion 130 .
  • a protective layer 121 is formed.
  • Configuration example 2 A configuration example of a display device that is partially different from configuration example 1 will be described below. In the following, explanations of parts that overlap with the above may be omitted.
  • a display device 100A shown in FIGS. 9A to 9D differs from the display device 100 described above mainly in that the shapes of the EL layer 114 and the common electrode 113 are different.
  • the EL layer 112R, the EL layer 114, and the common electrode 113 are separated between the two light emitting elements 110R in the Y-direction cross section.
  • the EL layer 112 ⁇ /b>R, the EL layer 114 , and the common electrode 113 have end portions overlapping with the insulating layer 131 .
  • the protective layer 121 is provided to cover the side surfaces of the EL layer 112R, the EL layer 114, and the common electrode 113 in a region overlapping with the insulating layer 131.
  • a concave portion may be formed in a part of the upper surface of the insulating layer 131 .
  • the protective layer 121 is provided along the surface of the concave portion of the insulating layer 131 so as to be in contact therewith. This is preferable because the contact area between the insulating layer 131 and the protective layer 121 is increased and the adhesion between them is improved.
  • FIG. 9A outlines of the common electrode 113 and the EL layer 114 are indicated by dashed lines.
  • the common electrode 113 and the EL layer 114 each have a belt-like top surface shape whose longitudinal direction is parallel to the X direction.
  • the EL layer 112R has an island shape.
  • the light emitting element 110G and the light emitting element 110B can also have the same configuration.
  • FIG. 10A to 10D show schematic cross-sectional views in each step illustrated below.
  • the cross section corresponding to the dashed-dotted line B3-B4 in FIG. 9A and the cross section corresponding to the dashed-dotted line C3-C4 are shown side by side.
  • a plurality of resist masks 143 d are formed on the common electrode 113 .
  • the resist mask 143d is formed to have a belt-like top surface shape extending in the X direction.
  • the resist mask 143d overlaps with the pixel electrode 111R.
  • An end portion of the resist mask 143 d is provided on the insulating layer 131 .
  • the etching is preferably performed by dry etching.
  • a part of the insulating layer 131 may be etched during etching of the common electrode 113, the EL layer 114, and the EL layer 112R, and a recess may be formed in the upper portion of the insulating layer 131 as shown in FIG. 10C.
  • a portion of the insulating layer 131 not covered with the resist mask 143d may be etched and divided into two.
  • the resist mask 143d is removed.
  • the removal of the resist mask 143d can be performed by wet etching or dry etching.
  • a protective layer 121 is formed (FIG. 10D).
  • the protective layer 121 is provided to cover the side surface of the common electrode 113, the side surface of the EL layer 114, and the side surface of the EL layer 112R. Moreover, the protective layer 121 is preferably provided in contact with the upper surface of the insulating layer 131 .
  • a gap (also referred to as gap, space, etc.) 122 may be formed above the insulating layer 131 when the protective layer 121 is formed.
  • the air gap 122 may be under reduced pressure or at atmospheric pressure.
  • the gap 122 may contain a gas such as air, nitrogen, or noble gas, or a film-forming gas used for film-forming the protective layer 121 .
  • the resist mask 143 d is directly formed on the common electrode 113 here, a film functioning as a hard mask may be provided on the common electrode 113 .
  • a hard mask is formed using the resist mask 143d as a mask, and after removing the resist mask, the common electrode 113, the EL layer 114, the EL layer 112R, and the like can be etched using the hard mask as a mask. At this time, the hard mask may be removed or left.
  • FIG. 11A and 11B show schematic cross-sectional views of the display device 100B.
  • a top view of the display device 100B is the same as in FIG. 5A.
  • 11A corresponds to the cross section in the X direction
  • FIG. 11B corresponds to the cross section in the Y direction.
  • the display device 100B differs from the display device 100 mainly in that it does not have the EL layer 114, which is a common layer.
  • the common electrode 113 is provided in contact with the upper surfaces of the EL layer 112R, the EL layer 112G, and the EL layer 112B.
  • the light-emitting element 110R, the light-emitting element 110G, and the light-emitting element 110B can each have a completely different stacked structure, which increases the choice of materials, thus increasing the degree of freedom in design. can.
  • a display device 100C shown in FIG. 11C is an example in which a slit extending in the X direction is formed in a region of the common electrode 113 overlapping the insulating layer 131, like the display device 100A.
  • the protective layer 121 is provided in contact with the side surface of the common electrode 113 , the side surface of the EL layer 112 ⁇ /b>R, and the upper surface of the insulating layer 131 .
  • a display device 100D shown in FIGS. 12A and 12B is different from the display device 100 described above mainly in the configuration of the light-emitting elements.
  • the light emitting element 110R has an optical adjustment layer 115R between the pixel electrode 111R and the EL layer 112R.
  • the light emitting element 110G has an optical adjustment layer 115G between the pixel electrode 111G and the EL layer 112G.
  • the light emitting element 110B has an optical adjustment layer 115B between the pixel electrode 111B and the EL layer 112B.
  • the optical adjustment layer 115R, the optical adjustment layer 115G, and the optical adjustment layer 115B each have transparency to visible light.
  • the optical adjustment layer 115R, the optical adjustment layer 115G, and the optical adjustment layer 115B have different thicknesses. Thereby, the optical path length can be varied for each light emitting element.
  • each light emitting element has a so-called microcavity structure (microresonator structure), and light of a specific wavelength is enhanced. Thereby, a display device with improved color purity can be realized.
  • a conductive material that is transparent to visible light can be used for each optical adjustment layer.
  • conductive oxides such as indium oxide, indium tin oxide, indium zinc oxide, zinc oxide, gallium-containing zinc oxide, silicon-containing indium tin oxide, and silicon-containing indium zinc oxide can be used. .
  • Each optical adjustment layer can be formed after forming the pixel electrode 111R, the pixel electrode 111G, and the pixel electrode 111B and before forming the EL film 112Rf and the like.
  • Each optical adjustment layer may be a conductive film having a different thickness, or may have a single-layer structure, a two-layer structure, a three-layer structure, etc. in order from the thinnest.
  • a display device 100E shown in FIG. 12C is an example in which an optical adjustment layer is applied to the display device 100A.
  • FIG. 12C shows a cross section of two light emitting elements 110G arranged side by side in the Y direction.
  • a display device 100F shown in FIGS. 13A and 13B is different from the display device 100D mainly in that it does not have an optical adjustment layer.
  • the display device 100F is an example of realizing a microcavity structure by the thickness of the EL layer 112R, the EL layer 112G, and the EL layer 112B. By adopting such a structure, it is not necessary to separately provide an optical adjustment layer, so the process can be simplified.
  • the EL layer 112R of the light emitting element 110R emitting light with the longest wavelength is the thickest
  • the EL layer 112B of the light emitting element 110B emitting light with the shortest wavelength is the thinnest.
  • the thickness of each EL layer can be adjusted in consideration of the wavelength of light emitted from each light-emitting element, the optical characteristics of the layers forming the light-emitting element, the electrical characteristics of the light-emitting element, and the like. .
  • a display device 100G shown in FIG. 13C is an example in which a microcavity structure is realized by varying the thickness of the EL layer of the display device 100A.
  • FIG. 13C shows a cross section of two light emitting elements 110G arranged side by side in the Y direction.
  • This embodiment can be implemented by appropriately combining at least part of it with other embodiments described herein.
  • the display device of this embodiment can be a high-resolution display device or a large-sized display device. Therefore, the display device of the present embodiment includes a relatively large screen such as a television device, a desktop or notebook personal computer, a computer monitor, a digital signage, a large game machine such as a pachinko machine, or the like. In addition to electronic devices, it can be used for display parts of digital cameras, digital video cameras, digital photo frames, mobile phones, portable game machines, smartphones, wristwatch terminals, tablet terminals, personal digital assistants, and sound reproducing devices.
  • FIG. 14 shows a perspective view of the display device 400A
  • FIG. 15A shows a cross-sectional view of the display device 400A.
  • the display device 400A has a configuration in which a substrate 452 and a substrate 451 are bonded together.
  • the substrate 452 is clearly indicated by dashed lines.
  • the display device 400A has a display section 462, a circuit 464, wiring 465, and the like.
  • FIG. 14 shows an example in which an IC 473 and an FPC 472 are mounted on the display device 400A. Therefore, the configuration shown in FIG. 14 can also be called a display module including the display device 400A, an IC (integrated circuit), and an FPC.
  • a scanning line driving circuit for example, can be used as the circuit 464 .
  • the wiring 465 has a function of supplying signals and power to the display section 462 and the circuit 464 .
  • the signal and power are input to the wiring 465 from the outside through the FPC 472 or input to the wiring 465 from the IC 473 .
  • FIG. 14 shows an example in which an IC 473 is provided on a substrate 451 by a COG (Chip On Glass) method, a COF (Chip on Film) method, or the like.
  • IC 473 for example, an IC having a scanning line driver circuit, a signal line driver circuit, or the like can be applied.
  • the display device 400A and the display module may be configured without an IC.
  • the IC may be mounted on the FPC by the COF method or the like.
  • FIG. 15A shows an example of a cross-section of the display device 400A when part of the area including the FPC 472, part of the circuit 464, part of the display section 462, and part of the area including the end are cut. show.
  • a display device 400A illustrated in FIG. 15A includes a transistor 201 and a transistor 205, a light-emitting element 430a that emits red light, a light-emitting element 430b that emits green light, and a light-emitting element 430b that emits blue light. It has an element 430c and the like.
  • the light emitting elements exemplified in Embodiment 1 can be applied to the light emitting elements 430a, 430b, and 430c.
  • the three sub-pixels are R, G, and B sub-pixels, and yellow (Y). , cyan (C), and magenta (M).
  • the four sub-pixels include R, G, B, and white (W) sub-pixels, and R, G, B, and Y four-color sub-pixels. be done.
  • the protective layer 416 and the substrate 452 are adhered via the adhesive layer 442 .
  • a solid sealing structure, a hollow sealing structure, or the like can be applied to the sealing of the light emitting element.
  • the space 443 surrounded by the substrate 452, the adhesion layer 442, and the substrate 451 is filled with an inert gas (such as nitrogen or argon) to apply a hollow sealing structure.
  • the adhesive layer 442 may be provided so as to overlap with the light emitting element.
  • a space 443 surrounded by the substrate 452 , the adhesive layer 442 , and the substrate 451 may be filled with a resin different from that of the adhesive layer 442 .
  • the light-emitting elements 430a, 430b, and 430c have an optical adjustment layer between the pixel electrode and the EL layer.
  • the light emitting element 430a has an optical adjustment layer 426a
  • the light emitting element 430b has an optical adjustment layer 426b
  • the light emitting element 430c has an optical adjustment layer 426c.
  • Embodiment Mode 1 can be referred to for details of the light-emitting element.
  • the pixel electrodes 411a, 411b, and 411c are connected to the conductive layer 222b of the transistor 205 through openings provided in the insulating layer 214, respectively.
  • the edges of the pixel electrodes and the optical adjustment layer are covered with an insulating layer 421 .
  • the pixel electrode contains a material that reflects visible light
  • the counter electrode contains a material that transmits visible light.
  • the light emitted by the light emitting element is emitted to the substrate 452 side.
  • a material having high visible light transmittance is preferably used for the substrate 452 .
  • Both the transistor 201 and the transistor 205 are formed over the substrate 451 . These transistors can be made with the same material and the same process.
  • An insulating layer 211, an insulating layer 213, an insulating layer 215, and an insulating layer 214 are provided on the substrate 451 in this order.
  • Part of the insulating layer 211 functions as a gate insulating layer of each transistor.
  • Part of the insulating layer 213 functions as a gate insulating layer of each transistor.
  • An insulating layer 215 is provided over the transistor.
  • An insulating layer 214 is provided over the transistor and functions as a planarization layer. Note that the number of gate insulating layers and the number of insulating layers covering a transistor are not limited, and each may have a single layer or two or more layers.
  • a material in which impurities such as water and hydrogen are difficult to diffuse for at least one insulating layer covering the transistor.
  • Inorganic insulating films are preferably used for the insulating layer 211, the insulating layer 213, and the insulating layer 215, respectively.
  • As the inorganic insulating film for example, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, a silicon oxide film, a silicon oxynitride film, an aluminum oxide film, an aluminum nitride film, or the like can be used.
  • a hafnium oxide film, an yttrium oxide film, a zirconium oxide film, a gallium oxide film, a tantalum oxide film, a magnesium oxide film, a lanthanum oxide film, a cerium oxide film, a neodymium oxide film, or the like may be used.
  • two or more of the insulating films described above may be laminated and used.
  • the organic insulating film preferably has openings near the ends of the display device 400A. As a result, it is possible to prevent impurities from entering through the organic insulating film from the end portion of the display device 400A.
  • the organic insulating film may be formed so that the edges of the organic insulating film are located inside the edges of the display device 400A so that the organic insulating film is not exposed at the edges of the display device 400A.
  • An organic insulating film is suitable for the insulating layer 214 that functions as a planarization layer.
  • materials that can be used for the organic insulating film include acrylic resins, polyimide resins, epoxy resins, polyamide resins, polyimideamide resins, siloxane resins, benzocyclobutene-based resins, phenolic resins, precursors of these resins, and the like.
  • An opening is formed in the insulating layer 214 in a region 228 shown in FIG. 15A.
  • the transistors 201 and 205 include a conductive layer 221 functioning as a gate, an insulating layer 211 functioning as a gate insulating layer, conductive layers 222a and 222b functioning as sources and drains, a semiconductor layer 231, and an insulating layer functioning as a gate insulating layer. It has a layer 213 and a conductive layer 223 that functions as a gate. Here, the same hatching pattern is applied to a plurality of layers obtained by processing the same conductive film.
  • the insulating layer 211 is located between the conductive layer 221 and the semiconductor layer 231 .
  • the insulating layer 213 is located between the conductive layer 223 and the semiconductor layer 231 .
  • the structure of the transistor included in the display device of this embodiment there is no particular limitation on the structure of the transistor included in the display device of this embodiment.
  • a planar transistor, a staggered transistor, an inverted staggered transistor, or the like can be used.
  • the transistor structure may be either a top-gate type or a bottom-gate type.
  • gates may be provided above and below a semiconductor layer in which a channel is formed.
  • a structure in which a semiconductor layer in which a channel is formed is sandwiched between two gates is applied to the transistors 201 and 205 .
  • a transistor may be driven by connecting two gates and applying the same signal to them.
  • the threshold voltage of the transistor may be controlled by applying a potential for controlling the threshold voltage to one of the two gates and applying a potential for driving to the other.
  • crystallinity of a semiconductor material used for a transistor there is no particular limitation on the crystallinity of a semiconductor material used for a transistor, and an amorphous semiconductor, a single crystal semiconductor, or a semiconductor having a crystallinity other than a single crystal (a microcrystalline semiconductor, a polycrystalline semiconductor, or a semiconductor having a crystal region in part) can be used. semiconductor) may be used. A single crystal semiconductor or a crystalline semiconductor is preferably used because deterioration in transistor characteristics can be suppressed.
  • a semiconductor layer of a transistor preferably includes a metal oxide (also referred to as an oxide semiconductor).
  • the display device of this embodiment preferably uses a transistor including a metal oxide for a channel formation region (hereinafter referred to as an OS transistor).
  • the semiconductor layer of the transistor may comprise silicon. Examples of silicon include amorphous silicon and crystalline silicon (low-temperature polysilicon, monocrystalline silicon, etc.).
  • the semiconductor layer includes, for example, indium and M (M is gallium, aluminum, silicon, boron, yttrium, tin, copper, vanadium, beryllium, titanium, iron, nickel, germanium, zirconium, molybdenum, lanthanum, cerium, neodymium, one or more selected from hafnium, tantalum, tungsten, and magnesium) and zinc.
  • M is preferably one or more selected from aluminum, gallium, yttrium, and tin.
  • an oxide also referred to as IGZO
  • IGZO oxide containing indium (In), gallium (Ga), and zinc (Zn) as the semiconductor layer.
  • the atomic ratio of In in the In-M-Zn oxide is preferably equal to or higher than the atomic ratio of M.
  • the content ratio of each element is 1 or more and 3 or less for Ga when In is 4, The case where Zn is 2 or more and 4 or less is included.
  • the content ratio of each element is such that when In is 5, Ga is greater than 0.1 and 2 or less, including the case where Zn is 5 or more and 7 or less.
  • the content ratio of each element is such that when In is 1, Ga is greater than 0.1 and 2 or less, including the case where Zn is greater than 0.1 and 2 or less.
  • the transistor included in the circuit 464 and the transistor included in the display portion 462 may have the same structure or different structures.
  • the plurality of transistors included in the circuit 464 may all have the same structure, or may have two or more types.
  • the plurality of transistors included in the display portion 462 may all have the same structure, or may have two or more types.
  • a connecting portion 204 is provided in a region of the substrate 451 where the substrate 452 does not overlap.
  • the wiring 465 is electrically connected to the FPC 472 through the conductive layer 466 and the connection layer 242 .
  • the conductive layer 466 shows an example of a laminated structure of a conductive film obtained by processing the same conductive film as the pixel electrode and a conductive film obtained by processing the same conductive film as the optical adjustment layer. .
  • the conductive layer 466 is exposed on the upper surface of the connecting portion 204 . Thereby, the connecting portion 204 and the FPC 472 can be electrically connected via the connecting layer 242 .
  • a light shielding layer 417 is preferably provided on the surface of the substrate 452 on the substrate 451 side.
  • various optical members can be arranged outside the substrate 452 .
  • optical members include polarizing plates, retardation plates, light diffusion layers (diffusion films, etc.), antireflection layers, light collecting films, and the like.
  • an antistatic film that suppresses adhesion of dust, a water-repellent film that prevents adhesion of dirt, a hard coat film that suppresses the occurrence of scratches due to use, a shock absorption layer, etc. are arranged on the outside of the substrate 452.
  • an antistatic film that suppresses adhesion of dust, a water-repellent film that prevents adhesion of dirt, a hard coat film that suppresses the occurrence of scratches due to use, a shock absorption layer, etc. are arranged.
  • the protective layer 416 that covers the light-emitting element By providing the protective layer 416 that covers the light-emitting element, it is possible to prevent impurities such as water from entering the light-emitting element and improve the reliability of the light-emitting element.
  • the insulating layer 215 and the protective layer 416 are in contact with each other through the opening of the insulating layer 214 in the region 228 near the edge of the display device 400A.
  • the inorganic insulating film included in the insulating layer 215 and the inorganic insulating film included in the protective layer 416 are in contact with each other. This can prevent impurities from entering the display section 462 from the outside through the organic insulating film. Therefore, the reliability of the display device 400A can be improved.
  • FIG. 15B shows an example in which the protective layer 416 has a three-layer structure.
  • the protective layer 416 has an inorganic insulating layer 416a over the light emitting element 430c, an organic insulating layer 416b over the inorganic insulating layer 416a, and an inorganic insulating layer 416c over the organic insulating layer 416b.
  • the end of the inorganic insulating layer 416a and the end of the inorganic insulating layer 416c extend outside the end of the organic insulating layer 416b and are in contact with each other.
  • the inorganic insulating layer 416a is in contact with the insulating layer 215 (inorganic insulating layer) through the opening of the insulating layer 214 (organic insulating layer). Accordingly, the insulating layer 215 and the protective layer 416 can surround the light emitting element, so that the reliability of the light emitting element can be improved.
  • the protective layer 416 may have a laminated structure of an organic insulating film and an inorganic insulating film. At this time, it is preferable that the end portion of the inorganic insulating film extends further outward than the end portion of the organic insulating film.
  • the substrates 451 and 452 glass, quartz, ceramics, sapphire, resins, metals, alloys, semiconductors, etc. can be used, respectively.
  • a material that transmits the light is used for the substrate on the side from which the light from the light-emitting element is extracted.
  • the flexibility of the display device can be increased.
  • a polarizing plate may be used as the substrate 451 or the substrate 452 .
  • polyester resins such as polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN), polyacrylonitrile resins, acrylic resins, polyimide resins, polymethylmethacrylate resins, polycarbonate (PC) resins, and polyether resins are used, respectively.
  • PES resin Sulfone (PES) resin, polyamide resin (nylon, aramid, etc.), polysiloxane resin, cycloolefin resin, polystyrene resin, polyamideimide resin, polyurethane resin, polyvinyl chloride resin, polyvinylidene chloride resin, polypropylene resin, polytetrafluoroethylene (PTFE) resin, ABS resin, cellulose nanofiber, or the like can be used.
  • PES polytetyrene resin
  • polyamideimide resin polyurethane resin
  • polyvinyl chloride resin polyvinylidene chloride resin
  • polypropylene resin polytetrafluoroethylene (PTFE) resin
  • PTFE resin polytetrafluoroethylene
  • ABS resin cellulose nanofiber, or the like
  • One or both of the substrates 451 and 452 may be made of glass having a thickness sufficient to be flexible.
  • a substrate having high optical isotropy has small birefringence (it can be said that the amount of birefringence is small).
  • the absolute value of the retardation (retardation) value of the substrate with high optical isotropy is preferably 30 nm or less, more preferably 20 nm or less, and even more preferably 10 nm or less.
  • Films with high optical isotropy include triacetylcellulose (TAC, also called cellulose triacetate) films, cycloolefin polymer (COP) films, cycloolefin copolymer (COC) films, and acrylic films.
  • TAC triacetylcellulose
  • COP cycloolefin polymer
  • COC cycloolefin copolymer
  • a film having a low water absorption rate as the substrate.
  • various curable adhesives such as photocurable adhesives such as ultraviolet curable adhesives, reaction curable adhesives, thermosetting adhesives, and anaerobic adhesives can be used.
  • These adhesives include epoxy resins, acrylic resins, silicone resins, phenol resins, polyimide resins, imide resins, PVC (polyvinyl chloride) resins, PVB (polyvinyl butyral) resins, EVA (ethylene vinyl acetate) resins, and the like.
  • a material with low moisture permeability such as epoxy resin is preferable.
  • a two-liquid mixed type resin may be used.
  • an adhesive sheet or the like may be used.
  • connection layer 242 an anisotropic conductive film (ACF), an anisotropic conductive paste (ACP), or the like can be used.
  • ACF anisotropic conductive film
  • ACP anisotropic conductive paste
  • materials that can be used for conductive layers such as various wirings and electrodes constituting display devices include aluminum, titanium, chromium, nickel, copper, yttrium, zirconium, molybdenum, silver, Examples include metals such as tantalum and tungsten, and alloys containing these metals as main components. A film containing these materials can be used as a single layer or as a laminated structure.
  • conductive oxides such as indium oxide, indium tin oxide, indium zinc oxide, zinc oxide, zinc oxide containing gallium, or graphene can be used.
  • metal materials such as gold, silver, platinum, magnesium, nickel, tungsten, chromium, molybdenum, iron, cobalt, copper, palladium, and titanium, or alloy materials containing such metal materials can be used.
  • a nitride of the metal material eg, titanium nitride
  • it is preferably thin enough to have translucency.
  • a stacked film of any of the above materials can be used as the conductive layer.
  • a laminated film of a silver-magnesium alloy and indium tin oxide because the conductivity can be increased.
  • conductive layers such as various wirings and electrodes that constitute a display device, and conductive layers (conductive layers functioning as pixel electrodes or common electrodes) of light-emitting elements.
  • Examples of insulating materials that can be used for each insulating layer include resins such as acrylic resins and epoxy resins, and inorganic insulating materials such as silicon oxide, silicon oxynitride, silicon nitride oxide, silicon nitride, and aluminum oxide.
  • FIG. 16A shows a cross-sectional view of the display device 400B.
  • a perspective view of the display device 400B is the same as that of the display device 400A (FIG. 14).
  • FIG. 16A shows an example of a cross section of the display device 400B when part of the region including the FPC 472, part of the circuit 464, and part of the display portion 462 are cut.
  • FIG. 16A shows an example of a cross section of the display portion 462, in particular, a region including the light emitting element 430b that emits green light and the light emitting element 430c that emits blue light. Note that the description of the same parts as those of the display device 400A may be omitted.
  • a display device 400B illustrated in FIG. 16A includes a transistor 202, a transistor 210, a light-emitting element 430b, a light-emitting element 430c, and the like between a substrate 453 and a substrate 454.
  • the substrate 454 and the protective layer 416 are adhered via the adhesive layer 442 .
  • the adhesive layer 442 is provided so as to overlap each of the light emitting elements 430b and 430c, and a solid sealing structure is applied to the display device 400B.
  • the substrate 453 and the insulating layer 212 are bonded together by an adhesive layer 455 .
  • a manufacturing substrate provided with the insulating layer 212, each transistor, each light emitting element, etc., and the substrate 454 provided with the light shielding layer 417 are bonded together by the adhesive layer 442. Then, the formation substrate is peeled off and a substrate 453 is attached to the exposed surface, so that each component formed over the formation substrate is transferred to the substrate 453 .
  • Each of the substrates 453 and 454 preferably has flexibility. This can enhance the flexibility of the display device 400B.
  • Inorganic insulating films that can be used for the insulating layers 211, 213, and 215 can be used for the insulating layer 212, respectively.
  • the pixel electrode is connected to the conductive layer 222b of the transistor 210 through an opening provided in the insulating layer 214.
  • the conductive layer 222 b is connected to the low-resistance region 231 n through openings provided in the insulating layers 215 and 225 .
  • the transistor 210 has a function of controlling driving of the light emitting element.
  • the edge of the pixel electrode is covered with an insulating layer 421 .
  • the light emitted by the light emitting elements 430b and 430c is emitted to the substrate 454 side.
  • a material having high visible light transmittance is preferably used for the substrate 454 .
  • a connecting portion 204 is provided in a region of the substrate 453 where the substrate 454 does not overlap.
  • the wiring 465 is electrically connected to the FPC 472 through the conductive layer 466 and the connection layer 242 .
  • the conductive layer 466 can be obtained by processing the same conductive film as the pixel electrode. Thereby, the connecting portion 204 and the FPC 472 can be electrically connected via the connecting layer 242 .
  • the transistors 202 and 210 each include a conductive layer 221 functioning as a gate, an insulating layer 211 functioning as a gate insulating layer, a semiconductor layer having a channel formation region 231i and a pair of low-resistance regions 231n, and one of the pair of low-resistance regions 231n.
  • a connecting conductive layer 222a, a conductive layer 222b connecting to the other of the pair of low-resistance regions 231n, an insulating layer 225 functioning as a gate insulating layer, a conductive layer 223 functioning as a gate, and an insulating layer 215 covering the conductive layer 223 are provided.
  • the insulating layer 211 is located between the conductive layer 221 and the channel formation region 231i.
  • the insulating layer 225 is located between the conductive layer 223 and the channel formation region 231i.
  • the conductive layers 222a and 222b are each connected to the low resistance region 231n through openings provided in the insulating layer 215.
  • One of the conductive layers 222a and 222b functions as a source and the other functions as a drain.
  • FIG. 16A shows an example in which the insulating layer 225 covers the upper and side surfaces of the semiconductor layer.
  • the conductive layers 222a and 222b are connected to the low-resistance region 231n through openings provided in the insulating layers 225 and 215, respectively.
  • the insulating layer 225 overlaps the channel formation region 231i of the semiconductor layer 231 and does not overlap the low resistance region 231n.
  • the structure shown in FIG. 16B can be manufactured by processing the insulating layer 225 using the conductive layer 223 as a mask.
  • the insulating layer 215 is provided to cover the insulating layer 225 and the conductive layer 223, and the conductive layers 222a and 222b are connected to the low resistance region 231n through openings in the insulating layer 215, respectively.
  • an insulating layer 218 may be provided to cover the transistor.
  • This embodiment can be implemented by appropriately combining at least part of it with other embodiments described herein.
  • the display device of this embodiment can be a high-definition display device. Therefore, the display device of the present embodiment includes, for example, information terminals (wearable devices) such as a wristwatch type and a bracelet type, devices for VR such as a head-mounted display, devices for AR such as glasses, and the like. It can be used for the display part of wearable equipment.
  • information terminals wearable devices
  • VR such as a head-mounted display
  • AR such as glasses
  • Display module A perspective view of the display module 280 is shown in FIG. 17A.
  • the display module 280 has a display device 400C and an FPC 290 .
  • the display device included in the display module 280 is not limited to the display device 400C, and may be a display device 400D or a display device 400E, which will be described later.
  • the display module 280 has substrates 291 and 292 .
  • the display module 280 has a display section 281 .
  • the display unit 281 is an area for displaying an image in the display module 280, and is an area where light from each pixel provided in the pixel unit 284, which will be described later, can be visually recognized.
  • FIG. 17B shows a perspective view schematically showing the configuration on the substrate 291 side.
  • a circuit section 282 , a pixel circuit section 283 on the circuit section 282 , and a pixel section 284 on the pixel circuit section 283 are stacked on the substrate 291 .
  • a terminal portion 285 for connecting to the FPC 290 is provided on a portion of the substrate 291 that does not overlap with the pixel portion 284 .
  • the terminal portion 285 and the circuit portion 282 are electrically connected by a wiring portion 286 composed of a plurality of wirings.
  • the pixel section 284 has a plurality of periodically arranged pixels 284a. An enlarged view of one pixel 284a is shown on the right side of FIG. 17B.
  • the pixel 284a has light-emitting elements 430a, 430b, and 430c that emit light of different colors.
  • a plurality of light emitting elements may be arranged in a stripe arrangement as shown in FIG. 17B. Since the stripe arrangement can arrange pixel circuits at high density, it is possible to provide a high-definition display device. Also, various arrangement methods such as delta arrangement and pentile arrangement can be applied.
  • the pixel circuit section 283 has a plurality of periodically arranged pixel circuits 283a.
  • One pixel circuit 283a is a circuit that controls light emission of three light emitting elements included in one pixel 284a.
  • One pixel circuit 283a may have a structure in which three circuits for controlling light emission of one light-emitting element are provided.
  • the pixel circuit 283a can have at least one selection transistor, one current control transistor (driving transistor), and a capacitive element for each light emitting element. At this time, a gate signal is input to the gate of the selection transistor, and a source signal is input to either the source or the drain of the selection transistor. This realizes an active matrix display device.
  • the circuit section 282 has a circuit that drives each pixel circuit 283 a of the pixel circuit section 283 .
  • a circuit that drives each pixel circuit 283 a of the pixel circuit section 283 For example, it is preferable to have one or both of a gate line driver circuit and a source line driver circuit.
  • at least one of an arithmetic circuit, a memory circuit, a power supply circuit, and the like may be provided.
  • the FPC 290 functions as wiring for supplying a video signal, power supply potential, or the like to the circuit section 282 from the outside. Also, an IC may be mounted on the FPC 290 .
  • the aperture ratio (effective display area ratio) of the display portion 281 is extremely high. can be higher.
  • the aperture ratio of the display section 281 can be 40% or more and less than 100%, preferably 50% or more and 95% or less, more preferably 60% or more and 95% or less.
  • the pixels 284a can be arranged at an extremely high density, and the definition of the display portion 281 can be extremely high.
  • pixels 284a may be arranged with a resolution of 2000 ppi or more, preferably 3000 ppi or more, more preferably 5000 ppi or more, and still more preferably 6000 ppi or more, and 20000 ppi or less, or 30000 ppi or less. preferable.
  • a display module 280 Since such a display module 280 has extremely high definition, it can be suitably used for devices for VR such as head-mounted displays, or glasses-type devices for AR. For example, even in the case of a configuration in which the display portion of the display module 280 is viewed through a lens, the display module 280 has an extremely high-definition display portion 281, so pixels cannot be viewed even if the display portion is enlarged with the lens. , a highly immersive display can be performed. Moreover, the display module 280 is not limited to this, and can be suitably used for electronic equipment having a relatively small display unit. For example, it can be suitably used for a display part of a wearable electronic device such as a wristwatch.
  • Display device 400C A display device 400C illustrated in FIG.
  • the substrate 301 corresponds to the substrate 291 in FIGS. 17A and 17B.
  • a laminated structure from the substrate 301 to the insulating layer 255 corresponds to the substrate in the first embodiment.
  • a transistor 310 is a transistor having a channel formation region in the substrate 301 .
  • the substrate 301 for example, a semiconductor substrate such as a single crystal silicon substrate can be used.
  • Transistor 310 includes a portion of substrate 301 , conductive layer 311 , low resistance region 312 , insulating layer 313 and insulating layer 314 .
  • the conductive layer 311 functions as a gate electrode.
  • An insulating layer 313 is located between the substrate 301 and the conductive layer 311 and functions as a gate insulating layer.
  • the low-resistance region 312 is a region in which the substrate 301 is doped with impurities and functions as either a source or a drain.
  • the insulating layer 314 is provided to cover the side surface of the conductive layer 311 and functions as an insulating layer.
  • a device isolation layer 315 is provided between two adjacent transistors 310 so as to be embedded in the substrate 301 .
  • An insulating layer 261 is provided to cover the transistor 310 , and a capacitor 240 is provided over the insulating layer 261 .
  • the capacitor 240 has a conductive layer 241, a conductive layer 245, and an insulating layer 243 positioned therebetween.
  • the conductive layer 241 functions as one electrode of the capacitor 240
  • the conductive layer 245 functions as the other electrode of the capacitor 240
  • the insulating layer 243 functions as the dielectric of the capacitor 240 .
  • the conductive layer 241 is provided on the insulating layer 261 and embedded in the insulating layer 254 .
  • Conductive layer 241 is electrically connected to one of the source or drain of transistor 310 by plug 271 embedded in insulating layer 261 .
  • An insulating layer 243 is provided over the conductive layer 241 .
  • the conductive layer 245 is provided in a region overlapping with the conductive layer 241 with the insulating layer 243 provided therebetween.
  • An insulating layer 255 is provided to cover the capacitor 240, and light emitting elements 430a, 430b, 430c, etc. are provided on the insulating layer 255.
  • a protective layer 416 is provided on the light emitting elements 430 a , 430 b , and 430 c , and a substrate 420 is attached to the upper surface of the protective layer 416 with a resin layer 419 .
  • Substrate 420 corresponds to substrate 292 in FIG. 17A.
  • the pixel electrode of the light-emitting element is electrically connected to one of the source and drain of the transistor 310 by a plug 256 embedded in the insulating layer 255, a conductive layer 241 embedded in the insulating layer 254, and a plug 271 embedded in the insulating layer 261. properly connected.
  • Display device 400D A display device 400D shown in FIG. 19 is different from the display device 400C mainly in the configuration of transistors. Note that the description of the same parts as the display device 400C may be omitted.
  • the transistor 320 is a transistor in which a metal oxide (also referred to as an oxide semiconductor) is applied to a semiconductor layer in which a channel is formed.
  • a metal oxide also referred to as an oxide semiconductor
  • the transistor 320 has a semiconductor layer 321 , an insulating layer 323 , a conductive layer 324 , a pair of conductive layers 325 , an insulating layer 326 , and a conductive layer 327 .
  • the substrate 331 corresponds to the substrate 291 in FIGS. 17A and 17B.
  • a stacked structure from the substrate 331 to the insulating layer 255 corresponds to the layer 401 including the transistor in Embodiment 1.
  • An insulating layer 332 is provided on the substrate 331 .
  • the insulating layer 332 functions as a barrier layer that prevents impurities such as water or hydrogen from diffusing from the substrate 331 into the transistor 320 and oxygen from the semiconductor layer 321 toward the insulating layer 332 side.
  • a film into which hydrogen or oxygen is less likely to diffuse than a silicon oxide film such as an aluminum oxide film, a hafnium oxide film, or a silicon nitride film, can be used.
  • a conductive layer 327 is provided over the insulating layer 332 , and an insulating layer 326 is provided to cover the conductive layer 327 .
  • the conductive layer 327 functions as a first gate electrode of the transistor 320, and part of the insulating layer 326 functions as a first gate insulating layer.
  • An oxide insulating film such as a silicon oxide film is preferably used for at least a portion of the insulating layer 326 that is in contact with the semiconductor layer 321 .
  • the upper surface of the insulating layer 326 is preferably planarized.
  • the semiconductor layer 321 is provided on the insulating layer 326 .
  • the semiconductor layer 321 preferably includes a metal oxide (also referred to as an oxide semiconductor) film having semiconductor characteristics. Details of materials that can be suitably used for the semiconductor layer 321 will be described later.
  • a pair of conductive layers 325 are provided on and in contact with the semiconductor layer 321 and function as a source electrode and a drain electrode.
  • An insulating layer 328 is provided to cover the top and side surfaces of the pair of conductive layers 325, the side surface of the semiconductor layer 321, and the like, and the insulating layer 264 is provided over the insulating layer 328.
  • the insulating layer 328 functions as a barrier layer that prevents impurities such as water or hydrogen from diffusing into the semiconductor layer 321 from the insulating layer 264 or the like and oxygen from leaving the semiconductor layer 321 .
  • an insulating film similar to the insulating layer 332 can be used as the insulating layer 328.
  • An opening reaching the semiconductor layer 321 is provided in the insulating layer 328 and the insulating layer 264 .
  • the insulating layer 323 and the conductive layer 324 are buried in contact with the side surfaces of the insulating layer 264 , the insulating layer 328 , and the conductive layer 325 and the top surface of the semiconductor layer 321 .
  • the conductive layer 324 functions as a second gate electrode, and the insulating layer 323 functions as a second gate insulating layer.
  • the top surface of the conductive layer 324, the top surface of the insulating layer 323, and the top surface of the insulating layer 264 are planarized so that their heights are approximately the same, and the insulating layers 329 and 265 are provided to cover them. .
  • the insulating layers 264 and 265 function as interlayer insulating layers.
  • the insulating layer 329 functions as a barrier layer that prevents impurities such as water or hydrogen from diffusing into the transistor 320 from the insulating layer 265 or the like.
  • an insulating film similar to the insulating layers 328 and 332 can be used.
  • a plug 274 electrically connected to one of the pair of conductive layers 325 is provided so as to be embedded in the insulating layers 265 , 329 and 264 .
  • the plug 274 includes a conductive layer 274a that covers the side surfaces of the openings of the insulating layers 265, the insulating layers 329, the insulating layers 264, and the insulating layer 328 and part of the top surface of the conductive layer 325, and the conductive layer 274a. It is preferable to have a conductive layer 274b in contact with the top surface. At this time, a conductive material into which hydrogen and oxygen are difficult to diffuse is preferably used for the conductive layer 274a.
  • the configuration from the insulating layer 254 to the substrate 420 in the display device 400D is similar to that of the display device 400C.
  • a display device 400E illustrated in FIG. 20 has a structure in which a transistor 310 in which a channel is formed over a substrate 301 and a transistor 320 including a metal oxide in a semiconductor layer in which the channel is formed are stacked. Note that descriptions of portions similar to those of the display devices 400C and 400D may be omitted.
  • An insulating layer 261 is provided to cover the transistor 310 , and a conductive layer 251 is provided over the insulating layer 261 .
  • An insulating layer 262 is provided to cover the conductive layer 251 , and the conductive layer 252 is provided over the insulating layer 262 .
  • the conductive layers 251 and 252 each function as wirings.
  • An insulating layer 263 and an insulating layer 332 are provided to cover the conductive layer 252 , and the transistor 320 is provided over the insulating layer 332 .
  • An insulating layer 265 is provided to cover the transistor 320 and a capacitor 240 is provided over the insulating layer 265 . Capacitor 240 and transistor 320 are electrically connected by plug 274 .
  • the transistor 320 can be used as a transistor forming a pixel circuit. Further, the transistor 310 can be used as a transistor forming a pixel circuit or a transistor forming a driver circuit (a gate line driver circuit or a source line driver circuit) for driving the pixel circuit. Further, the transistors 310 and 320 can be used as transistors included in various circuits such as an arithmetic circuit and a memory circuit.
  • a pixel circuit not only a pixel circuit but also a driver circuit and the like can be formed directly under the light-emitting element, so that the size of the display device can be reduced compared to the case where the driver circuit is provided around the display region. becomes possible.
  • This embodiment can be implemented by appropriately combining at least part of it with other embodiments described herein.
  • FIG. 21A An example of a circuit diagram of the pixel unit 70 is shown in FIG. 21A.
  • the pixel unit 70 is composed of two pixels (pixel 70a and pixel 70b). Wiring 51a, wiring 51b, wiring 52a, wiring 52b, wiring 52c, wiring 52d, wiring 53a, wiring 53b, wiring 53c, and the like are connected to the pixel unit .
  • the pixel 70a has a sub-pixel 71a, a sub-pixel 72a, and a sub-pixel 73a.
  • Pixel 70b has sub-pixel 71b, sub-pixel 72b, and sub-pixel 73b.
  • the sub-pixel 71a, the sub-pixel 72a, and the sub-pixel 73a respectively have a pixel circuit 41a, a pixel circuit 42a, and a pixel circuit 43a.
  • the sub-pixel 71b, the sub-pixel 72b, and the sub-pixel 73b respectively have a pixel circuit 41b, a pixel circuit 42b, and a pixel circuit 43b.
  • Each subpixel has a pixel circuit and a display element 60 .
  • the sub-pixel 71a has a pixel circuit 41a and a display element 60.
  • FIG. Here, a case where a light-emitting element such as an organic EL element is used as the display element 60 is shown.
  • the wiring 51a and the wiring 51b each have a function as a gate line.
  • Each of the wirings 52a, 52b, 52c, and 52d functions as a signal line (also referred to as a data line).
  • the wirings 53 a , 53 b , and 53 c have a function of supplying a potential to the display element 60 .
  • the pixel circuit 41a is electrically connected to the wiring 51a, the wiring 52a, and the wiring 53a.
  • the pixel circuit 42a is electrically connected to the wiring 51b, the wiring 52d, and the wiring 53a.
  • the pixel circuit 43a is electrically connected to the wirings 51a, 52b, and 53b.
  • the pixel circuit 41b is electrically connected to the wiring 51b, the wiring 52a, and the wiring 53b.
  • the pixel circuit 42b is electrically connected to the wiring 51a, the wiring 52c, and the wiring 53c.
  • the pixel circuit 43b is electrically connected to the wirings 51b, 52b, and 53c.
  • the number of source lines can be halved compared to the stripe arrangement.
  • the number of terminals of the IC used as the source driver circuit can be reduced by half, and the number of parts can be reduced.
  • pixel circuits corresponding to the same color it is preferable to connect pixel circuits corresponding to the same color to one wiring functioning as a signal line.
  • the correction value may differ greatly for each color. Therefore, by making all the pixel circuits connected to one signal line correspond to the same color, correction can be facilitated.
  • Each pixel circuit also has a transistor 61 , a transistor 62 and a capacitive element 63 .
  • the transistor 61 has a gate electrically connected to the wiring 51a, one of the source and the drain electrically connected to the wiring 52a, and the other of the source and the drain being the gate of the transistor 62 and the capacitor. It is electrically connected to one electrode of 63 .
  • One of the source and the drain of the transistor 62 is electrically connected to one electrode of the display element 60, and the other of the source and the drain is electrically connected to the other electrode of the capacitor 63 and the wiring 53a.
  • the other electrode of the display element 60 is electrically connected to the wiring to which the potential V1 is applied.
  • a wiring to which the gate of the transistor 61 is connected a wiring to which one of the source and the drain of the transistor 61 is connected, and a wiring to which the other electrode of the capacitor 63 is connected. It has the same configuration as the pixel circuit 41a except that it is different.
  • the transistor 61 functions as a selection transistor.
  • the transistor 62 is connected in series with the display element 60 and has a function of controlling current flowing through the display element 60 .
  • the capacitor 63 has a function of holding the potential of the node to which the gate of the transistor 62 is connected. Note that in the case where leakage current in the off state of the transistor 61, leakage current through the gate of the transistor 62, or the like is extremely small, the capacitor 63 does not have to be intentionally provided.
  • the transistor 62 preferably has a first gate and a second gate that are electrically connected to each other. With such a structure having two gates, the current that can flow through the transistor 62 can be increased. In particular, it is preferable for a high-definition display device because the current can be increased without increasing the size of the transistor 62, particularly the channel width.
  • the transistor 62 may have one gate. With such a structure, the step of forming the second gate is not required, so the steps can be simplified as compared with the above.
  • the transistor 61 may have two gates. With such a structure, the size of each transistor can be reduced. Further, a structure in which the first gate and the second gate of each transistor are electrically connected to each other can be employed. Alternatively, one gate may be electrically connected to another wiring instead of the other gate. In that case, the threshold voltage of the transistor can be controlled by applying different potentials to the two gates.
  • the electrode electrically connected to the transistor 62 corresponds to the pixel electrode.
  • FIG. 21A shows a configuration in which the electrode electrically connected to the transistor 62 of the display element 60 is the cathode, and the electrode on the opposite side is the anode.
  • transistor 62 is an n-channel transistor. That is, when the transistor 62 is on, the potential applied from the wiring 53a is the source potential;
  • a p-channel transistor may be used as a transistor included in the pixel circuit.
  • FIG. 21B is a schematic top view showing an example of how to arrange each pixel electrode and each wiring in the display area.
  • the wirings 51a and the wirings 51b are arranged alternately.
  • a wiring 52a, a wiring 52b, and a wiring 52c intersecting with the wiring 51a and the wiring 51b are arranged in this order.
  • Each pixel electrode is arranged in a matrix along the extension direction of the wiring 51a and the wiring 51b.
  • the pixel unit 70 includes a pixel 70a and a pixel 70b.
  • the pixel 70a has a pixel electrode 91R1, a pixel electrode 91G1, and a pixel electrode 91B1.
  • the pixel 70b has a pixel electrode 91R2, a pixel electrode 91G2, and a pixel electrode 91B2. Also, the display area of one sub-pixel is positioned inside the pixel electrode of the sub-pixel.
  • the period P can be 1 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less, preferably 2 ⁇ m or more and 120 ⁇ m or less, more preferably 3 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, further preferably 4 ⁇ m or more and 60 ⁇ m or less. This makes it possible to realize an extremely high-definition display device.
  • the pixel electrode 91R1 and the like are provided so as not to overlap with the wiring 52a and the like functioning as the signal line. As a result, it is possible to prevent the luminance of the display element from changing due to electric noise transmitted through the capacitance between the wiring 52a and the like and the pixel electrode 91R1 and the like, and the potential of the pixel electrode 91R1 and the like varying. .
  • the pixel electrode 91R1 and the like may be provided so as to overlap with the wiring 51a and the like functioning as scanning lines. As a result, the area of the pixel electrode 91R1 can be increased, so that the aperture ratio can be increased.
  • FIG. 21B shows an example in which a part of the pixel electrode 91R1 is arranged so as to overlap with the wiring 51a.
  • the wiring is preferably connected to the pixel circuit of the sub-pixel.
  • the period in which a signal that changes the potential of the wiring 51a or the like is input corresponds to the period in which the data of the sub-pixel is rewritten. , the luminance of the sub-pixel does not change.
  • Example 1 of pixel layout An example layout of the pixel unit 70 will be described below.
  • FIG. 22A shows an example layout of one sub-pixel. Here, for ease of viewing, an example of the state before forming the pixel electrodes is shown.
  • the subpixel shown in FIG. 22A has a transistor 61 , a transistor 62 and a capacitive element 63 .
  • the transistor 62 is a transistor having two gates sandwiching a semiconductor layer.
  • the wiring 51 and the gate of one of the transistors 62 are formed by the conductive film located at the bottom.
  • a conductive film formed later forms the gate of the transistor 61 and the other gate of the transistor 62 .
  • a conductive film formed later forms the wiring 52, the source and drain electrodes of each transistor, one electrode of the capacitor 63, and the like.
  • the wiring 53 and the like are formed by the conductive film formed later. Part of the wiring 53 functions as the other electrode of the capacitor 63 .
  • FIG. 22B shows an example layout of the pixel unit 70 using the sub-pixels illustrated in FIG. 22A.
  • each pixel electrode pixel electrode 31a, pixel electrode 32a, pixel electrode 33a, pixel electrode 31b, pixel electrode 32b, pixel electrode 33b
  • the display area 22 are also clearly shown.
  • an extremely high-definition display device can be manufactured even on a mass production line where the minimum processing dimension is 0.5 ⁇ m or more and 6 ⁇ m or less, typically 1.5 ⁇ m or more and 4 ⁇ m or less. becomes possible.
  • Display panel configuration example Wearable electronic devices for VR, AR, etc. can provide 3D images by using parallax. In that case, it is necessary to display the image for the right eye in the field of view of the right eye and the image for the left eye in the field of view of the left eye, respectively.
  • the shape of the display portion of the display device may be a horizontally long rectangular shape, but the pixels provided outside the field of view of the right eye and the left eye do not contribute to the display, so the pixels always display black. It will happen.
  • the display portion of the display panel is divided into two regions for the right eye and the left eye, and pixels are not arranged in the outer region that does not contribute to display.
  • power consumption required for pixel writing can be reduced.
  • the load on the source line, the gate line, and the like is reduced, display with a high frame rate is possible. As a result, a smooth moving image can be displayed, and a sense of reality can be enhanced.
  • FIG. 23A shows a configuration example of the display panel.
  • a left eye display section 702L and a right eye display section 702R are arranged inside the substrate 701.
  • a driver circuit, wiring, an IC, an FPC, and the like may be arranged on the substrate 701.
  • FIG. 23A shows a configuration example of the display panel.
  • a driver circuit, wiring, an IC, an FPC, and the like may be arranged on the substrate 701.
  • a display portion 702L and a display portion 702R shown in FIG. 23A have a square top surface shape.
  • the top surface shape of the display portion 702L and the display portion 702R may be other regular polygons.
  • 23B shows an example of a regular hexagon
  • FIG. 23C shows an example of a regular octagon
  • FIG. 23D shows an example of a regular decagon
  • FIG. An example of a rectangular shape is shown.
  • Polygons other than regular polygons may also be used.
  • a regular polygon with rounded corners or a polygon may also be used.
  • the straight line portion of the outline of each display section may not be a straight line, and there may be a stepped portion.
  • a linear portion that is not parallel to the pixel arrangement direction has a stepped top surface shape.
  • the user views the image without visually recognizing the shape of the pixels, even if the oblique outline of the display section is strictly stepped, it can be regarded as a straight line.
  • the curved portion of the outline of the display section is strictly stepped, it can be regarded as a curved line.
  • FIG. 23F shows an example in which the upper surface shape of the display section 702L and the display section 702R is circular.
  • the upper surface shapes of the display section 702L and the display section 702R may be bilaterally asymmetric. Also, they do not have to be regular polygons.
  • FIG. 23G shows an example in which the upper surface shape of the display section 702L and the display section 702R is an asymmetrical octagon.
  • FIG. 23H shows an example of a regular heptagon. In this way, even when the upper surface shapes of the display portions 702L and 702R are asymmetrical, it is preferable that the display portions 702L and 702R are arranged symmetrically. As a result, it is possible to provide an image that does not give a sense of discomfort.
  • FIG. 23I is an example in which the two circular display parts in FIG. 23F are connected.
  • FIG. 23J is an example in which the two regular octagonal display portions in FIG. 23C are connected.
  • This embodiment can be implemented by appropriately combining at least part of it with other embodiments described herein.
  • the display device of one embodiment of the present invention can be incorporated along the inner wall or outer wall of a house or building, or along the curved surface of the interior or exterior of a vehicle.
  • FIG. 24 illustrates an example of mounting a display device of one embodiment of the present invention on a vehicle.
  • FIG. 24 shows a configuration example of a vehicle equipped with a display unit 5001.
  • the display device of one embodiment of the present invention is applied to the display portion 5001 .
  • FIG. 24 shows an example in which the display unit 5001 is mounted on a right-hand drive vehicle, it is not particularly limited, and can be mounted on a left-hand drive vehicle. In this case, the left and right arrangement of the configuration shown in FIG. 24 is changed.
  • Fig. 24 shows a dashboard 5002, a steering wheel 5003, a windshield 5004, etc., which are arranged around the driver's seat and passenger's seat.
  • the display unit 5001 is arranged at a predetermined position on the dashboard 5002, specifically around the driver, and has a general T shape.
  • FIG. 24 shows an example in which one display unit 5001 formed using a plurality of display panels 5007 (display panels 5007a, 5007b, 5007c, and 5007d) is provided along the dashboard 5002.
  • the part 5001 may be divided and arranged in a plurality of places.
  • a display section 5009a and a display section 5009b are provided along the surface of the front passenger side door 5008a and the driver side door 5008b, respectively.
  • the display portion 5009a and the display portion 5009b can be formed using one or more display panels.
  • the display unit 5009a and the display unit 5009b are arranged to face each other, and the display unit 5001 is provided on the dashboard 5002 so as to connect the end of the display unit 5009a and the end of the display unit 5009b.
  • the driver and the passenger in the front passenger seat are surrounded by the display units 5001, 5009a, and 5009b in front and on both sides.
  • the driver and fellow passengers can be given a high sense of immersion.
  • the plurality of display panels 5007 may have flexibility.
  • the display portion 5001 can be processed into a complicated shape. A structure in which the display area of the display portion 5001 is not provided can be easily realized.
  • a plurality of cameras 5005 that capture the situation behind the vehicle may be provided outside the vehicle.
  • FIG. 24 shows an example in which the camera 5005 is installed instead of the side mirror, both the side mirror and the camera may be installed.
  • a CCD camera, a CMOS camera, or the like can be used as the camera 5005 .
  • an infrared camera may be used in combination. Since the output level of the infrared camera increases as the temperature of the subject increases, it is possible to detect or extract not only people but also living organisms such as animals.
  • An image captured by the camera 5005 can be output to one or more of the display panels 5007 .
  • the display unit 5001 is mainly used to assist driving of the vehicle.
  • the camera 5005 captures the rear side situation with a wide angle of view, and displays the image on the display panel 5007, so that the driver can visually recognize the blind spot area, and the occurrence of an accident can be prevented.
  • it may be configured to compensate for discontinuity of images at the joints of the display panels 5007a, 5007b, 5007c, and 5007d. As a result, it is possible to display an image in which the seams are inconspicuous, and the visibility of the display unit 5001 during driving can be improved.
  • a distance image sensor may be provided on the roof of the car or the like, and an image obtained by the distance image sensor may be displayed on the display unit 5001.
  • An image sensor, a lidar (LIDAR: Light Detection and Ranging), or the like can be used as the distance image sensor.
  • the display unit 5001 may have a function of displaying map information, traffic information, television images, DVD images, and the like.
  • the display panels 5007a, 5007b, 5007c, and 5007d can be used as one display screen to display map information in a large size. Note that the number of display panels 5007 can be increased according to the images to be displayed.
  • the images displayed on the display panels 5007a, 5007b, 5007c, and 5007d can be freely set according to the driver's preference.
  • TV images and DVD images may be displayed on the left display panel 5007d
  • map information may be displayed on the central display panel 5007b
  • instruments may be displayed on the right display panel 5007c
  • audio may be displayed near the transmission gear (driving gear). It can be displayed on the display panel 5007a between the seat and the front passenger seat.
  • the display portion 5001 can have a fail-safe function. For example, even if one display panel 5007 fails for some reason, the display area can be changed and another display panel 5007 can be used for display.
  • the images displayed on the display units 5009a and 5009b can also be freely set according to the preference of the driver or fellow passenger. For example, when a child is sitting in the front passenger seat, content for children such as animation can be displayed on the display unit 5009a.
  • the display unit 5009a and the display unit 5009b can display an image that is synthesized from images acquired by the camera 5005 or the like and linked with the scene seen from the car window. That is, for the driver and fellow passengers, an image that can be seen through the doors 5008a and 5008b can be displayed on the display units 5009a and 5009b. This allows the driver and passengers to experience the sensation of floating.
  • a display panel having an imaging function is preferably applied to at least one of the display panels 5007a, 5007b, 5007c, and 5007d. Further, a display panel having an imaging function can be applied to one or more of the display panels provided in the display portion 5009a and the display portion 5009b.
  • the vehicle when the driver touches the display panel, the vehicle can perform biometric authentication such as fingerprint authentication or palm print authentication.
  • biometric authentication such as fingerprint authentication or palm print authentication.
  • the vehicle may have the ability to personalize the environment if the driver is authenticated by biometrics. For example, seat position adjustment, steering wheel position adjustment, camera 5005 orientation adjustment, brightness setting, air conditioner setting, wiper speed (frequency) setting, audio volume setting, audio playlist reading, etc. preferably performed after authentication.
  • the car when the driver is authenticated by biometric authentication, the car can be put into a drivable state, for example, the engine is running, which is preferable because it eliminates the need for a key that was conventionally required.
  • the display unit 5001 shown in FIG. 24 is provided along the dashboard 5002 or the like, it is not limited to this.
  • a display unit 5011 shown in FIG. 24 it may be provided separately from the surface of the dashboard.
  • FIG. 24 shows an example in which the display unit 5011 is a head-up display that can be stored in the dashboard.
  • the display portion 5011 can be used as a tablet terminal by being detachable. Note that the display portion 5001 and the display portion 5011 can be planar or curved.
  • This embodiment can be implemented by appropriately combining at least part of it with other embodiments described herein.
  • the metal oxide preferably contains at least indium or zinc. In particular, it preferably contains indium and zinc. In addition to these, aluminum, gallium, yttrium, tin and the like are preferably contained. In addition, one or more selected from boron, silicon, titanium, iron, nickel, germanium, zirconium, molybdenum, lanthanum, cerium, neodymium, hafnium, tantalum, tungsten, magnesium, cobalt, etc. may be contained. .
  • the metal oxide is formed by sputtering, chemical vapor deposition (CVD) such as metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), or atomic layer deposition (ALD). It can be formed by a layer deposition method or the like.
  • CVD chemical vapor deposition
  • MOCVD metal organic chemical vapor deposition
  • ALD atomic layer deposition
  • Crystal structures of oxide semiconductors include amorphous (including completely amorphous), CAAC (c-axis-aligned crystalline), nc (nanocrystalline), CAC (cloud-aligned composite), single crystal, and polycrystal. (poly crystal) and the like.
  • the crystal structure of the film or substrate can be evaluated using an X-ray diffraction (XRD) spectrum.
  • XRD X-ray diffraction
  • it can be evaluated using an XRD spectrum obtained by GIXD (Grazing-Incidence XRD) measurement.
  • GIXD Gram-Incidence XRD
  • the GIXD method is also called a thin film method or a Seemann-Bohlin method.
  • the shape of the peak of the XRD spectrum is almost bilaterally symmetrical.
  • the peak shape of the XRD spectrum is left-right asymmetric.
  • the asymmetric shape of the peaks in the XRD spectra demonstrates the presence of crystals in the film or substrate. In other words, the film or substrate cannot be said to be in an amorphous state unless the shape of the peaks in the XRD spectrum is symmetrical.
  • the crystal structure of the film or substrate can be evaluated by a diffraction pattern (also referred to as a nano beam electron diffraction pattern) observed by nano beam electron diffraction (NBED).
  • a diffraction pattern also referred to as a nano beam electron diffraction pattern
  • NBED nano beam electron diffraction
  • a halo is observed in the diffraction pattern of a quartz glass substrate, and it can be confirmed that the quartz glass is in an amorphous state.
  • a spot-like pattern is observed instead of a halo. Therefore, it is presumed that the IGZO film deposited at room temperature is neither crystalline nor amorphous, but in an intermediate state and cannot be concluded to be in an amorphous state.
  • oxide semiconductors may be classified differently from the above when their structures are focused. For example, oxide semiconductors are classified into single-crystal oxide semiconductors and non-single-crystal oxide semiconductors. Examples of non-single-crystal oxide semiconductors include the above CAAC-OS and nc-OS. Non-single-crystal oxide semiconductors include polycrystalline oxide semiconductors, amorphous-like oxide semiconductors (a-like OS), amorphous oxide semiconductors, and the like.
  • CAAC-OS is an oxide semiconductor that includes a plurality of crystal regions, and the c-axes of the plurality of crystal regions are oriented in a specific direction. Note that the specific direction is the thickness direction of the CAAC-OS film, the normal direction to the formation surface of the CAAC-OS film, or the normal direction to the surface of the CAAC-OS film.
  • a crystalline region is a region having periodicity in atomic arrangement. If the atomic arrangement is regarded as a lattice arrangement, the crystalline region is also a region with a uniform lattice arrangement.
  • CAAC-OS has a region where a plurality of crystal regions are connected in the a-b plane direction, and the region may have strain.
  • the strain refers to a portion where the orientation of the lattice arrangement changes between a region with a uniform lattice arrangement and another region with a uniform lattice arrangement in a region where a plurality of crystal regions are connected. That is, CAAC-OS is an oxide semiconductor that is c-axis oriented and has no obvious orientation in the ab plane direction.
  • each of the plurality of crystal regions is composed of one or more microcrystals (crystals having a maximum diameter of less than 10 nm).
  • the maximum diameter of the crystalline region is less than 10 nm.
  • the size of the crystal region may be about several tens of nanometers.
  • CAAC-OS contains indium (In) and oxygen.
  • a tendency to have a layered crystal structure also referred to as a layered structure in which a layer (hereinafter referred to as an In layer) and a layer containing the element M, zinc (Zn), and oxygen (hereinafter referred to as a (M, Zn) layer) are stacked.
  • the (M, Zn) layer may contain indium.
  • the In layer contains the element M.
  • the In layer may contain Zn.
  • the layered structure is observed as a lattice image in, for example, a high-resolution TEM (Transmission Electron Microscope) image.
  • a plurality of bright points are observed in the electron beam diffraction pattern of the CAAC-OS film.
  • a certain spot and another spot are observed at point-symmetrical positions with respect to the spot of the incident electron beam that has passed through the sample (also referred to as a direct spot) as the center of symmetry.
  • the lattice arrangement in the crystal region is basically a hexagonal lattice, but the unit cell is not always a regular hexagon and may be a non-regular hexagon. Moreover, the distortion may have a lattice arrangement such as a pentagon or a heptagon.
  • the distortion of the lattice arrangement suppresses the formation of grain boundaries. This is because the CAAC-OS can tolerate strain due to the fact that the arrangement of oxygen atoms is not dense in the ab plane direction, the bond distance between atoms changes due to the substitution of metal atoms, and the like. It is considered to be for
  • a crystal structure in which clear grain boundaries are confirmed is called a polycrystal.
  • a grain boundary becomes a recombination center, traps carriers, and is highly likely to cause a decrease in on-current of a transistor, a decrease in field-effect mobility, and the like. Therefore, a CAAC-OS in which no clear grain boundaries are observed is one of crystalline oxides having a crystal structure suitable for a semiconductor layer of a transistor.
  • a structure containing Zn is preferable for forming a CAAC-OS.
  • In--Zn oxide and In--Ga--Zn oxide are preferable because they can suppress the generation of grain boundaries more than In oxide.
  • CAAC-OS is an oxide semiconductor with high crystallinity and no clear crystal grain boundaries. Therefore, it can be said that the decrease in electron mobility due to grain boundaries is less likely to occur in CAAC-OS.
  • a CAAC-OS can be said to be an oxide semiconductor with few impurities and defects (such as oxygen vacancies). Therefore, an oxide semiconductor including CAAC-OS has stable physical properties. Therefore, an oxide semiconductor including CAAC-OS is resistant to heat and has high reliability.
  • CAAC-OS is also stable against high temperatures (so-called thermal budget) in the manufacturing process. Therefore, the use of the CAAC-OS for the OS transistor makes it possible to increase the degree of freedom in the manufacturing process.
  • nc-OS has periodic atomic arrangement in a minute region (eg, a region of 1 nm to 10 nm, particularly a region of 1 nm to 3 nm).
  • the nc-OS has minute crystals.
  • the size of the minute crystal is, for example, 1 nm or more and 10 nm or less, particularly 1 nm or more and 3 nm or less, the minute crystal is also called a nanocrystal.
  • nc-OS does not show regularity in crystal orientation between different nanocrystals. Therefore, no orientation is observed in the entire film.
  • an nc-OS may be indistinguishable from an a-like OS or an amorphous oxide semiconductor depending on the analysis method.
  • an nc-OS film is subjected to structural analysis using an XRD apparatus, out-of-plane XRD measurement using ⁇ /2 ⁇ scanning does not detect a peak indicating crystallinity.
  • an nc-OS film is subjected to electron beam diffraction (also referred to as selected area electron beam diffraction) using an electron beam with a probe diameter larger than that of nanocrystals (for example, 50 nm or more), a diffraction pattern such as a halo pattern is obtained. is observed.
  • an nc-OS film is subjected to electron diffraction (also referred to as nanobeam electron diffraction) using an electron beam with a probe diameter close to or smaller than the size of a nanocrystal (for example, 1 nm or more and 30 nm or less)
  • an electron beam diffraction pattern is obtained in which a plurality of spots are observed within a ring-shaped area centered on the direct spot.
  • An a-like OS is an oxide semiconductor having a structure between an nc-OS and an amorphous oxide semiconductor.
  • An a-like OS has void or low density regions. That is, the a-like OS has lower crystallinity than the nc-OS and CAAC-OS. In addition, the a-like OS has a higher hydrogen concentration in the film than the nc-OS and the CAAC-OS.
  • CAC-OS relates to material composition.
  • CAC-OS is, for example, one structure of a material in which elements constituting a metal oxide are unevenly distributed with a size of 0.5 nm or more and 10 nm or less, preferably 1 nm or more and 3 nm or less, or in the vicinity thereof.
  • the metal oxide one or more metal elements are unevenly distributed, and the region having the metal element has a size of 0.5 nm or more and 10 nm or less, preferably 1 nm or more and 3 nm or less, or a size in the vicinity thereof.
  • the mixed state is also called mosaic or patch.
  • CAC-OS is a structure in which the material is separated into a first region and a second region to form a mosaic shape, and the first region is distributed in the film (hereinafter, also referred to as a cloud shape). ). That is, CAC-OS is a composite metal oxide in which the first region and the second region are mixed.
  • the atomic ratios of In, Ga, and Zn to the metal elements constituting the CAC-OS in the In--Ga--Zn oxide are denoted by [In], [Ga], and [Zn], respectively.
  • the first region is a region where [In] is larger than [In] in the composition of the CAC-OS film.
  • the second region is a region where [Ga] is greater than [Ga] in the composition of the CAC-OS film.
  • the first region is a region in which [In] is larger than [In] in the second region and [Ga] is smaller than [Ga] in the second region.
  • the second region is a region in which [Ga] is larger than [Ga] in the first region and [In] is smaller than [In] in the first region.
  • the first region is a region whose main component is indium oxide, indium zinc oxide, or the like.
  • the second region is a region containing gallium oxide, gallium zinc oxide, or the like as a main component. That is, the first region can be rephrased as a region containing In as a main component. Also, the second region can be rephrased as a region containing Ga as a main component.
  • a clear boundary between the first region and the second region may not be observed.
  • the CAC-OS in the In—Ga—Zn oxide means a region containing Ga as a main component and a region containing In as a main component in a material structure containing In, Ga, Zn, and O. Each region is a mosaic, and refers to a configuration in which these regions exist randomly. Therefore, CAC-OS is presumed to have a structure in which metal elements are unevenly distributed.
  • a CAC-OS can be formed, for example, by a sputtering method under the condition that the substrate is not intentionally heated.
  • a sputtering method one or more selected from an inert gas (typically argon), an oxygen gas, and a nitrogen gas may be used as the deposition gas. good.
  • an inert gas typically argon
  • oxygen gas typically argon
  • a nitrogen gas may be used as the deposition gas. good.
  • the lower the flow rate ratio of the oxygen gas to the total flow rate of the film formation gas during film formation, the better. is preferably 0% or more and 10% or less.
  • a region containing In as a main component is obtained by EDX mapping obtained using energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX). It can be confirmed that the (first region) and the region (second region) containing Ga as the main component are unevenly distributed and have a mixed structure.
  • EDX energy dispersive X-ray spectroscopy
  • the first region is a region with higher conductivity than the second region. That is, when carriers flow through the first region, conductivity as a metal oxide is developed. Therefore, by distributing the first region in the form of a cloud in the metal oxide, a high field effect mobility ( ⁇ ) can be realized.
  • the second region is a region with higher insulation than the first region.
  • the leakage current can be suppressed by distributing the second region in the metal oxide.
  • CAC-OS when used for a transistor, the conductivity caused by the first region and the insulation caused by the second region act in a complementary manner to provide a switching function (turning ON/OFF). functions) can be given to the CAC-OS.
  • a part of the material has a conductive function
  • a part of the material has an insulating function
  • the whole material has a semiconductor function.
  • CAC-OS is most suitable for various semiconductor devices including display devices.
  • Oxide semiconductors have a variety of structures, each with different characteristics.
  • An oxide semiconductor of one embodiment of the present invention includes two or more of an amorphous oxide semiconductor, a polycrystalline oxide semiconductor, an a-like OS, a CAC-OS, an nc-OS, and a CAAC-OS. may
  • an oxide semiconductor with low carrier concentration is preferably used for a transistor.
  • the carrier concentration of the oxide semiconductor is 1 ⁇ 10 17 cm ⁇ 3 or less, preferably 1 ⁇ 10 15 cm ⁇ 3 or less, more preferably 1 ⁇ 10 13 cm ⁇ 3 or less, more preferably 1 ⁇ 10 11 cm ⁇ 3 or less. 3 or less, more preferably less than 1 ⁇ 10 10 cm ⁇ 3 and 1 ⁇ 10 ⁇ 9 cm ⁇ 3 or more.
  • the impurity concentration in the oxide semiconductor film may be lowered to lower the defect level density.
  • a low impurity concentration and a low defect level density are referred to as high-purity intrinsic or substantially high-purity intrinsic.
  • an oxide semiconductor with a low carrier concentration is sometimes referred to as a highly purified intrinsic or substantially highly purified intrinsic oxide semiconductor.
  • the trap level density may also be low.
  • the charge trapped in the trap level of the oxide semiconductor takes a long time to disappear, and may behave as if it were a fixed charge. Therefore, a transistor whose channel formation region is formed in an oxide semiconductor with a high trap level density might have unstable electrical characteristics.
  • Impurities include hydrogen, nitrogen, alkali metals, alkaline earth metals, iron, nickel, silicon, and the like.
  • the concentration of silicon or carbon in the oxide semiconductor and the concentration of silicon or carbon in the vicinity of the interface with the oxide semiconductor are 2. ⁇ 10 18 atoms/cm 3 or less, preferably 2 ⁇ 10 17 atoms/cm 3 or less.
  • the concentration of alkali metal or alkaline earth metal in the oxide semiconductor obtained by SIMS is set to 1 ⁇ 10 18 atoms/cm 3 or less, preferably 2 ⁇ 10 16 atoms/cm 3 or less.
  • the nitrogen concentration in the oxide semiconductor obtained by SIMS is less than 5 ⁇ 10 19 atoms/cm 3 , preferably 5 ⁇ 10 18 atoms/cm 3 or less, more preferably 1 ⁇ 10 18 atoms/cm 3 or less. , more preferably 5 ⁇ 10 17 atoms/cm 3 or less.
  • the oxide semiconductor reacts with oxygen that bonds to a metal atom to form water, which may cause oxygen vacancies.
  • oxygen vacancies When hydrogen enters the oxygen vacancies, electrons, which are carriers, may be generated.
  • part of hydrogen may bond with oxygen that bonds with a metal atom to generate an electron, which is a carrier. Therefore, a transistor including an oxide semiconductor containing hydrogen is likely to have normally-on characteristics. Therefore, hydrogen in the oxide semiconductor is preferably reduced as much as possible.
  • the hydrogen concentration obtained by SIMS is less than 1 ⁇ 10 20 atoms/cm 3 , preferably less than 1 ⁇ 10 19 atoms/cm 3 , more preferably less than 5 ⁇ 10 18 atoms/cm. Less than 3 , more preferably less than 1 ⁇ 10 18 atoms/cm 3 .
  • This embodiment can be implemented by appropriately combining at least part of it with other embodiments described herein.
  • An electronic device of this embodiment includes a display device of one embodiment of the present invention.
  • the display device of one embodiment of the present invention can easily have high definition, high resolution, or large size. Therefore, the display device of one embodiment of the present invention can be used for display portions of various electronic devices.
  • the display device of one embodiment of the present invention can be manufactured at low cost, the manufacturing cost of the electronic device can be reduced.
  • Examples of electronic devices include televisions, desktop or notebook personal computers, computer monitors, digital signage, large game machines such as pachinko machines, and other electronic devices with relatively large screens. Examples include cameras, digital video cameras, digital photo frames, mobile phones, mobile game machines, mobile information terminals, and sound reproducing devices.
  • the display device of one embodiment of the present invention can have high definition, it can be suitably used for an electronic device having a relatively small display portion.
  • electronic devices include wristwatch-type and bracelet-type information terminals (wearable devices), VR devices such as head-mounted displays, and glasses-type AR devices that can be worn on the head. equipment and the like.
  • Wearable devices also include devices for SR (Substitutional Reality) and devices for MR (Mixed Reality).
  • a display device of one embodiment of the present invention includes HD (1280 ⁇ 720 pixels), FHD (1920 ⁇ 1080 pixels), WQHD (2560 ⁇ 1440 pixels), WQXGA (2560 ⁇ 1600 pixels), 4K2K (2560 ⁇ 1600 pixels), 3840 ⁇ 2160) and 8K4K (7680 ⁇ 4320 pixels).
  • the resolution it is preferable to set the resolution to 4K2K, 8K4K, or higher.
  • the pixel density (definition) of the display device of one embodiment of the present invention is preferably 300 ppi or more, more preferably 500 ppi or more, 1000 ppi or more, more preferably 2000 ppi or more, more preferably 3000 ppi or more, and 5000 ppi or more.
  • the electronic device of this embodiment can be incorporated along the inner or outer wall of a house or building, or along the curved surface of the interior or exterior of an automobile.
  • the electronic device of this embodiment may have an antenna.
  • An image, information, or the like can be displayed on the display portion by receiving a signal with the antenna.
  • the antenna may be used for contactless power transmission.
  • the electronic device of this embodiment includes sensors (force, displacement, position, velocity, acceleration, angular velocity, number of revolutions, distance, light, liquid, magnetism, temperature, chemical substance, sound, time, hardness, electric field, current, voltage , power, radiation, flow, humidity, gradient, vibration, odor or infrared sensing, detection or measurement).
  • the electronic device of this embodiment can have various functions. For example, functions to display various information (still images, moving images, text images, etc.) on the display unit, touch panel functions, calendars, functions to display the date or time, functions to execute various software (programs), wireless communication function, a function of reading a program or data recorded on a recording medium, and the like.
  • An electronic device 6500 shown in FIG. 25A is a mobile information terminal that can be used as a smartphone.
  • the electronic device 6500 has a housing 6501, a display unit 6502, a power button 6503, a button 6504, a speaker 6505, a microphone 6506, a camera 6507, a light source 6508, and the like.
  • a display portion 6502 has a touch panel function.
  • the display device of one embodiment of the present invention can be applied to the display portion 6502 .
  • FIG. 25B is a schematic cross-sectional view including the end of the housing 6501 on the microphone 6506 side.
  • a light-transmitting protective member 6510 is provided on the display surface side of the housing 6501, and a display panel 6511, an optical member 6512, a touch sensor panel 6513, and a printer are placed in a space surrounded by the housing 6501 and the protective member 6510.
  • a substrate 6517, a battery 6518, and the like are arranged.
  • a display panel 6511, an optical member 6512, and a touch sensor panel 6513 are fixed to the protective member 6510 with an adhesive layer (not shown).
  • a portion of the display panel 6511 is folded back in a region outside the display portion 6502, and the FPC 6515 is connected to the folded portion.
  • An IC6516 is mounted on the FPC6515.
  • the FPC 6515 is connected to terminals provided on the printed circuit board 6517 .
  • a flexible display (flexible display device) of one embodiment of the present invention can be applied to the display panel 6511 . Therefore, an extremely lightweight electronic device can be realized. In addition, since the display panel 6511 is extremely thin, the thickness of the electronic device can be reduced and the large-capacity battery 6518 can be mounted. In addition, by folding back part of the display panel 6511 and arranging a connection portion with the FPC 6515 on the back side of the pixel portion, an electronic device with a narrow frame can be realized.
  • FIG. 26A An example of a television device is shown in FIG. 26A.
  • a television set 7100 has a display portion 7000 incorporated in a housing 7101 .
  • a configuration in which a housing 7101 is supported by a stand 7103 is shown.
  • the display device of one embodiment of the present invention can be applied to the display portion 7000 .
  • the operation of the television apparatus 7100 shown in FIG. 26A can be performed using operation switches provided in the housing 7101 and a separate remote controller 7111 .
  • the display portion 7000 may be provided with a touch sensor, and the television device 7100 may be operated by touching the display portion 7000 with a finger or the like.
  • the remote controller 7111 may have a display section for displaying information output from the remote controller 7111 .
  • a channel and a volume can be operated with operation keys or a touch panel provided in the remote controller 7111 , and an image displayed on the display portion 7000 can be operated.
  • the television device 7100 is configured to include a receiver, a modem, and the like.
  • the receiver can receive general television broadcasts. Also, by connecting to a wired or wireless communication network via a modem, one-way (from the sender to the receiver) or two-way (between the sender and the receiver, or between the receivers, etc.) information communication. is also possible.
  • FIG. 26B shows an example of a notebook personal computer.
  • a notebook personal computer 7200 has a housing 7211, a keyboard 7212, a pointing device 7213, an external connection port 7214, and the like.
  • the display portion 7000 is incorporated in the housing 7211 .
  • the display device of one embodiment of the present invention can be applied to the display portion 7000 .
  • FIGS. 26C and 26D An example of digital signage is shown in FIGS. 26C and 26D.
  • a digital signage 7300 shown in FIG. 26C includes a housing 7301, a display unit 7000, speakers 7303, and the like. Furthermore, it can have an LED lamp, an operation key (including a power switch or an operation switch), connection terminals, various sensors, a microphone, and the like.
  • FIG. 26D shows a digital signage 7400 attached to a cylindrical post 7401.
  • a digital signage 7400 has a display section 7000 provided along the curved surface of a pillar 7401 .
  • the display device of one embodiment of the present invention can be applied to the display portion 7000 in FIGS. 26C and 26D.
  • the wider the display unit 7000 the more information can be provided at once.
  • the wider the display unit 7000 the more conspicuous it is, and the more effective the advertisement can be, for example.
  • a touch panel By applying a touch panel to the display unit 7000, not only can images or moving images be displayed on the display unit 7000, but also the user can intuitively operate the display unit 7000, which is preferable. Further, when used for providing information such as route information or traffic information, usability can be enhanced by intuitive operation.
  • the digital signage 7300 or digital signage 7400 is preferably capable of cooperating with an information terminal 7311 or information terminal 7411 such as a smartphone possessed by the user through wireless communication.
  • advertisement information displayed on the display unit 7000 can be displayed on the screen of the information terminal 7311 or the information terminal 7411 .
  • display on the display portion 7000 can be switched.
  • the digital signage 7300 or the digital signage 7400 can execute a game using the screen of the information terminal 7311 or 7411 as an operation means (controller). This allows an unspecified number of users to simultaneously participate in and enjoy the game.
  • FIG. 27A is a diagram showing the appearance of the camera 8000 with the finder 8100 attached.
  • a camera 8000 has a housing 8001, a display unit 8002, an operation button 8003, a shutter button 8004, and the like.
  • a detachable lens 8006 is attached to the camera 8000 . Note that the camera 8000 may be integrated with the lens 8006 and the housing.
  • the camera 8000 can capture an image by pressing the shutter button 8004 or by touching the display unit 8002 that functions as a touch panel.
  • the housing 8001 has a mount with electrodes, and can be connected to the viewfinder 8100 as well as a strobe device or the like.
  • the viewfinder 8100 has a housing 8101, a display section 8102, buttons 8103, and the like.
  • the housing 8101 is attached to the camera 8000 by mounts that engage the mounts of the camera 8000 .
  • a viewfinder 8100 can display an image or the like received from the camera 8000 on a display portion 8102 .
  • the button 8103 has a function as a power button or the like.
  • the display device of one embodiment of the present invention can be applied to the display portion 8002 of the camera 8000 and the display portion 8102 of the viewfinder 8100 .
  • the camera 8000 having a built-in finder may also be used.
  • FIG. 27B is a diagram showing the appearance of the head mounted display 8200.
  • FIG. 27B is a diagram showing the appearance of the head mounted display 8200.
  • a head-mounted display 8200 has a mounting section 8201, a lens 8202, a main body 8203, a display section 8204, a cable 8205, and the like.
  • a battery 8206 is built in the mounting portion 8201 .
  • a cable 8205 supplies power from a battery 8206 to the main body 8203 .
  • a main body 8203 includes a wireless receiver or the like, and can display received video information on a display portion 8204 .
  • the main body 8203 is equipped with a camera, and information on the movement of the user's eyeballs or eyelids can be used as input means.
  • the mounting section 8201 may be provided with a plurality of electrodes capable of detecting a current flowing along with the movement of the user's eyeballs at a position where it touches the user, and may have a function of recognizing the line of sight. Moreover, it may have a function of monitoring the user's pulse based on the current flowing through the electrode.
  • the mounting unit 8201 may have various sensors such as a temperature sensor, a pressure sensor, an acceleration sensor, etc., and has a function of displaying biological information of the user on the display unit 8204, In addition, a function of changing an image displayed on the display portion 8204 may be provided.
  • the display device of one embodiment of the present invention can be applied to the display portion 8204 .
  • FIG. 27C to 27E are diagrams showing the appearance of the head mounted display 8300.
  • FIG. A head mounted display 8300 includes a housing 8301 , a display portion 8302 , a band-shaped fixture 8304 , and a pair of lenses 8305 .
  • the user can visually recognize the display on the display unit 8302 through the lens 8305 .
  • the display portion 8302 it is preferable to arrange the display portion 8302 in a curved manner because the user can feel a high presence.
  • three-dimensional display or the like using parallax can be performed.
  • the configuration is not limited to the configuration in which one display portion 8302 is provided, and two display portions 8302 may be provided and one display portion may be arranged for one eye of the user.
  • the display device of one embodiment of the present invention can be applied to the display portion 8302 .
  • the display device of one embodiment of the present invention can also achieve extremely high definition. For example, even when the display is magnified using the lens 8305 as shown in FIG. 27E and visually recognized, the pixels are difficult for the user to visually recognize. In other words, the display portion 8302 can be used to allow the user to view highly realistic images.
  • FIG. 27F is a diagram showing the appearance of a goggle-type head mounted display 8400.
  • the head mounted display 8400 has a pair of housings 8401, a mounting section 8402, and a cushioning member 8403.
  • a display portion 8404 and a lens 8405 are provided in the pair of housings 8401, respectively.
  • the user can visually recognize the display unit 8404 through the lens 8405.
  • the lens 8405 has a focus adjustment mechanism, and its position can be adjusted according to the user's visual acuity.
  • the display portion 8404 is preferably square or horizontally long rectangular. This makes it possible to enhance the sense of presence.
  • the mounting part 8402 preferably has plasticity and elasticity so that it can be adjusted according to the size of the user's face and does not slip off.
  • a part of the mounting portion 8402 preferably has a vibration mechanism that functions as a bone conduction earphone. As a result, you can enjoy video and audio without the need for separate audio equipment such as earphones and speakers.
  • the housing 8401 may have a function of outputting audio data by wireless communication.
  • the mounting part 8402 and the cushioning member 8403 are parts that come into contact with the user's face (forehead, cheeks, etc.). Since the cushioning member 8403 is in close contact with the user's face, it is possible to prevent light leakage and enhance the sense of immersion. It is preferable to use a soft material for the cushioning member 8403 so that the cushioning member 8403 comes into close contact with the user's face when the head mounted display 8400 is worn by the user. For example, materials such as rubber, silicone rubber, urethane, and sponge can be used.
  • a member that touches the user's skin is preferably detachable for easy cleaning or replacement.
  • the electronic device shown in FIGS. 28A to 28F includes a housing 9000, a display unit 9001, a speaker 9003, operation keys 9005 (including a power switch or an operation switch), connection terminals 9006, sensors 9007 (force, displacement, position, speed). , acceleration, angular velocity, number of rotations, distance, light, liquid, magnetism, temperature, chemical substances, sound, time, hardness, electric field, current, voltage, power, radiation, flow rate, humidity, gradient, vibration, smell, or infrared rays , detection or measurement), a microphone 9008, and the like.
  • the electronic devices shown in FIGS. 28A to 28F have various functions. For example, a function to display various information (still images, moving images, text images, etc.) on the display unit, a touch panel function, a calendar, a function to display the date or time, a function to control processing by various software (programs), It can have a wireless communication function, a function of reading and processing programs or data recorded on a recording medium, and the like. Note that the functions of the electronic device are not limited to these, and can have various functions.
  • the electronic device may have a plurality of display units.
  • the electronic device is equipped with a camera, etc., and has the function of capturing still images or moving images and storing them in a recording medium (external or built into the camera), or the function of displaying the captured image on the display unit, etc. good.
  • the display device of one embodiment of the present invention can be applied to the display portion 9001 .
  • FIGS. 28A to 28F Details of the electronic devices shown in FIGS. 28A to 28F will be described below.
  • FIG. 28A is a perspective view showing a mobile information terminal 9101.
  • the mobile information terminal 9101 can be used as a smart phone, for example.
  • the portable information terminal 9101 may be provided with a speaker 9003, a connection terminal 9006, a sensor 9007, and the like.
  • the mobile information terminal 9101 can display text and image information on its multiple surfaces.
  • FIG. 28A shows an example in which three icons 9050 are displayed.
  • Information 9051 indicated by a dashed rectangle can also be displayed on another surface of the display portion 9001 . Examples of the information 9051 include notification of incoming e-mail, SNS, telephone, etc., title of e-mail, SNS, etc., sender name, date and time, remaining battery power, strength of antenna reception, and the like.
  • an icon 9050 or the like may be displayed at the position where the information 9051 is displayed.
  • FIG. 28B is a perspective view showing the mobile information terminal 9102.
  • the portable information terminal 9102 has a function of displaying information on three or more sides of the display portion 9001 .
  • information 9052, information 9053, and information 9054 are displayed on different surfaces.
  • the user can confirm the information 9053 displayed at a position where the mobile information terminal 9102 can be viewed from above the mobile information terminal 9102 while the mobile information terminal 9102 is stored in the chest pocket of the clothes.
  • the user can check the display without taking out the portable information terminal 9102 from the pocket, and can determine, for example, whether to receive a call.
  • FIG. 28C is a perspective view showing a wristwatch-type mobile information terminal 9200.
  • the mobile information terminal 9200 can be used as a smart watch (registered trademark), for example.
  • the display portion 9001 has a curved display surface, and display can be performed along the curved display surface.
  • Hands-free communication is also possible by allowing the mobile information terminal 9200 to communicate with, for example, a headset capable of wireless communication.
  • the portable information terminal 9200 can transmit data to and from another information terminal through the connection terminal 9006, and can be charged. Note that the charging operation may be performed by wireless power supply.
  • FIG. 28D to 28F are perspective views showing a foldable personal digital assistant 9201.
  • FIG. 28D is a perspective view of the portable information terminal 9201 in an unfolded state
  • FIG. 28F is a folded state
  • FIG. 28E is a perspective view of a state in the middle of changing from one of FIGS. 28D and 28F to the other.
  • the portable information terminal 9201 has excellent portability in the folded state, and has excellent display visibility due to a seamless wide display area in the unfolded state.
  • a display portion 9001 included in the portable information terminal 9201 is supported by three housings 9000 connected by hinges 9055 .
  • the display portion 9001 can be bent with a curvature radius of 0.1 mm or more and 150 mm or less.
  • This embodiment can be implemented by appropriately combining at least part of it with other embodiments described herein.

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Abstract

高精細な表示装置を提供する。高い表示品位と、高い精細度を兼ね備える表示装置を提供する。 表示装置は、複数の第1の発光素子、複数の第2の発光素子を有する。第1の発光素子は、第1の画素電極、第1のEL層、共通層、共通電極を有する。第2の発光素子は、第2の画素電極、第2のEL層、共通層、共通電極を有する。第1のEL層と、第2のEL層とは、互いに離隔して設けられ、互いの側面が対向して設けられる。第1のEL層は、第1の発光ユニット、第1の中間層、第2の発光ユニットが積層される。第2のEL層は、第3の発光ユニット、第2の中間層、第4の発光ユニットが積層される。第1の発光ユニットと第2の発光ユニットとは、第1の色の光を発する第1の発光層を有し、第3の発光ユニットと第4の発光ユニットとは、第1の色とは異なる第2の色の光を発する第2の発光層を有する。

Description

表示装置
 本発明の一態様は、表示装置に関する。本発明の一態様は、表示装置の作製方法に関する。
 なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等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、電子機器、照明装置、入力装置、入出力装置、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。半導体装置は、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指す。
 近年、ディスプレイパネルの高精細化が求められている。高精細なディスプレイパネルが要求される機器としては、例えばスマートフォン、タブレット端末、ノート型コンピュータなどがある。また、テレビジョン装置、モニタ装置などの据え置き型のディスプレイ装置においても、高解像度化に伴い高精細化が求められている。さらに、最も高い精細度が要求される機器としては、例えば、仮想現実(VR:Virtual Reality)、または拡張現実(AR:Augmented Reality)向けの機器がある。
 また、ディスプレイパネルに適用可能な表示装置としては、代表的には液晶表示装置、有機EL(Electro Luminescence)素子、発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)等の発光素子を備える発光装置、電気泳動方式などにより表示を行う電子ペーパなどが挙げられる。
 例えば、有機EL素子の基本的な構成は、一対の電極間に発光性の有機化合物を含む層を、挟持したものである。この素子に電圧を印加することにより、発光性の有機化合物から発光を得ることができる。このような有機EL素子が適用された表示装置は、液晶表示装置等で必要であったバックライトが不要なため、薄型、軽量、高コントラストで且つ低消費電力な表示装置を実現できる。例えば、有機EL素子を用いた表示装置の一例が、特許文献1に記載されている。
特開2002−324673号公報
 本発明の一態様は、高精細化が容易な表示装置、及びその作製方法を提供することを課題の一とする。本発明の一態様は、高い表示品位と、高い精細度を兼ね備え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、コントラスト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、信頼性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、新規な構成を有する表示装置、または表示装置の作製方法を提供することを課題の一とする。本発明の一態様は、上述した表示装置を歩留まりよく製造する方法を提供することを課題の一とする。本発明の一態様は、先行技術の問題点の少なくとも一を少なくとも軽減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、請求項などの記載から抽出することが可能である。
 本発明の一態様は、複数の第1の発光素子と、複数の第2の発光素子と、を有する表示装置である。第1の発光素子は、第1の画素電極と、第1のEL層と、共通層と、共通電極と、を有する。第2の発光素子は、第2の画素電極と、第2のEL層と、共通層と、共通電極と、を有する。第1の発光素子と、第2の発光素子とは、第1の方向に配列し、複数の第1の発光素子、及び複数の第2の発光素子は、それぞれ第1の方向と交差する第2の方向に配列する。第1のEL層と、第2のEL層とは、互いに離隔して設けられる。第1のEL層の側面と、第2のEL層の側面とは、対向して設けられる。第1のEL層は、第1の発光ユニットと、第1の中間層と、第2の発光ユニットと、が積層される。第2のEL層は、第3の発光ユニットと、第2の中間層と、第4の発光ユニットと、が積層される。第1の発光ユニットと、第2の発光ユニットとは、第1の色の光を発する第1の発光層を有し、第3の発光ユニットと、第4の発光ユニットとは、第1の色とは異なる第2の色の光を発する第2の発光層を有する。
 また、上記において、第1のEL層の側面は、第1のEL層の被形成面に対して垂直または概略垂直であり、第2のEL層の側面は、第2のEL層の被形成面に対して垂直または概略垂直であることが好ましい。
 また、上記において、第1のEL層の側面と、第1のEL層の被形成面との角度が、60度以上90度以下であり、第2のEL層の側面と、第2のEL層の被形成面との角度が、60度以上90度以下であることが好ましい。
 また、上記いずれかにおいて、第1の画素電極と第2の画素電極との間に、絶縁層を有することが好ましい。さらに、共通層及び共通電極は、第1のEL層及び第2のEL層のいずれとも重ならず、且つ、絶縁層と重なる領域を有することが好ましい。
 また、上記において、絶縁層は、有機絶縁膜または無機絶縁膜を含むことが好ましい。
 また、上記いずれかにおいて、第1の画素電極と同一面上に、接続電極を有することが好ましい。このとき、接続電極は、第1のEL層及び第2のEL層を介することなく、共通電極と電気的に接続されることが好ましい。また、接続電極は、共通層を介して、共通電極と電気的に接続されることが好ましい。
 また、上記いずれかにおいて、複数の第1の発光素子は1000ppi以上の精細度で配置され、開口率が50%以上であることが好ましい。
 本発明の一態様によれば、高精細化が容易な表示装置、及びその作製方法を提供できる。または、高い表示品位と、高い精細度を兼ね備える表示装置を提供できる。または、コントラストの高い表示装置を提供できる。または、信頼性の高い表示装置を提供できる。
 また、本発明の一態様によれば、新規な構成を有する表示装置、または表示装置の作製方法を提供できる。または、上述した表示装置を歩留まりよく製造する方法を提供できる。本発明の一態様によれば、先行技術の問題点の少なくとも一を少なくとも軽減することができる。
 なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は、明細書、図面、請求項などの記載から抽出することが可能である。
図1A及び図1Bは、発光装置の構成例を示す図である。
図2A及び図2Bは、発光装置の構成例を示す図である。
図3A及び図3Bは、発光装置の構成例を示す図である。
図4A乃至図4Cは、発光装置の構成例を示す図である。
図5A乃至図5Dは、表示装置の構成例を示す図である。
図6A乃至図6Fは、表示装置の作製方法例を示す図である。
図7A乃至図7Fは、表示装置の作製方法例を示す図である。
図8A乃至図8Cは、表示装置の作製方法例を示す図である。
図9A乃至図9Dは、表示装置の構成例を示す図である。
図10A乃至図10Eは、表示装置の作製方法例を示す図である。
図11A乃至図11Cは、表示装置の構成例を示す図である。
図12A乃至図12Cは、表示装置の構成例を示す図である。
図13A乃至図13Cは、表示装置の構成例を示す図である。
図14は、表示装置の一例を示す斜視図である。
図15A及び図15Bは、表示装置の一例を示す断面図である。
図16Aは、表示装置の一例を示す断面図である。図16Bは、トランジスタの一例を示す断面図である。
図17A及び図17Bは、表示モジュールの一例を示す斜視図である。
図18は、表示装置の一例を示す断面図である。
図19は、表示装置の一例を示す断面図である。
図20は、表示装置の一例を示す断面図である。
図21A及び図21Bは、表示装置の構成例を示す図である。
図22A及び図22Bは、表示装置の構成例を示す図である。
図23A乃至図23Jは、表示装置の構成例を示す図である。
図24は、車両の構成例を示す図である。
図25A及び図25Bは、電子機器の一例を示す図である。
図26A乃至図26Dは、電子機器の一例を示す図である。
図27A乃至図27Fは、電子機器の一例を示す図である。
図28A乃至図28Fは、電子機器の一例を示す図である。
 以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。ただし、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、以下の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。
 なお、本明細書で説明する各図において、各構成要素の大きさ、層の厚さ、または領域は、明瞭化のために誇張されている場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。
 なお、本明細書等における「第1」、「第2」等の序数詞は、構成要素の混同を避けるために付すものであり、数的に限定するものではない。
 また、本明細書等において、「膜」という用語と、「層」という用語とは、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」または「絶縁層」という用語は、「導電膜」または「絶縁膜」という用語に相互に交換することが可能な場合がある。
 なお、本明細書において、EL層とは発光素子の一対の電極間に設けられ、少なくとも発光性の物質を含む層(発光層とも呼ぶ)、または発光層を含む積層体を示すものとする。
 本明細書等において、表示装置の一態様である表示パネルは表示面に画像等を表示(出力)する機能を有するものである。したがって表示パネルは出力装置の一態様である。
 また、本明細書等では、表示パネルの基板に、例えばFPC(Flexible Printed Circuit)もしくはTCP(Tape Carrier Package)などのコネクターが取り付けられたもの、または基板にCOG(Chip On Glass)方式等によりICが実装されたものを、表示パネルモジュール、表示モジュール、または単に表示パネルなどと呼ぶ場合がある。
(実施の形態1)
 本実施の形態では、本発明の一態様である表示装置に用いることができる発光装置、及び発光装置が有する発光素子(発光デバイスともいう)について説明する。
<発光装置の構成例>
 図1Aに、発光装置500の断面概略図を示す。発光装置500は、赤色の光を発する発光素子550R、緑色の光を発する発光素子550G、及び青色の光を発する発光素子550Bを有する。
 発光素子550Rは、一対の電極(電極501、電極502)の間に、中間層531を介して2つの発光ユニット(発光ユニット512R_1、発光ユニット512R_2)が積層された構成を有する。同様に、発光素子550Gは発光ユニット512G_1、発光ユニット512G_2を有し、発光素子550Bは発光ユニット512B_1、発光ユニット512B_2を有する。
 電極501は、画素電極として機能し、発光素子毎に設けられる。電極502は、共通電極として機能し、複数の発光素子に共通に設けられる。
 発光ユニット512R_1は、層521、層522、発光層523R、層524等を有する。発光ユニット512R_2は、層522、発光層523R、層524等を有する。また、発光素子550Rは、発光ユニット512R_2と、電極502との間に層525などを有する。なお、層525を発光ユニット512R_2の一部とみなすこともできる。
 層521は、例えば正孔注入性の高い物質を含む層(正孔注入層)などを有する。層522は、例えば正孔輸送性の高い物質を含む層(正孔輸送層)などを有する。層524は、例えば電子輸送性の高い物質を含む層(電子輸送層)などを有する。層525は、例えば電子注入性の高い物質を含む層(電子注入層)などを有する。
 または、層521が電子注入層を有し、層522が電子輸送層を有し、層524が正孔輸送層を有し、層525が正孔注入層を有する構成としてもよい。
 なお、層522、発光層523R、層524は、発光ユニット512R_1と発光ユニット512R_2とで同一の構成(材料、膜厚など)であってもよく、互いに異なる構成であってもよい。
 なお、図1Aにおいては、層521と、層522と、を分けて明示したがこれに限定されない。例えば、層521が正孔注入層と、正孔輸送層との双方の機能を有する構成とする場合、あるいは層521が電子注入層と、電子輸送層との双方の機能を有する構成とする場合においては、層522を省略してもよい。
 また、中間層531は、電極501と電極502との間に電圧を印加したときに、発光ユニット512R_1及び発光ユニット512R_2のうち、一方に電子を注入し、他方に正孔を注入する機能を有する。中間層531は、電荷発生層と呼ぶこともできる。
 なお、発光素子550Rが有する発光層523Rは、赤色の発光を示す発光物質を有し、発光素子550Gが有する発光層523Gは緑色の発光を示す発光物質を有し、発光素子550Bが有する発光層523Bは、青色の発光を示す発光物質を有する。なお、発光素子550G、発光素子550Bは、それぞれ、発光素子550Rが有する発光層523Rを、発光層523G、発光層523Bに置き換えた構成を有し、そのほかの構成は、発光素子550Rと同様である。
 なお、層521、層522、層524、層525は、各色の発光デバイスで同一の構成(材料、膜厚など)であってもよく、互いに異なる構成であってもよい。
 発光素子550R、発光素子550G、及び発光素子550Bのように、複数の発光ユニットが中間層531を介して直列に接続された構成を本明細書ではタンデム構造と呼ぶ。一方、一対の電極間に一つの発光ユニットを有する構成を、シングル構造と呼ぶ。なお、本明細書等においては、タンデム構造として呼称するが、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呼んでもよい。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、タンデム構造は、シングル構造と比べて、同じ輝度を得るために必要な電流を低減できるため、信頼性を高めることができる。
 また、発光素子550R、発光素子550G、及び発光素子550Bのように、発光素子ごとに発光層を作り分ける構造をSBS(Side By Side)構造と呼ぶ場合がある。SBS構造は、発光素子ごとに材料及び構成を最適化することができるため、材料及び構成の選択の自由度が高まり、輝度の向上、信頼性の向上を図ることが容易となる。
 本発明の一態様の発光装置500は、タンデム構造であり、且つ、SBS構造であるといえる。そのため、タンデム構造のメリットと、SBS構造のメリットの両方を併せ持つことができる。なお、本発明の一態様の発光装置500は、図1Aに示すように、発光ユニットが直列に2段形成された構造であるため、2段タンデム構造と呼称してもよい。また、図1Aに示す2段タンデム構造においては、赤色の発光層を有する第1の発光ユニットの上に、赤色の発光層を有する第2の発光ユニットが積層された構造となる。同様に、図1Aに示す2段タンデム構造においては緑色の発光層を有する第1の発光ユニットの上に緑色の発光層を有する第2の発光ユニットが積層された構造となり、青色の発光層を有する第1の発光ユニットの上に青色の発光層を有する第2の発光ユニットが積層された構造となる。
 図1Bは、図1Aに示す発光装置500の変形例である。図1Bに示す発光装置500は、層525を、電極502と同様に、各発光素子間で共通に設けた場合の例である。このとき、層525を共通層と呼ぶことができる。このように、各発光素子の間に1以上の共通層を設けることで、作製工程を簡略化できるため、製造コストを低減することができる。
 図2Aに示す発光装置500は、3つの発光ユニットを積層した場合の例である。図2Aにおいて、発光素子550Rは、発光ユニット512R_2上にさらに中間層531を介して発光ユニット512R_3が積層されている。発光ユニット512R_3は、発光ユニット512R_2と同様の構成を有する。また、発光素子550Gが有する発光ユニット512G_3、発光素子550Bが有する発光ユニット512B_3も発光ユニット512R_3と同様である。
 図2Bでは、n個の発光ユニット(nは2以上の整数)を積層した場合の例を示している。
 このように、発光ユニットの積層数を増やすことにより、同じ電流量で発光素子から得られる輝度を、積層数に応じて高めることができる。また、発光ユニットの積層数を増やすことにより、同じ輝度を得るために必要な電流を低減できるため、発光素子の消費電力を、積層数に応じて低減することができる。
 図3Aに示す発光装置500は、隣接する2つの発光素子が離隔し、且つ、電極502が各発光ユニットおよび中間層531の側面に沿って設けられる場合の例を示している。
 ここで、中間層531と電極502とが接触すると、電気的にショートしてしまう場合がある。そのため、中間層531と電極502とを絶縁することが好ましい。
 図3Aでは、電極501、各発光ユニットおよび中間層531の側面を覆って、絶縁層541が設けられている例を示している。絶縁層541は、側壁保護層、またはサイドウォール絶縁膜などと呼ぶことができる。絶縁層541を設けることで、中間層531と電極502とを電気的に絶縁することができる。
 また、各発光ユニットおよび中間層531の側面は、被形成面に対して垂直または概略垂直であることが好ましい。例えば、被形成面と、これらの側面との成す角度を、60度以上90度以下とすることが好ましい。
 図3Bは、層525及び電極502が各発光ユニットおよび中間層531の側面に沿って設けられる場合の例を示している。さらに、側壁保護層として、絶縁層541と絶縁層542の2層構造としている。
 また、図4Aは、図3Bの変形例である。また、図4Bは、図4Aに示す領域503の拡大図である。図4Aと、図3Bとは、絶縁層542の端部の形状が異なる。また、絶縁層542の端部の形状が異なり、絶縁層542の形状に沿って、層525、及び電極502が形成されるため、層525、及び電極502の形状も異なる。また、図4Aと、図3Bとは、絶縁層541、及び絶縁層542の厚さが異なる。図4Aにおいては、絶縁層541の厚さよりも絶縁層542の厚さの方が厚い構成である。絶縁層542の端部は、図4Bに示すように端部の形状がラウンド状である。例えば、絶縁層542を形成する際に、ドライエッチング法を用い、異方性エッチングにて絶縁層542の上部をエッチングする場合、絶縁層542の端部は、図4Bに示すようにラウンド状となる。絶縁層542の端部の形状をラウンド状とすることで、層525、及び電極502の被覆性が高まり好適である。また、図4A、及び図4Bに示すように、絶縁層542の厚さを絶縁層541の厚さよりも厚くすることで、端部の形状をラウンド状にしやすい場合がある。
 側壁保護層として機能する絶縁層541(及び絶縁層542)により、電極502と中間層531の電気的なショートを防ぐことができる。また、絶縁層541(及び絶縁層542)が電極501の側面を覆うことで、電極501と電極502の電気的なショートを防ぐことができる。これにより、発光素子の四隅に位置する角部における、電気的ショートを防ぐことができる。
 絶縁層541及び絶縁層542には、それぞれ無機絶縁膜を用いることが好ましい。例えば、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、または酸化ハフニウムなどの、酸化物または窒化物を用いることができる。また、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、酸化マグネシウム、酸化ランタン、酸化セリウム、及び酸化ネオジム等を用いてもよい。
 絶縁層541及び絶縁層542は、例えばスパッタリング法、蒸着法、CVD(Chemical Vapor Deposition)法、ALD(Atomic Layer Deposition)法などの各種成膜方法により形成することができる。特に、ALD法は被形成層に対する成膜ダメージが小さいため、発光ユニットおよび中間層531に直接形成する絶縁層541は、ALD法を用いて形成することが好ましい。また、このとき、絶縁層542はスパッタリング法により形成すると、生産性を高めることができるため好ましい。
 例えば、絶縁層541にALD法により形成した酸化アルミニウム膜を用い、絶縁層542に、スパッタリング法により形成した窒化シリコン膜を用いることができる。
 また、絶縁層541、及び絶縁層542のいずれか一方または双方は、水および酸素の少なくとも一方に対するバリア絶縁膜としての機能を有すると好適である。または、絶縁層541、及び絶縁層542のいずれか一方または双方は、水および酸素の少なくとも一方の拡散を抑制する機能を有すると好適である。または、絶縁層541、及び絶縁層542のいずれか一方または双方は、水および酸素の少なくとも一方を捕獲、または固着する(ゲッタリングともいう)機能を有すると好適である。
 なお、本明細書等において、バリア絶縁膜とは、バリア性を有する絶縁膜のことを示す。また、本明細書等において、バリア性とは、対応する物質の拡散を抑制する機能(透過性が低いともいう)とする。または、対応する物質を、捕獲、または固着する(ゲッタリングともいう)機能とする。
 絶縁層541、及び絶縁層542のいずれか一方または双方が、上述のバリア絶縁膜の機能、またはゲッタリング機能を有することで、外部から各発光素子に拡散しうる不純物(代表的には、水、または酸素)の侵入を抑制することが可能な構成となる。当該構成とすることで、信頼性の優れた発光装置を提供することができる。
 なお、図4Cに示すように、側壁保護層として機能する絶縁層541及び絶縁層542を有さない構成としてもよい。図4Cでは、層525が、各発光ユニットおよび中間層531の側面に接して設けられている。
<発光素子の構成例>
 各発光素子の発光色は、発光層523R等を構成する材料によって、赤、緑、青、シアン、マゼンタ、黄または白などとすることができる。また、発光素子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とする場合には、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。例えば、第1の発光層の発光色と第2の発光層の発光色を補色の関係になるようにすることで、発光素子全体として白色発光する発光素子を得ることができる。また、発光層を3つ以上有する発光素子の場合も同様である。
 発光層には、R(赤)、G(緑)、B(青)、Y(黄)、O(橙)等の発光を示す発光物質を2以上含むことが好ましい。または、発光物質を2以上有し、それぞれの発光物質の発光は、R、G、Bのうち2以上の色のスペクトル成分を含むことが好ましい。
 ここで、発光素子の各層の具体的な例について説明する。
 発光素子は少なくとも発光層を有する。また、発光素子は、発光層以外の層として、正孔注入性の高い物質、正孔輸送性の高い物質、正孔ブロック材料、電子輸送性の高い物質、電子ブロック材料、電子注入性の高い物質、またはバイポーラ性の物質(電子輸送性及び正孔輸送性が高い物質)等を含む層をさらに有していてもよい。
 発光素子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、無機化合物を含んでいてもよい。発光素子を構成する層は、それぞれ、蒸着法(真空蒸着法を含む)、転写法、印刷法、インクジェット法、塗布法等の方法で形成することができる。
 例えば、発光素子は、正孔注入層、正孔輸送層、正孔ブロック層、電子ブロック層、電子輸送層、及び電子注入層のうち1層以上を有する構成とすることができる。
 正孔注入層は、陽極から正孔輸送層に正孔を注入する層であり、正孔注入性の高い材料を含む層である。正孔注入性の高い材料としては、芳香族アミン化合物、及び、正孔輸送性材料とアクセプター性材料(電子受容性材料)とを含む複合材料などが挙げられる。
 正孔輸送層は、正孔注入層によって陽極から注入された正孔を発光層に輸送する層である。正孔輸送層は、正孔輸送性材料を含む層である。正孔輸送性材料としては、1×10−6cm/Vs以上の正孔移動度を有する物質が好ましい。なお、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものも用いることができる。正孔輸送性材料としては、π電子過剰型複素芳香族化合物(例えばカルバゾール誘導体、チオフェン誘導体、フラン誘導体など)、芳香族アミン(芳香族アミン骨格を有する化合物)等の正孔輸送性の高い材料が好ましい。
 電子輸送層は、電子注入層によって陰極から注入された電子を発光層に輸送する層である。電子輸送層は、電子輸送性材料を含む層である。電子輸送性材料としては、1×10−6cm/Vs以上の電子移動度を有する物質が好ましい。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものも用いることができる。電子輸送性材料としては、キノリン骨格を有する金属錯体、ベンゾキノリン骨格を有する金属錯体、オキサゾール骨格を有する金属錯体、チアゾール骨格を有する金属錯体等の他、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、オキサゾール誘導体、チアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、キノリン配位子を有するキノリン誘導体、ベンゾキノリン誘導体、キノキサリン誘導体、ジベンゾキノキサリン誘導体、ピリジン誘導体、ビピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、その他含窒素複素芳香族化合物を含むπ電子不足型複素芳香族化合物等の電子輸送性の高い材料を用いることができる。
 電子注入層は、陰極から電子輸送層に電子を注入する層であり、電子注入性の高い材料を含む層である。電子注入性の高い材料としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、またはそれらの化合物を用いることができる。電子注入性の高い材料としては、電子輸送性材料とドナー性材料(電子供与性材料)とを含む複合材料を用いることもできる。
 電子注入層としては、例えば、リチウム、セシウム、イッテルビウム、フッ化リチウム(LiF)、フッ化セシウム(CsF)、フッ化カルシウム(CaF、Xは任意数)、8−(キノリノラト)リチウム(略称:Liq)、2−(2−ピリジル)フェノラトリチウム(略称:LiPP)、2−(2−ピリジル)−3−ピリジノラトリチウム(略称:LiPPy)、4−フェニル−2−(2−ピリジル)フェノラトリチウム(略称:LiPPP)、リチウム酸化物(LiO)、炭酸セシウム等のようなアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはこれらの化合物を用いることができる。また、電子注入層としては、2以上の積層構造としてもよい。当該積層構造としては、例えば、1層目にフッ化リチウムを用い、2層目にイッテルビウムを設ける構成とすることができる。
 または、上述の電子注入層としては、電子輸送性を有する材料を用いてもよい。例えば、非共有電子対を備え、電子不足型複素芳香環を有する化合物を、電子輸送性を有する材料に用いることができる。具体的には、ピリジン環、ジアジン環(ピリミジン環、ピラジン環、ピリダジン環)、トリアジン環の少なくとも一つを有する化合物を用いることができる。
 なお、非共有電子対を備える有機化合物の最低空軌道(LUMO:Lowest Unoccupied Molecular Orbital)が、−3.6eV以上−2.3eV以下であると好ましい。また、一般にCV(サイクリックボルタンメトリ)、光電子分光法、光吸収分光法、逆光電子分光法等により、有機化合物の最高被占有軌道(HOMO:Highest Occupied Molecular Orbital)準位及びLUMO準位を見積もることができる。
 例えば、4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(略称:BPhen)、2,9−ビス(ナフタレン−2−イル)−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(略称:NBPhen)、ジキノキサリノ[2,3−a:2’,3’−c]フェナジン(略称:HATNA)、2,4,6−トリス[3’−(ピリジン−3−イル)ビフェニル−3−イル]−1,3,5−トリアジン(略称:TmPPPyTz)等を、非共有電子対を備える有機化合物に用いることができる。なお、NBPhenはBPhenと比較して、高いガラス転移温度(Tg)を備え、耐熱性に優れる。
 発光層は、発光物質を含む層である。発光層は、1種または複数種の発光物質を有することができる。発光物質としては、青色、紫色、青紫色、緑色、黄緑色、黄色、橙色、赤色などの発光色を呈する物質を適宜用いる。また、発光物質として、近赤外光を発する物質を用いることもできる。
 発光物質としては、蛍光材料、燐光材料、TADF材料、量子ドット材料などが挙げられる。
 蛍光材料としては、例えば、ピレン誘導体、アントラセン誘導体、トリフェニレン誘導体、フルオレン誘導体、カルバゾール誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ジベンゾキノキサリン誘導体、キノキサリン誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、フェナントレン誘導体、ナフタレン誘導体などが挙げられる。
 燐光材料としては、例えば、4H−トリアゾール骨格、1H−トリアゾール骨格、イミダゾール骨格、ピリミジン骨格、ピラジン骨格、またはピリジン骨格を有する有機金属錯体(特にイリジウム錯体)、電子吸引基を有するフェニルピリジン誘導体を配位子とする有機金属錯体(特にイリジウム錯体)、白金錯体、希土類金属錯体等が挙げられる。
 発光層は、発光物質(ゲスト材料)に加えて、1種または複数種の有機化合物(ホスト材料、アシスト材料等)を有していてもよい。1種または複数種の有機化合物としては、正孔輸送性材料及び電子輸送性材料の一方または双方を用いることができる。また、1種または複数種の有機化合物として、バイポーラ性材料、またはTADF材料を用いてもよい。
 発光層は、例えば、燐光材料と、励起錯体を形成しやすい組み合わせである正孔輸送性材料及び電子輸送性材料と、を有することが好ましい。このような構成とすることにより、励起錯体から発光物質(燐光材料)へのエネルギー移動であるExTET(Exciplex−Triplet Energy Transfer)を用いた発光を効率よく得ることができる。発光物質の最も低エネルギー側の吸収帯の波長と重なるような発光を呈する励起錯体を形成するような組み合わせを選択することで、エネルギー移動がスムーズとなり、効率よく発光を得ることができる。この構成により、発光素子の高効率、低電圧駆動、長寿命を同時に実現できる。
 中間層としては、例えば、フッ化リチウムなどの電子注入層に適用可能な材料を好適に用いることができる。また、中間層としては、例えば、正孔注入層に適用可能な材料を好適に用いることができる。また、中間層には、正孔輸送性材料とアクセプター性材料(電子受容性材料)とを含む層を用いることができる。また、中間層には、電子輸送性材料とドナー性材料とを含む層を用いることができる。このような層を有する中間層を形成することにより、発光ユニットが積層された場合における駆動電圧の上昇を抑制することができる。
 なお、図1Aに示す発光装置500において、発光層の発光材料は特に限定されない。例えば、図1Aに示す発光装置500において、発光ユニット512R_1が有する発光層523Rは燐光材料を有し、発光ユニット512R_2が有する発光層523Rは燐光材料を有し、発光ユニット512G_1が有する発光層523Gは蛍光材料を有し、発光ユニット512G_2が有する発光層523Gは蛍光材料を有し、発光ユニット512B_1が有する発光層523Bは蛍光材料を有し、発光ユニット512B_2が有する発光層523Bは蛍光材料を有する構成とすればよい。
 または、図1Aに示す発光装置500において、発光ユニット512R_1が有する発光層523Rは燐光材料を有し、発光ユニット512R_2が有する発光層523Rは燐光材料を有し、発光ユニット512G_1が有する発光層523Gは燐光材料を有し、発光ユニット512G_2が有する発光層523Gは燐光材料を有し、発光ユニット512B_1が有する発光層523Bは蛍光材料を有し、発光ユニット512B_2が有する発光層523Bは蛍光材料を有する構成とすればよい。
 なお、本発明の一態様の表示装置は、図1Aに示す発光装置500の全ての発光層が蛍光材料を有する構成、または図1Aに示す発光装置500の全ての発光層が燐光材料を有する構成としてもよい。
 または、本発明の一態様の表示装置は、図1Aに示す発光装置500において、発光ユニット512R_1が有する発光層523Rが燐光材料を有する構成とし、発光ユニット512R_2が有する発光層523Rが蛍光材料を有する構成、または発光ユニット512R_1が有する発光層523Rが蛍光材料を有する構成とし、発光ユニット512R_2が有する発光層523Rが燐光材料を有する構成、すなわち、1段目の発光層と、2段目の発光層とが異なる発光材料を有する構成としてもよい。なお、ここでの記載については、発光ユニット512R_1、及び発光ユニット512R_2について明示したが、発光ユニット512G_1、及び発光ユニット512G_2、並びに発光ユニット512B_1、及び発光ユニット512B_2についても同様の構成を適用することができる。
 本実施の形態で例示した構成例、及びそれらに対応する図面等は、少なくともその一部を他の構成例、または図面等と適宜組み合わせることができる。
 本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
(実施の形態2)
 本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置の構成例、及び表示装置の作製方法例について説明する。
 本発明の一態様は、発光素子(発光デバイスともいう)を有する表示装置である。表示装置は、少なくとも異なる色の光を発する2つの発光素子を有する。発光素子は、それぞれ一対の電極と、その間にEL層を有する。発光素子は、有機EL素子(有機電界発光素子)であることが好ましい。異なる色を発する2つ以上の発光素子は、それぞれ異なる材料を含むEL層を有する。例えば、それぞれ赤色(R)、緑色(G)、または青色(B)の光を発する3種類の発光素子を有することで、フルカラーの表示装置を実現できる。
 ここで、異なる色の発光素子間で、EL層の一部または全部を作り分ける場合、メタルマスクなどのシャドーマスクを用いた蒸着法により形成することが知られている。しかしながら、この方法では、メタルマスクの精度、メタルマスクと基板との位置ずれ、メタルマスクのたわみ、及び蒸気の散乱などによる成膜される膜の輪郭の広がりなど、様々な影響により、島状の有機膜の形状及び位置に設計からのずれが生じるため、表示装置の高精細化、及び高開口率化が困難である。そのため、ペンタイル配列などの特殊な画素配列方式を適用することなどにより、疑似的に精細度(画素密度ともいう)を高める対策が取られていた。
 本発明の一態様は、EL層をメタルマスクなどのシャドーマスクを用いることなく、微細なパターンに加工する。これにより、これまで実現が困難であった高い精細度と、大きな開口率を有する表示装置を実現できる。さらに、EL層を作り分けることができるため、極めて鮮やかで、コントラストが高く、表示品位の高い表示装置を実現できる。
 本明細書等において、メタルマスク、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。
 なお、本明細書等において、各色の発光デバイス(ここでは青(B)、緑(G)、及び赤(R))で、発光層を作り分ける、または発光層を塗り分ける構造をSBS(Side By Side)構造と呼ぶ場合がある。また、本明細書等において、白色光を発することのできる発光デバイスを白色発光デバイスと呼ぶ場合がある。なお、白色発光デバイスは、着色層(たとえば、カラーフィルタ)と組み合わせることで、フルカラー表示の表示装置を実現することができる。
 さらに、本発明の一態様は、EL層として、中間層を介して発光ユニットを積層した、タンデム構造(スタック構造ともいう)を用いる。これにより、発光ユニットを1つ有する構成と比較して、同じ輝度で発光させるために必要な電流を削減できるため、消費電力を低減でき、さらに劣化を大幅に抑制することができる。また、同じ電流を流したときの輝度を大幅に高めることができるため、高輝度が求められる電子機器に好適に用いることができる。
 ここでは、簡単のために、2色の発光素子のEL層を作り分ける場合について説明する。まず、2つの画素電極を覆って、第1のEL膜と、第1のマスク膜(犠牲膜ともいう)とを積層して形成する。続いて、第1のマスク膜上であって、一方の画素電極(第1の画素電極)と重なる位置にレジストマスクを形成する。続いて、第1のマスク膜の一部、及び第1のEL膜の一部をエッチングする。このとき、他方の画素電極(第2の画素電極)を露出させた時点で、エッチングを終了する。これにより、第1の画素電極上には、帯状または島状に加工された第1のEL膜の一部(第1のEL層ともいう)と、その上にマスク膜の一部(第1のマスク層、第1の犠牲層ともいう)を形成することができる。
 続いて、第2のEL膜と、第2のマスク膜とを積層して形成する。そして、第2の画素電極と重なる位置にレジストマスクを形成する。続いて、上記と同様にレジストマスクと重ならない第2の犠牲膜の一部、及び第2のEL膜の一部をエッチングする。これにより、第1の画素電極上には第1のEL層及び第1のマスク層)が、第2の画素電極上には第2のEL層及び第2のマスク層(第2の犠牲層ともいう)が、それぞれ設けられた状態となる。このようにして、第1のEL層と第2のEL層を作り分けることができる。最後に、第1のマスク層及び第2のマスク層を除去し、第1のEL層と第2のEL層を露出させたのち、共通電極を形成することで、二色の発光素子を作り分けることができる。
 さらに、上記工程を繰り返すことで、三色以上の発光素子のEL層を作り分けることができ、三色、または四色以上の発光素子を有する表示装置を実現できる。
 ここで、共通電極に電位を供給するために、画素電極と同一面上に電極(第1の電極、接続電極などともいう)を設け、当該接続電極と共通電極とが電気的に接続される構成とすることができる。当該接続電極は、画素が設けられる表示部の外側に配置される。ここで、上記第1のEL膜のエッチング時に、接続電極の上面がエッチングに曝されることを防ぐため、接続電極上にも、第1のマスク層を設けることが好ましい。また、第2のEL膜のエッチング時にも同様に、接続電極上に第2のマスク層を設けることが好ましい。接続電極上に設けられた第1のマスク層及び第2のマスク層は、第1のEL層上の第1のマスク層、及び第2のEL層上の第2のマスク層と同時にエッチングにより除去することができる。
 異なる色のEL層間の間隔について、例えばメタルマスクを用いた形成方法では10μm未満にすることは困難であるが、上記方法によれば、3μm以下、2μm以下、または、1μm以下にまで狭めることができる。例えばLSI向けの露光装置を用いることで、500nm以下、200nm以下、100nm以下、さらには50nm以下にまで間隔を狭めることもできる。これにより、2つの発光素子間に存在しうる非発光領域の面積を大幅に縮小することができ、開口率を100%に近づけることが可能となる。例えば、開口率は、50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、さらには90%以上であって、100%未満を実現することもできる。
 さらに、EL層自体のパターンについても、メタルマスクを用いた場合に比べて極めて小さくすることができる。また、例えばEL層の作り分けにメタルマスクを用いた場合では、パターンの中央と端で厚さのばらつきが生じるため、パターン全体の面積に対して、発光領域として使用できる有効な面積は小さくなる。一方、上記作製方法では、均一な厚さに成膜した膜を加工することでパターンを形成するため、パターン内で厚さを均一にでき、微細なパターンであっても、そのほぼ全域を発光領域として用いることができる。そのため、上記作製方法によれば、高い精細度と高い開口率を兼ね備えることができる。
 さらに隣接する2つの画素電極の間に、絶縁層を設けることが好ましい。当該絶縁層は、画素電極の端部を覆って設けられる。画素電極上の、当該絶縁層に覆われる領域は、発光素子の発光領域として機能しないため、絶縁層と画素電極とが重なる領域の幅が小さいほど、表示装置の有効発光面積比、すなわち開口率を高めることができる。
 また、EL層の端部(側面)は、上記絶縁層上に位置する。このとき、絶縁層上には、2つのEL層の端部(側面)が対向して配置されることとなる。2つのEL層間の間隔が狭いほど、絶縁層の幅も小さくできるため、表示装置の開口率を高めることができる。
 このように、上記作製方法によれば、微細な発光素子を集積した表示装置を実現することができるため、例えばペンタイル方式などの特殊な画素配列方式を適用し、疑似的に精細度を高める必要が無い。そのためR、G、Bをそれぞれ一方向に配列させた、いわゆるストライプ配置で、且つ、500ppi以上、1000ppi以上、または2000ppi以上、さらには3000ppi以上、さらには5000ppi以上の精細度の表示装置を実現することができる。さらに、50%以上、さらには60%以上、さらには70%以上であって、100%未満の有効発光面積比(開口率)の表示装置を実現することができる。
 なお、本明細書等において、有効発光面積比は、表示装置の画素の繰り返しピッチから算出される1画素の面積に対する、1画素内の発光領域とみなせる領域の面積の割合を指すこととする。
 以下では、本発明の一態様の表示装置の、より具体的な構成例及び作製方法例について、図面を参照して説明する。
[構成例1]
 図5Aに、本発明の一態様の表示装置100の上面概略図を示す。表示装置100は、赤色を呈する発光素子110R、緑色を呈する発光素子110G、及び青色を呈する発光素子110Bをそれぞれ複数有する。図5Aでは、各発光素子の区別を簡単にするため、各発光素子の発光領域内にR、G、Bの符号を付している。
 発光素子110R、発光素子110G、及び発光素子110Bは、それぞれマトリクス状に配列している。図5Aは、一方向に同一の色の発光素子が配列する、いわゆるストライプ配列を示している。なお、発光素子の配列方法はこれに限られず、デルタ配列、ジグザグ配列などの配列方法を適用してもよいし、ペンタイル配列を用いることもできる。
 発光素子110R、発光素子110G、及び発光素子110Bは、X方向に配列している。また、X方向と交差するY方向には、同じ色の発光素子が配列している。
 発光素子110R、発光素子110G、及び発光素子110Bとしては、OLED(Organic Light Emitting Diode)、またはQLED(Quantum−dot Light Emitting Diode)などのEL素子を用いることが好ましい。EL素子が有する発光物質としては、蛍光を発する物質(蛍光材料)、燐光を発する物質(燐光材料)、熱活性化遅延蛍光を示す物質(熱活性化遅延蛍光(Thermally activated delayed fluorescence:TADF)材料)などが挙げられる。EL素子が有する発光物質としては、有機化合物だけでなく、無機化合物(量子ドット材料など)を用いることができる。
 図5Bは、図5A中の一点鎖線A1−A2に対応する断面概略図であり、図5Cは、一点鎖線B1−B2に対応する断面概略図である。
 図5Bには、発光素子110R、発光素子110G、及び発光素子110Bの断面を示している。発光素子110Rは、画素電極111R、EL層112R、EL層114、及び共通電極113を有する。発光素子110Gは、画素電極111G、EL層112G、EL層114、及び共通電極113を有する。発光素子110Bは、画素電極111B、EL層112B、EL層114、及び共通電極113を有する。EL層114と共通電極113は、発光素子110R、発光素子110G、及び発光素子110Bに共通に設けられる。EL層114は、共通層ともいうことができる。
 発光素子110Rが有するEL層112Rは、少なくとも赤色の波長域に強度を有する光を発する発光性の有機化合物を有する。発光素子110Gが有するEL層112Gは、少なくとも緑色の波長域に強度を有する光を発する発光性の有機化合物を有する。発光素子110Bが有するEL層112Bは、少なくとも青色の波長域に強度を有する光を発する発光性の有機化合物を有する。
 EL層112R、EL層112G、及びEL層112Bは、それぞれ発光性の有機化合物を含む層(発光層)のほかに、電子注入層、電子輸送層、正孔注入層、及び正孔輸送層のうち、一以上を有していてもよい。EL層114は、発光層を有さない構成とすることができる。例えば、EL層114は、電子注入層、電子輸送層、正孔注入層、及び正孔輸送層のうち、一以上を有する。
 ここで、発光素子110R、発光素子110G、及び発光素子110Bには、実施の形態1で例示した、タンデム構造を有する発光素子を適用することができる。
 ここでは、2つの発光ユニットが積層された、2段のタンデム構造を有する発光素子を適用した場合の例について示す。発光素子110が有するEL層112Rは、発光ユニット112Ra、中間層112Rb、及び発光ユニット112Rcを有する。図5B、図5Cでは、発光ユニット112Raと発光ユニット112Rcに同じハッチングパターンを付し、中間層112Rbを破線で示している。同様に、EL層112Gは、発光ユニット112Ga、中間層112Gb、及び発光ユニット112Gcを有し、EL層112Bは、発光ユニット112Ba、中間層112Bb、及び発光ユニット112Bcを有する。
 また、ここでは示さないが、EL層112R、EL層112G、及びEL層112Bの側面に接して、側壁保護層として機能する絶縁層を設けてもよい。
 画素電極111R、画素電極111G、及び画素電極111Bは、それぞれ発光素子毎に設けられている。また、共通電極113及びEL層114は、各発光素子に共通な一続きの層として設けられている。各画素電極と共通電極113のいずれか一方に可視光に対して透光性を有する導電膜を用い、他方に反射性を有する導電膜を用いる。各画素電極を透光性、共通電極113を反射性とすることで、下面射出型(ボトムエミッション型)の表示装置とすることができ、反対に各画素電極を反射性、共通電極113を透光性とすることで、上面射出型(トップエミッション型)の表示装置とすることができる。なお、各画素電極と共通電極113の双方を透光性とすることで、両面射出型(デュアルエミッション型)の表示装置とすることもできる。
 画素電極111R、画素電極111G、及び画素電極111Bの端部を覆って、絶縁層131が設けられている。絶縁層131の端部は、テーパー形状であることが好ましい。なお、絶縁層131は不要であれば設けなくてもよい。なお、本明細書等において、対象物の端部がテーパー形状であるとは、その端部の領域において表面と被形成面との成す角度が0度より大きく90度未満、好ましくは5度以上70度以下であり、端部から連続的に厚さが増加するような断面形状を有することをいう。
 EL層112R、EL層112G、及びEL層112Bは、それぞれ画素電極の上面に接する領域と、絶縁層131の表面に接する領域と、を有する。また、EL層112R、EL層112G、及びEL層112Bの端部は、絶縁層131上に位置する。
 図5Bに示すように、異なる色の発光素子間において、2つのEL層の間に隙間が設けられている。このように、EL層112R、EL層112G、及びEL層112Bが、互いに接しないように設けられていることが好ましい。これにより、隣接する2つのEL層を介して電流が流れ、意図しない発光が生じることを好適に防ぐことができる。そのため、コントラストを高めることができ、表示品位の高い表示装置を実現できる。
 図5Cに示すように、Y方向において、EL層112Rが一続きとなるように、EL層112Rが帯状に形成されている。EL層112Rなどを帯状に形成することで、これらを分断するためのスペースが不要となり、発光素子間の非発光領域の面積を縮小できるため、開口率を高めることができる。なお、図5Cでは一例として発光素子110Rの断面を示しているが、発光素子110G及び発光素子110Bについても同様の形状とすることができる。
 共通電極113上には、発光素子110R、発光素子110G、及び発光素子110Bを覆って、保護層121が設けられている。保護層121は、上方から各発光素子に水などの不純物が拡散することを防ぐ機能を有する。
 保護層121としては、例えば、少なくとも無機絶縁膜を含む単層構造または積層構造とすることができる。無機絶縁膜としては、例えば、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化窒化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜などの酸化物膜または窒化物膜が挙げられる。または、保護層121としてインジウムガリウム酸化物、インジウムガリウム亜鉛酸化物などの半導体材料を用いてもよい。
 また、保護層121として、無機絶縁膜と、有機絶縁膜の積層膜を用いることもできる。例えば、一対の無機絶縁膜の間に、有機絶縁膜を挟んだ構成とすることが好ましい。さらに有機絶縁膜が平坦化膜として機能することが好ましい。これにより、有機絶縁膜の上面を平坦なものとすることができるため、その上の無機絶縁膜の被覆性が向上し、バリア性を高めることができる。また、保護層121の上面が平坦となるため、保護層121の上方に構造物(例えばカラーフィルタ、タッチセンサの電極、またはレンズアレイなど)を設ける場合に、下方の構造に起因する凹凸形状の影響を軽減できるため好ましい。
 また、図5Aには、共通電極113と電気的に接続する接続電極111Cを示している。接続電極111Cは、共通電極113に供給するための電位(例えばアノード電位、またはカソード電位)が与えられる。接続電極111Cは、発光素子110Rなどが配列する表示領域の外に設けられる。また図5Aには、共通電極113を破線で示している。
 接続電極111Cは、表示領域の外周に沿って設けることができる。例えば、表示領域の外周の一辺に沿って設けられていてもよいし、表示領域の外周の2辺以上にわたって設けられていてもよい。すなわち、表示領域の上面形状が長方形である場合には、接続電極111Cの上面形状は、帯状、L字状、コの字状(角括弧状)、または四角形などとすることができる。
 図5Dは、図5A中の一点鎖線C1−C2に対応する断面概略図である。図5Dには、接続電極111Cと共通電極113とが電気的に接続する接続部130を示している。接続部130では、接続電極111C上に共通電極113が接して設けられ、共通電極113を覆って保護層121が設けられている。また、接続電極111Cの端部を覆って絶縁層131が設けられている。
[作製方法例1]
 以下では、本発明の一態様の表示装置の作製方法の一例について、図面を参照して説明する。ここでは、上記構成例で示した表示装置100を例に挙げて説明する。図6A乃至図7Fは、以下で例示する表示装置の作製方法の、各工程における断面概略図である。また図6A等では、右側に接続部130及びその近傍における断面概略図を合わせて示している。
 なお、表示装置を構成する薄膜(絶縁膜、半導体膜、導電膜等)は、スパッタリング法、化学気相堆積(CVD:Chemical Vapor Deposition)法、真空蒸着法、パルスレーザー堆積(PLD:Pulsed Laser Deposition)法、原子層堆積(ALD:Atomic Layer Deposition)法等を用いて形成することができる。CVD法としては、プラズマ化学気相堆積(PECVD:Plasma Enhanced CVD)法、または熱CVD法などがある。また、熱CVD法のひとつに、有機金属化学気相堆積(MOCVD:Metal Organic CVD)法がある。
 また、表示装置を構成する薄膜(絶縁膜、半導体膜、導電膜等)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、ドクターナイフ法、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することができる。
 また、表示装置を構成する薄膜を加工する際には、フォトリソグラフィ法等を用いることができる。それ以外に、ナノインプリント法、サンドブラスト法、リフトオフ法などにより薄膜を加工してもよい。また、メタルマスクなどの遮蔽マスクを用いた成膜方法により、島状の薄膜を直接形成してもよい。
 フォトリソグラフィ法としては、代表的には以下の2つの方法がある。一つは、加工したい薄膜上にレジストマスクを形成して、エッチング等により当該薄膜を加工し、レジストマスクを除去する方法である。もう一つは、感光性を有する薄膜を成膜した後に、露光、現像を行って、当該薄膜を所望の形状に加工する方法である。
 フォトリソグラフィ法において、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)、また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、紫外線、KrFレーザ光、または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(EUV:Extreme Ultra−violet)光、X線などを用いてもよい。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線また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、電子ビームなど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。
 薄膜のエッチングには、ドライエッチング法、ウェットエッチング法、サンドブラスト法などを用いることができる。
〔基板101の準備〕
 基板101としては、少なくとも後の熱処理に耐えうる程度の耐熱性を有する基板を用いることができる。基板101として、絶縁性基板を用いる場合には、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、セラミック基板、有機樹脂基板などを用いることができる。また、シリコン、炭化シリコンなどを材料とした単結晶半導体基板、多結晶半導体基板、シリコンゲルマニウム等の化合物半導体基板、SOI基板などの半導体基板を用いることができる。
 特に、基板101として、上記半導体基板または絶縁性基板上に、トランジスタなどの半導体素子を含む半導体回路が形成された基板を用いることが好ましい。当該半導体回路は、例えば画素回路、ゲート線駆動回路(ゲートドライバ)、ソース線駆動回路(ソースドライバ)などを構成していることが好ましい。また、上記に加えて演算回路、記憶回路などが構成されていてもよい。
〔画素電極111R、111G、111B、接続電極111Cの形成〕
 続いて、基板101上に画素電極111R、画素電極111G、画素電極111B、及び接続電極111Cを形成する。まず画素電極及び接続電極となる導電膜を成膜し、フォトリソグラフィ法によりレジストマスクを形成し、導電膜の不要な部分をエッチングにより除去する。その後、レジストマスクを除去することで、画素電極111R、画素電極111G、画素電極111B、及び接続電極111Cを形成することができる。
 各画素電極として可視光に対して反射性を有する導電膜を用いる場合、可視光の波長域全域で反射率ができるだけ高い材料(例えば銀またはアルミニウムなど)を適用することが好ましい。これにより、発光素子の光取り出し効率を高められるだけでなく、色再現性を高めることができる。
〔絶縁層131の形成〕
 続いて、画素電極111R、画素電極111G、画素電極111B、接続電極111Cの端部を覆って、絶縁層131を形成する(図6A)。絶縁層131としては、有機絶縁膜または無機絶縁膜を用いることができる。絶縁層131は、後のEL膜の段差被覆性を向上させるために、端部をテーパー形状とすることが好ましい。特に、有機絶縁膜を用いる場合には、感光性の材料を用いると、露光及び現像の条件により端部の形状を制御しやすいため好ましい。
〔EL膜112Rfの形成〕
 続いて、画素電極111R、画素電極111G、画素電極111B、及び絶縁層131上に、後にEL層112RとなるEL膜112Rfを成膜する。
 EL膜112Rfは、少なくとも発光性の化合物を含む膜を有する。このほかに、電子注入層、電子輸送層、電荷発生層、正孔輸送層、または正孔注入層として機能する膜のうち、一以上が積層された構成としてもよい。EL膜112Rfは、例えば蒸着法、スパッタリング法、またはインクジェット法等により形成することができる。なおこれに限られず、上述した成膜方法を適宜用いることができる。
 一例としては、EL膜112Rfとして、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層が、この順で積層された積層膜とすることが好ましい。このとき、後に形成するEL層114としては、電子注入層を有する膜を用いることができる。特に、発光層を覆って電子輸送層を設けることで、後のフォトリソグラフィ工程などにより発光層がダメージを受けることを抑制することができ、信頼性の高い発光素子を作製することができる。さらに、EL膜112Rf等に用いる電子輸送層と、後のEL層114に用いる電子注入層とに、同じ有機化合物を含む層を用いることで、これらの接合を良好なものとし、発光効率が高く、信頼性の高い発光素子を実現できる。例えば、電子輸送層に電子輸送性の有機化合物を用い、電子注入層に、当該有機化合物と金属とを含む材料を用いることができる。
 EL膜112Rfは、接続電極111C上に設けないように形成することが好ましい。例えば、EL膜112Rfを蒸着法(またはスパッタリング法)により形成する場合、接続電極111CにEL膜112Rfが成膜されないように、遮蔽マスクを用いて形成することが好ましい。
〔マスク膜144aの形成〕
 続いて、EL膜112Rfを覆ってマスク膜144aを形成する。また、マスク膜144aは、接続電極111Cの上面に接して設けられる。
 マスク膜144aは、EL膜112Rfなどの各EL膜のエッチング処理に対する耐性の高い膜、すなわちエッチングの選択比の大きい膜を用いることができる。また、マスク膜144aは、後述する保護膜146aなどの保護膜とのエッチングの選択比の大きい膜を用いることができる。さらに、マスク膜144aは、各EL膜へのダメージの少ないウェットエッチング法により除去可能な膜を用いることができる。
 マスク膜144aとしては、例えば、金属膜、合金膜、金属酸化物膜、半導体膜、無機絶縁膜などの無機膜を用いることができる。マスク膜144aは、スパッタリング法、蒸着法、CVD法、ALD法などの各種成膜方法により形成することができる。特に、ALD法は被形成層に対する成膜ダメージが小さいため、EL膜112Rf上に直接形成するマスク膜144aは、ALD法を用いて形成することが好ましい。
 マスク膜144aとしては、例えば金、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、チタン、アルミニウム、イットリウム、ジルコニウム、及びタンタルなどの金属材料、または該金属材料を含む合金材料を用いることができる。特に、アルミニウムまたは銀などの低融点材料を用いることが好ましい。
 また、マスク膜144aとしては、インジウムガリウム亜鉛酸化物(In−Ga−Zn酸化物、IGZOとも表記する)などの金属酸化物を用いることができる。さらに、酸化インジウム、インジウム亜鉛酸化物(In−Zn酸化物)、インジウムスズ酸化物(In−Sn酸化物)、インジウムチタン酸化物(In−Ti酸化物)、インジウムスズ亜鉛酸化物(In−Sn−Zn酸化物)、インジウムチタン亜鉛酸化物(In−Ti−Zn酸化物)、インジウムガリウムスズ亜鉛酸化物(In−Ga−Sn−Zn酸化物)などを用いることができる。またはシリコンを含むインジウムスズ酸化物などを用いることもできる。
 なお、上記ガリウムに代えて元素M(Mは、アルミニウム、シリコン、ホウ素、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウムから選ばれた一種または複数種)を用いた場合にも適用できる。特に、Mは、ガリウム、アルミニウム、またはイットリウムから選ばれた一種または複数種とすることが好ましい。
 また、マスク膜144aとしては、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化シリコンなどの無機絶縁材料を用いることができる。
 また、マスク膜144aとして、少なくともEL膜112Rfの最上部に位置する膜に対して化学的に安定な溶媒に、溶解しうる材料を用いることが好ましい。特に、水またはアルコールに溶解する材料を、マスク膜144aに好適に用いることができる。マスク膜144aを成膜する際には、水またはアルコールなどの溶媒に溶解させた状態で、湿式の成膜方法で塗布した後に、溶媒を蒸発させるための加熱処理を行うことが好ましい。このとき、減圧雰囲気下での加熱処理を行うことで、低温且つ短時間で溶媒を除去できるため、EL膜112Rfへの熱的なダメージを低減することができ、好ましい。
 マスク膜144aの形成に用いることのできる湿式の成膜方法としては、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、ドクターナイフ法、スリットコート、ロールコート、カーテンコート、ナイフコートなどがある。
 マスク膜144aとしては、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリビニルブチラール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリグリセリン、プルラン、水溶性のセルロース、またはアルコール可溶性のポリアミド樹脂などの有機材料を用いることができる。
〔保護膜146aの形成〕
 続いて、マスク膜144a上に、保護膜146aを形成する(図6B)。
 保護膜146aは、後にマスク膜144aをエッチングする際のハードマスクとして用いる膜である。また、後の保護膜146aの加工時には、マスク膜144aが露出する。したがって、マスク膜144aと保護膜146aとは、互いにエッチングの選択比の大きい膜の組み合わせを選択する。そのため、マスク膜144aのエッチング条件、及び保護膜146aのエッチング条件に応じて、保護膜146aに用いることのできる膜を選択することができる。
 例えば、保護膜146aのエッチングに、フッ素を含むガス(フッ素系ガスともいう)を用いたドライエッチングを用いる場合には、シリコン、窒化シリコン、酸化シリコン、タングステン、チタン、モリブデン、タンタル、窒化タンタル、モリブデンとニオブを含む合金、またはモリブデンとタングステンを含む合金などを、保護膜146aに用いることができる。ここで、上記フッ素系ガスを用いたドライエッチングに対して、エッチングの選択比を大きくとることができる(すなわち、エッチング速度を遅くできる)膜としては、IGZO、ITOなどの金属酸化物膜などがあり、これをマスク膜144aに用いることができる。
 なお、これに限られず、保護膜146aは、様々な材料の中から、マスク膜144aのエッチング条件、及び保護膜146aのエッチング条件に応じて、選択することができる。例えば、上記マスク膜144aに用いることのできる膜の中から選択することもできる。
 また、保護膜146aとしては、例えば窒化物膜を用いることができる。具体的には、窒化シリコン、窒化アルミニウム、窒化ハフニウム、窒化チタン、窒化タンタル、窒化タングステン、窒化ガリウム、窒化ゲルマニウムなどの窒化物を用いることもできる。
 または、保護膜146aとして、酸化物膜及び酸窒化物膜を用いることができる。代表的には、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化窒化ハフニウムなどの酸化物膜または酸窒化物膜を用いることもできる。
 例えば、マスク膜144aとして、ALD法により形成した酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化シリコンなどの無機絶縁材料を用い、保護膜146aとして、スパッタリング法により形成した、インジウムガリウム亜鉛酸化物(In−Ga−Zn酸化物、IGZOとも表記する)などの、インジウムを含む金属酸化物を用いることが好ましい。
 また、保護膜146aとして、EL膜112Rfなどに用いることのできる有機膜を用いてもよい。例えば、EL膜112Rf、EL膜112Gf、またはEL膜112Bfに用いる有機膜と同じ膜を、保護膜146aに用いることができる。このような有機膜を用いることで、EL膜112Rfなどと成膜装置を共通に用いることができるため、好ましい。
〔レジストマスク143aの形成〕
 続いて、保護膜146a上であって、画素電極111Rと重なる位置、及び接続電極111Cと重なる位置に、それぞれレジストマスク143aを形成する(図6C)。
 レジストマスク143aは、ポジ型のレジスト材料、またはネガ型のレジスト材料など、感光性の樹脂を含むレジスト材料を用いることができる。
 ここで、保護膜146aを有さずに、マスク膜144a上にレジストマスク143aを形成する場合、マスク膜144aにピンホールなどの欠陥が存在すると、レジスト材料の溶媒によって、EL膜112Rfが溶解してしまう恐れがある。保護膜146aを用いることで、このような不具合が生じることを防ぐことができる。
 なお、マスク膜144aにピンホールなどの欠陥が生じにくい膜を用いる場合には、保護膜146aを用いずに、マスク膜144a上に直接、レジストマスク143aを形成してもよい。
〔保護膜146aのエッチング〕
 続いて、保護膜146aの、レジストマスク143aに覆われない一部をエッチングにより除去し、帯状の保護層147aを形成する。このとき同時に、接続電極111C上にも保護層147aが形成される。
 保護膜146aのエッチングの際、マスク膜144aが当該エッチングにより除去されないように、選択比の高いエッチング条件を用いることが好ましい。保護膜146aのエッチングは、ウェットエッチングまたはドライエッチングにより行うことができるが、ドライエッチングを用いることで、保護膜146aのパターンが縮小することを抑制できる。
〔レジストマスク143aの除去〕
 続いて、レジストマスク143aを除去する(図6D)。
 レジストマスク143aの除去は、ウェットエッチングまたはドライエッチングにより行うことができる。特に、酸素ガスをエッチングガスに用いたドライエッチング(プラズマアッシングともいう)により、レジストマスク143aを除去することが好ましい。
 このとき、レジストマスク143aの除去は、EL膜112Rfがマスク膜144aに覆われた状態で行われるため、EL膜112Rfへの影響が抑制されている。特に、EL膜112Rfが酸素に触れると、電気特性に悪影響を及ぼす場合があるため、プラズマアッシングなどの、酸素ガスを用いたエッチングを行う場合には好適である。
〔マスク膜144aのエッチング〕
 続いて、保護層147aをマスクとして用いて、マスク膜144aの保護層147aに覆われない一部をエッチングにより除去し、帯状のマスク層145aを形成する(図6E)。このとき同時に、接続電極111C上にもマスク層145aが形成される。
 マスク膜144aのエッチングは、ウェットエッチングまたはドライエッチングにより行うことができるが、ドライエッチング法を用いると、パターンの縮小を抑制できるため好ましい。
〔EL膜112Rf、保護層147aのエッチング〕
 続いて、保護層147aをエッチングすると同時に、マスク層145aに覆われないEL膜112Rfの一部をエッチングにより除去し、帯状のEL層112Rを形成する(図6F)。このとき同時に、接続電極111C上の保護層147aも除去される。
 EL膜112Rfと、保護層147aとを同一処理によりエッチングすることで、工程を簡略化することができ、表示装置の作製コストを削減することができるため好ましい。
 特にEL膜112Rfのエッチングには、酸素を主成分に含まないエッチングガスを用いたドライエッチングを用いることが好ましい。これにより、EL膜112Rfの変質を抑制し、信頼性の高い表示装置を実現できる。酸素を主成分に含まないエッチングガスとしては、例えばCF、C、SF、CHF、Cl、HO、BCl、HまたはHeなどの貴ガスが挙げられる。また、上記ガスと、酸素を含まない希釈ガスとの混合ガスをエッチングガスに用いることができる。
 なお、EL膜112Rfのエッチングと、保護層147aのエッチングを、別々に行ってもよい。このとき、EL膜112Rfを先にエッチングしてもよいし、保護層147aを先にエッチングしてもよい。
 この時点において、EL層112Rと、接続電極111Cが、マスク層145aに覆われた状態となる。
〔EL膜112Gfの形成〕
 続いて、マスク層145a、絶縁層131、画素電極111G、画素電極111B上に、後にEL層112GとなるEL膜112Gfを成膜する。このとき、上記EL膜112Rfと同様に、接続電極111C上にはEL膜112Gfを設けないことが好ましい。
 EL膜112Gfの形成方法については、上記EL膜112Rfの記載を援用できる。
〔マスク膜144bの形成〕
 続いて、EL膜112Gf上に、マスク膜144bを形成する。マスク膜144bは、上記マスク膜144aと同様の方法で形成することができる。特に、マスク膜144bは、マスク膜144aと同一材料を用いることが好ましい。
 このとき同時に、接続電極111C上において、マスク層145aを覆ってマスク膜144aが形成される。
〔保護膜146bの形成〕
 続いて、マスク膜144b上に、保護膜146bを形成する。保護膜146bは、上記保護膜146aと同様の方法で形成することができる。特に、保護膜146bは、上記保護膜146aと同一材料を用いることが好ましい。
〔レジストマスク143bの形成〕
 続いて、保護膜146b上であって、画素電極111Gと重なる領域、及び接続電極111Cと重なる領域に、レジストマスク143bを形成する(図7A)。
 レジストマスク143bは、上記レジストマスク143aと同様の方法で形成することができる。
〔保護膜146bのエッチング〕
 続いて、保護膜146bの、レジストマスク143bに覆われない一部をエッチングにより除去し、帯状の保護層147bを形成する(図7B)。このとき同時に、接続電極111C上にも保護層147bが形成される。
 保護膜146bのエッチングについては、上記保護膜146aの記載を援用することができる。
〔レジストマスク143bの除去〕
 続いて、レジストマスク143aを除去する。レジストマスク143bの除去は、上記レジストマスク143aの記載を援用することができる。
〔マスク膜144bのエッチング〕
 続いて、保護層147bをマスクとして用いて、マスク膜144bの保護層147bに覆われない一部をエッチングにより除去し、帯状のマスク層145bを形成する。このとき同時に、接続電極111C上にもマスク層145bが形成される。接続電極111C上には、マスク層145aとマスク層145bとが積層される。
 マスク膜144bのエッチングは、上記マスク膜144aの記載を援用することができる。
〔EL膜112Gf、保護層147bのエッチング〕
 続いて、保護層147bをエッチングすると同時に、マスク層145bに覆われないEL膜112Gfの一部をエッチングにより除去し、帯状のEL層112Gを形成する(図7C)。このとき同時に、接続電極111C上の保護層147bも除去される。
 EL膜112Gf及び保護層147bのエッチングは、上記EL膜112Rf及び保護層147aの記載を援用することができる。
 このとき、EL層112Rは、マスク層145aに保護されているため、EL膜112Gfのエッチング工程においてダメージを受けることを防ぐことができる。
 このようにして、帯状のEL層112Rと、帯状のEL層112Gとを、高い位置精度で作り分けることができる。
〔EL層112Bの形成〕
 以上の工程を、EL膜112Bf(図示しない)に対して行うことで、島状のEL層112Bと、島状のマスク層145cとを形成することができる(図7D)。
 すなわち、EL層112Gの形成後、EL膜112Bf、マスク膜144c、保護膜146c、及びレジストマスク143c(いずれも図示しない)を順に形成する。続いて、保護膜146cをエッチングして保護層147c(図示しない)を形成した後に、レジストマスク143cを除去する。続いて、マスク膜144cをエッチングしてマスク層145cを形成する。その後、保護層147cと、EL膜112Bfをエッチングして、帯状のEL層112Bを形成する。
 また、EL層112Bの形成後、同時に接続電極111C上にも、マスク層145cが形成される。接続電極111C上には、マスク層145a、マスク層145b、及びマスク層145cが積層される。
〔マスク層の除去〕
 続いて、マスク層145a、マスク層145b、及びマスク層145cを除去し、EL層112R、EL層112G、及びEL層112Bの上面を露出させる(図7E)。このとき同時に、接続電極111Cの上面も露出される。
 マスク層145a、マスク層145b、及びマスク層145cは、ウェットエッチングまたはドライエッチングにより除去することができる。このとき、EL層112R、EL層112G、及びEL層112Bにできるだけダメージを与えない方法を用いることが好ましい。特に、ウェットエッチング法を用いることが好ましい。例えば、水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液(TMAH)、希フッ酸、シュウ酸、リン酸、酢酸、硝酸、またはこれらの混合液体を用いたウェットエッチングを用いることが好ましい。
 または、マスク層145a、マスク層145b、及びマスク層145cを、水またはアルコールなどの溶媒に溶解させることで除去することが好ましい。ここで、マスク層145a、マスク層145b、及びマスク層145cを溶解しうるアルコールとしては、エチルアルコール、メチルアルコール、イソプロピルアルコール(IPA)、またはグリセリンなど、様々なアルコールを用いることができる。
 マスク層145a、マスク層145b、及びマスク層145cを除去した後に、EL層112R、EL層112G、及びEL層112Bの内部に含まれる水、及び表面に吸着する水を除去するため、乾燥処理を行うことが好ましい。例えば、不活性ガス雰囲気または減圧雰囲気下における加熱処理を行うことが好ましい。加熱処理は、基板温度として50℃以上200℃以下、好ましくは60℃以上150℃以下、より好ましくは70℃以上120℃以下の温度で行うことができる。減圧雰囲気とすることで、より低温で乾燥が可能であるため好ましい。
 このようにして、EL層112R、EL層112G、及びEL層112Bを作り分けることができる。
〔EL層114の形成〕
 続いて、EL層112R、EL層112G、及びEL層112Bを覆ってEL層114を成膜する。
 EL層114は、EL膜112Rfなどと同様の方法で成膜することができる。蒸着法によりEL層114を成膜する場合には、EL層114が接続電極111C上に成膜されないように、遮蔽マスクを用いて成膜することが好ましい。
〔共通電極113の形成〕
 続いて、EL層114及び接続電極111Cを覆って共通電極113を形成する(図7F)。
 共通電極113は、蒸着法またはスパッタリング法などの成膜方法により形成することができる。または、蒸着法で形成した膜と、スパッタリング法で形成した膜を積層させてもよい。このとき、EL層114が成膜される領域を包含するように、共通電極113を形成することが好ましい。すなわち、EL層114の端部が、共通電極113と重畳する構成とすることができる。共通電極113は、遮蔽マスクを用いて形成することが好ましい。
 共通電極113は、表示領域外において、接続電極111Cと電気的に接続される。
〔保護層の形成〕
 続いて、共通電極113上に、保護層121を形成する。保護層121に用いる無機絶縁膜の成膜には、スパッタリング法、PECVD法、またはALD法を用いることが好ましい。特にALD法は、段差被覆性に優れ、ピンホールなどの欠陥が生じにくいため、好ましい。また、有機絶縁膜の成膜には、インクジェット法を用いると、所望のエリアに均一な膜を形成できるため好ましい。
 以上により、図5B及び図5Cに示す表示装置100を作製することができる。
 なお、上記では、共通電極113とEL層114とを、異なる上面形状となるように形成した場合について示したが、これらを同じ領域に形成してもよい。
 図8Aには、上記において、マスク層を除去した後の断面概略図を示している。続いて、図8Bに示すように、EL層114と、共通電極113とを、同一の遮蔽マスクを用いて、または遮蔽マスクを用いることなく形成する。これにより、異なる遮蔽マスクを用いる場合に比べて、製造コストを低減できる。
 このとき、図8Bに示すように、接続部130では、接続電極111Cと共通電極113との間に、EL層114が挟持された構成となる。このとき、EL層114としては、できるだけ電気抵抗の低い材料を用いることが好ましい。または、できるだけ薄く形成することで、EL層114の厚さ方向の電気抵抗を低減することが好ましい。例えば、EL層114として、厚さ1nm以上5nm以下、好ましくは1nm以上3nm以下の電子注入性または正孔注入性の材料を用いることで、接続電極111Cと共通電極113との間の電気抵抗を無視できる程度に小さくできる場合がある。
 続いて、図8Cに示すように、保護層121を形成する。このとき、図8Cに示すように、保護層121を、共通電極113の端部、及びEL層114の端部を覆って設けることが好ましい。これにより、EL層114、及びEL層114と共通電極113の界面に、外部から水または酸素などの不純物が拡散することを効果的に防ぐことができる。
 以上が、表示装置の作製方法例についての説明である。
[構成例2]
 以下では、上記構成例1とは一部の構成が異なる表示装置の構成例について説明する。以下では上記と重複する部分については説明を省略する場合がある。
 図9A乃至図9Dに示す表示装置100Aは、主にEL層114及び共通電極113の形状が異なる点で、上記表示装置100と相違している。
 図9Cに示すように、Y方向の断面において、2つの発光素子110Rの間で、EL層112R、EL層114、及び共通電極113が分離されている。言い換えると、EL層112R、EL層114、及び共通電極113は、絶縁層131と重なる部分に端部を有する。
 また、保護層121は、絶縁層131と重なる領域において、EL層112R、EL層114、及び共通電極113のそれぞれの側面を覆って設けられている。
 また、図9Cに示すように、絶縁層131の上面の一部には、凹部が形成されていてもよい。このとき、絶縁層131の凹部の表面に沿って、保護層121が接して設けられていることが好ましい。これにより、絶縁層131と保護層121との接触面積が増大し、これらの密着性が向上するため好ましい。
 図9Aには、共通電極113とEL層114の輪郭を破線で示している。図9Aに示すように、共通電極113とEL層114は、それぞれ長手方向がX方向と平行な帯状の上面形状を有する。一方、図9B及び図9Cに示すように、EL層112Rは島状の形状を有する。
 なお、ここでは示さないが、発光素子110G及び発光素子110Bに関しても同様の構成とすることができる。
[作製方法例2]
 以下では、上記表示装置100Aの作製方法例について説明する。なお、以下では上記作製方法例1と重複する部分についてはこれを援用し、説明を省略する。ここで例示する作製方法例は、共通電極113の形成工程以降の工程が上記作製方法例1と異なる。
 図10A乃至図10Dには、以下で例示する各工程における断面概略図を示している。ここでは、図9Aにおける一点鎖線B3−B4に対応する断面と、一点鎖線C3−C4に対応する断面とを、並べて示している。
 上記作製方法例1と同様に、共通電極113の形成まで順に行う(図10A)。
 続いて、共通電極113上に複数のレジストマスク143dを形成する。レジストマスク143dは、X方向に延在する帯状の上面形状を有するように形成する。レジストマスク143dは、画素電極111Rと重畳する。また、レジストマスク143dは、絶縁層131上に端部が設けられている。
 続いて、共通電極113、EL層114、EL層112R、EL層112G(図示しない)、及びEL層112B(図示しない)の、レジストマスク143dに覆われていない部分をエッチングにより除去する(図10C)。これにより、それまで全ての画素電極を覆って一続きに設けられていた共通電極113とEL層114は、上記エッチングによりスリットが形成されることによって分断され、複数の帯状の共通電極113と、EL層114が形成される。
 エッチングはドライエッチングにより行うことが好ましい。例えば、エッチングガスを切り替えることによって、大気に曝すことなく連続して、共通電極113、EL層114、及びEL層112Rなどを順にエッチングすることが好ましい。さらに、酸素を主成分として含有しないガスを、エッチングガスに用いることが好ましい。
 共通電極113、EL層114、及びEL層112Rなどのエッチングの際に、絶縁層131の一部がエッチングされ、図10Cに示すように、絶縁層131の上部に凹部が形成されてもよい。または、絶縁層131のレジストマスク143dに覆われない部分がエッチングされ、2つに分断される場合もある。
 続いて、レジストマスク143dを除去する。レジストマスク143dの除去は、ウェットエッチングまたはドライエッチングにより行うことができる。
 続いて、保護層121を形成する(図10D)。保護層121は、共通電極113の側面、EL層114の側面、EL層112Rの側面を覆って設けられる。また、保護層121は、絶縁層131の上面に接して設けられることが好ましい。
 また、図10Eに示すように、保護層121の形成時に、絶縁層131の上方に、空隙(隙間、空間などともいう)122が形成される場合がある。空隙122は、減圧状態であってもよいし、大気圧であってもよい。また、空隙122は、空気、窒素、貴ガスなどのガス、または、保護層121の成膜に用いる成膜ガスなどを含んでいてもよい。
 以上が、表示装置100Aの作製方法例についての説明である。
 なお、ここでは共通電極113上に、レジストマスク143dを直接形成したが、共通電極113上に、ハードマスクとして機能する膜を設けてもよい。このとき、レジストマスク143dをマスクとしてハードマスクを形成し、レジストマスクを除去した後に、ハードマスクをマスクとして、共通電極113、EL層114、及びEL層112Rなどをエッチングすることができる。なお、このときハードマスクは除去してもよいし、残存させてもよい。
[変形例]
 以下では、上記とは一部の構成が異なる例について説明する。なお以下では、上記と重複する部分についてはこれを援用し、説明を省略する。
〔変形例1〕
 図11A及び図11Bに、表示装置100Bの断面概略図を示す。表示装置100Bの上面図は、図5Aと同様である。図11Aは、X方向の断面に相当し、図11Bは、Y方向の断面に相当する。
 表示装置100Bは、主に共通層であるEL層114を有していない点で、上記表示装置100と相違している。
 共通電極113は、EL層112R、EL層112G、及びEL層112Bの上面に接して設けられている。EL層114を設けないことにより、発光素子110R、発光素子110G、及び発光素子110Bを、それぞれ全く異なる積層構造とすることが可能となり、材料の選択肢が増えるため、設計の自由度を高めることができる。
 図11Cに示す表示装置100Cは、上記表示装置100Aと同様に、共通電極113の、絶縁層131と重なる領域に、X方向に延在するスリットを形成した場合の例である。表示装置100Cにおいて、保護層121は、共通電極113の側面、EL層112Rの側面、及び絶縁層131の上面に接して設けられている。
〔変形例2〕
 図12A、図12Bに示す表示装置100Dは、主に発光素子の構成が異なる点で、上記表示装置100と相違している。
 発光素子110Rは、画素電極111RとEL層112Rとの間に、光学調整層115Rを有する。発光素子110Gは、画素電極111GとEL層112Gとの間に、光学調整層115Gを有する。発光素子110Bは、画素電極111BとEL層112Bとの間に、光学調整層115Bを有する。
 さらに、光学調整層115R、光学調整層115G、及び光学調整層115Bは、それぞれ可視光に対して透光性を有する。光学調整層115R、光学調整層115G、及び光学調整層115Bは、それぞれ厚さが異なる。これにより、発光素子毎に光路長を異ならせることができる。
 ここで、画素電極111R、画素電極111G、及び画素電極111Bに、可視光に対して反射性を有する導電膜を用い、共通電極113に、可視光に対して反射性及び透過性を有する導電膜を用いる。これにより、各発光素子は、いわゆるマイクロキャビティ構造(微小共振器構造)が実現され、特定の波長の光が強められる。これにより、色純度が高められた表示装置を実現することができる。
 各光学調整層としては、可視光に対して透光性を有する、導電性材料を用いることができる。例えば、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを含む酸化亜鉛、シリコンを含むインジウム錫酸化物、シリコンを含むインジウム亜鉛酸化物などの導電性酸化物を用いることができる。
 各光学調整層は、画素電極111R、画素電極111G、及び画素電極111Bを形成した後であって、EL膜112Rf等を形成する前に、形成することができる。各光学調整層は、それぞれ厚さの異なる導電膜を用いてもよいし、薄いものから順に、単層構造、2層構造、3層構造などとしてもよい。
 また、図12Cに示す表示装置100Eは、上記表示装置100Aに、光学調整層を適用した場合の例である。図12Cでは、Y方向に並べて配置された2つの発光素子110Gの断面を示している。
〔変形例3〕
 図13A及び図13Bに示す表示装置100Fは、主に光学調整層を有さない点で、上記表示装置100Dと相違している。
 表示装置100Fは、EL層112R、EL層112G、及びEL層112Bの厚さにより、マイクロキャビティ構造を実現した例である。このような構成とすることで、光学調整層を別途設ける必要が無いため、工程を簡略化できる。
 例えば表示装置100Fでは、最も波長の長い光を発する発光素子110RのEL層112Rが最も厚く、最も波長の短い光を発する発光素子110BのEL層112Bが最も薄い。なお、これに限られず、各発光素子が発する光の波長、発光素子を構成する層の光学特性、及び発光素子の電気特性などを考慮して、各EL層の厚さを調整することができる。
 また、図13Cに示す表示装置100Gは、上記表示装置100AのEL層の厚さを異ならせて、マイクロキャビティ構造を実現した例である。図13Cでは、Y方向に並べて配置された2つの発光素子110Gの断面を示している。
 以上が変形例についての説明である。
 なお、上記変形例2及び変形例3では、EL層114を用いる例を示したが、EL層114を設けない構成としてもよい。
 本実施の形態で例示した構成例、及びそれらに対応する図面等は、少なくともその一部を他の構成例、または図面等と適宜組み合わせることができる。
 本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
(実施の形態3)
 本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置の構成例について説明する。
 本実施の形態の表示装置は、高解像度の表示装置または大型な表示装置とすることができる。したがって、本実施の形態の表示装置は、例えば、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、スマートフォン、腕時計型端末、タブレット端末、携帯情報端末、音響再生装置の表示部に用いることができる。
[表示装置400A]
 図14に、表示装置400Aの斜視図を示し、図15Aに、表示装置400Aの断面図を示す。
 表示装置400Aは、基板452と基板451とが貼り合わされた構成を有する。図14では、基板452を破線で明示している。
 表示装置400Aは、表示部462、回路464、配線465等を有する。図14では表示装置400AにIC473及びFPC472が実装されている例を示している。そのため、図14に示す構成は、表示装置400A、IC(集積回路)、及びFPCを有する表示モジュールということもできる。
 回路464としては、例えば走査線駆動回路を用いることができる。
 配線465は、表示部462及び回路464に信号及び電力を供給する機能を有する。当該信号及び電力は、FPC472を介して外部から配線465に入力されるか、またはIC473から配線465に入力される。
 図14では、COG(Chip On Glass)方式またはCOF(Chip on Film)方式等により、基板451にIC473が設けられている例を示す。IC473は、例えば走査線駆動回路または信号線駆動回路などを有するICを適用できる。なお、表示装置400A及び表示モジュールは、ICを設けない構成としてもよい。また、ICを、COF方式等により、FPCに実装してもよい。
 図15Aに、表示装置400Aの、FPC472を含む領域の一部、回路464の一部、表示部462の一部、及び、端部を含む領域の一部をそれぞれ切断したときの断面の一例を示す。
 図15Aに示す表示装置400Aは、基板451と基板452の間に、トランジスタ201、トランジスタ205、赤色の光を発する発光素子430a、緑色の光を発する発光素子430b、及び、青色の光を発する発光素子430c等を有する。
 発光素子430a、発光素子430b、及び発光素子430cには、実施の形態1で例示した発光素子を適用することができる。
 ここで、表示装置の画素が、互いに異なる色を発する発光素子を有する副画素を3種類有する場合、当該3つの副画素としては、R、G、Bの3色の副画素、黄色(Y)、シアン(C)、及びマゼンタ(M)の3色の副画素などが挙げられる。当該副画素を4つ有する場合、当該4つの副画素としては、R、G、B、白色(W)の4色の副画素、R、G、B、Yの4色の副画素などが挙げられる。
 保護層416と基板452は接着層442を介して接着されている。発光素子の封止には、固体封止構造または中空封止構造などが適用できる。図15Aでは、基板452、接着層442、及び基板451に囲まれた空間443が、不活性ガス(窒素またはアルゴンなど)で充填されており、中空封止構造が適用されている。接着層442は、発光素子と重ねて設けられていてもよい。また、基板452、接着層442、及び基板451に囲まれた空間443を、接着層442とは異なる樹脂で充填してもよい。
 発光素子430a、430b、430cは、画素電極とEL層との間に光学調整層を有する。発光素子430aは光学調整層426aを有し、発光素子430bは光学調整層426bを有し、発光素子430cは光学調整層426cを有する。発光素子の詳細は実施の形態1を参照できる。
 画素電極411a、411b、411cは、それぞれ、絶縁層214に設けられた開口を介して、トランジスタ205が有する導電層222bと接続されている。
 画素電極及び光学調整層の端部は、絶縁層421によって覆われている。画素電極は可視光を反射する材料を含み、対向電極は可視光を透過する材料を含む。
 発光素子が発する光は、基板452側に射出される。基板452には、可視光に対する透過性が高い材料を用いることが好ましい。
 トランジスタ201及びトランジスタ205は、いずれも基板451上に形成されている。これらのトランジスタは、同一の材料及び同一の工程により作製することができる。
 基板451上には、絶縁層211、絶縁層213、絶縁層215、及び絶縁層214がこの順で設けられている。絶縁層211は、その一部が各トランジスタのゲート絶縁層として機能する。絶縁層213は、その一部が各トランジスタのゲート絶縁層として機能する。絶縁層215は、トランジスタを覆って設けられる。絶縁層214は、トランジスタを覆って設けられ、平坦化層としての機能を有する。なお、ゲート絶縁層の数及びトランジスタを覆う絶縁層の数は限定されず、それぞれ単層であっても2層以上であってもよい。
 トランジスタを覆う絶縁層の少なくとも一層に、水及び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。これにより、絶縁層をバリア層として機能させることができる。このような構成とすることで、トランジスタに外部から不純物が拡散することを効果的に抑制でき、表示装置の信頼性を高めることができる。
 絶縁層211、絶縁層213、及び絶縁層215としては、それぞれ、無機絶縁膜を用いることが好ましい。無機絶縁膜としては、例えば、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、窒化アルミニウム膜などを用いることができる。また、酸化ハフニウム膜、酸化イットリウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化ガリウム膜、酸化タンタル膜、酸化マグネシウム膜、酸化ランタン膜、酸化セリウム膜、及び酸化ネオジム膜等を用いてもよい。また、上述の絶縁膜を2以上積層して用いてもよい。
 ここで、有機絶縁膜は、無機絶縁膜に比べてバリア性が低いことが多い。そのため、有機絶縁膜は、表示装置400Aの端部近傍に開口を有することが好ましい。これにより、表示装置400Aの端部から有機絶縁膜を介して不純物が入り込むことを抑制することができる。または、有機絶縁膜の端部が表示装置400Aの端部よりも内側にくるように有機絶縁膜を形成し、表示装置400Aの端部に有機絶縁膜が露出しないようにしてもよい。
 平坦化層として機能する絶縁層214には、有機絶縁膜が好適である。有機絶縁膜に用いることができる材料としては、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、及びこれら樹脂の前駆体等が挙げられる。
 図15Aに示す領域228では、絶縁層214に開口が形成されている。これにより、絶縁層214に有機絶縁膜を用いる場合であっても、絶縁層214を介して外部から表示部462に不純物が入り込むことを抑制できる。従って、表示装置400Aの信頼性を高めることができる。
 トランジスタ201及びトランジスタ205は、ゲートとして機能する導電層221、ゲート絶縁層として機能する絶縁層211、ソース及びドレインとして機能する導電層222a及び導電層222b、半導体層231、ゲート絶縁層として機能する絶縁層213、並びに、ゲートとして機能する導電層223を有する。ここでは、同一の導電膜を加工して得られる複数の層に、同じハッチングパターンを付している。絶縁層211は、導電層221と半導体層231との間に位置する。絶縁層213は、導電層223と半導体層231との間に位置する。
 本実施の形態の表示装置が有するトランジスタの構造は特に限定されない。例えば、プレーナ型のトランジスタ、スタガ型のトランジスタ、逆スタガ型のトランジスタ等を用いることができる。また、トップゲート型またはボトムゲート型のいずれのトランジスタ構造としてもよい。または、チャネルが形成される半導体層の上下にゲートが設けられていてもよい。
 トランジスタ201及びトランジスタ205には、チャネルが形成される半導体層を2つのゲートで挟持する構成が適用されている。2つのゲートを接続し、これらに同一の信号を供給することによりトランジスタを駆動してもよい。または、2つのゲートのうち、一方に閾値電圧を制御するための電位を与え、他方に駆動のための電位を与えることで、トランジスタの閾値電圧を制御してもよい。
 トランジスタに用いる半導体材料の結晶性についても特に限定されず、非晶質半導体、単結晶半導体、または単結晶以外の結晶性を有する半導体(微結晶半導体、多結晶半導体、または一部に結晶領域を有する半導体)のいずれを用いてもよい。単結晶半導体または結晶性を有する半導体を用いると、トランジスタ特性の劣化を抑制できるため好ましい。
 トランジスタの半導体層は、金属酸化物(酸化物半導体ともいう)を有することが好ましい。つまり、本実施の形態の表示装置は、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)を用いることが好ましい。または、トランジスタの半導体層は、シリコンを有していてもよい。シリコンとしては、アモルファスシリコン、結晶性のシリコン(低温ポリシリコン、単結晶シリコンなど)などが挙げられる。
 半導体層は、例えば、インジウムと、M(Mは、ガリウム、アルミニウム、シリコン、ホウ素、イットリウム、スズ、銅、バナジウム、ベリリウム、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、及びマグネシウムから選ばれた一種または複数種)と、亜鉛と、を有することが好ましい。特に、Mは、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、及びスズから選ばれた一種または複数種であることが好ましい。
 特に、半導体層として、インジウム(In)、ガリウム(Ga)、及び亜鉛(Zn)を含む酸化物(IGZOとも記す)を用いることが好ましい。
 半導体層がIn−M−Zn酸化物の場合、当該In−M−Zn酸化物におけるInの原子数比はMの原子数比以上であることが好ましい。このようなIn−M−Zn酸化物の金属元素の原子数比として、In:M:Zn=1:1:1またはその近傍の組成、In:M:Zn=1:1:1.2またはその近傍の組成、In:M:Zn=2:1:3またはその近傍の組成、In:M:Zn=3:1:2またはその近傍の組成、In:M:Zn=4:2:3またはその近傍の組成、In:M:Zn=4:2:4.1またはその近傍の組成、In:M:Zn=5:1:3またはその近傍の組成、In:M:Zn=5:1:6またはその近傍の組成、In:M:Zn=5:1:7またはその近傍の組成、In:M:Zn=5:1:8またはその近傍の組成、In:M:Zn=6:1:6またはその近傍の組成、In:M:Zn=5:2:5またはその近傍の組成、等が挙げられる。なお、近傍の組成とは、所望の原子数比の±30%の範囲を含む。
 例えば、原子数比がIn:Ga:Zn=4:2:3またはその近傍の組成と記載する場合、各元素の含有比率が、Inを4としたとき、Gaが1以上3以下であり、Znが2以上4以下である場合を含む。また、原子数比がIn:Ga:Zn=5:1:6またはその近傍の組成と記載する場合、各元素の含有比率が、Inを5としたときに、Gaが0.1より大きく2以下であり、Znが5以上7以下である場合を含む。また、原子数比がIn:Ga:Zn=1:1:1またはその近傍の組成と記載する場合、各元素の含有比率が、Inを1としたときに、Gaが0.1より大きく2以下であり、Znが0.1より大きく2以下である場合を含む。
 回路464が有するトランジスタと、表示部462が有するトランジスタは、同じ構造であってもよく、異なる構造であってもよい。回路464が有する複数のトランジスタの構造は、全て同じであってもよく、2種類以上あってもよい。同様に、表示部462が有する複数のトランジスタの構造は、全て同じであってもよく、2種類以上あってもよい。
 基板451の、基板452が重ならない領域には、接続部204が設けられている。接続部204では、配線465が導電層466及び接続層242を介してFPC472と電気的に接続されている。導電層466は、画素電極と同一の導電膜を加工して得られた導電膜と、光学調整層と同一の導電膜を加工して得られた導電膜と、の積層構造である例を示す。接続部204の上面では、導電層466が露出している。これにより、接続部204とFPC472とを接続層242を介して電気的に接続することができる。
 基板452の基板451側の面には、遮光層417を設けることが好ましい。また、基板452の外側には各種光学部材を配置することができる。光学部材としては、偏光板、位相差板、光拡散層(拡散フィルムなど)、反射防止層、及び集光フィルム等が挙げられる。また、基板452の外側には、ゴミの付着を抑制する帯電防止膜、汚れを付着しにくくする撥水性の膜、使用に伴う傷の発生を抑制するハードコート膜、衝撃吸収層等を配置してもよい。
 発光素子を覆う保護層416を設けることで、発光素子に水などの不純物が入り込むことを抑制し、発光素子の信頼性を高めることができる。
 表示装置400Aの端部近傍の領域228において、絶縁層214の開口を介して、絶縁層215と保護層416とが互いに接することが好ましい。特に、絶縁層215が有する無機絶縁膜と保護層416が有する無機絶縁膜とが互いに接することが好ましい。これにより、有機絶縁膜を介して外部から表示部462に不純物が入り込むことを抑制することができる。従って、表示装置400Aの信頼性を高めることができる。
 図15Bに、保護層416が3層構造である例を示す。図15Bにおいて、保護層416は、発光素子430c上の無機絶縁層416aと、無機絶縁層416a上の有機絶縁層416bと、有機絶縁層416b上の無機絶縁層416cと、を有する。
 無機絶縁層416aの端部と無機絶縁層416cの端部は、有機絶縁層416bの端部よりも外側に延在し、互いに接している。そして、無機絶縁層416aは、絶縁層214(有機絶縁層)の開口を介して、絶縁層215(無機絶縁層)と接する。これにより、絶縁層215と保護層416とで、発光素子を囲うことができるため、発光素子の信頼性を高めることができる。
 このように、保護層416は、有機絶縁膜と無機絶縁膜との積層構造であってもよい。このとき、有機絶縁膜の端部よりも無機絶縁膜の端部を外側に延在させることが好ましい。
 基板451及び基板452には、それぞれ、ガラス、石英、セラミック、サファイア、樹脂、金属、合金、半導体など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には、該光を透過する材料を用いる。基板451及び基板452に可撓性を有する材料を用いると、表示装置の可撓性を高めることができる。また、基板451または基板452として偏光板を用いてもよい。
 基板451及び基板452としては、それぞれ、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル樹脂、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、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、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451及び基板452の一方または双方に、可撓性を有する程度の厚さのガラスを用いてもよい。
 なお、表示装置に円偏光板を重ねる場合、表示装置が有する基板には、光学等方性の高い基板を用いることが好ましい。光学等方性が高い基板は、複屈折が小さい(複屈折量が小さい、ともいえる)。
 光学等方性が高い基板のリタデーション(位相差)値の絶対値は、30nm以下が好ましく、20nm以下がより好ましく、10nm以下がさらに好ましい。
 光学等方性が高いフィルムとしては、トリアセチルセルロース(TAC、セルローストリアセテートともいう)フィルム、シクロオレフィンポリマー(COP)フィルム、シクロオレフィンコポリマー(COC)フィルム、及びアクリルフィルム等が挙げられる。
 また、基板としてフィルムを用いる場合、フィルムが吸水することで、表示パネルにしわが発生するなどの形状変化が生じる恐れがある。そのため、基板には、吸水率の低いフィルムを用いることが好ましい。例えば、吸水率が1%以下のフィルムを用いることが好ましく、0.1%以下のフィルムを用いることがより好ましく、0.01%以下のフィルムを用いることがさらに好ましい。
 接着層としては、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、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。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(ポリビニルブチラール)樹脂、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、接着シート等を用いてもよい。
 接続層242としては、異方性導電フィルム(ACF:Anisotropic Conductive Film)、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。
 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及び電極などの導電層に用いることの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、及びタングステンなどの金属、並びに、当該金属を主成分とする合金などが挙げられる。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。
 また、透光性を有する導電材料としては、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、ガリウムを含む酸化亜鉛などの導電性酸化物またはグラフェンを用いることができる。または、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、及びチタンなどの金属材料、または、該金属材料を含む合金材料を用いることができる。または、該金属材料の窒化物(例えば、窒化チタン)などを用いてもよい。なお、金属材料、または、合金材料(またはそれらの窒化物)を用いる場合には、透光性を有する程度に薄くすることが好ましい。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などを用いると、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などの導電層、及び、発光素子が有する導電層(画素電極または共通電極として機能する導電層)にも用いることができる。
 各絶縁層に用いることのできる絶縁材料としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂などの樹脂、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。
[表示装置400B]
 図16Aに、表示装置400Bの断面図を示す。表示装置400Bの斜視図は表示装置400A(図14)と同様である。図16Aには、表示装置400Bの、FPC472を含む領域の一部、回路464の一部、及び、表示部462の一部をそれぞれ切断したときの断面の一例を示す。図16Aでは、表示部462のうち、特に、緑色の光を発する発光素子430bと青色の光を発する発光素子430cを含む領域を切断したときの断面の一例を示す。なお、表示装置400Aと同様の部分については説明を省略することがある。
 図16Aに示す表示装置400Bは、基板453と基板454の間に、トランジスタ202、トランジスタ210、発光素子430b、及び発光素子430c等を有する。
 基板454と保護層416とは接着層442を介して接着されている。接着層442は、発光素子430b及び発光素子430cそれぞれと重ねて設けられており、表示装置400Bには、固体封止構造が適用されている。
 基板453と絶縁層212とは接着層455によって貼り合わされている。
 表示装置400Bの作製方法としては、まず、絶縁層212、各トランジスタ、各発光素子等が設けられた作製基板と、遮光層417が設けられた基板454と、を接着層442によって貼り合わせる。そして、作製基板を剥離し露出した面に基板453を貼ることで、作製基板上に形成した各構成要素を、基板453に転置する。基板453及び基板454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400Bの可撓性を高めることができる。
 絶縁層212には、それぞれ、絶縁層211、絶縁層213、及び絶縁層215に用いることができる無機絶縁膜を用いることができる。
 画素電極は、絶縁層214に設けられた開口を介して、トランジスタ210が有する導電層222bと接続されている。導電層222bは、絶縁層215及び絶縁層225に設けられた開口を介して、低抵抗領域231nと接続される。トランジスタ210は、発光素子の駆動を制御する機能を有する。
 画素電極の端部は、絶縁層421によって覆われている。
 発光素子430b、430cが発する光は、基板454側に射出される。基板454には、可視光に対する透過性が高い材料を用いることが好ましい。
 基板453の、基板454が重ならない領域には、接続部204が設けられている。接続部204では、配線465が導電層466及び接続層242を介してFPC472と電気的に接続されている。導電層466は、画素電極と同一の導電膜を加工して得ることができる。これにより、接続部204とFPC472とを接続層242を介して電気的に接続することができる。
 トランジスタ202及びトランジスタ210は、ゲートとして機能する導電層221、ゲート絶縁層として機能する絶縁層211、チャネル形成領域231i及び一対の低抵抗領域231nを有する半導体層、一対の低抵抗領域231nの一方と接続する導電層222a、一対の低抵抗領域231nの他方と接続する導電層222b、ゲート絶縁層として機能する絶縁層225、ゲートとして機能する導電層223、並びに、導電層223を覆う絶縁層215を有する。絶縁層211は、導電層221とチャネル形成領域231iとの間に位置する。絶縁層225は、導電層223とチャネル形成領域231iとの間に位置する。
 導電層222a及び導電層222bは、それぞれ、絶縁層215に設けられた開口を介して低抵抗領域231nと接続される。導電層222a及び導電層222bのうち、一方はソースとして機能し、他方はドレインとして機能する。
 図16Aでは、絶縁層225が半導体層の上面及び側面を覆う例を示す。導電層222a及び導電層222bは、それぞれ、絶縁層225及び絶縁層215に設けられた開口を介して低抵抗領域231nと接続される。
 一方、図16Bに示すトランジスタ209では、絶縁層225は、半導体層231のチャネル形成領域231iと重なり、低抵抗領域231nとは重ならない。例えば、導電層223をマスクとして絶縁層225を加工することで、図16Bに示す構造を作製できる。図16Bでは、絶縁層225及び導電層223を覆って絶縁層215が設けられ、絶縁層215の開口を介して、導電層222a及び導電層222bがそれぞれ低抵抗領域231nと接続されている。さらに、トランジスタを覆う絶縁層218を設けてもよい。
 本実施の形態で例示した構成例、及びそれらに対応する図面等は、少なくともその一部を他の構成例、または図面等と適宜組み合わせることができる。
 本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
(実施の形態4)
 本実施の形態では、上記とは異なる表示装置の構成例について説明する。
 本実施の形態の表示装置は、高精細な表示装置とすることができる。したがって、本実施の形態の表示装置は、例えば、腕時計型、ブレスレット型などの情報端末機(ウェアラブル機器)、並びに、ヘッドマウントディスプレイなどのVR向け機器、メガネ型のAR向け機器など、頭部に装着可能なウェアラブル機器の表示部に用いることができる。
[表示モジュール]
 図17Aに、表示モジュール280の斜視図を示す。表示モジュール280は、表示装置400Cと、FPC290と、を有する。なお、表示モジュール280が有する表示装置は表示装置400Cに限られず、後述する表示装置400Dまたは表示装置400Eであってもよい。
 表示モジュール280は、基板291及び基板292を有する。表示モジュール280は、表示部281を有する。表示部281は、表示モジュール280における画像を表示する領域であり、後述する画素部284に設けられる各画素からの光を視認できる領域である。
 図17Bに、基板291側の構成を模式的に示した斜視図を示している。基板291上には、回路部282と、回路部282上の画素回路部283と、画素回路部283上の画素部284と、が積層されている。また、基板291上の画素部284と重ならない部分に、FPC290と接続するための端子部285が設けられている。端子部285と回路部282とは、複数の配線により構成される配線部286により電気的に接続されている。
 画素部284は、周期的に配列した複数の画素284aを有する。図17Bの右側に、1つの画素284aの拡大図を示している。画素284aは、発光色が互いに異なる発光素子430a、430b、430cを有する。複数の発光素子は、図17Bに示すようにストライプ配列で配置してもよい。ストライプ配列は、高密度に画素回路を配列することが出来るため、高精細な表示装置を提供できる。また、デルタ配列、ペンタイル配列など様々な配列方法を適用することができる。
 画素回路部283は、周期的に配列した複数の画素回路283aを有する。
 1つの画素回路283aは、1つの画素284aが有する3つの発光素子の発光を制御する回路である。1つの画素回路283aは、1つの発光素子の発光を制御する回路が3つ設けられる構成としてもよい。例えば、画素回路283aは、1つの発光素子につき、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282は、画素回路部283の各画素回路283aを駆動する回路を有する。例えば、ゲート線駆動回路、及び、ソース線駆動回路の一方または双方を有することが好ましい。このほか、演算回路、メモリ回路、及び電源回路等の少なくとも一つを有していてもよい。
 FPC290は、外部から回路部282にビデオ信号または電源電位等を供給するための配線として機能する。また、FPC290上にICが実装されていてもよい。
 表示モジュール280は、画素部284の下側に画素回路部283及び回路部282の一方または双方が積層された構成とすることができるため、表示部281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281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284aを極めて高密度に配置することが可能で、表示部281の精細度を極めて高くすることができる。例えば、表示部281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284aが配置されることが好ましい。
 このような表示モジュール280は、極めて高精細であることから、ヘッドマウントディスプレイなどのVR向け機器、またはメガネ型のAR向け機器に好適に用いることができる。例えば、レンズを通して表示モジュール280の表示部を視認する構成の場合であっても、表示モジュール280は極めて高精細な表示部281を有するためにレンズで表示部を拡大しても画素が視認されず、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280はこれに限られず、比較的小型の表示部を有する電子機器に好適に用いることができる。例えば腕時計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。
[表示装置400C]
 図18に示す表示装置400Cは、基板301、発光素子430a、430b、430c、容量240、及び、トランジスタ310を有する。
 基板301は、図17A及び図17Bにおける基板291に相当する。基板301から絶縁層255までの積層構造が、実施の形態1における基板に相当する。
 トランジスタ310は、基板301にチャネル形成領域を有するトランジスタである。基板301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310は、基板301の一部、導電層311、低抵抗領域312、絶縁層313、及び、絶縁層314を有する。導電層311は、ゲート電極として機能する。絶縁層313は、基板301と導電層311の間に位置し、ゲート絶縁層として機能する。低抵抗領域312は、基板301に不純物がドープされた領域であり、ソースまたはドレインの一方として機能する。絶縁層314は、導電層311の側面を覆って設けられ、絶縁層として機能する。
 また、基板301に埋め込まれるように、隣接する2つのトランジスタ310の間に素子分離層315が設けられている。
 また、トランジスタ310を覆って絶縁層261が設けられ、絶縁層261上に容量240が設けられている。
 容量240は、導電層241と、導電層245と、これらの間に位置する絶縁層243を有する。導電層241は容量240の一方の電極として機能し、導電層245は容量240の他方の電極として機能し、絶縁層243は容量240の誘電体として機能する。
 導電層241は絶縁層261上に設けられ、絶縁層254に埋め込まれている。導電層241は、絶縁層261に埋め込まれたプラグ271によってトランジスタ310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243は導電層241を覆って設けられる。導電層245は、絶縁層243を介して導電層241と重なる領域に設けられている。
 容量240を覆って、絶縁層255が設けられ、絶縁層255上に発光素子430a、430b、430c等が設けられている。発光素子430a、430b、430c上には保護層416が設けられており、保護層416の上面には、樹脂層419によって基板420が貼り合わされている。基板420は、図17Aにおける基板292に相当する。
 発光素子の画素電極は、絶縁層255に埋め込まれたプラグ256、絶縁層254に埋め込まれた導電層241、及び、絶縁層261に埋め込まれたプラグ271によってトランジスタ310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。
[表示装置400D]
 図19に示す表示装置400Dは、主にトランジスタの構成が異なる点で、表示装置400Cと相違する。なお、表示装置400Cと同様の部分については説明を省略することがある。
 トランジスタ320は、チャネルが形成される半導体層に、金属酸化物(酸化物半導体ともいう)が適用されたトランジスタである。
 トランジスタ320は、半導体層321、絶縁層323、導電層324、一対の導電層325、絶縁層326、及び、導電層327を有する。
 基板331は、図17A及び図17Bにおける基板291に相当する。基板331から絶縁層255までの積層構造が、実施の形態1におけるトランジスタを含む層401に相当する。基板331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331上に、絶縁層332が設けられている。絶縁層332は、基板331から水または水素などの不純物がトランジスタ320に拡散すること、及び半導体層321から絶縁層332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332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または酸素が拡散しにくい膜を用いることができる。
 絶縁層332上に導電層327が設けられ、導電層327を覆って絶縁層326が設けられている。導電層327は、トランジスタ320の第1のゲート電極として機能し、絶縁層326の一部は、第1のゲート絶縁層として機能する。絶縁層326の少なくとも半導体層321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326の上面は、平坦化されていることが好ましい。
 半導体層321は、絶縁層326上に設けられる。半導体層321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。半導体層321に好適に用いることのできる材料の詳細については後述する。
 一対の導電層325は、半導体層321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。
 また、一対の導電層325の上面及び側面、並びに半導体層321の側面等を覆って絶縁層328が設けられ、絶縁層328上に絶縁層264が設けられている。絶縁層328は、半導体層321に絶縁層264等から水または水素などの不純物が拡散すること、及び半導体層321から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328としては、上記絶縁層332と同様の絶縁膜を用いることができる。
 絶縁層328及び絶縁層264に、半導体層321に達する開口が設けられている。当該開口の内部において、絶縁層264、絶縁層328、及び導電層325の側面、並びに半導体層321の上面に接する絶縁層323と、導電層324とが埋め込まれている。導電層324は、第2のゲート電極として機能し、絶縁層323は第2のゲート絶縁層として機能する。
 導電層324の上面、絶縁層323の上面、及び絶縁層264の上面は、それぞれ高さが概略一致するように平坦化処理され、これらを覆って絶縁層329及び絶縁層265が設けられている。
 絶縁層264及び絶縁層265は、層間絶縁層として機能する。絶縁層329は、トランジスタ320に絶縁層265等から水または水素などの不純物が拡散することを防ぐバリア層として機能する。絶縁層329としては、上記絶縁層328及び絶縁層332と同様の絶縁膜を用いることができる。
 一対の導電層325の一方と電気的に接続するプラグ274は、絶縁層265、絶縁層329、及び絶縁層264に埋め込まれるように設けられている。ここで、プラグ274は、絶縁層265、絶縁層329、絶縁層264、及び絶縁層328のそれぞれの開口の側面、及び導電層325の上面の一部を覆う導電層274aと、導電層274aの上面に接する導電層274bとを有することが好ましい。このとき、導電層274aとして、水素及び酸素が拡散しにくい導電材料を用いることが好ましい。
 表示装置400Dにおける、絶縁層254から基板420までの構成は、表示装置400Cと同様である。
[表示装置400E]
 図20に示す表示装置400Eは、基板301にチャネルが形成されるトランジスタ310と、チャネルが形成される半導体層に金属酸化物を含むトランジスタ320とが積層された構成を有する。なお、表示装置400C、400Dと同様の部分については説明を省略することがある。
 トランジスタ310を覆って絶縁層261が設けられ、絶縁層261上に導電層251が設けられている。また導電層251を覆って絶縁層262が設けられ、絶縁層262上に導電層252が設けられている。導電層251及び導電層252は、それぞれ配線として機能する。また、導電層252を覆って絶縁層263及び絶縁層332が設けられ、絶縁層332上にトランジスタ320が設けられている。また、トランジスタ320を覆って絶縁層265が設けられ、絶縁層265上に容量240が設けられている。容量240とトランジスタ320とは、プラグ274により電気的に接続されている。
 トランジスタ320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310は、画素回路を構成するトランジスタ、または当該画素回路を駆動するための駆動回路(ゲート線駆動回路、ソース線駆動回路)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310及びトランジスタ320は、演算回路または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、表示領域の周辺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可能となる。
 本実施の形態で例示した構成例、及びそれらに対応する図面等は、少なくともその一部を他の構成例、または図面等と適宜組み合わせることができる。
 本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
(実施の形態5)
 本実施の形態では、高精細な表示装置について説明する。
[画素回路の構成例]
 以下では、高精細な表示装置に適した画素、及びその配列方法の例について説明する。
 図21Aに、画素ユニット70の回路図の例を示す。画素ユニット70は、2つの画素(画素70a及び画素70b)で構成される。また画素ユニット70には、配線51a、配線51b、配線52a、配線52b、配線52c、配線52d、配線53a、配線53b、配線53c等が接続されている。
 画素70aは、副画素71a、副画素72a、及び副画素73aを有する。画素70bは、副画素71b、副画素72b、及び副画素73bを有する。副画素71a、副画素72a、及び副画素73aは、それぞれ画素回路41a、画素回路42a、及び画素回路43aを有する。また副画素71b、副画素72b、及び副画素73bは、それぞれ画素回路41b、画素回路42b、及び画素回路43bを有する。
 各々の副画素は、画素回路と表示素子60を有する。例えば副画素71aは、画素回路41aと表示素子60を有する。ここでは、表示素子60として、有機EL素子等の発光素子を用いた場合を示す。
 配線51a及び配線51bは、それぞれゲート線としての機能を有する。配線52a、配線52b、配線52c、及び配線52dは、それぞれ信号線(データ線ともいう)としての機能を有する。また配線53a、配線53b、及び配線53cは、表示素子60に電位を供給する機能を有する。
 画素回路41aは、配線51a、配線52a、及び配線53aと電気的に接続されている。画素回路42aは、配線51b、配線52d、及び配線53aと電気的に接続されている。画素回路43aは、配線51a、配線52b、及び配線53bと電気的に接続されている。画素回路41bは、配線51b、配線52a、及び配線53bと電気的に接続されている。画素回路42bは、配線51a、配線52c、及び配線53cと電気的に接続されている。画素回路43bは、配線51b、配線52b、及び配線53cと電気的に接続されている。
 図21Aに示すように、1つの画素に2本のゲート線が接続される構成とすることで、反対にソース線の本数を、ストライプ配置と比べて半分にすることができる。これにより、ソース駆動回路として用いるICの端子数を半分に減らすことが可能となり、部品点数を削減することができる。
 また、信号線として機能する1本の配線には、同じ色に対応した画素回路を接続する構成とすることが好ましい。例えば、画素間の輝度のばらつきを補正するために電位が調整された信号を当該配線に供給する場合、補正値は色ごとに大きく異なる場合がある。そのため、1本の信号線に接続される画素回路を、全て同じ色に対応した画素回路とすることで、補正を容易にすることができる。
 また各々の画素回路は、トランジスタ61と、トランジスタ62と、容量素子63と、を有している。例えば画素回路41aにおいて、トランジスタ61は、ゲートが配線51aと電気的に接続し、ソース又はドレインの一方が配線52aと電気的に接続し、ソース又はドレインの他方がトランジスタ62のゲート、及び容量素子63の一方の電極と電気的に接続している。トランジスタ62は、ソース又はドレインの一方が表示素子60の一方の電極と電気的に接続し、ソース又はドレインの他方が容量素子63の他方の電極、及び配線53aと電気的に接続している。表示素子60の他方の電極は、電位V1が与えられる配線と電気的に接続している。
 なお、他の画素回路については、図21Aに示すようにトランジスタ61のゲートが接続する配線、トランジスタ61のソース又はドレインの一方が接続する配線、及び容量素子63の他方の電極が接続する配線が異なる以外は、画素回路41aと同様の構成を有する。
 図21Aにおいて、トランジスタ61は選択トランジスタとしての機能を有する。またトランジスタ62は、表示素子60と直列接続され、表示素子60に流れる電流を制御する機能を有する。容量素子63は、トランジスタ62のゲートが接続されるノードの電位を保持する機能を有する。なお、トランジスタ61のオフ状態におけるリーク電流、及びトランジスタ62のゲートを介したリーク電流等が極めて小さい場合には、容量素子63を意図的に設けなくてもよい。
 ここで、図21Aに示すように、トランジスタ62はそれぞれ電気的に接続された第1のゲートと第2のゲートを有する構成とすることが好ましい。このように2つのゲートを有する構成とすることで、トランジスタ62の流すことのできる電流を増大させることができる。特に高精細の表示装置においては、トランジスタ62のサイズ、特にチャネル幅を大きくすることなく当該電流を増大させることができるため好ましい。
 なお、トランジスタ62が1つのゲートを有する構成としてもよい。このような構成とすることで、第2のゲートを形成する工程が不要となるため、上記に比べて工程を簡略化できる。また、トランジスタ61が2つのゲートを有する構成としてもよい。このような構成とすることで、いずれのトランジスタもサイズを小さくすることができる。また、各トランジスタの第1のゲートと第2のゲートがそれぞれ電気的に接続する構成とすることができる。または、一方のゲートが他方のゲートではなく、他の配線と電気的に接続する構成としてもよい。その場合、2つのゲートに与える電位を異ならせることにより、トランジスタのしきい値電圧を制御することができる。
 また、表示素子60の一対の電極のうち、トランジスタ62と電気的に接続する電極が、画素電極に相当する。ここで、図21Aでは、表示素子60のトランジスタ62と電気的に接続する電極を陰極、反対側の電極を陽極とした構成を示している。このような構成は、トランジスタ62がnチャネル型のトランジスタの場合に特に有効である。すなわち、トランジスタ62がオン状態のとき、配線53aにより与えられる電位がソース電位となるため、表示素子60の抵抗のばらつき及び変動によらず、トランジスタ62に流れる電流を一定とすることができる。また、画素回路が有するトランジスタとして、pチャネル型のトランジスタを用いてもよい。
[画素電極の配置方法例]
 図21Bは、表示領域における各画素電極と、各配線の配置方法の例を示す上面概略図である。配線51aと配線51bとは交互に配列している。また配線51a及び配線51bと交差する配線52a、配線52b、及び配線52cが、この順で配列している。また、各画素電極は、配線51a及び配線51bの延伸方向に沿ってマトリクス状に配列している。
 画素ユニット70は、画素70aと画素70bを含んで構成されている。画素70aは、画素電極91R1、画素電極91G1、及び画素電極91B1を有する。画素70bは、画素電極91R2、画素電極91G2、及び画素電極91B2を有する。また1つの副画素の表示領域は、その副画素が有する画素電極の内側に位置する。
 図21Bに示すように、画素ユニット70の配線52a等の延伸方向(第1の方向ともいう)に配列する周期を周期Pとしたとき、配線51a等の延伸方向(第2の方向ともいう)に配列する周期は、その2倍(周期2P)であることが好ましい。これにより、歪みのない表示を行うことができる。ここで、周期Pは、1μm以上150μm以下、好ましくは2μm以上120μm以下、より好ましくは3μm以上100μm以下、さらに好ましくは、4μm以上60μm以下とすることができる。これにより、極めて高精細な表示装置を実現できる。
 例えば画素電極91R1等は信号線として機能する配線52a等と重ならないように設けられていることが好ましい。これにより、配線52a等と画素電極91R1等との間の容量を介して電気的ノイズが伝わり、画素電極91R1等の電位が変動することで、表示素子の輝度が変化してしまうことを抑制できる。
 また、画素電極91R1等は走査線として機能する配線51a等と重なって設けられていてもよい。これにより、画素電極91R1の面積を大きくすることができるため、開口率を高めることができる。図21Bでは、画素電極91R1の一部が配線51aと重なるように配置されている例を示している。
 ある副画素の画素電極91R1等と、走査線として機能する配線51a等とを重ねて配置する場合、その副画素の画素回路と接続する配線であることが好ましい。例えば、配線51a等の電位が変化する信号が入力される期間は、当該副画素のデータを書き換える期間に相当するため、配線51a等から画素電極に容量を介して電気的ノイズが伝わったとしても、副画素の輝度が変化することがない。
[画素レイアウトの例1]
 以下では、画素ユニット70のレイアウトの一例について説明する。
 図22Aには、1つの副画素のレイアウトの例を示している。ここでは見やすくするため、画素電極を形成する前の状態における例を示している。図22Aに示す副画素は、トランジスタ61、トランジスタ62、及び容量素子63を有する。トランジスタ62は、半導体層を挟む2つのゲートを有するトランジスタである。
 最も下側に位置する導電膜により、配線51とトランジスタ62の一方のゲートなどが形成されている。これよりも後に形成される導電膜により、トランジスタ61のゲート及びトランジスタ62のもう一方のゲートなどが形成されている。これよりも後に形成される導電膜により、配線52、各トランジスタのソース電極及びドレイン電極、並びに容量素子63の一方の電極などが形成されている。これよりも後に形成される導電膜により、配線53等が形成されている。配線53の一部は、容量素子63のもう一方の電極として機能する。
 図22Bには、図22Aで例示した副画素を用いた画素ユニット70のレイアウトの一例を示している。図22Bには、各画素電極(画素電極31a、画素電極32a、画素電極33a、画素電極31b、画素電極32b、画素電極33b)と、表示領域22も明示している。
 ここでは、配線51aと電気的に接続する3つの副画素と、配線51bと電気的に接続する3つの副画素は、それぞれ左右対称となっている例を示している。これにより、配線52a等の延伸方向に向かって同じ色の副画素をジグザグに配列し、且つ、これら副画素が信号線として機能する一つの配線に接続する構成としたとき、副画素内の配線の長さなどを揃えることができるため、副画素間の輝度のばらつきを抑制することができる。
 このような画素レイアウトを用いることにより、例えば最小加工寸法が0.5μm以上6μm以下、代表的には1.5μm以上4μm以下である量産ラインであっても、極めて高精細な表示装置を作製することが可能となる。
[表示パネルの構成例]
 VR向け、AR向けなどの装着型の電子機器では、視差を用いることで3D画像を提供することができる。その場合、右目用の画像を右目の視界内に、左目用の画像を左目の視界内に、それぞれ表示する必要がある。ここで、表示装置の表示部の形状として、横長の矩形形状としてもよいが、右目及び左目の視界の外側に設けられる画素は、表示に寄与しないため、当該画素には常に黒色が表示されることとなる。
 そこで、表示パネルの表示部として、右目用と左目用の2つの領域に分け、表示に寄与しない外側の領域には画素を配置しない構成とすることが好ましい。これにより、画素の書き込みに要する消費電力を低減できる。また、ソース線、ゲート線などの負荷が小さくなるため、フレームレートの高い表示が可能となる。これにより、滑らかな動画を表示できるため、現実感を高めることができる。
 図23Aには、表示パネルの構成例を示している。図23Aでは、基板701の内側に、左目用の表示部702Lと、右目用の表示部702Rが配置されている。なお、基板701上には、表示部702L、表示部702Rのほかに、駆動回路、配線、IC、FPCなどが配置されていてもよい。
 図23Aに示す表示部702L、表示部702Rは、正方形の上面形状を有している。
 また、表示部702L、表示部702Rの上面形状は、他の正多角形であってもよい。図23Bは、正六角形とした場合の例を示し、図23Cは、正八角形とした場合の例を示し、図23Dは、正十角形とした場合の例を示し、図23Eは、正十二角形とした場合の例を示している。このように、角が偶数個である多角形を用いることで、表示部の形状を左右対称にすることができる。なお、正多角形ではない多角形を用いてもよい。また、角の丸い正多角形、または多角形を用いてもよい。
 なお、マトリクス状に配置された画素により表示部を構成するため、各表示部の輪郭の直線部分は、厳密には直線にはならず、階段状である部分が存在しうる。特に、画素の配列方向と平行でない直線部分では、階段状の上面形状となる。ただし、ユーザには画素の形状が視認されない状態で視聴されるため、表示部の斜めの輪郭が厳密には階段状であっても、直線とみなすことができる。同様に表示部の輪郭の曲線部分が厳密には階段状であったとしても、これを曲線とみなすことができる。
 また、図23Fは、表示部702L、表示部702Rの上面形状を円とした場合の例を示している。
 また、表示部702L、表示部702Rの上面形状は、それぞれ左右非対称であってもよい。また、それぞれ正多角形でなくてもよい。
 図23Gには、表示部702L、表示部702Rの上面形状を、それぞれ左右非対称な八角形とした場合の例を示している。また、図23Hには、正七角形とした場合の例を示している。このように、表示部702L、表示部702Rの上面形状を、それぞれ左右非対称な形状とした場合でも、表示部702Lと表示部702Rとは、左右対称に配置することが好ましい。これにより、違和感のない画像を提供することができる。
 上記では、表示部を2つに分ける構成について説明したが、一続きの形状としてもよい。
 図23Iは、図23Fにおける2つの円形の表示部を繋げた例である。また、図23Jは、図23Cにおける2つの正八角形の表示部を繋げた例である。
 以上が、表示パネルの構成例についての説明である。
 本実施の形態で例示した構成例、及びそれらに対応する図面等は、少なくともその一部を他の構成例、または図面等と適宜組み合わせることができる。
 本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
(実施の形態6)
 本発明の一態様の表示装置は、家屋もしくはビルの内壁もしくは外壁、または、車両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。図24に、本発明の一態様の表示装置の車両への搭載例を示す。
 図24に、表示部5001を備えた車両の構成例を示す。表示部5001には、本発明の一態様の表示装置が適用されている。なお、図24には表示部5001が右ハンドルの車両に搭載された例を示すが、特に限定されず、左ハンドルの車両に搭載することもできる。この場合、図24に示す構成の左右の配置が替わる。
 図24には、運転席と助手席の周辺に配置されるダッシュボード5002、ハンドル5003、フロントガラス5004などを示している。表示部5001は、ダッシュボード5002の所定の位置、具体的には運転者の回りに配置され、概略T字形状を有する。図24には、複数の表示パネル5007(表示パネル5007a、5007b、5007c、5007d)を用いて形成される1つの表示部5001を、ダッシュボード5002に沿って設けた例を示しているが、表示部5001は複数箇所に分けて配置してもよい。
 また、図24には、助手席側のドア5008a、運転席側のドア5008bの表面に沿って、それぞれ表示部5009a、表示部5009bが設けられている。表示部5009a及び表示部5009bは、一つまたは複数の表示パネルを用いて形成することができる。
 表示部5009aと表示部5009bとは、向かい合うように配置され、さらに表示部5001が、表示部5009aの端部と表示部5009bの端部とをつなぐように、ダッシュボード5002に設けられている。これにより、運転手、及び助手席の同乗者は、前方及び両側を、表示部5001、表示部5009a、及び表示部5009bによって囲まれる状況となる。例えば、表示部5009a、表示部5001、及び表示部5009bに一続きの画像を表示することにより、運転手及び同乗者に高い没入感を与えることができる。
 なお、複数の表示パネル5007は可撓性を有していてもよい。この場合、表示部5001を複雑な形状に加工することができ、表示部5001をダッシュボード5002などの曲面に沿って設ける構成のほか、ハンドルの接続部分、計器の表示部、送風口5006などに表示部5001の表示領域を設けない構成などを容易に実現することができる。
 また、後側方の状況を撮影するカメラ5005を車外に複数設けてもよい。図24においてはサイドミラーの代わりにカメラ5005を設置する例を示しているが、サイドミラーとカメラの両方を設置してもよい。
 カメラ5005としては、CCDカメラまたはCMOSカメラなどを用いることができる。また、これらのカメラに加えて、赤外線カメラを組み合わせて用いてもよい。赤外線カメラは、被写体の温度が高いほど出力レベルが高くなるため、人だけでなく動物等の生体を検知又は抽出することができる。
 カメラ5005で撮像された画像は、表示パネル5007のいずれか一または複数に出力することができる。この表示部5001を用いて主に車両の運転を支援する。カメラ5005によって後側方の状況を幅広い画角で撮影し、その画像を表示パネル5007に表示することで、運転者の死角領域の視認が可能となり、事故の発生を防止することができる。
 また、表示パネル5007a、5007b、5007c、及び5007dのつなぎ目における映像の不連続性を補償する構成としてもよい。これにより、つなぎ目が目立たない映像の表示が可能となり、運転時における表示部5001の視認性を向上させることができる。
 また、車のルーフ上などに距離画像センサを設け、距離画像センサによって得られた画像を表示部5001に表示してもよい。距離画像センサとしては、イメージセンサまたはライダー(LIDAR:Light Detection and Ranging)などを用いることができる。イメージセンサによって得られた画像と、距離画像センサによって得られた画像とを表示部5001に表示することにより、より多くの情報を運転手に提供し、運転を支援することができる。
 また、表示部5001は、地図情報、交通情報、テレビ映像、DVD映像などを表示する機能を有していてもよい。例えば、表示パネル5007a、5007b、5007c、及び5007dを1つの表示画面として、地図情報を大きく表示することができる。なお、表示パネル5007の数は、表示される映像に応じて増やすことができる。
 また、表示パネル5007a、5007b、5007c、及び5007dに表示される映像は、運転手の好みによって自由に設定することができる。例えば、テレビ映像、DVD映像を左側の表示パネル5007dに表示し、地図情報を中央部の表示パネル5007bに表示し、計器類を右側の表示パネル5007cに表示し、オーディオ類を変速ギア近傍(運転席と助手席の間)の表示パネル5007aに表示することができる。また、複数の表示パネル5007を組み合わせることにより、表示部5001にフェールセーフの機能を付加することができる。例えば、ある表示パネル5007が何らかの原因で故障したとしても、表示領域を変更し、他の表示パネル5007を用いて表示を行うことができる。
 表示部5009a、表示部5009bに表示される映像もまた、運転手または同乗者の好みに応じて自由に設定することができる。例えば助手席に子供が座っている場合には、表示部5009aにアニメなどの子供向けのコンテンツを表示することができる。
 また、表示部5009a及び表示部5009bに、カメラ5005等で取得した画像から合成される、車窓から見える光景と連動した映像を表示することができる。すなわち、運転手及び同乗者にとって、ドア5008a及びドア5008bが透過して見える映像を、表示部5009a及び表示部5009bに表示することもできる。これにより、運転手及び同乗者は、まるで浮遊しているかのような感覚を体験することができる。
 また、表示パネル5007a、5007b、5007c、及び5007dの少なくとも一つに、撮像機能を有する表示パネルが適用されることが好ましい。また、表示部5009a及び表示部5009bに設けられる表示パネルのうちの一以上にも、撮像機能を有する表示パネルを適用することもできる。
 例えば、運転手が当該表示パネルに触れることで、車両は指紋認証または掌紋認証などの生体認証を行うことができる。車両は、生体認証によって運転手が認証された場合に、個人の好みの環境を整える機能を有していてもよい。例えば、シート位置の調整、ハンドル位置の調整、カメラ5005の向きの調整、明るさの設定、エアコンの設定、ワイパーの速度(頻度)の設定、オーディオの音量の設定、オーディオの再生リストの読出しなどの一以上を、認証後に実行することが好ましい。
 また、生体認証によって運転手が認証された場合に、自動車を運転可能な状態、例えばエンジンがかかった状態とすることもでき、従来必要であった鍵が不要となるため好ましい。
 なお、図24に示す表示部5001は、ダッシュボード5002などに沿って設ける構成について例示したがこれに限定されない。例えば、図24に示す表示部5011のように、ダッシュボードの表面とは別に設けてもよい。図24では、表示部5011がダッシュボードに格納可能なヘッドアップディスプレイである場合の例を示している。さらに、表示部5011は、脱着が可能な構成とすることで、タブレット端末として使用することもできる。なお、表示部5001、及び表示部5011は、平面状、または曲面状とすることができる。
 本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
(実施の形態7)
 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(酸化物半導体ともいう)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、スズなどが含まれていることが好ましい。また、ホウ素、シリコン、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。
 また、金属酸化物は、スパッタリング法、有機金属化学気相成長(MOCVD:Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法などの化学気相成長(CVD:Chemical Vapor Deposition)法、または、原子層堆積(ALD:Atomic Layer Deposition)法などにより形成することができる。
<結晶構造の分類>
 酸化物半導体の結晶構造としては、アモルファス(completely amorphousを含む)、CAAC(c−axis−aligned crystalline)、nc(nanocrystalline)、CAC(cloud−aligned composite)、単結晶(single crystal)、及び多結晶(poly crystal)等が挙げられる。
 なお、膜また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。例えば、GIXD(Grazing−Incidence XRD)測定で得られるXRDスペクトルを用いて評価することができる。なお、GIXD法は、薄膜法またはSeemann−Bohlin法ともいう。
 例えば、石英ガラス基板では、XRDスペクトルのピークの形状がほぼ左右対称である。一方で、結晶構造を有するIGZO膜では、XRDスペクトルのピークの形状が左右非対称である。XRDスペクトルのピークの形状が左右非対称であることは、膜中または基板中の結晶の存在を明示している。別言すると、XRDスペクトルのピークの形状で左右対称でないと、膜または基板は非晶質状態であるとは言えない。
 また、膜また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。例えば、石英ガラス基板の回折パターンでは、ハローが観察され、石英ガラスは、非晶質状態であることが確認できる。また、室温成膜したIGZO膜の回折パターンでは、ハローではなく、スポット状のパターンが観察される。このため、室温成膜したIGZO膜は、結晶状態でもなく、非晶質状態でもない、中間状態であり、非晶質状態であると結論することはできないと推定される。
<<酸化物半導体の構造>>
 なお、酸化物半導体は、構造に着目した場合、上記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は、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)、非晶質酸化物半導体、などが含まれる。
 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、または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つまた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。
 また、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、チタンなどから選ばれた一種、または複数種)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(Transmission Electron Microscope)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°また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、組成などにより変動する場合がある。
 また、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、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)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、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、などによって、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)と呼ばれる。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、電界効果移動度の低下など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、欠陥の生成などによって低下する場合があるため、CAAC−OSは不純物及び欠陥(酸素欠損など)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。従って、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。従って、nc−OSは、分析方法によっては、a−like OS、また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、鬆また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、またはその近傍のサイズで偏在した材料の一構成である。なお、以下では、金属酸化物において、一つまた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、またはその近傍のサイズで混合した状態をモザイク状、またはパッチ状ともいう。
 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。または、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、インジウム亜鉛酸化物など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、ガリウム亜鉛酸化物など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。
 また、In−Ga−Zn酸化物におけるCAC−OSとは、In、Ga、Zn、及びOを含む材料構成において、一部にGaを主成分とする領域と、一部にInを主成分とする領域とが、それぞれモザイク状であり、これらの領域がランダムに存在している構成をいう。よって、CAC−OSは、金属元素が不均一に分布した構造を有していると推測される。
 CAC−OSは、例えば基板を意図的に加熱しない条件で、スパッタリング法により形成することができる。また、CAC−OSをスパッタリング法で形成する場合、成膜ガスとして、不活性ガス(代表的にはアルゴン)、酸素ガス、及び窒素ガスの中から選ばれたいずれか一つまたは複数を用いればよい。また、成膜時の成膜ガスの総流量に対する酸素ガスの流量比は低いほど好ましく、例えば、成膜時の成膜ガスの総流量に対する酸素ガスの流量比を0%以上30%未満、好ましくは0%以上10%以下とすることが好ましい。
 また、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。
 ここで、第1の領域は、第2の領域と比較して、導電性が高い領域である。つまり、第1の領域を、キャリアが流れることにより、金属酸化物としての導電性が発現する。従って、第1の領域が、金属酸化物中にクラウド状に分布することで、高い電界効果移動度(μ)が実現できる。
 一方、第2の領域は、第1の領域と比較して、絶縁性が高い領域である。つまり、第2の領域が、金属酸化物中に分布することで、リーク電流を抑制することができる。
 従って、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(Ion)、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。
 また、CAC−OSを用いたトランジスタは、信頼性が高い。従って、CAC−OSは、表示装置をはじめとするさまざまな半導体装置に最適である。
 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1×1017cm−3以下、好ましくは1×1015cm−3以下、さらに好ましくは1×1013cm−3以下、より好ましくは1×1011cm−3以下、さらに好ましくは1×1010cm−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また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、高純度真性または実質的に高純度真性な酸化物半導体と呼ぶ場合がある。
 また、高純度真性また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。
 また、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。不純物としては、水素、窒素、アルカリ金属、アルカリ土類金属、鉄、ニッケル、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また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または炭素の濃度と、酸化物半導体との界面近傍のシリコンまたは炭素の濃度(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、2×1018atoms/cm以下、好ましくは2×1017atoms/cm以下とする。
 また、酸化物半導体にアルカリ金属また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、アルカリ金属また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またはアルカリ土類金属の濃度を、1×1018atoms/cm以下、好ましくは2×1016atoms/cm以下にする。
 また、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。または、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、5×1019atoms/cm未満、好ましくは5×1018atoms/cm以下、より好ましくは1×1018atoms/cm以下、さらに好ましくは5×1017atoms/cm以下にする。
 また、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、1×1020atoms/cm未満、好ましくは1×1019atoms/cm未満、より好ましくは5×1018atoms/cm未満、さらに好ましくは1×1018atoms/cm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。
 本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
(実施の形態8)
 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25乃至図28を用いて説明する。
 本実施の形態の電子機器は、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、高精細化、高解像度化、または大型化が容易である。したがって、本発明の一態様の表示装置は、様々な電子機器の表示部に用いることができる。
 また、本発明の一態様の表示装置は、低いコストで作製できるため、電子機器の製造コストを低減することができる。
 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。
 特に、本発明の一態様の表示装置は、精細度を高めることが可能なため、比較的小さな表示部を有する電子機器に好適に用いることができる。このような電子機器としては、例えば腕時計型、ブレスレット型などの情報端末機(ウェアラブル機器)、並びに、ヘッドマウントディスプレイなどのVR向け機器、メガネ型のAR向け機器など、頭部に装着可能なウェアラブル機器等が挙げられる。また、ウェアラブル機器としては、SR(Substitutional Reality)向け機器、及び、MR(Mixed Reality)向け機器も挙げられる。
 本発明の一態様の表示装置は、HD(画素数1280×720)、FHD(画素数1920×1080)、WQHD(画素数2560×1440)、WQXGA(画素数2560×1600)、4K2K(画素数3840×2160)、8K4K(画素数7680×4320)といった極めて高い解像度を有していることが好ましい。特に4K2K、8K4K、又はそれ以上の解像度とすることが好ましい。また、本発明の一態様の表示装置における画素密度(精細度)は、300ppi以上が好ましく、500ppi以上がより好ましく、1000ppi以上がより好ましく、2000ppi以上がより好ましく、3000ppi以上がより好ましく、5000ppi以上がより好ましく、7000ppi以上がさらに好ましい。このように高い解像度または高い精細度を有する表示装置を用いることで、携帯型または家庭用途などのパーソナルユースの電子機器において、臨場感及び奥行き感などをより高めることが可能となる。
 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、表示部で映像及び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検知、検出、または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25Aに示す電子機器6500は、スマートフォンとして用いることのできる携帯情報端末機である。
 電子機器6500は、筐体6501、表示部6502、電源ボタン6503、ボタン6504、スピーカ6505、マイク6506、カメラ6507、及び光源6508等を有する。表示部6502はタッチパネル機能を備える。
 表示部6502に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。
 図25Bは、筐体6501のマイク6506側の端部を含む断面概略図である。
 筐体6501の表示面側には透光性を有する保護部材6510が設けられ、筐体6501と保護部材6510に囲まれた空間内に、表示パネル6511、光学部材6512、タッチセンサパネル6513、プリント基板6517、バッテリ6518等が配置されている。
 保護部材6510には、表示パネル6511、光学部材6512、及びタッチセンサパネル6513が接着層(図示しない)により固定されている。
 表示部6502よりも外側の領域において、表示パネル6511の一部が折り返されており、当該折り返された部分にFPC6515が接続されている。FPC6515には、IC6516が実装されている。FPC6515は、プリント基板6517に設けられた端子に接続されている。
 表示パネル6511には本発明の一態様のフレキシブルディスプレイ(可撓性を有する表示装置)を適用することができる。そのため、極めて軽量な電子機器を実現できる。また、表示パネル6511が極めて薄いため、電子機器の厚さを抑えつつ、大容量のバッテリ6518を搭載することもできる。また、表示パネル6511の一部を折り返して、画素部の裏側にFPC6515との接続部を配置することにより、狭額縁の電子機器を実現できる。
 図26A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26Aに示すテレビジョン装置7100の操作は、筐体7101が備える操作スイッチ、及び、別体のリモコン操作機7111により行うことができる。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、あるいは受信者同士など)の情報通信を行うことも可能である。
 図26B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26C及び図26Dに、デジタルサイネージの一例を示す。
 図26C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26D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26C及び図26D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26C及び図26D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27A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27B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、使用者の眼球または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、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など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27C乃至図27E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、極めて高い精細度を実現することも可能である。例えば、図27E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27Fは、ゴーグル型のヘッドマウントディスプレイ8400の外観を示す図である。ヘッドマウントディスプレイ8400は、一対の筐体8401と、装着部8402と、緩衝部材8403と、を有する。一対の筐体8401内には、それぞれ、表示部8404及びレンズ8405が設けられる。一対の表示部8404に互いに異なる画像を表示させることで、視差を用いた3次元表示を行うことができる。
 使用者は、レンズ8405を通して表示部8404を視認することができる。レンズ8405はピント調整機構を有し、使用者の視力に応じて位置を調整することができる。表示部8404は、正方形または横長の長方形であることが好ましい。これにより、臨場感を高めることができる。
 装着部8402は、使用者の顔のサイズに応じて調整でき、かつ、ずれ落ちることのないよう、可塑性及び弾性を有することが好ましい。また、装着部8402の一部は、骨伝導イヤフォンとして機能する振動機構を有していることが好ましい。これにより、別途イヤフォン、スピーカなどの音響機器を必要とせず、装着しただけで映像と音声を楽しむことができる。なお、筐体8401内に、無線通信により音声データを出力する機能を有していてもよい。
 装着部8402と緩衝部材8403は、使用者の顔(額、頬など)に接触する部分である。緩衝部材8403が使用者の顔と密着することにより、光漏れを防ぐことができ、より没入感を高めることができる。緩衝部材8403は、使用者がヘッドマウントディスプレイ8400を装着した際に使用者の顔に密着するよう、柔らかな素材を用いることが好ましい。例えばゴム、シリコーンゴム、ウレタン、スポンジなどの素材を用いることができる。また、スポンジ等の表面を布、革(天然皮革または合成皮革)、などで覆ったものを用いると、使用者の顔と緩衝部材8403との間に隙間が生じにくく光漏れを好適に防ぐことができる。また、このような素材を用いると、肌触りが良いことに加え、寒い季節などに装着した際に、使用者に冷たさを感じさせないため好ましい。緩衝部材8403または装着部8402などの、使用者の肌に触れる部材は、取り外し可能な構成とすると、クリーニングまたは交換が容易となるため好ましい。
 図28A乃至図28F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、また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、においまたは赤外線を検知、検出、または測定する機能を含むもの)、マイクロフォン9008、等を有する。
 図28A乃至図28F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、静止画または動画を撮影し、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。
 表示部9001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28A乃至図28Fに示す電子機器の詳細について、以下説明を行う。
 図28A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、文字及び画像情報をその複数の面に表示することができる。図28A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、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28B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28Cは、腕時計型の携帯情報端末9200を示す斜視図である。携帯情報端末9200は、例えばスマートウォッチ(登録商標)として用いることができる。また、表示部9001はその表示面が湾曲して設けられ、湾曲した表示面に沿って表示を行うことができる。また、携帯情報端末9200を、例えば無線通信可能なヘッドセットと相互通信させることによって、ハンズフリーで通話することもできる。また、携帯情報端末9200は、接続端子9006により、他の情報端末と相互にデータ伝送を行うこと、及び、充電を行うこともできる。なお、充電動作は無線給電により行ってもよい。
 図28D乃至図28F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28Dは携帯情報端末9201を展開した状態、図28Fは折り畳んだ状態、図28Eは図28Dと図28Fの一方から他方に変化する途中の状態の斜視図である。携帯情報端末9201は、折り畳んだ状態では可搬性に優れ、展開した状態では継ぎ目のない広い表示領域により表示の一覧性に優れる。携帯情報端末9201が有する表示部9001は、ヒンジ9055によって連結された3つの筐体9000に支持されている。例えば、表示部9001は、曲率半径0.1mm以上150mm以下で曲げることができる。
 本実施の形態で例示した構成例、及びそれらに対応する図面等は、少なくともその一部を他の構成例、または図面等と適宜組み合わせることができる。
 本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
100:表示装置:100A−G:表示装置:101:基板:110R、G、B:発光素子:111R、G、B:画素電極:111C:接続電極:112R、G、B:EL層:112Ra、Ga、Ba:発光ユニット:112Rb、Gb、Bb:中間層:112Rc、Gc、Bc:発光ユニット:112Rf、Gf、Bf:EL膜:113:共通電極:114:EL層:115R、G、B:光学調整層:121:保護層:122:空隙:130:接続部:131:絶縁層:143−d:レジストマスク:144a−c:マスク膜:145a−c:マスク層:146a−c:保護膜:147a−c:保護層:500:発光装置:501:電極:502:電極:503:領域:512R、G、B:発光ユニット:521:層:522:層:523R、G、B:発光層:524:層:525:層:531:中間層:541:絶縁層:542:絶縁層:550R、G、B:発光素子

Claims (8)

  1.  複数の第1の発光素子と、複数の第2の発光素子と、を有する表示装置であって、
     前記第1の発光素子は、第1の画素電極と、第1のEL層と、共通層と、共通電極と、を有し、
     前記第2の発光素子は、第2の画素電極と、第2のEL層と、前記共通層と、前記共通電極と、を有し、
     前記第1の発光素子と、前記第2の発光素子とは、第1の方向に配列し、
     複数の前記第1の発光素子、及び複数の前記第2の発光素子は、それぞれ前記第1の方向と交差する第2の方向に配列し、
     前記第1のEL層と、前記第2のEL層とは、互いに離隔して設けられ、
     前記第1のEL層の側面と、前記第2のEL層の側面とは、対向して設けられ、
     前記第1のEL層は、第1の発光ユニットと、第1の中間層と、第2の発光ユニットと、が積層され、
     前記第2のEL層は、第3の発光ユニットと、第2の中間層と、第4の発光ユニットと、が積層され、
     前記第1の発光ユニットと、前記第2の発光ユニットとは、第1の色の光を発する第1の発光層を有し、
     前記第3の発光ユニットと、前記第4の発光ユニットとは、前記第1の色とは異なる第2の色の光を発する第2の発光層を有する、
     表示装置。
  2.  請求項1において、
     前記第1のEL層の前記側面は、前記第1のEL層の被形成面に対して垂直または概略垂直であり、
     前記第2のEL層の前記側面は、前記第2のEL層の被形成面に対して垂直または概略垂直である、
     表示装置。
  3.  請求項1において、
     前記第1のEL層の前記側面と、前記第1のEL層の被形成面との角度が、60度以上90度以下であり、
     前記第2のEL層の前記側面と、前記第2のEL層の被形成面との角度が、60度以上90度以下である、
     表示装置。
  4.  請求項1乃至請求項3のいずれか一において、
     前記第1の画素電極と前記第2の画素電極との間に、絶縁層を有し、
     前記共通層及び前記共通電極は、前記第1のEL層及び前記第2のEL層のいずれとも重ならず、且つ、前記絶縁層と重なる領域を有する、
     表示装置。
  5.  請求項4において、
     前記絶縁層は、有機絶縁膜または無機絶縁膜を含む、
     表示装置。
  6.  請求項1乃至請求項5のいずれか一において、
     前記第1の画素電極と同一面上に、接続電極を有し、
     前記接続電極は、前記第1のEL層及び前記第2のEL層を介することなく、前記共通電極と電気的に接続される、
     表示装置。
  7.  請求項6において、
     前記接続電極は、前記共通層を介して、前記共通電極と電気的に接続される、
     表示装置。
  8.  請求項1乃至請求項7のいずれか一において、
     複数の前記第1の発光素子は、1000ppi以上の精細度で配置され、
     開口率が、50%以上である、
     表示装置。
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