WO2022200914A1 - 表示装置、表示モジュール、電子機器、及び、表示装置の作製方法 - Google Patents

表示装置、表示モジュール、電子機器、及び、表示装置の作製方法 Download PDF

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Abstract

高精細または高解像度の表示装置を提供する。 第1の発光デバイスと、第2の発光デバイスと、第1の絶縁層と、第1の着色層と、第2の着色層と、を有し、第1の発光デバイスは、第1の画素電極と、第1の画素電極上の第1の発光層と、第1の発光層上の共通電極と、を有し、第2の発光デバイスは、第2の画素電極と、第2の画素電極上の第2の発光層と、第2の発光層上の共通電極と、を有し、第1の絶縁層は、第1の画素電極、第2の画素電極、第1の発光層、及び第2の発光層のそれぞれの側面を覆い、第1の着色層は、第1の発光デバイスに重畳して配置され、第2の着色層は、第2の発光デバイスに重畳して配置され、第1の発光デバイス、及び第2の発光デバイスは、それぞれ白色光を発する機能を有し、第1の着色層は、第2の着色層とは異なる色の可視光を透過する機能を有する。

Description

表示装置、表示モジュール、電子機器、及び、表示装置の作製方法
 本発明の一態様は、表示装置、表示モジュール、及び、電子機器に関する。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。本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、電子機器、照明装置、入力装置(例えば、タッチセンサなど)、入出力装置(例えば、タッチパネルなど)、それらの駆動方法、又はそれらの製造方法を一例として挙げることができる。
 近年、スマートフォンなどの携帯電話、タブレット型情報端末、ノート型PC(パーソナルコンピュータ)などの情報端末機器が広く普及している。これらに設けられたディスプレイパネルにおいて、高精細なディスプレイパネルが要求されている。
 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(発光デバイスともいう。)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(有機ELデバイスともいう。)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、高精細な表示装置を提供することを課題の一つとする。本発明の一態様は、高解像度の表示装置を提供することを課題の一つとする。本発明の一態様は、高開口率の表示装置を提供することを課題の一つとする。本発明の一態様は、大型の表示装置を提供することを課題の一つとする。本発明の一態様は、小型の表示装置を提供することを課題の一つとする。本発明の一態様は、信頼性の高い表示装置を提供することを課題の一つとする。
 本発明の一態様は、高精細な表示装置の作製方法を提供することを課題の一つとする。本発明の一態様は、高解像度の表示装置の作製方法を提供することを課題の一つとする。本発明の一態様は、高開口率の表示装置の作製方法を提供することを課題の一つとする。本発明の一態様は、大型の表示装置の作製方法を提供することを課題の一つとする。本発明の一態様は、小型の表示装置の作製方法を提供することを課題の一つとする。本発明の一態様は、信頼性の高い表示装置の作製方法を提供することを課題の一つとする。本発明の一態様は、歩留まりの高い表示装置の作製方法を提供することを課題の一つとする。
 なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。本発明の一態様は、必ずしも、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。明細書、図面、請求項の記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
 本発明の一態様は、第1の発光デバイスと、第2の発光デバイスと、第1の絶縁層と、第2の絶縁層と、第1の着色層と、第2の着色層と、を有し、第1の発光デバイスは、第1の画素電極と、第1の画素電極上の第1の発光層と、第1の発光層上の共通電極と、を有し、第2の発光デバイスは、第2の画素電極と、第2の画素電極上の第2の発光層と、第2の発光層上の共通電極と、を有し、第1の画素電極の端部、及び、第2の画素電極の端部は、それぞれ、第1の絶縁層によって覆われており、第2の絶縁層は、第1の絶縁層上に配置され、第2の絶縁層は、第1の発光層、及び第2の発光層のそれぞれの側面を覆い、第1の着色層は、第1の発光デバイスに重畳して配置され、第2の着色層は、第2の発光デバイスに重畳して配置され、第1の発光デバイス、及び第2の発光デバイスは、それぞれ白色光を発する機能を有し、第1の着色層は、第2の着色層とは異なる色の可視光を透過する機能を有する、表示装置である。
 上記の表示装置は、第3の絶縁層を有し、第2の絶縁層は、無機材料を有し、第3の絶縁層は、有機材料を有し、かつ、第2の絶縁層を介して、第1の発光層、及び第2の発光層のそれぞれの側面、並びに、第1の絶縁層と重なる、ことが好ましい。
 上記の表示装置は、第1の発光デバイスは、第1の発光層と共通電極との間に、共通層を有し、第2の発光デバイスは、第2の発光層と共通電極との間に、共通層を有し、共通層は、正孔注入層、正孔抑止層、正孔輸送層、電子輸送層、電子抑止層、及び電子注入層の少なくとも一つを有する、ことが好ましい。
 上記の表示装置は、第1の発光層は、第2の発光層と、同一の材料を有する、ことが好ましい。
 本発明の他の一態様は、第1の発光デバイスと、第2の発光デバイスと、第1の絶縁層と、第2の絶縁層と、第1の着色層と、第2の着色層と、を有し、第1の発光デバイスは、第1の画素電極と、第1の画素電極上の第1の発光ユニットと、第1の発光ユニット上の第1の電荷発生層と、第1の電荷発生層上の第2の発光ユニットと、第2の発光ユニット上の共通電極と、を有し、第2の発光デバイスは、第2の画素電極と、第2の画素電極上の第3の発光ユニットと、第3の発光ユニット上の第2の電荷発生層と、第2の電荷発生層上の第4の発光ユニットと、第4の発光ユニット上の共通電極と、を有し、第1の画素電極の端部、及び、第2の画素電極の端部は、それぞれ、第1の絶縁層によって覆われており、第2の絶縁層は、第1の絶縁層上に配置され、第2の絶縁層は、第1の画素電極、第2の画素電極、第1の電荷発生層、及び第2の電荷発生層のそれぞれの側面を覆い、第1の着色層は、第1の発光デバイスに重畳して配置され、第2の着色層は、第2の発光デバイスに重畳して配置され、第1の発光デバイス、及び第2の発光デバイスは、それぞれ白色光を発する機能を有し、第1の着色層は、第2の着色層とは異なる色の可視光を透過する機能を有する、表示装置である。
 上記の表示装置は、第3の絶縁層を有し、第2の絶縁層は、無機材料を有し、第3の絶縁層は、有機材料を有し、かつ、第2の絶縁層を介して、第1の電荷発生層、及び第2の電荷発生層のそれぞれの側面、並びに、第1の絶縁層と重なる、ことが好ましい。
 上記の表示装置は、第1の発光デバイスは、第2の発光ユニットと共通電極との間に、共通層を有し、第2の発光デバイスは、第4の発光ユニットと共通電極との間に、共通層を有し、共通層は、正孔注入層、正孔抑止層、正孔輸送層、電子輸送層、電子抑止層、及び電子注入層の少なくとも一つを有する、ことが好ましい。
 上記の表示装置は、第1の発光ユニットは、第3の発光ユニットと、同一の材料を有し、第1の電荷発生層は、第2の電荷発生層と、同一の材料を有し、第2の発光ユニットは、第4の発光ユニットと、同一の材料を有する、ことが好ましい。
 本発明の一態様は、上記いずれかの構成の表示装置を有し、フレキシブルプリント回路基板(Flexible Printed Circuit、以下、FPCと記す)もしくはTCP(Tape Carrier Package)等のコネクタが取り付けられた表示モジュール、またはCOG(Chip On Glass)方式もしくはCOF(Chip On Film)方式等により集積回路(IC)が実装された表示モジュール等の表示モジュールである。
 本発明の一態様は、上記の表示モジュールと、筐体、バッテリ、カメラ、スピーカ、及びマイクのうち少なくとも一つと、を有する電子機器である。
 本発明の他の一態様は、絶縁表面上に第1の画素電極、及び第2の画素電極を形成し、第1の画素電極の端部、及び第2の画素電極の端部を覆う、第1の絶縁層を形成し、第1の画素電極、及び第2の画素電極の上に、第1の層を形成し、第1の層上に、第1の犠牲層を形成し、第1の層及び第1の犠牲層を加工して、第1の画素電極上の第2の層と、第2の層上の第2の犠牲層と、第2の画素電極上の第3の層と、第3の層上の第3の犠牲層と、を形成し、少なくとも、第1の絶縁層の上面、第2の層の側面、第3の層の側面、第2の犠牲層の側面及び上面、並びに、第3の犠牲層の側面及び上面を覆う、第1の絶縁膜を形成し、第1の絶縁膜を加工することで、少なくとも、第1の絶縁層の上面、第2の層の側面、及び、第3の層の側面を覆う、第2の絶縁層を形成し、第2の犠牲層及び第3の犠牲層を除去し、第2の層上及び第3の層上に、共通電極を形成し、共通電極上に、第2の層と重畳する第1の着色層、及び、第3の層と重畳する第2の着色層を形成する、表示装置の作製方法である。
 本発明の他の一態様は、絶縁表面上に第1の画素電極、及び第2の画素電極を形成し、第1の画素電極の端部、及び第2の画素電極の端部を覆う、第1の絶縁層を形成し、第1の画素電極、及び第2の画素電極の上に、第1の層を形成し、第1の層上に、第1の犠牲層を形成し、第1の層及び第1の犠牲層を加工して、第1の画素電極上の第2の層と、第2の層上の第2の犠牲層と、第2の画素電極上の第3の層と、第3の層上の第3の犠牲層と、を形成し、無機材料を用いて、少なくとも、第1の絶縁層の上面、第2の層の側面、第3の層の側面、第2の犠牲層の側面及び上面、並びに、第3の犠牲層の側面及び上面を覆う、第1の絶縁膜を形成し、有機材料を用いて、第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜を形成し、第1の絶縁膜及び第2の絶縁膜を加工することで、少なくとも、第1の絶縁層の上面、第2の層の側面、及び、第3の層の側面を覆う、第2の絶縁層と、第2の絶縁層上の第3の絶縁層と、を形成し、第2の犠牲層及び第3の犠牲層を除去し、第2の層上及び第3の層上に、共通電極を形成し、共通電極上に、第2の層と重畳する第1の着色層、及び、第3の層と重畳する第2の着色層を形成する、表示装置の作製方法である。
 上記の表示装置の作製方法において、有機材料として感光性の樹脂を用いて、第2の絶縁膜を形成する、ことが好ましい。
 上記の表示装置の作製方法において、第1の犠牲層として、第1の犠牲膜と、第1の犠牲膜上の第2の犠牲膜と、を形成し、第2の犠牲膜上に、第1のレジストマスクを形成した後、第1のレジストマスクを用いて、第2の犠牲膜を加工し、第1のレジストマスクを除去し、加工された第2の犠牲膜をマスクに用いて、第1の犠牲膜を加工し、加工された第1の犠牲膜をマスクに用いて、第1の層を加工する、ことが好ましい。
 上記の表示装置の作製方法において、第2の犠牲層及び第3の犠牲層を除去した後に、第2の層上及び第3の層上に、第4の層を形成し、第4の層上に、共通電極を形成する、ことが好ましい。
 本発明の一態様により、高精細な表示装置を提供できる。本発明の一態様により、高解像度の表示装置を提供できる。本発明の一態様により、高開口率の表示装置を提供できる。本発明の一態様により、大型の表示装置を提供できる。本発明の一態様により、小型の表示装置を提供できる。本発明の一態様により、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り、高精細な表示装置の作製方法を提供できる。本発明の一態様により、高解像度の表示装置の作製方法を提供できる。本発明の一態様により、高開口率の表示装置の作製方法を提供できる。本発明の一態様により、大型の表示装置の作製方法を提供できる。本発明の一態様により、小型の表示装置の作製方法を提供できる。本発明の一態様により、信頼性の高い表示装置の作製方法を提供できる。本発明の一態様により、歩留まりの高い表示装置の作製方法を提供できる。
 なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。明細書、図面、請求項の記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
図1Aは、表示装置の一例を示す上面図である。図1Bは、表示装置の一例を示す断面図である。
図2A及び図2Bは、表示装置の一例を示す断面図である。
図3A乃至図3Cは、表示装置の一例を示す断面図である。
図4Aは、表示装置の一例を示す上面図である。図4Bは、表示装置の一例を示す断面図である。
図5A乃至図5Fは、画素の一例を示す上面図である。
図6A乃至図6Fは、画素の一例を示す上面図である。
図7A乃至図7Gは、画素の一例を示す上面図である。
図8A乃至図8Dは、画素の一例を示す上面図である。
図9A乃至図9Cは、電子機器の一例を示す模式図である。
図10A乃至図10Dは、画素の一例を示す上面図である。図10E乃至図10Gは、表示装置の一例を示す断面図である。
図11A及び図11Bは、表示装置の作製方法の一例を示す上面図である。
図12A乃至図12Cは、表示装置の作製方法の一例を示す断面図である。
図13A乃至図13Cは、表示装置の作製方法の一例を示す断面図である。
図14A乃至図14Cは、表示装置の作製方法の一例を示す断面図である。
図15A乃至図15Cは、表示装置の作製方法の一例を示す断面図である。
図16A乃至図16Dは、表示装置の作製方法の一例を示す断面図である。
図17A乃至図17Fは、表示装置の作製方法の一例を示す断面図である。
図18A及び図18Bは、表示装置の一例を示す断面図である。
図19A及び図19B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斜視図である。
図21Aは、表示装置の一例を示す断面図である。図21B及び図21Cは、トランジスタの一例を示す断面図である。
図22は、表示装置の一例を示す断面図である。
図23A及び図23Bは、表示モジュールの一例を示す斜視図である。
図24は、表示装置の一例を示す断面図である。
図25は、表示装置の一例を示す断面図である。
図26は、表示装置の一例を示す断面図である。
図27は、表示装置の一例を示す断面図である。
図28は、表示装置の一例を示す断面図である。
図29Aは、表示装置の一例を示すブロック図である。図29B乃至図29Dは、画素回路の一例を示す図である。
図30A乃至図30Dは、トランジスタの一例を示す図である。
図31A及び図31Bは、電子機器の一例を示す図である。
図32A及び図32Bは、電子機器の一例を示す図である。
図33A及び図33Bは、電子機器の一例を示す図である。
図34A乃至図34Dは、電子機器の一例を示す図である。
図35A乃至図35Gは、電子機器の一例を示す図である。
 実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
 なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また、同様の機能を指す場合には、ハッチングパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。
 また、図面において示す各構成の、位置、大きさ、範囲などは、理解の簡単のため、実際の位置、大きさ、範囲などを表していない場合がある。このため、開示する発明は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。
 なお、「膜」という言葉と、「層」という言葉とは、場合によっては、又は、状況に応じて、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変更することが可能である。または、例えば、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能である。
(実施の形態1)
 本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置とその作製方法について図1乃至図17を用いて説明する。
 本発明の一態様の表示装置は、表示部に、画素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。当該画素は、白色光を発する発光デバイスと、当該発光デバイスと重畳する着色層と、を有する。各画素に設けられた副画素において、異なる色の可視光を透過する着色層を用いることで、フルカラー表示を行うことができる。さらに、各画素に用いられる発光デバイスは、同一の材料を用いて形成することができるので、製造工程を簡略化し、製造コストを低減することができる。
 発光デバイスとしては、例えば、OLED(Organic Light Emitting Diode)、QLED(Quantum−dot Light Emitting Diode)を用いることが好ましい。発光デバイス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)、無機化合物(量子ドット材料など)、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。また、発光デバイスとして、マイクロLED(Light Emitting Diode)などのLEDを用いることもできる。
 各画素の発光デバイスを、白色発光の有機ELデバイスで形成する場合、各画素において、発光層の塗分けを行う必要がない。よって、発光デバイスに含まれる画素電極以外の層(例えば発光層など)を、各画素で共通にすることができる。しかしながら、発光デバイスに含まれる層には、比較的導電性が高い層もあり、導電性が高い層が各画素で共通で設けられることで、画素間にリーク電流が発生する場合がある。特に、表示装置が高精細化または高開口率化され、画素間の距離が小さくなると、当該リーク電流は無視できない大きさになり、表示装置の表示品位の低下などを引き起こす恐れがある。そこで、本発明の一態様に係る表示装置では、各画素において、発光デバイスの少なくとも一部を島状に形成することで、表示装置の高精細化を図る。ここで、当該発光デバイスの島状に形成する部分には、発光層を含むものとする。
 例えば、メタルマスク(シャドーマスクともいう)を用いた真空蒸着法により、島状の発光層を成膜することができる。しかし、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、島状の発光層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。また、蒸着の際に、層の輪郭がぼやけて、端部の厚さが薄くなることがある。つまり、島状の発光層は場所によって厚さにばらつきが生じることがある。また、大型、高解像度、または高精細な表示装置を作製する場合、メタルマスクの寸法精度の低さ、及び、熱等による変形により、製造歩留まりが低くなる懸念がある。
 本発明の一態様の表示装置の作製方法では、島状の画素電極(下部電極ともいえる)を形成し、画素電極の端部を覆う絶縁層を形成した後、発光層を含む層(EL層、またはEL層の一部、ということができる)を一面に形成し、EL層上に犠牲層を形成する。そして、犠牲層上にレジストマスクを形成し、レジストマスクを用いて、EL層と犠牲層を加工することで、島状の画素電極上に島状のEL層を形成する。なお、本明細書等において、犠牲層をマスク層と呼称してもよい。
 このように、本発明の一態様の表示装置の作製方法では、島状のEL層は、ファインメタルマスクを用いて形成されるのではなく、EL層を一面に成膜した後に加工することで形成される。したがって、これまで実現が困難であった高精細な表示装置または高開口率の表示装置を実現することができる。また、EL層上に犠牲層を設けることで、表示装置の作製工程中にEL層が受けるダメージを低減し、発光デバイスの信頼性を高めることができる。
 隣り合う発光デバイスの間隔について、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、8μm以下、6μm以下、4μm以下、3μm以下、2μm以下、または、1μm以下にまで狭めることができる。さらに、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つの発光デバイス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。
 また、EL層自体のパターン(加工サイズともいえる)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、EL層の中央と端で厚さのばらつきが生じるため、EL層の面積に対して、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EL層を形成するため、EL層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、高い精細度と高い開口率を兼ね備えた表示装置を作製することができる。
 なお、白色光を発する発光デバイスにおいて、EL層を構成する全ての層を島状に形成する必要はなく、一部の層は同一工程で成膜することができる。本発明の一態様の表示装置の作製方法では、EL層を構成する一部の層を画素ごとに島状に形成した後、犠牲層を除去し、EL層を構成する残りの層(例えば、キャリア注入層など)と、共通電極(上部電極ともいえる)と、を共通して形成することができる。
 一方で、キャリア注入層は、発光デバイスの中では、比較的導電性が高い層であることが多い。そのため、キャリア注入層が、島状のEL層の側面に接することで、発光デバイスがショートする恐れがある。なお、キャリア注入層を島状に設け、共通電極のみを発光デバイス間で共通して形成する場合についても、共通電極と、島状のEL層の側面、または、画素電極の側面とが接することで、発光デバイスがショートする恐れがある。
 そこで、本発明の一態様の表示装置は、島状のEL層(例えば発光層)の側面を覆う絶縁層と、画素電極の端部を覆う絶縁層と、を有する。これにより、島状のEL層の少なくとも一部の層、及び画素電極が、キャリア注入層または共通電極と接することを抑制できる。したがって、発光デバイスのショートを抑制し、発光デバイスの信頼性を高めることができる。
 本発明の一態様の表示装置は、陽極として機能する画素電極と、画素電極上にこの順で設けられた、それぞれ島状の、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、及び、電子輸送層と、画素電極の端部を覆う絶縁層と、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、及び、電子輸送層のそれぞれの側面を覆うように設けられた絶縁層と、電子輸送層上に設けられた電子注入層と、電子注入層上に設けられ、陰極として機能する共通電極と、を有する。
 または、本発明の一態様の表示装置は、陰極として機能する画素電極と、画素電極上にこの順で設けられた、それぞれ島状の、電子注入層、電子輸送層、発光層、及び、正孔輸送層と、画素電極の端部を覆う絶縁層と、電子注入層、電子輸送層、発光層、及び、正孔輸送層のそれぞれの側面を覆うように設けられた絶縁層と、正孔輸送層上に設けられた正孔注入層と、正孔注入層上に設けられ、陽極として機能する共通電極と、を有する。
 または、本発明の一態様の表示装置は、画素電極と、画素電極上の第1の発光ユニットと、第1の発光ユニット上の中間層(電荷発生層ともいう)と、中間層上の第2の発光ユニットと、画素電極の端部を覆う絶縁層と、第1の発光ユニット、中間層、及び、第2の発光ユニットのそれぞれの側面を覆うように設けられた絶縁層と、第2の発光ユニット上に設けられた共通電極と、を有する。なお、第2の発光ユニットと共通電極との間に、各色の発光デバイスに共通層が設けられていてもよい。
 正孔注入層、電子注入層、または電荷発生層などは、EL層の中では、比較的導電性が高い層であることが多い。本発明の一態様の表示装置では、これらの層の側面が絶縁層で覆われるため、共通電極などと接することを抑制することができる。したがって、発光デバイスのショートを抑制し、発光デバイスの信頼性を高めることができる。
 このような構成とすることで、精細度または解像度が高く、信頼性の高い、表示装置を作製することができる。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く、1つの画素に3つ以上の副画素を用いた配列方法であっても、極めて高精細な表示装置を実現できる。例えば、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。
 島状のEL層などの側面を覆う絶縁層は、単層構造であってもよく、積層構造であってもよい。特に、2層構造の絶縁層を適用することが好ましい。例えば、絶縁層の1層目は、EL層に接して形成されるため、無機絶縁材料を用いて形成することが好ましい。特に、成膜ダメージが小さい原子層堆積(ALD:Atomic Layer Deposition)法を用いて形成することが好ましい。そのほか、ALD法よりも成膜速度が速い、スパッタリング法、化学気相堆積(CVD:Chemical Vapor Deposition)法、または、プラズマ化学気相堆積(PECVD:Plasma Enhanced CVD)法を用いて無機絶縁層を形成することが好ましい。これにより、信頼性の高い表示装置を生産性高く作製することができる。また、絶縁層の2層目は、1層目の絶縁層に形成された凹部を平坦化するように、有機材料を用いて形成することが好ましい。
 例えば、絶縁層の1層目に、ALD法により形成した酸化アルミニウム膜を用い、絶縁層の2層目に、感光性の有機樹脂膜を用いることができる。
 また、単層構造の絶縁層を形成してもよい。例えば、無機材料を用いた単層構造の絶縁層を形成することで、当該絶縁層をEL層の保護絶縁層として用いることができる。これにより、表示装置の信頼性を高めることができる。また、例えば、有機材料を用いた単層構造の絶縁層を形成することで、隣り合うEL層の間を当該絶縁層で充填し、平坦化することができる。これにより、EL層及び絶縁層上に形成する共通電極(上部電極)の被覆性を高めることができる。
[表示装置の構成例1]
 図1A及び図1Bに、本発明の一態様の表示装置を示す。
 図1Aに表示装置100の上面図(平面図とよぶこともできる。)を示す。表示装置100は、複数の画素110がマトリクス状に配置された表示部と、表示部の外側の接続部140と、を有する。
 図1Aに示す画素110には、ストライプ配列が適用されている。図1Aに示す画素110は、副画素110a、110b、110cの、3つの副画素から構成される。副画素110a、110b、110cは、白色発光する発光デバイス130a、130b、130c(以下、まとめて発光デバイス130と呼ぶ場合がある。)を有する。発光デバイス130a、130b、130cに重畳して設けられた着色層129a、129b、129c(以下、まとめて着色層129と呼ぶ場合がある。)によって、それぞれの副画素が異なる色の光を発する。副画素110a、110b、110c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。
 図1Aでは、異なる色の副画素がX方向に並べて配置されており、同じ色の副画素が、Y方向に並べて配置されている例を示す。なお、異なる色の副画素がY方向に並べて配置され、同じ色の副画素が、X方向に並べて配置されていてもよい。
 図1Aでは、上面視(平面視とよぶこともできる。)で、接続部140が表示部の下側に位置する例を示すが、特に限定されない。接続部140は、上面視で、表示部の上側、右側、左側、下側の少なくとも一箇所に設けられていればよく、表示部の四辺を囲むように設けられていてもよい。また、接続部140は、単数であっても複数であってもよい。
 図1Bに、図1Aにおける一点鎖線X1−X2間の断面図を示す。
 図1Bに示すように、表示装置100は、トランジスタを含む層101上に、発光デバイス130a、130b、130cが設けられ、これらの発光デバイスを覆うように保護層131、132が設けられている。保護層132上には、着色層129a、129b、129cが設けられている。さらにその上に、樹脂層122によって基板120が貼り合わされている。また、隣り合う発光デバイスの間の領域には、絶縁層125と、絶縁層125上の絶縁層127と、が設けられている。
 本発明の一態様の表示装置は、発光デバイスが形成されている基板とは反対方向に光を射出する上面射出型(トップエミッション型)、発光デバイスが形成されている基板側に光を射出する下面射出型(ボトムエミッション型)、両面に光を射出する両面射出型(デュアルエミッション型)のいずれであってもよい。
 トランジスタを含む層101には、例えば、基板に複数のトランジスタが設けられ、これらのトランジスタを覆うように絶縁層が設けられた積層構造を適用することができる。トランジスタを含む層101は、隣り合う発光デバイスの間に凹部を有していてもよい。例えば、トランジスタを含む層101の最表面に位置する絶縁層に凹部が設けられていてもよい。トランジスタを含む層101の構成例は、実施の形態3、4で後述する。
 発光デバイス130a、130b、130cは、は、白色(W)の光を発することが好ましい。これらの上にそれぞれ異なる色の光を透過する、着色層129a、129b、129cを設けることで、異なる色の光を発する副画素110a、110b、110cを形成することができる。
 発光デバイス130a、130b、130cとしては、例えば、OLED、またはQLEDを用いることが好ましい。発光デバイス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)、無機化合物(量子ドット材料など)、熱活性化遅延蛍光を示す物質(TADF材料)などが挙げられる。なお、TADF材料としては、一重項励起状態と三重項励起状態間が熱平衡状態にある材料を用いてもよい。このようなTADF材料は発光寿命(励起寿命)が短くなるため、発光デバイスにおける高輝度領域での効率低下を抑制することができる。
 発光デバイスは、一対の電極間にEL層を有する。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。
 発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。
 発光デバイス130aは、トランジスタを含む層101上の画素電極111aと、画素電極111a上の島状の第1の層113aと、島状の第1の層113a上の第5の層114と、第5の層114上の共通電極115と、を有する。発光デバイス130aにおいて、第1の層113a、及び、第5の層114をまとめてEL層と呼ぶことができる。
 本実施の形態の発光デバイスの構成に、特に限定はなく、シングル構造であってもタンデム構造であってもよい。なお、発光デバイスの構成例については、実施の形態2で後述する。
 発光デバイス130bは、トランジスタを含む層101上の画素電極111bと、画素電極111b上の島状の第2の層113bと、島状の第2の層113b上の第5の層114と、第5の層114上の共通電極115と、を有する。発光デバイス130bにおいて、第2の層113b、及び、第5の層114をまとめてEL層と呼ぶことができる。
 発光デバイス130cは、トランジスタを含む層101上の画素電極111cと、画素電極111c上の島状の第3の層113cと、島状の第3の層113c上の第5の層114と、第5の層114上の共通電極115と、を有する。発光デバイス130cにおいて、第3の層113c、及び、第5の層114をまとめてEL層と呼ぶことができる。
 各色の発光デバイスにおいて、共通電極として、同一の膜を共有している。各発光デバイスが共通して有する共通電極は、接続部140に設けられた導電層と電気的に接続される。
 画素電極と共通電極のうち、光を取り出す側の電極には、可視光を透過する導電膜を用いる。また、光を取り出さない側の電極には、可視光を反射する導電膜を用いることが好ましい。
 発光デバイスの一対の電極(画素電極と共通電極)を形成する材料としては、金属、合金、電気伝導性化合物、及びこれらの混合物などを適宜用いることができる。具体的には、インジウムスズ酸化物(In−Sn酸化物、ITOともいう)、In−Si−Sn酸化物(ITSOともいう)、インジウム亜鉛酸化物(In−Zn酸化物)、In−W−Zn酸化物、アルミニウム、マグネシウム、ニッケル、及びランタンの合金(Al−Ni−La)等のアルミニウムを含む合金(アルミニウム合金)、並びに、銀とマグネシウムの合金、及び、銀とパラジウムと銅の合金(Ag−Pd−Cu、APCとも記す)等の銀を含む合金が挙げられる。その他、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、ガリウム(Ga)、亜鉛(Zn)、インジウム(In)、スズ(Sn)、モリブデン(Mo)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、パラジウム(Pd)、金(Au)、白金(Pt)、銀(Ag)、イットリウム(Y)、ネオジム(Nd)などの金属、及びこれらを適宜組み合わせて含む合金を用いることもできる。その他、上記例示のない元素周期表の第1族または第2族に属する元素(例えば、リチウム(Li)、セシウム(Cs)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr))、ユウロピウム(Eu)、イッテルビウム(Yb)などの希土類金属及びこれらを適宜組み合わせて含む合金、グラフェン等を用いることができる。また、上記の金属、合金、電気伝導性化合物、及びこれらの混合物などを適宜積層して、発光デバイスの一対の電極(画素電極と共通電極)を形成してもよい。
 発光デバイスには、微小光共振器(マイクロキャビティ)構造が適用されていることが好ましい。したがって、発光デバイスが有する一対の電極の一方は、可視光に対する透過性及び反射性を有する電極(半透過・半反射電極)を有することが好ましく、他方は、可視光に対する反射性を有する電極(反射電極)を有することが好ましい。発光デバイスがマイクロキャビティ構造を有することで、発光層から得られる発光を両電極間で共振させ、発光デバイスから射出される光を強めることができる。
 なお、半透過・半反射電極は、反射電極と可視光に対する透過性を有する電極(透明電極ともいう)との積層構造とすることができる。
 透明電極の光の透過率は、40%以上とする。例えば、発光デバイスには、可視光(波長400nm以上750nm未満の光)の透過率が40%以上である電極を用いることが好ましい。半透過・半反射電極の可視光の反射率は、10%以上95%以下、好ましくは30%以上80%以下とする。反射電極の可視光の反射率は、40%以上100%以下、好ましくは70%以上100%以下とする。また、これらの電極の抵抗率は、1×10−2Ωcm以下が好ましい。
 第1の層113a、第2の層113b、及び、第3の層113cは、それぞれ、島状に設けられる。第1の層113a、第2の層113b、及び、第3の層113cは、それぞれ、発光層を有する。第1の層113a、第2の層113b、及び、第3の層113cは、白色の光を発する発光層を有することが好ましい。ここで、島状の第1の層113aと、島状の第2の層113bと、島状の第3の層113cとは、同一の材料を有することが好ましい。つまり、島状の第1の層113a、島状の第2の層113b、及び島状の第3の層113cは、同じ工程で成膜された膜をパターニングして形成されることが好ましい。
 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。
 第1の層113a、第2の層113b、及び、第3の層113cは、発光層以外の層として、正孔注入性の高い物質、正孔輸送性の高い物質、正孔ブロック材料、電子輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、電子ブロック材料、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、第1の層113a、第2の層113b、及び、第3の層113cは、それぞれ、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一つ以上を有していてもよい。
 EL層のうち、各発光デバイスに共通して形成される層としては、正孔注入層、正孔輸送層、正孔ブロック層(正孔抑止層と呼ぶ場合がある。)、電子ブロック層(電子抑止層と呼ぶ場合がある。)、電子輸送層、及び電子注入層のうち一つ以上を適用することができる。例えば、第5の層114として、キャリア注入層(正孔注入層または電子注入層)を形成してもよい。なお、EL層の全ての層を色ごとに作り分けてもよい。つまり、EL層は、各色の発光デバイスに共通して形成される層を有していなくてもよい。
 第1の層113a、第2の層113b、及び、第3の層113cは、それぞれ、発光層と、発光層上のキャリア輸送層を有することが好ましい。これにより、表示装置100の作製工程中に、発光層が最表面に露出することを抑制し、発光層が受けるダメージを低減することができる。これにより、発光デバイスの信頼性を高めることができる。
 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。
 また、電子輸送層は、積層構造を有していても良く、また、陽極側から発光層を通過して陰極側に移動するホールをブロックするための正孔ブロック層を発光層に接して有していても良い。
 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用いる構成とすることができる。
 または、電子注入層としては、電子輸送性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。
 また、タンデム構造の発光デバイスを作製する場合、2つの発光ユニットとの間に、中間層を設ける。中間層は、一対の電極間に電圧を印加したときに、2つの発光ユニットの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。
 中間層としては、例えば、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。
 画素電極111a、111b、111cのそれぞれの端部は、絶縁層121によって覆われている。
 絶縁層121は、無機絶縁膜及び有機絶縁膜の一方または双方を用いた、単層構造または積層構造とすることができる。
 画素電極の端部を覆う絶縁層121として、無機絶縁膜を用いると、有機絶縁膜を用いる場合に比べて、発光デバイスに不純物が入りにくく、発光デバイスの信頼性を高めることができる。画素電極の端部を覆う絶縁層121として、有機絶縁膜を用いると、無機絶縁膜を用いる場合に比べて、段差被覆性が高く、画素電極の形状の影響を受けにくい。そのため、発光デバイスのショートを防止できる。具体的には、絶縁層121として、有機絶縁膜を用いると、絶縁層121の形状をテーパー形状などに加工することができる。なお、本明細書等において、テーパー形状とは、構造の側面の少なくとも一部が、基板面に対して傾斜して設けられている形状のことを指す。例えば、傾斜した側面と基板面とがなす角(テーパー角ともいう)が90°未満である領域を有すると好ましい。
 第1の層113a、第2の層113b、及び、第3の層113cのそれぞれの側面は、絶縁層121上に設けられた絶縁層125及び絶縁層127によって覆われている。これにより、第5の層114(または共通電極115)が、第1の層113a、第2の層113b、及び、第3の層113cのいずれかの側面と接することを抑制し、発光デバイスのショートを抑制することができる。
 また、第1の層113a、第2の層113b、及び、第3の層113cがタンデム構造を有する場合、これらの層に含まれる、複数の発光ユニット、および中間層のそれぞれの側面も、絶縁層125及び絶縁層127によって覆われる。これにより、第5の層114(または共通電極115)が、複数の発光ユニット、および中間層のいずれかの側面と接することを抑制し、発光デバイスのショートを抑制することができる。
 絶縁層125は、第1の層113a、第2の層113b、及び、第3の層113cの側面を覆うことが好ましい。絶縁層125は、第1の層113a、第2の層113b、及び、第3の層113cのそれぞれの側面と接する構成とすることができる。また、絶縁層125の下面が、絶縁層121の上面と接する構成とすることができる。
 絶縁層127は、絶縁層125に形成された凹部を充填するように、絶縁層125上に設けられる。絶縁層127は、絶縁層125を介して、第1の層113a、第2の層113b、及び、第3の層113cのそれぞれの側面と、絶縁層121の上面と、重なる構成とすることができる。
 なお、絶縁層125及び絶縁層127のいずれか一方を設けなくてもよい。例えば、絶縁層125を設けない場合、絶縁層127は、第1の層113a、第2の層113b、及び、第3の層113cのそれぞれの側面と接する構成とすることができる。
 第5の層114及び共通電極115は、第1の層113a、第2の層113b、第3の層113c、絶縁層125、及び絶縁層127上に設けられる。絶縁層125及び絶縁層127を設ける前の段階では、EL層が設けられる領域と、EL層が設けられない領域(発光デバイス間の領域)と、に起因する段差が生じている。本発明の一態様の表示装置は、絶縁層125及び絶縁層127を有することで当該段差を平坦化させることができ、第5の層114及び共通電極115の被覆性を向上させることができる。したがって、段切れによる接続不良を抑制することができる。または、段差によって共通電極115が局所的に薄膜化して電気抵抗が上昇することを抑制することができる。
 第5の層114及び共通電極115の形成面の平坦性を向上させるために、絶縁層125の上面及び絶縁層127の上面の高さは、それぞれ、第1の層113a、第2の層113b、及び、第3の層113cの少なくとも一つの上面の高さと一致または概略一致することが好ましい。また、絶縁層127の上面は平坦な形状を有することが好ましく、凸部、凸曲面、凹曲面、または凹部を有していてもよい。
 絶縁層125は、第1の層113a、第2の層113b、及び、第3の層113cの側面と接する領域を有し、第1の層113a、第2の層113b、及び、第3の層113cの保護絶縁層として機能する。絶縁層125を設けることで、第1の層113a、第2の層113b、及び、第3の層113cの側面から内部へ不純物(酸素、水分等)が侵入することを抑制でき、信頼性の高い表示装置とすることができる。
 断面視において第1の層113a、第2の層113b、及び、第3の層113cの側面と接する領域における絶縁層125の幅(厚さ)が大きいと、第1の層113a、第2の層113b、及び、第3の層113cの間隔が大きくなり、開口率が低くなってしまう場合がある。また、絶縁層125の幅(厚さ)が小さいと、第1の層113a、第2の層113b、及び、第3の層113cの側面から内部へ不純物が侵入することを抑制する効果が小さくなってしまう場合がある。第1の層113a、第2の層113b、及び、第3の層113cの側面と接する領域における絶縁層125の幅(厚さ)は、3nm以上200nm以下が好ましく、さらには3nm以上150nm以下が好ましく、さらには5nm以上150nm以下が好ましく、さらには5nm以上100nm以下が好ましく、さらには10nm以上100nm以下が好ましく、さらには10nm以上50nm以下が好ましい。絶縁層125の幅(厚さ)を前述の範囲とすることで、高い開口率を有し、かつ信頼性の高い表示装置とすることができる。
 絶縁層125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、酸化アルミニウムは、エッチングにおいて、EL層との選択比が高く、後述する絶縁層127の形成において、EL層を保護する機能を有するため、好ましい。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、窒化シリコン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。また、絶縁層125として、無機材料を用いて積層膜の構成とする場合、酸化アルミニウム膜と、窒化シリコン膜との積層構造などを用いると好適である。
 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。
 絶縁層125上に設けられる絶縁層127は、隣接する発光デバイス間に形成された絶縁層125の凹部を平坦化する機能を有する。換言すると、絶縁層127を有することで共通電極115の形成面の平坦性を向上させる効果を奏する。絶縁層127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、絶縁層127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、絶縁層127として、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリビニルブチラル、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、絶縁層127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。
 絶縁層127の上面の高さと、第1の層113a、第2の層113b、及び、第3の層113cのいずれかの上面の高さとの差が、例えば、絶縁層127の厚さの0.5倍以下が好ましく、0.3倍以下がより好ましい。また例えば、第1の層113a、第2の層113b、及び、第3の層113cのいずれかの上面が絶縁層127の上面よりも高くなるように、絶縁層127を設けてもよい。また、例えば、絶縁層127の上面が、第1の層113a、第2の層113b、または、第3の層113cが有する発光層の上面よりも高くなるように、絶縁層127を設けてもよい。
 なお、絶縁層127を設けることによって、島状に形成されたEL層の少なくとも一部の層が、キャリア注入層または共通電極と接することを抑制することができる。したがって、発光デバイスのショートを抑制し、発光デバイスの信頼性を高めることができる。また、絶縁層127を設けることで、隣り合う島状のEL層の間を埋めることができるため、島状のEL層上に設ける層(キャリア注入層、共通電極など)の被形成面の凹凸を低減し、より平坦にすることができる。したがって、キャリア注入層または共通電極の被覆性を高めることができる。
 また、絶縁層127は、外部引き出し端子部(例えば、後述する表示部の外側の接続部140など)と同時に形成することが可能であるため、製造プロセスを増加させることなく形成することが可能である。また、絶縁層127を設けることによって、膜剥がれを防止する効果を奏する。具体的には、有機層(例えば、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、及び電子注入層の中から選ばれるいずれか一または複数)と、絶縁層と、を接して設けることができるため、絶縁層を設けない構成と比較して、密着性を高めることができる。
 なお、絶縁層127として、感光性の有機樹脂膜を用い、絶縁層125として、ALD法により形成した酸化アルミニウム膜を用いる構成とすることで、感光性の有機樹脂膜と、EL層の側面とが直接接しない構成とすることができる。例えば、EL層の側面と、感光性の有機樹脂膜とが、直接接する構成の場合、感光性の有機樹脂膜に含まれうる有機溶媒などがEL層の側面にダメージを与える可能性がある。一方で本発明の一態様の構成においては、EL層の側面は、上記ALD法により形成した酸化アルミニウム膜により覆われた構成となるため、感光性の有機樹脂膜に含まれうる有機溶媒がEL層の側面に直接接しない構成とすることができる。
 発光デバイス130a、130b、130c上に保護層131、132を有することが好ましい。保護層131、132を設けることで、発光デバイスの信頼性を高めることができる。
 保護層131、132の導電性は問わない。保護層131、132としては、絶縁膜、半導体膜、及び、導電膜の少なくとも一種を用いることができる。
 保護層131、132が無機膜または無機絶縁膜を有することで、共通電極115の酸化を防止する、発光デバイス130a、130b、130cに不純物(水分、酸素など)が入り込むことを抑制する、など、発光デバイスの劣化を抑制し、表示装置の信頼性を高めることができる。
 保護層131、132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。酸化絶縁膜としては、酸化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化ガリウム膜、酸化ゲルマニウム膜、酸化イットリウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化ランタン膜、酸化ネオジム膜、酸化ハフニウム膜、及び酸化タンタル膜などが挙げられる。窒化絶縁膜としては、窒化シリコン膜及び窒化アルミニウム膜などが挙げられる。酸化窒化絶縁膜としては、酸化窒化シリコン膜、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。
 保護層131、132は、それぞれ、窒化絶縁膜または窒化酸化絶縁膜を有することが好ましく、窒化絶縁膜を有することがより好ましい。
 また、保護層131、132には、In−Sn酸化物(ITOともいう)、In−Zn酸化物、Ga−Zn酸化物、Al−Zn酸化物、またはインジウムガリウム亜鉛酸化物(In−Ga−Zn酸化物、IGZOともいう)などを含む無機膜を用いることもできる。当該無機膜は、高抵抗であることが好ましく、具体的には、共通電極115よりも高抵抗であることが好ましい。当該無機膜は、さらに窒素を含んでいてもよい。例えば、共通電極115に銀とマグネシウムの合金などの不純物(水分、酸素など)で劣化しやすい金属を用いる場合、In−Ga−Zn酸化物などを保護層131として用いることができる。
 発光デバイスの発光を、保護層131、132を介して取り出す場合、保護層131、132は、可視光に対する透過性が高いことが好ましい。例えば、ITO、IGZO、及び、酸化アルミニウムは、それぞれ、可視光に対する透過性が高い無機材料であるため、好ましい。
 保護層131、132としては、例えば、酸化アルミニウム膜と、酸化アルミニウム膜上の窒化シリコン膜と、の積層構造、または、酸化アルミニウム膜と、酸化アルミニウム膜上のIGZO膜と、の積層構造などを用いることができる。当該積層構造を用いることで、EL層側に入り込む不純物(水、酸素など)を抑制することができる。
 さらに、保護層131、132は、有機膜を有していてもよい。例えば、保護層132は、有機膜と無機膜の双方を有していてもよい。
 保護層131と保護層132とで異なる成膜方法を用いてもよい。具体的には、原子層堆積(ALD:Atomic Layer Deposition)法を用いて保護層131を形成し、スパッタリング法を用いて保護層132を形成してもよい。
 保護層132上には、着色層129(着色層129a、着色層129b、及び着色層129c)が設けられる。着色層129aは発光デバイス130aと重なる領域を有し、着色層129bは発光デバイス130bと重なる領域を有し、着色層129cは発光デバイス130cと重なる領域を有する。着色層129a、129b、129cは、少なくともそれぞれの発光デバイス130が有する発光層と重なる領域を有する。
 着色層129a、着色層129b、及び着色層129cは、互いに異なる色の光を透過する機能を有する。例えば、着色層129aは赤色の光を透過する機能を有し、着色層129bは緑色の光を透過する機能を有し、着色層129cは青色の光を透過する機能を有する。これにより、表示装置100は、フルカラー表示を行うことができる。なお、着色層129a、着色層129b、及び着色層129cは、シアン、マゼンタ、及び黄色の光のいずれかを透過する機能を有してもよい。
 ここで、隣接する2つの着色層129は、互いに重なる領域を有することが好ましい。具体的には、発光デバイス130と重ならない領域において、隣接する2つの着色層129が互いに重なる領域を有することが好ましい。異なる色の光を透過する2つの着色層129が互いに重なることで、2つの着色層129が互いに重なる領域において、2つの着色層129を遮光層として機能させることができる。よって、発光デバイス130が発する光が隣接する副画素に漏れることを抑制できる。例えば、着色層129aと重なる発光デバイス130aが発する光が、着色層129bに入射されることを抑制できる。よって、表示装置に表示される画像の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、隣接する2つの着色層129が互いに重なる領域を有さなくてもよい。この場合、発光デバイス130と重ならない領域に、遮光層を設けることが好ましい。遮光層は、例えば基板120の樹脂層122側の面に設けることができる。また、着色層129を、基板120の樹脂層122側の面に設けてもよい。
 また、保護層131上に着色層129を形成することで、基板120上に着色層129を形成する場合に比べて、各発光デバイス130と各着色層129との位置合わせが容易であり、極めて高精細な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。
 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。上記のように、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。
 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。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。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構成については、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)は、各色の発光デバイスを作り分ける構造(SBS(Side By Side)構造と呼ぶことができる。)と比較して、製造プロセスが簡単であるため、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。
 本実施の形態の表示装置は、発光デバイス間の距離を狭くすることができる。具体的には、発光デバイス間の距離、EL層間の距離、または画素電極間の距離を、10μm未満、5μm以下、3μm以下、2μm以下、1μm以下、500nm以下、200nm以下、100nm以下、90nm以下、70nm以下、50nm以下、30nm以下、20nm以下、15nm以下、または10nm以下とすることができる。別言すると、第1の層113aの側面と第2の層113bの側面との間隔、または第2の層113bの側面と第3の層113cの側面との間隔が1μm以下の領域を有し、好ましくは0.5μm(500nm)以下の領域を有し、さらに好ましくは100nm以下の領域を有する。
 基板120の樹脂層122側の面には、遮光層を設けてもよい。また、基板120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120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。
 基板120には、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。発光デバイス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120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、フレキシブルディスプレイを実現することができる。また、基板120として偏光板を用いてもよい。
 基板120としては、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120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。
 樹脂層122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。
 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、発光デバイスが有する導電層(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。
 次に、図2および図3を用いて、表示装置100の断面形状の変形例について説明する。
 図2Aに示すように、表示装置100にマイクロレンズ134を設ける構成にしてもよい。ここで、図2Aに示す表示装置100は、第1の基板135と、第2の基板136と、を有する。第1の基板135は、トランジスタを含む層101と、画素電極111a、111b、111cと、第1の層113aと、第2の層113bと、第3の層113cと、第5の層114と、共通電極115と、保護層131、132と、絶縁層121、125、127と、を含む。第2の基板136は、基板120と、着色層129a、129b、129cと、絶縁層133と、マイクロレンズ134と、を含む。
 第2の基板136は、基板120を基準にすると、基板120上に着色層129が設けられ、着色層129の上に絶縁層133が設けられ、絶縁層133の上にマイクロレンズ134が設けられる。マイクロレンズ134および着色層129は、対応するいずれかの発光デバイス130と重畳するように配置される。
 マイクロレンズ134は、可視光に対して透光性の高い樹脂またはガラスなどを用いればよい。マイクロレンズ134は、副画素ごとに別個に形成されていてもよいし、複数の副画素で一体化されていてもよい。マイクロレンズ134を設けることで、発光デバイス130が発する光を集光し、表示装置100の光取り出し効率の向上を図ることができる。
 絶縁層133は、保護層131、132に用いることができる、無機絶縁膜または有機絶縁膜を用いればよい。また、絶縁層133は、平坦化膜として機能することが好ましく、この場合、絶縁層133として有機絶縁膜を用いることが好ましい。また、絶縁層133を設けない構成にしてもよい。
 図2Bに示すように、図2Aに示す表示装置100は、第1の基板135と、第2の基板136を、樹脂層122によって、貼り合わせることで、形成することができる。
 また、図1Bにおいては、絶縁層125を設ける構成を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、図3Aに示すように、絶縁層125を設けない構成にしてもよい。このとき、絶縁層127の下面は、絶縁層121の上面に接する。また、絶縁層127には、第1の層113a、第2の層113b、及び第3の層113cに与えるダメージの少ない有機材料を用いることが好ましい。例えば、絶縁層127には、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリビニルブチラル、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好ましい。
 また、図1Bにおいては、絶縁層125の上面及び絶縁層127の上面の高さが、それぞれ、第1の層113a、第2の層113b、及び、第3の層113cの少なくとも一つの上面の高さと一致または概略一致する構成を示したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、図3Bに示すように、絶縁層125の上面及び絶縁層127の上面が、第1の層113aの上面、第2の層113bの上面、及び、第3の層113cの上面より高くなる構成にしてもよい。
 図3Bに示すように、第1の層113a、第2の層113b、および/または第3の層113cの上に、第1の犠牲層118、および第2の犠牲層119の一方または両方が形成される場合がある。例えば、第1の層113aの上面、第2の層113bの上面、及び、第3の層113cの上に、第1の犠牲層118が形成され、第1の犠牲層118の上に第2の犠牲層119が形成される。第1の犠牲層118の一方の側面、および第2の犠牲層119の一方の側面は、絶縁層125に接する。また、第1の犠牲層118の他方の側面、および第2の犠牲層119の他方の側面は、第5の層114に接する。なお、第1の犠牲層118、および第2の犠牲層119は、表示装置100の作製工程において用いられる犠牲層であり、詳細は後述する。
 ここで、第1の犠牲層118の側面、第2の犠牲層119の側面、絶縁層125の側面の一部、及び絶縁層127の側面の一部によって、形成される平面は、断面視において、テーパー形状を有することが好ましい。当該平面が断面視において、テーパー形状を有することで、第1の犠牲層118、第2の犠牲層119、絶縁層125、及び絶縁層127を覆って形成される第5の層114及び共通電極115を被覆性良く形成し、段切れなどが発生するのを防ぐことができる。
 また、図2Aにおいては、マイクロレンズ134を基板120側に設ける構成を示したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、図3Cに示すように、トランジスタを含む層101側に設ける構成にしてもよい。この場合、着色層129の上に絶縁層133を設け、絶縁層133上にマイクロレンズ134を設ければよい。マイクロレンズ134上に設けられた樹脂層122によって基板120が貼り合わされる。
 図4Aに示すように、画素は副画素を4種類有する構成とすることができる。
 図4Aに表示装置100の上面図を示す。表示装置100は、複数の画素110がマトリクス状に配置された表示部と、表示部の外側の接続部140と、を有する。
 図4Aに示す画素110は、副画素110a、110b、110c、110dの、4種類の副画素から構成される。
 例えば、副画素110a、110b、110c、110dは、それぞれ異なる色の光を発する発光デバイスを有する構成とすることができる。副画素110dも、副画素110a、110b、110cと同様に、白色光を発する発光デバイス130dを有する。ただし、副画素110dは、副画素110a、110b、110cと異なり、着色層を有さない。このような構成にすることで、例えば、副画素110a、110b、110cは、それぞれ、赤色、緑色、青色の副画素とすることができ、副画素110dは白色の副画素とすることができる。
 図4Aでは、1つの画素110が2行3列で構成されている例を示す。画素110は、上の行(1行目)に、3つの副画素(副画素110a、110b、110c)を有し、下の行(2行目)に、3つの副画素110dを有する。言い換えると、画素110は、左の列(1列目)に、副画素110a及び副画素110dを有し、中央の列(2列目)に副画素110b及び副画素110dを有し、右の列(3列目)に副画素110c及び副画素110dを有する。図4Aに示すように、上の行と下の行との副画素の配置を揃える構成とすることで、製造プロセスで生じうるゴミなどを効率よく除去することが可能となる。したがって、表示品位の高い表示装置を提供することができる。
 図4Bに、図4Aにおける一点鎖線X3−X4間の断面図を示す。図4Bに示す構成は、発光デバイス130dを有する点以外は、図1Bと同様の構成である。したがって、図1Bと同様の部分については説明を省略する。
 図4Bに示すように、表示装置100は、トランジスタを含む層101上に、発光デバイス130a、130b、130c、130dが設けられ、これらの発光デバイスを覆うように保護層131、132が設けられている。保護層132上には、樹脂層122によって基板120が貼り合わされている。また、隣り合う発光デバイスの間の領域には、絶縁層125及び絶縁層127が設けられている。絶縁層125及び絶縁層127は絶縁層121上に設けられる。
 発光デバイス130a、130b、130c、130dは、白色光を発する。発光デバイス130aに重畳して着色層129aが設けられ、発光デバイス130bに重畳して着色層129bが設けられ、発光デバイス130cに重畳して着色層129cが設けられる。発光デバイス130dの上には着色層が設けられない。例えば、着色層129aが赤色(R)の光を透過し、着色層129bが緑色(G)の光を透過し、着色層129cが青色(B)の光を透過する構成にすることで、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)、白色(W)の4色の光を発する組み合わせにすることができる。
 発光デバイス130dは、トランジスタを含む層101上の画素電極111dと、画素電極111d上の島状の第4の層113dと、島状の第4の層113d上の第5の層114と、第5の層114上の共通電極115と、を有する。発光デバイス130dにおいて、第4の層113d、及び、第5の層114をまとめてEL層と呼ぶことができる。なお、画素電極111dは、画素電極111a、111b、111cと同様の材料を用いればよい。また、第4の層113dは、第1の層113a、第2の層113b、及び第3の層113cと同様の材料を用いればよい。
 3つの副画素110dは、それぞれ独立に発光デバイス130dを有していてもよく、1つの発光デバイス130dを共通して有していてもよい。つまり、画素110は、発光デバイス130dを1つ有していてもよく、3つ有していてもよい。
[画素のレイアウト]
 次に、図1A及び図4Aとは異なる画素レイアウトについて説明する。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。
 図5Aに示す画素110には、Sストライプ配列が適用されている。図5Aに示す画素110は、副画素110a、110b、110cの、3つの副画素から構成される。例えば、図6Aに示すように、副画素110aを青色の副画素Bとし、副画素110bを赤色の副画素Rとし、副画素110cを緑色の副画素Gとしてもよい。
 図5Bに示す画素110は、角が丸い略台形の上面形状を有する副画素110aと、角が丸い略三角形の上面形状を有する副画素110b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110cと、を有する。また、副画素110aは、副画素110b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、図6Bに示すように、副画素110aを緑色の副画素Gとし、副画素110bを赤色の副画素Rとし、副画素110cを青色の副画素Bとしてもよい。
 図5Cに示す画素124a、124bには、ペンタイル配列が適用されている。図5Cでは、副画素110a及び副画素110bを有する画素124aと、副画素110b及び副画素110cを有する画素124bと、が交互に配置されている例を示す。例えば、図6Cに示すように、副画素110aを赤色の副画素Rとし、副画素110bを緑色の副画素Gとし、副画素110cを青色の副画素Bとしてもよい。
 図5D及び図5Eに示す画素124a、124bは、デルタ配列が適用されている。画素124aは上の行(1行目)に、2つの副画素(副画素110a、110b)を有し、下の行(2行目)に、1つの副画素(副画素110c)を有する。画素124bは上の行(1行目)に、1つの副画素(副画素110c)を有し、下の行(2行目)に、2つの副画素(副画素110a、110b)を有する。例えば、図6Dに示すように、副画素110aを赤色の副画素Rとし、副画素110bを緑色の副画素Gとし、副画素110cを青色の副画素Bとしてもよい。
 図5D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5Eは、各副画素が、円形の上面形状を有する例である。
 図5Fは、各色の副画素がジグザグに配置されている例である。具体的には、上面視において、列方向に並ぶ2つの副画素(例えば、副画素110aと副画素110b、または、副画素110bと副画素110c)の上辺の位置がずれている。例えば、図6Eに示すように、副画素110aを赤色の副画素Rとし、副画素110bを緑色の副画素Gとし、副画素110cを青色の副画素Bとしてもよい。
 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。
 なお、図1Aに示すストライプ配列が適用された画素110においても、例えば、図6Fに示すように、副画素110aを赤色の副画素Rとし、副画素110bを緑色の副画素Gとし、副画素110cを青色の副画素Bとすることができる。
 図7A乃至図7Cに示す画素110は、ストライプ配列が適用されている。
 図7Aは、各副画素が、長方形の上面形状を有する例であり、図7B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7Cは、各副画素が、楕円形の上面形状を有する例である。
 図7D乃至図7Fに示す画素110は、マトリクス配列が適用されている。
 図7Dは、各副画素が、正方形の上面形状を有する例であり、図7E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7Fは、各副画素が、円形の上面形状を有する例である。
 図7A乃至図7Fに示す画素110は、副画素110a、110b、110c、110dの、4つの副画素から構成される。副画素110a、110b、110c、110dは、それぞれ異なる色の光を発する。例えば、副画素110a、110b、110c、110d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。例えば、図8A及び図8Bに示すように、副画素110a、110b、110c、110d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。または、副画素110a、110b、110c、110dは、それぞれ、赤色、緑色、青色、赤外発光の副画素とすることができる。
 図7Gでは、1つの画素110が、2行3列で構成されている例を示す。画素110は、上の行(1行目)に、3つの副画素(副画素110a、110b、110c)を有し、下の行(2行目)に、1つの副画素(副画素110d)を有する。言い換えると、画素110は、左の列(1列目)に、副画素110aを有し、中央の列(2列目)に副画素110bを有し、右の列(3列目)に副画素110cを有し、さらに、この3列にわたって、副画素110dを有する。
 なお、図4A及び図7Gに示す画素110において、例えば、図8C及び図8Dに示すように、副画素110aを赤色の副画素Rとし、副画素110bを緑色の副画素Gとし、副画素110cを青色の副画素Bとし、副画素110dを白色の副画素Wとすることができる。
 本発明の一態様の表示装置を備える電子機器は、副画素Wを用いたフラッシュライト機能、及び、副画素Wを用いた照明機能の一方または双方を有することができる。
 ここで、副画素Wが発する白色の光は、フラッシュライトまたはストロボライトのように瞬間的な輝度が高い光にしてもよいし、読書灯などのように演色性の高い光にしてもよい。なお、白色の光を読書灯などに用いる場合においては、白色発光の色温度を低くすればよい。例えば、白色の光を、電球色(例えば2500K以上3250K未満)、または温白色(3250K以上3800K未満)とすることで、使用者の目に優しい光源とすることができる。
 ストロボライト機能は、例えば、短い周期で、発光と非発光とを繰り返す構成で実現することができる。また、フラッシュライト機能は、例えば、電気二重層などの原理を利用して瞬間放電することで、閃光を発生させる構成で実現することができる。
 例えば、電子機器70にカメラ機能を設ける場合、ストロボライト機能、またはフラッシュライト機能を利用することで、図9Aに示すように、夜間でも電子機器70で画像を撮影することができる。ここで、電子機器70が有する表示装置100は面光源として機能し、被写体に影が生じにくいので、綺麗な画像を撮影することができる。なお、ストロボライト機能、またはフラッシュライト機能は夜間に限られず、使用することができる。電子機器70にストロボライト機能、またはフラッシュライト機能を設ける場合においては、白色発光の色温度を高くすればよい。例えば、電子機器70から射出される光の色温度を、白色(3800K以上4500K未満)、昼白色(4500K以上5500K未満)、あるいは昼光色(5500K以上7100K未満)とすればよい。
 また、フラッシュが必要以上に強い光を発することで、本来明るさの強弱がある部分が画像において白一色になってしまう場合がある(いわゆる白飛び)。一方、フラッシュの発光が弱すぎると、暗い部分が画像において黒一色になってしまう場合がある(いわゆる黒潰れ)。これに対して、表示装置が有する受光デバイスで被写体周囲の明るさを検知することで、副画素が有する発光デバイスが最適な光量に調整できる構成にしてもよい。すなわち、電子機器70は、露出計としての機能を有するともいえる。
 また、ストロボライト機能及びフラッシュライト機能は、防犯用途または護身用途などに利用することができる。例えば、図9Bに示すように、暴漢に向けて電子機器70を発光させることで、暴漢を怯ませることができる。また、暴漢に襲われるなどの非常時において、冷静に対処して、発光範囲の狭い護身用ライトの光を暴漢の顔に向けるのは難しい場合がある。これに対して、電子機器70が有する表示装置100は面光源であるため、表示装置100の向きが多少ずれていても、表示装置100の発光を暴漢の視野に入れることができる。
 なお、図9Bに示すように、防犯用または護身用のフラッシュライトとして機能させる場合、図9Aに示す夜間撮影時よりも、輝度を大きくすることが好ましい。また、表示装置100を複数回、間欠的に発光させることで、より暴漢を怯ませやすくすることができる。さらに電子機器70は、周囲に助けを求めるために、比較的音量の大きなブザー音などの音声を発してもよい。暴漢の顔の近くで音声を発することで、光だけでなく音声によっても暴漢を怯ませることができるため好適である。
 また、副画素Wが有する発光デバイスの発光の演色性を高める場合、当該発光デバイスに含まれる発光層の数、または当該発光層に含まれる発光物質の種類を増やすことが好ましい。これにより、より広い波長に強度を有する、ブロードな発光スペクトルを得ることができ、太陽光に近い、より演色性の高い発光を呈することができる。
 例えば、図9Cに示すように、演色性の高い発光が可能な電子機器70を読書灯などに用いてもよい。図9Cでは、電子機器70を、支持体72を用いて机74に固定している。このような支持体72を用いることで、電子機器70を読書灯として利用することができる。電子機器70が有する表示装置100は面光源として機能するため、対象(図9Cでは本)に陰影ができにくく、且つ対象からの反射光の分布が緩やかであるため光が映り込みにくい。これにより、対象の視認性が向上し、見やすくなる。また、白色発光の発光デバイスの発光スペクトルはブロードであるため、相対的にブルーライトも軽減されている。このため、電子機器70の使用者の眼精疲労などを軽減することができる。
 なお、支持体72の構成は、図9Cに示すものに限られるものではない。なるべく可動域が広くなるように、適宜アーム、または可動部などを設ければよい。また、図9Cにおいて、支持体72は、電子機器70を挟み込む形で把持しているが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、磁石、または吸盤などを適宜用いる構成にしてもよい。
 上記の照明用途の発光色としては、白色が好ましい。ただし、照明用途の発光色に、特に限定はなく、白色、青色、紫色、青紫色、緑色、黄緑色、黄色、橙色、赤色など、実施者が適宜、最適な発光色を一つまたは複数選択することもできる。
 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。
 図4Aに示す画素110が有する4つの副画素のうち、3つを、発光デバイスを有する構成とし、残りの1つを、受光デバイスを有する構成としてもよい。
 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。
 受光デバイスは、一対の電極間に少なくとも光電変換層として機能する活性層を有する。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。
 例えば、副画素110a、110b、110cが、R、G、Bの3色の副画素であり、副画素110dが、受光デバイスを有する副画素であってもよい。このとき、第4の層113dは、少なくとも活性層を有する。
 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。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。または、画素電極が陰極として機能し、共通電極が陽極として機能してもよい。
 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、ファインメタルマスクを用い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。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フラーレン、C70フラーレン等)、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フラーレン、C70フラーレンともに可視光領域に広い吸収帯を有しており、特にC70フラーレンはC60フラーレンに比べて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(II)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。
 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。
 図10A及び図10B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10Aに示す画素には、ストライプ配列が適用されている。図10Bに示す画素には、マトリクス配列が適用されている。
 図10C及び図10D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10C及び図10D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10C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10D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。図10Cに示すように、上の行と下の行との副画素の配置を揃える構成とすることで、製造プロセスで生じうるゴミなどを効率よく除去することが可能となる。したがって、表示品位の高い表示装置を提供することができる。なお、副画素のレイアウトは図10A乃至図10Dの構成に限られない。
 副画素R、副画素G、及び副画素Bは、それぞれ、白色光を発する発光デバイスを有している。副画素R、副画素G、及び副画素Bでは、当該発光デバイスに重畳して、対応する着色層が設けられる。
 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。
 図10Cにおいて、2つの副画素IRSは、それぞれ独立に受光デバイスを有していてもよく、1つの受光デバイスを共通して有していてもよい。つまり、図10Cに示す画素110は、副画素PS用の受光デバイスを1つ有し、副画素IRS用の受光デバイスを1つまたは2つ有する構成とすることができる。
 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。
 また、本発明の一態様の表示装置は、リフレッシュレートを可変にすることができる。例えば、表示装置に表示されるコンテンツに応じてリフレッシュレートを調整(例えば、1Hz以上240Hz以下の範囲で調整)して消費電力を低減させることができる。また、当該リフレッシュレートに応じて、タッチセンサ、またはニアタッチセンサの駆動周波数を変化させてもよい。例えば、表示装置のリフレッシュレートが120Hzの場合、タッチセンサ、またはニアタッチセンサの駆動周波数を120Hzよりも高い周波数(代表的には240Hz)とする構成とすることができる。当該構成とすることで、低消費電力が実現でき、且つタッチセンサ、またはニアタッチセンサの応答速度を高めることが可能となる。
 図10E乃至図10Gに示す表示装置100は、基板351と基板359との間に、受光デバイスを有する層353、機能層355、及び、発光デバイスを有する層357を有する。
 機能層355は、受光デバイスを駆動する回路、及び、発光デバイスを駆動する回路を有する。機能層355には、スイッチ、トランジスタ、容量、抵抗、配線、端子などを設けることができる。なお、発光デバイス及び受光デバイスをパッシブマトリクス方式で駆動させる場合には、スイッチ及びトランジスタを設けない構成としてもよい。
 例えば、図10Eに示すように、発光デバイスを有する層357において発光デバイスが発した光を、表示装置100に接触した指352が反射することで、受光デバイスを有する層353における受光デバイスがその反射光を検出する。これにより、表示装置100に指352が接触したことを検出することができる。または、図10F及び図10Gに示すように、表示装置に近接している(接触していない)対象物を検出または撮像する機能を有していてもよい。図10Fでは、人の指を検出する例を示し、図10Gでは人の目の周辺、表面、または内部の情報(瞬きの回数、眼球の動き、瞼の動きなど)を検出する例を示す。
 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を用いた検出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。
 以上のように、本発明の一態様の表示装置は、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。
[表示装置の作製方法例]
 次に、図11乃至図17を用いて表示装置の作製方法例を説明する。図11A及び図11Bは、表示装置の作製方法を示す上面図である。図12A乃至図12Cには、図1Aにおける一点鎖線X1−X2間の断面図と、Y1−Y2間の断面図と、を並べて示す。図13乃至図16についても、図12と同様である。図17A乃至図17Fには、絶縁層127とその周辺の断面構造を示す拡大図を示す。
 表示装置を構成する薄膜(絶縁膜、半導体膜、及び、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、ALD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、及び、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、及び、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、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。
 特に、発光デバイスの作製には、蒸着法などの真空プロセス、及び、スピンコート法、インクジェット法などの溶液プロセスを用いることができる。蒸着法としては、スパッタ法、イオンプレーティング法、イオンビーム蒸着法、分子線蒸着法、真空蒸着法などの物理蒸着法(PVD法)、及び、化学蒸着法(CVD法)等が挙げられる。特にEL層に含まれる機能層(正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、正孔ブロック層、電子ブロック層など)については、蒸着法(真空蒸着法等)、塗布法(ディップコート法、ダイコート法、バーコート法、スピンコート法、スプレーコート法等)、印刷法(インクジェット法、スクリーン(孔版印刷)法、オフセット(平版印刷)法、フレキソ(凸版印刷)法、グラビア法、または、マイクロコンタクト法等)など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。または、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、またはX線を用いてもよい。また、露光に用いる光に換えて、電子ビームを用いることもできる。極端紫外光、X線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、フォトマスクを用いなくてもよい。
 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。
 まず、図12Aに示すように、トランジスタを含む層101上に、画素電極111a、111b、111c、及び、導電層123を形成する。各画素電極は、表示部に設けられ、導電層123は、接続部140に設けられる。
 画素電極111a、111b、111c、及び、導電層123を形成する際に、トランジスタを含む層101の一部(具体的には、最表面に位置する絶縁層)が加工され、凹部が形成されることがある。
 次に、画素電極111a、111b、111cの端部及び導電層123の端部を覆う絶縁層121を形成する。これにより、後に形成する膜(EL層を構成する膜、または、共通電極)と、画素電極111a、111b、111cとが接して、発光デバイスがショートすることを抑制できる。
 そして、画素電極111a、111b、111c、及び、絶縁層121上に、第1の層113Aを形成し、第1の層113A上に第1の犠牲層118Aを形成し、第1の犠牲層118A上に第2の犠牲層119Aを形成する。なお、本明細書等において、第1の犠牲層118A、及び第2の犠牲層119Aをそれぞれ犠牲膜と呼ぶこともできる。
 画素電極として用いることができる材料は上述の通りである。画素電極の形成には、例えば、スパッタリング法または真空蒸着法を用いることができる。また、画素電極の加工は、ウェットエッチング法またはドライエッチング法により加工することができる。画素電極の加工は、異方性エッチングにより行うことが好ましい。
 絶縁層121は、無機絶縁膜及び有機絶縁膜の一方または双方を用いた、単層構造または積層構造とすることができる。
 絶縁層121に用いることができる有機絶縁材料としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミドアミド樹脂、ポリシロキサン樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂、及びフェノール樹脂等が挙げられる。また、絶縁層121に用いることができる無機絶縁膜としては、保護層131、132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。
 図12Aに示すように、Y1−Y2間の断面図において、第1の層113Aの接続部140側の端部が、第1の犠牲層118Aの端部よりも内側に位置する。例えば、成膜エリアを規定するためのマスク(ファインメタルマスクと区別して、エリアマスク、またはラフメタルマスクなどともいう)を用いることで、第1の層113Aと、第1の犠牲層118A及び第2の犠牲層119Aとで成膜される領域を変えることができる。本発明の一態様においては、レジストマスクを用いて発光デバイスを形成するが、上述のようにエリアマスクと組み合わせることで、比較的簡単なプロセスにて発光デバイスを作製することができる。
 第1の層113Aは、後に、第1の層113a、第2の層113b、及び第3の層113cとなる層である。そのため、上述した、第1の層113a、第2の層113b、及び第3の層113cに適用可能な構成を適用できる。第1の層113Aは、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。第1の層113Aは、蒸着法を用いて形成することが好ましい。蒸着法を用いた成膜では、プレミックス材料を用いてもよい。なお、本明細書等において、プレミックス材料とは、複数の材料をあらかじめ配合、または混合した複合材料である。
 第1の犠牲層118A及び第2の犠牲層119Aには、第1の層113Aなどの加工条件に対する耐性の高い膜、具体的には、各種EL層とのエッチングの選択比が大きい膜を用いる。
 第1の犠牲層118A及び第2の犠牲層119Aの形成には、例えば、スパッタリング法、ALD法(熱ALD法、PEALD法を含む)、CVD法、または真空蒸着法を用いることができる。なお、EL層上に接して形成される第1の犠牲層118Aは、第2の犠牲層119Aよりも、EL層へのダメージが少ない形成方法を用いて形成されることが好ましい。例えば、スパッタリング法よりも、ALD法または真空蒸着法を用いて、第1の犠牲層118Aを形成することが好ましい。また、第1の犠牲層118A及び第2の犠牲層119Aは、EL層の耐熱温度よりも低い温度(代表的には、200℃以下、好ましくは100℃以下、さらに好ましくは80℃以下)で形成する。
 第1の犠牲層118A及び第2の犠牲層119Aには、ウェットエッチング法により除去できる膜を用いることが好ましい。ウェットエッチング法を用いることで、ドライエッチング法を用いる場合に比べて、第1の犠牲層118A及び第2の犠牲層119Aの加工時に、第1の層113Aに加わるダメージを低減することができる。
 また、第1の犠牲層118Aには、第2の犠牲層119Aとのエッチングの選択比の大きい膜を用いることが好ましい。
 本実施の形態の表示装置の作製方法における各種犠牲層の加工工程において、EL層を構成する各層(正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔ブロック層、電子ブロック層、及び、電子輸送層など)が加工されにくいこと、かつ、EL層を構成する各層の加工工程において、各種犠牲層が加工されにくいことが望ましい。犠牲層の材料、加工方法、及び、EL層の加工方法については、これらを考慮して選択することが望ましい。
 なお、本実施の形態では、第1の犠牲層と第2の犠牲層の2層構造で犠牲層を形成する例を示すが、犠牲層は単層構造であってもよく、3層以上の積層構造であってもよい。
 第1の犠牲層118A及び第2の犠牲層119Aとしては、それぞれ、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。
 第1の犠牲層118A及び第2の犠牲層119Aには、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。第1の犠牲層118A及び第2の犠牲層119Aの一方または双方に紫外光を遮蔽することが可能な金属材料を用いることで、EL層に紫外光が照射されることを抑制でき、EL層の劣化を抑制できるため、好ましい。
 また、第1の犠牲層118A及び第2の犠牲層119Aには、In−Ga−Zn酸化物などの金属酸化物を用いることができる。第1の犠牲層118Aまたは第2の犠牲層119Aとして、例えば、スパッタリング法を用いて、In−Ga−Zn酸化物膜を形成することができる。さらに、酸化インジウム、In−Zn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)を用いてもよい。
 また、第1の犠牲層118A及び第2の犠牲層119Aとしては、保護層131、132に用いることができる各種無機絶縁膜を用いることができる。特に、酸化絶縁膜は、窒化絶縁膜に比べてEL層との密着性が高く好ましい。例えば、第1の犠牲層118A及び第2の犠牲層119Aには、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。第1の犠牲層118Aまたは第2の犠牲層119Aとして、例えば、ALD法を用いて、酸化アルミニウム膜を形成することができる。ALD法を用いることで、下地(特にEL層など)へのダメージを低減できるため好ましい。
 例えば、第1の犠牲層118Aとして、ALD法を用いて形成した無機絶縁膜(例えば、酸化アルミニウム膜)を用い、第2の犠牲層119Aとして、スパッタリング法を用いて形成したタングステン膜を用いることができる。または、第2の犠牲層119Aとして、アルミニウム膜またはIn−Ga−Zn酸化物膜を用いてもよい。
 第1の犠牲層118A及び第2の犠牲層119Aとして、少なくとも第1の層113A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てもよい。特に、水またはアルコールに溶解する材料を、第1の犠牲層118Aまたは第2の犠牲層119Aに好適に用いることができる。このような材料の成膜の際には、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。
 第1の犠牲層118A及び第2の犠牲層119A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、ナイフコート等の湿式の成膜方法を用いて形成してもよい。
 第1の犠牲層118A及び第2の犠牲層119Aには、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリビニルブチラル、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。
 次に、図12Bに示すように、第2の犠牲層119A上にレジストマスク190aを形成する。レジストマスクは、感光性の樹脂(フォトレジスト)を塗布し、露光及び現像を行うことで形成することができる。
 レジストマスクは、ポジ型のレジスト材料及びネガ型のレジスト材料のどちらを用いて作製してもよい。
 図11Aに示すように、レジストマスク190aは、画素電極111a、111b、111cと重なる位置に設ける。レジストマスク190aとして、1つの副画素110a、副画素110b、または副画素110cに対して、1つの島状のパターンが設けられていることが好ましい。または、レジストマスク190aとして、一列に並ぶ(図11AではY方向に並ぶ)複数の副画素110a、副画素110b、または副画素110cに対して1つの帯状のパターンを形成してもよい。
 なお、レジストマスク190aは、導電層123と重なる位置にも設けることが好ましい。これにより、導電層123が、表示装置の作製工程中にダメージを受けることを抑制できる。
 次に、図12Cに示すように、レジストマスク190aを用いて、第2の犠牲層119Aの一部を除去し、第2の犠牲層119aを形成する。第2の犠牲層119aは、画素電極111a、111b、111cと重なる領域と、導電層123と重なる領域と、に残存する。
 第2の犠牲層119Aのエッチングの際、第1の犠牲層118A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。また、第2の犠牲層119Aの加工においては、EL層が露出しないため、第1の犠牲層118Aの加工よりも、加工方法の選択の幅は広い。具体的には、第2の犠牲層119Aの加工の際に、エッチングガスに酸素を含むガスを用いた場合でも、EL層の劣化をより抑制することができる。
 その後、レジストマスク190aを除去する。例えば、酸素プラズマを用いたアッシングなどによりレジストマスク190aを除去することができる。または、ウェットエッチングにより、レジストマスク190aを除去してもよい。このとき、第1の犠牲層118Aが最表面に位置し、第1の層113Aは露出していないため、レジストマスク190aの除去工程において、第1の層113Aにダメージが入ることを抑制することができる。また、レジストマスク190aの除去方法の選択の幅を広げることができる。
 次に、図13Aに示すように、第2の犠牲層119aをハードマスクに用いて、第1の犠牲層118Aの一部を除去し、第1の犠牲層118aを形成する。
 第1の犠牲層118A及び第2の犠牲層119Aは、それぞれ、ウェットエッチング法またはドライエッチング法により加工することができる。第1の犠牲層118A及び第2の犠牲層119Aの加工は、異方性エッチングにより行うことが好ましい。
 ウェットエッチング法を用いることで、ドライエッチング法を用いる場合に比べて、第1の犠牲層118A及び第2の犠牲層119Aの加工時に、第1の層113Aに加わるダメージを低減することができる。ウェットエッチング法を用いる場合、例えば、現像液、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薬液などを用いることが好ましい。
 また、ドライエッチング法を用いる場合は、エッチングガスに酸素を含むガスを用いないことで、第1の層113Aの劣化を抑制することができる。ドライエッチング法を用いる場合、例えば、CF、C、SF、CHF、Cl、HO、BCl、またはHeなどの貴ガス(希ガスともいう)を含むガスをエッチングガスに用いることが好ましい。
 例えば、第1の犠牲層118Aとして、ALD法を用いて形成した酸化アルミニウム膜を用いる場合、CHFとHeを用いて、ドライエッチング法により第1の犠牲層118Aを加工することができる。また、第2の犠牲層119Aとして、スパッタリング法を用いて形成したタングステン膜を用いる場合、CFとClを用いて、ドライエッチング法により第2の犠牲層119Aを加工することができる。
 次に、図13Bに示すように、第2の犠牲層119a、第1の犠牲層118aをハードマスクに用いて、第1の層113Aの一部を除去し、第1の層113a、第2の層113b、及び第3の層113cを形成する。
 これにより、図13Bに示すように、画素電極111a上に、第1の層113a、第1の犠牲層118a、及び、第2の犠牲層119aの積層構造が残存する。画素電極111b上に、第2の層113b、第1の犠牲層118a、及び、第2の犠牲層119aの積層構造が残存する。画素電極111c上に、第3の層113c、第1の犠牲層118a、及び、第2の犠牲層119aの積層構造が残存する。また、接続部140では、導電層123上に、第1の犠牲層118aと第2の犠牲層119aとの積層構造が残存する。
 以上の工程により、第1の層113A、第1の犠牲層118A、及び、第2の犠牲層119Aの、レジストマスク190aと重なっていない領域を除去することができる。
 なお、レジストマスク190aを用いて、第1の層113Aの一部を除去する構成にしてもよい。その後、レジストマスク190aを除去してもよい。
 第1の層113Aの加工は、異方性エッチングにより行うことが好ましい。特に、異方性のドライエッチングが好ましい。または、ウェットエッチングを用いてもよい。
 ドライエッチング法を用いる場合は、エッチングガスに酸素を含むガスを用いないことで、第1の層113Aの劣化を抑制することができる。
 また、エッチングガスに酸素を含むガスを用いてもよい。エッチングガスが酸素を含むことで、エッチングの速度を速めることができる。したがって、エッチング速度を十分な速さに維持しつつ、低パワーの条件でエッチングを行うことができる。そのため、第1の層113Aに与えるダメージを抑制することができる。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。
 ドライエッチング法を用いる場合、例えば、H、CF、C、SF、CHF、Cl、HO、BCl、またはHe、Arなどの貴ガスのうち、一種以上を含むガスをエッチングガスに用いることが好ましい。または、これらの一種以上と、酸素を含むガスをエッチングガスに用いることが好ましい。または、酸素ガスをエッチングガスに用いてもよい。具体的には、例えば、HとArを含むガス、または、CFとHeを含むガスをエッチングガスに用いることができる。また、例えば、CF、He、及び酸素を含むガスをエッチングガスに用いることができる。
 なお、第1の層113a、第2の層113b、第3の層113cの側面は、それぞれ、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。
 次に、図13Cに示すように、絶縁層121、第1の層113a、第2の層113b、第3の層113c、第1の犠牲層118a及び、第2の犠牲層119aを覆うように、絶縁膜125Aを形成する。
 絶縁膜125A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。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、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。また、インジウムガリウム亜鉛酸化物膜などの金属酸化物膜を用いてもよい。
 また、絶縁膜125Aは、水及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ことが好ましい。または、絶縁膜125Aは、水及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ことが好ましい。または、絶縁膜125Aは、水及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)機能を有することが好ましい。
 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、本明細書等において、バリア性とは、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。
 絶縁膜125A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、外部から各発光デバイス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、信頼性の優れた表示装置を提供することができる。
 次に、図14Aに示すように、絶縁膜125A上に絶縁膜127Aを形成する。
 絶縁膜127Aには、有機材料を用いることができる。有機材料としては、例えば、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、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が挙げられる。また、絶縁膜127Aには、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリビニルブチラル、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、絶縁膜127Aには、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。
 絶縁膜127Aの形成方法に特に限定はなく、例えば、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、インクジェット、ディスペンス、スクリーン印刷、オフセット印刷、ドクターナイフ法、スリットコート、ロールコート、カーテンコート、ナイフコート等の湿式の成膜方法を用いて形成することができる。特に、スピンコートにより、絶縁膜127Aを形成することが好ましい。
 絶縁膜125A及び絶縁膜127Aは、EL層へのダメージが少ない形成方法で成膜されることが好ましい。特に、絶縁膜125Aは、EL層の側面に接して形成されるため、絶縁膜127Aよりも、EL層へのダメージが少ない形成方法で成膜されることが好ましい。また、絶縁膜125A及び絶縁膜127Aは、それぞれ、EL層の耐熱温度よりも低い温度(代表的には、200℃以下、好ましくは100℃以下、さらに好ましくは80℃以下)で形成する。例えば、絶縁膜125Aとして、ALD法を用いて酸化アルミニウム膜を形成することができる。ALD法を用いることで、成膜ダメージを小さくすることができ、また、被覆性の高い膜を成膜可能なため好ましい。
 次に、図14Bに示すように、絶縁膜125A及び絶縁膜127Aを加工することで、絶縁層125及び絶縁層127を形成する。絶縁層127は、絶縁層125の側面と凹部上面に接するように形成される。絶縁層125は、絶縁層121の上面に接して設けられる。さらに、絶縁層125及び絶縁層127は、第1の層113a、第2の層113b、及び、第3の層113cの側面を覆うように設けられることが好ましい。これにより、後に形成する膜がこれらの層の側面と接することを抑制し、発光デバイスがショートすることを抑制できる。また、後の工程において、第1の層113a、第2の層113b、及び、第3の層113cが受けるダメージを抑制することができる。
 また、接続部140において、絶縁層125(さらには絶縁層127)は、導電層123の側面を覆うように設けられることが好ましい。
 絶縁膜127Aは、例えば、酸素プラズマを用いたアッシングにより加工することが好ましい。
 絶縁膜125Aは、ドライエッチング法により加工することが好ましい。絶縁膜125Aの加工は、異方性エッチングにより行うことが好ましい。第1の犠牲層118A及び第2の犠牲層119Aを加工する際に用いることができるエッチングガスを用いて、絶縁膜125Aを加工することができる。
 次に、図14Cに示すように、第1の犠牲層118a及び、第2の犠牲層119aを除去する。これにより、画素電極111a上では第1の層113aが露出し、画素電極111b上では第2の層113bが露出し、画素電極111c上では第3の層113cが露出し、接続部140では導電層123が露出する。
 絶縁層125の上面及び絶縁層127の上面の高さは、それぞれ、第1の層113a、第2の層113b、及び、第3の層113cの少なくとも一つの上面の高さと一致または概略一致することが好ましい。また、絶縁層127の上面は平坦な形状を有することが好ましく、凸部、凸曲面、凹曲面、または凹部を有していてもよい。
 犠牲層の除去工程には、犠牲層の加工工程と同様の方法を用いることができる。特に、ウェットエッチング法を用いることで、ドライエッチング法を用いる場合に比べて、第1の犠牲層及び第2の犠牲層を除去する際に、第1の層113a、第2の層113b、及び第3の層113cに加わるダメージを低減することができる。
 第1の犠牲層と第2の犠牲層は、別々の工程で除去してもよく、同一の工程で除去してもよい。
 また、第1の犠牲層と第2の犠牲層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してもよい。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が挙げられる。
 第1の犠牲層と第2の犠牲層を除去した後に、EL層に含まれる水、及びEL層表面に吸着する水を除去するため、乾燥処理を行ってもよい。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できる。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。
 次に、図15Aに示すように、絶縁層125、127、第1の層113a、第2の層113b、第3の層113c、及び導電層123を覆うように、第5の層114を形成する。
 第5の層114として用いることができる材料は上述の通りである。第5の層114は、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。また、第5の層114は、プレミックス材料を用いて形成されてもよい。
 ここで、絶縁層125及び絶縁層127が設けられていない場合、第1の層113a、第2の層113b、および第3の層113cの側面と、第5の層114とが接してしまう恐れがある。これらの層の接触により、第5の層114の導電性が高い場合などには、発光デバイスがショートする恐れがある。しかし、本発明の一態様の表示装置では、絶縁層125、127が、第1の層113a、第2の層113b、及び第3の層113cの側面を覆っているため、導電性の高い第5の層114がこれらの層と接することを抑制し、発光デバイスがショートすることを抑制することができる。これにより、発光デバイスの信頼性を高めることができる。
 そして、図15Aに示すように、第5の層114上及び導電層123上に共通電極115を形成する。図15Aに示すように、導電層123と共通電極115とが第5の層114を介して電気的に接続される。
 共通電極115として用いることができる材料は上述の通りである。共通電極115の形成には、例えば、スパッタリング法または真空蒸着法を用いることができる。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。
 その後、共通電極115上に保護層131を形成し、保護層131上に保護層132を形成する。続いて、保護層131上に、着色層129a、129b、129cを、画素電極111a、111b、111cと重なる領域を有するように形成する。さらに、樹脂層122を用いて、着色層129a、129b、129c上に、基板120を貼り合わせることで、図1Bに示す表示装置100を作製することができる。
 保護層131、132に用いることができる材料及び成膜方法は上述の通りである。保護層131、132の成膜方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、CVD法、及び、ALD法などが挙げられる。保護層131と保護層132は、互いに異なる成膜方法を用いて形成された膜であってもよい。また、保護層131、132は、それぞれ、単層構造であってもよく、積層構造であってもよい。
 着色層129a、着色層129b、及び着色層129cは、インクジェット法、フォトリソグラフィ法を用いたエッチング方法などでそれぞれ所望の位置に形成することができる。具体的には、画素ごとに異なる着色層129(着色層129a、着色層129b、又は着色層129c)を形成することができる。
 なお、共通電極115の成膜の際には、成膜エリアを規定するためのマスク(エリアマスク、ラフメタルマスクなどともいう)を用いてもよい。または、共通電極115の成膜に当該マスクを使用せず、図15Aに示す工程の後に、図15B及び図15Cに示す共通電極115及び第5の層114の加工工程を行い、その後、保護層131の形成工程に進んでもよい。
 図15Bに示すように、共通電極115上にレジストマスク190bを形成する。図15BのY2側の端部に、レジストマスク190bが設けられていない部分が存在する。図11Bに示すように、レジストマスク190bは、各副画素及び接続部140と重なる領域に設けられる。つまり、レジストマスク190bが設けられていない領域は、接続部140よりも外側に位置する。
 次に、図15Cに示すように、レジストマスク190bを用いて、共通電極115の一部、及び第5の層114の一部を除去する。以上により、共通電極115及び第5の層114を加工することができる。
 なお、上記のプロセスにおいては、絶縁層127の一部をアッシングなどで消失させて、第1の犠牲層118aなどを露出させる構成(図14B参照。)について示したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、図16Aに示すように、絶縁膜127Aの、画素電極111a、111b、111c、及び導電層123と重なる位置に開口を設けて絶縁層127を形成する構成にしてもよい。例えば、絶縁膜127Aとして、感光性の樹脂を塗布し、露光及び現像を行うことで、画素電極111a、111b、111c、及び導電層123と重なる位置に開口が設けられたパターンを形成することができる。
 図16Aに示すように、絶縁層127をパターン形成した後は、上述の図14B乃至図15Cに係る工程と同様の方法で表示装置100を形成することができる。
 ただし、この場合、図16Bに示すように、絶縁層125の上面及び絶縁層127の上面が、第2の犠牲層119Aより高くなる場合がある。これにより、第1の犠牲層118A、及び第2の犠牲層119Aを除去する際に、これらの一部が残存する場合がある。よって、図16Bに示すように、共通電極115の形成後にも、エッチングで除去できなかった、第1の犠牲層118、及び第2の犠牲層119の一方または両方が、第1の層113a、第2の層113b、第3の層113c、および/または導電層123の上に、形成される場合がある。
 ここで、第1の犠牲層118の側面、第2の犠牲層119の側面、絶縁層125の側面の一部、及び絶縁層127の側面の一部によって、形成される平面は、断面視において、テーパー形状を有することが好ましい。当該平面が断面視において、テーパー形状を有することで、第1の犠牲層118、第2の犠牲層119、絶縁層125、及び絶縁層127を覆って形成される第5の層114及び共通電極115を被覆性良く形成し、段切れなどが発生するのを防ぐことができる。
 このような方法で表示装置100を形成することで、図3Bに示す表示装置100を形成することができる。
 また、図16Cに示すように、第5の層114を設けず、絶縁層125、127、第1の層113a、第2の層113b、及び、第3の層113cを覆うように、共通電極115を形成してもよい。つまり、それぞれの副画素の発光デバイスにおいて、EL層を構成するすべての層が作り分けられていてもよい。このとき、各発光デバイスのEL層は、全て島状に形成される。
 ここで、画素電極111a、111b、111cのいずれかと、共通電極115とが接することで、発光デバイスがショートする恐れがある。しかし、本発明の一態様の表示装置では、絶縁層121、125、127が、第1の層113a、第2の層113b、第3の層113c、及び、画素電極111a、111b、111cの側面を覆っているため、共通電極115がこれらの層と接することを抑制し、発光デバイスがショートすることを抑制することができる。これにより、発光デバイスの信頼性を高めることができる。
 また、図16Dに示す工程で、Y1−Y2間の断面図において、第5の層114の接続部140側の端部が、接続部140よりも内側に位置し、導電層123を露出したままにしてもよい。例えば、第5の層114の成膜の際に、成膜エリアを規定するためのマスク(エリアマスク、ラフメタルマスクなどともいう)を用いればよい。この場合、導電層123上に第5の層114が設けられないので、第5の層114を介さずに、導電層123と共通電極115とが電気的に接続される。
 図17A乃至図17Fに、絶縁層127とその周辺を含む領域139の断面構造を示す。
 図17Aでは、第1の層113aと第2の層113bの厚さが互いに異なる例を示す。絶縁層125の上面の高さは、第1の層113a側では第1の層113aの上面の高さと一致または概略一致しており、第2の層113b側では第2の層113bの上面の高さと一致または概略一致している。そして、絶縁層127の上面は、第1の層113a側が高く、第2の層113b側が低い、なだらかな傾斜を有している。このように、絶縁層125及び絶縁層127の高さは、隣接するEL層の上面の高さと揃っていることが好ましい。または、隣接するEL層のいずれかの上面の高さと揃って、上面が平坦部を有していてもよい。
 図17Bにおいて、絶縁層127の上面は、第1の層113aの上面及び第2の層113bの上面よりも高い領域を有する。また、絶縁層127の上面は、中心に向かって凸状に、なだらかに膨らんだ形状を有する。
 図17Cにおいて、絶縁層127が第1の層113aの上面及び第2の層113bの上面より高い領域を有する。また、領域139において、表示装置100は、第1の犠牲層118及び第2の犠牲層119の少なくとも一方を有し、絶縁層127が第1の層113aの上面及び第2の層113bの上面より高く、且つ絶縁層125よりも外側に位置する領域を有し、当該領域は第1の犠牲層118及び第2の犠牲層119の少なくとも一方の上に位置する。また、図17Cでは、絶縁層127の上面は、中心に向かって凸状に、なだらかに膨らんだ形状を有し、且つ絶縁層127の上面の中央部には、凹部が形成されている。当該凹部は、中心に向かってなだらかに窪んだ形状を有する。
 図17Dにおいて、絶縁層127の上面は、第1の層113aの上面及び第2の層113bの上面よりも低い領域を有する。また、絶縁層127の上面は、中心に向かって凹状に、なだらかに窪んだ形状を有する。
 図17Eにおいて、絶縁層125の上面は、第1の層113aの上面及び第2の層113bの上面よりも高い領域を有する。すなわち、第5の層114の被形成面において、絶縁層125が突出し、凸部を形成している。
 絶縁層125の形成において、例えば、犠牲層の高さと揃うまたは概略揃うように絶縁層125を形成する場合には、図17Eに示すように、絶縁層125が突出する形状が形成される場合がある。
 図17Fにおいて、絶縁層125の上面は、第1の層113aの上面及び第2の層113bの上面よりも低い領域を有する。すなわち、第5の層114の被形成面において、絶縁層125が凹部を形成している。
 このように、絶縁層125及び絶縁層127は様々な形状を適用することができる。
 以上のように、本実施の形態の表示装置の作製方法では、島状のEL層は、ファインメタルマスクを用いて形成されるのではなく、EL層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EL層を均一の厚さで形成することができる。そして、高精細な表示装置または高開口率の表示装置を実現することができる。
 白色の発光デバイスを構成する第1の層、第2の層、第3の層は同一の工程で形成することができる。したがって、表示装置の作製工程を簡略化し、製造コストの低減を図ることができる。
 本発明の一態様の表示装置は、画素電極の端部を覆う絶縁層と、発光層、及びキャリア輸送層のそれぞれの側面を覆う絶縁層と、を有する。当該表示装置の作製工程においては、発光層とキャリア輸送層とが積層された状態でEL層が加工されるため、当該表示装置は、発光層に加わるのダメージが低減された構成である。また、上述の2種類の絶縁層により、画素電極または発光層と、キャリア注入層または共通電極と、が接することが抑制され、発光デバイスがショートすることが抑制された構成である。
 本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。また、本明細書において、1つの実施の形態の中に、複数の構成例が示される場合は、構成例を適宜組み合わせることが可能である。
(実施の形態2)
 本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置に適用することができる発光デバイスの構成例について図18及び図19を用いて説明する。
 図18A及び図18Bに示す表示装置500は、白色の光を発する発光デバイス550Wを複数有する。それぞれの発光デバイス550Wの上には、赤色の光を透過させる着色層545R、緑色の光を透過させる着色層545G、または青色の光を透過させる着色層545Bが設けられる。ここで、着色層545R、着色層545G、及び着色層545Bは、保護層540を介して、発光デバイス550W上に設けられることが好ましい。
 図18Aに示す発光デバイス550Wは、一対の電極(電極501、電極502)の間に、発光ユニット512Wを有する。電極501は、画素電極として機能し、発光デバイス毎に設けられる。電極502は、共通電極として機能し、複数の発光デバイスに共通に設けられる。
 つまり、図18Aに示す発光デバイス550Wは、1つの発光ユニットを有する発光デバイスである。なお、図18Aに示す発光デバイス550Wのように、一対の電極間に一つの発光ユニットを有する構成を、本明細書ではシングル構造と呼ぶ。
 図18Aに示す、発光ユニット512Wは、それぞれ島状の層として形成することができる。つまり、図18Aに示す発光ユニット512Wは、図1B等に示す第1の層113a、第2の層113b、または第3の層113cに相当する。なお、発光デバイス550Wは、発光デバイス130a、発光デバイス130b、または発光デバイス130cに相当する。また、電極501は画素電極111a、画素電極111b、または画素電極111cに相当する。また、電極502は共通電極115に相当する。
 発光ユニット512Wは、層521、層522、発光層523Q_1、発光層523Q_2、発光層523Q_3、層524等を有する。また、発光デバイス550Wは、発光ユニット512Wと、電極502との間に層525などを有する。
 図18Aは、発光ユニット512Wが層525を有さず、層525が、各発光デバイス間で共通に設けられている例である。このとき、層525を共通層と呼ぶことができる。このように、複数の発光デバイスに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。なお、発光デバイスごとに層525を設けてもよい。つまり、層525が発光ユニット512Wに含まれていてもよい。
 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。
 図18A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。
 図18Aに示す発光デバイス550Wにおいて、発光層523Q_1、発光層523Q_2、及び発光層523Q_3の発光が補色の関係となるような発光層を選択することで、発光デバイス550Wから白色発光を得ることができる。なお、ここでは発光ユニット512Wが3層の発光層を有する例を示すが、発光層の数は問わず、例えば、2層であってもよい。
 このような、白色発光が可能な発光デバイス550Wの上に、着色層545R、着色層545G、または着色層545Bを設けることで、画素ごとに赤色発光、緑色発光、または青色発光を行い、フルカラー表示を行うことができる。なお、図18A等においては、赤色の光を透過する着色層545R、緑色の光を透過する着色層545G、および青色の光を透過する着色層545Bを設ける例について示したが、本発明はこれに限られるものではない。着色層が透過する色の可視光は、少なくとも2色以上の互いに異なる色の可視光にすればよく、例えば赤、緑、青、シアン、マゼンタ、または黄などから適宜選択すればよい。
 よって、層521、層522、層524、層525、発光層523Q_1、発光層523Q_2、および発光層523Q_3は、各色の画素において、同一の構成(材料、膜厚など)にしても、着色層を適宜設けることで、フルカラー表示を行うことができる。ゆえに、本発明の一態様に係る表示装置は、画素ごとに発光デバイスを作り分ける必要がないので、作製工程を簡略化でき、製造コストを低減することができる。ただし、本発明はこれに限られるものではなく、層521、層522、層524、層525、発光層523Q_1、発光層523Q_2、および発光層523Q_3のいずれか一または複数を、画素によって異なる構成にすることもできる。
 図18Bに示す発光デバイス550W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512Q_1、発光ユニット512Q_2)が積層された構成を有する。
 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512Q_1及び発光ユニット512Q_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。
 中間層531としては、例えば、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、正孔輸送性の高い材料(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、電子輸送性の高い材料(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。
 発光ユニット512Q_1は、層521、層522、発光層523Q_1、層524等を有する。発光ユニット512Q_2は、層522、発光層523Q_2、層524等を有する。また、発光デバイス550Wは、発光ユニット512Q_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512Q_2の一部とみなすこともできる。
 図18Bに示す発光デバイス550Wにおいて、発光層523Q_1と発光層523Q_2の発光が補色の関係となるような発光層を選択することで、発光デバイス550Wから白色発光を得ることができる。発光層523Q_1、523Q_2には、それぞれ、R(赤)、G(緑)、B(青)、Y(黄)、O(橙)等の発光を示す発光物質を含むことが好ましい。または、発光層523Q_1、523Q_2が有する発光物質の発光は、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550Wに用いることができる、各発光ユニットが有する発光層の発光色の組み合わせの一例を説明する。
 例えば、発光デバイス550Wが、2つの発光ユニットを有する場合、一方の発光ユニットで赤色と緑色の発光、他方の発光ユニットで青色の発光を得ることで、白色発光する発光デバイス550Wを得ることができる。または、一方の発光ユニットで黄色または橙色の発光、他方の発光ユニットで青色の発光を得ることで、白色発光する発光デバイス550Wを得ることができる。
 また、例えば、発光デバイス550Wが、3つの発光ユニットを有する場合、いずれか一つの発光ユニットから赤色の発光、他の一つの発光ユニットから緑色の発光、残りの一つの発光ユニットから青色の発光を得ることで、白色発光する発光デバイス550Wを得ることができる。また、第1の発光ユニットに青色発光の発光層を用い、第2の発光ユニットに黄色発光、黄緑色発光、または緑色発光の発光層を用い、第3の発光ユニットに青色発光の発光層を用いることができる。また、第1の発光ユニットに青色発光の発光層を用い、第2の発光ユニットに赤色発光の発光層と、黄色発光、黄緑色発光、または緑色発光の発光層と、の積層構造を用い、第3の発光ユニットに青色発光の発光層を用いることができる。
 また、例えば、発光デバイス550Wが、4つの発光ユニットを有する場合、第1の発光ユニットに青色発光の発光層を用い、第2の発光ユニットと第3の発光ユニットのうち一方に赤色発光の発光層を用い、他方に黄色発光、黄緑色発光、または緑色発光の発光層を用い、第4の発光ユニットに青色発光の発光層を用いることができる。
 図18Bなどに示す発光デバイス550W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。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デバイス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、表示装置の消費電力を低減し、信頼性を高めることができる。
 なお、ここでは発光ユニット512Q_1、512Q_2がそれぞれ1層の発光層を有する例を示すが、各発光ユニットにおける発光層の数は問わない。例えば、発光ユニット512Q_1、512Q_2は、互いに異なる数の発光層を有していてもよい。例えば、一方の発光ユニットは2層の発光層を有し、他方の発光ユニットは1層の発光層を有していてもよい。
 図19Aに示す表示装置500は、発光デバイス550Wが、3つの発光ユニットを積層した構成を有する場合の例である。図19Aにおいて、発光デバイス550Wは、発光ユニット512Q_2上にさらに中間層531を介して発光ユニット512Q_3が積層されている。発光ユニット512Q_3は、層522、発光層523Q_3、層524等を有する。発光ユニット512Q_3は、発光ユニット512Q_2と同様の構成を適用することができる。
 発光デバイスにタンデム構造を適用する場合、発光ユニットの数は特に限定されず、2つ以上とすることができる。
 図19Bでは、n個の発光ユニット512Q_1から512Q_n(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、同じ電流量で発光デバイス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、発光デバイスの消費電力を、積層数に応じて低減することができる。
 なお、表示装置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3Bに示す表示装置500において、発光ユニット512Q_1が有する発光層523Q_1は燐光材料を有し、発光ユニット512Q_2が有する発光層523Q_2は蛍光材料を有する構成とすることができる。または、発光ユニット512Q_1が有する発光層523Q_1は蛍光材料を有し、発光ユニット512Q_2が有する発光層523Q_2は燐光材料を有する構成とすることができる。
 なお、発光ユニットの構成については、上記に限定されない。例えば、図3Bに示す表示装置500において、発光ユニット512Q_1が有する発光層523Q_1はTADF材料を有し、発光ユニット512Q_2が有する発光層523Q_2は蛍光材料、または燐光材料のいずれか一を有する構成としてもよい。このように異なる発光材料を用いることで、例えば、信頼性の高い発光材料と、発光効率の高い発光材料と、を組み合わせることで、それぞれの欠点を補い、信頼性、及び発光効率の双方を高めた表示装置とすることができる。
 なお、本発明の一態様の表示装置は、全ての発光層を蛍光材料とする構成としてもよいし、全ての発光層を燐光材料とする構成としてもよい。
 本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
(実施の形態3)
 本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置について図20乃至図22を用いて説明する。
 本実施の形態の表示装置は、高解像度な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、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100A]
 図20に、表示装置100Aの斜視図を示し、図21Aに、表示装置100Aの断面図を示す。
 表示装置100Aは、基板152と基板151とが貼り合わされた構成を有する。図20では、基板152を破線で明示している。
 表示装置100Aは、表示部162、接続部140、回路164、配線165等を有する。図20では表示装置100AにIC173及びFPC172が実装されている例を示している。そのため、図20に示す構成は、表示装置100A、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。
 接続部140は、表示部162の外側に設けられる。接続部140は、表示部162の一辺または複数の辺に沿って設けることができる。接続部140は、単数であっても複数であってもよい。図20では、表示部の四辺を囲むように接続部140が設けられている例を示す。接続部140では、発光デバイスの共通電極と、導電層とが電気的に接続されており、共通電極に電位を供給することができる。
 回路164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165は、表示部162及び回路164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、外部からFPC172を介して配線165に入力されるか、またはIC173から配線165に入力される。
 図20では、COG(Chip On Glass)方式またはCOF(Chip On Film)方式等により、基板151にIC173が設けられている例を示す。IC173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100A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21Aに、表示装置100Aの、FPC172を含む領域の一部、回路164の一部、表示部162の一部、接続部140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21Aに示す表示装置100Aは、基板151と基板152の間に、トランジスタ201、トランジスタ205、発光デバイス130a、130b、130c、及び着色層129a、129b、129c等を有する。発光デバイス130a、130b、130cは、白色の光を発する。着色層129a、着色層129b及び着色層129cは、互いに異なる色を透過する機能を有する。
 ここで、表示装置の画素が、互いに異なる色を透過する着色層129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。
 発光デバイス130a、130b、130cは、画素電極とEL層との間に光学調整層126(光学調整層126a、光学調整層126b、光学調整層126c)を有する点以外は、それぞれ、図1Bに示す積層構造を有する。発光デバイス130aは光学調整層126aを有し、発光デバイス130bは光学調整層126bを有し、発光デバイス130cは光学調整層126cを有する。発光デバイスの詳細は実施の形態1を参照できる。
 また図21Aに示すように、各発光デバイス130に備わる光学調整層126は、発光デバイスごとに異なる厚みを有することが好ましい。例えば、着色層129aが赤色光を透過し、着色層129bが緑色光を透過し、着色層129cが青色光を透過する場合、3つの光学調整層126のうち、光学調整層126aの厚さを最も厚くし、光学調整層126cの厚さを最も薄くすればよい。このようにして、それぞれの発光素子における光学距離(光路長)を変化させることができる。
 3つの発光デバイスのうち、着色層129aと重なる発光デバイス130aは最も光路長が長いため、最も長波長の光(例えば赤色の光)が強められた光を射出する。一方、着色層129cと重なる発光デバイス130cは、最も光路長が短いため、最も短波長の光(例えば青色の光)が強められた光を射出する。着色層129bと重なる発光デバイス130bは、その中間の波長の光(例えば緑色の光)が強められた光を射出する。
 このような構成とすることで、異なる色の副画素毎に、発光デバイス130が有する発光層を作り分ける必要がなく、同じ構成の発光デバイスを用いて、色再現性の高いカラー表示を行うことができる。
 また、第1の層113a、第2の層113b、第3の層113c、及び、絶縁層125、127上に、第5の層114が設けられ、第5の層114上に共通電極115が設けられている。また、発光デバイス130a、130b、130c上にはそれぞれ、保護層131が設けられている。保護層131上には保護層132が設けられている。
 保護層132と基板152は接着層142を介して接着されている。発光デバイスの封止には、固体封止構造または中空封止構造などが適用できる。図21Aでは、基板152と基板151との間の空間が、接着層142で充填されており、固体封止構造が適用されている。または、当該空間を不活性ガス(窒素またはアルゴンなど)で充填し、中空封止構造を適用してもよい。このとき、接着層142は、発光デバイスと重ならないように設けられていてもよい。また、当該空間を、枠状に設けられた接着層142とは異なる樹脂で充填してもよい。
 画素電極111a、111b、111c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121aによって覆われており、絶縁層121aは絶縁層121b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(共通電極115)は可視光を透過する材料を含む。
 画素電極の端部を覆う絶縁層としては、無機絶縁膜及び有機絶縁膜の一方または双方を用いた、単層構造または積層構造とすることができる。本実施の形態では、有機絶縁膜を用いて絶縁層121aを形成し、無機絶縁膜を用いて絶縁層121bを形成する例を示す。
 絶縁層121aに用いることができる有機絶縁材料としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミドアミド樹脂、ポリシロキサン樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂、及びフェノール樹脂等が挙げられる。また、絶縁層121bに用いることができる無機絶縁膜としては、保護層131、132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。
 画素電極の端部を覆う絶縁層として、無機絶縁膜を用いると、有機絶縁膜を用いる場合に比べて、発光デバイスに不純物が入りにくく、発光デバイスの信頼性を高めることができる。画素電極の端部を覆う絶縁層として、有機絶縁膜を用いると、無機絶縁膜を用いる場合に比べて、段差被覆性が高く、画素電極の形状の影響を受けにくい。そのため、発光デバイスのショートを防止できる。具体的には、絶縁層121aとして、有機絶縁膜を用いると、絶縁層121aの形状をテーパー形状などに加工することができる。
 絶縁層121a、121bのように、画素電極の端部を覆う絶縁層を、有機絶縁膜と無機絶縁膜を用いた2層構造とすることで、発光デバイスの信頼性をより高くすることができ好ましい。
 接続部140においては、絶縁層214上に導電層123が設けられている。導電層123は、画素電極111a、111b、111c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126a、126b、126c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。導電層123の端部は、絶縁層121a、絶縁層121b、絶縁層125、及び、絶縁層127によって覆われている。また、導電層123上には第5の層114が設けられ、第5の層114上には共通電極115が設けられている。導電層123と共通電極115は第5の層114を介して電気的に接続される。なお、接続部140には、第5の層114が形成されていなくてもよい。この場合、導電層123と共通電極115とが直接接して電気的に接続される。
 表示装置100Aは、トップエミッション型である。発光デバイスが発する光は、基板152側に射出される。基板152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151から絶縁層214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101に相当する。
 トランジスタ201及びトランジスタ205は、いずれも基板151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151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、絶縁層をバリア絶縁膜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。
 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。また、絶縁層214を、有機絶縁膜と、無機絶縁膜との積層構造にしてもよい。絶縁層214の最表層は、エッチング保護膜としての機能を有することが好ましい。これにより、画素電極111aまたは光学調整層126aなどの加工時に、絶縁層214に凹部が形成されることを抑制することができる。または、絶縁層214には、画素電極111aまたは光学調整層126aなどの加工時に、凹部が設けられてもよい。
 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100A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100A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100A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100Aの端部に有機絶縁膜が露出しないようにしてもよい。
 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、結晶性を有する半導体(微結晶半導体、多結晶半導体、単結晶半導体、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。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、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、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、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164が有するトランジスタと、表示部162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164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162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。
 図21B及び図21Cに、トランジスタの他の構成例を示す。
 トランジスタ209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、少なくとも導電層223とチャネル形成領域231iとの間に位置する。さらに、トランジスタを覆う絶縁層218を設けてもよい。
 図21Bに示すトランジスタ209では、絶縁層225が半導体層231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。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。
 一方、図21Cに示すトランジスタ210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21Cに示す構造を作製できる。図21C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。
 基板151の、基板152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165が導電層166及び接続層242を介してFPC172と電気的に接続されている。導電層166は、画素電極111a、111b、111c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126a、126b、126c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166が露出している。これにより、接続部204とFPC172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152の基板151側の面には、遮光層117を設けることが好ましい。遮光層117は、隣り合う発光デバイスの間、接続部140、及び、回路164などに設けることができる。また、基板152の基板151側の面に、着色層129a、129bを設けてもよい。図21Aでは、基板152を基準としてみたときに、着色層129a、129b、129cが遮光層117の一部を覆うように設けられている。
 また、基板152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152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。
 発光デバイスを覆う保護層131及び保護層132を設けることで、発光デバイスに水などの不純物が入り込むことを抑制し、発光デバイスの信頼性を高めることができる。
 基板151及び基板152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。発光デバイス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151及び基板152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151または基板152として偏光板を用いてもよい。
 基板151及び基板152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151及び基板152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142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、発光デバイスが有する導電層(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100B]
 図22に示す表示装置100Bは、ボトムエミッション型である点で、表示装置100Aと主に相違する。なお、表示装置100Aと同様の部分については説明を省略する。
 発光デバイスが発する光は、基板151側に射出される。基板151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。一方、基板152に用いる材料の透光性は問わない。
 また、表示装置100Bは、画素電極111a、111b、111c及び光学調整層126a、126b、126cが可視光を透過する材料を含み、共通電極115が可視光を反射する材料を含む。ここで、画素電極111a、111b、111c及び光学調整層126a、126b、126cと同一の導電膜を加工して得られる、導電層166も可視光を透過する材料を含む。
 基板151とトランジスタ201との間、基板151とトランジスタ205との間には、遮光層117を形成することが好ましい。図22では、基板151上に遮光層117が設けられ、遮光層117上に絶縁層153が設けられ、絶縁層153上にトランジスタ201、205などが設けられている例を示す。
 さらに、表示装置100Bでは、着色層129a、129b、129cが、絶縁層215と絶縁層214の間に設けられている。着色層129a、129b、129cは、端部が遮光層117と重畳することが好ましい。
 本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
(実施の形態4)
 本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置について図23乃至図28を用いて説明する。
 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(Virtual Reality)向け機器、メガネ型のAR(Augmented Reality)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23A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100C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100Cに限られず、後述する表示装置100D乃至表示装置100Gのいずれかであってもよい。
 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23B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23Bの右側に、1つの画素284aの拡大図を示している。画素284aは、副画素110a、副画素110b、及び副画素110cを有する。副画素110a、副画素110b、及び副画素110c並びにその周囲の構成に関しては、先の実施の形態を参酌することができる。複数の副画素は、図23Bに示すようにストライプ配列で配置することができる。また、デルタ配列、または、ペンタイル配列など様々な発光デバイスの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つの発光デバイスの発光を制御する回路である。1つの画素回路283aは、1つの発光デバイス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つの発光デバイスにつき、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重ねて設けら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100C]
 図24に示す表示装置100Cは、基板301、副画素110a、110b、110c、容量240、及び、トランジスタ310を有する。副画素110aは発光デバイス130aおよび着色層129aを有し、副画素110bは発光デバイス130bおよび着色層129bを有し、副画素110cは発光デバイス130cおよび着色層129cを有する。
 基板301は、図23A及び図23Bにおける基板291に相当する。基板301から絶縁層255b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101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255aが設けられ、絶縁層255a上に絶縁層255bが設けられ、絶縁層255b上に発光デバイス130a、130b、130c等が設けられている。本実施の形態では、発光デバイス130a、130b、130cが、図1Bに示す積層構造を有する例を示す。画素電極111a、111b、111cの側面は、それぞれ、絶縁層121によって覆われている。また、第1の層113a、第2の層113b、及び、第3の層113cの側面は、それぞれ、絶縁層125、127によって覆われている。第1の層113a、第2の層113b、第3の層113c、及び、絶縁層125、127上に、第5の層114が設けられ、第5の層114上に共通電極115が設けられている。また、発光デバイス130a、130b、130c上には保護層131が設けられている。保護層131上には保護層132が設けられており、保護層132上には、着色層129a、129b、129cが設けられている。着色層129a、129b、129c上には、樹脂層122によって基板120が貼り合わされている。発光デバイスから基板120までの構成要素についての詳細は、実施の形態1を参照することができる。基板120は、図23Aにおける基板292に相当する。
 絶縁層255a、255bとしては、それぞれ、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各種無機絶縁膜を好適に用いることができる。絶縁層255aとしては、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜などの酸化絶縁膜または酸化窒化絶縁膜を用いることが好ましい。絶縁層255bとしては、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜などの窒化絶縁膜または窒化酸化絶縁膜を用いることが好ましい。より具体的には、絶縁層255aとして酸化シリコン膜を用い、絶縁層255bとして窒化シリコン膜を用いることが好ましい。絶縁層255bは、エッチング保護膜としての機能を有することが好ましい。または、絶縁層255aとして、窒化絶縁膜または窒化酸化絶縁膜を用い、絶縁層255bとして、酸化絶縁膜または酸化窒化絶縁膜を用いてもよい。本実施の形態では、絶縁層255bに凹部が設けられていない例を示すが、絶縁層255bに凹部が設けられていてもよい。
 発光デバイスの画素電極は、絶縁層255a、255b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。絶縁層255bの上面の高さと、プラグ256の上面の高さは、一致または概略一致している。プラグには各種導電材料を用いることができる。
[表示装置100D]
 図25に示す表示装置100Dは、トランジスタの構成が異なる点で、表示装置100Cと主に相違する。なお、表示装置100C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(OS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23A及び図23Bにおける基板291に相当する。基板331から絶縁層255b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101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絶縁膜として機能する。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絶縁膜として機能する。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、それぞれ高さが一致または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絶縁膜として機能する。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100Dにおける、絶縁層254から基板120までの構成は、表示装置100Cと同様である。
[表示装置100E]
 図26に示す表示装置100E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100C、100D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、発光デバイス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。
[表示装置100F]
 図27に示す表示装置100Fは、それぞれ半導体基板にチャネルが形成されるトランジスタ310Aと、トランジスタ310Bとが積層された構成を有する。
 表示装置100Fは、トランジスタ310B、容量240および各発光デバイスが設けられた基板301Bと、トランジスタ310Aが設けられた基板301Aとが、貼り合された構成を有する。
 ここで、基板301Bの下面に絶縁層345を設けることが好ましい。また、基板301A上に設けられた絶縁層261の上に絶縁層346を設けることが好ましい。絶縁層345、346は、保護層として機能する絶縁層であり、基板301Bおよび基板301Aに不純物が拡散するのを抑制することができる。絶縁層345、346としては、保護層131、132、または絶縁層332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301Bには、基板301Bおよび絶縁層345を貫通するプラグ343が設けられる。ここで、プラグ343の側面を覆って絶縁層344を設けることが好ましい。絶縁層344は、保護層として機能する絶縁層であり、基板301Bに不純物が拡散するのを抑制することができる。絶縁層344としては、保護層131、132、または絶縁層332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。
 また、基板301Bの裏面(基板120側とは反対側の表面)側、絶縁層345の下に、導電層342が設けられる。導電層342は、絶縁層335に埋め込まれるように設けられることが好ましい。また、導電層342と絶縁層335の下面は平坦化されていることが好ましい。ここで、導電層342はプラグ343と電気的に接続されている。
 一方、基板301Aには、絶縁層346上に導電層341が設けられている。導電層341は、絶縁層336に埋め込まれるように設けられることが好ましい。また、導電層341と絶縁層336の上面は平坦化されていることが好ましい。
 導電層341と、導電層342とが接合されることで、基板301Aと基板301Bとが電気的に接続される。ここで、導電層342と絶縁層335で形成される面と、導電層341と絶縁層336で形成される面の平坦性を向上させておくことで、導電層341と導電層342の貼り合わせを良好にすることができる。
 導電層341および導電層342としては、同じ導電性材料を用いることが好ましい。例えば、Al、Cr、Cu、Ta、Ti、Mo、Wから選ばれた元素を含む金属膜、又は上述した元素を成分とする金属窒化物膜(窒化チタン膜、窒化モリブデン膜、窒化タングステン膜)等を用いることができる。特に、導電層341および導電層342に、銅を用いることが好ましい。これにより、Cu−Cu(カッパー・カッパー)直接接合技術(Cu(銅)のパッド同士を接続することで電気的導通を図る技術)を適用することができる。
[表示装置100G]
 図27では、導電層341と導電層342の接合にCu−Cu直接接合技術を用いる例について示したが、本発明はこれに限られるものではない。図28に示すように、表示装置100Gにおいて、導電層341と導電層342を、バンプ347を介して接合する構成にしてもよい。
 図28に示すように、導電層341と導電層342の間にバンプ347を設けることで、導電層341と導電層342を電気的に接続することができる。バンプ347は、例えば、金(Au)、ニッケル(Ni)、インジウム(In)、錫(Sn)などを含む導電性材料を用いて形成することができる。また例えば、バンプ347として半田を用いる場合がある。また、絶縁層345と絶縁層346の間に、接着層348を設けてもよい。また、バンプ347を設ける場合、絶縁層335及び絶縁層336を設けない構成にしてもよい。
 本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
(実施の形態5)
 本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置に適用することのできるトランジスタの構成例について説明する。特に、チャネルが形成される半導体にシリコンを含むトランジスタを用いる場合について説明する。
 本発明の一態様は、発光デバイスと、画素回路と、を有する表示装置である。表示装置は、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種類の発光デバイスを有することで、フルカラーの表示装置を実現できる。
 発光デバイスを駆動する画素回路に含まれるトランジスタの全てに、チャネルが形成される半導体層にシリコンを有するトランジスタを用いることが好ましい。シリコンとしては、単結晶シリコン、多結晶シリコン、非晶質シリコンなどが挙げられる。特に、半導体層に低温ポリシリコン(LTPS(Low Temperature Poly Silicon))を有するトランジスタ(以下、LTPSトランジスタともいう)を用いることが好ましい。LTPSトランジスタは、電界効果移動度が高く、周波数特性が良好である。
 LTPSトランジスタなどのシリコンを用いたトランジスタを適用することで、高周波数で駆動する必要のある回路(例えばソースドライバ回路)を表示部と同一基板上に作り込むことができる。これにより、表示装置に実装される外部回路を簡略化でき、部品コスト及び実装コストを削減することができる。
 また、画素回路に含まれるトランジスタの少なくとも一に、チャネルが形成される半導体に金属酸化物(以下、酸化物半導体ともいう)を有するトランジスタ(以下、OSトランジスタともいう)を用いることが好ましい。OSトランジスタは、非晶質シリコンと比較して電界効果移動度が極めて高い。また、OSトランジスタは、オフ状態におけるソース−ドレイン間のリーク電流(以下、オフ電流ともいう)が著しく小さく、当該トランジスタと直列に接続された容量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。また、OSトランジスタを適用することで、表示装置の消費電力を低減することができる。
 画素回路に含まれるトランジスタの一部に、LTPSトランジスタを用い、他の一部にOSトランジスタを用いることで、消費電力が低く、駆動能力の高い表示装置を実現することができる。より好適な例としては、配線間の導通、非導通を制御するためのスイッチとして機能するトランジスタなどにOSトランジスタを適用し、電流を制御するトランジスタなどにLTPSトランジスタを適用することが好ましい。
 例えば、画素回路に設けられるトランジスタの一は、発光デバイスに流れる電流を制御するためのトランジスタとして機能し、駆動トランジスタとも呼ぶことができる。駆動トランジスタのソース及びドレインの一方は、発光デバイスの画素電極と電気的に接続される。当該駆動トランジスタには、LTPSトランジスタを用いることが好ましい。これにより、画素回路において発光デバイスに流れる電流を大きくできる。
 一方、画素回路に設けられるトランジスタの他の一は、画素の選択、非選択を制御するためのスイッチとして機能し、選択トランジスタとも呼ぶことができる。選択トランジスタのゲートはゲート線と電気的に接続され、ソース及びドレインの一方は、ソース線(信号線)と電気的に接続される。選択トランジスタには、OSトランジスタを適用することが好ましい。これにより、フレーム周波数を著しく小さく(例えば1fps以下)しても、画素の階調を維持することができるため、静止画を表示する際にドライバを停止することで、消費電力を低減することができる。
 以下では、より具体的な構成例について、図面を参照して説明する。
[表示装置の構成例2]
 図29Aに、表示装置10のブロック図を示す。表示装置10は、表示部11、駆動回路部12、駆動回路部13などを有する。
 表示部11は、マトリクス状に配置された複数の画素30を有する。画素30は、副画素21R、副画素21G、及び副画素21Bを有する。副画素21R、副画素21G、及び副画素21Bは、それぞれ表示デバイスとして機能する発光デバイスと、着色層を有する。
 画素30は、配線GL、配線SLR、配線SLG、及び配線SLBと電気的に接続されている。配線SLR、配線SLG、及び配線SLBは、それぞれ駆動回路部12と電気的に接続されている。配線GLは、駆動回路部13と電気的に接続されている。駆動回路部12は、ソース線駆動回路(ソースドライバともいう)として機能し、駆動回路部13は、ゲート線駆動回路(ゲートドライバともいう)として機能する。配線GLは、ゲート線として機能し、配線SLR、配線SLG、及び配線SLBは、それぞれソース線として機能する。
 副画素21Rは、白色の光を呈する発光デバイスと、赤色の光を透過させる着色層を有する。副画素21Gは、白色の光を呈する発光デバイスと、緑色の光を透過させる着色層を有する。副画素21Bは、白色の光を呈する発光デバイスと、青色の光を透過させる着色層を有する。これにより、表示装置10はフルカラーの表示を行うことができる。なお、画素30は、他の色の光を呈する副画素を有していてもよい。例えば画素30は、上記3つの副画素に加えて、白色の光を呈する発光デバイスを有する副画素、または黄色の光を呈する副画素などを有していてもよい。
 配線GLは、行方向(配線GLの延伸方向)に配列する副画素21R、副画素21G、及び副画素21Bと電気的に接続されている。配線SLR、配線SLG、及び配線SLBは、それぞれ、列方向(配線SLR等の延伸方向)に配列する副画素21R、副画素21G、または副画素21B(図示しない)と電気的に接続されている。
〔画素回路の構成例〕
 図29Bに、上記副画素21R、副画素21G、及び副画素21Bに適用することのできる画素21の回路図の一例を示す。画素21は、トランジスタM1、トランジスタM2、トランジスタM3、容量C1、及び発光デバイスELを有する。また、画素21には、配線GL及び配線SLが電気的に接続される。配線SLは、図29Aで示した配線SLR、配線SLG、及び配線SLBのうちのいずれかに対応する。
 トランジスタM1は、ゲートが配線GLと電気的に接続され、ソース及びドレインの一方が配線SLと電気的に接続され、他方が容量C1の一方の電極、及びトランジスタM2のゲートと電気的に接続される。トランジスタM2は、ソース及びドレインの一方が配線ALと電気的に接続され、ソース及びドレインの他方が発光デバイスELの一方の電極、容量C1の他方の電極、及びトランジスタM3のソース及びドレインの一方と電気的に接続される。トランジスタM3は、ゲートが配線GLと電気的に接続され、ソース及びドレインの他方が配線RLと電気的に接続される。発光デバイスELは、他方の電極が配線CLと電気的に接続される。
 配線SLには、データ電位Dが与えられる。配線GLには、選択信号が与えられる。当該選択信号には、トランジスタを導通状態とする電位と、非導通状態とする電位が含まれる。
 配線RLには、リセット電位が与えられる。配線ALには、アノード電位が与えられる。配線CLには、カソード電位が与えられる。画素21において、アノード電位はカソード電位よりも高い電位とする。また、配線RLに与えられるリセット電位は、リセット電位とカソード電位との電位差が、発光デバイスELのしきい値電圧よりも小さくなるような電位とすることができる。リセット電位は、カソード電位よりも高い電位、カソード電位と同じ電位、または、カソード電位よりも低い電位とすることができる。
 トランジスタM1及びトランジスタM3は、スイッチとして機能する。トランジスタM2は、発光デバイスELに流れる電流を制御するためのトランジスタとして機能する。例えば、トランジスタM1は選択トランジスタとして機能し、トランジスタM2は、駆動トランジスタとして機能するともいえる。
 ここで、トランジスタM1乃至トランジスタM3の全てに、LTPSトランジスタを適用することが好ましい。または、トランジスタM1及びトランジスタM3にOSトランジスタを適用し、トランジスタM2にLTPSトランジスタを適用することが好ましい。
 または、トランジスタM1乃至トランジスタM3のすべてに、OSトランジスタを適用してもよい。このとき、駆動回路部12が有する複数のトランジスタ、及び駆動回路部13が有する複数のトランジスタのうち、一以上にLTPSトランジスタを適用し、他のトランジスタにOSトランジスタを適用する構成とすることができる。例えば、表示部11に設けられるトランジスタにはOSトランジスタを適用し、駆動回路部12及び駆動回路部13に設けられるトランジスタにはLTPSトランジスタを適用することもできる。
 OSトランジスタとしては、チャネルが形成される半導体層に酸化物半導体を用いたトランジスタを用いることができる。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、OSトランジスタの半導体層として、インジウム、ガリウム、及び亜鉛を含む酸化物(IGZOとも記す)を用いることが好ましい。または、インジウム、スズ、及び亜鉛を含む酸化物を用いることが好ましい。または、インジウム、ガリウム、スズ、及び亜鉛を含む酸化物を用いることが好ましい。
 シリコンよりもバンドギャップが広く、かつキャリア密度の小さい酸化物半導体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C1に直列に接続されるトランジスタM1及びトランジスタM3には、それぞれ、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。トランジスタM1及びトランジスタM3として酸化物半導体を有するトランジスタを適用することで、容量C1に保持される電荷が、トランジスタM1またはトランジスタM3を介してリークされることを防ぐことができる。また、容量C1に保持される電荷を長時間に亘って保持できるため、画素21のデータを書き換えることなく、静止画を長期間に亘って表示することが可能となる。
 なお、図29B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。
 また、画素21が有する各トランジスタは、同一基板上に並べて形成されることが好ましい。
 画素21が有するトランジスタとして、半導体層を介して重なる一対のゲートを有するトランジスタを適用することができる。
 一対のゲートを有するトランジスタにおいて、一対のゲートが互いに電気的に接続され、同じ電位が与えられる構成とすることで、トランジスタのオン電流が高まること、及び飽和特性が向上するといった利点がある。また、一対のゲートの一方に、トランジスタのしきい値電圧を制御する電位を与えてもよい。また、一対のゲートの一方に、定電位を与えることで、トランジスタの電気特性の安定性を向上させることができる。例えば、トランジスタの一方のゲートを、定電位が与えられる配線と電気的に接続する構成としてもよいし、自身のソースまたはドレインと電気的に接続する構成としてもよい。
 図29Cに示す画素21は、トランジスタM1及びトランジスタM3に、一対のゲートを有するトランジスタを適用した場合の例である。トランジスタM1及びトランジスタM3は、それぞれ一対のゲートが電気的に接続されている。このような構成とすることで、画素21へのデータの書き込み期間を短縮することができる。
 図29Dに示す画素21は、トランジスタM1及びトランジスタM3に加えて、トランジスタM2にも、一対のゲートを有するトランジスタを適用した例である。トランジスタM2は、一対のゲートが電気的に接続されている。トランジスタM2に、このようなトランジスタを適用することで、飽和特性が向上するため、発光デバイスELの発光輝度の制御が容易となり、表示品位を高めることができる。
[トランジスタの構成例]
 以下では、上記表示装置に適用することのできるトランジスタの断面構成例について説明する。
〔構成例1〕
 図30Aは、トランジスタ410を含む断面図である。
 トランジスタ410は、基板401上に設けられ、半導体層に多結晶シリコンを適用したトランジスタである。例えばトランジスタ410は、画素21のトランジスタM2に対応する。すなわち、図30Aは、トランジスタ410のソース及びドレインの一方が、発光デバイスの導電層431と電気的に接続されている例である。
 トランジスタ410は、半導体層411、絶縁層412、導電層413等を有する。半導体層411は、チャネル形成領域411i及び低抵抗領域411nを有する。半導体層411は、シリコンを有する。半導体層411は、多結晶シリコンを有することが好ましい。絶縁層412の一部は、ゲート絶縁層として機能する。導電層413の一部は、ゲート電極として機能する。
 なお、半導体層411は、半導体特性を示す金属酸化物(酸化物半導体ともいう)を含む構成とすることもできる。このとき、トランジスタ410は、OSトランジスタと呼ぶことができる。
 低抵抗領域411nは、不純物元素を含む領域である。例えばトランジスタ410をnチャネル型のトランジスタとする場合には、低抵抗領域411nにリン、ヒ素などを添加すればよい。一方、pチャネル型のトランジスタとする場合には、低抵抗領域411nにホウ素、アルミニウムなどを添加すればよい。また、トランジスタ410のしきい値電圧を制御するため、チャネル形成領域411iに、上述した不純物が添加されていてもよい。
 基板401上に、絶縁層421が設けられている。半導体層411は、絶縁層421上に設けられている。絶縁層412は、半導体層411及び絶縁層421を覆って設けられている。導電層413は、絶縁層412上の、半導体層411と重なる位置に設けられている。
 また、導電層413及び絶縁層412を覆って絶縁層422が設けられる。絶縁層422上には、導電層414a及び導電層414bが設けられる。導電層414a及び導電層414bは、絶縁層422及び絶縁層412に設けられた開口部において、低抵抗領域411nと電気的に接続されている。導電層414aの一部は、ソース電極及びドレイン電極の一方として機能し、導電層414bの一部は、ソース電極及びドレイン電極の他方として機能する。また、導電層414a、導電層414b、及び絶縁層422を覆って、絶縁層423が設けられている。
 絶縁層423上には、画素電極として機能する導電層431が設けられる。導電層431は、絶縁層423上に設けられ、絶縁層423に設けられた開口において、導電層414bと電気的に接続されている。ここでは省略するが、導電層431上には、EL層及び共通電極を積層することができる。
〔構成例2〕
 図30Bには、一対のゲート電極を有するトランジスタ410aを示す。図30Bに示すトランジスタ410aは、導電層415、及び絶縁層416を有する点で、図30Aと主に相違している。
 導電層415は、絶縁層421上に設けられている。また、導電層415及び絶縁層421を覆って、絶縁層416が設けられている。半導体層411は、少なくともチャネル形成領域411iが、絶縁層416を介して導電層415と重なるように設けられている。
 図30Bに示すトランジスタ410aにおいて、導電層413の一部が第1のゲート電極として機能し、導電層415の一部が第2のゲート電極として機能する。またこのとき、絶縁層412の一部が第1のゲート絶縁層として機能し、絶縁層416の一部が第2のゲート絶縁層として機能する。
 ここで、第1のゲート電極と、第2のゲート電極とを電気的に接続する場合、図示しない領域において、絶縁層412及び絶縁層416に設けられた開口部を介して導電層413と導電層415とを電気的に接続すればよい。また、第2のゲート電極と、ソースまたはドレインとを電気的に接続する場合、図示しない領域において、絶縁層422、絶縁層412、及び絶縁層416に設けられた開口部を介して、導電層414aまたは導電層414bと、導電層415とを電気的に接続すればよい。
 画素21を構成するトランジスタの全てに、LTPSトランジスタを適用する場合、図30Aで例示したトランジスタ410、または図30Bで例示したトランジスタ410aを適用することができる。このとき、画素21を構成する全てのトランジスタに、トランジスタ410aを用いてもよいし、全てのトランジスタにトランジスタ410を適用してもよいし、トランジスタ410aと、トランジスタ410とを組み合わせて用いてもよい。
〔構成例3〕
 以下では、半導体層にシリコンが適用されたトランジスタと、半導体層に金属酸化物が適用されたトランジスタの両方を有する構成の例について説明する。
 図30Cに、トランジスタ410a及びトランジスタ450を含む、断面概略図を示している。
 トランジスタ410aについては、上記構成例1を援用できる。なお、ここではトランジスタ410aを用いる例を示したが、トランジスタ410とトランジスタ450とを有する構成としてもよいし、トランジスタ410、トランジスタ410a、トランジスタ450の全てを有する構成としてもよい。
 トランジスタ450は、半導体層に金属酸化物を適用したトランジスタである。図30Cに示す構成は、例えばトランジスタ450が画素21のトランジスタM1に対応し、トランジスタ410aがトランジスタM2に対応する例である。すなわち、図30Cは、トランジスタ410aのソース及びドレインの一方が、導電層431と電気的に接続されている例である。
 また、図30Cには、トランジスタ450が一対のゲートを有する例を示している。
 トランジスタ450は、導電層455、絶縁層422、半導体層451、絶縁層452、導電層453等を有する。導電層453の一部は、トランジスタ450の第1のゲートとして機能し、導電層455の一部は、トランジスタ450の第2のゲートとして機能する。このとき、絶縁層452の一部はトランジスタ450の第1のゲート絶縁層として機能し、絶縁層422の一部は、トランジスタ450の第2のゲート絶縁層として機能する。
 導電層455は、絶縁層412上に設けられている。絶縁層422は、導電層455を覆って設けられている。半導体層451は、絶縁層422上に設けられている。絶縁層452は、半導体層451及び絶縁層422を覆って設けられている。導電層453は、絶縁層452上に設けられ、半導体層451及び導電層455と重なる領域を有する。
 また、絶縁層426が絶縁層452及び導電層453を覆って設けられている。絶縁層426上には、導電層454a及び導電層454bが設けられる。導電層454a及び導電層454bは、絶縁層426及び絶縁層452に設けられた開口部において、半導体層451と電気的に接続されている。導電層454aの一部は、ソース電極及びドレイン電極の一方として機能し、導電層454bの一部は、ソース電極及びドレイン電極の他方として機能する。また、導電層454a、導電層454b、及び絶縁層426を覆って、絶縁層423が設けられている。
 ここで、トランジスタ410aと電気的に接続する導電層414a及び導電層414bは、導電層454a及び導電層454bと、同一の導電膜を加工して形成することが好ましい。図30Cでは、導電層414a、導電層414b、導電層454a、及び導電層454bが、同一面上に(すなわち絶縁層426の上面に接して)形成され、且つ、同一の金属元素を含む構成を示している。このとき、導電層414a及び導電層414bは、絶縁層426、絶縁層452、絶縁層422、及び絶縁層412に設けられた開口を介して、低抵抗領域411nと電気的に接続する。これにより、作製工程を簡略化できるため好ましい。
 また、トランジスタ410aの第1のゲート電極として機能する導電層413と、トランジスタ450の第2のゲート電極として機能する導電層455とは、同一の導電膜を加工して形成することが好ましい。図30Cでは、導電層413と導電層455とが、同一面上に(すなわち絶縁層412の上面に接して)形成され、且つ、同一の金属元素を含む構成を示している。これにより、作製工程を簡略化できるため好ましい。
 図30Cでは、トランジスタ450の第1のゲート絶縁層として機能する絶縁層452が、半導体層451の端部を覆う構成としたが、図30Dに示すトランジスタ450aのように、絶縁層452が、導電層453と上面形状が一致または概略一致するように加工されていてもよい。
 なお、本明細書等において「上面形状が概略一致」とは、積層した層と層との間で少なくとも輪郭の一部が重なることをいう。例えば、上層と下層とが、同一のマスクパターン、または一部が同一のマスクパターンにより加工された場合を含む。ただし、厳密には輪郭が重なり合わず、上層が下層の内側に位置すること、または、上層が下層の外側に位置することもあり、この場合も「上面形状が概略一致」という。
 なお、ここではトランジスタ410aが、トランジスタM2に対応し、画素電極と電気的に接続する例を示したが、これに限られない。例えば、トランジスタ450またはトランジスタ450aが、トランジスタM2に対応する構成としてもよい。このとき、トランジスタ410aは、トランジスタM1、トランジスタM3、またはその他のトランジスタに対応する。
 本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
(実施の形態6)
 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、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
(実施の形態7)
 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31乃至図35を用いて説明する。
 本実施の形態の電子機器は、表示部に本発明の一態様の表示装置を有する。本発明の一態様の表示装置は、高精細化及び高解像度化が容易である。したがって、様々な電子機器の表示部に用いることができる。
 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、腕時計型及びブレスレット型の情報端末機(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、及び、MR(Mixed Reality)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。
 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)、4K(画素数3840×2160)、8K(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4K、8K、また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、100ppi以上が好ましく、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及び高い精細度の一方または双方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。また、本発明の一態様の表示装置の画面比率(アスペクト比)については、特に限定はない。例えば、表示装置は、1:1(正方形)、4:3、16:9、16:10など様々な画面比率に対応することができる。
 本実施の形態の電子機器は、センサ(力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、においまたは赤外線を測定する機能を含むもの)を有していてもよい。
 本実施の形態の電子機器は、様々な機能を有することができる。例えば、様々な情報(静止画、動画、テキスト画像など)を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付または時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア(プログラム)を実行する機能、無線通信機能、記録媒体に記録されているプログラムまたはデータを読み出す機能等を有することができる。
 図31A、図31B及び図32A、図32Bを用いて、頭部に装着可能なウェアラブル機器の一例を説明する。これらウェアラブル機器は、ARのコンテンツを表示する機能、及びVRのコンテンツを表示する機能の一方または双方を有する。なお、これらウェアラブル機器は、AR、VRの他に、SRまたはMRのコンテンツを表示する機能を有していてもよい。電子機器が、AR、VR、SR(Substitutional Reality)、MRなどのコンテンツを表示する機能を有することで、使用者の没入感を高めることが可能となる。
 図31Aに示す電子機器700A、及び、図31Bに示す電子機器700Bは、それぞれ、一対の表示パネル751と、一対の筐体721と、通信部(図示しない)と、一対の装着部723と、制御部(図示しない)と、撮像部(図示しない)と、一対の光学部材753と、フレーム757と、一対の鼻パッド758と、を有する。
 表示パネル751には、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。したがって極めて精細度の高い表示が可能な電子機器とすることができる。
 電子機器700A、及び、電子機器700Bは、それぞれ、光学部材753の表示領域756に、表示パネル751で表示した画像を投影することができる。光学部材753は透光性を有するため、使用者は光学部材753を通して視認される透過像に重ねて、表示領域に表示された画像を見ることができる。したがって、電子機器700A、及び、電子機器700Bは、それぞれ、AR表示が可能な電子機器である。
 電子機器700A、及び、電子機器700Bには、撮像部として、前方を撮像することのできるカメラが設けられていてもよい。また、電子機器700A、及び、電子機器700Bは、それぞれ、ジャイロセンサなどの加速度センサを備えることで、使用者の頭部の向きを検知して、その向きに応じた画像を表示領域756に表示することもできる。
 通信部は無線通信機を有し、当該無線通信機により映像信号等を供給することができる。なお、無線通信機に代えて、または無線通信機に加えて、映像信号及び電源電位が供給されるケーブルを接続可能なコネクタを備えていてもよい。
 また、電子機器700A、及び、電子機器700Bには、バッテリが設けられており、無線及び有線の一方または双方によって充電することができる。
 筐体721には、タッチセンサモジュールが設けられていてもよい。タッチセンサモジュールは、筐体721の外側の面がタッチされることを検出する機能を有する。タッチセンサモジュールにより、使用者のタップ操作またはスライド操作などを検出し、様々な処理を実行することができる。例えば、タップ操作によって動画の一時停止または再開などの処理を実行することが可能となり、スライド操作により、早送りまたは早戻しの処理を実行することなどが可能となる。また、2つの筐体721のそれぞれにタッチセンサモジュールを設けることで、操作の幅を広げることができる。
 タッチセンサモジュールとしては、様々なタッチセンサを適用することができる。例えば、静電容量方式、抵抗膜方式、赤外線方式、電磁誘導方式、表面弾性波方式、光学方式等、種々の方式を採用することができる。特に、静電容量方式または光学方式のセンサを、タッチセンサモジュールに適用することが好ましい。
 光学方式のタッチセンサを用いる場合には、受光デバイス(受光素子ともいう)として、光電変換デバイス(光電変換素子ともいう)を用いることができる。光電変換デバイスの活性層には、無機半導体及び有機半導体の一方または双方を用いることができる。
 図32Aに示す電子機器800A、及び、図32Bに示す電子機器800Bは、それぞれ、一対の表示部820と、筐体821と、通信部822と、一対の装着部823と、制御部824と、一対の撮像部825と、一対のレンズ832と、を有する。
 表示部820には、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。したがって極めて精細度の高い表示が可能な電子機器とすることができる。これにより、使用者に高い没入感を感じさせることができる。
 表示部820は、筐体821の内部の、レンズ832を通して視認できる位置に設けられる。また、一対の表示部820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もできる。
 電子機器800A、及び、電子機器800Bは、それぞれ、VR向けの電子機器ということができる。電子機器800Aまたは電子機器800Bを装着した使用者は、レンズ832を通して、表示部820に表示される画像を視認することができる。
 電子機器800A、及び、電子機器800Bは、それぞれ、レンズ832及び表示部820が、使用者の目の位置に応じて最適な位置となるように、これらの左右の位置を調整可能な機構を有していることが好ましい。また、レンズ832と表示部820との距離を変えることで、ピントを調整する機構を有していることが好ましい。
 装着部823により、使用者は電子機器800Aまたは電子機器800Bを頭部に装着することができる。なお、図32Aなどにおいては、メガネのつる(ジョイント、テンプルなどともいう)のような形状として例示しているがこれに限定されない。装着部823は、使用者が装着できればよく、例えば、ヘルメット型またはバンド型の形状としてもよい。
 撮像部825は、外部の情報を取得する機能を有する。撮像部825が取得したデータは、表示部820に出力することができる。撮像部825には、イメージセンサを用いることができる。また、望遠、広角などの複数の画角に対応可能なように複数のカメラを設けてもよい。
 なお、ここでは撮像部825を有する例を示したが、対象物の距離を測定することのできる測距センサ(以下、検知部ともよぶ)を設ければよい。すなわち、撮像部825は、検知部の一態様である。検知部としては、例えばイメージセンサ、または、ライダー(LIDAR:Light Detection and Ranging)などの距離画像センサを用いることができる。カメラ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用いることにより、より多くの情報を取得し、より高精度なジェスチャー操作を可能とすることができる。
 電子機器800A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てもよい。例えば、表示部820、筐体821、及び装着部823のいずれか一または複数に、当該振動機構を有する構成を適用することができる。これにより、別途、ヘッドフォン、イヤフォン、またはスピーカなどの音響機器を必要とせず、電子機器800Aを装着しただけで映像と音声を楽しむことができる。
 電子機器800A、及び、電子機器800Bは、それぞれ、入力端子を有していてもよい。入力端子には映像出力機器等からの映像信号、及び、電子機器内に設けられるバッテリを充電するための電力等を供給するケーブルを接続することができる。
 本発明の一態様の電子機器は、イヤフォン750と無線通信を行う機能を有していてもよい。イヤフォン750は、通信部(図示しない)を有し、無線通信機能を有する。イヤフォン750は、無線通信機能により、電子機器から情報(例えば音声データ)を受信することができる。例えば、図31Aに示す電子機器700Aは、無線通信機能によって、イヤフォン750に情報を送信する機能を有する。また、例えば、図32Aに示す電子機器800Aは、無線通信機能によって、イヤフォン750に情報を送信する機能を有する。
 また、電子機器がイヤフォン部を有していてもよい。図31Bに示す電子機器700Bは、イヤフォン部727を有する。例えば、イヤフォン部727と制御部とは、互いに有線接続されている構成とすることができる。イヤフォン部727と制御部とをつなぐ配線の一部は、筐体721または装着部723の内部に配置されていてもよい。
 同様に、図32Bに示す電子機器800Bは、イヤフォン部827を有する。例えば、イヤフォン部827と制御部824とは、互いに有線接続されている構成とすることができる。イヤフォン部827と制御部824とをつなぐ配線の一部は、筐体821または装着部823の内部に配置されていてもよい。また、イヤフォン部827と装着部823とがマグネットを有していてもよい。これにより、イヤフォン部827を装着部823に磁力によって固定することができ、収納が容易となり好ましい。
 なお、電子機器は、イヤフォンまたはヘッドフォンなどを接続することができる音声出力端子を有していてもよい。また、電子機器は、音声入力端子及び音声入力機構の一方または双方を有していてもよい。音声入力機構としては、例えば、マイクなどの集音装置を用いることができる。電子機器が音声入力機構を有することで、電子機器に、いわゆるヘッドセットとしての機能を付与してもよい。
 このように、本発明の一態様の電子機器としては、メガネ型(電子機器700A、及び、電子機器700Bなど)と、ゴーグル型(電子機器800A、及び、電子機器800Bなど)と、のどちらも好適である。
 また、本発明の一態様の電子機器は、有線または無線によって、イヤフォンに情報を送信することができる。
 図33A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33B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34A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34A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34B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34C、図34Dに、デジタルサイネージの一例を示す。
 図34C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34D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34C、図34D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34C、図34D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、使用者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、不特定多数の使用者が同時にゲームに参加し、楽しむことができる。
 図35A乃至図35G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35A乃至図35Gにおいて、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35A乃至図35G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。
 図35A乃至図35Gに示す電子機器の詳細について、以下説明を行う。
 図35Aは、携帯情報端末9101を示す斜視図である。携帯情報端末9101は、例えば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35A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、電子メールまたはSNSなどの題名、送信者名、日時、時刻、バッテリの残量、電波強度などがある。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35B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35Cは、タブレット端末9103を示す斜視図である。タブレット端末9103は、一例として、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作成、音楽再生、インターネット通信、コンピュータゲーム等の種々のアプリケーションの実行が可能である。タブレット端末9103は、筐体9000の正面に表示部9001、カメラ9002、マイクロフォン9008、スピーカ9003を有し、筐体9000の左側面には操作用のボタンとしての操作キー9005、底面には接続端子9006を有する。
 図35D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は、例えば無線通信可能なヘッドセットと相互通信することによって、ハンズフリーで通話することもできる。また、携帯情報端末9200は、接続端子9006により、他の情報端末と相互にデータ伝送を行うこと、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35E乃至図35G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35Eは携帯情報端末9201を展開した状態、図35Gは折り畳んだ状態、図35Fは図35Eと図35Gの一方から他方に変化する途中の状態の斜視図である。携帯情報端末9201は、折り畳んだ状態では可搬性に優れ、展開した状態では継ぎ目のない広い表示領域により表示の一覧性に優れる。携帯情報端末9201が有する表示部9001は、ヒンジ9055によって連結された3つの筐体9000に支持されている。例えば、表示部9001は、曲率半径0.1mm以上150mm以下で曲げることができる。
 本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
AL:配線、CL:配線、GL:配線、IRS:副画素、PS:副画素、RL:配線、SL:配線、SLB:配線、SLG:配線、SLR:配線、10:表示装置、11:表示部、12:駆動回路部、13:駆動回路部、21:画素、21R:副画素、21G:副画素、21B:副画素、30:画素、70:電子機器、72:支持体、74:机、100:表示装置、100A:表示装置、100B:表示装置、100C:表示装置、100D:表示装置、100E:表示装置、100F:表示装置、100G:表示装置、101:層、110:画素、110a:副画素、110b:副画素、110c:副画素、110d:副画素、111a:画素電極、111b:画素電極、111c:画素電極、111d:画素電極、113a:第1の層、113A:第1の層、113b:第2の層、113c:第3の層、113d:第4の層、114:第5の層、115:共通電極、117:遮光層、118:犠牲層、118a:犠牲層、118A:犠牲層、119:犠牲層、119a:犠牲層、119A:犠牲層、120:基板、121:絶縁層、121a:絶縁層、121b:絶縁層、122:樹脂層、123:導電層、124a:画素、124b:画素、125:絶縁層、125A:絶縁膜、126:光学調整層、126a:光学調整層、126b:光学調整層、126c:光学調整層、127:絶縁層、127A:絶縁膜、129:着色層、129a:着色層、129b:着色層、129c:着色層、130:発光デバイス、130a:発光デバイス、130b:発光デバイス、130c:発光デバイス、130d:発光デバイス、131:保護層、132:保護層、133:絶縁層、134:マイクロレンズ、135:第1の基板、136:第2の基板、139:領域、140:接続部、142:接着層、151:基板、152:基板、153:絶縁層、162:表示部、164:回路、165:配線、166:導電層、172:FPC、173:IC、190a:レジストマスク、190b:レジストマスク、201:トランジスタ、204:接続部、205:トランジスタ、209:トランジスタ、210:トランジスタ、211:絶縁層、213:絶縁層、214:絶縁層、215:絶縁層、218:絶縁層、221:導電層、222a:導電層、222b:導電層、223:導電層、225:絶縁層、231:半導体層、231i:チャネル形成領域、231n:低抵抗領域、240:容量、241:導電層、242:接続層、243:絶縁層、245:導電層、251:導電層、252:導電層、254:絶縁層、255a:絶縁層、255b:絶縁層、256:プラグ、261:絶縁層、262:絶縁層、263:絶縁層、264:絶縁層、265:絶縁層、271:プラグ、274:プラグ、274a:導電層、274b:導電層、280:表示モジュール、281:表示部、282:回路部、283:画素回路部、283a:画素回路、284:画素部、284a:画素、285:端子部、286:配線部、290:FPC、291:基板、292:基板、301:基板、301A:基板、301B:基板、310:トランジスタ、310A:トランジスタ、310B:トランジスタ、311:導電層、312:低抵抗領域、313:絶縁層、314:絶縁層、315:素子分離層、320:トランジスタ、321:半導体層、323:絶縁層、324:導電層、325:導電層、326:絶縁層、327:導電層、328:絶縁層、329:絶縁層、331:基板、332:絶縁層、335:絶縁層、336:絶縁層、341:導電層、342:導電層、343:プラグ、344:絶縁層、345:絶縁層、346:絶縁層、347:バンプ、348:接着層、351:基板、352:指、353:層、355:機能層、357:層、359:基板、401:基板、410:トランジスタ、410a:トランジスタ、411:半導体層、411i:チャネル形成領域、411n:低抵抗領域、412:絶縁層、413:導電層、414a:導電層、414b:導電層、415:導電層、416:絶縁層、421:絶縁層、422:絶縁層、423:絶縁層、426:絶縁層、431:導電層、450:トランジスタ、450a:トランジスタ、451:半導体層、452:絶縁層、453:導電層、454a:導電層、454b:導電層、455:導電層、500:表示装置、501:電極、502:電極、512Q_1:発光ユニット、512Q_2:発光ユニット、512Q_3:発光ユニット、512W:発光ユニット、521:層、522:層、523Q_1:発光層、523Q_2:発光層、523Q_3:発光層、524:層、525:層、531:中間層、540:保護層、545B:着色層、545G:着色層、545R:着色層、550W:発光デバイス、700A:電子機器、700B:電子機器、721:筐体、723:装着部、727:イヤフォン部、750:イヤフォン、751:表示パネル、753:光学部材、756:表示領域、757:フレーム、758:鼻パッド、800A:電子機器、800B:電子機器、820:表示部、821:筐体、822:通信部、823:装着部、824:制御部、825:撮像部、827:イヤフォン部、832:レンズ、6500:電子機器、6501:筐体、6502:表示部、6503:電源ボタン、6504:ボタン、6505:スピーカ、6506:マイク、6507:カメラ、6508:光源、6510:保護部材、6511:表示パネル、6512:光学部材、6513:タッチセンサパネル、6515:FPC、6516:IC、6517:プリント基板、6518:バッテリ、7000:表示部、7100:テレビジョン装置、7101:筐体、7103:スタンド、7111:リモコン操作機、7200:ノート型パーソナルコンピュータ、7211:筐体、7212:キーボード、7213:ポインティングデバイス、7214:外部接続ポート、7300:デジタルサイネージ、7301:筐体、7303:スピーカ、7311:情報端末機、7400:デジタルサイネージ、7401:柱、7411:情報端末機、9000:筐体、9001:表示部、9002:カメラ、9003:スピーカ、9005:操作キー、9006:接続端子、9007:センサ、9008:マイクロフォン、9050:アイコン、9051:情報、9052:情報、9053:情報、9054:情報、9055:ヒンジ、9101:携帯情報端末、9102:携帯情報端末、9103:タブレット端末、9200:携帯情報端末、9201:携帯情報端末

Claims (15)

  1.  第1の発光デバイスと、第2の発光デバイスと、第1の絶縁層と、第2の絶縁層と、第1の着色層と、第2の着色層と、を有し、
     前記第1の発光デバイスは、第1の画素電極と、前記第1の画素電極上の第1の発光層と、前記第1の発光層上の共通電極と、を有し、
     前記第2の発光デバイスは、第2の画素電極と、前記第2の画素電極上の第2の発光層と、前記第2の発光層上の前記共通電極と、を有し、
     前記第1の画素電極の端部、及び、前記第2の画素電極の端部は、それぞれ、前記第1の絶縁層によって覆われており、
     前記第2の絶縁層は、前記第1の絶縁層上に配置され、
     前記第2の絶縁層は、前記第1の発光層、及び前記第2の発光層のそれぞれの側面を覆い、
     前記第1の着色層は、前記第1の発光デバイスに重畳して配置され、
     前記第2の着色層は、前記第2の発光デバイスに重畳して配置され、
     前記第1の発光デバイス、及び前記第2の発光デバイスは、それぞれ白色光を発する機能を有し、
     前記第1の着色層は、前記第2の着色層とは異なる色の可視光を透過する機能を有する、
     表示装置。
  2.  請求項1において、
     第3の絶縁層を有し、
     前記第2の絶縁層は、無機材料を有し、
     前記第3の絶縁層は、有機材料を有し、かつ、前記第2の絶縁層を介して、前記第1の発光層、及び前記第2の発光層のそれぞれの側面、並びに、前記第1の絶縁層と重なる、表示装置。
  3.  請求項1または請求項2において、
     前記第1の発光デバイスは、前記第1の発光層と前記共通電極との間に、共通層を有し、
     前記第2の発光デバイスは、前記第2の発光層と前記共通電極との間に、前記共通層を有し、
     前記共通層は、正孔注入層、正孔抑止層、正孔輸送層、電子輸送層、電子抑止層、及び電子注入層の少なくとも一つを有する、表示装置。
  4.  請求項1乃至請求項3のいずれか一項において、
     前記第1の発光層は、前記第2の発光層と、同一の材料を有する、
     表示装置。
  5.  第1の発光デバイスと、第2の発光デバイスと、第1の絶縁層と、第2の絶縁層と、第1の着色層と、第2の着色層と、を有し、
     前記第1の発光デバイスは、第1の画素電極と、前記第1の画素電極上の第1の発光ユニットと、前記第1の発光ユニット上の第1の電荷発生層と、前記第1の電荷発生層上の第2の発光ユニットと、前記第2の発光ユニット上の共通電極と、を有し、
     前記第2の発光デバイスは、第2の画素電極と、前記第2の画素電極上の第3の発光ユニットと、前記第3の発光ユニット上の第2の電荷発生層と、前記第2の電荷発生層上の第4の発光ユニットと、前記第4の発光ユニット上の前記共通電極と、を有し、
     前記第1の画素電極の端部、及び、前記第2の画素電極の端部は、それぞれ、前記第1の絶縁層によって覆われており、
     前記第2の絶縁層は、前記第1の絶縁層上に配置され、
     前記第2の絶縁層は、前記第1の画素電極、前記第2の画素電極、前記第1の電荷発生層、及び前記第2の電荷発生層のそれぞれの側面を覆い、
     前記第1の着色層は、前記第1の発光デバイスに重畳して配置され、
     前記第2の着色層は、前記第2の発光デバイスに重畳して配置され、
     前記第1の発光デバイス、及び前記第2の発光デバイスは、それぞれ白色光を発する機能を有し、
     前記第1の着色層は、前記第2の着色層とは異なる色の可視光を透過する機能を有する、
     表示装置。
  6.  請求項5において、
     第3の絶縁層を有し、
     前記第2の絶縁層は、無機材料を有し、
     前記第3の絶縁層は、有機材料を有し、かつ、前記第2の絶縁層を介して、前記第1の電荷発生層、及び前記第2の電荷発生層のそれぞれの側面、並びに、前記第1の絶縁層と重なる、表示装置。
  7.  請求項5または請求項6において、
     前記第1の発光デバイスは、前記第2の発光ユニットと前記共通電極との間に、共通層を有し、
     前記第2の発光デバイスは、前記第4の発光ユニットと前記共通電極との間に、前記共通層を有し、
     前記共通層は、正孔注入層、正孔抑止層、正孔輸送層、電子輸送層、電子抑止層、及び電子注入層の少なくとも一つを有する、表示装置。
  8.  請求項5乃至請求項7のいずれか一項において、
     前記第1の発光ユニットは、前記第3の発光ユニットと、同一の材料を有し、
     前記第1の電荷発生層は、前記第2の電荷発生層と、同一の材料を有し、
     前記第2の発光ユニットは、前記第4の発光ユニットと、同一の材料を有する、
     表示装置。
  9.  請求項1乃至請求項8のいずれか一に記載の表示装置と、
     コネクタ及び集積回路のうち少なくとも一方と、を有する、表示モジュール。
  10.  請求項9に記載の表示モジュールと、
     筐体、バッテリ、カメラ、スピーカ、及びマイクのうち少なくとも一つと、を有する、電子機器。
  11.  絶縁表面上に第1の画素電極、及び第2の画素電極を形成し、
     前記第1の画素電極の端部、及び前記第2の画素電極の端部を覆う、第1の絶縁層を形成し、
     前記第1の画素電極、及び前記第2の画素電極の上に、第1の層を形成し、
     前記第1の層上に、第1の犠牲層を形成し、
     前記第1の層及び前記第1の犠牲層を加工して、前記第1の画素電極上の第2の層と、前記第2の層上の第2の犠牲層と、前記第2の画素電極上の第3の層と、前記第3の層上の第3の犠牲層と、を形成し、
     少なくとも、前記第1の絶縁層の上面、前記第2の層の側面、前記第3の層の側面、前記第2の犠牲層の側面及び上面、並びに、前記第3の犠牲層の側面及び上面を覆う、第1の絶縁膜を形成し、
     前記第1の絶縁膜を加工することで、少なくとも、前記第1の絶縁層の上面、前記第2の層の側面、及び、前記第3の層の側面を覆う、第2の絶縁層を形成し、
     前記第2の犠牲層及び前記第3の犠牲層を除去し、
     前記第2の層上及び前記第3の層上に、共通電極を形成し、
     前記共通電極上に、前記第2の層と重畳する第1の着色層、及び、前記第3の層と重畳する第2の着色層を形成する、
     表示装置の作製方法。
  12.  絶縁表面上に第1の画素電極、及び第2の画素電極を形成し、
     前記第1の画素電極の端部、及び前記第2の画素電極の端部を覆う、第1の絶縁層を形成し、
     前記第1の画素電極、及び前記第2の画素電極の上に、第1の層を形成し、
     前記第1の層上に、第1の犠牲層を形成し、
     前記第1の層及び前記第1の犠牲層を加工して、前記第1の画素電極上の第2の層と、前記第2の層上の第2の犠牲層と、前記第2の画素電極上の第3の層と、前記第3の層上の第3の犠牲層と、を形成し、
     無機材料を用いて、少なくとも、前記第1の絶縁層の上面、前記第2の層の側面、前記第3の層の側面、前記第2の犠牲層の側面及び上面、並びに、前記第3の犠牲層の側面及び上面を覆う、第1の絶縁膜を形成し、
     有機材料を用いて、前記第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜を形成し、
     前記第1の絶縁膜及び前記第2の絶縁膜を加工することで、少なくとも、前記第1の絶縁層の上面、前記第2の層の側面、及び、前記第3の層の側面を覆う、第2の絶縁層と、前記第2の絶縁層上の第3の絶縁層と、を形成し、
     前記第2の犠牲層及び前記第3の犠牲層を除去し、
     前記第2の層上及び前記第3の層上に、共通電極を形成し、
     前記共通電極上に、前記第2の層と重畳する第1の着色層、及び、前記第3の層と重畳する第2の着色層を形成する、
     表示装置の作製方法。
  13.  請求項12において、
     前記有機材料として感光性の樹脂を用いて、前記第2の絶縁膜を形成する、表示装置の作製方法。
  14.  請求項11乃至請求項13のいずれか一項において、
     前記第1の犠牲層として、第1の犠牲膜と、前記第1の犠牲膜上の第2の犠牲膜と、を形成し、
     前記第2の犠牲膜上に、第1のレジストマスクを形成した後、前記第1のレジストマスクを用いて、前記第2の犠牲膜を加工し、
     前記第1のレジストマスクを除去し、
     前記加工された第2の犠牲膜をマスクに用いて、前記第1の犠牲膜を加工し、
     前記加工された第1の犠牲膜をマスクに用いて、前記第1の層を加工する、表示装置の作製方法。
  15.  請求項11乃至請求項14のいずれか一項において、
     前記第2の犠牲層及び前記第3の犠牲層を除去した後に、前記第2の層上及び前記第3の層上に、第4の層を形成し、
     前記第4の層上に、前記共通電極を形成する、表示装置の作製方法。
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