WO2022189916A1 - 表示装置、及び表示装置の作製方法 - Google Patents

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Abstract

高精細な表示装置を提供する。高開口率の表示装置を提供する。 表示装置は、第1の発光素子と第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の発光層、及び共通電極がこの順で積層される。第2の発光素子は、第2の画素電極、第2の発光層、及び共通電極がこの順で積層される。第1の発光素子と、第2の発光素子との間の領域に、第1の層、及び第2の層を有する。第1の層は、第2の発光層と重畳し、且つ、第1の発光層と同一の材料を含む。第2の層は、第1の発光層と重畳し、且つ、第2の発光層と同一の材料を含む。第1の発光素子と、第2の発光素子との間の領域において、第1の発光層の端部と、第1の層の端部とが対向して設けられる。第1の発光素子と、第2の発光素子との間の領域において、第2の発光層の端部と、第2の層の端部とが対向して設けられる。

Description

表示装置、及び表示装置の作製方法
 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素子を用いたVR向けの表示装置の一例が、特許文献1に記載されている。
国際公開第2018/087625号
 本発明の一態様は、高精細な表示装置を提供することを課題の一とする。本発明の一態様は、高開口率の表示装置を提供することを課題の一とする。本発明の一態様は、輝度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、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、第1の発光素子と、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、第1の発光層、及び共通電極がこの順で積層される。第2の発光素子は、第2の画素電極、第2の発光層、及び共通電極がこの順で積層される。第1の発光素子と、第2の発光素子との間の領域に、第1の層、及び第2の層を有する。第1の層は、第2の発光層と重畳し、且つ、第1の発光層と同一の材料を含む。第2の層は、第1の発光層と重畳し、且つ、第2の発光層と同一の材料を含む。第1の発光素子と、第2の発光素子との間の領域において、第1の発光層の端部と、第1の層の端部とが対向して設けられる。第1の発光素子と、第2の発光素子との間の領域において、第2の発光層の端部と、第2の層の端部とが対向して設けられる。
 本発明の他の一態様は、第1の発光素子と、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、第1の発光層、第1の中間層、第3の発光層、及び共通電極がこの順で積層される。第2の発光素子は、第2の画素電極、第2の発光層、第2の中間層、第4の発光層、及び共通電極がこの順で積層される。第1の発光素子と、第2の発光素子との間に、第1の層、第2の層、第3の層、及び第4の層を有する。第1の層は、第2の発光層、第2の中間層、及び第4の発光層と重畳し、且つ、第1の発光層と同一の材料を含む。第2の層は、第1の発光層、第1の中間層、及び第3の発光層と重畳し、且つ、第2の発光層と同一の材料を含む。第3の層は、第1の層と重畳し、且つ、第3の発光層と同一の材料を含む。第4の層は、第2の層と重畳し、且つ、第4の発光層と同一の材料を含む。第1の発光素子と、第2の発光素子との間の領域において、第1の発光層の端部と、第1の層の端部とが対向して設けられる。第1の発光素子と、第2の発光素子との間の領域において、第2の発光層の端部と、第2の層の端部とが対向して設けられる。第1の発光素子と、第2の発光素子との間の領域において、第3の発光層の端部と、第3の層の端部とが対向して設けられる。第1の発光素子と、第2の発光素子との間の領域において、第4の発光層の端部と、第4の層の端部とが対向して設けられる。
 また、上記において、第1の発光層と、第3の発光層とは、同一の材料を含み、第2の発光層と、第4の発光層とは、同一の材料を含むことが好ましい。
 また、上記いずれかにおいて、樹脂層を有することが好ましい。当該樹脂層は、第1の発光素子と、第2の発光素子との間の領域に位置することが好ましい。また、第1の発光層の端部と、第1の層の端部とは、樹脂層を挟んで対向し、第2の発光層の端部と、第2の層の端部とは、樹脂層を挟んで対向することが好ましい。
 また、上記いずれかにおいて、第1の絶縁層を有することが好ましい。当該第1の絶縁層は、第1の発光素子と、第2の発光素子との間の領域に位置し、第1の絶縁層は、第1の発光層の端部、第2の発光層の端部、第1の層の端部、及び第2の層の端部に接することが好ましい。
 また、本発明の他の一態様は、第1の画素電極及び第2の画素電極を並べて形成する第1の工程と、第1の画素電極上に、第1のメタルマスクを用いて島状の第1の発光層を形成する第2の工程と、第2の画素電極上に、第2のメタルマスクを用いて島状の第2の発光層を、第1の発光層の端部と重畳するように形成する第3の工程と、第1の画素電極と第2の画素電極との間の領域において、第1の発光層と第2の発光層とをそれぞれエッチングにより分断する第4の工程と、第1の発光層及び第2の発光層を覆って、共通電極を形成する第5の工程と、を有する、表示装置の作製方法である。
 また、上記において、第4の工程の後であって、第5の工程の前に、エッチングによって形成されたスリット内に、樹脂層を形成する第6の工程を有することが好ましい。
 また、上記において、樹脂層には、感光性の有機樹脂を用いることが好ましい。
 また、上記いずれかにおいて、第4の工程の後であって、第6の工程の前に、エッチングによって露出した第1の発光層の側面、第2の発光層の側面に接して、第1の絶縁層を形成する第7の工程を有することが好ましい。
 また、上記において、第1の絶縁層には、原子層堆積法により形成した無機絶縁膜を用いることが好ましい。
 本発明の一態様によれば、高精細な表示装置を提供できる。または、高開口率の表示装置を提供できる。または、輝度の高い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。
 本発明の一態様によれば、新規な構成を有する表示装置を提供できる。または、新規な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乃至図1Dは、表示装置の構成例を示す図である。
図2A乃至図2Cは、表示装置の構成例を示す図である。
図3A及び図3Bは、表示装置の構成例を示す図である。
図4A及び図4Bは、表示装置の構成例を示す図である。
図5A及び図5Bは、表示装置の構成例を示す図である。
図6A及び図6Bは、表示装置の構成例を示す図である。
図7A及び図7Bは、表示装置の構成例を示す図である。
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9Cは、表示装置の作製方法例を示す図である。
図10A乃至図10C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、表示装置の作製方法例を示す図である。
図12A乃至図12Cは、表示装置の作製方法例を示す図である。
図13は、表示装置の一例を示す斜視図である。
図14Aは、表示装置の一例を示す断面図である。図14Bは、トランジスタの一例を示す断面図である。
図15A乃至図15Eは、表示装置の画素の一例を示す図である。
図16A乃至図16Gは、表示装置の画素の一例を示す図である。
図17A乃至図17Fは、発光デバイスの構成例を示す図である。
図18A乃至図18Dは、表示装置の画素の一例を示す図である。図18E及び図18Fは、表示装置の画素の回路の一例を示す図である。
図19A乃至図19Jは、表示装置の構成例を示す図である。
図20A及び図20Bは、電子機器の一例を示す図である。
図21A乃至図21Dは、電子機器の一例を示す図である。
図22A乃至図22Fは、電子機器の一例を示す図である。
図23A乃至図23Fは、電子機器の一例を示す図である。
図24は、製品の画面サイズと画素密度の関係を示す図である。
 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、少なくとも発光色の異なる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、発光色の異なる発光素子間で、EL層の一部または全部を作り分ける場合、ファインメタルマスク(以下、FMM:Fine Metal Maskとも表記する。)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、FMMの精度、FMMと基板との位置ずれ、FMM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。
 FMMを用いた作製方法において、少しでも高精細化、高開口率化を達成するために、隣接する2つの島状の有機膜の一部が重なるように形成することができる。これにより、2つの島状の有機膜を重ねない場合に比べて、発光領域間の距離を格段に縮めることができる。しかしながら、隣接する2つの島状の有機膜を重ねて形成した場合に、隣接する2つの発光素子間において、重ねて形成した有機膜を介して電流のリークが生じ、意図しない発光が生じてしまう場合がある。これにより、輝度の低下、コントラストの低下などが生じることで、表示品位が低下してしまう。また、リーク電流によって電力効率、消費電力などが悪化してしまう。
 そこで、本発明の一態様では、隣接する2つの発光素子間で、それぞれの有機膜を、その一部が重畳するようにFMMを用いて作り分ける。具体的には、少なくとも発光性の有機化合物を含む層(発光層ともいう)を、FMMを用いて作り分ける。このとき、発光素子を構成する他の有機膜は作り分けることなく、共通の膜を用いてもよい。隣接する2つの発光素子の間の領域には、少なくとも2種類の発光層と、他の有機膜とが積層された有機積層膜が位置することとなる。その後、フォトリソグラフィ法により、当該有機積層膜の隣接する2つの発光素子間に位置する部分をエッチングすることにより、当該有機積層膜を分断する。これにより、隣接する2つの発光素子間で、電流のリーク経路(リークパス)を分断することができる。そのため、輝度を高めること、コントラストを高めること、電力効率を高めること、または消費電力を低減すること、などができる。
 さらに、エッチングにより露出した有機積層膜の側面を保護するために、絶縁層を形成することが好ましい。これにより、表示装置の信頼性を高めることができる。
 このように、本発明の一態様は、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。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、300ppi以上、500ppi以上、700ppi以上、または1000ppi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、15%以上、20%以上、さらには30%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。
 また、本発明の一態様は、微細な発光素子を精度よく作製することが可能であるため、複雑な画素の配列方法を実現することができる。例えばストライプ配列だけでなく、Sストライプ配列、ベイヤー配列、デルタ配列などの様々な配列方法を適用できる。
 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1A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1A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1A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、Sストライプ配列、デルタ配列、ベイヤー配列、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1Bは、図1A中の一点鎖線A1−A2に対応する断面概略図であり、図1Cは、一点鎖線B1−B2に対応する断面概略図である。
 図1B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、有機層115、有機層112R、有機層116、有機層114、及び共通電極113を有する。発光素子110Gは、画素電極111G、有機層115、有機層112G、有機層116、有機層114、及び共通電極113を有する。発光素子110Bは、画素電極111B、有機層115、有機層112B、有機層116、有機層114、及び共通電極113を有する。有機層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。有機層114は、共通層ともいうことができる。
 発光素子110Rが有する有機層112Rは、少なくとも赤色の光を発する発光性の有機化合物を有する。発光素子110Gが有する有機層112Gは、少なくとも緑色の光を発する発光性の有機化合物を有する。発光素子110Bが有する有機層112Bは、少なくとも青色の光を発する発光性の有機化合物を有する。有機層112R、有機層112G、及び有機層112Bは、それぞれ発光層とも呼ぶことができる。
 以下では、発光素子110R、発光素子110G、及び発光素子110Bに共通する事項を説明する場合には、発光素子110と呼称して説明する場合がある。同様に、有機層112R、有機層112G、及び有機層112Bなど、アルファベットで区別する構成要素についても、これらに共通する事項を説明する場合には、アルファベットを省略した符号を用いて説明する場合がある。
 各発光素子において、画素電極と、共通電極113との間に位置する積層膜を、EL層と呼ぶことができる。
 各発光素子において、有機層115は、有機層112と画素電極111との間に位置する層である。また、有機層116は、有機層112と有機層114との間に位置する層である。有機層114は、有機層116と共通電極113との間に位置する層である。
 有機層115、有機層116、及び有機層114は、それぞれ独立に電子注入層、電子輸送層、正孔注入層、及び正孔輸送層のうち、一以上を有することができる。例えば、有機層115が、画素電極111側から正孔注入層と正孔輸送層の積層構造を有し、有機層116が電子輸送層を有し、有機層114が電子注入層を有する構成とすることができる。または、有機層115が、画素電極111側から電子注入層と電子輸送層の積層構造を有し、有機層116が正孔輸送層を有し、有機層114が正孔注入層を有する構成とすることができる。
 なお、有機層112、有機層114、有機層115、及び有機層116など、発光素子の一対の電極間に位置する層について、有機層という名称は、有機EL素子を構成する層、という意図を含み、必ずしも有機化合物を含む必要はない。例えば、有機層112、有機層114、有機層115、及び有機層116には、それぞれ有機化合物を含まず、無機化合物または無機物のみを含む膜を用いることもできる。
 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及び有機層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。
 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。
 隣接する2つの発光素子間には、スリット120が設けられている。スリット120は、隣接する2つの発光素子間に位置する有機層115、有機層112、及び有機層116をエッチングした部分に相当する。
 スリット120には、絶縁層125と、樹脂層126が設けられている。絶縁層125は、スリット120の側壁及び底面に沿って設けられている。また、樹脂層126は、絶縁層125上に設けられ、スリット120に位置する凹部を埋め、その上面を平坦化する機能を有する。樹脂層126により、スリット120の凹部を平坦化することで、有機層114、共通電極113、及び保護層121の被覆性を高めることができる。また、スリット120は、接続電極111Cなどの外部接続端子の開口部の形成と同時に形成できるため、工程を増やすことなく、これらを形成できる。また、スリット120は、絶縁層125、及び樹脂層126を有するため、画素電極111と、共通電極113との間の短絡を防止する効果を奏する。また、樹脂層126は、有機層114の密着性を向上させる効果を奏する。すなわち、樹脂層126を設けることで、有機層114の密着性が向上するため、有機層114の膜剥がれを抑制することができる。また、絶縁層125は、有機層(例えば、有機層115など)の側面に接して設けられるため、当該有機層と、樹脂層126とが接しない構造とすることができる。当該有機層と、樹脂層126とが接すると、樹脂層126に含まれる有機溶媒などにより有機層が溶解する可能性がある。そのため、本実施の形態に示すように、有機層と樹脂層126との間に絶縁層125を設ける構成とすることで、有機層の側面を保護することが可能となる。なお、スリット120は、少なくとも正孔注入層、正孔輸送層、電子抑止層、発光層、正孔抑止層、電子輸送層、及び電子注入層のいずれか一または複数を分断できる構成であればよい。
 絶縁層125としては、無機材料を有する絶縁層とすることができる。絶縁層125には、例えば、酸化絶縁膜、窒化絶縁膜、酸化窒化絶縁膜、及び窒化酸化絶縁膜などの無機絶縁膜を用いることができる。絶縁層125は単層構造であってもよく積層構造であってもよい。酸化絶縁膜としては、酸化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化マグネシウム膜、インジウムガリウム亜鉛酸化物膜、酸化ガリウム膜、酸化ゲルマニウム膜、酸化イットリウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化ランタン膜、酸化ネオジム膜、酸化ハフニウム膜、及び酸化タンタル膜などが挙げられる。窒化絶縁膜としては、窒化シリコン膜及び窒化アルミニウム膜などが挙げられる。酸化窒化絶縁膜としては、酸化窒化シリコン膜、酸化窒化アルミニウム膜などが挙げられる。窒化酸化絶縁膜としては、窒化酸化シリコン膜、窒化酸化アルミニウム膜などが挙げられる。特にALD法により形成した酸化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜、酸化シリコン膜などの無機絶縁膜を絶縁層125に適用することで、ピンホールが少なく、EL層を保護する機能に優れた絶縁層125を形成することができる。
なお、本明細書などにおいて、酸化窒化物とは、その組成として、窒素よりも酸素の含有量が多い材料を指し、窒化酸化物とは、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多い材料を指す。例えば、酸化窒化シリコンと記載した場合は、その組成として窒素よりも酸素の含有量が多い材料を指し、窒化酸化シリコンと記載した場合は、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多い材料を示す。
絶縁層125の形成は、スパッタリング法、CVD法、PLD法、ALD法などを用いることができる。絶縁層125は、被覆性が良好なALD法を用いて形成することが好ましい。
 樹脂層126としては、有機材料を有する絶縁層を好適に用いることができる。例えば、樹脂層126として、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、イミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミドアミド樹脂、シリコーン樹脂、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を適用することができる。また、樹脂層126として、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てもよい。また、樹脂層126として、感光性の樹脂を用いることができる。感光性の樹脂としてはフォトレジストを用いてもよい。感光性の樹脂は、ポジ型の材料、またはネガ型の材料を用いることができる。また、樹脂層126として、着色された材料(例えば、黒色の顔料を含む材料など)を用いることで、隣接する画素からの迷光を遮断し、混色を抑制する機能を付与してもよい。また、絶縁層125と、樹脂層126との間に、反射膜(例えば、銀、パラジウム、銅、チタン、及びアルミニウムなどの中から選ばれる一または複数を含む金属膜)を設け、発光層から射出される光を上記反射膜により反射させ、光取り出し効率を向上させる機能を付与してもよい。
 樹脂層126の上面は、平坦であるほど好ましいが、緩やかな曲面形状となる場合がある。図1B等では、樹脂層126の上面が凹部と凸部とを有する波型形状を有する例を示しているが、これに限られない。例えば樹脂層126の上面は、凸面、凹面、または平面であってもよい。
 保護層121としては、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。
 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。
 図1Cに示すように、同じ色の発光素子間においても、スリット120が設けられていてもよい。このように、同じ色の発光素子間であっても、スリット120を設けることで、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。
 なお、Y方向においては、同じ色の発光素子間で、有機層112R、有機層112G、または有機層112Bがそれぞれ一続きとなるように、有機層112R、有機層112G、または有機層112Bを帯状に形成してもよい。有機層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。
 また、図1A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1A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1Dは、図1A中の一点鎖線C1−C2に対応する断面概略図である。図1D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、有機層114を介して共通電極113が設けられている。また、接続電極111Cの側面に接して絶縁層125が設けられ、当該絶縁層125上に樹脂層126が設けられている。
 なお、接続部130に有機層114を設けなくてもよい。その場合、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が設けられる。
 図2A、図2B、及び図2Cには、絶縁層125を設けない場合の例を示している。
 図2A、図2Bに示すように、樹脂層126が、有機層115、有機層112、及び有機層116の側面に接して設けられている。また、図2Cに示すように、接続電極111Cの側面に接して、樹脂層126が設けられている。
 続いて、スリット120及びその近傍の好ましい構成について、詳細に説明する。図3Aは、図1Bにおける発光素子110Rの一部、発光素子110Gの一部、及びこれらの間の領域を含む断面概略図である。
 図3Aに示すように、画素電極111の端部は、テーパー形状であることが好ましい。これにより、有機層115等の段差被覆性を高めることができる。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。なお、ここでは画素電極111R等が単層構造である場合を示しているが、複数の層を積層してもよい。
 画素電極111Rを覆って有機層115が設けられている。また画素電極111Gを覆って有機層115が設けられている。これら有機層115は、一続きの膜がスリット120で分断されることで形成されている。
 スリット120よりも発光素子110R側において、有機層115を覆って有機層112Rが設けられている。また、スリット120よりも発光素子110G側において、有機層115上に層135Rが設けられている。層135Rは、有機層112Rとなる膜の一部が、スリット120で分断されて、発光素子110G側に残存した切れ端ともいうことができる。
 また、スリット120よりも発光素子110G側において、有機層115を覆って有機層112Gが設けられている。また、スリット120よりも発光素子110R側において、有機層112R上に層135Gが設けられている。層135Gは、有機層112Gとなる膜の一部が、スリット120で分断されて、発光素子110R側に残存した切れ端ともいうことができる。
 なお、スリット120の位置及び幅、有機層112Rの形成位置、有機層112Gの形成位置などによって、層135Rと層135Gの一方または双方が形成されない場合もある。具体的には、スリット120を形成する前における有機層112Rの端部が、スリット120の形成位置と重なる場合には、層135Rが形成されない場合がある。
 有機層112R及び層135Gを覆って、有機層116が設けられている。また有機層112G及び層135Rを覆って、有機層116が設けられている。これら有機層116は、有機層115と同様に、一続きの膜がスリット120で分断されることで形成されている。
 絶縁層125は、スリット120の内部に設けられ、一対の有機層115の側面、有機層112Rの側面、有機層112Gの側面、層135Rの側面、層135Gの側面、及び一対の有機層116の側面に接して設けられる。また、絶縁層125は、基板101の上面を覆って設けられる。
 樹脂層126は、絶縁層125の上面及び側面に接して設けられている。樹脂層126は、有機層114の被形成面の凹部を平坦化する機能を有する。
 有機層116、絶縁層125、及び樹脂層126の上面を覆って、有機層114、共通電極113、及び保護層121がこの順で形成されている。なお、有機層114は不要であれば設けなくてもよい。
 ここで、層135R及び層135Gは、有機層112Rまたは有機層112Gとなる膜の端部に位置する部分である。FMMを用いた成膜方法では、有機膜の厚さは、端部に近いほど徐々に薄くなる傾向があるため、層135R及び層135Gは、有機層112Rまたは有機層112Gよりも厚さの薄い部分を有する。層135R及び層135Gは、断面観察で確認できない程度に厚さが薄い場合がある。また、層135Rまたは層135Gが存在していても、層135Rと有機層112Gとの境界、層135Gと有機層112Rとの境界を断面観察で確認することが困難である場合もある。
 一方、層135R及び層135Gには、発光性の化合物(例えば蛍光材料、燐光材料、または量子ドットなど)が含まれているため、平面視において、紫外光または可視光などの光を照射することで、フォトルミネッセンスによる発光が得られる。この発光を光学顕微鏡等で観察することで、層135R、層135Gの存在を確認することができる。具体的には、層135Rが位置する部分には、層135Rと有機層112Gとが重なっているため、当該部分に紫外光などを照射すると、層135Rからの光と有機層112Gからの光の両方が確認される。また、層135R、層135Gからの発光の発光スペクトル、波長、発光色などから、層135Rまたは層135Gが、有機層112Rまたは有機層112Gと同一の材料を含むことを確認することができる。また、層135R、層135Gに含まれる化合物を推定することもできる場合がある。
 なおここでは、有機層112Rと有機層112GとをFMMを用いて作り分け、他の有機層(有機層115、有機層116)は、一続きの膜として形成した例を示したが、これに限られない。例えば有機層115、有機層116のいずれか一方、または双方も、FMMを用いて作り分けてもよい。このとき、スリット120の近傍には、層135R等と同様に、有機層115または有機層116の切れ端が残存する場合がある。
 図3Bは、絶縁層125を有さない場合の断面概略図である。樹脂層126は一対の有機層115の側面、有機層112Rの側面、有機層112Gの側面、層135Rの側面、層135Gの側面、及び一対の有機層116の側面に接して設けられる。
 このとき、樹脂層126となる膜の形成時に用いる溶媒によって、EL層の一部が溶解してしまう場合がある。そのため、絶縁層125を設けない場合には、樹脂層126の溶媒として、水、また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のアルコールを用いることが好ましい。なお、これに限られず、EL層を溶解しない、または溶解しにくい溶媒を用いればよい。
 図3A、図3Bに示す拡大図では、発光素子110R、発光素子110G、及びこれらの間の領域について説明したが、発光素子110Rと発光素子110Bの間、発光素子110Gと発光素子110Bの間についても同様の構成を有する。
[構成例2]
 発光層を複数積層することにより、発光層を単層とした時と比較して、同じ電流を流した時に、より高い輝度の発光を得ることができる。さらに、同じ輝度を得るために必要な電流密度を下げることができるため、信頼性を高めることができる。以下では、発光層を積層した場合の例について説明する。
 図4Aに、以下で例示する表示装置の断面概略図を示している。表示装置は、発光素子110R、発光素子110G、及び発光素子110Bを有する。図4Aに示す発光素子110R、発光素子110G、及び発光素子110Bは、それぞれ電荷発生層(中間層ともいう)を介して2つの発光層を積層した、いわゆるタンデム構造が適用された発光素子である。
 発光素子110Rは、画素電極111R上に、有機層115、有機層112R1、有機層116、電荷発生層117、有機層118、有機層112R2、有機層119、有機層114、及び共通電極113が積層された構成を有する。同様に、発光素子110Gは、画素電極111G、有機層115、有機層112G1、有機層116、電荷発生層117、有機層118、有機層112G2、有機層119、有機層114、及び共通電極113を有する。また、発光素子110Bは、画素電極111B、有機層115、有機層112B1、有機層116、電荷発生層117、有機層118、有機層112B2、有機層119、有機層114、及び共通電極113を有する。
 隣接する2つの発光素子間には、スリット120が設けられている。スリット120は、2つの画素電極の間の領域に設けられた有機層115から有機層119までの積層構造を分断するように形成されている。さらに、スリット120の内部には、絶縁層125と樹脂層126が設けられている。なお、絶縁層125を設けない構成としてもよい。
 図4Bは、図4Aにおける発光素子110Rの一部、発光素子110Gの一部、及びこれらの間の領域を含む断面概略図である。
 スリット120よりも発光素子110R側には、有機層115と有機層116との間に層135G1が設けられている。また、有機層118と有機層119との間に、層135G2が設けられている。
 スリット120よりも発光素子110G側には、有機層115と有機層116との間に層135R1が設けられている。また、有機層118と有機層119との間に、層135R2が設けられている。
 層135R1、層135R2は、それぞれ有機層112R1または有機層112R2となる膜の一部が、スリット120で分断されて、発光素子110G側に残存した切れ端ともいうことができる。同様に層135G1、層135G2は、それぞれ有機層112G1または有機層112G2となる膜の一部が、スリット120で分断されて、発光素子110R側に残存した切れ端ともいうことができる。
 層135R1の側面と有機層112R1の側面は、樹脂層126(及び絶縁層125)を介して対向して設けられている。同様に、層135R2と有機層112R2、層135G1と有機層112G1、層135G2と有機層112G2は、互いの側面が樹脂層126(及び絶縁層125)を介して対向して設けられている。
 なお、層135R1、層135R2、層135G1、及び層135G2のうち、一以上が設けられない場合もある。
 なお、有機層112R1と層135G1の積層順、有機層112R2と層135G2の積層順、有機層112G1と層135R1の積層順、及び有機層112G2と層135R2の積層順は、それぞれ有機層112R1と有機層112G1の積層順または有機層112R2と有機層112G2の積層順に準じ、その順番は問わない。
 電荷発生層117は発光素子が有する2つの発光層(有機層112R1と有機層112R2)の間に設けられる。有機層118は、電荷発生層117と有機層112R2との間に設けられる。有機層119は、有機層112R2と有機層114との間に設けられる。有機層118及び有機層119は、それぞれ独立に電子注入層、電子輸送層、正孔注入層、及び正孔輸送層のうち、一以上を有することができる。
 有機層115から有機層116までの積層構造、有機層118から有機層114までの積層構造を、それぞれ一つの発光ユニットと呼ぶことができる。図4A等に示す発光素子110は、電荷発生層117を介して2つの発光ユニットが積層されたタンデム構造を有する発光素子、と呼ぶことができる。
[変形例]
 図5Aは、図3Aの変形例である。図5Aでは、画素電極の端部を覆う絶縁層131が設けられる場合の例を示している。
 絶縁層131は、有機層115の被形成面を平坦化する機能を有する。絶縁層131の端部は、テーパー形状であることが好ましい。また、絶縁層131に有機樹脂を用いることで、その表面を緩やかな曲面とすることができる。そのため、絶縁層131の上に形成される膜の被覆性を高めることができる。
 絶縁層131に用いることのできる材料としては、例えばアクリル樹脂、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5Aに示すように、絶縁層131は、スリット120と重なる領域に、凹部を有していてもよい。この凹部は、スリット120を形成するためのエッチングの際に、絶縁層131の上部の一部がエッチングされることにより形成されうる。絶縁層125の一部は、絶縁層131の当該凹部に嵌るように形成されるため、これらの密着性を高めることができる。
 スリット120は、絶縁層131と重なる領域に設けられる。また、層135R、層135Gも、絶縁層131と重なる領域に設けられる。
 図5Bは、上記図4Bに絶縁層131を適用した場合の例である。
 図5Bにおいて、スリット120、層135R1、層135R2、層135G1、及び層135G2は、それぞれ絶縁層131と重なる領域に設けられる。
 図6A及び図6Bは、絶縁層131上に絶縁層132を設けた場合の例である。
 絶縁層132は、絶縁層131を介して画素電極111の端部と重なる。また、絶縁層132は、絶縁層131の端部を覆って設けられる。また、絶縁層132は、画素電極111の上面と接する部分を有する。
 絶縁層132は、その端部がテーパー形状であることが好ましい。これにより、絶縁層132の端部を覆って設けられるEL層など、絶縁層132の上に形成される膜の段差被覆性を高めることができる。
 また、絶縁層132は、その厚さが絶縁層131よりも薄いことが好ましい。絶縁層132を薄く形成することで、絶縁層132上に形成される膜の段差被覆性を高めることができる。
 絶縁層132に用いることのできる無機絶縁材料としては、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。
 また、絶縁層132は、上記無機絶縁材料を含む膜を積層してもよい。例えば、窒化シリコン膜上に酸化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜を積層した積層構造、酸化アルミニウム膜上に酸化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜を積層した積層構造、などとすることができる。酸化シリコン膜及び酸化窒化シリコン膜は特にエッチングされにくい膜であるため、上側に配置することが好ましい。また、窒化シリコン膜及び酸化アルミニウム膜は、水、水素、酸素等が拡散しにくい膜であるため、絶縁層131側に配置することで絶縁層131から脱離するガスが発光素子に拡散することを防ぐバリア層として機能する。
 スリット120は、絶縁層132と重なる領域に設けられる。また、層135R、層135Gも、絶縁層132と重なる領域に設けられる。
 絶縁層132を設けることにより、スリット120の形成時に、絶縁層131の上面がエッチングされることを防ぐことができる。
 図6Bは、上記図5Bに絶縁層132を適用した場合の例である。
 図6Bにおいて、スリット120、層135R1、層135R2、層135G1、及び層135G2は、それぞれ絶縁層132と重なる領域に設けられる。
[構成例3]
 以下では、より具体的な構成例について説明する。
 図7Aは、以下で例示する表示装置の断面概略図である。図7Aでは、発光素子110R、発光素子110G、発光素子110B、及び接続部130を含む領域の断面を示している。また、図7Bは、発光素子110Rと発光素子110Gの間に位置するスリット120及びその近傍を拡大した断面概略図である。
 図7Aに示す構成では、スリット120で分断された有機層112Bの一部(切れ端)である層135Bが、発光素子110R近傍、及び発光素子110G近傍に設けられている。
 画素電極111の下方には、導電層161、導電層162、及び樹脂層163が設けられている。
 導電層161は、絶縁層105上に設けられている。導電層161は、絶縁層105に設けられた開口において、絶縁層105を貫通する部分を有する。導電層161は、絶縁層105の下方に位置する配線、トランジスタ、または電極など(図示しない)と、画素電極111とを電気的に接続する配線または電極として機能する。
 導電層161は、絶縁層105の開口に位置する部分に凹部が形成される。樹脂層163は、当該凹部を埋めるように設けられ、平坦化膜として機能する。樹脂層163の上面は、平坦であるほど好ましいが、緩やかな曲面形状となる場合がある。図7A等では、樹脂層163の上面が凹部と凸部とを有する波型形状を有する例を示しているが、これに限られない。例えば樹脂層163の上面は、凸面、凹面、または平面であってもよい。
 導電層161及び樹脂層163上に、導電層162が設けられている。導電層162は、導電層161と画素電極111とを電気的に接続する電極としての機能を有する。
 ここで、発光素子110を上面射出型の発光素子とする場合には、導電層162として、可視光に対して反射性を有する膜を用い、画素電極111Rとして、可視光に対して透過性を有する膜を用いることで、導電層162を反射電極として機能させることができる。さらに、絶縁層105の開口部(コンタクト部ともいう)の上部にも、樹脂層163を介して導電層162及び画素電極111を設けることができるため、コンタクト部と重なる部分を発光領域とすることができる。そのため、開口率を高めることができる。
 図7A及び図7Bでは、樹脂層126の形状が上記とは異なる例を示している。
 図7Bに示すように、樹脂層126の上部は、スリット120よりも幅が広い形状を有している。後述するように、絶縁層125は、樹脂層126をエッチングマスクとして加工するため、樹脂層126の上部に覆われる部分が残存する。さらに表示装置の作製工程で用いる犠牲層145の一部も、同様の理由で残存している。具体的には、スリット120の近傍において、有機層116上に犠牲層145が設けられる。また、絶縁層125の一部は、犠牲層145の上面を覆って設けられている。また、犠牲層145と絶縁層125を覆って、樹脂層126が設けられている。
 このとき、絶縁層125の端部と、犠牲層145の端部は、それぞれテーパー形状を有していることが好ましい。これにより、有機層114等の段差被覆性を高めることができる。
 図7A、図7Bに示すように、層135R、層135G、及び層135Bは、それぞれ絶縁層125と接し、且つ、絶縁層125、犠牲層145、及び樹脂層126と重なる領域を有する。
[作製方法例]
 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、上記図7Aで示した表示装置を例に挙げて説明する。図8A乃至図11Cは、以下で例示する表示装置の作製方法例の、各工程における断面概略図である。また図8A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。
 基板101の最上部には、絶縁層105を設ける。絶縁層105には、基板101に設けられたトランジスタ、配線、または電極等に達する開口を複数設ける。当該開口は、フォトリソグラフィ法により形成することができる。
 絶縁層105としては、無機絶縁材料、または有機絶縁材料を用いることができる。
〔導電層161、樹脂層163、導電層162、画素電極111の形成〕
 絶縁層105上に導電層161となる導電膜を成膜する。このとき絶縁層105の開口に起因して、導電膜には凹部が形成される。
 続いて、当該導電膜の凹部に樹脂層163を形成する。
 樹脂層163として、感光性の樹脂を用いることが好ましい。このとき、まず樹脂膜を成膜したのち、フォトマスクを介して樹脂膜を露光し、その後現像処理を行うことにより、樹脂層163を形成することができる。その後、樹脂層163の上面の高さを調整するために、アッシング等により樹脂層163の上部をエッチングしてもよい。
 また、樹脂層163として、非感光性の樹脂を用いる場合には、樹脂膜を成膜した後に、厚さが最適になるように、導電層161となる導電膜の表面が露出するまで、樹脂膜の上部をアッシング等によりエッチングすることで、樹脂層163を形成することができる。
 続いて、導電層161となる導電膜、及び樹脂層163上に導電層162となる導電膜を成膜する。その後、2層の導電膜上に、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、導電層161と導電層162とを同一工程で形成することができる。
 なお、ここでは、導電層161と導電層162とを同一のフォトマスクを用いて同一工程で形成したが、導電層161と導電層162とを別のフォトマスクを用いて個別に形成してもよい。
 続いて、導電層161及び導電層162を覆って、導電膜を形成し、当該導電膜の一部をエッチングにより除去することで、画素電極111及び接続電極111Cを形成する(図8A)。このとき、図8Aに示すように、導電層161及び導電層162を包含するように、画素電極111及び接続電極111Cを形成すると、導電層161及び導電層162が、画素電極111等の形成時のエッチング雰囲気に曝されないため、好ましい。
〔有機層115の形成〕
 続いて、画素電極111上に、有機層115を成膜する(図8B)。有機層115は、FMMを用いることなく、成膜することが好ましい。
 なお、FMMを用いて有機層115を作り分けてもよい。その場合には、後の有機層112R等の記載を援用できる。
 有機層115は、好ましくは真空蒸着法により形成することができる。なお、これに限られず、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もできる。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。
〔有機層112R、有機層112G、有機層112Bの形成〕
 続いて、有機層115上であって、画素電極111Rと重なる領域を包含するように、島状の有機層112Rを形成する。
 有機層112Rは、FMMを介した真空蒸着法により形成することが好ましい。なお、FMMを用いたスパッタリング法、またはインクジェット法を用いて島状の有機層112Rを形成してもよい。
 図8Cには、FMM151Rを介して有機層112Rを成膜している様子を示している。図8Cでは、被形成面が下側になるように基板を反転した状態で成膜する、いわゆるフェイスダウン方式で成膜している様子を示している。
 FMMを用いた蒸着法などでは、FMMの開口パターンよりも広い範囲に蒸着される場合が多い。そのため、図8C中の破線で示すように、画素電極111Rのパターンと開口パターンが同じFMM151Rを用いた場合であっても、画素電極111Rと、これと隣接する画素電極との間の領域にまで有機層112Rが成膜されうる。
 続いて、FMM151Gを用いて、画素電極111G上に有機層112Gを形成する(図9A)。
 有機層112Gは、有機層112Rと同様に、画素電極111Gよりも外側にまで広がったパターンが形成されうる。その結果、図9A中の領域RGに示すように、有機層112R上に有機層112Gが積層された部分が形成されうる。
 続いて、FMM151Bを用いて、画素電極111B上に有機層112Bを形成する(図9B)。
 有機層112Bも、有機層112R及び有機層112Gと同様に、画素電極111Bよりも外側に広がったパターンが形成されうる。その結果、図9B中に示すように、有機層112R上に有機層112Bが積層された領域RB、及び、有機層112G上に有機層112Bが積層された領域GBが形成されうる。
 ここで、接続電極111C上には、有機層112R、有機層112G及び有機層112Bを形成しないことが好ましい。
 なお、ここでは有機層112R、有機層112G、有機層112Bの順で形成したが、形成順はこれに限られない。
〔有機層116の形成〕
 続いて、有機層112R、有機層112G、及び有機層112Bを覆って、有機層116を形成する(図9C)。有機層116は、有機層115と同様の方法により形成することができる。
〔犠牲膜144の形成〕
 続いて、有機層116を覆って犠牲膜144を形成する。
 犠牲膜144は、有機層115、有機層112、及び有機層116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、犠牲膜144は、後述する犠牲膜146などの犠牲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、犠牲膜144は、有機層115、有機層112、及び有機層116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特に好ましい。
 犠牲膜144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好適に用いることができる。犠牲膜144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、有機層116上に直接形成する犠牲膜144は、ALD法を用いて形成することが好ましい。
 犠牲膜144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、犠牲膜144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、犠牲膜144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酸化物、窒化シリコン、窒化アルミニウムなどの窒化物、または酸化窒化シリコンなどの酸窒化物を用いることができる。このような無機絶縁材料は、スパッタリング法、CVD法、またはALD法等の成膜方法を用いて形成することができる。
 また、犠牲膜144として、少なくともEL層の最上部に位置する有機層116に対して、化学的に安定な溶媒に溶解しうる材料を用いてもよい。特に、水またはアルコールに溶解する材料を、犠牲膜144に好適に用いることができる。犠牲膜144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層への熱的なダメージを低減することができ、好ましい。
 犠牲膜144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。
 犠牲膜144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。
〔犠牲膜146の形成〕
 続いて、犠牲膜144上に、犠牲膜146を形成する。
 犠牲膜146は、後に犠牲膜144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、後の犠牲膜146の加工時には、犠牲膜144が露出する。したがって、犠牲膜144と犠牲膜146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、犠牲膜144のエッチング条件、及び犠牲膜146のエッチング条件に応じて、犠牲膜146に用いることのできる膜を選択することができる。
 犠牲膜146は、様々な材料の中から、犠牲膜144のエッチング条件、及び犠牲膜146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、上記犠牲膜144に用いることのできる膜の中から選択することができる。
 例えば、犠牲膜146として、酸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。
 また、犠牲膜146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。
 例えば、犠牲膜144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、犠牲膜146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。または、犠牲膜146として、タングステン、モリブデン、銅、アルミニウム、チタン、及びタンタルなどの金属または、当該金属を含む合金を用いることが好ましい。
 また、犠牲膜146として、有機層115、有機層112、及び有機層116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、有機層115、有機層112、または有機層116に用いる有機膜と同じ膜を、犠牲膜146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、有機層115、有機層112、有機層116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。さらに、後の犠牲層147をマスクとして、有機層115、有機層112、及び有機層116等をエッチングする際に、同時に除去できるため、工程を簡略化できる。
〔レジストマスク143の形成〕
 続いて、犠牲膜146上であって、画素電極111R、画素電極111G、及び画素電極111Bとそれぞれ重なる位置に、レジストマスク143を形成する(図10A)。
 レジストマスク143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、犠牲膜146を有さずに、犠牲膜144上にレジストマスク143を形成する場合、犠牲膜144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、有機層115、有機層112、及び有機層116等が溶解してしまう恐れがある。犠牲膜146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、レジスト材料の溶媒に、有機層115、有機層112、及び有機層116を溶解しない材料を用いる場合などでは、犠牲膜146を用いずに、犠牲膜144上に直接、レジストマスク143を形成してもよい場合がある。
〔犠牲膜146のエッチング〕
 続いて、犠牲膜146の、レジストマスク143に覆われない一部をエッチングにより除去し、犠牲層147を形成する。
 犠牲膜146のエッチングの際、犠牲膜144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。犠牲膜146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、犠牲層147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143の除去〕
 続いて、レジストマスク143を除去する。
 レジストマスク143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143を除去することが好ましい。
 このとき、レジストマスク143の除去は、有機層116が犠牲膜144に覆われた状態で行われるため、有機層115、有機層112、及び有機層116への影響が抑制されている。特に、有機層115、有機層112、及び有機層116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。また、レジストマスク143をウェットエッチングにより除去する場合であっても、有機層116等が薬液に触れないため、有機層116等が溶解してしまうことを防ぐことができる。
〔犠牲膜144のエッチング〕
 続いて、犠牲層147をハードマスクとして用いて、犠牲膜144の一部をエッチングにより除去し、犠牲層145を形成する(図10B)。
 犠牲膜144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と、パターンの縮小を抑制できるため好ましい。
〔有機層116、有機層112、有機層115のエッチング〕
 続いて、犠牲層145に覆われない有機層116、有機層112、有機層115の一部をエッチングにより除去し、スリット120を形成する。このとき同時に、接続電極111Cの上面も露出される。
 このとき、有機層112R、有機層112G、及び有機層112Bの一部がエッチングにより分断されることで、有機層112Rの切れ端である層135R、有機層112Gの切れ端である層135G、及び有機層112Bの切れ端である層135Bが形成される。
 特に有機層116、有機層112、有機層115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、有機層116、有機層112、有機層115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または貴ガス(Heなど)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、有機層116、有機層112、有機層115のエッチングは上記に限られず、他のガスを用いたドライエッチングにより行ってもよいし、ウェットエッチングにより行ってもよい。
 また、有機層116、有機層112、有機層115のエッチングに酸素ガスを含むエッチングガス、または酸素ガスを用いたドライエッチングを用いると、エッチング速度を高めることができる。そのため、エッチング速度を十分な速さに維持しつつ、低パワーの条件でのエッチングが可能なため、エッチングによるダメージを低減できる。さらに、エッチング時に生じる反応生成物の付着などの不具合を抑制することができる。例えば、上記酸素を主成分に含まないエッチングガスに、酸素ガスを加えたエッチングガスを用いることができる。
 有機層116、有機層112、有機層115のエッチングの際に、絶縁層105が露出する。そのため、絶縁層105には、有機層115のエッチングに対して耐性の高い膜を用いることが好ましい。なお、有機層115のエッチングの際に、絶縁層105の上部がエッチングされ、有機層115に覆われない部分が薄膜化する場合がある。
 なお、有機層116、有機層112、有機層115のエッチングの際に、同時に犠牲層147をエッチングしてもよい。有機層116、有機層112、有機層115と、犠牲層147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。
〔犠牲層の除去〕
 続いて、犠牲層147を除去し、犠牲層145の上面を露出させる(図10C)。このとき、犠牲層145は残したままとしておくことが好ましい。なお、この時点で犠牲層147を除去しなくてもよい。
〔絶縁膜125fの形成〕
 続いて、犠牲層145及びスリット120を覆って、絶縁膜125fを成膜する。
 絶縁膜125fは、EL層に水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。絶縁膜125fは、段差被覆性に優れたALD法により形成すると、EL層の側面を好適に被覆することができるため好ましい。
 絶縁膜125fは、犠牲層145と同じ材料の膜を用いると、後の工程で同時にエッチングすることができるため好ましい。例えば、絶縁膜125fと、犠牲層145に、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ることが好ましい。
 なお、絶縁膜125fに用いることのできる材料はこれに限られず、上記犠牲膜144に用いることのできる材料を適宜用いることができる。
〔樹脂層126の形成〕
 続いて、スリット120と重なる領域に、樹脂層126を形成する(図11A)。樹脂層126は、樹脂層163と同様の方法により形成することができる。
 ここでは、樹脂層126をスリット120の幅よりも大きな幅になるように形成した場合の例を示す。
〔絶縁膜125f、犠牲層145のエッチング〕
 続いて、絶縁膜125f、及び犠牲層145について、樹脂層126に覆われない部分をエッチングにより除去し、有機層116の上面を露出させる。このとき同時に、樹脂層126に覆われる領域に、絶縁層125、及び犠牲層145が形成される(図11B)。
 絶縁膜125fと犠牲層145のエッチングは同一工程で行うことが好ましい。特に、犠牲層145のエッチングは、有機層116へのエッチングダメージの低いウェットエッチングにより行うことが好ましい。例えば、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)水溶液、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、絶縁膜125f及び犠牲層145のいずれか一方または双方を、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、絶縁膜125f及び犠牲層145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。
 絶縁膜125f及び犠牲層145を除去した後に、有機層115、有機層112、有機層116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。
〔有機層114の形成〕
 続いて、有機層116、絶縁層125、犠牲層145、及び樹脂層126等を覆って有機層114を成膜する。
 有機層114は、有機層115などと同様の方法で成膜することができる。蒸着法により有機層114を成膜する場合には、有機層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してもよい。
〔共通電極113の形成〕
 続いて、有機層114を覆って共通電極113を形成する。
 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。
 共通電極113は、有機層114が成膜される領域を包含するように形成することが好ましい。すなわち、有機層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してもよい。
 接続部130は、接続電極111Cと共通電極113との間に、有機層114が挟持された構成となる。このとき、有機層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、有機層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、有機層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。
〔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(図11C)。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7Aに示す表示装置を作製することができる。
 なお、上記では、樹脂層126がスリット120よりも幅が広くなるように形成した場合の例を示したが、樹脂層126の幅とスリット120の幅が一致するように形成してもよい。
 図12Aは、絶縁膜125fを形成した後に、樹脂層126を形成した時点での断面概略図である。
 例えば、図12Aに示すように、スリット120よりも幅の広い樹脂層126を形成した後に、樹脂層126の上部をアッシングなどでエッチングすることにより、スリット120の内部にのみ樹脂層126を形成することができる。このとき、樹脂層126の上面を、隣接する有機層116の上面の高さになるべく近づけることが好ましい。これにより、スリット120に起因する段差を低減でき、有機層114等の段差被覆性を向上させることができる。
 続いて、上記と同様に絶縁膜125f及び犠牲層145をエッチングする(図12B)。このとき、犠牲層145が樹脂層126に覆われる部分がないため、犠牲層145は切れ端が残存することなく、除去される。
 続いて、有機層114、共通電極113、及び保護層121を上記と同様の方法で形成することで、図12Cに示すように、表示装置を作製することができる。
 また、図12Cでは、接続電極111Cと共通電極113との間に、有機層114が設けられない場合の例を示している。接続電極111Cと共通電極113とが接しているため、これらの間の接触抵抗を極めて小さくすることができ、消費電力を低減できる。
 以上が、表示装置の作製方法例についての説明である。
 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400]
 図13に、表示装置400の斜視図を示し、図14Aに、表示装置400の断面図を示す。
 表示装置400は、基板452と基板451とが貼り合わされた構成を有する。図13では、基板452を破線で明示している。
 表示装置400は、表示部462、回路464、配線465等を有する。図13では表示装置400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13に示す構成は、表示装置400、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13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400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14Aに、表示装置400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、接続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14A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。
 図14Aに示す表示装置400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。
 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、赤色(R)、緑色(G)、青色(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。
 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400には、固体封止構造が適用されている。
 発光素子430b、発光素子430cは、画素電極として、導電層411a、導電層411b、及び導電層411cを有する。導電層411bは、可視光に対して反射性を有し、反射電極として機能する。導電層411cは、可視光に対して透過性を有し、光学調整層として機能する。
 導電層411a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。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。
 画素電極を覆って、EL層412GまたはEL層412Bが設けられている。EL層412Gの側面、及びEL層412Bの側面に接して、絶縁層421が設けられ、絶縁層421の凹部を埋めるように、樹脂層422が設けられている。EL層412G及びEL層412Bを覆って、有機層414及び共通電極413、保護層416が設けられている。また絶縁層421に接して、層415B及び層415Gが設けられている。層415Bは、EL層412Bと同一の材料を含み、層415Gは、EL層412Gと同一の材料を含む。
 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202及びトランジスタ210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400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400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、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。
 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231、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14A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14B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14Bに示す構造を作製できる。図14B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202及びトランジスタ210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。
 トランジスタの半導体層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。
 トランジスタの半導体層に用いる金属酸化物のバンドギャップは、2eV以上が好ましく、2.5eV以上がより好ましい。バンドギャップの大きい金属酸化物を用いることで、OSトランジスタのオフ電流を低減することができる。
 金属酸化物は、少なくともインジウムまたは亜鉛を有することが好ましく、インジウム及び亜鉛を有することがより好ましい。例えば、金属酸化物は、インジウムと、M(Mは、ガリウム、アルミニウム、イットリウム、スズ、シリコン、ホウ素、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、マグネシウム、及びコバルト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、ガリウム、アルミニウム、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く、ガリウムがより好ましい。なお、インジウムと、Mと、亜鉛とを有する金属酸化物を、以降ではIn−M−Zn酸化物と呼ぶ場合がある。
 金属酸化物が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。金属酸化物中のインジウムの原子数比を大きくすることで、トランジスタのオン電流、または電界効果移動度などを高めることができる。
 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、Inの原子数比を4としたとき、Gaの原子数比が1以上3以下であり、Znの原子数比が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、Inの原子数比を5としたときに、Gaの原子数比が0.1より大きく2以下であり、Znの原子数比が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、Inの原子数比を1としたときに、Gaの原子数比が0.1より大きく2以下であり、Znの原子数比が0.1より大きく2以下である場合を含む。
 また、In−M−Zn酸化物におけるInの原子数比はMの原子数比未満であってもよい。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=1:3:2またはその近傍の組成、In:M:Zn=1:3:3またはその近傍の組成、In:M:Zn=1:3:4またはその近傍の組成、等が挙げられる。金属酸化物中のMの原子数比を大きくすることで、In−M−Zn酸化物のバンドギャップをより大きくし、光負バイアスストレス試験に対する耐性を高めることが可能となる。具体的には、トランジスタのNBTIS(Negative Bias Temperature Illumination Stress)試験で測定される、しきい値電圧の変化量またはシフト電圧(Vsh)の変化量を小さくすることができる。なお、シフト電圧(Vsh)は、トランジスタのドレイン電流(Id)−ゲート電圧(Vg)カーブにおいて、カーブ上の傾きが最大である点における接線が、Id=1pAの直線と交差するVgで定義される。
 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。
 または、トランジスタの半導体層は、半導体として機能する層状物質を有してもよい。層状物質とは、層状の結晶構造を有する材料群の総称である。層状の結晶構造は、共有結合またはイオン結合によって形成される層が、ファンデルワールス力のような、共有結合またはイオン結合よりも弱い結合を介して積層している構造である。層状物質は、単位層内における電気伝導性が高く、つまり、2次元電気伝導性が高い。半導体として機能し、かつ、2次元電気伝導性の高い材料をチャネル形成領域に用いることで、オン電流の大きいトランジスタを提供することができる。
 上記層状物質として、例えば、グラフェン、シリセン、カルコゲン化物などが挙げられる。カルコゲン化物は、カルコゲン(第16族に属する元素)を含む化合物である。また、カルコゲン化物として、遷移金属カルコゲナイド、13族カルコゲナイドなどが挙げられる。トランジスタの半導体層として適用可能な遷移金属カルコゲナイドとして、具体的には、硫化モリブデン(代表的にはMoS)、セレン化モリブデン(代表的にはMoSe)、モリブデンテルル(代表的にはMoTe)、硫化タングステン(代表的にはWS)、セレン化タングステン(代表的にはWSe)、タングステンテルル(代表的にはWTe)、硫化ハフニウム(代表的にはHfS)、セレン化ハフニウム(代表的にはHfSe)、硫化ジルコニウム(代表的にはZrS)、セレン化ジルコニウム(代表的にはZrSe)などが挙げられる。
 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。
 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、当該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212、絶縁層215、絶縁層218、及び絶縁層225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、上述の無機絶縁膜を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400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400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400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400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。
 基板454の基板453側の面には、遮光層417を設けることが好ましい。また、基板454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454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。
 図14Aには、接続部228を示している。接続部228において、共通電極413と配線とが電気的に接続する。図14Aでは、当該配線として、画素電極と同一の積層構造を適用した場合の例を示している。
 基板453及び基板454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453及び基板454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453または基板454として偏光板を用いてもよい。
 基板453及び基板454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453及び基板454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。
 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)
 以下では、表示装置の表示部における画素の構成例について説明する。
 図1Aで示した表示装置100は、ストライプ配列が適用されている例である。図1Aでは、副画素R、G、Bの、3つの副画素から構成される。副画素R、G、Bは、それぞれ発光色の異なる発光デバイスを有する。例えば、副画素R、G、Bは、それぞれ、赤色、緑色、青色の副画素とすることができる。
 図15Aに示す画素103には、Sストライプ配列が適用されている。図15Aに示す画素103は、副画素R、G、Bの、3つの副画素から構成される。
 図15Bに示す画素103は、角が丸い略台形の上面形状を有する副画素Gと、角が丸い略三角形の上面形状を有する副画素Rと、角が丸い略四角形または略六角形の上面形状を有する副画素Bと、を有する。また、副画素Gは、副画素Rよりも発光面積が広い。このように、各副画素の形状及びサイズはそれぞれ独立に決定することができる。例えば、信頼性の高い発光デバイスを有する副画素ほど、サイズを小さくすることができる。例えば、副画素Rを赤色の副画素とし、副画素Gを緑色の副画素とし、副画素Bを青色の副画素としてもよい。
 図15Cに示す画素125a、125bには、ペンタイル配列が適用されている。図15Cでは、副画素R及び副画素Gを有する画素125aと、副画素G及び副画素Bを有する画素125bと、が交互に配置されている例を示す。例えば、副画素Rを赤色の副画素とし、副画素Gを緑色の副画素とし、副画素Bを青色の副画素としてもよい。
 図15D及び図15Eに示す画素125a、125bは、デルタ配列が適用されている。画素125aは上の行(1行目)に、2つの副画素(副画素R、G)を有し、下の行(2行目)に、1つの副画素(副画素B)を有する。画素125bは上の行(1行目)に、1つの副画素(副画素B)を有し、下の行(2行目)に、2つの副画素(副画素R、G)を有する。
 図15Dは、各副画素が、角が丸い略四角形の上面形状を有する例であり、図15Eは、各副画素が、円形の上面形状を有する例である。
 フォトリソグラフィ法では、加工するパターンが微細になるほど、光の回折の影響を無視できなくなるため、露光によりフォトマスクのパターンを転写する際に忠実性が損なわれ、レジストマスクを所望の形状に加工することが困難になる。そのため、フォトマスクのパターンが矩形であっても、角が丸まったパターンが形成されやすい。したがって、副画素の上面形状が、多角形の角が丸い形状、楕円形、または円形などになることがある。
 さらに、本発明の一態様の表示装置の作製方法では、レジストマスクを用いてEL層を島状に加工する。EL層上に形成したレジスト膜は、EL層の耐熱温度よりも低い温度で硬化する必要がある。そのため、EL層の材料の耐熱温度及びレジスト材料の硬化温度によっては、レジスト膜の硬化が不十分になる場合がある。硬化が不十分なレジスト膜は、加工時に所望の形状から離れた形状をとることがある。その結果、EL層の上面形状が、多角形の角が丸い形状、楕円形、または円形などになることがある。例えば、上面形状が正方形のレジストマスクを形成しようとした場合に、円形の上面形状のレジストマスクが形成され、EL層の上面形状が円形になることがある。
 なお、EL層の上面形状を所望の形状とするために、設計パターンと、転写パターンとが、一致するように、あらかじめマスクパターンを補正する技術(OPC(Optical Proximity Correction:光近接効果補正)技術)を用いてもよい。具体的には、OPC技術では、マスクパターン上の図形コーナー部などに補正用のパターンを追加する。
 図16A乃至図16Cに示す画素103は、ストライプ配列が適用されている。図16A乃至図16Cに示す画素103は、副画素R、G、B、Wの、4つの副画素から構成される。副画素R、G、B、Wは、それぞれ発光色の異なる発光デバイスを有する。例えば、副画素R、G、B、Wは、それぞれ、赤色、緑色、青色、白色の副画素とすることができる。
 図16Aは、各副画素が、長方形の上面形状を有する例であり、図16Bは、各副画素が、2つの半円と長方形をつなげた上面形状を有する例であり、図16Cは、各副画素が、楕円形の上面形状を有する例である。
 図16D乃至図16Fに示す画素103は、マトリクス配列が適用されている。図16D乃至図16Fに示す画素103は、副画素R、G、B、Wの、4つの副画素から構成される。
 図16Dは、各副画素が、正方形の上面形状を有する例であり、図16Eは、各副画素が、角が丸い略正方形の上面形状を有する例であり、図16Fは、各副画素が、円形の上面形状を有する例である。図16Gは、ストライプ配列が適用された副画素R、G、Bと、3つの副画素Wを有する例である。
(実施の形態4)
 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素子(発光デバイスともいう)について説明する。
 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、フルカラーの表示装置とすることができる。
 また、発光デバイスは、シングル構造と、タンデム構造とに大別することができる。シングル構造のデバイスは、一対の電極間に1つの発光ユニットを有し、当該発光ユニットは、1以上の発光層を含む構成とすることが好ましい。シングル構造で白色発光を得るには、2以上の発光層の各々の発光が補色の関係となるような発光層を選択すればよい。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、発光デバイス全体として白色発光する構成を得ることができる。また、発光層を3つ以上有する発光デバイスの場合も同様である。
 タンデム構造のデバイスは、一対の電極間に2以上の複数の発光ユニットを有し、各発光ユニットは、1以上の発光層を含む構成とすることが好ましい。各発光ユニットにおいて、同じ色の光を発する発光層を用いることで、所定の電流当たりの輝度が高められ、且つ、シングル構造と比較して信頼性の高い発光デバイスとすることができる。タンデム構造で白色発光を得るには、複数の発光ユニットの発光層からの光を合わせて白色発光が得られる構成とすればよい。なお、白色発光が得られる発光色の組み合わせについては、シングル構造の構成と同様である。なお、タンデム構造のデバイスにおいて、複数の発光ユニットの間には、電荷発生層などの中間層を設けると好適である。
 また、上述の白色発光デバイス(シングル構造またはタンデム構造)と、SBS構造の発光デバイスと、を比較した場合、SBS構造の発光デバイスは、白色発光デバイスよりも消費電力を低くすることができる。消費電力を低く抑えたい場合においては、SBS構造の発光デバイスを用いると好適である。一方で、白色発光デバイスは、製造プロセスがSBS構造の発光デバイスよりも簡単であるため、製造コストを低くすることができる、又は製造歩留まりを高くすることができるため、好適である。
<発光デバイスの構成例>
 図17Aに示すように、発光デバイスは、一対の電極(下部電極772、上部電極788)の間に、EL層786を有する。EL層786は、層4420、発光層4411、層4430などの複数の層で構成することができる。層4420は、例えば電子注入性の高い物質を含む層(電子注入層)および電子輸送性の高い物質を含む層(電子輸送層)などを有することができる。発光層4411は、例えば発光性の化合物を有する。層4430は、例えば正孔注入性の高い物質を含む層(正孔注入層)および正孔輸送性の高い物質を含む層(正孔輸送層)を有することができる。
 一対の電極間に設けられた層4420、発光層4411および層4430を有する構成は単一の発光ユニットとして機能することができ、本明細書では図17Aの構成をシングル構造と呼ぶ。
 また、図17Bは、図17Aに示す発光デバイスが有するEL層786の変形例である。具体的には、図17Bに示す発光デバイスは、下部電極772上の層4430−1と、層4430−1上の層4430−2と、層4430−2上の発光層4411と、発光層4411上の層4420−1と、層4420−1上の層4420−2と、層4420−2上の上部電極788と、を有する。例えば、下部電極772を陽極とし、上部電極788を陰極とした場合、層4430−1が正孔注入層として機能し、層4430−2が正孔輸送層として機能し、層4420−1が電子輸送層として機能し、層4420−2が電子注入層として機能する。または、下部電極772を陰極とし、上部電極788を陽極とした場合、層4430−1が電子注入層として機能し、層4430−2が電子輸送層として機能し、層4420−1が正孔輸送層として機能し、層4420−2が正孔注入層として機能する。このような層構造とすることで、発光層4411に効率よくキャリアを注入し、発光層4411内におけるキャリアの再結合の効率を高めることが可能となる。
 なお、図17C、図17Dに示すように層4420と層4430との間に複数の発光層(発光層4411、4412、4413)が設けられる構成もシングル構造のバリエーションである。
 また、図17E、図17Fに示すように、複数の発光ユニット(EL層786a、EL層786b)が中間層(電荷発生層)4440を介して直列に接続された構成を本明細書ではタンデム構造と呼ぶ。なお、本明細書等においては、図17E、図17Fに示すような構成を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デバイスとすることができる。
 図17Cにおいて、発光層4411、発光層4412、及び発光層4413に、同じ色の光を発する発光材料を用いてもよい。
 また、発光層4411、発光層4412、及び発光層4413に、異なる発光材料を用いてもよい。発光層4411、発光層4412、及び発光層4413がそれぞれ発する光が補色の関係である場合、白色発光が得られる。図17Dでは、カラーフィルタとして機能する着色層785を設ける例を示している。白色光がカラーフィルタを透過することで、所望の色の光を得ることができる。
 また、図17Eにおいて、発光層4411と、発光層4412とに、同じ発光材料を用いてもよい。または、発光層4411と、発光層4412とに、異なる色の光を発する発光材料を用いてもよい。発光層4411が発する光と、発光層4412が発する光が補色の関係である場合、白色発光が得られる。図17Fには、さらに着色層785を設ける例を示している。
 なお、図17C、図17D、図17E、図17Fにおいても、図17Bに示すように、層4420と、層4430とは、2層以上の層からなる積層構造としてもよい。
 発光デバイスごとに、発光層(ここでは青(B)、緑(G)、および赤(R))を作り分ける構造をSBS(Side By Side)構造と呼ぶ場合がある。
 発光デバイスの発光色は、EL層786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、発光デバイス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デバイスは、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、発光デバイス全体として白色発光する発光デバイスを得ることができる。また、発光層を3つ以上有する発光デバイス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、発光デバイスの具体的な構成例について説明する。
 発光デバイスは少なくとも発光層を有する。また、発光デバイスは、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。
 発光デバイス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。発光デバイスを構成する層は、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、発光デバイスは、発光層の他に正孔注入層、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、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)、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、発光デバイスの高効率、低電圧駆動、長寿命を同時に実現できる。
 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5)
 本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置が、受光デバイス等を有する例について説明する。
 本実施の形態の表示装置において、画素は、互いに異なる色を発する発光デバイスを有する副画素を、複数種有する構成とすることができる。例えば、画素は、副画素を3種類有する構成とすることができる。当該3つの副画素としては、赤色(R)、緑色(G)、青色(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。または、画素は副画素を4種類有する構成とすることができる。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。
 副画素の配列に特に限定はなく、様々な方法を適用することができる。副画素の配列としては、例えば、ストライプ配列、Sストライプ配列、マトリクス配列、デルタ配列、ベイヤー配列、ペンタイル配列などが挙げられる。
 また、副画素の上面形状としては、例えば、三角形、四角形(長方形、正方形を含む)、五角形などの多角形、これら多角形の角が丸い形状、楕円形、または円形などが挙げられる。ここで、副画素の上面形状は、発光デバイスの発光領域の上面形状に相当する。
 本発明の一態様の表示装置は、画素に、受光デバイスを有していてもよい。
 画素に、発光デバイス及び受光デバイスを有する表示装置では、画素が受光機能を有するため、画像を表示しながら、対象物の接触または近接を検出することができる。例えば、表示装置が有する副画素全てで画像を表示するだけでなく、一部の副画素は、光源としての光を呈し、残りの副画素で画像を表示することもできる。
 本発明の一態様の表示装置は、表示部に、発光デバイスがマトリクス状に配置されており、当該表示部で画像を表示することができる。また、当該表示部には、受光デバイスがマトリクス状に配置されており、表示部は、画像表示機能に加えて、撮像機能及びセンシング機能の一方または双方を有する。表示部は、イメージセンサまたはタッチセンサに用いることができる。つまり、表示部で光を検出することで、画像を撮像すること、または、対象物(指、手、またはペンなど)の近接もしくは接触を検出することができる。さらに、本発明の一態様の表示装置は、発光デバイスをセンサの光源として利用することができる。したがって、表示装置と別に受光部及び光源を設けなくてもよく、電子機器の部品点数を削減することができる。
 本発明の一態様の表示装置では、表示部が有する発光デバイスが発した光を対象物が反射(または散乱)した際、受光デバイスがその反射光(または散乱光)を検出できるため、暗い場所でも、撮像またはタッチ検出が可能である。
 受光デバイスをイメージセンサに用いる場合、表示装置は、受光デバイスを用いて、画像を撮像することができる。例えば、本実施の形態の表示装置は、スキャナとして用いることができる。
 例えば、イメージセンサを用いて、指紋、掌紋などの生体情報に係るデータを取得することができる。つまり、表示装置に、生体認証用センサを内蔵させることができる。表示装置が生体認証用センサを内蔵することで、表示装置とは別に生体認証用センサを設ける場合に比べて、電子機器の部品点数を少なくでき、電子機器の小型化及び軽量化が可能である。
 また、受光デバイスをタッチセンサに用いる場合、表示装置は、受光デバイスを用いて、対象物の近接または接触を検出することができる。
 受光デバイスとしては、例えば、pn型またはpin型のフォトダイオードを用いることができる。受光デバイスは、受光デバイスに入射する光を検出し電荷を発生させる光電変換デバイス(光電変換素子ともいう)として機能する。受光デバイスに入射する光量に基づき、受光デバイスから発生する電荷量が決まる。
 特に、受光デバイスとして、有機化合物を含む層を有する有機フォトダイオードを用いることが好ましい。有機フォトダイオードは、薄型化、軽量化、及び大面積化が容易であり、また、形状及びデザインの自由度が高いため、様々な表示装置に適用できる。
 本発明の一態様では、発光デバイスとして有機ELデバイスを用い、受光デバイスとして有機フォトダイオードを用いる。有機ELデバイス及び有機フォトダイオードは、同一基板上に形成することができる。したがって、有機ELデバイスを用いた表示装置に有機フォトダイオードを内蔵することができる。
 図18A及び図18Bに示す画素は、副画素G、副画素B、副画素R、及び、副画素PSを有する。
 図18Aに示す画素には、ストライプ配列が適用されている。図18Bに示す画素には、マトリクス配列が適用されている。
 図18C及び図18Dに示す画素は、副画素G、副画素B、副画素R、副画素PS、及び副画素IRSを有する。
 図18C及び図18Dでは、1つの画素が、2行3列にわたって設けられている例を示す。上の行(1行目)には、3つの副画素(副画素G、副画素B、副画素R)が設けられている。図18Cでは、下の行(2行目)に、3つの副画素(1つの副画素PSと、2つの副画素IRS)が設けられている。一方、図18Dでは、下の行(2行目)に、2つの副画素(1つの副画素PSと、1つの副画素IRS)が設けられている。なお、副画素のレイアウトは図18A乃至図18Dの構成に限られない。
 副画素Rは、赤色の光を発する発光デバイスを有する。副画素Gは、緑色の光を発する発光デバイスを有する。副画素Bは、青色の光を発する発光デバイスを有する。
 副画素PSと副画素IRSは、それぞれ受光デバイスを有する。副画素PSと副画素IRSが検出する光の波長は特に限定されない。
 副画素PSの受光面積は、副画素IRSの受光面積よりも小さい。受光面積が小さいほど、撮像範囲が狭くなり、撮像結果のボケの抑制、及び、解像度の向上が可能となる。そのため、副画素PSを用いることで、副画素IRSを用いる場合に比べて、高精細または高解像度の撮像を行うことができる。例えば、副画素PSを用いて、指紋、掌紋、虹彩、脈形状(静脈形状、動脈形状を含む)、または顔などを用いた個人認証のための撮像を行うことができる。
 副画素PSが有する受光デバイスは、可視光を検出することが好ましく、青色、紫色、青紫色、緑色、黄緑色、黄色、橙色、赤色などの色のうち一つまたは複数を検出することが好ましい。また、副画素PSが有する受光デバイスは、赤外光を検出してもよい。
 また、副画素IRSは、タッチセンサ(ダイレクトタッチセンサともいう)またはニアタッチセンサ(ホバーセンサ、ホバータッチセンサ、非接触センサ、タッチレスセンサともいう)などに用いることができる。副画素IRSは、用途に応じて、検出する光の波長を適宜決定することができる。例えば、副画素IRSは、赤外光を検出することが好ましい。これにより、暗い場所でも、タッチ検出が可能となる。
 ここで、タッチセンサまたはニアタッチセンサは、対象物(指、手、またはペンなど)の近接もしくは接触を検出することができる。タッチセンサは、表示装置と、対象物とが、直接接することで、対象物を検出できる。また、ニアタッチセンサは、対象物が表示装置に接触しなくても、当該対象物を検出することができる。例えば、表示装置と、対象物との間の距離が0.1mm以上300mm以下、好ましくは3mm以上50mm以下の範囲で表示装置が当該対象物を検出できる構成であると好ましい。当該構成とすることで、表示装置に対象物が直接触れずに操作することが可能となる、別言すると非接触(タッチレス)で表示装置を操作することが可能となる。上記構成とすることで、表示装置に汚れ、または傷がつくリスクを低減することができる、または対象物が表示装置に付着した汚れ(例えば、ゴミ、またはウィルスなど)に直接触れずに、表示装置を操作することが可能となる。
 1つの画素に、2種類の受光デバイスを搭載することで、表示機能に加えて、2つの機能を追加することができ、表示装置の多機能化が可能となる。
 なお、高精細な撮像を行うため、副画素PSは、表示装置が有する全ての画素に設けられていることが好ましい。一方で、タッチセンサまたはニアタッチセンサなどに用いる副画素IRSは、副画素PSに比べて高い検出精度が求められないため、表示装置が有する一部の画素に設けられていればよい。表示装置が有する副画素IRSの数を、副画素PSの数よりも少なくすることで、検出速度を高めることができる。
 ここで、副画素PS及び副画素IRSに用いることのできる受光デバイスの構成について説明する。
 受光デバイスは、一対の電極間に光電変換層として機能する活性層を少なくとも有する。本明細書等では、一対の電極の一方を画素電極と記し、他方を共通電極と記すことがある。
 受光デバイスが有する一対の電極のうち、一方の電極は陽極として機能し、他方の電極は陰極として機能する。以下では、画素電極が陽極として機能し、共通電極が陰極として機能する場合を例に挙げて説明する。つまり、受光デバイスは、画素電極と共通電極との間に逆バイアスをかけて駆動することで、受光デバイスに入射する光を検出し、電荷を発生させ、電流として取り出すことができる。
 受光デバイスについても、発光デバイスと同様の作製方法を適用することができる。受光デバイスが有する島状の活性層(光電変換層ともいう)は、メタルマスクのパターンによって形成されるのではなく、活性層となる膜を一面に成膜した後に加工することで形成されるため、島状の活性層を均一の厚さで形成することができる。また、活性層上に犠牲層を設けることで、表示装置の作製工程中に活性層が受けるダメージを低減し、受光デバイスの信頼性を高めることができる。
 ここで、受光デバイスと発光デバイスが共通で有する層は、発光デバイスにおける機能と受光デバイスにおける機能とが異なる場合がある。本明細書中では、発光デバイスにおける機能に基づいて構成要素を呼称することがある。例えば、正孔注入層は、発光デバイスにおいて正孔注入層として機能し、受光デバイスにおいて正孔輸送層として機能する。同様に、電子注入層は、発光デバイスにおいて電子注入層として機能し、受光デバイスにおいて電子輸送層として機能する。また、受光デバイスと発光デバイスが共通で有する層は、発光デバイスにおける機能と受光デバイスにおける機能とが同一である場合もある。例えば、正孔輸送層は、発光デバイス及び受光デバイスのいずれにおいても、正孔輸送層として機能し、電子輸送層は、発光デバイス及び受光デバイスのいずれにおいても、電子輸送層として機能する。
 受光デバイスが有する活性層は、半導体を含む。当該半導体としては、シリコンなどの無機半導体、及び、有機化合物を含む有機半導体が挙げられる。本実施の形態では、活性層が有する半導体として、有機半導体を用いる例を示す。有機半導体を用いることで、発光層と、活性層と、を同じ方法(例えば、真空蒸着法)で形成することができ、製造装置を共通化できるため好ましい。
 活性層が有するn型半導体の材料としては、フラーレン(例えばC60、C70等)、フラーレン誘導体等の電子受容性の有機半導体材料が挙げられる。フラーレンは、サッカーボールのような形状を有し、当該形状はエネルギー的に安定である。フラーレンは、HOMO準位及びLUMO準位の双方が深い(低い)。フラーレンは、LUMO準位が深いため、電子受容性(アクセプター性)が極めて高い。通常、ベンゼンのように、平面にπ電子共役(共鳴)が広がると、電子供与性(ドナー性)が高くなるが、フラーレンは球体形状であるため、π電子が大きく広がっているにも関わらず、電子受容性が高くなる。電子受容性が高いと、電荷分離を高速に効率よく起こすため、受光デバイスとして有益である。C60、C70ともに可視光領域に広い吸収帯を有しており、特にC70はC60に比べてπ電子共役系が大きく、長波長領域にも広い吸収帯を有するため好ましい。そのほか、フラーレン誘導体としては、[6,6]−Phenyl−C71−butyric acid methyl ester(略称:PC70BM)、[6,6]−Phenyl−C61−butyric acid methyl ester(略称:PC60BM)、1’,1’’,4’,4’’−Tetrahydro−di[1,4]methanonaphthaleno[1,2:2’,3’,56,60:2’’,3’’][5,6]fullerene−C60(略称:ICBA)などが挙げられる。
 また、n型半導体の材料としては、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、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、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、クマリン誘導体、ローダミン誘導体、トリアジン誘導体、キノン誘導体等が挙げられる。
 活性層が有するp型半導体の材料としては、銅(II)フタロシアニン(Copper(II)phthalocyanine;CuPc)、テトラフェニルジベンゾペリフランテン(Tetraphenyldibenzoperiflanthene;DBP)、亜鉛フタロシアニン(Zinc Phthalocyanine;ZnPc)、スズフタロシアニン(SnPc)、キナクリドン等の電子供与性の有機半導体材料が挙げられる。
 また、p型半導体の材料としては、カルバゾール誘導体、チオフェン誘導体、フラン誘導体、芳香族アミン骨格を有する化合物等が挙げられる。さらに、p型半導体の材料としては、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、ピレン誘導体、トリフェニレン誘導体、フルオレン誘導体、ピロール誘導体、ベンゾフラン誘導体、ベンゾチオフェン誘導体、インドール誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、インドロカルバゾール誘導体、ポルフィリン誘導体、フタロシアニン誘導体、ナフタロシアニン誘導体、キナクリドン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体、ポリチオフェン誘導体等が挙げられる。
 電子供与性の有機半導体材料のHOMO準位は、電子受容性の有機半導体材料のHOMO準位よりも浅い(高い)ことが好ましい。電子供与性の有機半導体材料のLUMO準位は、電子受容性の有機半導体材料のLUMO準位よりも浅い(高い)ことが好ましい。
 電子受容性の有機半導体材料として、球状のフラーレンを用い、電子供与性の有機半導体材料として、平面に近い形状の有機半導体材料を用いることが好ましい。似た形状の分子同士は集まりやすい傾向にあり、同種の分子が凝集すると、分子軌道のエネルギー準位が近いため、キャリア輸送性を高めることができる。
 例えば、活性層は、n型半導体とp型半導体と共蒸着して形成することが好ましい。または、活性層は、n型半導体とp型半導体とを積層して形成してもよい。
 受光デバイスは、活性層以外の層として、正孔輸送性の高い物質、電子輸送性の高い物質、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。また、上記に限られず、正孔注入性の高い物質、正孔ブロック材料、電子注入性の高い材料、電子ブロック材料などを含む層をさらに有していてもよい。
 受光デバイスには低分子化合物及び高分子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。受光デバイスを構成する層は、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、正孔輸送性材料として、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(スチレンスルホン酸)(PEDOT/PSS)などの高分子化合物、及び、モリブデン酸化物、ヨウ化銅(CuI)などの無機化合物を用いることができる。また、電子輸送性材料として、酸化亜鉛(ZnO)などの無機化合物を用いることができる。
 また、活性層に、ドナーとして機能するPoly[[4,8−bis[5−(2−ethylhexyl)−2−thienyl]benzo[1,2−b:4,5−b’]dithiophene−2,6−diyl]−2,5−thiophenediyl[5,7−bis(2−ethylhexyl)−4,8−dioxo−4H,8H−benzo[1,2−c:4,5−c’]dithiophene−1,3−diyl]]polymer(略称:PBDB−T)、または、PBDB−T誘導体などの高分子化合物を用いることができる。例えば、PBDB−TまたはPBDB−T誘導体にアクセプター材料を分散させる方法などが使用できる。
 また、活性層には3種類以上の材料を混合させてもよい。例えば、波長域を拡大する目的で、n型半導体の材料と、p型半導体の材料と、に加えて、第3の材料を混合してもよい。このとき、第3の材料は、低分子化合物でも高分子化合物でもよい。
 以上が、受光デバイスについての説明である。
 図18Eに、受光デバイスを有する副画素の画素回路の一例を示し、図18Fに、発光デバイスを有する副画素の画素回路の一例を示す。
 図18Eに示す画素回路PIX1は、受光デバイスPD、トランジスタM11、トランジスタM12、トランジスタM13、トランジスタM14、及び容量素子C2を有する。ここでは、受光デバイスPDとして、フォトダイオードを用いた例を示している。
 受光デバイスPDは、カソードが配線V1と電気的に接続し、アノードがトランジスタM11のソースまたはドレインの一方と電気的に接続する。トランジスタM11は、ゲートが配線TXと電気的に接続し、ソースまたはドレインの他方が容量素子C2の一方の電極、トランジスタM12のソースまたはドレインの一方、及びトランジスタM13のゲートと電気的に接続する。トランジスタM12は、ゲートが配線RESと電気的に接続し、ソースまたはドレインの他方が配線V2と電気的に接続する。トランジスタM13は、ソースまたはドレインの一方が配線V3と電気的に接続し、ソースまたはドレインの他方がトランジスタM14のソースまたはドレインの一方と電気的に接続する。トランジスタM14は、ゲートが配線SEと電気的に接続し、ソースまたはドレインの他方が配線OUT1と電気的に接続する。
 配線V1、配線V2、及び配線V3には、それぞれ定電位が供給される。受光デバイスPDを逆バイアスで駆動させる場合には、配線V2に、配線V1の電位よりも低い電位を供給する。トランジスタM12は、配線RESに供給される信号により制御され、トランジスタM13のゲートに接続するノードの電位を、配線V2に供給される電位にリセットする機能を有する。トランジスタM11は、配線TXに供給される信号により制御され、受光デバイスPDに流れる電流に応じて上記ノードの電位が変化するタイミングを制御する機能を有する。トランジスタM13は、上記ノードの電位に応じた出力を行う増幅トランジスタとして機能する。トランジスタM14は、配線SEに供給される信号により制御され、上記ノードの電位に応じた出力を配線OUT1に接続する外部回路で読み出すための選択トランジスタとして機能する。
 図18Fに示す画素回路PIX2は、発光デバイスEL、トランジスタM15、トランジスタM16、トランジスタM17、及び容量素子C3を有する。ここでは、発光デバイスELとして、発光ダイオードを用いた例を示している。特に、発光デバイスELとして、有機EL素子を用いることが好ましい。
 トランジスタM15は、ゲートが配線VGと電気的に接続し、ソースまたはドレインの一方が配線VSと電気的に接続し、ソースまたはドレインの他方が、容量素子C3の一方の電極、及びトランジスタM16のゲートと電気的に接続する。トランジスタM16のソースまたはドレインの一方は配線V4と電気的に接続し、他方は、発光デバイスELのアノード、及びトランジスタM17のソースまたはドレインの一方と電気的に接続する。トランジスタM17は、ゲートが配線MSと電気的に接続し、ソースまたはドレインの他方が配線OUT2と電気的に接続する。発光デバイスELのカソードは、配線V5と電気的に接続する。
 配線V4及び配線V5には、それぞれ定電位が供給される。発光デバイスELのアノード側を高電位に、カソード側をアノード側よりも低電位にすることができる。トランジスタM15は、配線VGに供給される信号により制御され、画素回路PIX2の選択状態を制御するための選択トランジスタとして機能する。また、トランジスタM16は、ゲートに供給される電位に応じて発光デバイスELに流れる電流を制御する駆動トランジスタとして機能する。トランジスタM15が導通状態のとき、配線VSに供給される電位がトランジスタM16のゲートに供給され、その電位に応じて発光デバイスELの発光輝度を制御することができる。トランジスタM17は配線MSに供給される信号により制御され、トランジスタM16と発光デバイスELとの間の電位を、配線OUT2を介して外部に出力する機能を有する。
 なお、本実施の形態の表示パネルでは、発光素子をパルス状に発光させることで、画像を表示してもよい。発光素子の駆動時間を短縮することで、表示パネルの消費電力の低減、及び、発熱の抑制を図ることができる。特に、有機EL素子は周波数特性が優れているため、好適である。周波数は、例えば、1kHz以上100MHz以下とすることができる。
 ここで、画素回路PIX1が有するトランジスタM11、トランジスタM12、トランジスタM13、及びトランジスタM14、並びに、画素回路PIX2が有するトランジスタM15、トランジスタM16、及びトランジスタM17には、それぞれ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)を用いたトランジスタを適用することが好ましい。
 シリコンよりもバンドギャップが広く、かつキャリア密度の小さい金属酸化物を用いたトランジスタは、極めて小さいオフ電流を実現することができる。そのため、その小さいオフ電流により、トランジスタと直列に接続された容量素子に蓄積した電荷を長期間に亘って保持することが可能である。そのため、特に容量素子C2または容量素子C3に直列に接続されるトランジスタM11、トランジスタM12、及びトランジスタM15には、酸化物半導体が適用されたトランジスタを用いることが好ましい。また、これ以外のトランジスタも同様に酸化物半導体を適用したトランジスタを用いることで、作製コストを低減することができる。
 また、トランジスタM11乃至トランジスタM17に、チャネルが形成される半導体にシリコンを適用したトランジスタを用いることもできる。特に単結晶シリコンまたは多結晶シリコンなどの結晶性の高いシリコンを用いることで、高い電界効果移動度を実現することができ、より高速な動作が可能となるため好ましい。
 また、トランジスタM11乃至トランジスタM17のうち、一以上に酸化物半導体を適用したトランジスタを用い、それ以外にシリコンを適用したトランジスタを用いる構成としてもよい。
 なお、図18E、図18Fにおいて、トランジスタをnチャネル型のトランジスタとして表記しているが、pチャネル型のトランジスタを用いることもできる。
 画素回路PIX1が有するトランジスタと画素回路PIX2が有するトランジスタは、同一基板上に並べて形成されることが好ましい。特に、画素回路PIX1が有するトランジスタと画素回路PIX2が有するトランジスタとを1つの領域内に混在させて周期的に配列する構成とすることが好ましい。
 また、受光デバイスPDまたは発光デバイスELと重なる位置に、トランジスタ及び容量素子の一方又は双方を有する層を1つまたは複数設けることが好ましい。これにより、各画素回路の実効的な占有面積を小さくでき、高精細な受光部または表示部を実現できる。
 以上のように、本実施の形態の表示装置は、1つの画素に、2種類の受光デバイスを搭載することで、表示機能に加えて、2つの機能を追加することができ、表示装置の多機能化が可能となる。例えば、高精細な撮像機能と、タッチセンサまたはニアタッチセンサなどのセンシング機能と、を実現することができる。また、2種類の受光デバイスを搭載した画素と、別の構成の画素と、を組み合わせることで、表示装置の機能をさらに増やすことができる。例えば、赤外光を発する発光デバイス、または、各種センサデバイスなどを有する画素を用いることができる。
(実施の形態6)
 本実施の形態では、高精細な表示装置について説明する。
[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19Aには、表示パネルの構成例を示している。図19A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19A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19Bは、正六角形とした場合の例を示し、図19Cは、正八角形とした場合の例を示し、図19Dは、正十角形とした場合の例を示し、図19E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19F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19G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19H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19Iは、図19Fにおける2つの円形の表示部を繋げた例である。また、図19Jは、図19C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。
 OSトランジスタに用いる金属酸化物は、少なくともインジウムまたは亜鉛を有することが好ましく、インジウム及び亜鉛を有することがより好ましい。例えば、金属酸化物は、インジウムと、M(Mは、ガリウム、アルミニウム、イットリウム、スズ、シリコン、ホウ素、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、マグネシウム、及びコバルト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、ガリウム、アルミニウム、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く、ガリウムがより好ましい。
 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。
 以降では、金属酸化物の一例として、インジウム(In)、ガリウム(Ga)、及び亜鉛(Zn)を含む酸化物について説明する。なお、インジウム(In)、ガリウム(Ga)、及び亜鉛(Zn)を含む酸化物を、In−Ga−Zn酸化物と呼ぶ場合がある。
<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。また、以下では、GIXD測定で得られるXRDスペクトルを、単に、XRDスペクトルと記す場合がある。
 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In−Ga−Zn酸化物膜では、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In−Ga−Zn酸化物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In−Ga−Zn酸化物膜は、単結晶または多結晶でもなく、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−Ga−Zn酸化物において、CAAC−OSは、インジウム(In)、及び酸素を有する層(以下、In層)と、ガリウム(Ga)、亜鉛(Zn)、及び酸素を有する層(以下、(Ga,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、インジウムとガリウムは、互いに置換可能である。よって、(Ga,Zn)層にはインジウムが含まれる場合がある。また、In層にはガリウムが含まれる場合がある。なお、In層には亜鉛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い。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。
 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。なお、酸化物半導体中の不純物とは、例えば、酸化物半導体を構成する主成分以外をいう。例えば、濃度が0.1原子%未満の元素は不純物と言える。
<不純物>
 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、SIMSにより得られる酸化物半導体中の水素濃度を、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18乃至図23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、大型化のそれぞれが容易である。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20A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20B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21A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21A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、あるいは受信者間同士など)の情報通信を行うことも可能である。
 図21B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21C及び図21Dに、デジタルサイネージの一例を示す。
 図21C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21D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21C及び図21D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21C及び図21D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22A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8001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22B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22C乃至図22E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22E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22F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、ピント調整機構は使用者の視力に応じてレンズ8405の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23A乃至図23F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23A乃至図23F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23A乃至図23Fに示す電子機器の詳細について、以下説明を行う。
 図23A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23A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23B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23C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23D乃至図23F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23Dは携帯情報端末9201を展開した状態、図23Fは折り畳んだ状態、図23Eは図23Dと図23F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。
(実施の形態9)
 本実施の形態では、OLEDを用いた表示装置を備える電子機器の画面サイズと画素密度の関係、及び、当該表示装置に適用可能な技術について説明する。
 図24は、製品の画面サイズと画素密度の関係を示す図である。横軸は画面サイズ(inch)であり、縦軸は画素密度(ppi)である。図24では、AR製品またはVR製品などに用いられるμOLED、スマートフォン、時計型デバイス、ノートPC、タブレット端末、車載向けディスプレイ、モニタ装置、テレビジョン装置(TV)などの製品について、代表的な画面サイズと画素密度の範囲を示している。概ね、画面サイズが小さいほど、高い精細度となることがわかる。
 また、図24には、各製品に適用されうる技術を並べて示している。ここで、BPはバックプレーンを示し、FPはフロントプレーンを示す。
 フロントプレーンに関して、OLEDのフルカラー化の技術としては、大きく分けてファインメタルマスクを用いた塗分け技術(FMM+SBS)、インクジェットなどの印刷法による塗分け技術(印刷+SBS)、白色OLEDとカラーフィルタを組み合わせた技術(W+CF)、青色OLEDと量子ドットを組み合わせた技術(B+Qd)などがある。
 また、OLEDの種類としては、複数の発光ユニットを積層するタンデム構造(tandem)と、発光ユニットを積層しないシングル構造(single)とがある。
 バックプレーンの作製技術としては、Si基板を用いたLSI技術、LTPS(Low Temperature Poly Silicon)技術、LTPO(Low Temperature Polysilicon and Oxide)技術、OS(Oxide Semiconductor)技術などがある。
 ここで、ファインメタルマスクを用いずに、フォトリソグラフィによりOLEDの作り分けを行う技術をMML(Metal Mask Less)技術と呼ぶ。MML技術は、上述したフルカラー化の技術と比較して、高開口率、高効率、高輝度、高い表示品位、高コントラスト、高信頼性を実現することのできる技術である。MML技術は、図24に示す全ての画面サイズ及び精細度の表示装置に適用することができる。特に、画面サイズが1インチ前後で、精細度が1000ppiを超えるようなマイクロディスプレイに好適に用いることができる。
 また、ファインメタルマスクと、フォトリソグラフィとを組み合わせて用いる技術をHMML(Hybrid MML)と呼ぶ。HMML技術は、従来のFMM+SBSによるフルカラー技術に置き換わることができ、これよりも高開口率化、高信頼性、高い表示品位、高コントラストを実現することができる技術である。
 本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
100:表示装置、101:基板、103:画素、105:絶縁層、110B:発光素子、110G:発光素子、110R:発光素子、110:発光素子、111B:画素電極、111C:接続電極、111G:画素電極、111R:画素電極、111:画素電極、112B:有機層、112G:有機層、112R:有機層、112:有機層、113:共通電極、114:有機層、115:有機層、116:有機層、117:電荷発生層、118:有機層、119:有機層、120:スリット、121:保護層、125a:画素、125b:画素、125f:絶縁膜、125:絶縁層、126:樹脂層、130:接続部、131:絶縁層、132:絶縁層、135B:層、135G:層、135R:層、143:レジストマスク、144:犠牲膜、145:犠牲層、146:犠牲膜、147:犠牲層、151B:FMM、151G:FMM、151R:FMM、161:導電層、162:導電層、163:樹脂層

Claims (10)

  1.  第1の発光素子と、第2の発光素子と、を有し、
     前記第1の発光素子は、第1の画素電極、第1の発光層、及び共通電極がこの順で積層され、
     前記第2の発光素子は、第2の画素電極、第2の発光層、及び前記共通電極がこの順で積層され、
     前記第1の発光素子と、前記第2の発光素子との間の領域に、第1の層、及び第2の層を有し、
     前記第1の層は、前記第2の発光層と重畳し、且つ、前記第1の発光層と同一の材料を含み、
     前記第2の層は、前記第1の発光層と重畳し、且つ、前記第2の発光層と同一の材料を含み、
     前記第1の発光素子と、前記第2の発光素子との間の領域において、前記第1の発光層の端部と、前記第1の層の端部とが対向して設けられ、
     前記第1の発光素子と、前記第2の発光素子との間の領域において、前記第2の発光層の端部と、前記第2の層の端部とが対向して設けられる、
     表示装置。
  2.  第1の発光素子と、第2の発光素子と、を有し、
     前記第1の発光素子は、第1の画素電極、第1の発光層、第1の中間層、第3の発光層、及び共通電極がこの順で積層され、
     前記第2の発光素子は、第2の画素電極、第2の発光層、第2の中間層、第4の発光層、及び前記共通電極がこの順で積層され、
     前記第1の発光素子と、前記第2の発光素子との間に、第1の層、第2の層、第3の層、及び第4の層を有し、
     前記第1の層は、前記第2の発光層、前記第2の中間層、及び前記第4の発光層と重畳し、且つ、前記第1の発光層と同一の材料を含み、
     前記第2の層は、前記第1の発光層、前記第1の中間層、及び前記第3の発光層と重畳し、且つ、前記第2の発光層と同一の材料を含み、
     前記第3の層は、前記第1の層と重畳し、且つ、前記第3の発光層と同一の材料を含み、
     前記第4の層は、前記第2の層と重畳し、且つ、前記第4の発光層と同一の材料を含み、
     前記第1の発光素子と、前記第2の発光素子との間の領域において、前記第1の発光層の端部と、前記第1の層の端部とが対向して設けられ、
     前記第1の発光素子と、前記第2の発光素子との間の領域において、前記第2の発光層の端部と、前記第2の層の端部とが対向して設けられ、
     前記第1の発光素子と、前記第2の発光素子との間の領域において、前記第3の発光層の端部と、前記第3の層の端部とが対向して設けられ、
     前記第1の発光素子と、前記第2の発光素子との間の領域において、前記第4の発光層の端部と、前記第4の層の端部とが対向して設けられる、
     表示装置。
  3.  請求項2において、
     前記第1の発光層と、前記第3の発光層とは、同一の材料を含み、
     前記第2の発光層と、前記第4の発光層とは、同一の材料を含む、
     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、
     樹脂層を有し、
     前記樹脂層は、前記第1の発光素子と、前記第2の発光素子との間の領域に位置し、
     前記第1の発光層の端部と、前記第1の層の端部とは、前記樹脂層を挟んで対向し、
     前記第2の発光層の端部と、前記第2の層の端部とは、前記樹脂層を挟んで対向する、
     表示装置。
  5.  請求項1乃至請求項4のいずれか一において、
     第1の絶縁層を有し、
     前記第1の絶縁層は、前記第1の発光素子と、前記第2の発光素子との間の領域に位置し、
     前記第1の絶縁層は、前記第1の発光層の端部、前記第2の発光層の端部、前記第1の層の端部、及び前記第2の層の端部に接する、
     表示装置。
  6.  第1の画素電極及び第2の画素電極を並べて形成する第1の工程と、
     前記第1の画素電極上に、第1のメタルマスクを用いて島状の第1の発光層を形成する第2の工程と、
     前記第2の画素電極上に、第2のメタルマスクを用いて島状の第2の発光層を、前記第1の発光層の端部と重畳するように形成する第3の工程と、
     前記第1の画素電極と前記第2の画素電極との間の領域において、前記第1の発光層と前記第2の発光層とをそれぞれエッチングにより分断する第4の工程と、
     前記第1の発光層及び前記第2の発光層を覆って、共通電極を形成する第5の工程と、を有する、
     表示装置の作製方法。
  7.  請求項6において、
     前記第4の工程の後であって、前記第5の工程の前に、
     前記エッチングによって形成されたスリット内に、樹脂層を形成する第6の工程を有する、
     表示装置の作製方法。
  8.  請求項7において、
     前記樹脂層には、感光性の有機樹脂を用いる、
     表示装置の作製方法。
  9.  請求項7または請求項8において、
     前記第4の工程の後であって、前記第6の工程の前に、
     前記エッチングによって露出した前記第1の発光層の側面、前記第2の発光層の側面に接して、第1の絶縁層を形成する第7の工程を有する、
     表示装置の作製方法。
  10.  請求項9において、
     前記第1の絶縁層には、原子層堆積法により形成した無機絶縁膜を用いる、
     表示装置の作製方法。
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