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JP2023139062A - 表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】表示品位の高い表示装置を提供する。消費電力の低い表示装置を提供する。【解決手段】画素に、第１のトランジスタ、第２のトランジスタ、第１の導電層、及び、発光ダイオードパッケージを有する表示装置である。発光ダイオードパッケージは、第１の発光ダイオード、第２の発光ダイオード、第２の導電層、第３の導電層、及び第４の導電層を有する。第１の発光ダイオードは、第１の電極と第２の電極とを有する。第２の発光ダイオードは、第３の電極と第４の電極とを有する。第１のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第２の導電層を介して、第１の電極と電気的に接続される。第２のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第３の導電層を介して、第３の電極と電気的に接続される。第１の導電層は、第４の導電層を介して、第２の電極及び第４の電極のそれぞれと電気的に接続される。第１の導電層には、定電位が供給される。【選択図】図１

Description

本発明の一態様は、表示装置、表示モジュール、及び電子機器に関する。
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、電子機器、照明装置、入力装置（例えば、タッチセンサなど）、入出力装置（例えば、タッチパネルなど）、それらの駆動方法、又はそれらの製造方法を一例として挙げることができる。
近年、マイクロ発光ダイオード（マイクロＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ））を表示素子に用いた表示装置が提案されている（例えば特許文献１）。マイクロＬＥＤを表示素子に用いた表示装置は、高輝度、高コントラスト、長寿命などの利点があり、次世代の表示装置として研究開発が活発である。
米国特許出願公開第２０１４／０３６７７０５号明細書
本発明の一態様は、精細度が高い表示装置を提供することを課題の一とする。本発明の一態様は、表示品位の高い表示装置を提供することを課題の一とする。本発明の一態様は、消費電力の低い表示装置を提供することを課題の一とする。本発明の一態様は、信頼性の高い表示装置を提供することを課題の一とする。
なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。本発明の一態様は、必ずしも、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。明細書、図面、請求項の記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
本発明の一態様の表示装置は、画素に、第１のトランジスタ、第２のトランジスタ、第１の導電層、及び、発光ダイオードパッケージを有する。発光ダイオードパッケージは、第１の発光ダイオード、第２の発光ダイオード、第２の導電層、第３の導電層、及び第４の導電層を有する。第１の発光ダイオードは、第１の電極と、第２の電極と、を有する。第２の発光ダイオードは、第３の電極と、第４の電極と、を有する。第１のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第２の導電層を介して、第１の電極と電気的に接続される。第２のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第３の導電層を介して、第３の電極と電気的に接続される。第１の導電層は、第４の導電層を介して、第２の電極と電気的に接続される。第１の導電層は、第４の導電層を介して、第４の電極と電気的に接続される。第１の導電層には、定電位が供給される。
または、本発明の一態様の表示装置は、画素に、第１のトランジスタ、第２のトランジスタ、第３のトランジスタ、第１の導電層、及び、発光ダイオードパッケージを有する。発光ダイオードパッケージは、第１の発光ダイオード、第２の発光ダイオード、第３の発光ダイオード、第２の導電層、第３の導電層、第４の導電層、及び第５の導電層を有する。第１の発光ダイオードは、第１の電極と、第２の電極と、を有する。第２の発光ダイオードは、第３の電極と、第４の電極と、を有する。第３の発光ダイオードは、第５の電極と、第６の電極と、を有する。第１のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第２の導電層を介して、第１の電極と電気的に接続される。第２のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第３の導電層を介して、第３の電極と電気的に接続される。第３のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第５の導電層を介して、第５の電極と電気的に接続される。第１の導電層は、第４の導電層を介して、第２の電極と電気的に接続される。第１の導電層は、第４の導電層を介して、第４の電極と電気的に接続される。第１の導電層は、第４の導電層を介して、第６の電極と電気的に接続される。第１の導電層には、定電位が供給される。
第１の発光ダイオード、第２の発光ダイオード、及び第３の発光ダイオードは、それぞれ、ミニ発光ダイオードであることが好ましい。または、第１の発光ダイオード、第２の発光ダイオード、及び第３の発光ダイオードは、それぞれ、マイクロ発光ダイオードであることが好ましい。
第１の発光ダイオード、第２の発光ダイオード、及び第３の発光ダイオードは、それぞれ異なる色の光を呈することが好ましい。例えば、第１の発光ダイオードは赤色の光を呈し、第２の発光ダイオードは、緑色の光を呈し、第３の発光ダイオードは青色の光を呈することが好ましい。
第１のトランジスタ、第２のトランジスタ、及び第３のトランジスタは、それぞれ、チャネル形成領域に金属酸化物を有することが好ましい。
第４の導電層と第２の電極とは、第１のワイヤを介して、互いに電気的に接続されていることが好ましい。
第４の導電層と第４の電極とは、第２のワイヤを介して、互いに電気的に接続されていることが好ましい。
第２の導電層と第１の電極とは、互いに接していることが好ましい。
第３の導電層と第３の電極とは、第３のワイヤを介して、互いに電気的に接続されていることが好ましい。
本発明の一態様は、上記の構成の表示装置を有し、フレキシブルプリント回路基板（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ、以下、ＦＰＣと記す）もしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）等のコネクタが取り付けられたモジュール、またはＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式もしくはＣＯＦ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｆｉｌｍ）方式等により集積回路（ＩＣ）が実装されたモジュール等のモジュールである。
本発明の一態様は、上記のモジュールと、アンテナ、バッテリ、筐体、カメラ、スピーカ、マイク、及び操作ボタンのうち少なくとも一つと、を有する電子機器である。
本発明の一態様により、精細度が高い表示装置を提供できる。本発明の一態様により、表示品位の高い表示装置を提供できる。本発明の一態様により、消費電力の低い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。
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。
表示装置の一例を示す上面図。 （Ａ）表示装置の一例を示す断面図。（Ｂ）ＬＥＤパッケージの一例を示す断面図。（Ｃ）ＬＥＤチップの一例を示す断面図。 （Ａ）表示装置の一例を示す断面図。（Ｂ）（Ｄ）ＬＥＤパッケージの一例を示す断面図。（Ｃ）ＬＥＤチップの一例を示す断面図。 表示装置の一例を示す断面図。 表示装置の一例を示す断面図。 表示装置の一例を示す断面図。 表示装置の画素の一例を示す回路図。 （Ａ）（Ｂ）電子機器の一例を示す図。 （Ａ）（Ｂ）電子機器の一例を示す図。 （Ａ）（Ｂ）電子機器の一例を示す図。 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）電子機器の一例を示す図。 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）（Ｆ）電子機器の一例を示す図。 実施例の表示装置の表示写真。
実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また、同様の機能を指す場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。
また、図面において示す各構成の、位置、大きさ、範囲などは、理解の簡単のため、実際の位置、大きさ、範囲などを表していない場合がある。このため、開示する発明は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。
なお、「膜」という言葉と、「層」という言葉とは、場合によっては、又は、状況に応じて、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変更することが可能である。または、例えば、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能である。
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置について図１～図７を用いて説明する。
［表示装置の概要］
本実施の形態の表示装置は、画素に、第１のトランジスタ、第２のトランジスタ、第１の導電層、及び、発光ダイオードパッケージ（ＬＥＤパッケージとも記す）を有する。
ＬＥＤパッケージは、リードフレーム、ボード、またはケースなどに、１つまたは複数の発光ダイオード（または発光ダイオードチップ（ＬＥＤチップとも記す））が封止された構成を有する。
ＬＥＤパッケージは、第１の発光ダイオード、第２の発光ダイオード、第２の導電層、第３の導電層、及び第４の導電層を有する。
第１の発光ダイオードは、第１の電極と、第２の電極と、を有する。第１の電極は、第１の発光ダイオードの画素電極として機能する。第１のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第２の導電層を介して、第１の電極と電気的に接続される。
第２の発光ダイオードは、第３の電極と、第４の電極と、を有する。第３の電極は、第２の発光ダイオードの画素電極として機能する。第２のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第３の導電層を介して、第３の電極と電気的に接続される。
第２の電極は、第１の発光ダイオードの共通電極として機能し、第４の電極は、第２の発光ダイオードの共通電極として機能する。第１の導電層は、第４の導電層を介して、第２の電極と電気的に接続される。第１の導電層は、第４の導電層を介して、第４の電極と電気的に接続される。第１の導電層には、定電位が供給される。
本実施の形態の表示装置は、複数のトランジスタが形成された回路基板に、ＬＥＤパッケージを実装することで作製できる。そのため、発光ダイオード（またはＬＥＤチップ）を１つずつ回路基板に実装する方法に比べて、表示装置の製造時間を短縮でき、また、製造の難易度を低くすることができる。これにより、表示装置の作製の歩留まりを高めることができる。また、表示装置の高精細化や大型化を図ることができる。
本実施の形態の表示装置は、発光ダイオードを用いて画像を表示する機能を有する。発光ダイオードは自発光素子であるため、表示素子として発光ダイオードを用いる場合、表示装置にはバックライトが不要であり、また偏光板を設けなくてもよい。したがって、表示装置の消費電力を低減することができ、また、表示装置の薄型・軽量化が可能である。また、表示素子として発光ダイオードを用いた表示装置は、コントラストが高く視野角が広いため、高い表示品位を得ることができる。また、発光材料に無機材料を用いることで、表示装置の寿命を長くし、信頼性を高めることができる。
なお、本明細書等において、チップの面積が１００００μｍ２以下の発光ダイオードをマイクロＬＥＤ、チップの面積が１００００μｍ２より大きく１ｍｍ２以下の発光ダイオードをミニＬＥＤ、チップの面積が１ｍｍ２より大きい発光ダイオードをマクロＬＥＤと記す場合がある。
例えば、チップの外形寸法が１００μｍ２以下の発光ダイオードは、マイクロＬＥＤ（マイクロＬＥＤチップ）といえる。例えば、１ｍｍ□のＬＥＤパッケージには、マイクロＬＥＤチップまたはミニＬＥＤチップを用いることができる。
本発明の一態様の表示装置では、マイクロＬＥＤ、ミニＬＥＤ、及びマクロＬＥＤのいずれを用いてもよい。特に、本発明の一態様の表示装置は、マイクロＬＥＤまたはミニＬＥＤを有することが好ましく、マイクロＬＥＤを有することがより好ましい。
発光ダイオードのチップの面積は、１ｍｍ２以下が好ましく、１００００μｍ２以下がより好ましく、３０００μｍ２以下がより好ましく、７００μｍ２以下がさらに好ましい。
発光ダイオードの光を射出する領域の面積は、１ｍｍ２以下が好ましく、１００００μｍ２以下がより好ましく、３０００μｍ２以下がより好ましく、７００μｍ２以下がさらに好ましい。
本実施の形態では、特に、発光ダイオードとして、マイクロＬＥＤを用いる場合の例について説明する。なお、本実施の形態では、ダブルヘテロ接合を有するマイクロＬＥＤについて説明する。ただし、発光ダイオードに特に限定はなく、例えば、量子井戸接合を有するマイクロＬＥＤ、ナノコラムを用いたＬＥＤなどを用いてもよい。
表示装置が有するトランジスタは、チャネル形成領域に金属酸化物を有することが好ましい。金属酸化物を用いたトランジスタは、消費電力を低くすることができる。そのため、マイクロＬＥＤと組み合わせることで、極めて消費電力の低減された表示装置を実現することができる。
［表示装置の構成例１］
図１（Ａ）に、表示装置１００の上面図を示す。表示装置１００は、表示部１１０に、複数の画素１３０を有する。表示部１１０には、複数の画素１３０がマトリクス状に設けられている。表示部１１０には、ＦＰＣ１及びＦＰＣ２から、配線１０８を介して、信号及び電力が供給される。
図１（Ｂ）に、表示装置１００Ａの上面図を示す。表示装置１００Ａは、表示部１１０と配線１０８との間に回路１０９を有する。表示部１１０及び回路１０９には、ＦＰＣ１またはＦＰＣ２から配線１０８を介して信号及び電力が供給される。
本発明の一態様の表示装置は、走査線駆動回路（ゲートドライバ）及び信号線駆動回路（ソースドライバ）の一方または双方を内蔵することができる。または、本発明の一態様の表示装置は、ゲートドライバ及びソースドライバの一方または双方を内蔵せず、ドライバが外付けされた構成とすることができる。例えば、ゲートドライバまたはソースドライバとして機能するＩＣを、表示装置に電気的に接続させることができる。ＩＣは、ＣＯＧ方式またはＣＯＦ方式により表示装置に実装することができる。または、ＩＣが実装されたＦＰＣ、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープ、またはＴＣＰ等を表示装置に接続させることができる。
回路１０９としては、例えば、ゲートドライバ及びソースドライバのうち一方または双方を適用することができる。
図１（Ｃ）に、表示装置１００が有する画素１３０の上面図を示す。１つの画素１３０には１つのＬＥＤパッケージ１５０が設けられる。つまり、図１（Ａ）に示す表示部１１０には、複数のＬＥＤパッケージ１５０がマトリクス状に設けられている。
画素１３０は、導電層１３１Ｒ、導電層１３１Ｇ、導電層１３１Ｂ、導電層１３２、及びＬＥＤパッケージ１５０を有する。
図１（Ｄ）に、画素１３０が有するＬＥＤパッケージ１５０の上面図を示す。
ＬＥＤパッケージ１５０は、少なくとも１つのＬＥＤチップを有する。本実施の形態では、ＬＥＤパッケージ１５０が、赤色のＬＥＤチップ１５１Ｒ、緑色のＬＥＤチップ１５１Ｇ、及び青色のＬＥＤチップ１５１Ｂを有する例を示す。つまり、本実施の形態では、画素１３０に、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色の副画素で１つの色を表現する構成が適用されている。
そのほか、画素１３０には、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗ（白）の４色の副画素で１つの色を表現する構成、またはＲ、Ｇ、Ｂ、Ｙ（黄）の４色の副画素で１つの色を表現する構成等を適用できる。また、色要素に限定はなく、ＲＧＢＷＹ以外の色（例えば、シアンまたはマゼンタ等）を用いてもよい。
ＬＥＤパッケージ１５０は、さらに、ヒートシンク１５４、電極１５２Ｒ、電極１５２Ｇ、電極１５２Ｂ、及び電極１５３を有する。
赤色のＬＥＤチップ１５１Ｒは、電極１５２Ｒ上に位置する。緑色のＬＥＤチップ１５１Ｇ及び青色のＬＥＤチップ１５１Ｂは、ヒートシンク１５４上に位置する。
赤色のＬＥＤチップ１５１Ｒ、緑色のＬＥＤチップ１５１Ｇ、及び青色のＬＥＤチップ１５１Ｂは、それぞれ、ワイヤ１４３を介して、電極１５３と電気的に接続されている。
赤色のＬＥＤチップ１５１Ｒ、緑色のＬＥＤチップ１５１Ｇ、及び青色のＬＥＤチップ１５１Ｂは、互いに異なる色の光を呈する発光ダイオードを有することが好ましい。これにより色変換層を形成する工程が不要となる。したがって、ＬＥＤチップの製造コストを抑制することができる。
また、赤色のＬＥＤチップ１５１Ｒ、緑色のＬＥＤチップ１５１Ｇ、及び青色のＬＥＤチップ１５１Ｂは、同じ色の光を呈する発光ダイオードを有してもよい。このとき、発光ダイオードから発せられた光は、色変換層及び着色層の一方又は双方を介して、表示装置の外部に取り出されてもよい。色変換層及び着色層の一方又は双方は、ＬＥＤパッケージ１５０の内部または上方に設けることができる。
また、本実施の形態の表示装置は、赤外光を呈する発光ダイオードを有していてもよい。赤外光を呈する発光ダイオードは、例えば、赤外光センサの光源として用いることができる。
図２（Ａ）に、図１（Ｃ）における一点鎖線Ａ－Ｂ間の断面図を示す。つまり、図２（Ａ）は、青色のＬＥＤチップ１５１Ｂと、当該青色のＬＥＤチップ１５１Ｂと電気的に接続される導電層１３１Ｂ及び導電層１３２と、を含む断面図である。なお、図２（Ａ）では、明瞭化のため、配線など、構成要素の一部を省略する。
なお、緑色のＬＥＤチップ１５１Ｇと、当該緑色のＬＥＤチップ１５１Ｇと電気的に接続される導電層１３１Ｇ及び導電層１３２とを含む断面構造も、図２（Ａ）と同様であるため、以下の説明を参照できる。
図２（Ａ）に示すように、表示装置１００では、トランジスタ１２０が、導電層１３１Ｂを介して、ＬＥＤパッケージ１５０と電気的に接続されている。
トランジスタ１２０は、バックゲートとして機能する導電層１２１、ゲート絶縁層として機能する絶縁層１２２、半導体層として機能する金属酸化物層１２３（チャネル形成領域１２３ｉ及び一対の低抵抗領域１２３ｎ）、それぞれ低抵抗領域１２３ｎと電気的に接続される一対の導電層１２６ａ、１２６ｂ、ゲート絶縁層として機能する絶縁層１２４、並びに、ゲートとして機能する導電層１２５を有する。導電層１２１と金属酸化物層１２３は、絶縁層１２２を介して重なる。導電層１２５と金属酸化物層１２３は、絶縁層１２４を介して重なる。
トランジスタ１２０上には、絶縁層１２７が設けられており、絶縁層１２７上に導電層１３１Ｂ及び導電層１３２が設けられている。絶縁層１２７に設けられた開口を介して、導電層１３１Ｂは、導電層１２６ｂと電気的に接続されている。
絶縁層１２４及び絶縁層１２７のうち、少なくとも一層には、水または水素などの不純物が拡散しにくい材料を用いることが好ましい。外部から不純物がトランジスタに拡散することを効果的に抑制することが可能となり、表示装置の信頼性を高めることができる。絶縁層１２７は、平坦化層としての機能を有する。
図２（Ａ）において、トランジスタ１２０は、絶縁層１０４を介して、基板１０２に設けられている。絶縁層１０４は、下地膜としての機能を有する。絶縁層１０４は、基板１０２から水や水素などの不純物が、トランジスタ１２０に拡散すること、及び金属酸化物層１２３から絶縁層１０４側に酸素が脱離することを防ぐバリア層として機能する。絶縁層１０４としては、例えば、酸化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜、窒化シリコン膜などの、酸化シリコン膜よりも水素や酸素が拡散しにくい膜を用いることができる。なお、絶縁層１０４を設けず、基板１０２上に直接、トランジスタ１２０を形成してもよい。
導電層１３１Ｂの端部及び導電層１３２の端部は、保護層１２８によって覆われている。保護層１２８は、導電層１３１Ｂの上面に達する開口と、導電層１３２の上面に達する開口と、を有する。当該開口では、導電層１３１Ｂ及び導電層１３２が、それぞれ、導電体１３３を介して、ＬＥＤパッケージ１５０と電気的に接続される。
保護層１２８の材料としては、アクリル、ポリイミド、エポキシ、シリコーンなどの樹脂が好適である。保護層１２８を設けることで、導電層１３１Ｂ上の導電体１３３と、導電層１３２上の導電体１３３と、が接してショートすることを抑制できる。なお、保護層１２８は設けなくてもよい。
導電体１３３には、例えば、銀、カーボン、銅などの導電性ペーストや、金、はんだなどのバンプを好適に用いることができる。また、導電体１３３と接続される導電層１３１Ｒ、１３１Ｇ、１３１Ｂ、１３２、及び電極１５２Ｒ、１５２Ｇ、１５２Ｂ、１５３には、それぞれ、導電体１３３とのコンタクト抵抗の低い導電材料を用いることが好ましい。例えば、導電体１３３に銀ペーストを用いる場合、これらと接続される導電材料が、アルミニウム、チタン、銅、銀（Ａｇ）とパラジウム（Ｐｄ）と銅（Ｃｕ）の合金（Ａｇ－Ｐｄ－Ｃｕ（ＡＰＣ））などであると、コンタクト抵抗が低く好ましい。
導電体１３３は、基板１０２上に設けてもよく、ＬＥＤパッケージ１５０側に設けてもよい。例えば、導電層１３１Ｒ、１３１Ｇ、１３１Ｂ、１３２上に、それぞれ、導電体１３３を設けた後、導電体１３３とＬＥＤパッケージ１５０とを接続させることで、基板１０２上に、ＬＥＤパッケージ１５０を実装することができる。
なお、１つのトランジスタに、複数の発光ダイオードが電気的に接続されていてもよい。
ＬＥＤパッケージ１５０の側面は、樹脂１２９で覆われていてもよい。樹脂１２９として、黒色の樹脂を用いると、表示のコントラストを高められるため、好ましい。また、ＬＥＤパッケージ１５０の上面に、表面保護層、衝撃吸収層などを設けてもよい。ＬＥＤパッケージ１５０は、上側に光を取り出す構成のため、ＬＥＤパッケージ１５０の上面に設ける層は、可視光に対する透過性を有することが好ましい。
基板１０２としては、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、セラミック基板等の絶縁性基板、または、シリコンや炭化シリコンなどを材料とした単結晶半導体基板、多結晶半導体基板、シリコンゲルマニウム等の化合物半導体基板、ＳＯＩ基板などの半導体基板を用いることができる。
基板１０２は、可視光を遮る（可視光に対して非透過性を有する）ことが好ましい。基板１０２が可視光を遮ることで、基板１０２に形成されたトランジスタ１２０に外部から光が入り込むことを抑制することができる。ただし、本発明の一態様はこれに限定されず、基板１０２は可視光に対する透過性を有していてもよい。
また、基板１０２は、発光ダイオードの光を反射する反射層及び当該光を遮る遮光層の一方及び双方を有していてもよい。
ＬＥＤパッケージ１５０が有する複数の発光ダイオード（ＬＥＤチップ）は、同じ構成のトランジスタによって駆動されてもよく、それぞれ異なる構成のトランジスタによって駆動されてもよい。例えば、赤色のＬＥＤチップ１５１Ｒを駆動するトランジスタと、緑色のＬＥＤチップ１５１Ｇを駆動するトランジスタと、青色のＬＥＤチップ１５１Ｂを駆動するトランジスタと、は、トランジスタのサイズ、チャネル長、チャネル幅、及び構造などの少なくとも一つが互いに異なっていてもよい。具体的には、所望の輝度で発光させるために必要な電流量に応じて、色ごとにトランジスタのチャネル長及びチャネル幅の一方又は双方を変えてもよい。
なお、本実施の形態の表示装置を構成する各種導電層に用いることができる材料としては、アルミニウム、チタン、クロム、ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、モリブデン、銀、タンタル、またはタングステンなどの金属、またはこれを主成分とする合金などが挙げられる。またこれらの材料を含む膜を単層で、または積層構造として用いることができる。例えば、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構造、チタン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、タングステン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、銅－マグネシウム－アルミニウム合金膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜上に銅膜を積層する二層構造、タングステン膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜または窒化チタン膜と、その上に重ねてアルミニウム膜または銅膜を積層し、さらにその上にチタン膜または窒化チタン膜を形成する三層構造、モリブデン膜または窒化モリブデン膜と、その上に重ねてアルミニウム膜または銅膜を積層し、さらにその上にモリブデン膜または窒化モリブデン膜を形成する三層構造等がある。なお、酸化インジウム、酸化錫または酸化亜鉛等の酸化物を用いてもよい。また、マンガンを含む銅を用いると、エッチングによる形状の制御性が高まるため好ましい。
なお、本実施の形態の表示装置を構成する各種絶縁層に用いることができる材料としては、アクリル、ポリイミド、エポキシ、シリコーンなどの樹脂、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウムなどの無機絶縁材料が挙げられる。
図２（Ｂ）を用いて、ＬＥＤパッケージ１５０をより詳細に説明する。また、図２（Ｃ）を用いて、青色のＬＥＤチップ１５１Ｂをより詳細に説明する。
図２（Ｂ）に示すＬＥＤパッケージ１５０は、基板１４１、青色のＬＥＤチップ１５１Ｂ、電極１５２Ｂ、電極１５３、ヒートシンク１５４、接着層１４６、ケース１４２、ワイヤ１４３、ワイヤ１４４、及び封止層１４５を有する。
青色のＬＥＤチップ１５１Ｂは、接着層１４６によって、基板１４１上に貼り合わされている。青色のＬＥＤチップ１５１Ｂは、接着層１４６を介して、ヒートシンク１５４と重なるように設けられている。接着層１４６の材料に特に限定は無いが、後述するように、赤色のＬＥＤチップ１５１Ｒは、電極１５２Ｒと電気的に接続するように、電極１５２Ｒと貼り合わせるため、接着層１４６が導電性を有すると、各色のＬＥＤチップで接着層１４６の材料を揃えることができ、好ましい。また、青色のＬＥＤチップ及び緑色のＬＥＤチップにおいて、接着層１４６として導電性を有する接着剤を用いると、放熱性が高まり好ましい。ヒートシンク１５４は、電極１５２Ｂ及び電極１５３と同一の材料及び同一の工程で形成することができる。
基板１４１には、ガラスエポキシ樹脂基板、ポリイミド基板、セラミック基板、アルミナ基板、窒化アルミニウム基板等を用いることができる。
図２（Ｃ）に示す青色のＬＥＤチップ１５１Ｂは、基板１０１上に発光ダイオード（ＬＥＤ）が設けられた構成を有する。発光ダイオードは、半導体層１１１、電極１１２、発光層１１３、半導体層１１４、電極１１５、及び電極１１６を有する。
電極１１２は、半導体層１１１と電気的に接続されている。電極１１６は、電極１１５を介して半導体層１１４と電気的に接続されている。電極１１５及び電極１１６は一方のみ設けてもよい。発光層１１３は、半導体層１１１と半導体層１１４とに挟持されている。発光層１１３では、電子と正孔が結合して光を発する。半導体層１１１と半導体層１１４とのうち、一方はｎ型の半導体層であり、他方はｐ型の半導体層である。
青色のＬＥＤチップ１５１Ｂにおいて、半導体層１１１、発光層１１３、及び半導体層１１４を含む積層構造は、青色の光を呈するように形成される。
なお、各色の発光ダイオードにおいて、一対の半導体層と、当該一対の半導体層の間の発光層と、を有する積層構造は、赤色、黄色、緑色、または青色などの光を呈するように形成される。当該積層構造には、例えば、ガリウム・リン化合物、ガリウム・ヒ素化合物、ガリウム・アルミニウム・ヒ素化合物、アルミニウム・ガリウム・インジウム・リン化合物、ガリウム窒化物、インジウム・窒化ガリウム化合物、セレン・亜鉛化合物等を用いることができる。
基板１０１としては、例えば、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）基板、炭化シリコン（ＳｉＣ）基板、シリコン（Ｓｉ）基板、窒化ガリウム（ＧａＮ）基板などの単結晶基板を用いることができる。
電極１１２は、ワイヤ１４３を介して、電極１５２Ｂと電気的に接続される。電極１１２は、発光ダイオードの画素電極として機能する。電極１１６は、ワイヤ１４４を介して、電極１５３と電気的に接続される。電極１１６は、発光ダイオードの共通電極として機能する。
電極１５２Ｂ及び電極１５３は、それぞれ、ニッケル、銅、銀、白金、または金から選ばれた一元素、または該元素を５０％以上含む合金材料で形成することができる。
電極１５２Ｂと電極１１２との接続、及び電極１５３と電極１１６との接続には、それぞれ、熱圧着法または超音波ボンディング法を用いたワイヤーボンディング法を用いることができる。
ワイヤ１４３及びワイヤ１４４には、それぞれ、金、金を含む合金、銅、または銅を含む合金などで形成された金属の細線を用いることができる。
ケース１４２の材料には、樹脂を用いることができる。ケース１４２は、少なくとも青色のＬＥＤチップ１５１Ｂの側面を覆っていればよく、青色のＬＥＤチップ１５１Ｂの上面と重ならなくてもよい。例えば、青色のＬＥＤチップ１５１Ｂの上面側では、封止層１４５が露出していてもよい。ケース１４２の内側の側面、具体的には、青色のＬＥＤチップ１５１Ｂの周囲に、セラミック等からなるリフレクタを設けることが好ましい。青色のＬＥＤチップ１５１Ｂが発した光の一部がリフレクタによって反射することで、より多くの光をＬＥＤパッケージ１５０から取り出すことができる。
ケース１４２の内部は、封止層１４５で充填されている。封止層１４５としては、可視光に対する透過性を有する樹脂が好適である。封止層１４５としては、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の紫外線硬化性樹脂、可視光硬化性樹脂などを用いることができる。
図３（Ａ）に、図１（Ｃ）における一点鎖線Ｃ－Ｄ間の断面図を示す。つまり、図３（Ａ）は、赤色のＬＥＤチップ１５１Ｒと、当該赤色のＬＥＤチップ１５１Ｒと電気的に接続される導電層１３１Ｒ及び導電層１３２と、を含む断面図である。なお、図３（Ａ）では、明瞭化のため、配線など、構成要素の一部を省略する。
図３（Ａ）に示すように、表示装置１００では、トランジスタ１２０Ａが、導電層１３１Ｒを介して、ＬＥＤパッケージ１５０と電気的に接続されている。
トランジスタ１２０Ａは、図２（Ａ）に示すトランジスタ１２０と同様の構成であるため、詳細な説明は省略する。
トランジスタ１２０Ａ上には、絶縁層１２７が設けられており、絶縁層１２７上に導電層１３１Ｒ及び導電層１３２が設けられている。絶縁層１２７に設けられた開口を介して、導電層１３１Ｒは、導電層１２６ｂと電気的に接続されている。
導電層１３１Ｒ及び導電層１３２は、それぞれ、導電体１３３を介して、ＬＥＤパッケージ１５０と電気的に接続される。
図３（Ｂ）を用いて、ＬＥＤパッケージ１５０をより詳細に説明する。また、図３（Ｃ）を用いて、赤色のＬＥＤチップ１５１Ｒをより詳細に説明する。
図３（Ｂ）に示すＬＥＤパッケージ１５０は、基板１４１、赤色のＬＥＤチップ１５１Ｒ、電極１５２Ｒ、電極１５３、接着層１４６、ケース１４２、ワイヤ１４４、及び封止層１４５を有する。
赤色のＬＥＤチップ１５１Ｒは、導電性を有する接着層１４６を介して、電極１５２Ｒと電気的に接続されている。
図３（Ｃ）に示す赤色のＬＥＤチップ１５１Ｒは、電極１０３、半導体層１１７、発光層１１８、半導体層１１９、及び電極１０６を有する。赤色のＬＥＤチップ１５１Ｒは、発光ダイオード（ＬＥＤ）ということもできる。また、赤色のＬＥＤチップは、導電性基板上に発光ダイオードが設けられた構成であってもよい。
電極１０３は、半導体層１１７と電気的に接続されている。電極１０６は、半導体層１１９と電気的に接続されている。発光層１１８は、半導体層１１７と半導体層１１９とに挟持されている。発光層１１８では、電子と正孔が結合して光を発する。半導体層１１７と半導体層１１９とのうち、一方はｎ型の半導体層であり、他方はｐ型の半導体層である。
電極１０３は、接着層１４６を介して、電極１５２Ｒと電気的に接続される。電極１０３は、発光ダイオードの画素電極として機能する。電極１０６は、ワイヤ１４４を介して、電極１５３と電気的に接続される。電極１０６は、発光ダイオードの共通電極として機能する。
図３（Ｄ）に示すＬＥＤパッケージ１５５のように、ケース１４２の内部には、色変換層１４７が設けられていてもよい。これにより、発光ダイオードの光は、色変換層１４７を介して、ＬＥＤパッケージ１５５の外部に射出される。
なお、図３（Ｄ）では、色変換層１４７が封止層１４５の上方に設けられる構成を示すが、色変換層１４７の配置はこれに限定されない。例えば、色変換層１４７は、封止層１４５の内部に分散されていてもよい。
色変換層１４７としては、蛍光体や量子ドット（ＱＤ：Ｑｕａｎｔｕｍ ｄｏｔ）を用いることが好ましい。特に、量子ドットは、発光スペクトルのピーク幅が狭く、色純度のよい発光を得ることができる。これにより、表示装置の表示品位を高めることができる。
例えば、ＬＥＤパッケージ１５５に含まれる複数のＬＥＤチップが、いずれも、青色の光を呈する発光ダイオードを有する場合、ＬＥＤパッケージ１５５の内部または上方に色変換層１４７が設けられていることが好ましい。具体的には、赤色のＬＥＤチップ１５１Ｒと重なる位置に、青色の光を赤色に変換する色変換層１４７が設けられ、緑色のＬＥＤチップ１５１Ｇと重なる位置に、青色の光を緑色に変換する色変換層１４７が設けられていることが好ましい。
これにより、赤色の副画素において、発光ダイオードが発した光は、色変換層１４７により青色から赤色に変換され、表示装置の外部に射出される。また、緑色の副画素において、発光ダイオードが発した光は、色変換層１４７により青色から緑色に変換され、表示装置の外部に射出される。また、青色の副画素において、発光ダイオードが発した青色の光が、直接、表示装置の外部に射出される。
色変換層１４７は、液滴吐出法（例えば、インクジェット法）、塗布法、インプリント法、各種印刷法（スクリーン印刷、オフセット印刷）等を用いて形成することができる。また、量子ドットフィルムなどの色変換フィルムを用いてもよい。
蛍光体としては、蛍光体が表面に印刷または塗装された有機樹脂層、蛍光体が混合された有機樹脂層などを用いることができる。
量子ドットを構成する材料としては、特に限定は無く、例えば、第１４族元素、第１５族元素、第１６族元素、複数の第１４族元素からなる化合物、第４族から第１４族に属する元素と第１６族元素との化合物、第２族元素と第１６族元素との化合物、第１３族元素と第１５族元素との化合物、第１３族元素と第１７族元素との化合物、第１４族元素と第１５族元素との化合物、第１１族元素と第１７族元素との化合物、酸化鉄類、酸化チタン類、カルコゲナイドスピネル類、半導体クラスターなどが挙げられる。
具体的には、セレン化カドミウム、硫化カドミウム、テルル化カドミウム、セレン化亜鉛、酸化亜鉛、硫化亜鉛、テルル化亜鉛、硫化水銀、セレン化水銀、テルル化水銀、砒化インジウム、リン化インジウム、砒化ガリウム、リン化ガリウム、窒化インジウム、窒化ガリウム、アンチモン化インジウム、アンチモン化ガリウム、リン化アルミニウム、砒化アルミニウム、アンチモン化アルミニウム、セレン化鉛、テルル化鉛、硫化鉛、セレン化インジウム、テルル化インジウム、硫化インジウム、セレン化ガリウム、硫化砒素、セレン化砒素、テルル化砒素、硫化アンチモン、セレン化アンチモン、テルル化アンチモン、硫化ビスマス、セレン化ビスマス、テルル化ビスマス、ケイ素、炭化ケイ素、ゲルマニウム、錫、セレン、テルル、ホウ素、炭素、リン、窒化ホウ素、リン化ホウ素、砒化ホウ素、窒化アルミニウム、硫化アルミニウム、硫化バリウム、セレン化バリウム、テルル化バリウム、硫化カルシウム、セレン化カルシウム、テルル化カルシウム、硫化ベリリウム、セレン化ベリリウム、テルル化ベリリウム、硫化マグネシウム、セレン化マグネシウム、硫化ゲルマニウム、セレン化ゲルマニウム、テルル化ゲルマニウム、硫化錫、セレン化錫、テルル化錫、酸化鉛、フッ化銅、塩化銅、臭化銅、ヨウ化銅、酸化銅、セレン化銅、酸化ニッケル、酸化コバルト、硫化コバルト、酸化鉄、硫化鉄、酸化マンガン、硫化モリブデン、酸化バナジウム、酸化タングステン、酸化タンタル、酸化チタン、酸化ジルコニウム、窒化ケイ素、窒化ゲルマニウム、酸化アルミニウム、チタン酸バリウム、セレンと亜鉛とカドミウムの化合物、インジウムと砒素とリンの化合物、カドミウムとセレンと硫黄の化合物、カドミウムとセレンとテルルの化合物、インジウムとガリウムと砒素の化合物、インジウムとガリウムとセレンの化合物、インジウムとセレンと硫黄の化合物、銅とインジウムと硫黄の化合物、及びこれらの組み合わせなどが挙げられる。また、組成が任意の比率で表される、いわゆる合金型量子ドットを用いてもよい。
量子ドットの構造としては、コア型、コア－シェル型、コア－マルチシェル型などが挙げられる。また、量子ドットは、表面原子の割合が高いことから、反応性が高く、凝集が起こりやすい。そのため、量子ドットの表面には保護剤が付着している又は保護基が設けられていることが好ましい。当該保護剤が付着している又は保護基が設けられていることによって、凝集を防ぎ、溶媒への溶解性を高めることができる。また、反応性を低減させ、電気的安定性を向上させることも可能である。
量子ドットは、サイズが小さくなるに従いバンドギャップが大きくなるため、所望の波長の光が得られるように、そのサイズを適宜調整する。結晶のサイズが小さくなるにつれて、量子ドットの発光は青色側へ、つまり、高エネルギー側へシフトするため、量子ドットのサイズを変更させることにより、紫外領域、可視領域、赤外領域のスペクトルの波長領域にわたって、その発光波長を調整することができる。量子ドットのサイズ（直径）は、例えば、０．５ｎｍ以上２０ｎｍ以下、好ましくは１ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。量子ドットはそのサイズ分布が狭いほど、発光スペクトルがより狭線化し、色純度の良好な発光を得ることができる。また、量子ドットの形状は特に限定されず、球状、棒状、円盤状、その他の形状であってもよい。棒状の量子ドットである量子ロッドは、指向性を有する光を呈する機能を有する。
または、ＬＥＤパッケージ１５５の内部または上方に、色変換層１４７と着色層の積層構造を有していてもよい。これにより、色変換層１４７によって変換された光が、着色層を通過することで、光の純度を高められる。また、青色のＬＥＤチップ１５１Ｂと重なる位置に、青色の着色層を設けてもよい。青色の着色層を設けると、青色の光の純度を高めることができる。青色の着色層を設けない場合、作製工程を簡略化できる。
着色層は特定の波長域の光を透過する有色層である。例えば、赤色、緑色、青色、又は黄色の波長域の光を透過するカラーフィルタなどを用いることができる。着色層に用いることのできる材料としては、金属材料、樹脂材料、顔料又は染料が含まれた樹脂材料などが挙げられる。
［表示装置の構成例２］
図４～図６に、表示装置の構成例１とは異なる、表示装置の断面構成例をそれぞれ示す。
図４～図６に示す表示装置は、主に、ＬＥＤパッケージ１５０と電気的に接続されるトランジスタの構造が、図２（Ａ）とは異なる。
図４に示す表示装置では、トランジスタ１２０Ｂが、導電層１３１Ｂを介して、ＬＥＤパッケージ１５０と電気的に接続されている。
トランジスタ１２０Ｂは、ゲートとして機能する導電層１２１、ゲート絶縁層として機能する絶縁層１２２、半導体層として機能する金属酸化物層１２３、ソース及びドレインとして機能する一対の導電層１２６ａ、１２６ｂ、ゲート絶縁層として機能する絶縁層１２４ａ、１２４ｂ、並びに、バックゲートとして機能する導電層１２５を有する。導電層１２１と金属酸化物層１２３は、絶縁層１２２を介して重なる。導電層１２５と金属酸化物層１２３は、絶縁層１２４ａ及び絶縁層１２４ｂを介して重なる。
トランジスタ１２０Ｂ上には、絶縁層１２７が設けられており、絶縁層１２７上に導電層１３１Ｂ及び導電層１３２が設けられている。絶縁層１２７に設けられた開口を介して、導電層１３１Ｂは、導電層１２６ｂと電気的に接続されている。
図５に示す表示装置では、トランジスタ１２０Ｃが、導電層１３１Ｂなどを介して、ＬＥＤパッケージ１５０と電気的に接続されている。
基板１７４上には、絶縁層１７５、トランジスタ１２０Ｃ、導電層１８４ａ、導電層１８４ｂ、導電層１８７、導電層１８９、絶縁層１８６、絶縁層１８８、導電層１３１Ｂ、及び、導電層１３２等が設けられている。基板１７４上には、さらに、絶縁層１６２、絶縁層１８１、絶縁層１８２、絶縁層１８３、及び絶縁層１８５等の絶縁層が設けられている。これら絶縁層の一つまたは複数は、トランジスタの構成要素とみなされる場合もあるが、本実施の形態では、トランジスタの構成要素に含めずに説明する。
基板１５１としては、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、セラミック基板等の絶縁性基板、または、シリコンや炭化シリコンなどを材料とした単結晶半導体基板、多結晶半導体基板、シリコンゲルマニウム等の化合物半導体基板、ＳＯＩ基板などの半導体基板を用いることができる。
基板１５１は、可視光を遮る（可視光に対して非透過性を有する）ことが好ましい。基板１５１が可視光を遮ることで、基板１５１に形成されたトランジスタ１２０Ｃに外部から光が入り込むことを抑制することができる。ただし、本発明の一態様はこれに限定されず、基板１５１は可視光に対する透過性を有していてもよい。
基板１７４上には、絶縁層１７５が設けられている。絶縁層１７５は、基板１７４から水や水素などの不純物が、トランジスタ１２０Ｃに拡散すること、及び金属酸化物層１６５から絶縁層１７５側に酸素が脱離することを防ぐバリア層として機能する。絶縁層１７５としては、例えば、酸化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜、窒化シリコン膜などの、酸化シリコン膜よりも水素や酸素が拡散しにくい膜を用いることができる。
トランジスタ１２０Ｃは、導電層１６１、絶縁層１６３、絶縁層１６４、金属酸化物層１６５、一対の導電層１６６、絶縁層１６７、導電層１６８等を有する。
金属酸化物層１６５は、チャネル形成領域を有する。金属酸化物層１６５は、一対の導電層１６６の一方と重なる第１の領域と、一対の導電層１６６の他方と重なる第２の領域と、当該第１の領域と当該第２の領域の間の第３の領域と、を有する。
絶縁層１７５上に導電層１６１及び絶縁層１６２が設けられ、導電層１６１及び絶縁層１６２を覆って絶縁層１６３及び絶縁層１６４が設けられている。金属酸化物層１６５は、絶縁層１６４上に設けられている。導電層１６１はゲート電極として機能し、絶縁層１６３及び絶縁層１６４はゲート絶縁層として機能する。導電層１６１は絶縁層１６３及び絶縁層１６４を介して金属酸化物層１６５と重なる。絶縁層１６３は、絶縁層１７５と同様に、バリア層として機能することが好ましい。金属酸化物層１６５と接する絶縁層１６４には、酸化シリコン膜などの酸化物絶縁膜を用いることが好ましい。
ここで、導電層１６１の上面の高さは、絶縁層１６２の上面の高さと概略一致している。例えば、絶縁層１６２に開口を設け、当該開口を埋めるように導電層１６１を形成した後、ＣＭＰ法などを用いて平坦化処理を施すことで、導電層１６１の上面の高さと絶縁層１６２の上面の高さを揃えることができる。これにより、トランジスタ１２０Ｃのサイズを小さくすることができる。
一対の導電層１６６は、金属酸化物層１６５上に離間して設けられている。一対の導電層１６６は、ソース及びドレインとして機能する。金属酸化物層１６５及び一対の導電層１６６を覆って、絶縁層１８１が設けられ、絶縁層１８１上に絶縁層１８２が設けられている。絶縁層１８１及び絶縁層１８２には金属酸化物層１６５に達する開口が設けられており、当該開口の内部に絶縁層１６７及び導電層１６８が埋め込まれている。当該開口は、上記第３の領域と重なる。絶縁層１６７は、絶縁層１８１の側面及び絶縁層１８２の側面と重なる。導電層１６８は、絶縁層１６７を介して、絶縁層１８１の側面及び絶縁層１８２の側面と重なる。導電層１６８はゲート電極として機能し、絶縁層１６７はゲート絶縁層として機能する。導電層１６８は絶縁層１６７を介して金属酸化物層１６５と重なる。
ここで、導電層１６８の上面の高さは、絶縁層１８２の上面の高さと概略一致している。例えば、絶縁層１８２に開口を設け、当該開口を埋めるように絶縁層１６７及び導電層１６８を形成した後、平坦化処理を施すことで、導電層１６８の上面の高さと絶縁層１８２の上面の高さを揃えることができる。これにより、トランジスタ１２０Ｃのサイズを小さくすることができる。
そして、絶縁層１８２、絶縁層１６７、及び導電層１６８の上面を覆って、絶縁層１８３及び絶縁層１８５が設けられている。絶縁層１８１及び絶縁層１８３は、絶縁層１７５と同様に、バリア層として機能することが好ましい。絶縁層１８１で一対の導電層１６６を覆うことで、絶縁層１８２に含まれる酸素により一対の導電層１６６が酸化してしまうことを抑制できる。
一対の導電層１６６の一方及び導電層１８７と電気的に接続されるプラグが、絶縁層１８１、絶縁層１８２、絶縁層１８３、及び絶縁層１８５に設けられた開口内に埋め込まれている。プラグは、当該開口の側面及び一対の導電層１６６の一方の上面に接する導電層１８４ａと、当該導電層１８４ａよりも内側に埋め込まれた導電層１８４ｂと、を有することが好ましい。このとき、導電層１８４ａ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。
絶縁層１８５上に導電層１８７が設けられ、導電層１８７上に絶縁層１８６が設けられている。絶縁層１８６は、導電層１８７に達する開口が設けられており、当該開口の内部に導電層１８９が埋め込まれている。導電層１８９は導電層１８７と導電層１３１Ｂとを電気的に接続するプラグとして機能する。
一対の導電層１６６の一方は、導電層１８４ａ、導電層１８４ｂ、導電層１８７、及び導電層１８９を介して、導電層１３１Ｂと電気的に接続されている。
上述のように、図５に示すトランジスタ１２０Ｃでは、導電層１６１の上面の高さは、絶縁層１６２の上面の高さと概略一致している。また、図５に示すトランジスタ１２０Ｃでは、導電層１６８の上面の高さが、絶縁層１８２の上面の高さと概略一致している。
このように、本実施の形態の表示装置は、ゲート電極の上面の高さが、絶縁層の上面の高さと概略一致しているトランジスタを有することが好ましい。例えば、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法などを用いて平坦化処理を施すことで、ゲート電極の上面と絶縁層の上面を平坦化し、ゲート電極の上面の高さと絶縁層の上面の高さを揃えることができる。
このような構成のトランジスタは、サイズを小さくすることが容易である。トランジスタのサイズを小さくすることで、画素のサイズを小さくすることができるため、表示装置の精細度を高めることができる。
図６に示す表示装置では、図５に示す表示装置と同様に、トランジスタ１２０Ｃが、導電層１３１Ｂなどを介して、ＬＥＤパッケージ１５０と電気的に接続されている。
図６に示す表示装置は、基板１９１にチャネル形成領域を有するトランジスタ１９０と、金属酸化物にチャネル形成領域を有するトランジスタ１２０Ｃと、を積層して有する。
基板１９１としては、単結晶シリコン基板が好適である。トランジスタ１９０は、導電層１９５、絶縁層１９４、絶縁層１９６、一対の低抵抗領域１９３を有する。導電層１９５は、ゲートとして機能する。絶縁層１９４は、導電層１９５と基板１９１との間に位置し、ゲート絶縁層として機能する。絶縁層１９６は、導電層１９５の側面を覆って設けられ、サイドウォールとして機能する。一対の低抵抗領域１９３は、基板１９１における、不純物がドープされた領域であり、一方がトランジスタ１９０のソースとして機能し、他方がトランジスタ１９０のドレインとして機能する。
また、基板１９１に埋め込まれるように、隣接する２つのトランジスタの間に、素子分離層１９２が設けられている。
トランジスタ１９０を覆って絶縁層１９９が設けられ、絶縁層１９９上に導電層１９８が設けられている。絶縁層１９９の開口を介して、導電層１９８は、一対の低抵抗領域１９３の一方と電気的に接続される。また、導電層１９８を覆って絶縁層１７１が設けられ、絶縁層１７１上に導電層１７２が設けられている。導電層１９８及び導電層１７２は、それぞれ配線として機能する。また、導電層１７２を覆って絶縁層１７３及び絶縁層１７５が設けられ、絶縁層１７５上にトランジスタ１２０Ｃが設けられている。絶縁層１７５からＬＥＤパッケージ１５０までの積層構造は図５に示す表示装置と同様であるため、詳細な説明は省略する。
トランジスタ１２０Ｃ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１９０は、画素回路を構成するトランジスタや、当該画素回路を駆動するための駆動回路（ゲートドライバ及びソースドライバの一方又は双方）を構成するトランジスタとして用いることができる。また、トランジスタ１２０Ｃ及びトランジスタ１９０は、それぞれ、演算回路や記憶回路などの各種回路を構成するトランジスタとして用いることができる。
このような構成とすることで、発光ダイオードの直下に画素回路だけでなく駆動回路等を形成することができるため、表示部の外側に駆動回路を設ける場合に比べて、表示装置を小型化することができる。また、狭額縁の（非表示領域の狭い）表示装置を実現することができる。
本発明の一態様の表示装置は、タッチセンサが搭載された表示装置（入出力装置またはタッチパネルともいう）であってもよい。上述の各表示装置の構成を、タッチパネルに適用することができる。
本発明の一態様のタッチパネルが有する検知素子（センサ素子ともいう）に限定は無い。指やスタイラスなどの被検知体の近接または接触を検知することのできる様々なセンサを、検知素子として適用することができる。
センサの方式としては、例えば、静電容量方式、抵抗膜方式、表面弾性波方式、赤外線方式、光学方式、感圧方式など様々な方式を用いることができる。
静電容量方式としては、表面型静電容量方式、投影型静電容量方式等がある。また、投影型静電容量方式としては、自己容量方式、相互容量方式等がある。相互容量方式を用いると、同時多点検知が可能となるため好ましい。
本発明の一態様のタッチパネルは、別々に作製された表示装置と検知素子とを貼り合わせる構成、表示素子を支持する基板及び対向基板の一方または双方に検知素子を構成する電極等を設ける構成等、様々な構成を適用することができる。
以上のように、本実施の形態の表示装置は、ＬＥＤパッケージを、複数のトランジスタが形成された基板に実装することで作製できるため、表示装置の製造の難易度を低くし、歩留まりの向上を図ることができる。また、マイクロＬＥＤと、金属酸化物を用いたトランジスタを組み合わせることで、消費電力の低減された表示装置を実現できる。
また、本実施の形態の表示装置は、トランジスタのサイズを小さくできるため、精細度を高めることや、比較的小さな表示部を有する電子機器への適用が容易である。
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の画素について図７を用いて説明する。
［画素］
本実施の形態の表示装置は、ｍ行ｎ列（ｍ、ｎは、それぞれ１以上の整数）のマトリクス状に配置された複数の画素を有する。図７に、画素２００（ｉ，ｊ）（ｉは１以上ｍ以下の整数、ｊは１以上ｎ以下の整数）の回路図の一例を示す。
図７に示す画素２００（ｉ，ｊ）は、発光素子２１０、スイッチＳＷ２１、スイッチＳＷ２２、トランジスタＭ、及び容量素子Ｃ１を有する。
本実施の形態では、スイッチＳＷ２１として、トランジスタを用いる例を示す。スイッチＳＷ２１のゲートは、走査線ＧＬ１（ｉ）と電気的に接続される。スイッチＳＷ２１のソース及びドレインは、一方が信号線ＳＬ（ｊ）と電気的に接続され、他方がトランジスタＭのゲートと電気的に接続される。
本実施の形態では、スイッチＳＷ２２として、トランジスタを用いる例を示す。スイッチＳＷ２２のゲートは、走査線ＧＬ２（ｉ）と電気的に接続される。スイッチＳＷ２２のソース及びドレインは、一方が配線ＣＯＭと電気的に接続され、他方がトランジスタＭのゲートと電気的に接続される。
トランジスタＭのゲートは、容量素子Ｃ１の一方の電極、スイッチＳＷ２１のソース及びドレインの他方、及びスイッチＳＷ２２のソース及びドレインの他方と電気的に接続される。トランジスタＭのソース及びドレインは、一方が配線ＣＡＴＨＯＤＥと電気的に接続され、他方が発光素子２１０のカソードと電気的に接続される。
容量素子Ｃ１の他方の電極は、配線ＣＡＴＨＯＤＥと電気的に接続される。
発光素子２１０のアノードは、配線ＡＮＯＤＥと電気的に接続される。
走査線ＧＬ１（ｉ）は、選択信号を供給する機能を有する。走査線ＧＬ２（ｉ）は、制御信号を供給する機能を有する。信号線ＳＬ（ｊ）は、画像信号を供給する機能を有する。配線ＶＣＯＭ、配線ＣＡＴＨＯＤＥ、及び配線ＡＮＯＤＥには、それぞれ定電位が供給される。発光素子２１０のアノード側を高電位に、カソード側をアノード側よりも低電位にすることができる。
スイッチＳＷ２１は、選択信号により制御され、画素２００の選択状態を制御するための選択トランジスタとして機能する。
トランジスタＭは、ゲートに供給される電位に応じて発光素子２１０に流れる電流を制御する駆動トランジスタとして機能する。スイッチＳＷ２１が導通状態のとき、信号線ＳＬ（ｊ）に供給される画像信号がトランジスタＭのゲートに供給され、その電位に応じて、発光素子２１０の発光輝度を制御することができる。
スイッチＳＷ２２は、制御信号に基づいてトランジスタＭのゲート電位を制御する機能を有する。具体的には、スイッチＳＷ２２は、トランジスタＭを非導通状態にする電位を、トランジスタＭのゲートに供給することができる。
スイッチＳＷ２２は、例えば、パルス幅の制御に用いることができる。制御信号に基づく期間、トランジスタＭから発光素子２１０に電流を供給することができる。または、発光素子２１０は、画像信号及び制御信号に基づいて、階調を表現することができる。
ここで、画素２００（ｉ，ｊ）が有するトランジスタには、それぞれチャネルが形成される半導体層に金属酸化物（酸化物半導体）を用いたトランジスタを適用することが好ましい。
シリコンよりもバンドギャップが広く、かつキャリア密度の小さい金属酸化物を用いたトランジスタは、極めて小さいオフ電流を実現することができる。そのため、その小さいオフ電流により、トランジスタと直列に接続された容量素子に蓄積した電荷を長期間に亘って保持することが可能である。そのため、特に容量素子Ｃ１に直列に接続されるスイッチＳＷ２１及びスイッチＳＷ２２には、酸化物半導体が適用されたトランジスタを用いることが好ましい。また、これ以外のトランジスタも同様に酸化物半導体を適用したトランジスタを用いることで、作製コストを低減することができる。
また、画素２００（ｉ，ｊ）が有するトランジスタに、チャネルが形成される半導体にシリコンを適用したトランジスタを用いることもできる。特に単結晶シリコンや多結晶シリコンなどの結晶性の高いシリコンを用いることで、高い電界効果移動度を実現することができ、より高速な動作が可能となるため好ましい。
また、画素２００（ｉ，ｊ）が有するトランジスタのうち、一以上に酸化物半導体を適用したトランジスタを用い、それ以外にシリコンを適用したトランジスタを用いる構成としてもよい。
なお、図７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。
［トランジスタ］
次に、表示装置に用いることができるトランジスタについて、説明する。
表示装置が有するトランジスタの構造は特に限定されない。例えば、プレーナ型のトランジスタとしてもよいし、スタガ型のトランジスタとしてもよいし、逆スタガ型のトランジスタとしてもよい。また、トップゲート構造またはボトムゲート構造のいずれのトランジスタ構造としてもよい。または、チャネルの上下にゲート電極が設けられていてもよい。
表示装置が有するトランジスタには、例えば、金属酸化物をチャネル形成領域に用いたトランジスタを用いることができる。これにより、オフ電流の極めて小さいトランジスタを実現することができる。
または、表示装置が有するトランジスタにシリコンをチャネル形成領域に有するトランジスタを適用してもよい。当該トランジスタとしては、例えば、アモルファスシリコンを有するトランジスタ、結晶性のシリコン（代表的には、低温ポリシリコン）を有するトランジスタ、単結晶シリコンを有するトランジスタなどが挙げられる。
［金属酸化物］
以下では、半導体層に適用可能な金属酸化物について説明する。
金属酸化物は、少なくともインジウムまたは亜鉛を含むことが好ましい。特に、インジウム及び亜鉛を含むことが好ましい。また、それらに加えて、アルミニウム、ガリウム、イットリウムまたは錫などが含まれていることが好ましい。また、ホウ素、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウムなどから選ばれた一種、または複数種が含まれていてもよい。
ここでは、金属酸化物が、インジウム、元素Ｍ、及び亜鉛を有するＩｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物である場合を考える。なお、元素Ｍは、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、または錫などとする。そのほか、元素Ｍに適用可能な元素としては、ホウ素、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、マグネシウムなどがある。ただし、元素Ｍとして、前述の元素を複数組み合わせても構わない場合がある。
金属酸化物膜は、スパッタリング法により形成することができる。そのほか、ＰＬＤ法、ＰＥＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、ＡＬＤ法、真空蒸着法などを用いてもよい。
なお、本明細書等において、窒素を有する金属酸化物も金属酸化物（ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ）と総称する場合がある。また、窒素を有する金属酸化物を、金属酸窒化物（ｍｅｔａｌ ｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅ）と呼称してもよい。例えば、亜鉛酸窒化物（ＺｎＯＮ）などの窒素を有する金属酸化物を、半導体層に用いてもよい。
なお、本明細書等において、ＣＡＡＣ（ｃ－ａｘｉｓ ａｌｉｇｎｅｄ ｃｒｙｓｔａｌ）、及びＣＡＣ（Ｃｌｏｕｄ－Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）と記載する場合がある。ＣＡＡＣは結晶構造の一例を表し、ＣＡＣは機能または材料の構成の一例を表す。
例えば、半導体層にはＣＡＣ（Ｃｌｏｕｄ－Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）－ＯＳを用いることができる。
ＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅとは、材料の一部では導電性の機能と、材料の一部では絶縁性の機能とを有し、材料の全体では半導体としての機能を有する。なお、ＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅを、トランジスタの半導体層に用いる場合、導電性の機能は、キャリアとなる電子（またはホール）を流す機能であり、絶縁性の機能は、キャリアとなる電子を流さない機能である。導電性の機能と、絶縁性の機能とを、それぞれ相補的に作用させることで、スイッチングさせる機能（Ｏｎ／Ｏｆｆさせる機能）をＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅに付与することができる。ＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅにおいて、それぞれの機能を分離させることで、双方の機能を最大限に高めることができる。
また、ＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅは、導電性領域、及び絶縁性領域を有する。導電性領域は、上述の導電性の機能を有し、絶縁性領域は、上述の絶縁性の機能を有する。また、材料中において、導電性領域と、絶縁性領域とは、ナノ粒子レベルで分離している場合がある。また、導電性領域と、絶縁性領域とは、それぞれ材料中に偏在する場合がある。また、導電性領域は、周辺がぼけてクラウド状に連結して観察される場合がある。
また、ＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅにおいて、導電性領域と、絶縁性領域とは、それぞれ０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは０．５ｎｍ以上３ｎｍ以下のサイズで材料中に分散している場合がある。
また、ＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅは、異なるバンドギャップを有する成分により構成される。例えば、ＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅは、絶縁性領域に起因するワイドギャップを有する成分と、導電性領域に起因するナローギャップを有する成分と、により構成される。当該構成の場合、キャリアを流す際に、ナローギャップを有する成分において、主にキャリアが流れる。また、ナローギャップを有する成分が、ワイドギャップを有する成分に相補的に作用し、ナローギャップを有する成分に連動してワイドギャップを有する成分にもキャリアが流れる。このため、上記ＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅをトランジスタのチャネル形成領域に用いる場合、トランジスタのオン状態において高い電流駆動力、つまり大きなオン電流、及び高い電界効果移動度を得ることができる。
すなわち、ＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅは、マトリックス複合材（ｍａｔｒｉｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）、または金属マトリックス複合材（ｍｅｔａｌ ｍａｔｒｉｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）と呼称することもできる。
酸化物半導体（金属酸化物）は、単結晶酸化物半導体と、それ以外の非単結晶酸化物半導体と、に分けられる。非単結晶酸化物半導体としては、例えば、ＣＡＡＣ－ＯＳ（ｃ－ａｘｉｓ ａｌｉｇｎｅｄ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、多結晶酸化物半導体、ｎｃ－ＯＳ（ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、擬似非晶質酸化物半導体（ａ－ｌｉｋｅ ＯＳ：ａｍｏｒｐｈｏｕｓ－ｌｉｋｅ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、及び非晶質酸化物半導体などがある。
ＣＡＡＣ－ＯＳは、ｃ軸配向性を有し、かつａ－ｂ面方向において複数のナノ結晶が連結し、歪みを有した結晶構造となっている。なお、歪みとは、複数のナノ結晶が連結する領域において、格子配列の揃った領域と、別の格子配列の揃った領域と、の間で格子配列の向きが変化している箇所を指す。
ナノ結晶は、六角形を基本とするが、正六角形状とは限らず、非正六角形状である場合がある。また、歪みにおいて、五角形及び七角形などの格子配列を有する場合がある。なお、ＣＡＡＣ－ＯＳにおいて、歪み近傍においても、明確な結晶粒界（グレインバウンダリーともいう。）を確認することは難しい。すなわち、格子配列の歪みによって、結晶粒界の形成が抑制されていることがわかる。これは、ＣＡＡＣ－ＯＳが、ａ－ｂ面方向において酸素原子の配列が稠密でないことや、金属元素が置換することで原子間の結合距離が変化することなどによって、歪みを許容することができるためである。
また、ＣＡＡＣ－ＯＳは、インジウム、及び酸素を有する層（以下、Ｉｎ層）と、元素Ｍ、亜鉛、及び酸素を有する層（以下、（Ｍ，Ｚｎ）層）とが積層した、層状の結晶構造（層状構造ともいう）を有する傾向がある。なお、インジウムと元素Ｍは、互いに置換可能であり、（Ｍ，Ｚｎ）層の元素Ｍがインジウムと置換した場合、（Ｉｎ，Ｍ，Ｚｎ）層と表すこともできる。また、Ｉｎ層のインジウムが元素Ｍと置換した場合、（Ｉｎ，Ｍ）層と表すこともできる。
ＣＡＡＣ－ＯＳは結晶性の高い金属酸化物である。一方、ＣＡＡＣ－ＯＳは、明確な結晶粒界を確認することが難しいため、結晶粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。また、金属酸化物の結晶性は不純物の混入や欠陥の生成などによって低下する場合があるため、ＣＡＡＣ－ＯＳは不純物や欠陥（酸素欠損（ＶＯ：ｏｘｙｇｅｎ ｖａｃａｎｃｙともいう。）など）の少ない金属酸化物ともいえる。したがって、ＣＡＡＣ－ＯＳを有する金属酸化物は、物理的性質が安定する。そのため、ＣＡＡＣ－ＯＳを有する金属酸化物は熱に強く、信頼性が高い。
ｎｃ－ＯＳは、微小な領域（例えば、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の領域、特に１ｎｍ以上３ｎｍ以下の領域）において原子配列に周期性を有する。また、ｎｃ－ＯＳは、異なるナノ結晶間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、膜全体で配向性が見られない。したがって、ｎｃ－ＯＳは、分析方法によっては、ａ－ｌｉｋｅ ＯＳや非晶質酸化物半導体と区別が付かない場合がある。
なお、インジウムと、ガリウムと、亜鉛と、を有する金属酸化物の一種である、インジウム－ガリウム－亜鉛酸化物（以下、ＩＧＺＯ）は、上述のナノ結晶とすることで安定な構造をとる場合がある。特に、ＩＧＺＯは、大気中では結晶成長がし難い傾向があるため、大きな結晶（ここでは、数ｍｍの結晶、または数ｃｍの結晶）よりも小さな結晶（例えば、上述のナノ結晶）とする方が、構造的に安定となる場合がある。
ａ－ｌｉｋｅ ＯＳは、ｎｃ－ＯＳと非晶質酸化物半導体との間の構造を有する金属酸化物である。ａ－ｌｉｋｅ ＯＳは、鬆または低密度領域を有する。すなわち、ａ－ｌｉｋｅ ＯＳは、ｎｃ－ＯＳ及びＣＡＡＣ－ＯＳと比べて、結晶性が低い。
酸化物半導体（金属酸化物）は、多様な構造をとり、それぞれが異なる特性を有する。本発明の一態様の酸化物半導体は、非晶質酸化物半導体、多結晶酸化物半導体、ａ－ｌｉｋｅ ＯＳ、ｎｃ－ＯＳ、ＣＡＡＣ－ＯＳのうち、二種以上を有していてもよい。
半導体層として機能する金属酸化物膜は、不活性ガス及び酸素ガスのいずれか一方または双方を用いて成膜することができる。なお、金属酸化物膜の成膜時における酸素の流量比（酸素分圧）に、特に限定はない。ただし、電界効果移動度が高いトランジスタを得る場合においては、金属酸化物膜の成膜時における酸素の流量比（酸素分圧）は、０％以上３０％以下が好ましく、５％以上３０％以下がより好ましく、７％以上１５％以下がさらに好ましい。
金属酸化物は、エネルギーギャップが２ｅＶ以上であることが好ましく、２．５ｅＶ以上であることがより好ましく、３ｅＶ以上であることがさらに好ましい。このように、エネルギーギャップの広い金属酸化物を用いることで、トランジスタのオフ電流を低減することができる。
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、本発明の一態様の電子機器について、図８～図１２を用いて説明する。
本実施の形態の電子機器は、表示部に本発明の一態様の表示装置を有する。本発明の一態様の表示装置は、表示品位が高く、かつ、消費電力が低い。また、本発明の一態様の表示装置は、高精細化及び大型化が容易である。したがって、様々な電子機器の表示部に用いることができる。
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、例えば腕時計型やブレスレット型の情報端末機（ウェアラブル機器）や、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、またはＭＲ（Ｍｉｘｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）向け機器等、頭部に装着可能なウェアラブル機器等に好適に用いることができる。
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８（Ａ）に、メガネ型の電子機器９００の斜視図を示す。電子機器９００は、一対の表示パネル９０１、一対の筐体９０２、一対の光学部材９０３、一対の装着部９０４等を有する。
電子機器９００は、光学部材９０３の表示領域９０６に、表示パネル９０１で表示した画像を投影することができる。光学部材９０３は透光性を有するため、ユーザーは光学部材９０３を通して視認される透過像に重ねて、表示領域９０６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９００は、ＡＲ表示が可能な電子機器である。
電子機器９００が備える表示パネル９０１は、画像を表示する機能に加えて、撮像する機能を有することが好ましい。このとき、電子機器９００は、光学部材９０３を介して表示パネル９０１に入射された光を受光し、電気信号に変換して出力することができる。これにより、ユーザーの目、または目及びその周辺を撮像し、画像情報として外部、または電子機器９００が備える演算部に出力することができる。
一つの筐体９０２には、前方を撮像することのできるカメラ９０５が設けられている。また図示しないが、いずれか一方の筐体９０２には無線受信機、またはケーブルを接続可能なコネクタが設けられ、筐体９０２に映像信号等を供給することができる。また、筐体９０２に、ジャイロセンサなどの加速度センサを配置することで、ユーザー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９０６に表示することもできる。また、筐体９０２にはバッテリが設けられていることが好ましく、無線または有線によって充電することができることが好ましい。
図８（Ｂ）を用いて、電子機器９００の表示領域９０６への画像の投影方法について説明する。筐体９０２の内部には、表示パネル９０１、レンズ９１１、反射板９１２が設けられている。また、光学部材９０３の表示領域９０６に相当する部分には、ハーフミラーとして機能する反射面９１３を有する。
表示パネル９０１から発せられた光９１５は、レンズ９１１を通過し、反射板９１２により光学部材９０３側へ反射される。光学部材９０３の内部において、光９１５は光学部材９０３の端面で全反射を繰り返し、反射面９１３に到達することで、反射面９１３に画像が投影される。これにより、ユーザーは、反射面９１３に反射された光９１５と、光学部材９０３（反射面９１３を含む）を透過した透過光９１６の両方を視認することができる。
図８では、反射板９１２及び反射面９１３がそれぞれ曲面を有する例を示している。これにより、これらが平面である場合に比べて、光学設計の自由度を高めることができ、光学部材９０３の厚さを薄くすることができる。なお、反射板９１２及び反射面９１３を平面としてもよい。
反射板９１２としては、鏡面を有する部材を用いることができ、反射率が高いことが好ましい。また、反射面９１３としては、金属膜の反射を利用したハーフミラーを用いてもよいが、全反射を利用したプリズムなどを用いると、透過光９１６の透過率を高めることができる。
ここで、電子機器９００は、レンズ９１１と表示パネル９０１との間の距離及び角度の一方又は双方を調整する機構を有していることが好ましい。これにより、ピント調整や、画像の拡大、縮小などを行うことが可能となる。例えば、レンズ９１１及び表示パネル９０１の一方または双方が、光軸方向に移動可能な構成とすればよい。
電子機器９００は、反射板９１２の角度を調整可能な機構を有していることが好ましい。反射板９１２の角度を変えることで、画像が表示される表示領域９０６の位置を変えることが可能となる。これにより、ユーザーの目の位置に応じて最適な位置に表示領域９０６を配置することが可能となる。
表示パネル９０１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９００とすることができる。
図９（Ａ）、（Ｂ）に、ゴーグル型の電子機器９５０の斜視図を示す。図９（Ａ）は、電子機器９５０の正面、平面及び左側面を示す斜視図であり、図９（Ｂ）は、電子機器９５０の背面、底面、及び右側面を示す斜視図である。
電子機器９５０は、一対の表示パネル９５１、筐体９５２、一対の装着部９５４、緩衝部材９５５、一対のレンズ９５６等を有する。一対の表示パネル９５１は、筐体９５２の内部の、レンズ９５６を通して視認できる位置にそれぞれ設けられている。
電子機器９５０は、ＶＲ向けの電子機器である。電子機器９５０を装着したユーザーは、レンズ９５６を通して表示パネル９５１に表示される画像を視認することができる。また、一対の表示パネル９５１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。
筐体９５２の背面側には、入力端子９５７と出力端子９５８とが設けられている。入力端子９５７には映像出力機器等からの映像信号や、筐体９５２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。出力端子９５８は、例えば音声出力端子として機能することができ、イヤフォンやヘッドフォン等を接続することができる。なお、無線通信により音声データを出力可能な構成とする場合や、外部の映像出力機器から音声を出力する場合には、当該音声出力端子を設けなくてもよい。
電子機器９００は、レンズ９５６及び表示パネル９５１が、ユーザー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９５６と表示パネル９５１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。
表示パネル９５１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９５０とすることができる。これにより、ユーザーに高い没入感を感じさせることができる。
緩衝部材９５５は、ユーザーの顔（額や頬など）に接触する部分である。緩衝部材９５５がユーザーの顔と密着することにより、光漏れを防ぐことができ、より没入感を高めることができる。緩衝部材９５５は、ユーザーが電子機器９５０を装着した際にユーザーの顔に密着するよう、柔らかな素材を用いることが好ましい。例えばゴム、シリコーンゴム、ウレタン、スポンジなどの素材を用いることができる。また、緩衝部材９５５として、スポンジ等の表面を布や革（天然皮革または合成皮革）などで覆ったものを用いると、ユーザーの顔と緩衝部材９５５との間に隙間が生じにくく光漏れを好適に防ぐことができる。緩衝部材９５５や装着部９５４などの、ユーザーの肌に触れる部材は、取り外し可能な構成とすると、クリーニングや交換が容易となるため好ましい。
図１０（Ａ）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１０（Ｂ）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１１（Ａ）にテレビジョン装置の一例を示す。テレビジョン装置７１００は、筐体７１０１に表示部７０００が組み込まれている。ここでは、スタンド７１０３により筐体７１０１を支持した構成を示している。
表示部７０００に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。
図１１（Ａ）に示すテレビジョン装置７１００の操作は、筐体７１０１が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機７１１１により行うことができる。または、表示部７０００にタッチセンサを備えていてもよく、指等で表示部７０００に触れることでテレビジョン装置７１００を操作してもよい。リモコン操作機７１１１は、当該リモコン操作機７１１１から出力する情報を表示する表示部を有していてもよい。リモコン操作機７１１１が備える操作キーまたはタッチパネルにより、チャンネル及び音量の操作を行うことができ、表示部７０００に表示される映像を操作することができる。
なお、テレビジョン装置７１００は、受信機及びモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができる。また、モデムを介して有線または無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向（送信者から受信者）または双方向（送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など）の情報通信を行うことも可能である。
図１１（Ｂ）に、ノート型パーソナルコンピュータの一例を示す。ノート型パーソナルコンピュータ７２００は、筐体７２１１、キーボード７２１２、ポインティングデバイス７２１３、外部接続ポート７２１４等を有する。筐体７２１１に、表示部７０００が組み込まれている。
表示部７０００に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。
図１１（Ｃ）、（Ｄ）に、デジタルサイネージの一例を示す。
図１１（Ｃ）に示すデジタルサイネージ７３００は、筐体７３０１、表示部７０００、及びスピーカ７３０３等を有する。さらに、ＬＥＤランプ、操作キー（電源スイッチ、または操作スイッチを含む）、接続端子、各種センサ、マイクロフォン等を有することができる。
図１１（Ｄ）は円柱状の柱７４０１に取り付けられたデジタルサイネージ７４００である。デジタルサイネージ７４００は、柱７４０１の曲面に沿って設けられた表示部７０００を有する。
図１１（Ｃ）、（Ｄ）において、表示部７０００に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。
表示部７０００が広いほど、一度に提供できる情報量を増やすことができる。また、表示部７０００が広いほど、人の目につきやすく、例えば、広告の宣伝効果を高めることができる。
表示部７０００にタッチパネルを適用することで、表示部７０００に画像または動画を表示するだけでなく、ユーザー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１１（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、デジタルサイネージ７３００またはデジタルサイネージ７４００は、ユーザーが所持するスマートフォン等の情報端末機７３１１または情報端末機７４１１と無線通信により連携可能であることが好ましい。例えば、表示部７０００に表示される広告の情報を、情報端末機７３１１または情報端末機７４１１の画面に表示させることができる。また、情報端末機７３１１または情報端末機７４１１を操作することで、表示部７０００の表示を切り替えることができる。
また、デジタルサイネージ７３００またはデジタルサイネージ７４００に、情報端末機７３１１または情報端末機７４１１の画面を操作手段（コントローラ）としたゲームを実行させることもできる。これにより、不特定多数のユーザーが同時にゲームに参加し、楽しむことができる。
図１２（Ａ）乃至図１２（Ｆ）に示す電子機器は、筐体９０００、表示部９００１、スピーカ９００３、操作キー９００５（電源スイッチ、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１２（Ａ）乃至図１２（Ｆ）に示す電子機器は、様々な機能を有する。例えば、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付または時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、無線通信機能、記録媒体に記録されているプログラムまたはデータを読み出して処理する機能、等を有することができる。なお、電子機器の機能はこれらに限られず、様々な機能を有することができる。電子機器は、複数の表示部を有していてもよい。また、電子機器にカメラ等を設け、静止画や動画を撮影し、記録媒体（外部またはカメラに内蔵）に保存する機能、撮影した画像を表示部に表示する機能、等を有していてもよい。
図１２（Ａ）乃至図１２（Ｆ）に示す電子機器の詳細について、以下説明を行う。
図１２（Ａ）は、携帯情報端末９１０１を示す斜視図である。携帯情報端末９１０１は、例えばスマートフォンとして用いることができる。なお、携帯情報端末９１０１は、スピーカ９００３、接続端子９００６、センサ９００７等を設けてもよい。また、携帯情報端末９１０１は、文字や画像情報をその複数の面に表示することができる。図１２（Ａ）では３つのアイコン９０５０を表示した例を示している。また、破線の矩形で示す情報９０５１を表示部９００１の他の面に表示することもできる。情報９０５１の一例としては、電子メール、ＳＮＳ、電話などの着信の通知、電子メールやＳＮＳなどの題名、送信者名、日時、時刻、バッテリの残量、アンテナ受信の強度などがある。または、情報９０５１が表示されている位置にはアイコン９０５０などを表示してもよい。
図１２（Ｂ）は、携帯情報端末９１０２を示す斜視図である。携帯情報端末９１０２は、表示部９００１の３面以上に情報を表示する機能を有する。ここでは、情報９０５２、情報９０５３、情報９０５４がそれぞれ異なる面に表示されている例を示す。例えばユーザーは、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。ユーザーは、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１２（Ｃ）は、腕時計型の携帯情報端末９２００を示す斜視図である。携帯情報端末９２００は、例えばスマートウォッチとして用いることができる。また、表示部９００１はその表示面が湾曲して設けられ、湾曲した表示面に沿って表示を行うことができる。また、携帯情報端末９２００は、例えば無線通信可能なヘッドセットと相互通信することによって、ハンズフリーで通話することもできる。また、携帯情報端末９２００は、接続端子９００６により、他の情報端末と相互にデータ伝送を行うことや、充電を行うこともできる。なお、充電動作は無線給電により行ってもよい。
図１２（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）は、折り畳み可能な携帯情報端末９２０１を示す斜視図である。また、図１２（Ｄ）は携帯情報端末９２０１を展開した状態、図１２（Ｆ）は折り畳んだ状態、図１２（Ｅ）は図１２（Ｄ）と図１２（Ｆ）の一方から他方に変化する途中の状態の斜視図である。携帯情報端末９２０１は、折り畳んだ状態では可搬性に優れ、展開した状態では継ぎ目のない広い表示領域により表示の一覧性に優れる。携帯情報端末９２０１が有する表示部９００１は、ヒンジ９０５５によって連結された３つの筐体９０００に支持されている。例えば、表示部９００１は、曲率半径０．１ｍｍ以上１５０ｍｍ以下で曲げることができる。
本実施の形態は、他の実施の形態及び実施例と適宜組み合わせることができる。
本実施例では、本発明の一態様の表示装置を作製した結果について説明する。
本実施例では、表示部のサイズが対角２．２３インチ、有効画素数が２０×２０、画素サイズが２０００μｍ×２０００μｍ（ＬＥＤパッケージの実装ピッチ）である、アクティブマトリクス型の表示装置を作製した。
表示素子には、赤色、緑色、及び青色の３色のミニＬＥＤチップを有する、１ｍｍ□のＬＥＤパッケージを用いた。
トランジスタには、結晶性の金属酸化物を半導体層に用いたセルフアライン型のトップゲート（Ｔｏｐ Ｇａｔｅ Ｓｅｌｆ－Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ、ＴＧＳＡ）構造のトランジスタを用いた。金属酸化物には、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ系酸化物を用いた。
ゲートドライバ及びソースドライバは内蔵しなかった。
本実施例の表示装置の画素回路は、図７に示す画素回路に相当する。
本実施例の表示装置は、図１（Ａ）～（Ｃ）に示す上面構造、並びに、図２（Ａ）～（Ｃ）及び図３（Ａ）～（Ｃ）に示す断面構造を有する。なお、絶縁層１０４及び樹脂１２９は設けていない。
基板１０２にはガラス基板を用いた。導電層１３１Ｒ、導電層１３１Ｇ、導電層１３１Ｂ、及び導電層１３２には、厚さ約１００ｎｍのチタン膜、厚さ約４００ｎｍのアルミニウム膜、及び厚さ約１００ｎｍのチタン膜の積層構造を用いた。つまり、導電層１３１Ｒ、導電層１３１Ｇ、導電層１３１Ｂ、及び導電層１３２それぞれにおいて、導電体１３３と接する層は、チタン膜である。保護層１２８には、厚さ約２μｍのアクリル膜を用いた。
基板１０２上に、トランジスタ１２０から保護層１２８までの積層構造を形成した後、導電層１３１Ｒ上、導電層１３１Ｇ上、導電層１３１Ｂ上、及び導電層１３２上に、導電体１３３として銀ペーストを塗布し、ＬＥＤパッケージ１５０を実装した。
図１３に、本実施例の表示装置の表示写真を示す。
以上のように、本実施例では、金属酸化物を半導体層に用いたトランジスタが形成された基板にＬＥＤパッケージを実装することで、アクティブマトリクス型の表示装置を作製した。また、図１３に示すように、本実施例で作製した表示装置では、良好な表示結果を得ることができた。
Ｃ１：容量素子、ＧＬ１：走査線、ＧＬ２：走査線、ＳＷ２１：スイッチ、ＳＷ２２：スイッチ、１００：表示装置、１００Ａ：表示装置、１０１：基板、１０２：基板、１０３：電極、１０４：絶縁層、１０６：電極、１０８：配線、１０９：回路、１１０：表示部、１１１：半導体層、１１２：電極、１１３：発光層、１１４：半導体層、１１５：電極、１１６：電極、１１７：半導体層、１１８：発光層、１１９：半導体層、１２０：トランジスタ、１２０Ａ：トランジスタ、１２０Ｂ：トランジスタ、１２０Ｃ：トランジスタ、１２１：導電層、１２２：絶縁層、１２３：金属酸化物層、１２３ｉ：チャネル形成領域、１２３ｎ：低抵抗領域、１２４：絶縁層、１２４ａ：絶縁層、１２４ｂ：絶縁層、１２５：導電層、１２６ａ：導電層、１２６ｂ：導電層、１２７：絶縁層、１２８：保護層、１２９：樹脂、１３０：画素、１３１Ｂ：導電層、１３１Ｇ：導電層、１３１Ｒ：導電層、１３２：導電層、１３３：導電体、１４１：基板、１４２：ケース、１４３：ワイヤ、１４４：ワイヤ、１４５：封止層、１４６：接着層、１４７：色変換層、１５０：ＬＥＤパッケージ、１５１：基板、１５１Ｂ：青色のＬＥＤチップ、１５１Ｇ：緑色のＬＥＤチップ、１５１Ｒ：赤色のＬＥＤチップ、１５２Ｂ：電極、１５２Ｇ：電極、１５２Ｒ：電極、１５３：電極、１５４：ヒートシンク、１５５：ＬＥＤパッケージ、１６１：導電層、１６２：絶縁層、１６３：絶縁層、１６４：絶縁層、１６５：金属酸化物層、１６６：導電層、１６７：絶縁層、１６８：導電層、１７１：絶縁層、１７２：導電層、１７３：絶縁層、１７４：基板、１７５：絶縁層、１８１：絶縁層、１８２：絶縁層、１８３：絶縁層、１８４ａ：導電層、１８４ｂ：導電層、１８５：絶縁層、１８６：絶縁層、１８７：導電層、１８８：絶縁層、１８９：導電層、１９０：トランジスタ、１９１：基板、１９２：素子分離層、１９３：低抵抗領域、１９４：絶縁層、１９５：導電層、１９６：絶縁層、１９８：導電層、１９９：絶縁層、２００：画素、２１０：発光素子、９００：電子機器、９０１：表示パネル、９０２：筐体、９０３：光学部材、９０４：装着部、９０５：カメラ、９０６：表示領域、９１１：レンズ、９１２：反射板、９１３：反射面、９１５：光、９１６：透過光、９５０：電子機器、９５１：表示パネル、９５２：筐体、９５４：装着部、９５５：緩衝部材、９５６：レンズ、９５７：入力端子、９５８：出力端子、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、９００３：スピーカ、９００５：操作キー、９００６：接続端子、９００７：センサ、９００８：マイクロフォン、９０５０：アイコン、９０５１：情報、９０５２：情報、９０５３：情報、９０５４：情報、９０５５：ヒンジ、９１０１：携帯情報端末、９１０２：携帯情報端末、９２００：携帯情報端末、９２０１：携帯情報端末

Claims (1)

  1. 画素を有し、
    前記画素は、第１のトランジスタ、第２のトランジスタ、第１の導電層、及び、発光ダイオードパッケージを有し、
    前記発光ダイオードパッケージは、第１の発光ダイオード、第２の発光ダイオード、第２の導電層、第３の導電層、及び第４の導電層を有し、
    前記第１の発光ダイオードは、第１の電極と、第２の電極と、を有し、
    前記第２の発光ダイオードは、第３の電極と、第４の電極と、を有し、
    前記第１のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第２の導電層を介して、前記第１の電極と電気的に接続され、
    前記第２のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第３の導電層を介して、前記第３の電極と電気的に接続され、
    前記第１の導電層は、前記第４の導電層を介して、前記第２の電極と電気的に接続され、
    前記第１の導電層は、前記第４の導電層を介して、前記第４の電極と電気的に接続され、
    前記第１の導電層には、定電位が供給される、表示装置。
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