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WO2022214904A1 - 表示装置 - Google Patents

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Publication number
WO2022214904A1
WO2022214904A1 PCT/IB2022/052736 IB2022052736W WO2022214904A1 WO 2022214904 A1 WO2022214904 A1 WO 2022214904A1 IB 2022052736 W IB2022052736 W IB 2022052736W WO 2022214904 A1 WO2022214904 A1 WO 2022214904A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
layer
insulating layer
film
light
insulating
Prior art date
Application number
PCT/IB2022/052736
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
方堂涼太
柳澤悠一
澤井寛美
Original Assignee
株式会社半導体エネルギー研究所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社半導体エネルギー研究所 filed Critical 株式会社半導体エネルギー研究所
Priority to US18/282,851 priority Critical patent/US20240172491A1/en
Priority to CN202280025742.2A priority patent/CN117136632A/zh
Priority to KR1020237036949A priority patent/KR20230166105A/ko
Priority to JP2023512488A priority patent/JPWO2022214904A1/ja
Publication of WO2022214904A1 publication Critical patent/WO2022214904A1/ja

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Definitions

  • One embodiment of the present invention relates to a display device.
  • One embodiment of the present invention relates to a method for manufacturing a display device.
  • one aspect of the present invention is not limited to the above technical field.
  • Technical fields of one embodiment of the present invention disclosed in this specification and the like include semiconductor devices, display devices, light-emitting devices, power storage devices, memory devices, electronic devices, lighting devices, input devices, input/output devices, and driving methods thereof. , or methods for producing them, can be mentioned as an example.
  • a semiconductor device refers to all devices that can function by utilizing semiconductor characteristics.
  • Devices that require high-definition display panels include, for example, smartphones, tablet terminals, and notebook computers.
  • stationary display devices such as television devices and monitor devices are also required to have higher definition accompanying higher resolution.
  • devices that require the highest definition include, for example, devices for virtual reality (VR) or augmented reality (AR).
  • VR virtual reality
  • AR augmented reality
  • Display devices that can be applied to display panels typically include liquid crystal display devices, organic EL (Electro Luminescence) elements, light-emitting devices equipped with light-emitting elements such as light-emitting diodes (LEDs), and electrophoretic display devices. Examples include electronic paper that displays by a method or the like.
  • organic EL Electro Luminescence
  • LEDs light-emitting diodes
  • electrophoretic display devices Examples include electronic paper that displays by a method or the like.
  • the basic structure of an organic EL device is to sandwich a layer containing a light-emitting organic compound between a pair of electrodes. By applying a voltage to this device, light can be obtained from the light-emitting organic compound.
  • a display device to which such an organic EL element is applied does not require a backlight, which is required in a liquid crystal display device or the like.
  • Patent Document 1 describes an example of a display device using an organic EL element.
  • Patent Document 2 discloses a display device for VR using an organic EL device.
  • An object of one embodiment of the present invention is to provide a display device with high display quality.
  • An object of one embodiment of the present invention is to provide a highly reliable display device.
  • An object of one embodiment of the present invention is to provide a display device with low power consumption.
  • An object of one embodiment of the present invention is to provide a display device that can easily achieve high definition.
  • An object of one embodiment of the present invention is to provide a display device having both high display quality and high definition.
  • An object of one embodiment of the present invention is to provide a high-contrast display device.
  • An object of one embodiment of the present invention is to provide a display device having a novel structure or a method for manufacturing the display device.
  • An object of one embodiment of the present invention is to provide a method for manufacturing the above display device with high yield.
  • An object of one aspect of the present invention is to alleviate at least one of the problems of the prior art.
  • One embodiment of the present invention includes a first pixel, a second pixel adjacent to the first pixel, a first insulating layer, and a second insulating layer over the first insulating layer. and a third insulating layer on the second insulating layer, wherein the first pixel includes a first pixel electrode, a first EL layer on the first pixel electrode, and a common electrode on the first EL layer, and the second pixel has a second pixel electrode, a second EL layer on the second pixel electrode, and a common electrode on the second EL layer.
  • the first insulating layer and the third insulating layer comprise an inorganic material; the second insulating layer comprises an organic material; and the second insulating layer comprises the first insulating layer.
  • the insulating layer overlaps with the side surface of the first EL layer and the side surface of the second EL layer with the insulating layer interposed therebetween, and the second insulating layer overlaps with the common electrode with the third insulating layer interposed therebetween to form a third insulating layer.
  • the layer is a display that contacts the first insulating layer in areas that do not overlap with the second insulating layer.
  • the first insulating layer may cover the side surface of the first pixel electrode, the side surface of the first EL layer, the side surface of the second pixel electrode, and the side surface of the second EL layer. good.
  • the lower surface of the third insulating layer is in contact with the upper surface of the second insulating layer.
  • the third insulating layer preferably contains silicon nitride.
  • the first insulating layer has a fourth insulating layer and a fifth insulating layer on the fourth insulating layer, the fourth insulating layer has aluminum oxide, and the The insulating layer of 5 preferably comprises silicon nitride.
  • the first region of the first insulating layer is located over the first EL layer and overlaps with the top surface of the first EL layer; A region overlies and overlaps the top surface of the second EL layer, and between the first region and the first EL layer, a first layer containing an inorganic material is formed, and a second layer containing an inorganic material is formed between the second region and the second EL layer.
  • the top surface of the first EL layer, the top surface of the second EL layer, and the top surface of the third insulating layer may have a region in contact with the common electrode.
  • the first pixel has a common layer arranged between the first EL layer and the common electrode
  • the second pixel has a common layer arranged between the second EL layer and the common electrode.
  • a common layer may be provided, and the top surface of the first EL layer, the top surface of the second EL layer, and the top surface of the third insulating layer may have regions in contact with the common layer.
  • the upper surface of the second insulating layer has a concave surface shape in a cross-sectional view of the display device.
  • a display device with high display quality can be provided.
  • a highly reliable display device can be provided.
  • a display device with low power consumption can be provided.
  • a display device that can easily achieve high definition can be provided.
  • a display device having both high display quality and high definition can be provided.
  • a display device with high contrast can be provided.
  • a display device having a novel structure or a method for manufacturing the display device can be provided. Also, a method for manufacturing the display device described above with a high yield can be provided. According to one aspect of the present invention, at least one of the problems of the prior art can be alleviated.
  • 1A to 1D are diagrams showing configuration examples of a display device.
  • 2A to 2C are diagrams showing configuration examples of the display device.
  • 3A to 3C are diagrams showing configuration examples of the display device.
  • 4A to 4F are top views showing configuration examples of pixels.
  • 5A to 5E are top views showing configuration examples of pixels.
  • 6A to 6D are diagrams showing configuration examples of the display device.
  • 7A to 7F are diagrams illustrating an example of a method for manufacturing a display device.
  • 8A to 8D are diagrams illustrating an example of a method for manufacturing a display device.
  • 9A to 9D are diagrams illustrating an example of a method for manufacturing a display device.
  • 10A to 10C are diagrams illustrating an example of a method for manufacturing a display device.
  • FIG. 11A to 11C are diagrams illustrating an example of a method for manufacturing a display device.
  • 12A to 12D are diagrams illustrating an example of a method for manufacturing a display device.
  • FIG. 13 is a perspective view showing an example of a display device.
  • FIG. 14A is a cross-sectional view showing an example of a display device; 14B to 14D are cross-sectional views illustrating examples of transistors.
  • 15A and 15B are perspective views showing an example of the display module.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view showing an example of a display device.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view showing an example of a display device.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view showing an example of a display device.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view showing an example of a display device.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view showing an example of a display device.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view showing an example
  • 19 is a cross-sectional view showing an example of a display device.
  • 20A to 20F are diagrams showing configuration examples of light-emitting elements.
  • 21A and 21B are diagrams illustrating examples of electronic devices.
  • 22A to 22D are diagrams illustrating examples of electronic devices.
  • 23A to 23F are diagrams illustrating examples of electronic devices.
  • 24A to 24F are diagrams illustrating examples of electronic devices.
  • film and the term “layer” can be interchanged with each other.
  • conductive layer or “insulating layer” may be interchangeable with the terms “conductive film” or “insulating film.”
  • an EL layer refers to a layer provided between a pair of electrodes of a light-emitting element and containing at least a light-emitting substance (also referred to as a light-emitting layer) or a laminate including a light-emitting layer.
  • a display panel which is one aspect of a display device, has a function of displaying (outputting) an image or the like on a display surface. Therefore, the display panel is one aspect of the output device.
  • the substrate of the display panel is attached with a connector such as FPC (Flexible Printed Circuit) or TCP (Tape Carrier Package), or the substrate is mounted with a COG (Chip On Glass) method.
  • a connector such as FPC (Flexible Printed Circuit) or TCP (Tape Carrier Package)
  • COG Chip On Glass
  • a light-emitting element of one embodiment of the present invention includes a layer containing a substance with a high hole-injection property, a substance with a high hole-transport property, a substance with a high electron-transport property, a substance with a high electron-injection property, a bipolar substance, or the like. may have.
  • the light-emitting layer each contains quantum dots.
  • Inorganic compounds such as, or polymeric compounds (oligomers, dendrimers, polymers, etc.).
  • quantum dots by using quantum dots in the light-emitting layer, it can function as a light-emitting material.
  • quantum dot material a colloidal quantum dot material, an alloy quantum dot material, a core-shell quantum dot material, a core quantum dot material, etc. can be used. Also, materials containing element groups of groups 12 and 16, 13 and 15, or 14 and 16 may be used. Alternatively, quantum dot materials containing elements such as cadmium, selenium, zinc, sulfur, phosphorus, indium, tellurium, lead, gallium, arsenic, and aluminum may be used.
  • One embodiment of the present invention is a display device including a light-emitting element (also referred to as a light-emitting device).
  • the display device has at least two light emitting elements that emit light of different colors.
  • Each light-emitting element has a pair of electrodes and an EL layer therebetween.
  • Electroluminescence elements such as organic EL elements and inorganic EL elements can be used as the light emitting elements. Alternatively, light emitting diodes (LEDs) can be used.
  • the light-emitting element of one embodiment of the present invention is preferably an organic EL element (organic electroluminescent element).
  • Two or more light-emitting elements that emit different colors have EL layers each containing a different material.
  • a full-color display device can be realized by using three types of light-emitting elements that emit red (R), green (G), and blue (B) light.
  • an EL layer is processed into a fine pattern without using a shadow mask such as a metal mask.
  • a shadow mask such as a metal mask.
  • a first EL film and a first sacrificial film are stacked to cover the pixel electrodes.
  • a resist mask is formed over the first sacrificial film.
  • part of the first sacrificial film and part of the first EL film are etched to form the first EL layer and the first sacrificial layer over the first EL layer.
  • the sacrificial layer may be referred to as a mask layer in this specification and the like.
  • the sacrificial film may be referred to as a mask film.
  • a second EL film and a second sacrificial film are laminated and formed.
  • part of the second sacrificial film and part of the second EL film are etched to form the second EL layer and the second sacrificial layer over the second EL layer. to form In this manner, the first EL layer and the second EL layer can be separately formed.
  • two-color light-emitting elements can be produced separately.
  • EL layers of light emitting elements of three or more colors can be separately formed, and a display device having light emitting elements of three or four colors or more can be realized.
  • the common electrode At the edge of the EL layer, there is a difference in level due to the area where the pixel electrode and the EL layer are provided and the area where the pixel electrode and the EL layer are not provided.
  • the common electrode When the common electrode is formed on the EL layer, there is a concern that the common electrode may be cut due to poor coverage of the common electrode due to the steps at the edges of the EL layer. In addition, there is concern that the common electrode will become thinner and the electrical resistance will increase.
  • the common electrode is formed on the EL layer.
  • the common electrode and the pixel electrode may be short-circuited.
  • unevenness of a surface on which a common electrode is provided can be reduced by providing a first insulating layer containing an organic material between the first EL layer and the second EL layer. Therefore, the coverage of the common electrode at the end of the first EL layer and the end of the second EL layer can be improved, and good conductivity of the common electrode can be achieved. Also, short-circuiting between the common electrode and the pixel electrode can be suppressed.
  • a second insulating layer containing an inorganic material is provided between the first insulating layer containing an organic material and the first EL layer and the second EL layer.
  • the second insulating layer has a barrier property against at least one of oxygen and moisture.
  • a third insulating layer containing an inorganic material is provided between the first insulating layer containing an organic material and the common electrode.
  • the third insulating layer has a barrier property against at least one of oxygen and moisture.
  • the third insulating layer is configured to be in contact with the second insulating layer in a region that does not overlap with the first insulating layer.
  • the first insulating layer is preferably surrounded on the top, side and bottom surfaces by the second and third insulating layers.
  • the first insulating layer containing the organic material is sealed with the second insulating layer and the third insulating layer having barrier properties against at least one of oxygen and moisture. Therefore, oxygen, moisture, or constituent elements thereof contained in the first insulating layer can be suppressed from diffusing directly or indirectly into the EL layer, the common electrode, or the like.
  • the distance between the adjacent EL layers is difficult to set to less than 10 ⁇ m by, for example, a formation method using a metal mask.
  • it can be narrowed down to 1 ⁇ m or less.
  • the gap can be narrowed to 500 nm or less, 200 nm or less, 100 nm or less, or even 50 nm or less.
  • the aperture ratio can be brought close to 100%.
  • the aperture ratio can be 50% or more, 60% or more, 70% or more, 80% or more, or even 90% or more, and less than 100%.
  • the pattern of the EL layer itself (which can be said to be a processing size) can also be made much smaller than when a metal mask is used.
  • the thickness of the EL layer varies between the center and the edge, so the effective area that can be used as the light emitting region is smaller than the area of the EL layer. Become.
  • the manufacturing method described above since the EL layer is formed by processing a film formed to have a uniform thickness, the thickness can be made uniform within the EL layer, and even a fine pattern can be formed in almost the entire area. can be used as the light emitting region. Therefore, according to the above manufacturing method, both high definition and high aperture ratio can be achieved.
  • a display device in which fine light-emitting elements are integrated since a display device in which fine light-emitting elements are integrated can be realized, it is necessary to apply a special pixel arrangement method such as a pentile method to artificially increase the definition. Since there is no R, G, and B arranged in one direction, a so-called stripe arrangement, and a display device with a resolution of 500 ppi or more, 1000 ppi or more, or 2000 ppi or more, further 3000 ppi or more, and further 5000 ppi or more can be realized.
  • FIG. 1A shows a schematic top view of a display device 100 of one embodiment of the present invention.
  • the display device 100 includes a plurality of light emitting elements 110R that emit red, a plurality of light emitting elements 110G that emit green, and a plurality of light emitting elements 110B that emit blue.
  • the light emitting region of each light emitting element is labeled with R, G, and B.
  • the light-emitting element 110R, the light-emitting element 110G, and the light-emitting element 110B may be collectively referred to as the light-emitting element 110 in some cases.
  • the light emitting elements 110R, 110G, and 110B are arranged in a matrix.
  • the pixel 103 shown in FIG. 1A has a so-called stripe arrangement in which light emitting elements of the same color are arranged in one direction. Note that the arrangement method of the light emitting elements is not limited to this, and an arrangement method such as a delta arrangement or a zigzag arrangement may be applied, or a pentile arrangement may be used.
  • the light-emitting element 110R, the light-emitting element 110G, and the light-emitting element 110B for example, it is preferable to use a light-emitting element such as an OLED (Organic Light Emitting Diode) or a QLED (Quantum-dot Light Emitting Diode).
  • the light-emitting substances possessed by the light-emitting element include substances that emit fluorescence (fluorescent materials), substances that emit phosphorescence (phosphorescent materials), inorganic compounds (quantum dot materials, etc.), and substances that exhibit thermally activated delayed fluorescence (thermally activated delayed fluorescence (thermally activated delayed fluorescence: TADF) material) and the like.
  • FIG. 1B is a schematic cross-sectional view corresponding to dashed-dotted lines A1-A2 and C1-C2 in FIG. 1A
  • FIG. 1C is a schematic cross-sectional view corresponding to dashed-dotted line B1-B2.
  • FIG. 1B shows cross sections of the light emitting element 110R, the light emitting element 110G, and the light emitting element 110B.
  • light emitting element 110R, light emitting element 110G, and light emitting element 110B are provided on substrate 101.
  • the light emitting element 110R has a pixel electrode 111R, an EL layer 112R, a common layer 114, and a common electrode 113.
  • FIG. The light emitting element 110G has a pixel electrode 111G, an EL layer 112G, a common layer 114, and a common electrode 113.
  • the light emitting element 110B has a pixel electrode 111B, an EL layer 112B, a common layer 114, and a common electrode 113.
  • FIG. An insulating layer 131 (an insulating layer 131a and an insulating layer 131b) and an insulating layer 132 over the insulating layer 131 are provided so as to be embedded between the light emitting elements.
  • a protective layer 121 is provided over the common electrode 113 .
  • the pixel electrode 111R, the pixel electrode 111G, and the pixel electrode 111B may be collectively referred to as the pixel electrode 111 below.
  • the EL layer 112R, the EL layer 112G, and the EL layer 112B are collectively called an EL layer 112 in some cases.
  • FIG. 2A shows an enlarged view of the area surrounded by the square dashed line in FIG. 1B.
  • 2B to 3C show modifications near the insulating layer 131 shown in FIG. 2A. Note that in this specification and the like, the thickness of a layer and a film may be shown thick in order to make it easier to see in drawings before enlargement. Also, in the enlarged drawing, the distance between each component of the display device may differ from the actual one.
  • the light emitting element 110R has an EL layer 112R between the pixel electrode 111R and the common electrode 113.
  • the EL layer 112R contains a light-emitting organic compound that emits light having an intensity in at least the red wavelength range.
  • the light emitting element 110G has an EL layer 112G between the pixel electrode 111G and the common electrode 113. As shown in FIG.
  • the EL layer 112G contains a light-emitting organic compound that emits light having an intensity in at least the green wavelength range.
  • the light emitting element 110B has an EL layer 112B between the pixel electrode 111B and the common electrode 113. As shown in FIG.
  • the EL layer 112B contains a light-emitting organic compound that emits light having an intensity in at least a blue wavelength range.
  • the common layer 114 is provided between the pixel electrode 111 and the common electrode 113 of the light emitting element 110.
  • the common layer 114 is provided as a continuous layer common to each light emitting element.
  • the common layer 114 is preferably provided in contact with the top surface of the EL layer 112 .
  • the common electrode 113 is provided in contact with the upper surface of the common layer 114 .
  • the light-emitting element 110 may have a structure without the common layer 114 .
  • the common electrode 113 is preferably provided in contact with the top surface of the EL layer 112 .
  • FIG. 1A also shows a connection electrode 111C electrically connected to the common electrode 113.
  • FIG. 111 C of connection electrodes are given the electric potential (for example, anode electric potential or cathode electric potential) for supplying to the common electrode 113.
  • FIG. The connection electrode 111C is provided outside the display area where the light emitting elements 110R and the like are arranged. Also, in FIG. 1A, the common electrode 113 is indicated by a dashed line.
  • connection electrodes 111C can be provided along the periphery of the display area. For example, it may be provided along one side of the outer circumference of the display area, or may be provided along two or more sides of the outer circumference of the display area. That is, when the top surface shape of the display area is rectangular, the top surface shape of the connection electrode 111C can be strip-shaped, L-shaped, U-shaped (square bracket-shaped), square-shaped, or the like.
  • the cross section of C1-C2 in FIG. 1B shows a region 130 where the connection electrode 111C and the common electrode 113 are electrically connected.
  • FIG. 1B shows an example in which the common layer 114 is provided between the connection electrode 111C and the common electrode 113, the common layer 114 may not be provided in the region 130 as shown in FIG. 1D. .
  • the connection electrode 111C and the common electrode 113 are in contact with each other, and the contact resistance can be further reduced.
  • a protective layer 121 is also provided to cover the common electrode 113 in the region 130 as well.
  • the EL layer 112R, the EL layer 112G, and the EL layer 112B each have a layer (light-emitting layer) containing a light-emitting organic compound.
  • the light-emitting layer may contain one or more compounds (host material, assist material) in addition to the light-emitting substance (guest material).
  • the host material and the assist material one or a plurality of substances having an energy gap larger than that of the light-emitting substance (guest material) can be selected and used.
  • the host material and the assist material it is preferable to use a combination of compounds that form an exciplex. In order to efficiently form an exciplex, it is particularly preferable to combine a compound that easily accepts holes (hole-transporting material) and a compound that easily accepts electrons (electron-transporting material).
  • Both low-molecular-weight compounds and high-molecular-weight compounds can be used in the light-emitting element, and inorganic compounds (quantum dot materials, etc.) may be included.
  • Each of the EL layer 112R, the EL layer 112G, and the EL layer 112B has one or more of an electron-injection layer, an electron-transport layer, a hole-injection layer, and a hole-transport layer in addition to the light-emitting layer. good too.
  • a pixel electrode 111R, a pixel electrode 111G, and a pixel electrode 111B are provided for each light emitting element.
  • the common electrode 113 is provided as a continuous layer common to each light emitting element.
  • a conductive film having a property of transmitting visible light is used for one of the pixel electrodes and the common electrode 113, and a conductive film having a reflective property is used for the other.
  • a conductive film reflecting visible light for example, silver, aluminum, titanium, tantalum, molybdenum, platinum, gold, titanium nitride, tantalum nitride, etc. can be used.
  • an alloy can be used as the pixel electrode 111 .
  • an alloy containing silver can be used.
  • an alloy containing silver for example, an alloy containing silver, palladium and copper can be used.
  • an alloy containing aluminum can be used.
  • two or more layers of these materials may be laminated for use.
  • a conductive film having a property of transmitting visible light can be stacked over a conductive film having a property of reflecting visible light.
  • conductive materials that transmit visible light include indium oxide, indium tin oxide, indium zinc oxide, zinc oxide, zinc oxide containing gallium, indium tin oxide containing silicon, and indium zinc containing silicon.
  • Conductive oxides such as oxides can be used. Some oxides, which are obtained by oxidizing a conductive material that reflects visible light, have light-transmitting properties. Therefore, the oxide may be used as a conductive material having a property of transmitting visible light.
  • the oxide may be formed by oxidizing the surface of a conductive material that is reflective to visible light. Specifically, for example, titanium oxide may be used. Titanium oxide may be formed, for example, by oxidizing the surface of titanium.
  • a conductive film having a property of transmitting visible light is stacked over a conductive film having a property of reflecting visible light, whereby a conductive film having a property of transmitting visible light is stacked.
  • the conductive film can function as an optical adjustment layer.
  • the optical path length in each light-emitting element corresponds to, for example, the sum of the thickness of the optical adjustment layer and the thickness of the layer provided below the film containing the light-emitting compound in the EL layer 112 .
  • light of a specific wavelength can be intensified by using a microcavity structure (microresonator structure) to vary the optical path length.
  • a microcavity structure microresonator structure
  • a microcavity structure can be realized by varying the thickness of the EL layer 112 in each light emitting element.
  • the EL layer 112R of the light emitting element 110R that emits light with the longest wavelength can be made the thickest
  • the EL layer 112B of the light emitting element 110B that emits light of the shortest wavelength can be made the thinnest.
  • the thickness of each EL layer can be adjusted in consideration of the wavelength of light emitted from each light-emitting element, the optical characteristics of the layers forming the light-emitting element, the electrical characteristics of the light-emitting element, and the like. .
  • the EL layer 112 is formed only on the flat portion of the pixel electrode 111 and is not formed over the end portion of the pixel electrode 111 . In other words, it is preferable that the end of the EL layer 112 be located inside the end of the pixel electrode 111 . With such a structure, the EL layer 112 can be prevented from being disconnected due to the steps of the pixel electrode 111 . In addition, the discontinuity can prevent further discontinuity in the common layer 114 and the common electrode 113 .
  • the structure may be such that the upper surface and edge portions of the pixel electrode 111 are covered with the EL layer 112 .
  • the edge of the EL layer 112 is positioned outside the edge of the pixel electrode 111 .
  • FIG. 6A is a schematic cross-sectional view corresponding to dashed-dotted lines A1-A2 and C1-C2 in FIG. 1A
  • FIG. 6B is a schematic cross-sectional view corresponding to dashed-dotted line B1-B2.
  • the process of forming the EL layer 112, the process of forming the insulating layer 131, and the like can be performed without exposing the pixel electrode 111. Accordingly, damage to the pixel electrode 111 can be reduced in the process of forming the EL layer 112, the process of forming the insulating layer 131, and the like. Quality can be improved.
  • FIGS. 6C and 6D the end portions of the EL layer 112 and the end portions of the pixel electrodes 111 may be substantially aligned.
  • FIG. 6C is a schematic cross-sectional view corresponding to dashed-dotted lines A1-A2 and C1-C2 in FIG. 1A
  • FIG. 6D is a schematic cross-sectional view corresponding to dashed-dotted line B1-B2.
  • An insulating layer 131 is provided between adjacent light emitting elements 110 .
  • the insulating layer 131 is located between each EL layer 112 of the light emitting element 110 .
  • An insulating layer 132 is provided over the insulating layer 131 .
  • a common electrode 113 is provided on the insulating layer 132 . That is, the insulating layer 131 overlaps the common electrode 113 with the insulating layer 132 interposed therebetween.
  • the insulating layer 131 and the insulating layer 132 are provided, for example, between two EL layers 112 exhibiting different colors. Alternatively, the insulating layer 131 and the insulating layer 132 are provided, for example, between two EL layers 112 exhibiting the same color. Alternatively, the insulating layer 131 and the insulating layer 132 may be provided between two EL layers 112 exhibiting different colors and not provided between two EL layers 112 exhibiting the same color.
  • the insulating layer 131 and the insulating layer 132 have a net-like (lattice-like or matrix-like) shape when viewed from the top so that the EL between adjacent pixels is reduced. It is located between layers 112 .
  • Each of the EL layer 112R, the EL layer 112G, and the EL layer 112B preferably has a region in contact with the upper surface of the pixel electrode and a region in contact with the side surface of the insulating layer 131. End portions of the EL layer 112R, the EL layer 112G, and the EL layer 112B are preferably in contact with the side surface of the insulating layer 131 . In addition, as shown in FIGS. 1B and 1C, etc., it is preferable that the end portions of the pixel electrode 111R, the pixel electrode 111G, and the pixel electrode 111B are also in contact with the side surface of the insulating layer 131. FIG.
  • the insulating layer 131 between light-emitting elements of different colors, it is possible to prevent the EL layers 112R, 112G, and 112G from being in contact with each other. This can suitably prevent current from flowing through two adjacent EL layers and causing unintended light emission. Therefore, the contrast can be increased, and a display device with high display quality can be realized.
  • the insulating layer 131 may be formed only between pixels exhibiting different colors without providing the insulating layer 131 between adjacent pixels exhibiting the same color.
  • the insulating layer 131 can have a stripe shape when viewed from above.
  • the space required for forming the insulating layer 131 is not required as compared with the case where the insulating layer 131 has a lattice shape, so that the aperture ratio can be increased.
  • adjacent EL layers of the same color may be processed into strips so as to be continuous in the column direction.
  • the display device of one embodiment of the present invention planarizes the step by including the insulating layer 131, so that the common electrode 113 is provided in contact with the substrate 101 between adjacent light-emitting elements. Since the coverage of 113 can be improved, poor connection due to step disconnection can be suppressed. Alternatively, it is possible to prevent the common electrode 113 from being locally thinned due to a step and increasing the electrical resistance.
  • the insulating layer 131 between the EL layers 112 that are adjacent to each other unevenness of the surface on which the common electrode 113 is formed can be reduced. can improve the coverage of the common electrode 113 in , and the good conductivity of the common electrode 113 can be realized.
  • the insulating layer 131 has an insulating layer 131a and an insulating layer 131b provided under the insulating layer 131a.
  • the insulating layer 131b is provided so as to be in contact with side surfaces of the EL layers 112 included in the light emitting element 110 .
  • the insulating layer 131b is preferably provided so as to be in contact with side surfaces of the pixel electrodes 111 included in the light emitting element 110 .
  • the insulating layer 131b is preferably provided so as to cover the side surfaces of the EL layers 112 and the pixel electrodes 111 of the light emitting elements 110, respectively.
  • the insulating layer 131b is provided in contact with the side surface and the bottom surface of the insulating layer 131a.
  • the insulating layer 131a is provided on and in contact with the insulating layer 131b so as to fill the concave portion of the insulating layer 131b.
  • the insulating layer 131a overlaps (can be said to face) the side surface of the EL layer 112 with the insulating layer 131b interposed therebetween. be provided. That is, the insulating layer 131a is separated from the EL layer 112 by the insulating layer 131b.
  • the insulating layer 131 b has a region in contact with the side surface of the EL layer 112 and functions as a protective insulating layer for the EL layer 112 .
  • the insulating layer 131b preferably has a barrier property against at least one of oxygen and moisture.
  • the width of the insulating layer 131b in the region in contact with the side surface of the EL layer 112 is large in a cross-sectional view, the distance between the EL layers 112 increases, and the aperture ratio may decrease.
  • the width of the insulating layer 131b is small, the effect of suppressing intrusion of oxygen, moisture, or their constituent elements from the side surface of the EL layer 112 into the inside may be reduced.
  • the width of the insulating layer 131b in the region in contact with the side surface of the EL layer 112 is preferably 3 nm or more and 200 nm or less, more preferably 3 nm or more and 150 nm or less, further preferably 5 nm or more and 150 nm or less, further preferably 5 nm or more and 100 nm or less. It is more preferably 10 nm or more and 100 nm or less, and further preferably 10 nm or more and 50 nm or less.
  • the insulating layer 131b can be an insulating layer containing an inorganic material.
  • a single layer or a stacked layer of aluminum oxide, magnesium oxide, hafnium oxide, gallium oxide, indium gallium zinc oxide, silicon oxide, silicon oxynitride, silicon nitride, silicon nitride oxide, or the like can be used.
  • aluminum oxide is preferable because it has a high etching selectivity with respect to the EL layer 112 and has a function of protecting the EL layer 112 during formation of the insulating layer 131b described later.
  • the insulating layer 131b by using an inorganic insulating material such as aluminum oxide, hafnium oxide, or silicon oxide formed by an atomic layer deposition (ALD) method as the insulating layer 131b, a film with few pinholes can be obtained.
  • the insulating layer 131b having an excellent function of protecting 112 can be formed.
  • an oxynitride refers to a material whose composition contains more oxygen than nitrogen
  • a nitride oxide refers to a material whose composition contains more nitrogen than oxygen.
  • silicon oxynitride refers to a material whose composition contains more oxygen than nitrogen
  • silicon nitride oxide refers to a material whose composition contains more nitrogen than oxygen.
  • the insulating layer 131b is formed by a sputtering method, a chemical vapor deposition (CVD) method, a molecular beam epitaxy (MBE) method, a pulsed laser deposition (PLD) method, an ALD method, or the like. can be used.
  • CVD chemical vapor deposition
  • MBE molecular beam epitaxy
  • PLD pulsed laser deposition
  • ALD method an ALD method with good coverage can be preferably used.
  • the insulating layer 131b is preferably a laminated film of an insulating layer 131b1 and an insulating layer 131b2 on the insulating layer 131b1.
  • an inorganic material that can be used for the insulating layer 131b may be used as appropriate.
  • aluminum oxide deposited by an ALD method may be used as the insulating layer 131b1
  • silicon nitride deposited by a sputtering method may be used as the insulating layer 131b2.
  • the insulating layer 131b1 is formed as a film with good coverage and few pinholes, and silicon nitride is provided as the insulating layer 131b2, whereby barrier properties against oxygen and moisture can be improved. .
  • the present invention is not limited to the configuration shown in FIG. 2A.
  • a single layer of aluminum oxide formed by ALD may be provided as the insulating layer 131b1.
  • the insulating layer 131a provided on the insulating layer 131b has a function of flattening the concave portions of the insulating layer 131b formed between adjacent light emitting elements. In other words, the presence of the insulating layer 131a has the effect of improving the flatness of the surface on which the common electrode 113 is formed.
  • An insulating layer containing an organic material can be preferably used as the insulating layer 131a.
  • acrylic resins, polyimide resins, epoxy resins, polyamide resins, polyimideamide resins, siloxane resins, benzocyclobutene resins, phenolic resins, and precursors of these resins can be used as the insulating layer 131a.
  • a photosensitive resin can be used as the insulating layer 131a.
  • a positive material or a negative material can be used for the photosensitive resin.
  • the insulating layer 131a By forming the insulating layer 131a using a photosensitive resin, the insulating layer 131a can be produced only through the steps of exposure and development.
  • the upper surface of the insulating layer 131a and the upper surface of the insulating layer 131b may be substantially aligned with the upper surface of the EL layer 112 at the end of the EL layer 112. good.
  • the upper surface of the insulating layer 131 has a flat shape.
  • the top surface of the insulating layer 131a, the top surface of the insulating layer 131b, and the top surface of the EL layer 112 do not necessarily coincide with each other.
  • the difference in height between the upper surface of the insulating layer 131a and the upper surface of the EL layer 112 is preferably 0.5 times or less the thickness of the insulating layer 131a, and more preferably 0.3 times or less the thickness of the insulating layer 131a.
  • the insulating layer 131a may be provided so that the top surface of the EL layer 112 is higher than the top surface of the insulating layer 131a.
  • the insulating layer 131 a may be provided so that the top surface of the insulating layer 131 a is higher than the top surface of the light-emitting layer included in the EL layer 112 .
  • the top surface of the insulating layer 131a is higher than the top surfaces of the EL layers in the vicinity of each EL layer. It may be made to roughly match the height.
  • the height of the upper surface of the insulating layer 131b may be substantially the same as the height of each EL layer in the region in contact with the side surface of each EL layer. For example, as shown in FIG.
  • the height of the upper surface of the insulating layer 131a is approximately the same as the height of the upper surface of the EL layer 112B in the vicinity of the EL layer 112B, and the height of the upper surface of the EL layer 112R is approximately the same as that of the EL layer 112R.
  • the height of the upper surface of 112R may be substantially the same.
  • the height of the upper surface of the insulating layer 131b is approximately the same as the height of the upper surface of the EL layer 112B in the region that contacts the side surface of the EL layer 112B, and the upper surface of the EL layer 112R in the region that contacts the side surface of the EL layer 112R. may be configured to approximately match the height of the
  • the upper surface of the insulating layer 131a may be configured to have a concave shape (sometimes referred to as a concave surface shape) at and near the center.
  • the upper surface of the insulating layer 131a may have a bulging shape (sometimes referred to as a convex surface shape) at and near the center.
  • an insulating layer 132 is provided on the insulating layers 131a and 131b.
  • the insulating layer 132 is provided between the insulating layer 131 and the common electrode 113 .
  • the top surface of the insulating layer 132 is preferably in contact with the bottom surface of the common electrode 113 like the top surface of each EL layer 112 .
  • the insulating layer 131a overlaps the common electrode 113 with the insulating layer 132 interposed therebetween. That is, the insulating layer 131 a is separated from the common electrode 113 by the insulating layer 132 .
  • the upper surface of the insulating layer 132 is preferably in contact with the lower surface of the common layer 114 as with the upper surface of each EL layer 112 .
  • the insulating layer 131a overlaps the common layer 114 and the common electrode 113 with the insulating layer 132 interposed therebetween. That is, the insulating layer 131 a is separated from the common layer 114 and the common electrode 113 by the insulating layer 132 .
  • the insulating layer 132 has a region in contact with the lower surface of the common electrode 113 or common layer 114 and functions as a protective insulating layer for the common electrode 113 and common layer 114 .
  • the insulating layer 132 preferably has barrier properties against at least one of oxygen and moisture.
  • an inorganic material having a barrier property against at least one of oxygen and moisture which can be used for the insulating layer 131b, may be used.
  • nitrides such as silicon nitride, aluminum nitride, or hafnium nitride, which have relatively high barrier properties against oxygen and moisture.
  • the above-described film forming method that can be used for the insulating layer 131b may be used.
  • silicon nitride deposited by a sputtering method may be used as the insulating layer 132 .
  • the insulating layer 132 have a thickness sufficient to have a barrier property against at least one of oxygen and moisture.
  • the thickness of the insulating layer 132 is preferably 3 nm or more and 200 nm or less, more preferably 3 nm or more and 150 nm or less, further preferably 5 nm or more and 150 nm or less, further preferably 5 nm or more and 100 nm or less, furthermore preferably 10 nm or more and 100 nm or less. is preferable, and more preferably 10 nm or more and 50 nm or less.
  • the insulating layer 132 is preferably in contact with the insulating layer 131b in a region that does not overlap with the insulating layer 131a.
  • the insulating layer 131b2 is preferably in contact with the insulating layer 132.
  • the insulating layer 131a is surrounded by the insulating layers 132 and 131b on the top surface, side surfaces, and bottom surface.
  • the insulating layer 131a is sealed with the insulating layer 131b and the insulating layer 132, which have barrier properties against at least one of oxygen and moisture.
  • the insulating layer 131a containing an organic substance By sealing the insulating layer 131a containing an organic substance with the insulating layer 131b and the insulating layer 132, the EL layer 112, the common layer 114, and the common electrode 113 from the insulating layer 131a contain oxygen, moisture, or constituent elements thereof. Diffusion can be suppressed directly or indirectly. Thereby, the display quality and reliability of the display device according to the present invention can be improved.
  • the insulating layer 132 does not overlap with the adjacent EL layers 112 (the EL layers 112B and 112R in FIG. 2A and the like), or the overlapping area is small.
  • the side surface of the insulating layer 131b and the side surface of the insulating layer 132 may be substantially aligned.
  • the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. 3A, a structure in which part of the insulating layer 132 overlaps the adjacent EL layers 112 (in FIG. 3A, the EL layers 112B and 112R). may
  • the sacrificial layer 145 is a layer containing an inorganic material that functions as a hard mask when the EL layer 112 is formed. Details of the sacrificial layer 145 will be described later in a method for manufacturing a display device.
  • the insulating layer 131b (insulating layer 131b1 and insulating layer 131b2) includes a first region located above the EL layer 112B and overlapping the upper surface of the EL layer 112B, and an EL layer 112R. and a second region overlying and overlapping the top surface of the EL layer 112R.
  • a sacrificial layer 145B (a sacrificial layer 145(1)B and a sacrificial layer 145(2)B) is formed between the first region of the insulating layer 131b and the EL layer 112B.
  • a sacrificial layer 145R (a sacrificial layer 145(1)R and a sacrificial layer 145(2)R) is formed between the second region of the insulating layer 131b and the EL layer 112R.
  • the end portions of the insulating layer 132 and the insulating layer 131b have a tapered shape in a cross-sectional view.
  • the common layer 114 and the common electrode 113 which are formed over the insulating layer 132 and the insulating layer 131b can be formed with good coverage, and discontinuity can be suppressed.
  • the end portions of the sacrificial layer 145B and the end portions of the sacrificial layer 145R may also be processed to have a tapered shape when viewed in cross section.
  • the top surface of the insulating layer 131a substantially coincides with the top surface of the first region and the top surface of the second region of the insulating layer 131b, but the present invention is not limited to this.
  • the upper surface of the insulating layer 131a may be lower than the upper surface of the first region and the upper surface of the second region of the insulating layer 131b.
  • the insulating layer 131b may be a single layer of the insulating layer 131b1.
  • an insulating layer 131 and an insulating layer 132 may be formed on the side surface of the connection electrode 111C.
  • a sacrificial layer 145R may be formed between the connection electrode 111C and the insulating layer 131 in some cases.
  • a protective layer 121 is provided on the common electrode 113 to cover the light emitting elements 110R, 110G, and 110B.
  • the protective layer 121 has a function of preventing impurities such as water from diffusing into each light emitting element from above.
  • the protective layer 121 can have, for example, a single layer structure or a laminated structure including at least an inorganic insulating film.
  • inorganic insulating films include oxide films and nitride films such as silicon oxide films, silicon oxynitride films, silicon nitride oxide films, silicon nitride films, aluminum oxide films, aluminum oxynitride films, and hafnium oxide films.
  • a semiconductor material such as indium gallium oxide or indium gallium zinc oxide may be used for the protective layer 121 .
  • the protective layer 121 a laminated film of an inorganic insulating film and an organic insulating film can be used.
  • a structure in which an organic insulating film is sandwiched between a pair of inorganic insulating films is preferable.
  • the organic insulating film functions as a planarizing film. As a result, the upper surface of the organic insulating film can be flattened, so that the coverage of the inorganic insulating film thereon can be improved, and the barrier property can be enhanced.
  • the upper surface of the protective layer 121 is flat, when a structure (for example, a color filter, an electrode of a touch sensor, or a lens array) is provided above the protective layer 121, an uneven shape due to the structure below may be formed. This is preferable because it can reduce the impact.
  • a structure for example, a color filter, an electrode of a touch sensor, or a lens array
  • the common layer 114 is provided over a plurality of light emitting elements, similar to the common electrode 113 .
  • a common layer 114 is provided to cover the EL layer 112R, the EL layer 112G, and the EL layer 112B.
  • the common layer 114 and the common electrode 113 can be formed continuously without an intervening step such as etching. Therefore, the interface between the common layer 114 and the common electrode can be made a clean surface, and favorable characteristics can be obtained in the light-emitting element.
  • the EL layer 112R, the EL layer 112G, and the EL layer 112B each preferably has a light-emitting layer containing a light-emitting material that emits light of at least one color.
  • the common layer 114 is preferably a layer including one or more of an electron injection layer, an electron transport layer, a hole injection layer, or a hole transport layer, for example.
  • the common layer 114 may include an electron injection layer or may include both an electron injection layer and an electron transport layer.
  • the arrangement of sub-pixels is not particularly limited, and various methods can be applied.
  • the arrangement of sub-pixels includes, for example, a stripe arrangement, an S-stripe arrangement, a matrix arrangement, a delta arrangement, a Bayer arrangement, and a pentile arrangement.
  • top surface shapes of sub-pixels include triangles, quadrilaterals (including rectangles and squares), polygons such as pentagons, shapes with rounded corners of these polygons, ellipses, and circles.
  • the top surface shape of the sub-pixel corresponds to the top surface shape of the light emitting region of the light emitting element.
  • the S-stripe arrangement is applied to the pixels 103 shown in FIG. 4A.
  • the pixel 103 shown in FIG. 4A is composed of three sub-pixels, sub-pixel 103a, sub-pixel 103b, and sub-pixel 103c.
  • the sub-pixel 103a may be the blue sub-pixel B
  • the sub-pixel 103b may be the red sub-pixel R
  • the sub-pixel 103c may be the green sub-pixel G.
  • the pixel 103 shown in FIG. 4B includes a sub-pixel 103a having a substantially trapezoidal top surface shape with rounded corners, a sub-pixel 103b having a substantially triangular top surface shape with rounded corners, and a substantially quadrangular or substantially hexagonal top surface shape with rounded corners. and a sub-pixel 103c having Also, the sub-pixel 103a has a larger light-emitting area than the sub-pixel 103b.
  • the shape and size of each sub-pixel can be determined independently. For example, sub-pixels having more reliable light-emitting elements can be made smaller.
  • the sub-pixel 103a may be the green sub-pixel G
  • the sub-pixel 103b may be the red sub-pixel R
  • the sub-pixel 103c may be the blue sub-pixel B.
  • FIG. 4C shows an example in which a pixel 124a having sub-pixels 103a and 103b and a pixel 124b having sub-pixels 103b and 103c are alternately arranged.
  • the sub-pixel 103a may be the red sub-pixel R
  • the sub-pixel 103b may be the green sub-pixel G
  • the sub-pixel 103c may be the blue sub-pixel B.
  • Pixel 124a has two sub-pixels (sub-pixel 103a and sub-pixel 103b) in the upper row (first row) and one sub-pixel (sub-pixel 103c) in the lower row (second row).
  • Pixel 124b has one sub-pixel (sub-pixel 103c) in the upper row (first row) and two sub-pixels (sub-pixel 103a and sub-pixel 103b) in the lower row (second row).
  • the sub-pixel 103a may be the red sub-pixel R
  • the sub-pixel 103b may be the green sub-pixel G
  • the sub-pixel 103c may be the blue sub-pixel B.
  • FIG. 4D is an example in which each sub-pixel has a substantially square top surface shape with rounded corners
  • FIG. 4E is an example in which each sub-pixel has a circular top surface shape.
  • FIG. 4F is an example in which sub-pixels of each color are arranged in a zigzag pattern. Specifically, when viewed from above, the positions of the upper sides of two sub-pixels (for example, sub-pixel 103a and sub-pixel 103b or sub-pixel 103b and sub-pixel 103c) aligned in the column direction are shifted.
  • the sub-pixel 103a may be the red sub-pixel R
  • the sub-pixel 103b may be the green sub-pixel G
  • the sub-pixel 103c may be the blue sub-pixel B.
  • the top surface shape of the sub-pixel may be a polygonal shape with rounded corners, an elliptical shape, a circular shape, or the like.
  • the EL layer is processed into an island shape using a resist mask.
  • the resist film formed on the EL layer needs to be cured at a temperature lower than the heat resistance temperature of the EL layer. Therefore, depending on the heat resistance temperature of the EL layer material and the curing temperature of the resist material, curing of the resist film may be insufficient.
  • a resist film that is insufficiently hardened may take a shape away from the desired shape during processing.
  • the top surface shape of the EL layer may be a polygon with rounded corners, an ellipse, or a circle. For example, when a resist mask having a square top surface is formed, a resist mask having a circular top surface is formed, and the EL layer may have a circular top surface.
  • a technique for correcting the mask pattern in advance so that the design pattern and the transfer pattern match.
  • OPC Optical Proximity Correction
  • a pattern for correction is added to a corner portion of a figure on a mask pattern.
  • the thin films (insulating film, semiconductor film, conductive film, etc.) that constitute the display device can be formed using a sputtering method, a CVD method, a vacuum deposition method, a PLD method, an ALD method, or the like.
  • the CVD method includes a plasma enhanced CVD (PECVD) method, a thermal CVD method, and the like.
  • PECVD plasma enhanced CVD
  • thermal CVD thermal CVD
  • MOCVD metal organic CVD
  • thin films that make up the display device can be applied by spin coating, dipping, spray coating, inkjet, dispensing, screen printing, offset printing, doctor knife method, slit coating, roll coating, curtain coating, etc. It can be formed by a method such as coating or knife coating.
  • the thin film when processing the thin film that constitutes the display device, a photolithography method or the like can be used.
  • the thin film may be processed by a nanoimprint method, a sandblast method, a lift-off method, or the like.
  • an island-shaped thin film may be directly formed by a film formation method using a shielding mask such as a metal mask.
  • a photolithography method there are typically the following two methods.
  • One is a method of forming a resist mask on a thin film to be processed, processing the thin film by etching or the like, and removing the resist mask.
  • the other is a method of forming a photosensitive thin film, then performing exposure and development to process the thin film into a desired shape.
  • the light used for exposure can be, for example, i-line (wavelength 365 nm), g-line (wavelength 436 nm), h-line (wavelength 405 nm), or a mixture of these.
  • ultraviolet rays, KrF laser light, ArF laser light, or the like can also be used.
  • extreme ultraviolet (EUV: Extreme Ultra-violet) light or X-rays may be used.
  • An electron beam can also be used instead of the light used for exposure. The use of extreme ultraviolet light, X-rays, or electron beams is preferable because extremely fine processing is possible.
  • a photomask may not be used when exposure is performed by scanning a beam such as an electron beam.
  • a dry etching method, a wet etching method, a sandblasting method, or the like can be used to etch the thin film.
  • substrate 101 a substrate having heat resistance enough to withstand at least heat treatment performed later can be used.
  • a substrate having heat resistance enough to withstand at least heat treatment performed later can be used.
  • a glass substrate, a quartz substrate, a sapphire substrate, a ceramic substrate, an organic resin substrate, or the like can be used.
  • a semiconductor substrate such as a single crystal semiconductor substrate, a polycrystalline semiconductor substrate, a compound semiconductor substrate made of silicon germanium or the like, or an SOI substrate can be used.
  • the substrate 101 it is preferable to use a substrate in which a semiconductor circuit including a semiconductor element such as a transistor is formed on the above semiconductor substrate or insulating substrate.
  • the semiconductor circuit preferably constitutes, for example, a pixel circuit, a gate line driver circuit (gate driver), a source line driver circuit (source driver), and the like.
  • gate driver gate line driver
  • source driver source driver
  • an arithmetic circuit, a memory circuit, and the like may be configured.
  • a conductive film is formed on the substrate 101 to form the pixel electrode 111 and the connection electrode 111C. Subsequently, part of the conductive film is etched to form a pixel electrode 111R, a pixel electrode 111G, a pixel electrode 111B, and a connection electrode 111C on the substrate 101 (FIG. 7A).
  • a material for example, silver or aluminum
  • a material that has as high a reflectance as possible over the entire wavelength range of visible light.
  • the EL film 112Rf has a film containing at least a luminescent compound.
  • one or more of films functioning as an electron injection layer, an electron transport layer, a charge generation layer, a hole transport layer, or a hole injection layer may be stacked.
  • the EL film 112Rf can be formed, for example, by a vapor deposition method, a sputtering method, an inkjet method, or the like. Note that the method is not limited to this, and the film forming method described above can be used as appropriate.
  • the sacrificial film 144R is a film that becomes the sacrificial layer 145R. Further, a sacrificial film 144G, which will be described later, is a film that becomes the sacrificial layer 145G, and a sacrificial film 144B is a film that becomes the sacrificial layer 145B.
  • the sacrificial layer 145R, the sacrificial layer 145G, and the sacrificial layer 145B are collectively referred to as the sacrificial layer 145 in some cases.
  • a single layer structure may be used as the sacrificial layer 145, or a laminated structure of two or more layers may be used.
  • the sacrificial film 144R has a laminated structure of the sacrificial film 144(1)R and the sacrificial film 144(2)R
  • the sacrificial film 144G has the sacrificial film 144(1)G and the sacrificial film 144(2)R.
  • a layered structure of G is used, and a layered structure of the sacrificial film 144(1)B and the sacrificial film 144(2)B is used as the sacrificial film 144B.
  • the sacrificial film 144(1)R is a film that becomes the sacrificial layer 145(1)R
  • the sacrificial film 144(2)R is a film that becomes the sacrificial layer 145(2)R.
  • the sacrificial film 144(1)G is a film that becomes the sacrificial layer 145(1)G
  • the sacrificial film 144(2)G is a film that becomes the sacrificial layer 145(2)G.
  • the sacrificial film 144(1)B is a film that becomes the sacrificial layer 145(1)B
  • the sacrificial film 144(2)B is a film that becomes the sacrificial layer 145(2)B.
  • the sacrificial film 144(1)R is formed covering the EL film 112Rf. Also, the sacrificial film 144(1)R is provided in contact with the upper surface of the connection electrode 111C. Subsequently, a sacrificial film 144(2)R is formed on the sacrificial film 144(1)R.
  • the sacrificial film 144(1)R and the sacrificial film 144(2)R for example, a sputtering method, an ALD method (including a thermal ALD method and a PEALD method), or a vacuum deposition method can be used.
  • a sputtering method for example, a sputtering method, an ALD method (including a thermal ALD method and a PEALD method), or a vacuum deposition method can be used.
  • the sacrificial film 144(1)R formed directly on the EL film 112Rf is preferably formed by a method that causes little damage to the EL layer. Therefore, the sacrificial film 144(1)R is preferably formed using the ALD method or the vacuum evaporation method rather than the sputtering method.
  • an inorganic film such as a metal film, an alloy film, a metal oxide film, a semiconductor film, or an inorganic insulating film can be suitably used.
  • an oxide film can be used as the sacrificial film 144(1)R.
  • an oxide film or an oxynitride film such as silicon oxide, silicon oxynitride, aluminum oxide, aluminum oxynitride, hafnium oxide, or hafnium oxynitride can be used.
  • a nitride film for example, can be used as the sacrificial film 144(1)R.
  • nitrides such as silicon nitride, aluminum nitride, hafnium nitride, titanium nitride, tantalum nitride, tungsten nitride, gallium nitride, and germanium nitride can also be used.
  • Such an inorganic insulating material can be formed using a film formation method such as a sputtering method, a CVD method, or an ALD method. It is particularly preferable to use the ALD method for the sacrificial film 144(1)R formed directly on the EL film 112Rf.
  • metal materials such as gold, silver, platinum, magnesium, nickel, tungsten, chromium, molybdenum, iron, cobalt, copper, palladium, titanium, aluminum, yttrium, zirconium, and tantalum are used. , or an alloy material containing the metal material can be used. In particular, it is preferable to use a low melting point material such as aluminum or silver.
  • a metal oxide such as indium gallium zinc oxide (In--Ga--Zn oxide, also referred to as IGZO) can be used as the sacrificial film 144(1)R.
  • indium oxide, indium zinc oxide (In—Zn oxide), indium tin oxide (In—Sn oxide, also referred to as ITO), indium titanium oxide (In—Ti oxide), indium tin zinc oxide (In--Sn--Zn oxide), indium titanium zinc oxide (In--Ti--Zn oxide), indium gallium tin-zinc oxide (In--Ga--Sn--Zn oxide), or the like can be used.
  • indium tin oxide containing silicon or the like can be used.
  • element M is aluminum, silicon, boron, yttrium, copper, vanadium, beryllium, titanium, iron, nickel, germanium, zirconium, molybdenum, lanthanum, cerium, neodymium, hafnium, tantalum, tungsten , or one or more selected from magnesium).
  • the materials that can be used as the sacrificial film 144(1)R listed above can be used. Further, one of the materials that can be used for the sacrificial film 144(1)R can be selected as the sacrificial film 144(1)R and the other can be selected as the sacrificial film 144(2)R. can. Further, one or a plurality of materials are selected for the sacrificial film 144(1)R from among the materials that can be used for the sacrificial film 144(1)R listed above, and for the sacrificial film 144(2)R, Materials other than those selected for the sacrificial film 144(1)R can be used.
  • a film having high resistance to the etching process of each EL film such as the EL film 112Rf, that is, a film having a high etching selectivity can be used.
  • the sacrificial film 144(1)R a material that can be dissolved in a chemically stable solvent may be used for at least the film positioned at the top of the EL film 112Rf.
  • a material that dissolves in water or alcohol can be suitably used for the sacrificial film 144(1)R.
  • the sacrificial film 144(1)R may be dissolved in a solvent such as water or alcohol and applied by a wet film formation method, and then heat treatment may be performed to evaporate the solvent. preferable.
  • the solvent can be removed at a low temperature in a short time by performing heat treatment in a reduced pressure atmosphere, so that thermal damage to the EL film 112Rf can be reduced, which is preferable.
  • Wet film formation methods that can be used to form the sacrificial film 144(1)R include spin coating, dipping, spray coating, inkjet, dispensing, screen printing, offset printing, doctor knife method, slit coating, roll coating, There are curtain courts and knife courts.
  • an organic material such as polyvinyl alcohol (PVA), polyvinyl butyral, polyvinylpyrrolidone, polyethylene glycol, polyglycerin, pullulan, water-soluble cellulose, or alcohol-soluble polyamide resin can be used.
  • PVA polyvinyl alcohol
  • polyvinyl butyral polyvinylpyrrolidone
  • polyethylene glycol polyglycerin
  • pullulan polyethylene glycol
  • pullulan polyglycerin
  • pullulan water-soluble cellulose
  • alcohol-soluble polyamide resin water-soluble cellulose
  • a film having a large selectivity with respect to the sacrificial film 144(1)R may be used for the sacrificial film 144(2)R.
  • an inorganic insulating material such as aluminum oxide, hafnium oxide, or silicon oxide formed by ALD is used, and as the sacrificial film 144(2)R, indium such as IGZO is formed by sputtering. It is particularly preferred to use a metal oxide containing Alternatively, tungsten formed by a sputtering method may be used as the sacrificial film 144(2)R.
  • an organic film that can be used for the EL film 112Rf or the like may be used as the sacrificial film 144(2)R.
  • the same organic film as the EL film 112Rf, EL film 112Gf, or EL film 112Bf can be used as the sacrificial film 144(2)R.
  • a deposition apparatus can be used in common with the EL film 112Rf and the like, which is preferable.
  • the sacrificial layer 145(2)R can be removed at the same time when the EL film 112Rf and the like are etched, the process can be simplified.
  • a gas containing fluorine also referred to as a fluorine-based gas
  • An alloy containing molybdenum and niobium, an alloy containing molybdenum and tungsten, or the like can be used for the sacrificial film 144(2)R.
  • a film capable of obtaining a high etching selectivity that is, capable of slowing the etching rate
  • metal oxide films such as IGZO and ITO. can be used for the sacrificial film 144(1)R.
  • FIG. 7B shows an example in which the EL film 112Rf is not formed in the region 130 .
  • a metal mask can be used to shield the region 130 in the formation of the EL film 112Rf. Since the metal used at this time does not need to shield the pixel region of the display section, there is no need to use a high-definition mask.
  • the resist mask 143a can use a resist material containing a photosensitive resin, such as a positive resist material or a negative resist material.
  • the resist mask 143a is formed on the sacrificial film 144(2)R, if a defect such as a pinhole exists in the sacrificial film 144(2)R, the solvent of the resist material dissolves the EL film 112Rf. There is a risk that it will be lost.
  • an inorganic insulating material such as aluminum oxide, hafnium oxide, or silicon oxide formed by the ALD method as the sacrificial film 144(1)R, a film with few pinholes can be obtained, and such problems can be avoided. can be prevented.
  • a part of the sacrificial film 144(2)R is removed by etching using the resist mask 143a to form a sacrificial layer 145(2)R. It is preferable to etch the sacrificial film 144(1)R using R as a hard mask. For etching the sacrificial film 144(2)R, it is preferable to use an etching condition with a high selectivity with respect to the sacrificial film 144(1)R. Wet etching or dry etching can be used for the etching for forming the hard mask. By using dry etching, pattern shrinkage can be suppressed.
  • an inorganic insulating material such as aluminum oxide, hafnium oxide, or silicon oxide formed by ALD is used as the sacrificial film 144(1)R, and IGZO or the like is formed by sputtering as the sacrificial film 144(2)R.
  • the sacrificial film 144(2)R formed by a sputtering method is etched here to be used as a hard mask.
  • the removal of the resist mask 143a can be performed by wet etching or dry etching.
  • the resist mask 143a is preferably removed by dry etching (also referred to as plasma ashing) using an oxygen gas as an etching gas.
  • the resist mask 143a is removed while the EL film 112Rf is covered with the sacrificial film 144(1)R. can be done.
  • the electrical characteristics may be adversely affected, so it is suitable for etching using oxygen gas such as plasma ashing.
  • the sacrificial film 144(1)R is removed by etching to form an island-shaped or strip-shaped sacrificial layer 145(1)R. Note that in the method for manufacturing a display device of one embodiment of the present invention, either the sacrificial layer 145(1)R or the sacrificial layer 145(2)R may be omitted.
  • the EL film 112Rf is preferably etched by dry etching using an etching gas that does not contain oxygen as its main component.
  • Etching gases that do not contain oxygen as a main component include, for example, noble gases such as CF 4 , C 4 F 8 , SF 6 , CHF 3 , Cl 2 , H 2 O, BCl 3 and He.
  • a mixed gas of the above gas and a diluent gas that does not contain oxygen can be used as an etching gas.
  • part of the sacrificial layer 145(2)R may be removed in the etching of the EL film 112Rf.
  • the etching of the EL film 112Rf is not limited to the above, and may be performed by dry etching using another gas, or may be performed by wet etching.
  • etching gas containing oxygen gas or dry etching using oxygen gas is used for etching the EL film 112Rf, the etching rate can be increased. Therefore, etching can be performed under low-power conditions while maintaining a sufficiently high etching rate, so that damage due to etching can be reduced. Furthermore, problems such as adhesion of reaction products that occur during etching can be suppressed.
  • an etching gas obtained by adding oxygen gas to the above etching gas that does not contain oxygen as a main component can be used.
  • the surface states of the pixel electrodes 111G and 111B may change.
  • the surface of the pixel electrode 111G and the pixel electrode 111B becomes hydrophilic.
  • the EL film formed so as to have a region in contact with the pixel electrode 111G and the EL film formed so as to have a region in contact with the pixel electrode 111B in later steps are hydrophobic. Therefore, the adhesion between the pixel electrode 111G and the pixel electrode 111B and the EL film formed in a later step is lowered, and there is a possibility that film peeling may occur.
  • the display device 100 can be a highly reliable display device. Moreover, the yield in manufacturing the display device 100 can be increased, and the manufacturing cost of the display device 100 can be reduced.
  • the hydrophobizing treatment is preferably performed before forming the EL films 112Gf and 112Bf, which will be described later.
  • Hydrophobic treatment can be performed, for example, by modifying the pixel electrode 111G and the pixel electrode 111B with fluorine.
  • Fluorine modification can be performed, for example, by treatment with a fluorine-containing gas, heat treatment, plasma treatment in a fluorine-containing gas atmosphere, or the like.
  • the gas containing fluorine for example, fluorine gas can be used, and for example, fluorocarbon gas can be used.
  • fluorocarbon gas for example, carbon tetrafluoride (CF 4 ) gas, C 4 F 6 gas, C 2 F 6 gas, C 4 F 8 gas, C 5 F 8 gas, or other lower fluorocarbon gas can be used.
  • As the gas containing fluorine for example, SF6 gas, NF3 gas , CHF3 gas , or the like can be used. Further, helium gas, argon gas, hydrogen gas, or the like can be added to these gases as appropriate.
  • the surface of the pixel electrode 111G and the surface of the pixel electrode 111B are subjected to plasma treatment in a gas atmosphere containing a Group 18 element such as argon, and then to treatment using a silylating agent.
  • the surface of the electrode 111G and the surface of the pixel electrode 111B can be made hydrophobic.
  • a silylating agent hexamethyldisilazane (HMDS), trimethylsilylimidazole (TMSI), or the like can be used.
  • the surface of the pixel electrode 111G and the surface of the pixel electrode 111B may be subjected to plasma treatment in a gas atmosphere containing a group 18 element such as argon, and then to treatment using a silane coupling agent.
  • the surface of the pixel electrode 111G and the surface of the pixel electrode 111B can be made hydrophobic.
  • the treatment using a silylating agent, a silane coupling agent, or the like may be performed using, for example, a spin coating method, a dipping method, a vapor phase method, or the like.
  • an EL film 112Gf to be the EL layer 112G is formed on the sacrificial layer 145(2)R, the pixel electrode 111G, and the pixel electrode 111B.
  • the description of the EL film 112Rf can be referred to.
  • a sacrificial film 144(1)G is formed on the EL film 112Gf.
  • the description of the sacrificial film 144(1)R can be referred to.
  • a sacrificial film 144(2)G is formed on the sacrificial film 144(1)G.
  • the description of the sacrificial film 144(2)R can be referred to.
  • a resist mask 143b is formed on the sacrificial film 144(2)G (FIG. 7C).
  • a sacrificial layer 145(1)G, a sacrificial layer 145(2)G and an EL layer 112G are formed.
  • the formation of the sacrificial layer 145(1)G, the sacrificial layer 145(2)G, and the EL layer 112G can refer to the formation of the sacrificial layer 145(1)R, the sacrificial layer 145(2)R, and the EL layer 112R. .
  • an EL film 112Bf that becomes the EL layer 112B is formed on the sacrificial layer 145(2)R, the sacrificial layer 145(2)G, and the pixel electrode 111B.
  • the description of the EL film 112Rf can be referred to for the EL film 112Bf.
  • a sacrificial film 144(1)B is formed on the EL film 112Bf.
  • the description of the sacrificial film 144(1)R can be referred to.
  • a sacrificial film 144(2)B is formed on the sacrificial film 144(1)B.
  • the description of the sacrificial film 144(2)R can be referred to.
  • a resist mask 143c is formed on the sacrificial film 144(2)B (FIG. 7D).
  • a sacrificial layer 145(1)B, a sacrificial layer 145(2)B and an EL layer 112B are formed (FIG. 7E).
  • the formation of the sacrificial layer 145(1)B, the sacrificial layer 145(2)B, and the EL layer 112B can refer to the formation of the sacrificial layer 145(1)R, the sacrificial layer 145(2)R, and the EL layer 112R. .
  • FIG. 7F shows an enlarged view of the area surrounded by the square dashed line in FIG. 7E.
  • an insulating film 131bf to be the insulating layer 131b is formed (FIG. 8A).
  • a film containing an inorganic material is preferably used for the insulating film 131bf.
  • a single layer or a stacked layer of a film containing aluminum oxide, magnesium oxide, hafnium oxide, gallium oxide, indium gallium zinc oxide, silicon oxide, silicon oxynitride, silicon nitride, silicon nitride oxide, or the like can be used. .
  • a sputtering method, a chemical vapor deposition (CVD) method, a molecular beam epitaxy (MBE) method, a pulse laser deposition (PLD) method, an atomic layer deposition (ALD) method, or the like can be used to form the insulating film 131bf.
  • CVD chemical vapor deposition
  • MBE molecular beam epitaxy
  • PLD pulse laser deposition
  • ALD atomic layer deposition
  • insulating film 131bf a single layer or a stacked layer of aluminum oxide, magnesium oxide, hafnium oxide, gallium oxide, indium gallium zinc oxide, silicon oxide, silicon oxynitride, silicon nitride, silicon nitride oxide, or the like can be used.
  • aluminum oxide is preferable because it has a high etching selectivity with respect to the EL layer 112 and has a function of protecting the EL layer 112 during formation of the insulating layer 131b described later.
  • the insulating film 131bf By forming the insulating film 131bf by the ALD method, it is possible to obtain a film with few pinholes, and the insulating layer 131b having an excellent function of protecting the EL layer 112 can be obtained.
  • the insulating film 131bf is preferably formed at a temperature lower than the heat-resistant temperature of the EL layer 112 .
  • the formation temperature of the insulating film 131bf by the ALD method is preferably 60° C. or higher and 150° C. or lower, more preferably 70° C. or higher and 115° C. or lower, and even more preferably 80° C. or higher and 100° C. or lower.
  • the insulating film 131bf has a laminated structure.
  • the insulating film 131bf can have a laminated structure of an insulating film 131b1f containing aluminum oxide deposited by ALD and an insulating film 131b2f containing silicon nitride deposited by sputtering. .
  • the barrier property of the insulating film 131bf can be further improved.
  • the insulating film 131b2f is formed over the insulating film 131b1f by a sputtering method, damage to the EL layer 112 and the like can be reduced.
  • an insulating film 131af that will become the insulating layer 131a is formed (FIG. 8B).
  • the insulating film 131af is provided so as to fill the concave portion of the insulating film 131bf. Further, the insulating film 131af is provided so as to cover the sacrificial layer 145, the EL layer 112, and the pixel electrode 111.
  • FIG. The insulating film 131af is preferably a planarizing film.
  • An insulating film containing an organic material is preferably used as the insulating film 131af, and resin is preferably used as the organic material.
  • Materials that can be used for the insulating film 131af include acrylic resins, polyimide resins, epoxy resins, polyamide resins, polyimideamide resins, siloxane resins, benzocyclobutene-based resins, phenolic resins, precursors of these resins, and the like.
  • a photosensitive resin can be used as the insulating film 131af.
  • a positive material or a negative material can be used for the photosensitive resin.
  • the insulating layer 131a can be formed only through the steps of exposure and development, and damage to each layer forming the light-emitting element 110, particularly the EL layer, can be reduced. can do.
  • the insulating film 131af may have smooth unevenness reflecting the unevenness of the formation surface.
  • the insulating film 131af is less affected by the unevenness of the formation surface and has higher flatness than that in FIG. 8B.
  • an insulating layer 131a is formed.
  • the insulating layer 131a can be formed without providing an etching mask such as a resist mask or a hard mask.
  • the photosensitive resin can be processed only through exposure and development steps, the insulating layer 131a can be formed without using a dry etching method or the like. Therefore, the process can be simplified. Further, damage to the EL layer due to etching of the insulating film 131af can be reduced. Further, the height of the surface may be adjusted by etching part of the upper portion of the insulating layer 131a.
  • the insulating layer 131a may be formed by substantially uniformly etching the upper surface of the insulating film 131af. Such uniform etching and flattening is also called etchback.
  • etchback As the etching back of the insulating film 131af, for example, ashing using oxygen plasma may be performed.
  • the exposure and development process and the etchback process may be used in combination.
  • FIG. 8C shows an example in which a photosensitive resin is used as the insulating film 131af, and the insulating film 131af is processed using exposure and development steps to form an insulating layer 131ap.
  • FIG. 8D is an enlarged view of a region surrounded by a square dashed line in FIG. 8C.
  • FIG. 9B is an enlarged view of a region surrounded by a square dashed line in FIG. 9A.
  • the insulating film 131bf may be etched back in forming the insulating layer 131a.
  • a dry etching method or a wet etching method can be used for etching back the insulating film 131bf.
  • etching may be performed by ashing using oxygen plasma or the like.
  • chemical mechanical polishing CMP may be used for etching back the insulating film 131bf.
  • the insulating layer 131a may have a concave curved surface (concave shape), a convex curved surface (bulging shape), or the like in the region between the plurality of EL layers 112 .
  • the insulating layer 131ap shown in FIG. 8C can also be used as the insulating layer 131a. configuration.
  • an insulating film 132f to be the insulating layer 132 is formed (FIG. 9C).
  • an inorganic material that can be used for the insulating film 131bf may be used.
  • a film formation method that can be used for the insulating film 131bf may be used.
  • silicon nitride may be deposited as the insulating film 132f by a sputtering method. Since the insulating layer 131a is formed in the process described on the left and the planarity of the formation surface is improved, the insulating film 132f can be formed by a sputtering method without discontinuity.
  • a resist mask 148 is formed on the insulating film 132f (FIG. 9D).
  • the resist mask 148 is formed so as to overlap with at least the insulating layer 131a.
  • the resist mask 148 can be formed using a material and a method similar to those of the resist mask 143a and the like.
  • FIG. 10A A region that does not overlap with the resist mask 148 is removed by etching or the like (FIG. 10A).
  • FIG. 10B is an enlarged view of a region surrounded by a square dashed line in FIG. 10A.
  • the insulating layer 132 and the insulating layer 131b are formed under the resist mask 148. Then, as shown in FIG.
  • the insulating layer 131b is formed to cover side surfaces of the EL layer 112 and the pixel electrode 111 . Further, the insulating layer 132 is formed so as to be in contact with the insulating layer 131b in a region that does not overlap with the insulating layer 131a. In this manner, the insulating layer 131a can be sealed with the insulating layer 131b and the insulating layer 132.
  • FIG. Accordingly, direct or indirect diffusion of oxygen, moisture, or constituent elements thereof from the insulating layer 131a to the EL layer 112, the common layer 114, and the common electrode 113 can be suppressed.
  • part of the sacrificial layer 145(2) may remain on the sacrificial layer 145(1).
  • a dry etching method or a wet etching method can be used for etching the insulating film 132f, the insulating film 131bf, and the sacrificial layer 145(2).
  • the end portions of the insulating layer 132 and the insulating layer 131b preferably have a tapered shape in a cross-sectional view.
  • the common layer 114 and the common electrode 113 which are formed over the insulating layer 132 and the insulating layer 131b can be formed with good coverage, and discontinuity can be suppressed.
  • sacrificial layer 145(1) for etching the sacrificial layer 145(2), sacrificial layer 145(1)R, sacrificial layer 145(1)G, and sacrificial layer 145(1)B (hereinafter collectively referred to as sacrificial layer 145(1)) are used. ), it is preferable to use conditions with a high selection ratio. Note that a structure in which the sacrificial layer 145(2) is not removed can also be used.
  • the resist mask 148 is removed (FIG. 10C).
  • the removal of the resist mask 148 can be performed by a method similar to that of the resist mask 143a.
  • the EL layer 112 is covered with the sacrificial layer 145 ( 1 ), the insulating layer 132 , and the insulating layer 131 . You can do it without taking damage.
  • FIG. 11A is an enlarged view of a region surrounded by a square dashed line in FIG. 11A.
  • the selectivity with respect to the EL layer 112 can be increased in some cases.
  • the insulating layer 131b (insulating layer 131b1 and insulating layer 131b2) includes a first region located on the EL layer 112B and overlapping with the upper surface of the EL layer 112B, A second region may be formed that is located at and overlaps the top surface of the EL layer 112R.
  • sacrificial layers 145B (a sacrificial layer 145(1)B and a sacrificial layer 145(2)B) are formed between the first region of the insulating layer 131b and the EL layer 112B.
  • a sacrificial layer 145R (a sacrificial layer 145(1)R and a sacrificial layer 145(2)R) is formed between the second region of the insulating layer 131b and the EL layer 112R.
  • a common layer 114 is formed. Note that when the common layer 114 is not provided on the connection electrode 111C, a metal mask that shields the connection electrode 111C may be used in forming the common layer 114. FIG. Since the metal mask used at this time does not need to shield the pixel region of the display portion, there is no need to use a high-definition mask.
  • a common electrode 113 is formed on the common layer 114 .
  • the common electrode 113 can be formed by, for example, sputtering or vacuum deposition. Note that in the case of a structure without the common layer 114, the common electrode 113 may be formed to cover the EL layers 112R, 112G, and 112B.
  • the light-emitting element 110R, the light-emitting element 110G, and the light-emitting element 110B can be manufactured.
  • a protective layer 121 is formed on the common electrode 113 (FIG. 11C).
  • a sputtering method, a PECVD method, or an ALD method is preferably used for forming the inorganic insulating film used for the protective layer 121 .
  • the ALD method is preferable because it has excellent step coverage and hardly causes defects such as pinholes.
  • the display device 100 shown in FIG. 1A can be manufactured.
  • the insulating film 131bf and the sacrificial layer 145(2) are etched after the insulating film 132f is formed, but the present invention is not limited to this.
  • the insulating film 131bf and the sacrificial layer 145(2) may be etched after the insulating layer 131a is formed, and then the insulating film 132f may be formed.
  • a manufacturing method in which the insulating film 131bf and the sacrificial layer 145(2) are etched first will be described below with reference to FIGS. 12A to 12D.
  • the steps shown in FIGS. 7A to 9B may be performed as described above.
  • the top surface of the insulating layer 131a is preferably lower than the top surface of the adjacent sacrificial layer 145(1).
  • FIG. 12A is an enlarged view of a region surrounded by a square dashed line in FIG. 12A.
  • the insulating film 131bf and the sacrificial layer 145(2) may be etched by a method similar to the above-described process related to FIG. 10A.
  • the insulating layer 131b (insulating layer 131b1 and insulating layer 131b2) is formed by removing the portion of the insulating film 131bf above the upper surface of the sacrificial layer 145(1), and the sacrificial layer 145(2) is removed. be.
  • the insulating layers 131b1 and 131b2 do not overlap the EL layers 112 (the EL layers 112B and 112R in FIG. 12B).
  • the sacrificial layer 145R may remain on the side surface of the connection electrode 111C.
  • the steps related to FIGS. 9C to 11A may be performed as described above. However, since the insulating film 131bf has already been etched back and the sacrificial layer 145(2) has been removed in the steps shown in FIGS. 12A and 12B, the insulating film 132f is processed in the step of FIG. Only the step of forming layer 132 remains.
  • FIG. 12C The display device 100 manufactured in this manner is shown in FIG. 12C.
  • FIG. 12D is an enlarged view of a region surrounded by a square dashed line in FIG. 12C.
  • the upper surface of the insulating layer 131b is in contact with the insulating layer 132 in a region that does not overlap with the insulating layer 131a. can be structured. Thereby, the insulating layer 131 a can be sealed with the insulating layer 131 b and the insulating layer 132 .
  • the sacrificial layer 145(1) (the sacrificial layer 145(1)B and the sacrificial layer Only layer 145(1)R) is formed.
  • the step formed in the EL layer adjacent to the insulating layer 132 can be reduced, so that the common layer 114 and the common electrode 113 are less likely to be disconnected.
  • This embodiment can be implemented by appropriately combining at least part of it with other embodiments described herein.
  • the display device of this embodiment can be a high-resolution display device or a large-sized display device. Therefore, the display device of the present embodiment includes a relatively large screen such as a television device, a desktop or notebook personal computer, a computer monitor, a digital signage, a large game machine such as a pachinko machine, or the like. In addition to electronic devices, it can be used for display parts of digital cameras, digital video cameras, digital photo frames, mobile phones, portable game machines, smartphones, wristwatch terminals, tablet terminals, personal digital assistants, and sound reproducing devices.
  • FIG. 13 shows a perspective view of the display device 400A
  • FIG. 14A shows a cross-sectional view of the display device 400A.
  • the display device 400A has a configuration in which a substrate 452 and a substrate 451 are bonded together.
  • the substrate 452 is clearly indicated by dashed lines.
  • the display device 400A has a display section 462, a circuit 464, wiring 465, and the like.
  • FIG. 13 shows an example in which an IC 473 and an FPC 472 are mounted on the display device 400A. Therefore, the configuration shown in FIG. 13 can also be said to be a display module including the display device 400A, an IC (integrated circuit), and an FPC.
  • a scanning line driving circuit for example, can be used as the circuit 464 .
  • the wiring 465 has a function of supplying signals and power to the display section 462 and the circuit 464 .
  • the signal and power are input to the wiring 465 via the FPC 472 from the outside, or input to the wiring 465 from the IC 473 .
  • FIG. 13 shows an example in which an IC 473 is provided on a substrate 451 by a COG (Chip On Glass) method, a COF (Chip On Film) method, or the like.
  • IC 473 for example, an IC having a scanning line driver circuit, a signal line driver circuit, or the like can be applied.
  • the display device 400A and the display module may be configured without an IC.
  • the IC may be mounted on the FPC by the COF method or the like.
  • FIG. 14A shows an example of a cross-section of the display device 400A when part of the region including the FPC 472, part of the circuit 464, part of the display section 462, and part of the region including the end are cut. show.
  • a display device 400A illustrated in FIG. 14A includes a transistor 201 and a transistor 205, a light-emitting element 430a that emits red light, a light-emitting element 430b that emits green light, and a light-emitting element 430b that emits blue light. It has an element 430c and the like.
  • the light emitting elements exemplified in Embodiment 1 can be applied to the light emitting elements 430a, 430b, and 430c.
  • the three sub-pixels are R, G, and B sub-pixels, and yellow (Y). , cyan (C), and magenta (M).
  • the four sub-pixels include R, G, B, and white (W) sub-pixels, and R, G, B, and Y four-color sub-pixels. be done.
  • the protective layer 410 and the substrate 452 are adhered via the adhesive layer 442 .
  • a solid sealing structure, a hollow sealing structure, or the like can be applied to the sealing of the light emitting element.
  • the space 443 surrounded by the substrate 452, the adhesive layer 442, and the substrate 451 is filled with an inert gas (such as nitrogen or argon) to apply a hollow sealing structure.
  • the adhesive layer 442 may be provided so as to overlap with the light emitting element.
  • a space 443 surrounded by the substrate 452 , the adhesive layer 442 , and the substrate 451 may be filled with a resin different from that of the adhesive layer 442 .
  • Part of the conductive layers 418a, 418b, and 418c are formed along the bottom and side surfaces of the opening provided in the insulating layer 214 so that the top surface of the conductive layer 222b included in the transistor 205 is exposed. .
  • the conductive layers 418a, 418b, and 418c are connected to the conductive layer 222b of the transistor 205 through openings provided in the insulating layer 214, respectively.
  • the pixel electrode contains a material that reflects visible light, and the counter electrode contains a material that transmits visible light. Another portion of the conductive layers 418 a , 418 b , and 418 c is also provided over the insulating layer 214 .
  • Pixel electrodes 411a, 411b, and 411c are provided on the conductive layers 418a, 418b, and 418c. As the pixel electrodes 411a, 411b, and 411c, the pixel electrode 111 described in the above embodiment can be applied.
  • insulating layers 414 may be provided between the conductive layers 418a, 418b, and 418c and the pixel electrodes 411a, 411b, and 411c, respectively.
  • An EL layer 416a of the light emitting element 430a, an EL layer 416b of the light emitting element 430b, and an EL layer 416c of the light emitting element 430c are provided over the pixel electrodes 411a, 411b, and 411c.
  • An insulating layer 421 is provided in a region on the insulating layer 214 between the light emitting elements 430a and 430b and in a region on the insulating layer 214 between the light emitting elements 430b and 430c. .
  • the insulating layer 421, the insulating layer 131a, the insulating layer 131b, and the insulating layer 132 described in the above embodiment can be referred to.
  • the light emitted by the light emitting element is emitted to the substrate 452 side.
  • a material having high visible light transmittance is preferably used for the substrate 452 .
  • Both the transistor 201 and the transistor 205 are formed over the substrate 451 . These transistors can be made with the same material and the same process.
  • An insulating layer 211, an insulating layer 213, an insulating layer 215, and an insulating layer 214 are provided on the substrate 451 in this order.
  • Part of the insulating layer 211 functions as a gate insulating layer of each transistor.
  • Part of the insulating layer 213 functions as a gate insulating layer of each transistor.
  • An insulating layer 215 is provided over the transistor.
  • An insulating layer 214 is provided over the transistor and functions as a planarization layer. Note that the number of gate insulating layers and the number of insulating layers covering a transistor are not limited, and each may have a single layer or two or more layers.
  • a material in which impurities such as water and hydrogen are difficult to diffuse for at least one insulating layer covering the transistor.
  • Inorganic insulating films are preferably used for the insulating layer 211, the insulating layer 213, and the insulating layer 215, respectively.
  • As the inorganic insulating film for example, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, a silicon oxide film, a silicon oxynitride film, an aluminum oxide film, an aluminum nitride film, or the like can be used.
  • a hafnium oxide film, an yttrium oxide film, a zirconium oxide film, a gallium oxide film, a tantalum oxide film, a magnesium oxide film, a lanthanum oxide film, a cerium oxide film, a neodymium oxide film, or the like may be used.
  • two or more of the insulating films described above may be laminated and used.
  • An organic insulating film is suitable for the insulating layer 214 that functions as a planarization layer.
  • materials that can be used for the organic insulating film include acrylic resins, polyimide resins, epoxy resins, polyamide resins, polyimideamide resins, siloxane resins, benzocyclobutene-based resins, phenolic resins, precursors of these resins, and the like.
  • the organic insulating film preferably has openings near the ends of the display device 400A. As a result, it is possible to prevent impurities from entering through the organic insulating film from the end portion of the display device 400A.
  • the organic insulating film may be formed so that the edges of the organic insulating film are located inside the edges of the display device 400A so that the organic insulating film is not exposed at the edges of the display device 400A.
  • an opening is formed in the two-layer laminated structure of the insulating layer 214 and the insulating layer 421b on the insulating layer 214.
  • the insulating layer 421 b can be formed using the same material as the insulating layer 421 . Further, the insulating layer 421b is formed using the same process as the insulating layer 421, for example.
  • a protective layer 410 is formed to cover the opening.
  • the transistors 201 and 205 each include a conductive layer 221 functioning as a gate, an insulating layer 211 functioning as a gate insulating layer, a semiconductor layer 231 having a channel formation region 231i and a pair of low-resistance regions 231n, and one of the pair of low-resistance regions 231n.
  • a conductive layer 222a connected to a pair of low-resistance regions 231n, a conductive layer 222b connected to the other of the pair of low-resistance regions 231n, an insulating layer 213 functioning as a gate insulating layer, a conductive layer 223 functioning as a gate, and an insulating layer 215 covering the conductive layer 223 have One of the conductive layers 222a and 222b functions as a source and the other functions as a drain.
  • the insulating layer 211 is located between the conductive layer 221 and the channel forming region 231i.
  • the insulating layer 213 is located between the conductive layer 223 and the channel formation region 231i.
  • the structure of the transistor included in the display device of this embodiment there is no particular limitation on the structure of the transistor included in the display device of this embodiment.
  • a planar transistor, a staggered transistor, an inverted staggered transistor, or the like can be used.
  • the transistor structure may be either a top-gate type or a bottom-gate type.
  • gates may be provided above and below a semiconductor layer in which a channel is formed.
  • a structure in which a semiconductor layer in which a channel is formed is sandwiched between two gates is applied to the transistors 201 and 205 .
  • a transistor may be driven by connecting two gates and applying the same signal to them.
  • the threshold voltage of the transistor may be controlled by applying a potential for controlling the threshold voltage to one of the two gates and applying a potential for driving to the other.
  • Crystallinity of a semiconductor material used for a transistor is not particularly limited, either an amorphous semiconductor or a semiconductor having crystallinity (a microcrystalline semiconductor, a polycrystalline semiconductor, a single crystal semiconductor, or a semiconductor partially including a crystal region). may be used. It is preferable to use a crystalline semiconductor because deterioration of transistor characteristics can be suppressed.
  • a semiconductor layer of a transistor preferably includes a metal oxide (also referred to as an oxide semiconductor).
  • the display device of this embodiment preferably uses a transistor including a channel formation region using a metal oxide (hereinafter referred to as an OS transistor).
  • the semiconductor layer of the transistor may comprise silicon. Examples of silicon include amorphous silicon and crystalline silicon (low-temperature polysilicon, monocrystalline silicon, etc.).
  • the semiconductor layer includes, for example, indium and M (M is gallium, aluminum, silicon, boron, yttrium, tin, copper, vanadium, beryllium, titanium, iron, nickel, germanium, zirconium, molybdenum, lanthanum, cerium, neodymium, one or more selected from hafnium, tantalum, tungsten, and magnesium) and zinc.
  • M is preferably one or more selected from aluminum, gallium, yttrium, and tin.
  • an oxide also referred to as IGZO
  • IGZO oxide containing indium (In), gallium (Ga), and zinc (Zn)
  • IAZO oxide containing indium (In), aluminum (Al), and zinc (Zn)
  • IAGZO oxide containing indium (In), aluminum (Al), gallium (Ga), and zinc (Zn) may be used for the semiconductor layer.
  • the atomic ratio of In in the In-M-Zn oxide is preferably equal to or higher than the atomic ratio of M.
  • the transistor included in the circuit 464 and the transistor included in the display portion 462 may have the same structure or different structures.
  • the plurality of transistors included in the circuit 464 may all have the same structure, or may have two or more types.
  • the plurality of transistors included in the display portion 462 may all have the same structure, or may have two or more types.
  • a connecting portion 204 is provided in a region of the substrate 451 where the substrate 452 does not overlap.
  • the wiring 465 is electrically connected to the FPC 472 through the conductive layer 466 and the connection layer 242 .
  • the conductive layer 466 a conductive film obtained by processing the same conductive film as the pixel electrode, or a conductive film obtained by processing the same conductive film as the pixel electrode and the same conductive film as the optical adjustment layer. Membranes can be used.
  • the conductive layer 466 is exposed on the upper surface of the connecting portion 204 . Thereby, the connecting portion 204 and the FPC 472 can be electrically connected via the connecting layer 242 .
  • a light shielding layer 417 is preferably provided on the surface of the substrate 452 on the substrate 451 side.
  • various optical members can be arranged outside the substrate 452 .
  • optical members include polarizing plates, retardation plates, light diffusion layers (diffusion films, etc.), antireflection layers, light collecting films, and the like.
  • an antistatic film that suppresses adhesion of dust, a water-repellent film that prevents adhesion of dirt, a hard coat film that suppresses the occurrence of scratches due to use, a shock absorption layer, etc. are arranged on the outside of the substrate 452.
  • an antistatic film that suppresses adhesion of dust, a water-repellent film that prevents adhesion of dirt, a hard coat film that suppresses the occurrence of scratches due to use, a shock absorption layer, etc. are arranged.
  • the protective layer 410 that covers the light-emitting element, it is possible to prevent impurities such as water from entering the light-emitting element and improve the reliability of the light-emitting element.
  • the insulating layer 215 and the protective layer 410 are in contact with each other through the opening of the insulating layer 214 in the region 228 near the edge of the display device 400A.
  • the inorganic insulating film of the insulating layer 215 and the inorganic insulating film of the protective layer 410 are in contact with each other. This can prevent impurities from entering the display section 462 from the outside through the organic insulating film. Therefore, the reliability of the display device 400A can be improved.
  • the substrates 451 and 452 glass, quartz, ceramics, sapphire, resins, metals, alloys, semiconductors, etc. can be used, respectively.
  • a material that transmits the light is used for the substrate on the side from which the light from the light-emitting element is extracted.
  • the flexibility of the display device can be increased and a flexible display can be realized.
  • a polarizing plate may be used as the substrate 451 or the substrate 452 .
  • polyester resins such as polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN), polyacrylonitrile resins, acrylic resins, polyimide resins, polymethyl methacrylate resins, polycarbonate (PC) resins, and polyether resins are used, respectively.
  • PES resin Sulfone (PES) resin, polyamide resin (nylon, aramid, etc.), polysiloxane resin, cycloolefin resin, polystyrene resin, polyamideimide resin, polyurethane resin, polyvinyl chloride resin, polyvinylidene chloride resin, polypropylene resin, polytetrafluoroethylene (PTFE) resin, ABS resin, cellulose nanofiber, or the like can be used.
  • PES polytetyrene resin
  • polyamideimide resin polyurethane resin
  • polyvinyl chloride resin polyvinylidene chloride resin
  • polypropylene resin polytetrafluoroethylene (PTFE) resin
  • PTFE resin polytetrafluoroethylene
  • ABS resin cellulose nanofiber, or the like
  • One or both of the substrates 451 and 452 may be made of glass having a thickness sufficient to be flexible.
  • a substrate having high optical isotropy has small birefringence (it can be said that the amount of birefringence is small).
  • the absolute value of the retardation (retardation) value of the substrate with high optical isotropy is preferably 30 nm or less, more preferably 20 nm or less, and even more preferably 10 nm or less.
  • Films with high optical isotropy include triacetyl cellulose (TAC, also called cellulose triacetate) films, cycloolefin polymer (COP) films, cycloolefin copolymer (COC) films, and acrylic films.
  • TAC triacetyl cellulose
  • COP cycloolefin polymer
  • COC cycloolefin copolymer
  • a film having a low water absorption rate as the substrate.
  • various curable adhesives such as photocurable adhesives such as ultraviolet curable adhesives, reaction curable adhesives, thermosetting adhesives, and anaerobic adhesives can be used.
  • These adhesives include epoxy resins, acrylic resins, silicone resins, phenol resins, polyimide resins, imide resins, PVC (polyvinyl chloride) resins, PVB (polyvinyl butyral) resins, EVA (ethylene vinyl acetate) resins, and the like.
  • a material with low moisture permeability such as epoxy resin is preferable.
  • a two-liquid mixed type resin may be used.
  • an adhesive sheet or the like may be used.
  • connection layer 242 an anisotropic conductive film (ACF: Anisotropic Conductive Film), an anisotropic conductive paste (ACP: Anisotropic Conductive Paste), or the like can be used.
  • ACF Anisotropic Conductive Film
  • ACP Anisotropic Conductive Paste
  • materials that can be used for conductive layers such as various wirings and electrodes constituting display devices include aluminum, titanium, chromium, nickel, copper, yttrium, zirconium, molybdenum, silver, Examples include metals such as tantalum and tungsten, and alloys containing these metals as main components. A film containing these materials can be used as a single layer or as a laminated structure.
  • conductive oxides such as indium oxide, indium tin oxide, indium zinc oxide, zinc oxide, zinc oxide containing gallium, or graphene can be used.
  • metal materials such as gold, silver, platinum, magnesium, nickel, tungsten, chromium, molybdenum, iron, cobalt, copper, palladium, and titanium, or alloy materials containing such metal materials can be used.
  • a nitride of the metal material eg, titanium nitride
  • it is preferably thin enough to have translucency.
  • a stacked film of any of the above materials can be used as the conductive layer.
  • a laminated film of a silver-magnesium alloy and indium tin oxide because the conductivity can be increased.
  • conductive layers such as various wirings and electrodes that constitute a display device, and conductive layers (conductive layers functioning as pixel electrodes or common electrodes) of light-emitting elements.
  • Examples of insulating materials that can be used for each insulating layer include resins such as acrylic resins and epoxy resins, and inorganic insulating materials such as silicon oxide, silicon oxynitride, silicon nitride oxide, silicon nitride, and aluminum oxide.
  • FIG. 14C shows an example in which the insulating layer 213 covers the top and side surfaces of the semiconductor layers in the transistors 201 and 205 .
  • the conductive layers 222a and 222b are connected to the low-resistance region 231n through openings provided in the insulating layers 213 and 215, respectively.
  • the insulating layer 213 overlaps the channel formation region 231i of the semiconductor layer 231 and does not overlap the low resistance region 231n.
  • the structure shown in FIG. 14D can be manufactured.
  • an insulating layer 215 is provided to cover the insulating layer 213 and the conductive layer 223, and the conductive layers 222a and 222b are connected to the low resistance region 231n through openings in the insulating layer 215.
  • an insulating layer 218 may be provided to cover the transistor.
  • a transistor including silicon in a semiconductor layer in which a channel is formed may be used for all transistors included in a pixel circuit that drives a light emitting element.
  • silicon examples include monocrystalline silicon, polycrystalline silicon, and amorphous silicon.
  • a transistor including low-temperature polysilicon (LTPS) in a semiconductor layer hereinafter also referred to as an LTPS transistor
  • the LTPS transistor has high field effect mobility and good frequency characteristics.
  • circuits that need to be driven at high frequencies can be built on the same substrate as the display section. This makes it possible to simplify the external circuit mounted on the display device and reduce the component cost and the mounting cost.
  • At least one of the transistors included in the pixel circuit is preferably a transistor including a metal oxide (hereinafter also referred to as an oxide semiconductor) in a semiconductor layer in which a channel is formed (hereinafter also referred to as an OS transistor).
  • OS transistors have extremely high field effect mobility compared to amorphous silicon.
  • an OS transistor has extremely low source-drain leakage current (hereinafter also referred to as an off-state current) in an off state, and can retain charge accumulated in a capacitor connected in series with the transistor for a long time. is possible. Further, by using the OS transistor, power consumption of the display device can be reduced.
  • the off current value of the OS transistor per 1 ⁇ m of channel width at room temperature is 1 aA (1 ⁇ 10 ⁇ 18 A) or less, 1 zA (1 ⁇ 10 ⁇ 21 A) or less, or 1 yA (1 ⁇ 10 ⁇ 24 A) or less.
  • the off current value of the Si transistor per 1 ⁇ m channel width at room temperature is 1 fA (1 ⁇ 10 ⁇ 15 A) or more and 1 pA (1 ⁇ 10 ⁇ 12 A) or less. Therefore, it can be said that the off-state current of the OS transistor is about ten digits lower than the off-state current of the Si transistor.
  • an LTPS transistor for some of the transistors included in the pixel circuit and OS transistors for others, it is possible to realize a display device with low power consumption and high driving capability.
  • a structure in which an LTPS transistor and an OS transistor are combined is sometimes called an LTPO.
  • an OS transistor is preferably used as a transistor that functions as a switch for controlling conduction/non-conduction between wirings
  • an LTPS transistor is preferably used as a transistor that controls current.
  • one of the transistors provided in the pixel circuit functions as a transistor for controlling the current flowing through the light emitting element, and can also be called a driving transistor.
  • One of the source and drain of the driving transistor is electrically connected to the pixel electrode of the light emitting element.
  • An LTPS transistor is preferably used as the driving transistor. This makes it possible to increase the current flowing through the light emitting element in the pixel circuit.
  • the other transistor provided in the pixel circuit functions as a switch for controlling selection/non-selection of the pixel, and can also be called a selection transistor.
  • the gate of the selection transistor is electrically connected to the gate line, and one of the source and the drain is electrically connected to the source line (signal line).
  • An OS transistor is preferably used as the selection transistor.
  • a display device with high aperture ratio, high definition, high display quality, and low power consumption can be realized.
  • the display device of one embodiment of the present invention includes an OS transistor and a light-emitting element with an MML (metal maskless) structure.
  • the light-emitting element having the MML structure refers to a light-emitting element manufactured without using a metal mask or FMM (fine metal mask, high-definition metal mask).
  • FMM fine metal mask, high-definition metal mask
  • the display device of this embodiment can be a high-definition display device. Therefore, the display device of the present embodiment includes, for example, information terminals (wearable devices) such as a wristwatch type and a bracelet type, devices for VR such as a head-mounted display, devices for AR such as glasses, and the like. It can be used for the display part of wearable equipment.
  • information terminals wearable devices
  • VR such as a head-mounted display
  • AR such as glasses
  • Display module A perspective view of the display module 280 is shown in FIG. 15A.
  • the display module 280 has a display device 400C and an FPC 290 .
  • the display device included in the display module 280 is not limited to the display device 400C, and may be a display device 400D, a display device 400E, or a display device 400F, which will be described later.
  • the display module 280 has substrates 291 and 292 .
  • the display module 280 has a display section 281 .
  • the display unit 281 is an area for displaying an image in the display module 280, and is an area where light from each pixel provided in the pixel unit 284, which will be described later, can be visually recognized.
  • FIG. 15B shows a perspective view schematically showing the configuration on the substrate 291 side.
  • a circuit section 282 , a pixel circuit section 283 on the circuit section 282 , and a pixel section 284 on the pixel circuit section 283 are stacked on the substrate 291 .
  • a terminal portion 285 for connecting to the FPC 290 is provided on a portion of the substrate 291 that does not overlap with the pixel portion 284 .
  • the terminal portion 285 and the circuit portion 282 are electrically connected by a wiring portion 286 composed of a plurality of wirings.
  • the pixel section 284 has a plurality of periodically arranged pixels 284a. An enlarged view of one pixel 284a is shown on the right side of FIG. 15B.
  • the pixel 284a has light-emitting elements 430a, 430b, and 430c that emit light of different colors.
  • the plurality of light emitting elements are preferably arranged in a stripe arrangement as shown in FIG. 15B.
  • the stripe arrangement the light-emitting elements of one embodiment of the present invention can be arranged in pixel circuits at high density; thus, a high-definition display device can be provided. Also, various arrangement methods such as delta arrangement and pentile arrangement can be applied.
  • the pixel circuit section 283 has a plurality of periodically arranged pixel circuits 283a.
  • One pixel circuit 283a is a circuit that controls light emission of three light emitting elements included in one pixel 284a.
  • One pixel circuit 283a may have a structure in which three circuits for controlling light emission of one light-emitting element are provided.
  • the pixel circuit 283a can have at least one selection transistor, one current control transistor (driving transistor), and a capacitive element for each light emitting element. At this time, a gate signal is input to the gate of the selection transistor, and a source signal is input to either the source or the drain of the selection transistor. This realizes an active matrix display device.
  • the circuit section 282 has a circuit that drives each pixel circuit 283 a of the pixel circuit section 283 .
  • a circuit that drives each pixel circuit 283 a of the pixel circuit section 283 For example, it is preferable to have one or both of a gate line driver circuit and a source line driver circuit.
  • at least one of an arithmetic circuit, a memory circuit, a power supply circuit, and the like may be provided.
  • the FPC 290 functions as wiring for supplying a video signal, power supply potential, or the like to the circuit section 282 from the outside. Also, an IC may be mounted on the FPC 290 .
  • the aperture ratio (effective display area ratio) of the display portion 281 is extremely high. can be higher.
  • the aperture ratio of the display section 281 can be 40% or more and less than 100%, preferably 50% or more and 95% or less, more preferably 60% or more and 95% or less.
  • the pixels 284a can be arranged at an extremely high density, and the definition of the display portion 281 can be extremely high.
  • the pixels 284a may be arranged with a resolution of 2000 ppi or more, preferably 3000 ppi or more, more preferably 5000 ppi or more, and still more preferably 6000 ppi or more, and 20000 ppi or less, or 30000 ppi or less. preferable.
  • a display module 280 Since such a display module 280 has extremely high definition, it can be suitably used for devices for VR such as head-mounted displays, or glasses-type devices for AR. For example, even in the case of a configuration in which the display portion of the display module 280 is viewed through a lens, the display module 280 has an extremely high-definition display portion 281, so pixels cannot be viewed even if the display portion is enlarged with the lens. , a highly immersive display can be performed. Moreover, the display module 280 is not limited to this, and can be suitably used for electronic equipment having a relatively small display unit. For example, it can be suitably used for a display part of a wearable electronic device such as a wristwatch.
  • Display device 400C A display device 400C illustrated in FIG.
  • a transistor 310 is a transistor having a channel formation region in the substrate 301 .
  • the substrate 301 for example, a semiconductor substrate such as a single crystal silicon substrate can be used.
  • Transistor 310 includes a portion of substrate 301 , conductive layer 311 , low resistance region 312 , insulating layer 313 and insulating layer 314 .
  • the conductive layer 311 functions as a gate electrode.
  • An insulating layer 313 is located between the substrate 301 and the conductive layer 311 and functions as a gate insulating layer.
  • the low-resistance region 312 is a region in which the substrate 301 is doped with impurities and functions as either a source or a drain.
  • the insulating layer 314 is provided to cover the side surface of the conductive layer 311 .
  • a device isolation layer 315 is provided between two adjacent transistors 310 so as to be embedded in the substrate 301 .
  • An insulating layer 261 is provided to cover the transistor 310 , and a capacitor 240 is provided over the insulating layer 261 .
  • the capacitor 240 has a conductive layer 241, a conductive layer 245, and an insulating layer 243 positioned therebetween.
  • the conductive layer 241 functions as one electrode of the capacitor 240
  • the conductive layer 245 functions as the other electrode of the capacitor 240
  • the insulating layer 243 functions as the dielectric of the capacitor 240 .
  • the conductive layer 241 is provided on the insulating layer 261 and embedded in the insulating layer 254 .
  • Conductive layer 241 is electrically connected to one of the source or drain of transistor 310 by plug 271 embedded in insulating layer 261 .
  • An insulating layer 243 is provided over the conductive layer 241 .
  • the conductive layer 245 is provided in a region overlapping with the conductive layer 241 with the insulating layer 243 provided therebetween.
  • An insulating layer 255 is provided to cover the capacitor 240, and light emitting elements 430a, 430b, 430c, etc. are provided on the insulating layer 255.
  • a protective layer 415 is provided on the light emitting elements 430 a , 430 b , and 430 c , and a substrate 420 is attached to the upper surface of the protective layer 415 with a resin layer 419 .
  • Substrate 420 corresponds to substrate 292 in FIG. 15A.
  • the pixel electrode of the light-emitting element is electrically connected to one of the source and drain of the transistor 310 by a plug 256 embedded in the insulating layer 255, a conductive layer 241 embedded in the insulating layer 254, and a plug 271 embedded in the insulating layer 261. properly connected.
  • Display device 400D A display device 400D shown in FIG. 17 is mainly different from the display device 400C in that the configuration of transistors is different. Note that the description of the same parts as the display device 400C may be omitted.
  • the transistor 320 is a transistor in which a metal oxide (also referred to as an oxide semiconductor) is applied to a semiconductor layer in which a channel is formed.
  • a metal oxide also referred to as an oxide semiconductor
  • the transistor 320 has a semiconductor layer 321 , an insulating layer 323 , a conductive layer 324 , a pair of conductive layers 325 , an insulating layer 326 , and a conductive layer 327 .
  • the substrate 331 corresponds to the substrate 291 in FIGS. 15A and 15B.
  • An insulating layer 332 is provided on the substrate 331 .
  • the insulating layer 332 functions as a barrier layer that prevents impurities such as water or hydrogen from diffusing from the substrate 331 into the transistor 320 and oxygen from the semiconductor layer 321 toward the insulating layer 332 side.
  • a film into which hydrogen or oxygen is less likely to diffuse than a silicon oxide film such as an aluminum oxide film, a hafnium oxide film, or a silicon nitride film, can be used.
  • a conductive layer 327 is provided over the insulating layer 332 , and an insulating layer 326 is provided to cover the conductive layer 327 .
  • the conductive layer 327 functions as a first gate electrode of the transistor 320, and part of the insulating layer 326 functions as a first gate insulating layer.
  • An oxide insulating film such as a silicon oxide film is preferably used for at least a portion of the insulating layer 326 that is in contact with the semiconductor layer 321 .
  • the upper surface of the insulating layer 326 is preferably planarized.
  • the semiconductor layer 321 is provided on the insulating layer 326 .
  • the semiconductor layer 321 preferably includes a metal oxide (also referred to as an oxide semiconductor) film having semiconductor characteristics. Details of materials that can be suitably used for the semiconductor layer 321 will be described later.
  • a pair of conductive layers 325 are provided on and in contact with the semiconductor layer 321 and function as a source electrode and a drain electrode.
  • An insulating layer 328 is provided to cover the top and side surfaces of the pair of conductive layers 325, the side surface of the semiconductor layer 321, and the like, and the insulating layer 264 is provided over the insulating layer 328.
  • the insulating layer 328 functions as a barrier layer that prevents impurities such as water or hydrogen from diffusing into the semiconductor layer 321 from the insulating layer 264 or the like and oxygen from leaving the semiconductor layer 321 .
  • an insulating film similar to the insulating layer 332 can be used as the insulating layer 328.
  • An opening reaching the semiconductor layer 321 is provided in the insulating layer 328 and the insulating layer 264 .
  • the insulating layer 323 and the conductive layer 324 are buried in contact with the side surfaces of the insulating layer 264 , the insulating layer 328 , and the conductive layer 325 and the top surface of the semiconductor layer 321 .
  • the conductive layer 324 functions as a second gate electrode, and the insulating layer 323 functions as a second gate insulating layer.
  • the top surface of the conductive layer 324, the top surface of the insulating layer 323, and the top surface of the insulating layer 264 are planarized so that their heights are approximately the same, and the insulating layers 329 and 265 are provided to cover them. .
  • the insulating layers 264 and 265 function as interlayer insulating layers.
  • the insulating layer 329 functions as a barrier layer that prevents impurities such as water or hydrogen from diffusing into the transistor 320 from the insulating layer 265 or the like.
  • an insulating film similar to the insulating layers 328 and 332 can be used.
  • a plug 274 electrically connected to one of the pair of conductive layers 325 is provided so as to be embedded in the insulating layers 265 , 329 and 264 .
  • the plug 274 includes a conductive layer 274a that covers the side surfaces of the openings of the insulating layers 265, the insulating layers 329, the insulating layers 264, and the insulating layer 328 and part of the top surface of the conductive layer 325, and the conductive layer 274a. It is preferable to have a conductive layer 274b in contact with the top surface. At this time, a conductive material into which hydrogen and oxygen are difficult to diffuse is preferably used for the conductive layer 274a.
  • the configuration from the insulating layer 254 to the substrate 420 in the display device 400D is similar to that of the display device 400C.
  • a display device 400E shown in FIG. 18 has a structure in which a transistor 310A and a transistor 310B each having a channel formed in a semiconductor substrate are stacked.
  • the display device 400E has a configuration in which a substrate 301B provided with a transistor 310B, a capacitor 240 and each light emitting device and a substrate 301A provided with a transistor 310A are bonded together.
  • a plug 343 penetrating through the substrate 301B is provided on the substrate 301B. Also, the plug 343 is electrically connected to a conductive layer 342 provided on the back surface of the substrate 301 (the surface opposite to the substrate 420 side). On the other hand, the conductive layer 341 is provided on the insulating layer 261 on the substrate 301A.
  • the substrates 301A and 301B are electrically connected.
  • the same conductive material is preferably used for the conductive layers 341 and 342 .
  • a metal film containing an element selected from Al, Cr, Cu, Ta, Ti, Mo, and W, or a metal nitride film (titanium nitride film, molybdenum nitride film, tungsten nitride film) containing the above elements as components etc. can be used.
  • a Cu—Cu (copper-copper) direct bonding technique (a technique for achieving electrical continuity by connecting Cu (copper) pads) can be applied.
  • the conductive layer 341 and the conductive layer 342 may be bonded via a bump.
  • a display device 400F illustrated in FIG. 19 has a structure in which a transistor 310 in which a channel is formed over a substrate 301 and a transistor 320 including a metal oxide in a semiconductor layer in which the channel is formed are stacked. Note that descriptions of portions similar to those of the display devices 400C and 400D may be omitted.
  • An insulating layer 261 is provided to cover the transistor 310 , and a conductive layer 251 is provided over the insulating layer 261 .
  • An insulating layer 262 is provided to cover the conductive layer 251 , and the conductive layer 252 is provided over the insulating layer 262 .
  • the conductive layers 251 and 252 each function as wirings.
  • An insulating layer 263 and an insulating layer 332 are provided to cover the conductive layer 252 , and the transistor 320 is provided over the insulating layer 332 .
  • An insulating layer 265 is provided to cover the transistor 320 and a capacitor 240 is provided over the insulating layer 265 . Capacitor 240 and transistor 320 are electrically connected by plug 274 .
  • the transistor 320 can be used as a transistor forming a pixel circuit. Further, the transistor 310 can be used as a transistor forming a pixel circuit or a transistor forming a driver circuit (a gate line driver circuit or a source line driver circuit) for driving the pixel circuit. Further, the transistors 310 and 320 can be used as transistors included in various circuits such as an arithmetic circuit and a memory circuit.
  • a pixel circuit not only a pixel circuit but also a driver circuit and the like can be formed directly under the light-emitting element, so that the size of the display device can be reduced compared to the case where the driver circuit is provided around the display region. becomes possible.
  • the light emitting device has an EL layer 786 between a pair of electrodes (lower electrode 772, upper electrode 788).
  • EL layer 786 can be composed of multiple layers such as layer 4420 , light-emitting layer 4411 , and layer 4430 .
  • the layer 4420 can have, for example, a layer containing a substance with high electron-injection properties (electron-injection layer) and a layer containing a substance with high electron-transport properties (electron-transporting layer).
  • the light-emitting layer 4411 contains, for example, a light-emitting compound.
  • Layer 4430 can have, for example, a layer containing a substance with high hole-injection properties (hole-injection layer) and a layer containing a substance with high hole-transport properties (hole-transport layer).
  • a structure having a layer 4420, a light-emitting layer 4411, and a layer 4430 provided between a pair of electrodes can function as a single light-emitting unit, and the structure of FIG. 20A is called a single structure in this specification.
  • FIG. 20B is a modification of the EL layer 786 included in the light emitting device shown in FIG. 20A.
  • the light-emitting device shown in FIG. It has a top layer 4420-1, a layer 4420-2 on layer 4420-1, and a top electrode 788 on layer 4420-2.
  • layer 4430-1 functions as a hole injection layer
  • layer 4430-2 functions as a hole transport layer
  • layer 4420-1 functions as an electron Functioning as a transport layer
  • layer 4420-2 functions as an electron injection layer.
  • layer 4430-1 functions as an electron-injecting layer
  • layer 4430-2 functions as an electron-transporting layer
  • layer 4420-1 functions as a hole-transporting layer.
  • a configuration in which a plurality of light-emitting layers (light-emitting layers 4411, 4412, and 4413) are provided between layers 4420 and 4430 as shown in FIGS. 20C and 20D is also a variation of the single structure.
  • tandem structure a structure in which a plurality of light-emitting units (EL layers 786a and 786b) are connected in series via an intermediate layer (charge-generating layer) 4440 is referred to herein as a tandem structure. call.
  • the configurations shown in FIGS. 20E and 20F are referred to as tandem structures, but are not limited to this, and for example, the tandem structures may be referred to as stack structures. Note that the tandem structure enables a light-emitting device capable of emitting light with high luminance.
  • light-emitting materials that emit the same light may be used for the light-emitting layers 4411, 4412, and 4413.
  • FIG. 20D shows an example in which a colored layer 785 functioning as a color filter is provided. A desired color of light can be obtained by passing the white light through the color filter.
  • the same light-emitting material may be used for the light-emitting layer 4411 and the light-emitting layer 4412 .
  • light-emitting materials that emit different light may be used for the light-emitting layer 4411 and the light-emitting layer 4412 .
  • white light emission can be obtained.
  • FIG. 20F shows an example in which a colored layer 785 is further provided.
  • the layers 4420 and 4430 may have a laminated structure of two or more layers as shown in FIG. 20B.
  • a structure in which EL layers corresponding to the emission colors (here, blue (B), green (G), and red (R)) are separately created for each light emitting device can be called an SBS (Side By Side) structure.
  • the emission color of the light-emitting device can be red, green, blue, cyan, magenta, yellow, white, or the like, depending on the material forming the EL layer 786 . Further, the color purity can be further enhanced by providing the light-emitting device with a microcavity structure.
  • a light-emitting device that emits white light preferably has a structure in which two or more types of light-emitting substances are contained in the light-emitting layer.
  • light-emitting substances may be selected so that the light emitted from each of the two light-emitting substances has a complementary color relationship.
  • the emission color of the first light-emitting layer and the emission color of the second light-emitting layer have a complementary color relationship, it is possible to obtain a light-emitting device that emits white light as a whole.
  • the light-emitting device as a whole may emit white light by combining the emission colors of the three or more light-emitting substances.
  • the light-emitting layer preferably contains two or more light-emitting substances that emit light such as R (red), G (green), B (blue), Y (yellow), and O (orange).
  • R red
  • G green
  • B blue
  • Y yellow
  • O orange
  • a light-emitting device has at least a light-emitting layer. Further, in the light-emitting device, layers other than the light-emitting layer include a substance with high hole-injection property, a substance with high hole-transport property, a hole-blocking material, a substance with high electron-transport property, an electron-blocking material, and a layer with high electron-injection property. A layer containing a substance, a bipolar substance (a substance with high electron-transport properties and high hole-transport properties), or the like may be further included.
  • Both low-molecular-weight compounds and high-molecular-weight compounds can be used in the light-emitting device, and inorganic compounds may be included.
  • Each of the layers constituting the light-emitting device can be formed by a vapor deposition method (including a vacuum vapor deposition method), a transfer method, a printing method, an inkjet method, a coating method, or the like.
  • the light-emitting device may have one or more layers selected from a hole injection layer, a hole transport layer, a hole block layer, an electron block layer, an electron transport layer, and an electron injection layer.
  • the hole-injecting layer is a layer that injects holes from the anode into the hole-transporting layer, and contains a material with high hole-injecting properties.
  • highly hole-injecting materials include aromatic amine compounds and composite materials containing a hole-transporting material and an acceptor material (electron-accepting material).
  • the hole-transporting layer is a layer that transports holes injected from the anode to the light-emitting layer by means of the hole-injecting layer.
  • a hole-transporting layer is a layer containing a hole-transporting material.
  • the hole-transporting material a substance having a hole mobility of 1 ⁇ 10 ⁇ 6 cm 2 /Vs or more is preferable. Note that substances other than these can be used as long as they have a higher hole-transport property than electron-transport property.
  • hole-transporting materials include ⁇ -electron-rich heteroaromatic compounds (e.g., carbazole derivatives, thiophene derivatives, furan derivatives, etc.), aromatic amines (compounds having an aromatic amine skeleton), and other highly hole-transporting materials. is preferred.
  • ⁇ -electron-rich heteroaromatic compounds e.g., carbazole derivatives, thiophene derivatives, furan derivatives, etc.
  • aromatic amines compounds having an aromatic amine skeleton
  • other highly hole-transporting materials is preferred.
  • the electron-transporting layer is a layer that transports electrons injected from the cathode to the light-emitting layer by the electron-injecting layer.
  • the electron-transporting layer is a layer containing an electron-transporting material.
  • an electron-transporting material a substance having an electron mobility of 1 ⁇ 10 ⁇ 6 cm 2 /Vs or more is preferable. Note that substances other than these substances can be used as long as they have a higher electron-transport property than hole-transport property.
  • electron-transporting materials include metal complexes having a quinoline skeleton, metal complexes having a benzoquinoline skeleton, metal complexes having an oxazole skeleton, metal complexes having a thiazole skeleton, oxadiazole derivatives, triazole derivatives, imidazole derivatives, ⁇ -electrons including oxazole derivatives, thiazole derivatives, phenanthroline derivatives, quinoline derivatives with quinoline ligands, benzoquinoline derivatives, quinoxaline derivatives, dibenzoquinoxaline derivatives, pyridine derivatives, bipyridine derivatives, pyrimidine derivatives, and other nitrogen-containing heteroaromatic compounds
  • a material having a high electron-transport property such as a deficient heteroaromatic compound can be used.
  • the electron injection layer is a layer that injects electrons from the cathode to the electron transport layer, and is a layer that contains a material with high electron injection properties.
  • Alkali metals, alkaline earth metals, or compounds thereof can be used as materials with high electron injection properties.
  • a composite material containing an electron-transporting material and a donor material (electron-donating material) can also be used as a material with high electron-injecting properties.
  • Examples of the electron injection layer include lithium, cesium, lithium fluoride (LiF), cesium fluoride (CsF), calcium fluoride (CaF 2 ), 8-(quinolinolato)lithium (abbreviation: Liq), 2-(2 -pyridyl)phenoratritium (abbreviation: LiPP), 2-(2-pyridyl)-3-pyridinolatritium (abbreviation: LiPPy), 4-phenyl-2-(2-pyridyl)phenoratritium (abbreviation: LiPPP) , lithium oxide (LiO x ), cesium carbonate, etc., alkali metals, alkaline earth metals, or compounds thereof.
  • Liq lithium, cesium, lithium fluoride
  • CsF cesium fluoride
  • CaF 2 calcium fluoride
  • Liq 8-(quinolinolato)lithium
  • LiPP 2-(2 -pyridyl)phenoratritium
  • a material having an electron transport property may be used as the electron injection layer described above.
  • a compound having a lone pair of electrons and an electron-deficient heteroaromatic ring can be used as the electron-transporting material.
  • a compound having at least one of a pyridine ring, diazine ring (pyrimidine ring, pyrazine ring, pyridazine ring), and triazine ring can be used.
  • the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) of the organic compound having an unshared electron pair is preferably -3.6 eV or more and -2.3 eV or less.
  • CV cyclic voltammetry
  • photoelectron spectroscopy optical absorption spectroscopy
  • inverse photoelectron spectroscopy etc. are used to determine the highest occupied molecular orbital (HOMO: Highest Occupied Molecular Orbital) level and LUMO level of an organic compound. can be estimated.
  • BPhen 4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline
  • NBPhen 2,9-dis(naphthalen-2-yl)-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline
  • HATNA diquinoxalino [2,3-a:2′,3′-c]phenazine
  • TmPPPyTz 2,4,6-tris[3′-(pyridin-3-yl)biphenyl-3-yl]-1,3 , 5-triazine
  • a light-emitting layer is a layer containing a light-emitting substance.
  • the emissive layer can have one or more emissive materials.
  • a substance exhibiting emission colors such as blue, purple, violet, green, yellow-green, yellow, orange, and red is used as appropriate.
  • a substance that emits near-infrared light can be used as the light-emitting substance.
  • Examples of light-emitting substances include fluorescent materials, phosphorescent materials, TADF materials, and quantum dot materials.
  • fluorescent materials include pyrene derivatives, anthracene derivatives, triphenylene derivatives, fluorene derivatives, carbazole derivatives, dibenzothiophene derivatives, dibenzofuran derivatives, dibenzoquinoxaline derivatives, quinoxaline derivatives, pyridine derivatives, pyrimidine derivatives, phenanthrene derivatives, and naphthalene derivatives. be done.
  • Examples of phosphorescent materials include organometallic complexes (especially iridium complexes) having a 4H-triazole skeleton, 1H-triazole skeleton, imidazole skeleton, pyrimidine skeleton, pyrazine skeleton, or pyridine skeleton, and phenylpyridine derivatives having an electron-withdrawing group.
  • organometallic complexes especially iridium complexes
  • platinum complexes, rare earth metal complexes, etc. which are used as ligands, can be mentioned.
  • the light-emitting layer may contain one or more organic compounds (host material, assist material, etc.) in addition to the light-emitting substance (guest material).
  • One or both of a hole-transporting material and an electron-transporting material can be used as the one or more organic compounds.
  • Bipolar materials or TADF materials may also be used as one or more organic compounds.
  • the light-emitting layer preferably includes, for example, a phosphorescent material and a combination of a hole-transporting material and an electron-transporting material that easily form an exciplex.
  • ExTET Exciplex-Triplet Energy Transfer
  • a combination that forms an exciplex that emits light that overlaps with the wavelength of the absorption band on the lowest energy side of the light-emitting substance energy transfer becomes smooth and light emission can be efficiently obtained. With this configuration, high efficiency, low-voltage driving, and long life of the light-emitting device can be realized at the same time.
  • the metal oxide preferably contains at least indium or zinc. In particular, it preferably contains indium and zinc. In addition to these, aluminum, gallium, yttrium, tin and the like are preferably contained. In addition, one or more selected from boron, silicon, titanium, iron, nickel, germanium, zirconium, molybdenum, lanthanum, cerium, neodymium, hafnium, tantalum, tungsten, magnesium, cobalt, etc. may be contained. .
  • the metal oxide can be formed by sputtering, CVD such as MOCVD, or ALD.
  • Crystal structures of oxide semiconductors include amorphous (including completely amorphous), CAAC (c-axis-aligned crystalline), nc (nanocrystalline), CAC (cloud-aligned composite), single crystal, and polycrystal. (poly crystal) and the like.
  • the crystal structure of the film or substrate can be evaluated using an X-ray diffraction (XRD) spectrum.
  • XRD X-ray diffraction
  • it can be evaluated using an XRD spectrum obtained by GIXD (Grazing-Incidence XRD) measurement.
  • GIXD Gram-Incidence XRD
  • the GIXD method is also called a thin film method or a Seemann-Bohlin method.
  • the shape of the peak of the XRD spectrum is almost bilaterally symmetrical.
  • the peak shape of the XRD spectrum is left-right asymmetric.
  • the asymmetric shape of the peaks in the XRD spectra demonstrates the presence of crystals in the film or substrate. In other words, the film or substrate cannot be said to be in an amorphous state unless the shape of the peaks in the XRD spectrum is symmetrical.
  • the crystal structure of the film or substrate can be evaluated by a diffraction pattern (also referred to as a nano beam electron diffraction pattern) observed by nano beam electron diffraction (NBED).
  • a diffraction pattern also referred to as a nano beam electron diffraction pattern
  • NBED nano beam electron diffraction
  • a halo is observed in the diffraction pattern of a quartz glass substrate, and it can be confirmed that the quartz glass is in an amorphous state.
  • a spot-like pattern is observed instead of a halo. Therefore, it is presumed that the IGZO film deposited at room temperature is neither crystalline nor amorphous, but in an intermediate state and cannot be concluded to be in an amorphous state.
  • oxide semiconductors may be classified differently from the above when their structures are focused. For example, oxide semiconductors are classified into single-crystal oxide semiconductors and non-single-crystal oxide semiconductors. Examples of non-single-crystal oxide semiconductors include the above CAAC-OS and nc-OS. Non-single-crystal oxide semiconductors include polycrystalline oxide semiconductors, amorphous-like oxide semiconductors (a-like OS), amorphous oxide semiconductors, and the like.
  • CAAC-OS is an oxide semiconductor that includes a plurality of crystal regions, and the c-axes of the plurality of crystal regions are oriented in a specific direction. Note that the specific direction is the thickness direction of the CAAC-OS film, the normal direction to the formation surface of the CAAC-OS film, or the normal direction to the surface of the CAAC-OS film.
  • a crystalline region is a region having periodicity in atomic arrangement. If the atomic arrangement is regarded as a lattice arrangement, the crystalline region is also a region with a uniform lattice arrangement.
  • CAAC-OS has a region where a plurality of crystal regions are connected in the a-b plane direction, and the region may have strain.
  • the strain refers to a portion where the orientation of the lattice arrangement changes between a region with a uniform lattice arrangement and another region with a uniform lattice arrangement in a region where a plurality of crystal regions are connected. That is, CAAC-OS is an oxide semiconductor that is c-axis oriented and has no obvious orientation in the ab plane direction.
  • each of the plurality of crystal regions is composed of one or more microcrystals (crystals having a maximum diameter of less than 10 nm).
  • the maximum diameter of the crystalline region is less than 10 nm.
  • the size of the crystal region may be about several tens of nanometers.
  • CAAC-OS contains indium (In) and oxygen.
  • a tendency to have a layered crystal structure also referred to as a layered structure in which a layer (hereinafter referred to as an In layer) and a layer containing the element M, zinc (Zn), and oxygen (hereinafter referred to as a (M, Zn) layer) are stacked.
  • the (M, Zn) layer may contain indium.
  • the In layer contains the element M.
  • the In layer may contain Zn.
  • the layered structure is observed as a lattice image in, for example, a high-resolution TEM (Transmission Electron Microscope) image.
  • a plurality of bright points are observed in the electron beam diffraction pattern of the CAAC-OS film.
  • a certain spot and another spot are observed at point-symmetrical positions with respect to the spot of the incident electron beam that has passed through the sample (also referred to as a direct spot) as the center of symmetry.
  • the lattice arrangement in the crystal region is basically a hexagonal lattice, but the unit cell is not always a regular hexagon and may be a non-regular hexagon. Moreover, the distortion may have a lattice arrangement such as a pentagon or a heptagon. Note that in CAAC-OS, no clear crystal grain boundary can be observed even near the strain. That is, it can be seen that the distortion of the lattice arrangement suppresses the formation of grain boundaries. This is because the CAAC-OS can tolerate strain due to the fact that the arrangement of oxygen atoms is not dense in the a-b plane direction and the bond distance between atoms changes due to the substitution of metal atoms. It is considered to be for
  • a crystal structure in which clear grain boundaries are confirmed is called a polycrystal.
  • a grain boundary becomes a recombination center, traps carriers, and is highly likely to cause a decrease in on-current of a transistor, a decrease in field-effect mobility, and the like. Therefore, a CAAC-OS in which no clear grain boundaries are observed is one of crystalline oxides having a crystal structure suitable for a semiconductor layer of a transistor.
  • a structure containing Zn is preferable for forming a CAAC-OS.
  • In--Zn oxide and In--Ga--Zn oxide are preferable because they can suppress the generation of grain boundaries more than In oxide.
  • CAAC-OS is an oxide semiconductor with high crystallinity and no clear crystal grain boundaries. Therefore, it can be said that the decrease in electron mobility due to grain boundaries is less likely to occur in CAAC-OS.
  • a CAAC-OS can be said to be an oxide semiconductor with few impurities and defects (such as oxygen vacancies). Therefore, an oxide semiconductor including CAAC-OS has stable physical properties. Therefore, an oxide semiconductor including CAAC-OS is resistant to heat and has high reliability.
  • CAAC-OS is also stable against high temperatures (so-called thermal budget) in the manufacturing process. Therefore, the use of the CAAC-OS for the OS transistor makes it possible to increase the degree of freedom in the manufacturing process.
  • nc-OS has periodic atomic arrangement in a minute region (eg, a region of 1 nm to 10 nm, particularly a region of 1 nm to 3 nm).
  • the nc-OS has minute crystals.
  • the size of the minute crystal is, for example, 1 nm or more and 10 nm or less, particularly 1 nm or more and 3 nm or less, the minute crystal is also called a nanocrystal.
  • nc-OS does not show regularity in crystal orientation between different nanocrystals. Therefore, no orientation is observed in the entire film.
  • an nc-OS may be indistinguishable from an a-like OS or an amorphous oxide semiconductor depending on the analysis method.
  • an nc-OS film is subjected to structural analysis using an XRD apparatus, out-of-plane XRD measurement using ⁇ /2 ⁇ scanning does not detect a peak indicating crystallinity.
  • an nc-OS film is subjected to electron beam diffraction (also referred to as selected area electron beam diffraction) using an electron beam with a probe diameter larger than that of nanocrystals (for example, 50 nm or more), a diffraction pattern such as a halo pattern is obtained. is observed.
  • an nc-OS film is subjected to electron diffraction (also referred to as nanobeam electron diffraction) using an electron beam with a probe diameter close to or smaller than the size of a nanocrystal (for example, 1 nm or more and 30 nm or less)
  • an electron beam diffraction pattern is obtained in which a plurality of spots are observed within a ring-shaped area centered on the direct spot.
  • An a-like OS is an oxide semiconductor having a structure between an nc-OS and an amorphous oxide semiconductor.
  • An a-like OS has void or low density regions. That is, the a-like OS has lower crystallinity than the nc-OS and CAAC-OS. In addition, the a-like OS has a higher hydrogen concentration in the film than the nc-OS and the CAAC-OS.
  • CAC-OS relates to material composition.
  • CAC-OS is, for example, one structure of a material in which elements constituting a metal oxide are unevenly distributed with a size of 0.5 nm or more and 10 nm or less, preferably 1 nm or more and 3 nm or less, or in the vicinity thereof.
  • the metal oxide one or more metal elements are unevenly distributed, and the region having the metal element has a size of 0.5 nm or more and 10 nm or less, preferably 1 nm or more and 3 nm or less, or a size in the vicinity thereof.
  • the mixed state is also called mosaic or patch.
  • CAC-OS is a structure in which the material is separated into a first region and a second region to form a mosaic shape, and the first region is distributed in the film (hereinafter, also referred to as a cloud shape). ). That is, CAC-OS is a composite metal oxide in which the first region and the second region are mixed.
  • the atomic ratios of In, Ga, and Zn to the metal elements constituting the CAC-OS in the In--Ga--Zn oxide are denoted by [In], [Ga], and [Zn], respectively.
  • the first region is a region where [In] is larger than [In] in the composition of the CAC-OS film.
  • the second region is a region where [Ga] is greater than [Ga] in the composition of the CAC-OS film.
  • the first region is a region in which [In] is larger than [In] in the second region and [Ga] is smaller than [Ga] in the second region.
  • the second region is a region in which [Ga] is larger than [Ga] in the first region and [In] is smaller than [In] in the first region.
  • the first region is a region whose main component is indium oxide, indium zinc oxide, or the like.
  • the second region is a region containing gallium oxide, gallium zinc oxide, or the like as a main component. That is, the first region can be rephrased as a region containing In as a main component. Also, the second region can be rephrased as a region containing Ga as a main component.
  • a clear boundary between the first region and the second region may not be observed.
  • the CAC-OS in the In—Ga—Zn oxide means a region containing Ga as a main component and a region containing In as a main component in a material structure containing In, Ga, Zn, and O. Each region is a mosaic, and refers to a configuration in which these regions exist randomly. Therefore, CAC-OS is presumed to have a structure in which metal elements are unevenly distributed.
  • the CAC-OS can be formed, for example, by sputtering under the condition that the substrate is not heated.
  • a sputtering method one or more selected from an inert gas (typically argon), an oxygen gas, and a nitrogen gas may be used as a deposition gas. good.
  • an inert gas typically argon
  • oxygen gas typically argon
  • a nitrogen gas may be used as a deposition gas. good.
  • the lower the flow rate ratio of the oxygen gas to the total flow rate of the film formation gas during film formation, the better. is preferably 0% or more and 10% or less.
  • an EDX mapping obtained using energy dispersive X-ray spectroscopy shows that a region containing In as a main component It can be confirmed that the (first region) and the region (second region) containing Ga as the main component are unevenly distributed and have a mixed structure.
  • the first region is a region with higher conductivity than the second region. That is, when carriers flow through the first region, conductivity as a metal oxide is developed. Therefore, by distributing the first region in the form of a cloud in the metal oxide, a high field effect mobility ( ⁇ ) can be realized.
  • the second region is a region with higher insulation than the first region.
  • the leakage current can be suppressed by distributing the second region in the metal oxide.
  • CAC-OS when used for a transistor, the conductivity caused by the first region and the insulation caused by the second region act in a complementary manner to provide a switching function (turning ON/OFF). functions) can be given to the CAC-OS.
  • a part of the material has a conductive function
  • a part of the material has an insulating function
  • the whole material has a semiconductor function.
  • CAC-OS is most suitable for various semiconductor devices including display devices.
  • Oxide semiconductors have a variety of structures, each with different characteristics.
  • An oxide semiconductor of one embodiment of the present invention includes two or more of an amorphous oxide semiconductor, a polycrystalline oxide semiconductor, an a-like OS, a CAC-OS, an nc-OS, and a CAAC-OS. may
  • an oxide semiconductor with low carrier concentration is preferably used for a transistor.
  • the carrier concentration of the oxide semiconductor is 1 ⁇ 10 17 cm ⁇ 3 or less, preferably 1 ⁇ 10 15 cm ⁇ 3 or less, more preferably 1 ⁇ 10 13 cm ⁇ 3 or less, more preferably 1 ⁇ 10 11 cm ⁇ 3 or less. 3 or less, more preferably less than 1 ⁇ 10 10 cm ⁇ 3 and 1 ⁇ 10 ⁇ 9 cm ⁇ 3 or more.
  • the impurity concentration in the oxide semiconductor film may be lowered to lower the defect level density.
  • a low impurity concentration and a low defect level density are referred to as high-purity intrinsic or substantially high-purity intrinsic.
  • an oxide semiconductor with a low carrier concentration is sometimes referred to as a highly purified intrinsic or substantially highly purified intrinsic oxide semiconductor.
  • the trap level density may also be low.
  • the charge trapped in the trap level of the oxide semiconductor takes a long time to disappear, and may behave as if it were a fixed charge. Therefore, a transistor whose channel formation region is formed in an oxide semiconductor with a high trap level density might have unstable electrical characteristics.
  • Impurities include hydrogen, nitrogen, alkali metals, alkaline earth metals, iron, nickel, silicon, and the like.
  • the concentration of silicon or carbon in the oxide semiconductor and the concentration of silicon or carbon in the vicinity of the interface with the oxide semiconductor are 2 ⁇ 10 18 atoms/cm 3 or less, preferably 2 ⁇ 10 17 atoms/cm 3 or less.
  • the concentration of alkali metal or alkaline earth metal in the oxide semiconductor obtained by SIMS is set to 1 ⁇ 10 18 atoms/cm 3 or less, preferably 2 ⁇ 10 16 atoms/cm 3 or less.
  • the nitrogen concentration in the oxide semiconductor obtained by SIMS is less than 5 ⁇ 10 19 atoms/cm 3 , preferably 5 ⁇ 10 18 atoms/cm 3 or less, more preferably 1 ⁇ 10 18 atoms/cm 3 or less. , more preferably 5 ⁇ 10 17 atoms/cm 3 or less.
  • the oxide semiconductor reacts with oxygen that bonds to a metal atom to form water, which may cause oxygen vacancies.
  • oxygen vacancies When hydrogen enters the oxygen vacancies, electrons, which are carriers, may be generated.
  • part of hydrogen may bond with oxygen that bonds with a metal atom to generate an electron, which is a carrier. Therefore, a transistor including an oxide semiconductor containing hydrogen is likely to have normally-on characteristics. Therefore, hydrogen in the oxide semiconductor is preferably reduced as much as possible.
  • the hydrogen concentration obtained by SIMS is less than 1 ⁇ 10 20 atoms/cm 3 , preferably less than 1 ⁇ 10 19 atoms/cm 3 , more preferably less than 5 ⁇ 10 18 atoms/cm. Less than 3 , more preferably less than 1 ⁇ 10 18 atoms/cm 3 .
  • This embodiment can be implemented by appropriately combining at least part of it with other embodiments described herein.
  • An electronic device of this embodiment includes a display device of one embodiment of the present invention.
  • the display device of one embodiment of the present invention can easily have high definition, high resolution, and large size. Therefore, the display device of one embodiment of the present invention can be used for display portions of various electronic devices.
  • the display device of one embodiment of the present invention can be manufactured at low cost, the manufacturing cost of the electronic device can be reduced.
  • Examples of electronic devices include televisions, desktop or notebook personal computers, monitors for computers, digital signage, large game machines such as pachinko machines, and other electronic devices with relatively large screens. Examples include cameras, digital video cameras, digital photo frames, mobile phones, mobile game machines, mobile information terminals, and sound reproducing devices.
  • the display device of one embodiment of the present invention can have high definition, it can be suitably used for an electronic device having a relatively small display portion.
  • electronic devices include wristwatch-type and bracelet-type information terminals (wearable devices), VR devices such as head-mounted displays, and glasses-type AR devices that can be worn on the head. equipment and the like.
  • Wearable devices also include devices for SR (Substitutional Reality) and devices for MR (Mixed Reality).
  • a display device of one embodiment of the present invention includes HD (1280 ⁇ 720 pixels), FHD (1920 ⁇ 1080 pixels), WQHD (2560 ⁇ 1440 pixels), WQXGA (2560 ⁇ 1600 pixels), 4K2K (2560 ⁇ 1600 pixels), 3840 ⁇ 2160) and 8K4K (7680 ⁇ 4320 pixels).
  • the resolution it is preferable to set the resolution to 4K2K, 8K4K, or higher.
  • the pixel density (definition) of the display device of one embodiment of the present invention is preferably 300 ppi or more, more preferably 500 ppi or more, 1000 ppi or more, more preferably 2000 ppi or more, more preferably 3000 ppi or more, and 5000 ppi or more.
  • the electronic device of this embodiment can be incorporated along the inner or outer wall of a house or building, or along the curved surface of the interior or exterior of an automobile.
  • the electronic device of this embodiment may have an antenna.
  • An image, information, or the like can be displayed on the display portion by receiving a signal with the antenna.
  • the antenna may be used for contactless power transmission.
  • the electronic device of this embodiment includes sensors (force, displacement, position, velocity, acceleration, angular velocity, number of revolutions, distance, light, liquid, magnetism, temperature, chemical substance, sound, time, hardness, electric field, current, voltage , power, radiation, flow, humidity, gradient, vibration, odor or infrared).
  • the electronic device of this embodiment can have various functions. For example, functions to display various information (still images, moving images, text images, etc.) on the display, touch panel functions, functions to display calendars, dates or times, functions to execute various software (programs), wireless communication function, a function of reading a program or data recorded on a recording medium, and the like.
  • An electronic device 6500 shown in FIG. 21A is a mobile information terminal that can be used as a smartphone.
  • the electronic device 6500 has a housing 6501, a display unit 6502, a power button 6503, a button 6504, a speaker 6505, a microphone 6506, a camera 6507, a light source 6508, and the like.
  • a display portion 6502 has a touch panel function.
  • the display device of one embodiment of the present invention can be applied to the display portion 6502 .
  • FIG. 21B is a schematic cross-sectional view including the end of the housing 6501 on the microphone 6506 side.
  • a light-transmitting protective member 6510 is provided on the display surface side of the housing 6501, and a display panel 6511, an optical member 6512, a touch sensor panel 6513, and a printer are placed in a space surrounded by the housing 6501 and the protective member 6510.
  • a substrate 6517, a battery 6518, and the like are arranged.
  • a display panel 6511, an optical member 6512, and a touch sensor panel 6513 are fixed to the protective member 6510 with an adhesive layer (not shown).
  • a portion of the display panel 6511 is folded back in a region outside the display portion 6502, and the FPC 6515 is connected to the folded portion.
  • An IC6516 is mounted on the FPC6515.
  • the FPC 6515 is connected to terminals provided on the printed circuit board 6517 .
  • a flexible display (flexible display device) of one embodiment of the present invention can be applied to the display panel 6511 . Therefore, an extremely lightweight electronic device can be realized. In addition, since the display panel 6511 is extremely thin, the thickness of the electronic device can be reduced and the large-capacity battery 6518 can be mounted. In addition, by folding back part of the display panel 6511 and arranging a connection portion with the FPC 6515 on the back side of the pixel portion, an electronic device with a narrow frame can be realized.
  • FIG. 22A An example of a television device is shown in FIG. 22A.
  • a television set 7100 has a display portion 7000 incorporated in a housing 7101 .
  • a configuration in which a housing 7101 is supported by a stand 7103 is shown.
  • the display device of one embodiment of the present invention can be applied to the display portion 7000 .
  • the operation of the television device 7100 shown in FIG. 22A can be performed using operation switches provided on the housing 7101 and a separate remote controller 7111 .
  • the display portion 7000 may be provided with a touch sensor, and the television device 7100 may be operated by touching the display portion 7000 with a finger or the like.
  • the remote controller 7111 may have a display section for displaying information output from the remote controller 7111 .
  • a channel and a volume can be operated with operation keys or a touch panel provided in the remote controller 7111 , and an image displayed on the display portion 7000 can be operated.
  • the television device 7100 is configured to include a receiver, a modem, and the like.
  • the receiver can receive general television broadcasts. Also, by connecting to a wired or wireless communication network via a modem, one-way (from the sender to the receiver) or two-way (between the sender and the receiver, or between the receivers, etc.) information communication is performed. is also possible.
  • FIG. 22B shows an example of a notebook personal computer.
  • a notebook personal computer 7200 has a housing 7211, a keyboard 7212, a pointing device 7213, an external connection port 7214, and the like.
  • the display portion 7000 is incorporated in the housing 7211 .
  • the display device of one embodiment of the present invention can be applied to the display portion 7000 .
  • FIGS. 22C and 22D An example of digital signage is shown in FIGS. 22C and 22D.
  • a digital signage 7300 shown in FIG. 22C includes a housing 7301, a display unit 7000, speakers 7303, and the like. Furthermore, it can have an LED lamp, an operation key (including a power switch or an operation switch), connection terminals, various sensors, a microphone, and the like.
  • FIG. 22D shows a digital signage 7400 attached to a cylindrical post 7401.
  • a digital signage 7400 has a display section 7000 provided along the curved surface of a pillar 7401 .
  • the display device of one embodiment of the present invention can be applied to the display portion 7000 in FIGS. 22C and 22D.
  • the wider the display unit 7000 the more information can be provided at once.
  • the wider the display unit 7000 the more conspicuous it is, and the more effective the advertisement can be, for example.
  • a touch panel By applying a touch panel to the display unit 7000, not only can images or moving images be displayed on the display unit 7000, but also the user can intuitively operate the display unit 7000, which is preferable. Further, when used for providing information such as route information or traffic information, usability can be enhanced by intuitive operation.
  • the digital signage 7300 or digital signage 7400 is preferably capable of cooperating with an information terminal 7311 or information terminal 7411 such as a smartphone possessed by the user through wireless communication.
  • advertisement information displayed on the display unit 7000 can be displayed on the screen of the information terminal 7311 or the information terminal 7411 .
  • display on the display portion 7000 can be switched.
  • the digital signage 7300 or the digital signage 7400 can execute a game using the screen of the information terminal 7311 or 7411 as an operation means (controller). This allows an unspecified number of users to simultaneously participate in and enjoy the game.
  • FIG. 23A is a diagram showing the appearance of the camera 8000 with the finder 8100 attached.
  • a camera 8000 has a housing 8001, a display unit 8002, an operation button 8003, a shutter button 8004, and the like.
  • a detachable lens 8006 is attached to the camera 8000 . Note that the camera 8000 may be integrated with the lens 8006 and the housing.
  • the camera 8000 can capture an image by pressing the shutter button 8004 or by touching the display unit 8002 that functions as a touch panel.
  • the housing 8001 has a mount with electrodes, and can be connected to the viewfinder 8100 as well as a strobe device or the like.
  • the viewfinder 8100 has a housing 8101, a display section 8102, buttons 8103, and the like.
  • the housing 8101 is attached to the camera 8000 by mounts that engage the mounts of the camera 8000 .
  • a viewfinder 8100 can display an image or the like received from the camera 8000 on a display portion 8102 .
  • the button 8103 has a function as a power button or the like.
  • the display device of one embodiment of the present invention can be applied to the display portion 8002 of the camera 8000 and the display portion 8102 of the viewfinder 8100 .
  • the camera 8000 having a built-in finder may also be used.
  • FIG. 23B is a diagram showing the appearance of the head mounted display 8200.
  • FIG. 23B is a diagram showing the appearance of the head mounted display 8200.
  • a head-mounted display 8200 has a mounting section 8201, a lens 8202, a main body 8203, a display section 8204, a cable 8205, and the like.
  • a battery 8206 is built in the mounting portion 8201 .
  • a cable 8205 supplies power from a battery 8206 to the main body 8203 .
  • a main body 8203 includes a wireless receiver or the like, and can display received video information on a display portion 8204 .
  • the main body 8203 is equipped with a camera, and information on the movement of the user's eyeballs or eyelids can be used as input means.
  • the mounting section 8201 may be provided with a plurality of electrodes capable of detecting a current flowing along with the movement of the user's eyeballs at a position where it touches the user, and may have a function of recognizing the line of sight. Moreover, it may have a function of monitoring the user's pulse based on the current flowing through the electrode.
  • the mounting unit 8201 may have various sensors such as a temperature sensor, a pressure sensor, an acceleration sensor, etc., and has a function of displaying biological information of the user on the display unit 8204, In addition, a function of changing an image displayed on the display portion 8204 may be provided.
  • the display device of one embodiment of the present invention can be applied to the display portion 8204 .
  • FIG. 23C to 23E are diagrams showing the appearance of the head mounted display 8300.
  • FIG. A head mounted display 8300 includes a housing 8301 , a display portion 8302 , a band-shaped fixture 8304 , and a pair of lenses 8305 .
  • the user can visually recognize the display on the display unit 8302 through the lens 8305 .
  • the display portion 8302 it is preferable to arrange the display portion 8302 in a curved manner because the user can feel a high presence.
  • three-dimensional display or the like using parallax can be performed.
  • the configuration is not limited to the configuration in which one display portion 8302 is provided, and two display portions 8302 may be provided and one display portion may be arranged for one eye of the user.
  • the display device of one embodiment of the present invention can be applied to the display portion 8302 .
  • the display device of one embodiment of the present invention can also achieve extremely high definition. For example, even when the display is magnified using the lens 8305 as shown in FIG. 23E and visually recognized, the pixels are difficult for the user to visually recognize. In other words, the display portion 8302 can be used to allow the user to view highly realistic images.
  • FIG. 23F is a diagram showing the appearance of a goggle-type head-mounted display 8400.
  • the head mounted display 8400 has a pair of housings 8401, a mounting section 8402, and a cushioning member 8403.
  • a display portion 8404 and a lens 8405 are provided in the pair of housings 8401, respectively. By displaying different images on the pair of display portions 8404, three-dimensional display using parallax can be performed.
  • the user can visually recognize the display unit 8404 through the lens 8405.
  • the lens 8405 has a focus adjustment mechanism, and its position can be adjusted according to the user's visual acuity.
  • the display portion 8404 is preferably square or horizontally long rectangular. This makes it possible to enhance the sense of presence.
  • the mounting part 8402 preferably has plasticity and elasticity so that it can be adjusted according to the size of the user's face and does not slip off.
  • a part of the mounting portion 8402 preferably has a vibration mechanism that functions as a bone conduction earphone. As a result, you can enjoy video and audio without the need for separate audio equipment such as earphones and speakers.
  • the housing 8401 may have a function of outputting audio data by wireless communication.
  • the mounting part 8402 and the cushioning member 8403 are parts that come into contact with the user's face (forehead, cheeks, etc.). Since the cushioning member 8403 is in close contact with the user's face, it is possible to prevent light leakage and enhance the sense of immersion. It is preferable to use a soft material for the cushioning member 8403 so that the cushioning member 8403 comes into close contact with the user's face when the head mounted display 8400 is worn by the user. For example, materials such as rubber, silicone rubber, urethane, and sponge can be used.
  • a member that touches the user's skin is preferably detachable for easy cleaning or replacement.
  • the electronic device shown in FIGS. 24A to 24F includes a housing 9000, a display unit 9001, a speaker 9003, operation keys 9005 (including a power switch or an operation switch), connection terminals 9006, sensors 9007 (force, displacement, position, speed). , acceleration, angular velocity, number of rotations, distance, light, liquid, magnetism, temperature, chemical substances, sound, time, hardness, electric field, current, voltage, power, radiation, flow rate, humidity, gradient, vibration, smell, or infrared rays function), a microphone 9008, and the like.
  • the electronic devices shown in FIGS. 24A to 24F have various functions. For example, a function to display various information (still images, moving images, text images, etc.) on the display unit, a touch panel function, a calendar, a function to display the date or time, a function to control processing by various software (programs), It can have a wireless communication function, a function of reading and processing programs or data recorded on a recording medium, and the like. Note that the functions of the electronic device are not limited to these, and can have various functions.
  • the electronic device may have a plurality of display units.
  • the electronic device is equipped with a camera, etc., and has the function of capturing still images or moving images and storing them in a recording medium (external or built into the camera), or the function of displaying the captured image on the display unit, etc. good.
  • the display device of one embodiment of the present invention can be applied to the display portion 9001 .
  • FIGS. 24A to 24F Details of the electronic devices shown in FIGS. 24A to 24F will be described below.
  • FIG. 24A is a perspective view showing a mobile information terminal 9101.
  • the mobile information terminal 9101 can be used as a smart phone, for example.
  • the portable information terminal 9101 may be provided with a speaker 9003, a connection terminal 9006, a sensor 9007, and the like.
  • the mobile information terminal 9101 can display text and image information on its multiple surfaces.
  • FIG. 24A shows an example in which three icons 9050 are displayed.
  • Information 9051 indicated by a dashed rectangle can also be displayed on another surface of the display portion 9001 . Examples of the information 9051 include notification of incoming e-mail, SNS, telephone, etc., title of e-mail, SNS, etc., sender name, date and time, remaining battery power, strength of antenna reception, and the like.
  • an icon 9050 or the like may be displayed at the position where the information 9051 is displayed.
  • FIG. 24B is a perspective view showing the mobile information terminal 9102.
  • the portable information terminal 9102 has a function of displaying information on three or more sides of the display portion 9001 .
  • information 9052, information 9053, and information 9054 are displayed on different surfaces.
  • the user can confirm the information 9053 displayed at a position where the mobile information terminal 9102 can be viewed from above the mobile information terminal 9102 while the mobile information terminal 9102 is stored in the chest pocket of the clothes.
  • the user can check the display without taking out the portable information terminal 9102 from the pocket, and can determine, for example, whether to receive a call.
  • FIG. 24C is a perspective view showing a wristwatch-type mobile information terminal 9200.
  • the mobile information terminal 9200 can be used as a smart watch (registered trademark), for example.
  • the display portion 9001 has a curved display surface, and display can be performed along the curved display surface.
  • Hands-free communication is also possible by allowing the mobile information terminal 9200 to communicate with, for example, a headset capable of wireless communication.
  • the portable information terminal 9200 can transmit data to and from another information terminal through the connection terminal 9006, and can be charged. Note that the charging operation may be performed by wireless power supply.
  • FIG. 24D to 24F are perspective views showing a foldable personal digital assistant 9201.
  • FIG. 24D is a state in which the portable information terminal 9201 is unfolded
  • FIG. 24F is a state in which it is folded
  • FIG. 24E is a perspective view in the middle of changing from one of FIGS. 24D and 24F to the other.
  • the portable information terminal 9201 has excellent portability in the folded state, and has excellent display visibility due to a seamless wide display area in the unfolded state.
  • a display portion 9001 included in the portable information terminal 9201 is supported by three housings 9000 connected by hinges 9055 .
  • the display portion 9001 can be bent with a curvature radius of 0.1 mm or more and 150 mm or less.

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Abstract

表示品位の高い表示装置を提供する。 第1の画素と、第1の画素と隣接して配置された第2の画素と、第1の絶縁層と、第1の絶縁層上の第2の絶縁層と、第2の絶縁層上の第3の絶縁層と、を有し、第1の画素は、第1の画素電極と、第1の画素電極上の第1のEL層と、第1のEL層上の共通電極と、を有し、第2の画素は、第2の画素電極と、第2の画素電極上の第2のEL層と、第2のEL層上の共通電極と、を有し、第1の絶縁層、及び第3の絶縁層は、無機材料を有し、第2の絶縁層は、有機材料を有し、第2の絶縁層は、第1の絶縁層を介して、第1のEL層の側面、及び第2のEL層の側面と重なり、第2の絶縁層は、第3の絶縁層を介して、共通電極と重なり、第3の絶縁層は、第2の絶縁層と重畳しない領域において、第1の絶縁層と接する。

Description

表示装置
 本発明の一態様は、表示装置に関する。本発明の一態様は、表示装置の作製方法に関する。
 なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、電子機器、照明装置、入力装置、入出力装置、それらの駆動方法、又はそれらの製造方法、を一例として挙げることができる。半導体装置は、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指す。
 近年、ディスプレイパネルの高精細化が求められている。高精細なディスプレイパネルが要求される機器としては、例えばスマートフォン、タブレット端末、ノート型コンピュータなどがある。また、テレビジョン装置、モニタ装置などの据え置き型のディスプレイ装置においても、高解像度化に伴う高精細化が求められている。さらに、最も高精細度が要求される機器としては、例えば、仮想現実(VR:Virtual Reality)、または拡張現実(AR:Augmented Reality)向けの機器がある。
 また、ディスプレイパネルに適用可能な表示装置としては、代表的には液晶表示装置、有機EL(Electro Luminescence)素子、発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)等の発光素子を備える発光装置、及び電気泳動方式などにより表示を行う電子ペーパなどが挙げられる。
 例えば、有機EL素子の基本的な構成は、一対の電極間に発光性の有機化合物を含む層を挟持したものである。この素子に電圧を印加することにより、発光性の有機化合物から発光を得ることができる。このような有機EL素子が適用された表示装置は、液晶表示装置等で必要であったバックライトが不要なため、薄型、軽量、高コントラストで且つ低消費電力な表示装置を実現できる。例えば、有機EL素子を用いた表示装置の一例が、特許文献1に記載されている。
 特許文献2には、有機ELデバイスを用いた、VR向けの表示装置が開示されている。
特開2002−324673号公報 国際公開第2018/087625号
 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、信頼性の高い表示装置を提供することを課題の一とする。本発明の一態様は、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、高精細化が容易な表示装置を提供することを課題の一とする。本発明の一態様は、高い表示品位と、高い精細度を兼ね備える表示装置を提供することを課題の一とする。本発明の一態様は、コントラストの高い表示装置を提供することを課題の一とする。
 本発明の一態様は、新規な構成を有する表示装置、または表示装置の作製方法を提供することを課題の一とする。本発明の一態様は、上述した表示装置を歩留まりよく製造する方法を提供することを課題の一とする。本発明の一態様は、先行技術の問題点の少なくとも一を軽減することを課題の一とする。
 なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課題は、明細書、図面、請求項などの記載から抽出することが可能である。
 本発明の一態様は、第1の画素と、第1の画素と隣接して配置された第2の画素と、第1の絶縁層と、第1の絶縁層上の第2の絶縁層と、第2の絶縁層上の第3の絶縁層と、を有する表示装置であって、第1の画素は、第1の画素電極と、第1の画素電極上の第1のEL層と、第1のEL層上の共通電極と、を有し、第2の画素は、第2の画素電極と、第2の画素電極上の第2のEL層と、第2のEL層上の共通電極と、を有し、第1の絶縁層、及び第3の絶縁層は、無機材料を有し、第2の絶縁層は、有機材料を有し、第2の絶縁層は、第1の絶縁層を介して、第1のEL層の側面、及び第2のEL層の側面と重なり、第2の絶縁層は、第3の絶縁層を介して、共通電極と重なり、第3の絶縁層は、第2の絶縁層と重畳しない領域において、第1の絶縁層と接する、表示装置である。
 また上記において、第1の絶縁層は、第1の画素電極の側面、第1のEL層の側面、第2の画素電極の側面、及び第2のEL層の側面を覆う、構成にしてもよい。
 また上記において、第3の絶縁層の下面は、第2の絶縁層の上面に接する、ことが好ましい。また上記において、第3の絶縁層は、窒化シリコンを有する、ことが好ましい。
 また上記において、第1の絶縁層は、第4の絶縁層と、第4の絶縁層上の第5の絶縁層と、を有し、第4の絶縁層は、酸化アルミニウムを有し、第5の絶縁層は、窒化シリコンを有する、ことが好ましい。
 また上記において、第1の絶縁層の第1の領域が、第1のEL層の上に位置し、且つ第1のEL層の上面と重畳しており、第1の絶縁層の第2の領域が、第2のEL層の上に位置し、且つ第2のEL層の上面と重畳しており、第1の領域と第1のEL層の間に、無機材料を含む第1の層が形成され、第2の領域と第2のEL層の間に、無機材料を含む第2の層が形成される、構成にしてもよい。
 また上記において、第1のEL層の上面と、第2のEL層の上面と、第3の絶縁層の上面と、は共通電極と接する領域を有する、構成にしてもよい。
 また上記において、第1の画素は、第1のEL層と共通電極の間に配置される共通層を有し、第2の画素は、第2のEL層と共通電極の間に配置される共通層を有し、第1のEL層の上面と、第2のEL層の上面と、第3の絶縁層の上面と、は共通層と接する領域を有する、構成にしてもよい。
 また上記において、表示装置の断面視において、第2の絶縁層の上面は凹曲面形状を有する、ことが好ましい。
 本発明の一態様によれば、表示品位の高い表示装置を提供できる。また、信頼性の高い表示装置を提供できる。また、消費電力の低い表示装置を提供できる。また、高精細化が容易な表示装置を提供できる。また、高い表示品位と、高い精細度を兼ね備える表示装置を提供できる。また、コントラストの高い表示装置を提供できる。
 また、本発明の一態様によれば、新規な構成を有する表示装置、または表示装置の作製方法を提供できる。また、上述した表示装置を歩留まりよく製造する方法を提供できる。本発明の一態様によれば、先行技術の問題点の少なくとも一を軽減することができる。
 なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は、明細書、図面、請求項などの記載から抽出することが可能である。
図1A乃至図1Dは、表示装置の構成例を示す図である。
図2A乃至図2Cは、表示装置の構成例を示す図である。
図3A乃至図3Cは、表示装置の構成例を示す図である。
図4A乃至図4Fは、画素の構成例を示す上面図である。
図5A乃至図5Eは、画素の構成例を示す上面図である。
図6A乃至図6Dは、表示装置の構成例を示す図である。
図7A乃至図7Fは、表示装置の作製方法例を示す図である。
図8A乃至図8Dは、表示装置の作製方法例を示す図である。
図9A乃至図9Dは、表示装置の作製方法例を示す図である。
図10A乃至図10Cは、表示装置の作製方法例を示す図である。
図11A乃至図11Cは、表示装置の作製方法例を示す図である。
図12A乃至図12Dは、表示装置の作製方法例を示す図である。
図13は、表示装置の一例を示す斜視図である。
図14Aは、表示装置の一例を示す断面図である。図14B乃至図14Dは、トランジスタの一例を示す断面図である。
図15A及び図15Bは、表示モジュールの一例を示す斜視図である。
図16は、表示装置の一例を示す断面図である。
図17は、表示装置の一例を示す断面図である。
図18は、表示装置の一例を示す断面図である。
図19は、表示装置の一例を示す断面図である。
図20A乃至図20Fは、発光素子の構成例を示す図である。
図21A及び図21Bは、電子機器の一例を示す図である。
図22A乃至図22Dは、電子機器の一例を示す図である。
図23A乃至図23Fは、電子機器の一例を示す図である。
図24A乃至図24Fは、電子機器の一例を示す図である。
 以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。ただし、実施の形態は多くの異なる態様で実施することが可能であり、趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は、以下の実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
 なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また、同様の機能を指す場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。
 なお、本明細書で説明する各図において、各構成要素の大きさ、層の厚さ、または領域は、明瞭化のために誇張されている場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。
 なお、本明細書等における「第1」、「第2」等の序数詞は、構成要素の混同を避けるために付すものであり、数的に限定するものではない。
 また、本明細書等において、「膜」という用語と、「層」という用語とは、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」または「絶縁層」という用語は、「導電膜」または「絶縁膜」という用語に相互に交換することが可能な場合がある。
 なお、本明細書において、EL層とは発光素子の一対の電極間に設けられ、少なくとも発光性の物質を含む層(発光層とも呼ぶ)、または発光層を含む積層体を示すものとする。
 本明細書等において、表示装置の一態様である表示パネルは表示面に画像等を表示(出力)する機能を有するものである。したがって表示パネルは出力装置の一態様である。
 また、本明細書等では、表示パネルの基板に、例えばFPC(Flexible Printed Circuit)もしくはTCP(Tape Carrier Package)などのコネクターが取り付けられたもの、または基板にCOG(Chip On Glass)方式等によりICが実装されたものを、表示パネルモジュール、表示モジュール、または単に表示パネルなどと呼ぶ場合がある。
 本発明の一態様の発光素子は、正孔注入性の高い物質、正孔輸送性の高い物質、電子輸送性の高い物質、および電子注入性の高い物質、バイポーラ性の物質等を含む層を有してもよい。
 なお、発光層、ならびに正孔注入性の高い物質、正孔輸送性の高い物質、電子輸送性の高い物質、および電子注入性の高い物質、バイポーラ性の物質等を含む層は、それぞれ量子ドットなどの無機化合物、または高分子化合物(オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等)を有していてもよい。例えば、量子ドットを発光層に用いることで、発光材料として機能させることもできる。
 なお、量子ドット材料としては、コロイド状量子ドット材料、合金型量子ドット材料、コア・シェル型量子ドット材料、コア型量子ドット材料などを用いることができる。また、12族と16族、13族と15族、または14族と16族の元素グループを含む材料を用いてもよい。または、カドミウム、セレン、亜鉛、硫黄、リン、インジウム、テルル、鉛、ガリウム、ヒ素、アルミニウム等の元素を含む量子ドット材料を用いてもよい。
(実施の形態1)
 本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置の構成例、及び表示装置の作製方法例について説明する。
 本発明の一態様は、発光素子(発光デバイスともいう)を有する表示装置である。表示装置は、少なくとも異なる色の光を発する2つの発光素子を有する。発光素子は、それぞれ一対の電極と、その間にEL層を有する。発光素子として、有機EL素子、無機EL素子などの電界発光素子を用いることができる。その他、発光ダイオード(LED)を用いることができる。本発明の一態様の発光素子は、有機EL素子(有機電界発光素子)であることが好ましい。異なる色を発する2つ以上の発光素子は、それぞれ異なる材料を含むEL層を有する。例えば、それぞれ赤色(R)、緑色(G)、または青色(B)の光を発する3種類の発光素子を有することで、フルカラーの表示装置を実現できる。
 ここで、異なる色の発光素子間で、EL層を作り分ける場合、メタルマスクなどのシャドーマスクを用いた蒸着法により形成することが知られている。しかしながら、この方法では、メタルマスクの精度、メタルマスクと基板との位置ずれ、メタルマスクのたわみ、及び蒸気の散乱などによる成膜される膜の輪郭の広がりなど、様々な影響により、島状の有機膜の形状及び位置に設計からのずれが生じるため、高精細化、及び高開口率化が困難である。また、蒸着においてメタルマスクに付着した材料に起因するゴミが発生する場合がある。このようなゴミは、発光素子のパターン不良を引き起こす懸念がある。また、ゴミに起因したショートが生じる可能性がある。また、メタルマスクに付着した材料のクリーニングの工程を要する。そのため、ペンタイル配列などの特殊な画素配列方式を適用することなどにより、疑似的に精細度(画素密度ともいう)を高める対策が取られていた。
 本発明の一態様は、EL層をメタルマスクなどのシャドーマスクを用いることなく、微細なパターンに加工する。これにより、これまで実現が困難であった高い精細度と、大きな開口率を有する表示装置を実現できる。さらに、EL層を作り分けることができるため、極めて鮮やかで、コントラストが高く、表示品位の高い表示装置を実現できる。
 ここでは、簡単のために、2色の発光素子のEL層を作り分ける場合について説明する。まず、画素電極を覆って、第1のEL膜と、第1の犠牲膜とを積層して形成する。続いて、第1の犠牲膜上にレジストマスクを形成する。続いて、レジストマスクを用いて、第1の犠牲膜の一部、及び第1のEL膜の一部をエッチングし、第1のEL層、および第1のEL層上の第1の犠牲層を形成する。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。また、本明細書等において、犠牲膜をマスク膜と呼称してもよい。
 続いて、第2のEL膜と、第2の犠牲膜とを積層して形成する。続いて、レジストマスクを用いて、第2の犠牲膜の一部、及び第2のEL膜の一部をエッチングし、第2のEL層、および第2のEL層上の第2の犠牲層を形成する。このようにして、第1のEL層と第2のEL層を作り分けることができる。最後に、第1の犠牲層及び第2の犠牲層を除去し、共通電極を形成することで、二色の発光素子を作り分けることができる。
 さらに、上記を繰り返すことで、3色以上の発光素子のEL層を作り分けることができ、3色、または4色以上の発光素子を有する表示装置を実現できる。
 EL層の端部においては、画素電極およびEL層が設けられる領域と、画素電極およびEL層が設けられない領域と、に起因する段差が生じている。EL層上に共通電極を形成する際に、EL層の端部の段差に起因して、共通電極の被覆性が悪くなり、共通電極が切断される懸念がある。また、共通電極が薄くなり、電気抵抗が上昇する懸念がある。
 また、画素電極の端部がEL層の端部と概略揃う場合、および、画素電極の端部がEL層の端部より外側に位置する場合においては、EL層上に共通電極を形成する際に、共通電極と画素電極とが短絡する場合がある。
 本発明の一態様は、第1のEL層と第2のEL層の間に、有機材料を含む第1の絶縁層を設けることにより、共通電極を設ける面の凹凸を小さくすることができる。よって、第1のEL層の端部、および第2のEL層の端部における共通電極の被覆性を高めることができ、共通電極の良好な導電性を実現することができる。また、共通電極と画素電極の短絡を抑制することができる。
 また、本発明の一態様は、有機材料を含む第1の絶縁層と、第1のEL層及び第2のEL層との間に、無機材料を含む第2の絶縁層を設ける構成とする。ここで、第2の絶縁層は、酸素及び水分の少なくとも一方に対してバリア性を有する。このような第2の絶縁層によって、第1の絶縁層と、第1のEL層及び第2のEL層と、を離隔することにより、第1のEL層及び第2のEL層の側面から内部へ酸素、水分、またはこれらの構成元素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。
 また、本発明の一態様は、有機材料を含む第1の絶縁層と、共通電極との間に、無機材料を含む第3の絶縁層を設ける構成とする。ここで、第3の絶縁層は、酸素及び水分の少なくとも一方に対してバリア性を有する。このような第3の絶縁層によって、第1の絶縁層と、共通電極と、を離隔することにより、共通電極の下面から内部へ酸素、水分、またはこれらの構成元素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。
 さらに、第3の絶縁層は、第1の絶縁層と重畳しない領域において、第2の絶縁層と接する構成とする。第1の絶縁層は、上面、側面、及び下面を、第2の絶縁層及び第3の絶縁層によって取り囲まれることが好ましい。これにより、有機材料を含む第1の絶縁層が、酸素及び水分の少なくとも一方に対してバリア性を有する、第2の絶縁層及び第3の絶縁層によって、封止される構造になる。よって、第1の絶縁層に含まれる、酸素、水分、またはこれらの構成元素が、直接的または間接的に、EL層、または共通電極などに拡散することを抑制することができる。
 異なる色のEL層が隣接する場合、隣接するEL層の間隔について、例えばメタルマスクを用いた形成方法では10μm未満にすることは困難であるが、上記方法によれば、3μm以下、2μm以下、または、1μm以下にまで狭めることができる。例えばLSI向けの露光装置を用いることで、500nm以下、200nm以下、100nm以下、さらには50nm以下にまで間隔を狭めることもできる。これにより、2つの発光素子間に存在しうる非発光領域の面積を大幅に縮小することができ、開口率を100%に近づけることが可能となる。例えば、開口率は、50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、さらには90%以上であって、100%未満を実現することもできる。
 さらに、EL層自体のパターン(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、上記作製方法によれば、高い精細度と高い開口率を兼ね備えることができる。
 このように、上記作製方法によれば、微細な発光素子を集積した表示装置を実現することができるため、例えばペンタイル方式などの特殊な画素配列方式を適用し、疑似的に精細度を高める必要が無いため、R、G、Bをそれぞれ一方向に配列させた、いわゆるストライプ配置で、且つ、500ppi以上、1000ppi以上、または2000ppi以上、さらには3000ppi以上、さらには5000ppi以上の精細度の表示装置を実現することができる。
 以下では、本発明の一態様の表示装置の、より具体的な構成例及び作製方法例について、図面を参照して説明する。
[構成例]
 図1Aに、本発明の一態様の表示装置100の上面概略図を示す。表示装置100は、赤色を呈する発光素子110R、緑色を呈する発光素子110G、及び青色を呈する発光素子110Bをそれぞれ複数有する。図1Aでは、各発光素子の区別を簡単にするため、各発光素子の発光領域内にR、G、Bの符号を付している。以下において、発光素子110R、発光素子110G、及び発光素子110Bをまとめて発光素子110と呼ぶ場合がある。
 発光素子110R、発光素子110G、及び発光素子110Bは、それぞれマトリクス状に配列している。図1Aに示す画素103には、一方向に同一の色の発光素子が配列する、いわゆるストライプ配列を示している。なお、発光素子の配列方法はこれに限られず、デルタ配列、ジグザグ配列などの配列方法を適用してもよいし、ペンタイル配列を用いることもできる。
 発光素子110R、発光素子110G、及び発光素子110Bとしては、例えば、OLED(Organic Light Emitting Diode)、またはQLED(Quantum−dot Light Emitting Diode)などの発光素子を用いることが好ましい。発光素子が有する発光物質としては、蛍光を発する物質(蛍光材料)、燐光を発する物質(燐光材料)、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。
 図1Bは、図1A中の一点鎖線A1−A2、及び一点鎖線C1−C2に対応する断面概略図であり、図1Cは、一点鎖線B1−B2に対応する断面概略図である。
 図1Bには、発光素子110R、発光素子110G、及び発光素子110Bの断面を示している。図1Bにおいて、発光素子110R、発光素子110G、及び発光素子110Bは基板101上に設けられている。発光素子110Rは、画素電極111R、EL層112R、共通層114、及び共通電極113を有する。発光素子110Gは、画素電極111G、EL層112G、共通層114、及び共通電極113を有する。発光素子110Bは、画素電極111B、EL層112B、共通層114、及び共通電極113を有する。また、各発光素子の間に埋め込まれるように、絶縁層131(絶縁層131a、絶縁層131b)と、絶縁層131上の絶縁層132が設けられる。また、共通電極113上に保護層121が設けられる。なお、以下において、画素電極111R、画素電極111G、及び画素電極111Bをまとめて画素電極111と呼ぶ場合がある。また、EL層112R、EL層112G、及びEL層112BをまとめてEL層112と呼ぶ場合がある。
 また、図2Aに、図1Bにおいて四角い一点鎖線で囲んだ領域の拡大図を示す。また、図2Aに示す絶縁層131の近傍の変形例を図2B乃至図3Cに示す。なお、本明細書等において、拡大前の図面において、見やすくするために、層及び膜の厚さを厚く記載する場合がある。また、拡大後の図面において、表示装置が有する各構成要素の間の距離などが実際とは異なる場合がある。
 発光素子110Rは、画素電極111Rと共通電極113との間に、EL層112Rを有する。EL層112Rは、少なくとも赤色の波長域に強度を有する光を発する発光性の有機化合物を有する。発光素子110Gは、画素電極111Gと共通電極113との間に、EL層112Gを有する。EL層112Gは、少なくとも緑色の波長域に強度を有する光を発する発光性の有機化合物を有する。発光素子110Bは、画素電極111Bと共通電極113との間に、EL層112Bを有する。EL層112Bは、少なくとも青色の波長域に強度を有する光を発する発光性の有機化合物を有する。
 図1Bおよび図1Cにおいて、共通層114は、発光素子110の画素電極111と共通電極113の間に設けられる。共通層114は、各発光素子に共通な一続きの層として設けられている。この場合、共通層114は、EL層112の上面に接して設けられることが好ましい。さらに共通電極113が、共通層114の上面に接して設けられることが好ましい。なお、発光素子110が共通層114を有さない構成としてもよい。この場合、共通電極113が、EL層112の上面に接して設けられることが好ましい。
 また図1Aには、共通電極113と電気的に接続する接続電極111Cを示している。接続電極111Cは、共通電極113に供給するための電位(例えばアノード電位、またはカソード電位)が与えられる。接続電極111Cは、発光素子110Rなどが配列する表示領域の外に設けられる。また、図1Aには、共通電極113を破線で示している。
 接続電極111Cは、表示領域の外周に沿って設けることができる。例えば、表示領域の外周の一辺に沿って設けられていてもよいし、表示領域の外周の2辺以上に沿って設けられていてもよい。すなわち、表示領域の上面形状が長方形である場合には、接続電極111Cの上面形状は、帯状、L字状、コの字状(角括弧状)、または四角形状などとすることができる。
 また、図1BのC1−C2の断面は、接続電極111Cと、共通電極113と、が電気的に接続する領域130を示している。なお、図1Bにおいては、接続電極111Cと共通電極113との間に共通層114が設けられる例を示すが、図1Dに示すように、領域130において、共通層114を設けない構成としてもよい。図1Dに示す構成においては、接続電極111Cと共通電極113が接しており、接触抵抗をより低くすることができる。
 また、領域130においても、共通電極113を覆って保護層121が設けられている。
 EL層112R、EL層112G、及びEL層112Bは、それぞれ発光性の有機化合物を含む層(発光層)を有する。発光層は、発光物質(ゲスト材料)に加えて、1種または複数種の化合物(ホスト材料、アシスト材料)を有していてもよい。ホスト材料、アシスト材料としては、発光物質(ゲスト材料)のエネルギーギャップより大きなエネルギーギャップを有する物質を、一種もしくは複数種選択して用いることができる。ホスト材料、アシスト材料としては、励起錯体を形成する化合物を組み合わせて用いることが好ましい。効率よく励起錯体を形成するためには、正孔を受け取りやすい化合物(正孔輸送性材料)と、電子を受け取りやすい化合物(電子輸送性材料)とを組み合わせることが特に好ましい。
 発光素子には低分子系化合物及び高分子系化合物のいずれを用いることもでき、無機化合物(量子ドット材料等)を含んでいてもよい。
 EL層112R、EL層112G、及びEL層112Bのそれぞれは、発光層のほかに、電子注入層、電子輸送層、正孔注入層、及び正孔輸送層のうち、一以上を有していてもよい。
 画素電極111R、画素電極111G、及び画素電極111Bは、それぞれ発光素子毎に設けられている。また、共通電極113は、各発光素子に共通な一続きの層として設けられている。各画素電極と共通電極113のいずれか一方に可視光に対して透光性を有する導電膜を用い、他方に反射性を有する導電膜を用いる。各画素電極を透光性、共通電極113を反射性とすることで、下面射出型(ボトムエミッション型)の表示装置とすることができる。反対に各画素電極を反射性、共通電極113を透光性とすることで、上面射出型(トップエミッション型)の表示装置とすることができる。なお、各画素電極と共通電極113の双方を透光性とすることで、両面射出型(デュアルエミッション型)の表示装置とすることもできる。
 画素電極111として、可視光に対して反射性を有する導電膜を用いる場合には例えば、銀、アルミニウム、チタン、タンタル、モリブデン、白金、金、窒化チタン、窒化タンタル等を用いることができる。また、画素電極111として合金を用いることができる。例えば、銀を含む合金を用いることができる。銀を含む合金として例えば、銀、パラジウムおよび銅を含む合金を用いることができる。また例えば、アルミニウムを含む合金を用いることができる。また、これらの材料を2層以上、積層して用いてもよい。
 また、画素電極111として、可視光に対して反射性を有する導電膜上に、可視光に対して透光性を有する導電膜を積層して用いることができる。可視光に対して透光性を有する導電性材料として、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを含む酸化亜鉛、シリコンを含むインジウム錫酸化物、シリコンを含むインジウム亜鉛酸化物などの導電性酸化物を用いることができる。また、可視光に対して反射性を有する導電性材料を酸化した、酸化物には、透光性を有するものがある。よって、可視光に対して透光性を有する導電性材料として、該酸化物を用いてもよい。該酸化物は、可視光に対して反射性を有する導電性材料の表面を酸化することにより形成されてもよい。具体的には例えば、酸化チタンを用いてもよい。酸化チタンは例えば、チタンの表面を酸化することに形成されてもよい。
 画素電極111の表面に酸化物を設けることにより、EL層112の形成の際に、画素電極111との酸化反応などを抑制することができる。
 また、画素電極111として、可視光に対して反射性を有する導電膜上に、可視光に対して透光性を有する導電膜を積層して設けることにより、可視光に対して透光性を有する導電膜を光学調整層として機能させることができる。
 画素電極111が光学調整層を有することにより、光路長を調整することができる。各発光素子における光路長は例えば、光学調整層の厚さと、EL層112において発光性の化合物を含む膜より下層に設けられる層の厚さの和に対応する。
 発光素子において、マイクロキャビティ構造(微小共振器構造)を用いて光路長を異ならせることにより、特定の波長の光を強めることができる。これにより、色純度が高められた表示装置を実現することができる。
 例えば、各発光素子において、EL層112の厚さを異ならせることにより、マイクロキャビティ構造を実現することができる。例えば、最も波長の長い光を発する発光素子110RのEL層112Rを最も厚く、最も波長の短い光を発する発光素子110BのEL層112Bを最も薄い構成にすることができる。なお、これに限られず、各発光素子が発する光の波長、発光素子を構成する層の光学特性、及び発光素子の電気特性などを考慮して、各EL層の厚さを調整することができる。
 また、図1B及び図1Cなどに示すように、EL層112は、画素電極111の平坦部の上のみに形成され、画素電極111の端部を乗り越えて形成されないことが好ましい。別言すると、EL層112の端部が、画素電極111の端部より内側に位置することが好ましい。このような構成にすることで、画素電極111の段差に起因して、EL層112に段切れが生じることを抑制することができる。また、当該段切れによって、共通層114及び共通電極113にさらに段切れが生じるのを防ぐことができる。
 なお、本発明は上記に限られるものではない。図6A及び図6Bに示すように、画素電極111の上面及び端部が、EL層112により覆われる構造にしてもよい。この場合、EL層112の端部は、画素電極111の端部よりも外側に位置する。ここで、図6Aは、図1A中の一点鎖線A1−A2、及び一点鎖線C1−C2に対応する断面概略図であり、図6Bは、一点鎖線B1−B2に対応する断面概略図である。
 EL層112が画素電極111の上面及び端部を覆うことにより、画素電極111を露出させずに、EL層112の形成工程、絶縁層131の形成工程、等を行うことができる。これにより、EL層112の形成工程、絶縁層131の形成工程、等において、画素電極111の損傷を低減することができるので、発光素子110の歩留まりを向上させることができ、発光素子110の表示品位を向上させることができる。
 また、図6C及び図6Dに示すように、EL層112の端部と画素電極111の端部が概略一致する構成にしてもよい。ここで、図6Cは、図1A中の一点鎖線A1−A2、及び一点鎖線C1−C2に対応する断面概略図であり、図6Dは、一点鎖線B1−B2に対応する断面概略図である。
 隣接する発光素子110の間には、絶縁層131が設けられている。絶縁層131は、発光素子110が有するそれぞれのEL層112の間に位置する。また、絶縁層131上には、絶縁層132が設けられている。また、絶縁層132上には、共通電極113が設けられている。つまり、絶縁層131は、絶縁層132を介して共通電極113と重なっている。
 絶縁層131及び絶縁層132は例えば、それぞれが異なる色を呈する2つのEL層112の間に設けられる。あるいは絶縁層131及び絶縁層132は例えば、同じ色を呈する2つのEL層112の間に設けられる。あるいは絶縁層131及び絶縁層132が、異なる色を呈する2つのEL層112の間に設けられ、同じ色を呈する2つのEL層112の間には設けられない構成としてもよい。
 例えば、図1A乃至図1Cに示すように、絶縁層131及び絶縁層132は、上面視において網目状(格子状、又はマトリクス状ということもできる)の形状を有するように、隣接画素間のEL層112間に配置されている。
 EL層112R、EL層112G、及びEL層112Bは、それぞれ画素電極の上面に接する領域と、絶縁層131の側面に接する領域と、を有することが好ましい。EL層112R、EL層112G、及びEL層112Bの端部は、絶縁層131の側面と接することが好ましい。また、図1B及び図1C等に示すように、画素電極111R、画素電極111G、及び画素電極111Bの端部も、絶縁層131の側面と接することが好ましい。
 異なる色の発光素子間に絶縁層131を設けることにより、EL層112R、EL層112G、及びEL層112Gが、互いに接することを抑制することができる。これにより、隣接する2つのEL層を介して電流が流れ、意図しない発光が生じることを好適に防ぐことができる。そのため、コントラストを高めることができ、表示品位の高い表示装置を実現できる。
 なお、隣接する同色を呈する画素間において絶縁層131を設けずに、異なる色を呈する画素間においてのみ絶縁層131を形成してもよい。この場合、上面視においてストライプ形状を有する絶縁層131とすることができる。絶縁層131をストライプ形状とすることで、格子状の形状を有する場合と比較して絶縁層131を形成するために必要なスペースが不要となるため、開口率を高めることができる。絶縁層131をストライプ形状とする場合、隣接する同色のEL層は列方向に地続きになるように帯状に加工されていてもよい。
 隣接する発光素子間において、EL層112の端部近傍では、EL層112が設けられる領域と、画素電極111が設けられる領域と、EL層112及び画素電極111が設けられない領域と、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131を有することで当該段差を平坦化させ、共通電極113が隣接する発光素子の間で基板101と接して設けられる場合と比較して、共通電極113の被覆性を向上させることができるため、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113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。
 本発明の一態様は、隣接して配置されるEL層112の間に絶縁層131を設けることにより、共通電極113の形成面の凹凸を小さくすることができるため、EL層112の端部近傍における共通電極113の被覆性を高めることができ、共通電極113の良好な導電性を実現することができる。
 絶縁層131は、絶縁層131aと、絶縁層131aの下に設けられた絶縁層131bと、を有する。絶縁層131bは、発光素子110が有するそれぞれのEL層112の側面に接するように設けられる。また、絶縁層131bは、発光素子110が有するそれぞれの画素電極111の側面に接するように設けられることが好ましい。例えば、図1B及び図1Cに示すように、絶縁層131bは、発光素子110が有するそれぞれのEL層112の側面及び画素電極111の側面を覆うように設けられることが好ましい。
 また、絶縁層131bは、絶縁層131aの側面及び下面に接して設けられる。言い換えると、断面視において、絶縁層131aは、絶縁層131bの凹部を充填するように、絶縁層131b上に接して設けられている。
 以上のような構成にすることで、図1B及び図1Cに示すように、絶縁層131aは、絶縁層131bを介して、EL層112の側面と重なる(対向するということもできる。)ように設けられる。つまり、絶縁層131aは、絶縁層131bによって、EL層112と離隔されている。
 絶縁層131bは、EL層112の側面と接する領域を有し、EL層112の保護絶縁層として機能する。絶縁層131bは、酸素及び水分の少なくとも一方に対してバリア性を有することが好ましい。このような絶縁層131bによって、絶縁層131aとEL層112を離隔することで、EL層112の側面から内部へ酸素、水分、またはこれらの構成元素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EL層112の側面と接する領域における絶縁層131bの幅が大きいと、EL層112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131bの幅が小さいと、EL層112の側面から内部へ酸素、水分、またはこれらの構成元素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。EL層112の側面と接する領域における絶縁層131bの幅は、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131bの幅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131bは、無機材料を有する絶縁層とすることができる。絶縁層131bとして、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ハフニウム、酸化ガリウム、インジウムガリウム亜鉛酸化物、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化シリコン、または窒化酸化シリコンなどを単層で、又は積層して用いることができる。特に、酸化アルミニウムは、エッチングにおいて、EL層112との選択比が高く、後述する絶縁層131bの形成において、EL層112を保護する機能を有するため、好ましい。特に原子層堆積(ALD:Atomic Layer Deposition)法により形成した酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化シリコンなどの無機絶縁材料を絶縁層131bとして用いることにより、ピンホールの少ない膜とすることができ、EL層112を保護する機能に優れた絶縁層131bとすることができる。
 なお、本明細書中において、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131bの形成は、スパッタリング法、化学気相成長(CVD:Chemical Vapor Deposition)法、分子線エピタキシー(MBE:Molecular Beam Epitaxy)法、パルスレーザ堆積(PLD:Pulsed Laser Deposition)法、ALD法などを用いることができる。絶縁層131bの形成は、被覆性が良好なALD法を好適に用いることができる。
 また、絶縁層131bは、図2Aに示すように、絶縁層131b1と、絶縁層131b1上の絶縁層131b2の積層膜にすることが好ましい。絶縁層131b1及び絶縁層131b2としては、上述の絶縁層131bに用いることができる無機材料を適宜用いればよい。例えば、絶縁層131b1として、ALD法で成膜された酸化アルミニウムを用い、絶縁層131b2として、スパッタリング法で成膜された窒化シリコンを用いればよい。このような構成にすることで、絶縁層131b1を被覆性良く、ピンホールの少ない膜として形成し、且つ絶縁層131b2として窒化シリコンを設けることで、酸素及び水分に対するバリア性を向上させることができる。
 なお、本発明は図2Aに示す構成に限られるものではない。例えば、図2Bに示すように、絶縁層131b1として、ALD法で成膜した酸化アルミニウムを単層で設ける構成にしてもよい。
 絶縁層131b上に設けられる絶縁層131aは、隣接する発光素子間に形成された絶縁層131bの凹部を平坦化する機能を有する。換言すると、絶縁層131aを有することで共通電極113の形成面の平坦性を向上させる効果を奏する。絶縁層131a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131aとして、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を適用することができる。また、絶縁層131a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131aを、感光性の樹脂を用いて形成することにより、露光及び現像の工程のみで絶縁層131aを作製することができる。
 共通電極113の形成面の平坦性を向上させるために、EL層112の端部において、絶縁層131aの上面、及び絶縁層131bの上面が、EL層112の上面と概略一致するようにしてもよい。また、絶縁層131の上面は平坦な形状を有することが好ましい。ただし、絶縁層131aの上面、絶縁層131bの上面及びEL層112の上面は必ずしも一致していなくてもよい。
 例えば、絶縁層131aの上面とEL層112の上面の高さの差は、絶縁層131aの厚さの0.5倍以下が好ましく、絶縁層131aの厚さの0.3倍以下がより好ましい。また例えば、EL層112の上面が絶縁層131aの上面よりも高くなるように、絶縁層131aを設けてもよい。また例えば、絶縁層131aの上面が、EL層112が有する発光層の上面よりも高くなるように、絶縁層131aを設けてもよい。
 また、異なる色に対応するEL層112において、EL層112の上面の高さが異なる場合には、絶縁層131aの上面の高さが、それぞれのEL層の近傍において、該EL層の上面の高さと概略一致するようにしてもよい。また、絶縁層131bの上面の高さが、それぞれのEL層の側面と接する領域において、該EL層の高さと概略一致するようにしてもよい。例えば、図2A等に示すように、絶縁層131aの上面の高さが、EL層112Bの近傍においては、EL層112Bの上面の高さと概略一致し、EL層112Rの近傍においては、EL層112Rの上面の高さと概略一致する、構成にしてもよい。また例えば、絶縁層131bの上面の高さが、EL層112Bの側面に接する領域においてはEL層112Bの上面の高さと概略一致し、EL層112Rの側面に接する領域においてはEL層112Rの上面の高さと概略一致する、構成にしてもよい。
 また、図2Cに示すように、絶縁層131aの上面が、中央及びその近傍において窪んだ形状(凹曲面形状と呼ぶ場合がある)を有する構成にしてもよい。また、これに限られず、絶縁層131aの上面が、中央及びその近傍において膨らんだ形状(凸曲面形状と呼ぶ場合がある)を有する構成にしてもよい。
 さらに、絶縁層131a及び絶縁層131bの上に、絶縁層132が設けられる。絶縁層132は、絶縁層131と共通電極113の間に設けられる。なお、共通層114が設けられない場合、絶縁層132の上面は、各EL層112の上面と同様に、共通電極113の下面に接することが好ましい。このように、絶縁層131aは、絶縁層132を介して、共通電極113と重なっている。つまり、絶縁層131aは、絶縁層132によって、共通電極113と離隔されている。
 なお、共通層114が設けられる場合、絶縁層132の上面は、各EL層112の上面と同様に、共通層114の下面に接することが好ましい。この場合、絶縁層131aは、絶縁層132を介して、共通層114及び共通電極113と重なっている。つまり、絶縁層131aは、絶縁層132によって、共通層114及び共通電極113と離隔されている。
 絶縁層132は、共通電極113または共通層114の下面と接する領域を有し、共通電極113及び共通層114の保護絶縁層として機能する。絶縁層132は、酸素及び水分の少なくとも一方に対してバリア性を有することが好ましい。このような絶縁層132によって、絶縁層131aと共通電極113及び共通層114を離隔することで、共通電極113及び共通層114の下面から内部へ酸素、水分、またはこれらの構成元素が侵入することを抑制でき、共通電極113及び共通層114が酸化するのを抑制することができる。これにより、図1等に示す表示装置を、表示品位及び信頼性の高い表示装置とすることができる。
 絶縁層132としては、上述の絶縁層131bに用いることができる、酸素及び水分の少なくとも一方に対してバリア性を有する無機材料を用いればよい。特に、酸素及び水分に対するバリア性が比較的に高い、窒化シリコン、窒化アルミニウム、又は窒化ハフニウムなどの窒化物を用いることが好ましい。また、絶縁層132の成膜方法も、上述の絶縁層131bに用いることができる成膜方法を用いればよい。例えば、絶縁層132として、スパッタリング法で成膜された窒化シリコンを用いればよい。
 また、絶縁層132は、酸素及び水分の少なくとも一方に対してバリア性を有するにあたって十分な膜厚を有することが好ましい。例えば、絶縁層132の膜厚は、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132の膜厚を前述の範囲とすることで、信頼性の高い表示装置とすることができる。
 絶縁層132は、絶縁層131aと重畳しない領域において、絶縁層131bと接することが好ましい。特に、図2Aなどに示すように、絶縁層131bがバリア性の高い窒化物を含む絶縁層131b2を含む場合、絶縁層131b2が絶縁層132に接することが好ましい。また、上面視において、絶縁層132と絶縁層131bが接する領域が、絶縁層131aを取り囲むように形成されることが好ましい。このような構成にすることにより、絶縁層131aは、上面、側面、及び下面を、絶縁層132及び絶縁層131bによって取り囲まれることになる。言い換えると、絶縁層131aは、酸素及び水分の少なくとも一方に対してバリア性を有する、絶縁層131b及び絶縁層132によって、封止される構造になる。
 有機物を含む絶縁層131aを絶縁層131b及び絶縁層132によって封止することにより、絶縁層131aから、EL層112、共通層114、及び共通電極113に酸素、水分、またはこれらの構成元素が、直接的または間接的に拡散することを抑制することができる。これにより、本発明に係る表示装置の表示品位及び信頼性を向上させることができる。
 なお、絶縁層132は、隣接するEL層112(図2Aなどでは、EL層112B及びEL層112R)に重畳しない、または重畳する領域が小さいことが好ましい。例えば、図2A乃至図2C等に示すように、絶縁層131bの側面と絶縁層132の側面が、概略一致する構成にしてもよい。
 ただし、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132の一部が隣接するEL層112(図3Aでは、EL層112B及びEL層112R)に重畳する構成にしてもよい。
 また、絶縁層132の一部が隣接するEL層112に重畳する場合、当該絶縁層132の一部とEL層112の間に、絶縁層131bの一部、および犠牲層145の一部が形成される場合がある。なお、犠牲層145とは、EL層112を形成する際にハードマスクとして機能する、無機材料を含む層である。犠牲層145の詳細については、後述する表示装置の作製方法で説明する。
 例えば、図3Bに示すように、絶縁層131b(絶縁層131b1及び絶縁層131b2)は、EL層112Bの上に位置し、且つEL層112Bの上面と重畳する第1の領域と、EL層112Rの上に位置し、且つEL層112Rの上面と重畳する第2の領域と、を有する。絶縁層131bの第1の領域と、EL層112Bの間に犠牲層145B(犠牲層145(1)B及び犠牲層145(2)B)が形成される。また、絶縁層131bの第2の領域と、EL層112Rの間に犠牲層145R(犠牲層145(1)R及び犠牲層145(2)R)が形成される。
 ここで、図3Bに示すように、絶縁層132及び絶縁層131bの端部は、断面視において、テーパー形状を有していることが好ましい。このような構成にすることで、絶縁層132及び絶縁層131bの上に形成する、共通層114及び共通電極113を被覆性良く成膜し、段切れが発生することを抑制することができる。なお、図示していないが、犠牲層145Bの端部及び犠牲層145Rの端部も、断面視において、テーパー形状となるように加工してもよい。
 なお、図3Bに示す構成では、絶縁層131aの上面が絶縁層131bの第1の領域の上面及び第2の領域の上面と概略一致しているが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、図3Cに示すように、絶縁層131aの上面が、絶縁層131bの第1の領域の上面及び第2の領域の上面より、低い位置になる構成にしてもよい。また、図3Cに示すように、図2Bに示す構成と同様に、絶縁層131bを絶縁層131b1の単層にする構成にしてもよい。
 また、図1B及び図1Dに示すように、接続電極111Cの側面に絶縁層131及び絶縁層132が形成される場合がある。このとき、接続電極111Cと絶縁層131の間に、犠牲層145Rが形成される場合がある。
 また、共通電極113上には、発光素子110R、発光素子110G、及び発光素子110Bを覆って、保護層121が設けられている。保護層121は、上方から各発光素子に水などの不純物が拡散することを防ぐ機能を有する。
 保護層121としては、例えば、少なくとも無機絶縁膜を含む単層構造または積層構造とすることができる。無機絶縁膜としては、例えば、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化窒化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜などの酸化物膜または窒化物膜が挙げられる。または、保護層121としてインジウムガリウム酸化物、インジウムガリウム亜鉛酸化物などの半導体材料を用いてもよい。
 また、保護層121として、無機絶縁膜と、有機絶縁膜の積層膜を用いることもできる。例えば、一対の無機絶縁膜の間に、有機絶縁膜を挟んだ構成とすることが好ましい。さらに有機絶縁膜が平坦化膜として機能することが好ましい。これにより、有機絶縁膜の上面を平坦なものとすることができるため、その上の無機絶縁膜の被覆性が向上し、バリア性を高めることができる。また、保護層121の上面が平坦となるため、保護層121の上方に構造物(例えばカラーフィルタ、タッチセンサの電極、またはレンズアレイなど)を設ける場合に、下方の構造に起因する凹凸形状の影響を軽減できるため好ましい。
 共通層114は、共通電極113と同様、複数の発光素子にわたって設けられる。共通層114は、EL層112R、EL層112G、及びEL層112Bを覆って設けられている。共通層114を有する構成とすることで、作製工程を簡略化できるため、作製コストを低減できる。共通層114と共通電極113は、エッチングなどの工程を挟まずに連続して形成することができる。よって、共通層114と共通電極の界面を清浄な面とすることができ、発光素子において、良好な特性を得ることができる。
 EL層112R、EL層112G、及びEL層112Bは例えば、少なくともそれぞれ、一の色を発光する発光材料を含む発光層を有していることが好ましい。また、共通層114は例えば、電子注入層、電子輸送層、正孔注入層、または正孔輸送層のうち、一以上を含む層とすることが好ましい。画素電極をアノード、共通電極をカソードとした発光素子においては、共通層114として、電子注入層を含む構成、または電子注入層と電子輸送層の2つを含む構成を、用いることができる。
[画素のレイアウト]
 次に、図1A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、発光素子の発光領域の上面形状に相当する。
 図4Aに示す画素103には、Sストライプ配列が適用されている。図4Aに示す画素103は、副画素103a、副画素103b、及び副画素103cの、3つの副画素から構成される。例えば、図5Aに示すように、副画素103aを青色の副画素Bとし、副画素103bを赤色の副画素Rとし、副画素103cを緑色の副画素Gとしてもよい。
 図4Bに示す画素103は、角が丸い略台形の上面形状を有する副画素103aと、角が丸い略三角形の上面形状を有する副画素103b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103cと、を有する。また、副画素103aは、副画素103b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、信頼性の高い発光素子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5Bに示すように、副画素103aを緑色の副画素Gとし、副画素103bを赤色の副画素Rとし、副画素103cを青色の副画素Bとしてもよい。
 図4Cに示す画素124a、及び画素124bには、ペンタイル配列が適用されている。図4Cでは、副画素103a及び副画素103bを有する画素124aと、副画素103b及び副画素103c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5Cに示すように、副画素103aを赤色の副画素Rとし、副画素103bを緑色の副画素Gとし、副画素103cを青色の副画素Bとしてもよい。
 図4D及び図4Eに示す画素124a、及び画素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103a、及び副画素103b)を有し、下の行(2行目)に、1つの副画素(副画素103c)を有する。画素124bは上の行(1行目)に、1つの副画素(副画素103c)を有し、下の行(2行目)に、2つの副画素(副画素103a、及び副画素103b)を有する。例えば、図5Dに示すように、副画素103aを赤色の副画素Rとし、副画素103bを緑色の副画素Gとし、副画素103cを青色の副画素Bとしてもよい。
 図4D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4Eは、各副画素が、円形の上面形状を有する例である。
 図4F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103aと副画素103b、または、副画素103bと副画素103c)の上辺の位置がずれている。例えば、図5Eに示すように、副画素103aを赤色の副画素Rとし、副画素103bを緑色の副画素Gとし、副画素103c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。
[作製方法例1]
 以下では、本発明の一態様の表示装置の作製方法の一例について、図面を参照して説明する。ここでは、上記構成例に係る、図1及び図3Bに示す表示装置100を例に挙げて説明する。図7A乃至図11Cは、以下で例示する表示装置の作製方法の、各工程における断面概略図である。
 なお、表示装置を構成する薄膜(絶縁膜、半導体膜、導電膜等)は、スパッタリング法、CVD法、真空蒸着法、PLD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、または熱CVD法などがある。また、熱CVD法のひとつに、有機金属化学気相堆積(MOCVD:Metal Organic CVD)法がある。
 また、表示装置を構成する薄膜(絶縁膜、半導体膜、導電膜等)は、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、インクジェット、ディスペンス、スクリーン印刷、オフセット印刷、ドクターナイフ法、スリットコート、ロールコート、カーテンコート、ナイフコート等の方法により形成することができる。
 また、表示装置を構成する薄膜を加工する際には、フォトリソグラフィ法等を用いることができる。それ以外に、ナノインプリント法、サンドブラスト法、リフトオフ法などにより薄膜を加工してもよい。また、メタルマスクなどの遮蔽マスクを用いた成膜方法により、島状の薄膜を直接形成してもよい。
 フォトリソグラフィ法としては、代表的には以下の2つの方法がある。一つは、加工したい薄膜上にレジストマスクを形成して、エッチング等により当該薄膜を加工し、レジストマスクを除去する方法である。もう一つは、感光性を有する薄膜を成膜した後に、露光、現像を行って、当該薄膜を所望の形状に加工する方法である。
 フォトリソグラフィ法において、露光に用いる光は、例えばi線(波長365nm)、g線(波長436nm)、h線(波長405nm)、またはこれらを混合させた光を用いることができる。そのほか、紫外線、KrFレーザ光、またはArFレーザ光等を用いることもできる。また、液浸露光技術により露光を行ってもよい。また、露光に用いる光として、極端紫外(EUV:Extreme Ultra−violet)光または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。
〔基板101の準備〕
 基板101としては、少なくとも後の熱処理に耐えうる程度の耐熱性を有する基板を用いることができる。基板101として、絶縁性基板を用いる場合には、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、セラミック基板、有機樹脂基板などを用いることができる。また、シリコンまたは炭化シリコンなどを材料とした単結晶半導体基板、多結晶半導体基板、シリコンゲルマニウム等の化合物半導体基板、SOI基板などの半導体基板を用いることができる。
 特に、基板101として、上記半導体基板または絶縁性基板上に、トランジスタなどの半導体素子を含む半導体回路が形成された基板を用いることが好ましい。当該半導体回路は、例えば画素回路、ゲート線駆動回路(ゲートドライバ)、ソース線駆動回路(ソースドライバ)などを構成していることが好ましい。また、上記に加えて演算回路、記憶回路などが構成されていてもよい。
 続いて、基板101上に画素電極111、および接続電極111Cとなる導電膜を成膜する。続いて、導電膜の一部をエッチングし、基板101上に画素電極111R、画素電極111G、画素電極111B、および接続電極111Cを形成する(図7A)。
 画素電極として可視光に対して反射性を有する導電膜を用いる場合、可視光の波長域全域での反射率ができるだけ高い材料(例えば銀またはアルミニウムなど)を適用することが好ましい。これにより、発光素子の光取り出し効率を高められるだけでなく、色再現性を高めることができる。
〔EL膜112Rfの形成〕
 続いて、画素電極111R、画素電極111G、および画素電極111B上に、後にEL層112RとなるEL膜112Rfを成膜する。
 EL膜112Rfは、少なくとも発光性の化合物を含む膜を有する。このほかに、電子注入層、電子輸送層、電荷発生層、正孔輸送層、または正孔注入層として機能する膜のうち、一以上が積層された構成としてもよい。EL膜112Rfは、例えば蒸着法、スパッタリング法、またはインクジェット法等により形成することができる。なおこれに限られず、上述した成膜方法を適宜用いることができる。
〔犠牲膜144(1)Rおよび犠牲膜144(2)Rの形成〕
 続いて、犠牲膜の成膜工程について説明する。
 犠牲膜144Rは犠牲層145Rとなる膜である。また、後述する犠牲膜144Gは犠牲層145Gとなる膜であり、犠牲膜144Bは犠牲層145Bとなる膜である。犠牲層145R、犠牲層145G、及び犠牲層145Bをまとめて犠牲層145と呼ぶ場合がある。犠牲層145として単層構造を用いてもよいし、2層以上の積層構造を用いることもできる。
 以下では、2層構造の犠牲層を用いる例を示す。
 以下に示す例においては、犠牲膜144Rとして、犠牲膜144(1)Rと犠牲膜144(2)Rの積層構造を用い、犠牲膜144Gとして、犠牲膜144(1)Gと犠牲膜144(2)Gの積層構造を用い、犠牲膜144Bとして、犠牲膜144(1)Bと犠牲膜144(2)Bの積層構造を用いる。
 犠牲膜144(1)Rは犠牲層145(1)Rとなる膜であり、犠牲膜144(2)Rは犠牲層145(2)Rとなる膜である。犠牲膜144(1)Gは犠牲層145(1)Gとなる膜であり、犠牲膜144(2)Gは犠牲層145(2)Gとなる膜である。犠牲膜144(1)Bは犠牲層145(1)Bとなる膜であり、犠牲膜144(2)Bは犠牲層145(2)Bとなる膜である。
 犠牲膜の成膜工程としてはまず、EL膜112Rfを覆って犠牲膜144(1)Rを形成する。また、犠牲膜144(1)Rは、接続電極111Cの上面に接して設けられる。続いて、犠牲膜144(1)R上に犠牲膜144(2)Rを形成する。
 犠牲膜144(1)R及び犠牲膜144(2)R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)または真空蒸着法を用いることができる。なお、EL膜112Rf上に直接形成する犠牲膜144(1)Rは、EL層へのダメージが少ない方法で形成することが好ましい。よって、犠牲膜144(1)Rは、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、形成すると好適である。
 犠牲膜144(1)Rとして、金属膜、合金膜、金属酸化物膜、半導体膜、無機絶縁膜などの無機膜を好適に用いることができる。
 また、犠牲膜144(1)Rとして、酸化物膜を用いることができる。代表的には、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化窒化ハフニウムなどの酸化物膜または酸窒化物膜を用いることもできる。また、犠牲膜144(1)Rとして、例えば窒化物膜を用いることができる。具体的には、窒化シリコン、窒化アルミニウム、窒化ハフニウム、窒化チタン、窒化タンタル、窒化タングステン、窒化ガリウム、窒化ゲルマニウムなどの窒化物を用いることもできる。このような無機絶縁材料は、スパッタリング法、CVD法、またはALD法等の成膜方法を用いて形成することができる。EL膜112Rf上に直接形成する犠牲膜144(1)Rには、特にALD法を用いることが好ましい。
 また、犠牲膜144(1)Rとして、例えば金、銀、白金、マグネシウム、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、チタン、アルミニウム、イットリウム、ジルコニウム、及びタンタルなどの金属材料、または該金属材料を含む合金材料を用いることができる。特に、アルミニウムまたは銀などの低融点材料を用いることが好ましい。
 また、犠牲膜144(1)Rとして、インジウムガリウム亜鉛酸化物(In−Ga−Zn酸化物、IGZOとも表記する)などの金属酸化物を用いることができる。さらに、酸化インジウム、インジウム亜鉛酸化物(In−Zn酸化物)、インジウムスズ酸化物(In−Sn酸化物、ITOとも表記する)、インジウムチタン酸化物(In−Ti酸化物)、インジウムスズ亜鉛酸化物(In−Sn−Zn酸化物)、インジウムチタン亜鉛酸化物(In−Ti−Zn酸化物)、インジウムガリウムスズ亜鉛酸化物(In−Ga−Sn−Zn酸化物)などを用いることができる。またはシリコンを含むインジウムスズ酸化物などを用いることもできる。
 なお、上記ガリウムに代えて元素M(Mは、アルミニウム、シリコン、ホウ素、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウムから選ばれた一種または複数種)を用いた場合にも適用できる。
 犠牲膜144(2)Rとして、上記に挙げた犠牲膜144(1)Rとして用いることができる材料を用いることができる。また、上記に挙げた犠牲膜144(1)Rとして用いることができる材料から、犠牲膜144(1)Rとして一を選択し、犠牲膜144(2)Rとして他の一を選択することができる。また、上記に挙げた犠牲膜144(1)Rとして用いることができる材料のうち、犠牲膜144(1)Rには一または複数の材料を選択し、犠牲膜144(2)Rには、犠牲膜144(1)Rとして選択された材料以外から選択された材料を用いることができる。
 犠牲膜144(1)Rは、EL膜112Rfなどの各EL膜のエッチング処理に対する耐性の高い膜、すなわちエッチングの選択比の大きい膜を用いることができる。また、犠牲膜144(1)Rは、各EL膜へのダメージの少ないウェットエッチング法により除去可能な膜を用いることが特に好ましい。
 また、犠牲膜144(1)Rとして、少なくともEL膜112Rfの最上部に位置する膜に対して、化学的に安定な溶媒に溶解しうる材料を用いてもよい。特に、水またはアルコールに溶解する材料を、犠牲膜144(1)Rに好適に用いることができる。犠牲膜144(1)Rを成膜する際には、水またはアルコールなどの溶媒に溶解させた状態で、湿式の成膜方法で塗布した後に、溶媒を蒸発させるための加熱処理を行うことが好ましい。このとき、減圧雰囲気下での加熱処理を行うことで、低温且つ短時間で溶媒を除去できるため、EL膜112Rfへの熱的なダメージを低減することができ、好ましい。
 犠牲膜144(1)Rの形成に用いることのできる湿式の成膜方法としては、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、インクジェット、ディスペンス、スクリーン印刷、オフセット印刷、ドクターナイフ法、スリットコート、ロールコート、カーテンコート、ナイフコートなどがある。
 犠牲膜144(1)Rとしては、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリビニルブチラール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリグリセリン、プルラン、水溶性のセルロース、またはアルコール可溶性のポリアミド樹脂などの有機材料を用いることができる。
 犠牲膜144(2)Rには、犠牲膜144(1)Rとの選択比の大きい膜を用いればよい。
 犠牲膜144(1)Rとして、ALD法により形成した酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化シリコンなどの無機絶縁材料を用い、犠牲膜144(2)Rとして、スパッタリング法により形成した、IGZOなどの、インジウムを含む金属酸化物を用いることが特に好ましい。また、犠牲膜144(2)Rとして、スパッタリング法により形成した、タングステンを用いてもよい。
 また、犠牲膜144(2)Rとして、EL膜112Rfなどに用いることのできる有機膜を用いてもよい。例えば、EL膜112Rf、EL膜112Gf、またはEL膜112Bfに用いる有機膜と同じ膜を、犠牲膜144(2)Rとして用いることができる。このような有機膜を用いることで、EL膜112Rfなどと成膜装置を共通に用いることができるため、好ましい。さらに、EL膜112Rf等をエッチングする際に、犠牲層145(2)Rを同時に除去できるため、工程を簡略化できる。
 例えば、EL膜112Rfのエッチングに、フッ素を含むガス(フッ素系ガスともいう)を用いたドライエッチングを用いる場合には、シリコン、窒化シリコン、酸化シリコン、タングステン、チタン、モリブデン、タンタル、窒化タンタル、モリブデンとニオブを含む合金、またはモリブデンとタングステンを含む合金などを、犠牲膜144(2)Rに用いることができる。ここで、上記フッ素系ガスを用いたドライエッチングに対して、エッチングの選択比を大きくとれる(すなわち、エッチング速度を遅くできる)膜としては、IGZO、ITOなどの金属酸化物膜などがあり、これを犠牲膜144(1)Rに用いることができる。
〔レジストマスク143aの形成〕
 続いて、犠牲膜144(2)R上にレジストマスク143aを形成する(図7B)。なお、図7Bには、領域130において、EL膜112Rfの成膜を行わない例を示す。EL膜112Rfの成膜において、領域130を遮蔽する場合には、メタルマスクを用いることができる。この際に用いるメタルでは表示部の画素領域の遮蔽は行わなくてもよいため、高精細なマスクを用いる必要がない。
 レジストマスク143aは、ポジ型のレジスト材料、またはネガ型のレジスト材料など、感光性の樹脂を含むレジスト材料を用いることができる。
 ここで、犠牲膜144(2)R上にレジストマスク143aを形成する場合、犠牲膜144(2)Rにピンホールなどの欠陥が存在すると、レジスト材料の溶媒によって、EL膜112Rfが溶解してしまう恐れがある。犠牲膜144(1)RとしてALD法により形成した酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化シリコンなどの無機絶縁材料を用いることにより、ピンホールの少ない膜とすることができ、このような不具合が生じることを防ぐことができる。
〔犠牲膜144(1)R及び犠牲膜144(2)Rのエッチング〕
 続いて、レジストマスク143aに覆われない、犠牲膜144(2)R及び犠牲膜144(1)Rの一部をエッチングにより除去し、島状または帯状の犠牲層145R(犠牲層145(1)Rおよび犠牲層145(2)R)を形成する。ここでは、犠牲層145(1)R及び犠牲層145(2)Rは、画素電極111R上に形成される。また、犠牲層145(1)R及び犠牲層145(2)Rは、接続電極111Cを覆うように形成される。
 ここで、レジストマスク143aを用いて犠牲膜144(2)Rの一部をエッチングにより除去し、犠牲層145(2)Rを形成した後、レジストマスク143aを除去し、犠牲層145(2)Rをハードマスクとして、犠牲膜144(1)Rをエッチングすることが好ましい。犠牲膜144(2)Rのエッチングには、犠牲膜144(1)Rとの選択比の高いエッチング条件を用いることが好ましい。ハードマスク形成のエッチングにはウェットエッチングまたはドライエッチングを用いることができるが、ドライエッチングを用いることで、パターンの縮小を抑制できる。例えば犠牲膜144(1)Rとして、ALD法により形成した酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化シリコンなどの無機絶縁材料を用い、犠牲膜144(2)Rとして、スパッタリング法により形成した、IGZOなどの、インジウムを含む金属酸化物を用いる場合には、ここで、スパッタリング法により形成された犠牲膜144(2)Rのエッチングを行い、ハードマスクとする。
 レジストマスク143aの除去は、ウェットエッチングまたはドライエッチングにより行うことができる。特に、酸素ガスをエッチングガスに用いたドライエッチング(プラズマアッシングともいう)により、レジストマスク143aを除去することが好ましい。
 犠牲層145(2)Rをハードマスクとして犠牲膜144(1)Rをエッチングすることにより、レジストマスク143aの除去を、EL膜112Rfが犠牲膜144(1)Rに覆われた状態で行うことができる。特に、EL膜112Rfが酸素に触れると、電気特性に悪影響を及ぼす場合があるため、プラズマアッシングなどの、酸素ガスを用いたエッチングを行う場合には好適である。
 続いて、犠牲層145(2)Rをマスクとして用いて、犠牲膜144(1)Rをエッチングにより除去し、島状または帯状の犠牲層145(1)Rを形成する。なお、本発明の一態様の表示装置の作製方法において、犠牲層145(1)R及び犠牲層145(2)Rのうち、いずれかを用いない構成としてもよい。
〔EL膜112Rfのエッチング〕
 続いて、犠牲層145(1)Rに覆われないEL膜112Rfの一部をエッチングにより除去し、島状または帯状のEL層112Rを形成する。
 EL膜112Rfのエッチングには、酸素を主成分に含まないエッチングガスを用いたドライエッチングを用いることが好ましい。これにより、EL膜112Rfの変質を抑制し、信頼性の高い表示装置を実現できる。酸素を主成分に含まないエッチングガスとしては、例えばCF、C、SF、CHF、Cl、HO、BCl、またはHeなどの貴ガスが挙げられる。また、上記ガスと、酸素を含まない希釈ガスとの混合ガスをエッチングガスに用いることができる。ここで、EL膜112Rfのエッチングにおいて、犠牲層145(2)Rの一部を除去してもよい。
 なお、EL膜112Rfのエッチングは上記に限られず、他のガスを用いたドライエッチングにより行ってもよいし、ウェットエッチングにより行ってもよい。
 また、EL膜112Rfのエッチングに酸素ガスを含むエッチングガス、または酸素ガスを用いたドライエッチングを用いると、エッチング速度を高めることができる。そのため、エッチング速度を十分な速さに維持しつつ、低パワーの条件でのエッチングが可能なため、エッチングによるダメージを低減できる。さらに、エッチング時に生じる反応生成物の付着などの不具合を抑制することができる。例えば、上記酸素を主成分に含まないエッチングガスに、酸素ガスを加えたエッチングガスを用いることができる。
 ところで、上述の工程において、酸素を含むガスを用いてEL膜112Rfのエッチングを行うと、画素電極111G、及び画素電極111Bの表面状態が変化する場合がある。例えば、画素電極111G、及び画素電極111Bの表面が親水性となる。ここで、後の工程で画素電極111Gと接する領域を有するように形成されるEL膜、及び画素電極111Bと接する領域を有するように形成されるEL膜は、疎水性である。そのため、画素電極111G及び画素電極111Bと、後の工程で形成されるEL膜との密着性が低くなり、膜剥がれが生じる恐れがある。
 そこで、画素電極111Gの表面、及び画素電極111Bの表面に対して疎水化処理を行うことで、後の工程で形成されるEL膜の膜剥がれを抑制することができる。これにより、表示装置100を信頼性の高い表示装置とすることができる。また、表示装置100の作製における歩留まりを高め、表示装置100の製造コストを低減することができる。疎水化処理は、後述するEL膜112Gf及びEL膜112Bfの形成前に行うことが好ましい。
 疎水化処理は、例えば画素電極111G、及び画素電極111Bへのフッ素修飾により行うことができる。フッ素修飾は例えば、フッ素を有するガスによる処理または加熱処理、フッ素を有するガス雰囲気中におけるプラズマ処理等により行うことができる。フッ素を有するガスとして、例えばフッ素ガスを用いることができ、例えばフルオロカーボンガスを用いることができる。フルオロカーボンガスとして、例えば四フッ化炭素(CF)ガス、Cガス、Cガス、Cガス、C等の低級フッ化炭素ガスを用いることができる。また、フッ素を有するガスとして、例えばSFガス、NFガス、CHFガスなどを用いることができる。また、これらのガスに、ヘリウムガス、アルゴンガス、または水素ガスなどを適宜添加することができる。
 また、画素電極111Gの表面、及び画素電極111Bの表面に対して、アルゴン等の18族元素を含むガス雰囲気中におけるプラズマ処理を行った後、シリル化剤を用いた処理を行うことで、画素電極111Gの表面、及び画素電極111Bの表面を疎水化することができる。シリル化剤として、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)、トリメチルシリルイミダゾール(TMSI)等を用いることができる。さらに、画素電極111Gの表面、及び画素電極111Bの表面に対して、アルゴン等の18族元素を含むガス雰囲気中におけるプラズマ処理を行った後、シランカップリング剤を用いた処理を行うことでも、画素電極111Gの表面、及び画素電極111Bの表面を疎水化することができる。なお、シリル化剤、またはシランカップリング剤等を用いた処理は、例えばスピンコート法、ディップ法、または気相法等を用いて行えばよい。
〔EL層112G、EL層112Bの形成〕
 続いて、犠牲層145(2)R上、画素電極111G上、及び画素電極111B上にEL層112GとなるEL膜112Gfを成膜する。EL膜112Gfについては、EL膜112Rfの記載を参照することができる。
 続いて、EL膜112Gf上に犠牲膜144(1)Gを成膜する。犠牲膜144(1)Gについては、犠牲膜144(1)Rの記載を参照することができる。
 続いて、犠牲膜144(1)G上に犠牲膜144(2)Gを成膜する。犠牲膜144(2)Gについては、犠牲膜144(2)Rの記載を参照することができる。
 続いて、犠牲膜144(2)G上にレジストマスク143bを形成する(図7C)。
 続いて、犠牲層145(1)G、犠牲層145(2)G及びEL層112Gを形成する。犠牲層145(1)G、犠牲層145(2)G及びEL層112Gの形成は、犠牲層145(1)R、犠牲層145(2)R及びEL層112Rの形成を参照することができる。
 続いて、犠牲層145(2)R上、及び犠牲層145(2)G上、及び画素電極111B上にEL層112BとなるEL膜112Bfを成膜する。EL膜112Bfについては、EL膜112Rfの記載を参照することができる。
 続いて、EL膜112Bf上に犠牲膜144(1)Bを成膜する。犠牲膜144(1)Bについては、犠牲膜144(1)Rの記載を参照することができる。
 続いて、犠牲膜144(1)B上に犠牲膜144(2)Bを成膜する。犠牲膜144(2)Bについては、犠牲膜144(2)Rの記載を参照することができる。
 続いて、犠牲膜144(2)B上にレジストマスク143cを形成する(図7D)。
 続いて、犠牲層145(1)B、犠牲層145(2)B及びEL層112Bを形成する(図7E)。犠牲層145(1)B、犠牲層145(2)B及びEL層112Bの形成は、犠牲層145(1)R、犠牲層145(2)R及びEL層112Rの形成を参照することができる。
 図7Fには、図7Eにおいて、四角い一点鎖線で囲んだ領域の拡大図を示す。
〔絶縁層131の形成〕
 続いて、絶縁層131bとなる絶縁膜131bfを形成する(図8A)。絶縁膜131bfは無機材料を有する膜を適用することが好ましい。例えば、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ハフニウム、酸化ガリウム、インジウムガリウム亜鉛酸化物、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化シリコン、または窒化酸化シリコンなどを有する膜を単層で又は積層して用いることができる。
 絶縁膜131bfの形成は、スパッタリング法、化学気相成長(CVD)法、分子線エピタキシー(MBE)法、パルスレーザ堆積(PLD)法、原子層堆積(ALD)法などを用いることができる。絶縁膜131bfの形成は、被覆性が良好なALD法を好適に用いることができる。
 絶縁膜131bfとして、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ハフニウム、酸化ガリウム、インジウムガリウム亜鉛酸化物、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化シリコン、または窒化酸化シリコンなどを単層で、又は積層して用いることができる。特に、酸化アルミニウムは、エッチングにおいて、EL層112との選択比が高く、後述する絶縁層131bの形成において、EL層112を保護する機能を有するため、好ましい。
 絶縁膜131bfをALD法により形成することにより、ピンホールの少ない膜とすることができ、EL層112を保護する機能に優れた絶縁層131bとすることができる。
 また、絶縁膜131bfの成膜温度は、EL層112の耐熱温度よりも低い温度で形成することが好ましい。例えば、絶縁膜131bfとして、ALD法により酸化アルミニウムを形成することが好ましい。ALD法による絶縁膜131bfの形成温度は、60℃以上150℃以下が好ましく、70℃以上115℃以下がより好ましく、80℃以上100℃以下がさらに好ましい。このような温度で絶縁膜131bfを形成することにより、緻密な絶縁膜を得ることができ、かつ、EL層112へのダメージを低くすることができる。
 また、絶縁膜131bfを積層構造にすることが好ましい。例えば、図3Bに示すように、絶縁膜131bfを、ALD法で成膜した酸化アルミニウムを有する絶縁膜131b1fと、スパッタリング法で成膜した窒化シリコンを有する絶縁膜131b2fの積層構造にすることができる。窒化シリコンを有する絶縁膜131b2fを設けることで、絶縁膜131bfのバリア性をさらに向上させることができる。また、絶縁膜131b1f上にスパッタリング法で絶縁膜131b2fを成膜するので、EL層112などに与えるダメージを軽減することができる。
 続いて、絶縁層131aとなる絶縁膜131afを形成する(図8B)。絶縁膜131afは、絶縁膜131bfの凹部を埋めるように設けられる。また、絶縁膜131afは、犠牲層145、EL層112、画素電極111を覆うように設けられる。絶縁膜131afは、平坦化膜であることが好ましい。
 絶縁膜131afとして、有機材料を有する絶縁膜を適用することが好ましく、有機材料としては樹脂を用いることが好ましい。
 絶縁膜131af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、絶縁膜131af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131afを、感光性の樹脂を用いて形成することにより、露光及び現像の工程のみで絶縁層131aを作製することができ、発光素子110を構成する各層、特にEL層へのダメージを低減することができる。
 絶縁膜131afは、図8Bに示すように、被形成面の凹凸を反映した、なだらかな凹凸を有する場合がある。あるいは、絶縁膜131afは、被形成面の凹凸の影響が小さく、図8Bに比べて、より平坦性が高い場合がある。
 続いて、絶縁層131aを形成する。ここで、絶縁膜131afとして感光性の樹脂を用いることにより、レジストマスク、ハードマスク等のエッチングマスクを設けることなく、絶縁層131aを形成することができる。また、感光性の樹脂は露光及び現像の工程のみで加工が可能であるため、ドライエッチング法などを用いることなく絶縁層131aが形成できる。よって、工程の簡略化が可能となる。また、絶縁膜131afのエッチングによるEL層のダメージを低減することができる。なお、さらに絶縁層131aの上部の一部をエッチングし、表面の高さを調整してもよい。
 また、絶縁膜131afの上面に対し、略均一にエッチングを施すことにより、絶縁層131aを形成してもよい。このように均一にエッチングして平坦化することをエッチバックともいう。ここで、絶縁膜131afのエッチバックとしては、例えば、酸素プラズマを用いたアッシングを行えばよい。
 絶縁層131aの形成において、露光及び現像の工程と、エッチバック工程と、を組み合わせて用いてもよい。
 図8C乃至図9Bを用いて、絶縁層131aの形成方法の一例を説明する。図8Cには、絶縁膜131afとして、感光性の樹脂を用い、露光及び現像の工程を用いて絶縁膜131afの加工を行って、絶縁層131apを形成する例を示す。図8Dは、図8Cにおいて、四角い一点鎖線に囲まれた領域の拡大図である。図8Cに示す絶縁層131apに、さらにエッチングを施すことにより、図9Aに示す絶縁層131aを形成することができる。図9Bは、図9Aにおいて、四角い一点鎖線に囲まれた領域の拡大図である。
 なお、絶縁層131aの形成において、絶縁膜131bfのエッチバックを行う構成にすることもできる。絶縁膜131bfのエッチバックは、ドライエッチング法、ウェットエッチング法を用いることができる。また、酸素プラズマを用いたアッシング、等によりエッチングを行ってもよい。また絶縁膜131bfのエッチバックとして、化学機械研磨(CMP:Chemical Mechanical Poliching)を用いてもよい。
 ここで、絶縁層131aは複数のEL層112の間の領域において凹曲面を有する形状(くぼんだ形状)、凸曲面を有する形状(膨らんだ形状)、等になる場合がある。
 なお、図8Cに示す絶縁層131apを、絶縁層131aとして用いることもでき、このような場合には、発光素子110は、絶縁層131aと、EL層112との間に犠牲層145が残存する構成を有する場合がある。
〔絶縁膜132fの形成〕
 続いて、絶縁層132となる絶縁膜132fを形成する(図9C)。絶縁膜132fとしては、上述の絶縁膜131bfに用いることができる無機材料を用いればよい。また同様に、上述の絶縁膜131bfに用いることができる成膜方法を用いて成膜すればよい。例えば、絶縁膜132fとして、窒化シリコンをスパッタリング法で成膜すればよい。左記の工程で、絶縁層131aが形成されており、被形成面の平坦性が向上しているので、スパッタリング法を用いて、段切れすることなく絶縁膜132fを形成することができる。
〔レジストマスク148の形成〕
 続いて、絶縁膜132f上にレジストマスク148を形成する(図9D)。ここで、レジストマスク148は、少なくとも絶縁層131aに重畳するように形成される。レジストマスク148は、上述のレジストマスク143aなどと同様の材料及び方法で形成することができる。
〔絶縁膜132f、絶縁膜131bf及び犠牲層145(2)のエッチング〕
 続いて、絶縁膜132f、絶縁膜131bf、犠牲層145(2)R、犠牲層145(2)G、及び犠牲層145(2)B(以下、まとめて犠牲層145(2)と呼ぶ)のレジストマスク148と重畳していない領域を、エッチング等を用いて、除去する(図10A)。なお、図10Bは、図10Aにおいて、四角い一点鎖線に囲まれた領域の拡大図である。
 これにより、レジストマスク148の下に、絶縁層132、絶縁層131b(絶縁層131b1及び絶縁層131b2)が形成される。絶縁層131bは、EL層112及び画素電極111の側面を覆うように形成される。また、絶縁層132は、絶縁層131aと重畳しない領域において、絶縁層131bと接するように形成される。このようにして、絶縁層131bと絶縁層132によって、絶縁層131aを封止することができる。これにより、絶縁層131aから、EL層112、共通層114、及び共通電極113に酸素、水分、またはこれらの構成元素が、直接的または間接的に拡散することを抑制することができる。
 また、犠牲層145(1)の上に、犠牲層145(2)(図10Bでは、犠牲層145(2)B及び犠牲層145(2)R)の一部が残存する場合がある。絶縁膜132f、絶縁膜131bf及び犠牲層145(2)のエッチングは、ドライエッチング法、またはウェットエッチング法を用いることができる。
 図10B等に示すように、絶縁層132及び絶縁層131bの端部は、断面視において、テーパー形状を有していることが好ましい。このような構成にすることで、絶縁層132及び絶縁層131bの上に形成する、共通層114及び共通電極113を被覆性良く成膜し、段切れが発生することを抑制することができる。
 また、犠牲層145(2)のエッチングには、犠牲層145(1)R、犠牲層145(1)G、及び犠牲層145(1)B(以下、まとめて犠牲層145(1)と呼ぶ)との選択比が高い条件を用いることが好ましい。なお、犠牲層145(2)の除去を行わない構成にすることもできる。
 上記エッチング後に、レジストマスク148を除去する(図10C)。レジストマスク148の除去は、レジストマスク143aなどと同様の方法で行うことができる。ここでレジストマスク148の除去を、酸素プラズマを用いたアッシングで行っても、EL層112が、犠牲層145(1)、絶縁層132、絶縁層131で覆われているので、EL層112にダメージを与えずに行うことができる。
〔犠牲層145(1)のエッチング〕
 続いて、犠牲層145(1)のエッチングを行う(図11A)。なお、図11Bは、図11Aにおいて、四角い一点鎖線に囲まれた領域の拡大図である。このとき、EL層112R、EL層112G、及びEL層112Bにできるだけダメージを与えない方法を用いることが好ましい。例えば、犠牲層145(1)として無機材料を用いることにより、EL層112との選択比を高くできる場合がある。
 図11Bに示すように、絶縁層131b(絶縁層131b1及び絶縁層131b2)は、EL層112Bの上に位置し、且つEL層112Bの上面と重畳する第1の領域と、EL層112Rの上に位置し、且つEL層112Rの上面と重畳する第2の領域が、形成される場合がある。このとき、絶縁層131bの第1の領域と、EL層112Bの間に犠牲層145B(犠牲層145(1)B及び犠牲層145(2)B)が形成される。また、絶縁層131bの第2の領域と、EL層112Rの間に犠牲層145R(犠牲層145(1)R及び犠牲層145(2)R)が形成される。
〔共通層114の形成〕
 続いて、共通層114の形成を行う。なお、接続電極111C上に共通層114を設けない構成とする場合には、共通層114の成膜において、接続電極111C上を遮蔽するメタルマスクを用いればよい。この際に用いるメタルマスクでは表示部の画素領域の遮蔽は行わなくてもよいため、高精細なマスクを用いる必要がない。
〔共通電極113の形成〕
 続いて、共通層114上に共通電極113を形成する。共通電極113は、例えばスパッタリング法または真空蒸着法などにより形成することができる。なお、共通層114を有さない構成の場合には、EL層112R、EL層112G、及びEL層112Bを覆って、共通電極113を形成すればよい。
 以上の工程により、発光素子110R、発光素子110G、及び発光素子110Bを作製することができる。
〔保護層121の形成〕
 続いて、共通電極113上に、保護層121を形成する(図11C)。保護層121に用いる無機絶縁膜の成膜には、スパッタリング法、PECVD法、またはALD法を用いることが好ましい。特にALD法は、段差被覆性に優れ、ピンホールなどの欠陥が生じにくいため、好ましい。また、有機絶縁膜の成膜には、インクジェット法を用いると、所望のエリアに均一な膜を形成できるため好ましい。
 以上の工程により、図1Aに示す表示装置100を作製することができる。
[変形例]
 なお、上記においては、絶縁膜132fの形成後に、絶縁膜131bf及び犠牲層145(2)のエッチングを行ったが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、絶縁層131aの形成後に絶縁膜131bf及び犠牲層145(2)のエッチングを行い、それから絶縁膜132fを成膜してもよい。以下、図12A乃至図12Dを用いて、絶縁膜131bf及び犠牲層145(2)のエッチングを先に行う場合の作製方法について説明する。
 まず、図7A乃至図9Bに係る工程を上述の通りに行えばよい。ここで、図9Aに係る工程で絶縁層131aをエッチバックする際、図9A及び図9Bに示す絶縁層131aより、絶縁層131aの上面が低くなるようにエッチバックを行うことが好ましい。例えば、絶縁層131aの上面が、隣接する犠牲層145(1)の上面より低くなることが好ましい。
 続いて、絶縁膜131bfのエッチバック、及び犠牲層145(2)の除去を行う(図12A)。なお、図12Bは、図12Aにおいて、四角い一点鎖線に囲まれた領域の拡大図である。絶縁膜131bf及び犠牲層145(2)のエッチングは、上述の図10Aに係る工程と同様の方法を用いればよい。これにより、絶縁膜131bfの犠牲層145(1)の上面より上の部分を除去して、絶縁層131b(絶縁層131b1及び絶縁層131b2)が形成され、さらに犠牲層145(2)が除去される。
 ここで、図12A及び図12Bに示すように、絶縁層131b1及び絶縁層131b2が、EL層112(図12BではEL層112B及びEL層112R)と重ならないことが好ましい。
 なお、図12Aの領域130に示すように、接続電極111Cの側面に、犠牲層145Rが残存して形成される場合がある。
 以下、図9C乃至図11Aに係る工程を、上述の通りに行えばよい。ただし、図12A及び図12Bに示す工程で、絶縁膜131bfのエッチバック、及び犠牲層145(2)の除去をすでに行っているので、図10Aに係る工程は、絶縁膜132fを加工して絶縁層132を形成する工程だけになる。
 このようにして作製された表示装置100を、図12Cに示す。なお、図12Dは、図12Cにおいて、四角い一点鎖線に囲まれた領域の拡大図である。
 図12C及び図12Dに示すように、絶縁膜131bf及び犠牲層145(2)のエッチングを先に行った場合でも、絶縁層131aと重畳しない領域において、絶縁層131bの上面が絶縁層132に接する構造にすることができる。これにより、絶縁層131aを、絶縁層131b及び絶縁層132によって封止することができる。
 また、本構造では、絶縁層132とEL層112(図12Bでは、EL層112B及びEL層112R)の間に、犠牲層145(1)(図12Bでは、犠牲層145(1)B及び犠牲層145(1)R)だけが形成される。これにより、絶縁層132と隣接するEL層に形成される段差を低くすることができるので、共通層114及び共通電極113が段切れする恐れを低減することができる。
 本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
(実施の形態2)
 本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置の構成例について説明する。
 本実施の形態の表示装置は、高解像度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、スマートフォン、腕時計型端末、タブレット端末、携帯情報端末、音響再生装置の表示部に用いることができる。
[表示装置の構成例]
 図13に、表示装置400Aの斜視図を示し、図14Aに、表示装置400Aの断面図を示す。
 表示装置400Aは、基板452と基板451とが貼り合わされた構成を有する。図13では、基板452を破線で明示している。
 表示装置400Aは、表示部462、回路464、配線465等を有する。図13では表示装置400AにIC473及びFPC472が実装されている例を示している。そのため、図13に示す構成は、表示装置400A、IC(集積回路)、及びFPCを有する表示モジュールということもできる。
 回路464としては、例えば走査線駆動回路を用いることができる。
 配線465は、表示部462及び回路464に信号及び電力を供給する機能を有する。当該信号及び電力は、外部からFPC472を介して配線465に入力されるか、またはIC473から配線465に入力される。
 図13では、COG(Chip On Glass)方式またはCOF(Chip On Film)方式等により、基板451にIC473が設けられている例を示す。IC473は、例えば走査線駆動回路または信号線駆動回路などを有するICを適用できる。なお、表示装置400A及び表示モジュールは、ICを設けない構成としてもよい。また、ICを、COF方式等により、FPCに実装してもよい。
 図14Aに、表示装置400Aの、FPC472を含む領域の一部、回路464の一部、表示部462の一部、及び、端部を含む領域の一部をそれぞれ切断したときの断面の一例を示す。
 図14Aに示す表示装置400Aは、基板451と基板452の間に、トランジスタ201、トランジスタ205、赤色の光を発する発光素子430a、緑色の光を発する発光素子430b、及び、青色の光を発する発光素子430c等を有する。
 発光素子430a、発光素子430b、及び発光素子430cには、実施の形態1で例示した発光素子を適用することができる。
 ここで、表示装置の画素が、互いに異なる色を発する発光素子を有する副画素を3種類有する場合、当該3つの副画素としては、R、G、Bの3色の副画素、黄色(Y)、シアン(C)、及びマゼンタ(M)の3色の副画素などが挙げられる。当該副画素を4つ有する場合、当該4つの副画素としては、R、G、B、白色(W)の4色の副画素、R、G、B、Yの4色の副画素などが挙げられる。
 保護層410と基板452は接着層442を介して接着されている。発光素子の封止には、固体封止構造または中空封止構造などが適用できる。図14では、基板452、接着層442、及び基板451に囲まれた空間443が、不活性ガス(窒素またはアルゴンなど)で充填されており、中空封止構造が適用されている。接着層442は、発光素子と重ねて設けられていてもよい。また、基板452、接着層442、及び基板451に囲まれた空間443を、接着層442とは異なる樹脂で充填してもよい。
 トランジスタ205が有する導電層222bの上面が露出するように絶縁層214に設けられる開口部において、該開口部の底面及び側面に沿うように導電層418a、418b、及び418cの一部が形成される。導電層418a、418b、418c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。画素電極は可視光を反射する材料を含み、対向電極は可視光を透過する材料を含む。また、導電層418a、418b、及び418cの別の一部は、絶縁層214上に設けられる。
 導電層418a、418b、及び418c上には、画素電極411a、411b、及び411cが設けられる。画素電極411a、411b、411cとして、先の実施の形態に示す画素電極111を適用することができる。
 また図14Aに示すように、導電層418a、418b、及び418cと、画素電極411a、411b、及び411cとの間にそれぞれ、絶縁層414が設けられてもよい。
 また、画素電極411a、411b、及び411c上には、発光素子430aが有するEL層416a、発光素子430bが有するEL層416b、及び発光素子430cが有するEL層416cが設けられる。
 発光素子430aと発光素子430bの間であり、絶縁層214上の領域、及び発光素子430bと発光素子430cの間であり、絶縁層214上の領域にはそれぞれ、絶縁層421が設けられている。絶縁層421として、先の実施の形態に示す、絶縁層131a、絶縁層131b、及び絶縁層132を参照することができる。
 発光素子が発する光は、基板452側に射出される。基板452には、可視光に対する透過性が高い材料を用いることが好ましい。
 トランジスタ201及びトランジスタ205は、いずれも基板451上に形成されている。これらのトランジスタは、同一の材料及び同一の工程により作製することができる。
 基板451上には、絶縁層211、絶縁層213、絶縁層215、及び絶縁層214がこの順で設けられている。絶縁層211は、その一部が各トランジスタのゲート絶縁層として機能する。絶縁層213は、その一部が各トランジスタのゲート絶縁層として機能する。絶縁層215は、トランジスタを覆って設けられる。絶縁層214は、トランジスタを覆って設けられ、平坦化層としての機能を有する。なお、ゲート絶縁層の数及びトランジスタを覆う絶縁層の数は限定されず、それぞれ単層であっても2層以上であってもよい。
 トランジスタを覆う絶縁層の少なくとも一層に、水及び水素などの不純物が拡散しにくい材料を用いることが好ましい。これにより、絶縁層をバリア層として機能させることができる。このような構成とすることで、トランジスタに外部から不純物が拡散することを効果的に抑制でき、表示装置の信頼性を高めることができる。
 絶縁層211、絶縁層213、及び絶縁層215としては、それぞれ、無機絶縁膜を用いることが好ましい。無機絶縁膜としては、例えば、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、窒化アルミニウム膜などを用いることができる。また、酸化ハフニウム膜、酸化イットリウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化ガリウム膜、酸化タンタル膜、酸化マグネシウム膜、酸化ランタン膜、酸化セリウム膜、及び酸化ネオジム膜等を用いてもよい。また、上述の絶縁膜を2以上積層して用いてもよい。
 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。
 ここで、有機絶縁膜は、無機絶縁膜に比べてバリア性が低いことが多い。そのため、有機絶縁膜は、表示装置400Aの端部近傍に開口を有することが好ましい。これにより、表示装置400Aの端部から有機絶縁膜を介して不純物が入り込むことを抑制することができる。または、有機絶縁膜の端部が表示装置400Aの端部よりも内側にくるように有機絶縁膜を形成し、表示装置400Aの端部に有機絶縁膜が露出しないようにしてもよい。
 図14Aに示す領域228では、絶縁層214及び絶縁層214上の絶縁層421bの2層積層構造に、開口が形成されている。絶縁層421bは絶縁層421と同じ材料を用いて形成することができる。また、絶縁層421bは例えば、絶縁層421と同じ工程を用いて形成される。開口を覆うように保護層410が形成される。保護層410として無機層を用いることにより、絶縁層214に有機絶縁膜を用いる場合であっても、絶縁層214を介して外部から表示部462に不純物が入り込むことを抑制できる。従って、表示装置400Aの信頼性を高めることができる。
 トランジスタ201及びトランジスタ205の拡大図を図14Bに示す。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、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213、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。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。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213は、導電層223とチャネル形成領域231i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。または、半導体層としては、インジウム(In)、アルミニウム(Al)、及び亜鉛(Zn)を含む酸化物(IAZOとも記す)を用いてもよい。または、半導体層としては、インジウム(In)、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、及び亜鉛(Zn)を含む酸化物(IAGZO)を用いてもよい。
 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=1:3:2またはその近傍の組成、In:M:Zn=1:3:4またはその近傍の組成、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464が有するトランジスタと、表示部462が有するトランジスタは、同じ構造であってもよく、異なる構造であってもよい。回路464が有する複数のトランジスタの構造は、全て同じであってもよく、2種類以上あってもよい。同様に、表示部462が有する複数のトランジスタの構造は、全て同じであってもよく、2種類以上あってもよい。
 基板451の、基板452が重ならない領域には、接続部204が設けられている。接続部204では、配線465が導電層466及び接続層242を介してFPC472と電気的に接続されている。導電層466として、画素電極と同一の導電膜を加工して得られた導電膜、あるいは画素電極と同一の導電膜と光学調整層と同一の導電膜の積層膜を加工して得られた導電膜を用いることができる。接続部204の上面では、導電層466が露出している。これにより、接続部204とFPC472とを接続層242を介して電気的に接続することができる。
 基板452の基板451側の面には、遮光層417を設けることが好ましい。また、基板452の外側には各種光学部材を配置することができる。光学部材としては、偏光板、位相差板、光拡散層(拡散フィルムなど)、反射防止層、及び集光フィルム等が挙げられる。また、基板452の外側には、ゴミの付着を抑制する帯電防止膜、汚れを付着しにくくする撥水性の膜、使用に伴う傷の発生を抑制するハードコート膜、衝撃吸収層等を配置してもよい。
 発光素子を覆う保護層410を設けることで、発光素子に水などの不純物が入り込むことを抑制し、発光素子の信頼性を高めることができる。
 表示装置400Aの端部近傍の領域228において、絶縁層214の開口を介して、絶縁層215と保護層410とが互いに接することが好ましい。特に、絶縁層215が有する無機絶縁膜と保護層410が有する無機絶縁膜とが互いに接することが好ましい。これにより、有機絶縁膜を介して外部から表示部462に不純物が入り込むことを抑制することができる。従って、表示装置400Aの信頼性を高めることができる。
 基板451及び基板452には、それぞれ、ガラス、石英、セラミック、サファイア、樹脂、金属、合金、半導体などを用いることができる。発光素子からの光を取り出す側の基板には、該光を透過する材料を用いる。基板451及び基板452に可撓性を有する材料を用いると、表示装置の可撓性を高め、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451または基板452として偏光板を用いてもよい。
 基板451及び基板452としては、それぞれ、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂、ポリエーテルスルホン(PES)樹脂、ポリアミド樹脂(ナイロン、アラミド等)、ポリシロキサン樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)樹脂、ABS樹脂、セルロースナノファイバー等を用いることができる。基板451及び基板452の一方または双方に、可撓性を有する程度の厚さのガラスを用いてもよい。
 なお、表示装置に円偏光板を重ねる場合、表示装置が有する基板には、光学等方性の高い基板を用いることが好ましい。光学等方性が高い基板は、複屈折が小さい(複屈折量が小さい、ともいえる)。
 光学等方性が高い基板のリタデーション(位相差)値の絶対値は、30nm以下が好ましく、20nm以下がより好ましく、10nm以下がさらに好ましい。
 光学等方性が高いフィルムとしては、トリアセチルセルロース(TAC、セルローストリアセテートともいう)フィルム、シクロオレフィンポリマー(COP)フィルム、シクロオレフィンコポリマー(COC)フィルム、及びアクリルフィルム等が挙げられる。
 また、基板としてフィルムを用いる場合、フィルムが吸水することで、表示パネルにしわが発生するなどの形状変化が生じる恐れがある。そのため、基板には、吸水率の低いフィルムを用いることが好ましい。例えば、吸水率が1%以下のフィルムを用いることが好ましく、0.1%以下のフィルムを用いることがより好ましく、0.01%以下のフィルムを用いることがさらに好ましい。
 接着層としては、紫外線硬化型等の光硬化型接着剤、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤を用いることができる。これら接着剤としてはエポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、イミド樹脂、PVC(ポリビニルクロライド)樹脂、PVB(ポリビニルブチラル)樹脂、EVA(エチレンビニルアセテート)樹脂等が挙げられる。特に、エポキシ樹脂等の透湿性が低い材料が好ましい。また、二液混合型の樹脂を用いてもよい。また、接着シート等を用いてもよい。
 接続層242としては、異方性導電フィルム(ACF:Anisotropic Conductive Film)、異方性導電ペースト(ACP:Anisotropic Conductive Paste)などを用いることができる。
 トランジスタのゲート、ソース及びドレインのほか、表示装置を構成する各種配線及び電極などの導電層に用いることのできる材料としては、アルミニウム、チタン、クロム、ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、モリブデン、銀、タンタル、及びタングステンなどの金属、並びに、当該金属を主成分とする合金などが挙げられる。これらの材料を含む膜を単層で、または積層構造として用いることができる。
 また、透光性を有する導電材料としては、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを含む酸化亜鉛などの導電性酸化物またはグラフェンを用いることができる。または、金、銀、白金、マグネシウム、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、及びチタンなどの金属材料、または、該金属材料を含む合金材料を用いることができる。または、該金属材料の窒化物(例えば、窒化チタン)などを用いてもよい。なお、金属材料、または、合金材料(またはそれらの窒化物)を用いる場合には、透光性を有する程度に薄くすることが好ましい。また、上記材料の積層膜を導電層として用いることができる。例えば、銀とマグネシウムの合金とインジウムスズ酸化物の積層膜などを用いると、導電性を高めることができるため好ましい。これらは、表示装置を構成する各種配線及び電極などの導電層、及び、発光素子が有する導電層(画素電極または共通電極として機能する導電層)にも用いることができる。
 各絶縁層に用いることのできる絶縁材料としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂などの樹脂、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウムなどの無機絶縁材料が挙げられる。
 また、図14Cに、トランジスタ201及びトランジスタ205において、絶縁層213が半導体層の上面及び側面を覆う例を示す。導電層222a及び導電層222bは、それぞれ、絶縁層213及び絶縁層215に設けられた開口を介して低抵抗領域231nと接続される。
 一方、図14Dに示すトランジスタ209では、絶縁層213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213を加工することで、図14Dに示す構造を作製できる。図14Dでは、絶縁層213及び導電層223を覆って絶縁層215が設けられ、絶縁層215の開口を介して、導電層222a及び導電層222bがそれぞれ低抵抗領域231nと接続されている。さらに、トランジスタを覆う絶縁層218を設けてもよい。
 また、発光素子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(以下、Siトランジスタともいう)を用いてもよい。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)を用いることができる。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層に金属酸化物(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。
 また、室温下における、チャネル幅1μmあたりのOSトランジスタのオフ電流値は、1aA(1×10−18A)以下、1zA(1×10−21A)以下、または1yA(1×10−24A)以下とすることができる。なお、室温下における、チャネル幅1μmあたりのSiトランジスタのオフ電流値は、1fA(1×10−15A)以上1pA(1×10−12A)以下である。したがって、OSトランジスタのオフ電流は、Siトランジスタのオフ電流よりも10桁程度低いともいえる。
 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。また、LTPSトランジスタと、OSトランジスタとを、組み合わせる構成をLTPOと呼称する場合がある。なお、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、発光素子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、駆動トランジスタもと呼ぶことができる。駆動トランジスタのソース及びドレインの一方は、発光素子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素子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。
 このように本発明の一態様は、高い開口率と、高い精細度と、高い表示品位と、低い消費電力と、を兼ね備えた表示装置を実現することができる。
 なお、本発明の一態様の表示装置は、OSトランジスタを有し、且つMML(メタルマスクレス)構造の発光素子を有する構成である。ここで、MML構造の発光素子とは、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)を用いることなく作製される発光素子を指す。上記のような構成とすることで、トランジスタに流れうるリーク電流、及び隣接する発光素子間に流れうるリーク電流(横リーク電流、サイドリーク電流などともいう)を、極めて低くすることができる。また、上記構成とすることで、表示装置に画像を表示した場合に、観察者が画像のきれ、画像のするどさ、及び高いコントラスト比のいずれか一または複数を観測できる。なお、トランジスタに流れうるリーク電流、及び発光素子間の横リーク電流が極めて低い構成とすることで、黒表示時に生じうる光漏れなどが限りなく少ない表示(真黒表示ともいう)とすることができる。
 本実施の形態で例示した構成例、及びそれらに対応する図面等は、少なくともその一部を他の構成例、または図面等と適宜組み合わせることができる。
(実施の形態3)
 本実施の形態では、上記とは異なる表示装置の構成例について説明する。
 本実施の形態の表示装置は、高精細な表示装置とすることができる。したがって、本実施の形態の表示装置は、例えば、腕時計型、ブレスレット型などの情報端末機(ウェアラブル機器)、並びに、ヘッドマウントディスプレイなどのVR向け機器、メガネ型のAR向け機器など、頭部に装着可能なウェアラブル機器の表示部に用いることができる。
[表示モジュール]
 図15Aに、表示モジュール280の斜視図を示す。表示モジュール280は、表示装置400Cと、FPC290と、を有する。なお、表示モジュール280が有する表示装置は表示装置400Cに限られず、後述する表示装置400D、表示装置400Eまたは表示装置400F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15B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15Bの右側に、1つの画素284aの拡大図を示している。画素284aは、発光色が互いに異なる発光素子430a、430b、430cを有する。複数の発光素子は、図15Bに示すようにストライプ配列で配置することが好ましい。ストライプ配列を用いることにより、本発明の一態様の発光素子を高密度に画素回路を配列することが出来るため、高精細な表示装置を提供できる。また、デルタ配列、ペンタイル配列など様々な配列方法を適用することができる。
 画素回路部283は、周期的に配列した複数の画素回路283aを有する。
 1つの画素回路283aは、1つの画素284aが有する3つの発光素子の発光を制御する回路である。1つの画素回路283aは、1つの発光素子の発光を制御する回路が3つ設けられる構成としてもよい。例えば、画素回路283aは、1つの発光素子につき、1つの選択トランジスタと、1つの電流制御用トランジスタ(駆動トランジスタ)と、容量素子と、を少なくとも有する構成とすることができる。このとき、選択トランジスタのゲートにはゲート信号が、ソースまたはドレインの一方にはソース信号が、それぞれ入力される。これにより、アクティブマトリクス型の表示装置が実現されている。
 回路部282は、画素回路部283の各画素回路283aを駆動する回路を有する。例えば、ゲート線駆動回路、及び、ソース線駆動回路の一方または双方を有することが好ましい。このほか、演算回路、メモリ回路、及び電源回路等の少なくとも一つを有していてもよい。
 FPC290は、外部から回路部282にビデオ信号または電源電位等を供給するための配線として機能する。また、FPC290上にICが実装されていてもよい。
 表示モジュール280は、画素部284の下側に画素回路部283及び回路部282の一方または双方が積層された構成とすることができるため、表示部281の開口率(有効表示面積比)を極めて高くすることができる。例えば表示部281の開口率は、40%以上100%未満、好ましくは50%以上95%以下、より好ましくは60%以上95%以下とすることができる。また、画素284aを極めて高密度に配置することが可能で、表示部281の精細度を極めて高くすることができる。例えば、表示部281には、2000ppi以上、好ましくは3000ppi以上、より好ましくは5000ppi以上、さらに好ましくは6000ppi以上であって、20000ppi以下、または30000ppi以下の精細度で、画素284aが配置されることが好ましい。
 このような表示モジュール280は、極めて高精細であることから、ヘッドマウントディスプレイなどのVR向け機器、またはメガネ型のAR向け機器に好適に用いることができる。例えば、レンズを通して表示モジュール280の表示部を視認する構成の場合であっても、表示モジュール280は極めて高精細な表示部281を有するためにレンズで表示部を拡大しても画素が視認されず、没入感の高い表示を行うことができる。また、表示モジュール280はこれに限られず、比較的小型の表示部を有する電子機器に好適に用いることができる。例えば腕時計などの装着型の電子機器の表示部に好適に用いることができる。
[表示装置400C]
 図16に示す表示装置400Cは、基板301、発光素子430a、430b、430c、容量240、及び、トランジスタ310を有する。
 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255が設けられ、絶縁層255上に発光素子430a、430b、430c等が設けられている。発光素子430a、430b、430c上には保護層415が設けられており、保護層415の上面には、樹脂層419によって基板420が貼り合わされている。基板420は、図15Aにおける基板292に相当する。
 発光素子の画素電極は、絶縁層255に埋め込まれたプラグ256、絶縁層254に埋め込まれた導電層241、及び、絶縁層261に埋め込まれたプラグ271によってトランジスタ310のソースまたはドレインの一方と電気的に接続されている。
[表示装置400D]
 図17に示す表示装置400Dは、トランジスタの構成が異なる点で、表示装置400Cと主に相違する。なお、表示装置400Cと同様の部分については説明を省略することがある。
 トランジスタ320は、チャネルが形成される半導体層に、金属酸化物(酸化物半導体ともいう)が適用されたトランジスタである。
 トランジスタ320は、半導体層321、絶縁層323、導電層324、一対の導電層325、絶縁層326、及び、導電層327を有する。
 基板331は、図15A及び図15Bにおける基板291に相当する。基板331としては、絶縁性基板または半導体基板を用いることができる。
 基板331上に、絶縁層332が設けられている。絶縁層332は、基板331から水または水素などの不純物がトランジスタ320に拡散すること、及び半導体層321から絶縁層332側に酸素が脱離することを防ぐバリア層として機能する。絶縁層332としては、例えば酸化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜、窒化シリコン膜などの、酸化シリコン膜よりも水素または酸素が拡散しにくい膜を用いることができる。
 絶縁層332上に導電層327が設けられ、導電層327を覆って絶縁層326が設けられている。導電層327は、トランジスタ320の第1のゲート電極として機能し、絶縁層326の一部は、第1のゲート絶縁層として機能する。絶縁層326の少なくとも半導体層321と接する部分には、酸化シリコン膜等の酸化物絶縁膜を用いることが好ましい。絶縁層326の上面は、平坦化されていることが好ましい。
 半導体層321は、絶縁層326上に設けられる。半導体層321は、半導体特性を有する金属酸化物(酸化物半導体ともいう)膜を有することが好ましい。半導体層321に好適に用いることのできる材料の詳細については後述する。
 一対の導電層325は、半導体層321上に接して設けられ、ソース電極及びドレイン電極として機能する。
 また、一対の導電層325の上面及び側面、並びに半導体層321の側面等を覆って絶縁層328が設けられ、絶縁層328上に絶縁層264が設けられている。絶縁層328は、半導体層321に絶縁層264等から水または水素などの不純物が拡散すること、及び半導体層321から酸素が脱離することを防ぐバリア層として機能する。絶縁層328としては、上記絶縁層332と同様の絶縁膜を用いることができる。
 絶縁層328及び絶縁層264に、半導体層321に達する開口が設けられている。当該開口の内部において、絶縁層264、絶縁層328、及び導電層325の側面、並びに半導体層321の上面に接する絶縁層323と、導電層324とが埋め込まれている。導電層324は、第2のゲート電極として機能し、絶縁層323は第2のゲート絶縁層として機能する。
 導電層324の上面、絶縁層323の上面、及び絶縁層264の上面は、それぞれ高さが概略一致するように平坦化処理され、これらを覆って絶縁層329及び絶縁層265が設けられている。
 絶縁層264及び絶縁層265は、層間絶縁層として機能する。絶縁層329は、トランジスタ320に絶縁層265等から水または水素などの不純物が拡散することを防ぐバリア層として機能する。絶縁層329としては、上記絶縁層328及び絶縁層332と同様の絶縁膜を用いることができる。
 一対の導電層325の一方と電気的に接続するプラグ274は、絶縁層265、絶縁層329、及び絶縁層264に埋め込まれるように設けられている。ここで、プラグ274は、絶縁層265、絶縁層329、絶縁層264、及び絶縁層328のそれぞれの開口の側面、及び導電層325の上面の一部を覆う導電層274aと、導電層274aの上面に接する導電層274bとを有することが好ましい。このとき、導電層274aとして、水素及び酸素が拡散しにくい導電材料を用いることが好ましい。
 表示装置400Dにおける、絶縁層254から基板420までの構成は、表示装置400Cと同様である。
[表示装置400E]
 図18に示す表示装置400E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400E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。
 基板301Bには、基板301Bを貫通するプラグ343が設けられる。また、プラグ343は、基板301の裏面(基板420側とは反対側の表面)に設けられる導電層342と電気的に接続されている。一方、基板301Aには、絶縁層261上に導電層341が設けられている。
 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。
 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。なお、導電層341と導電層342とは、バンプを介して接合されてもよい。
[表示装置400F]
 図19に示す表示装置400Fは、基板301にチャネルが形成されるトランジスタ310と、チャネルが形成される半導体層に金属酸化物を含むトランジスタ320とが積層された構成を有する。なお、表示装置400C、400Dと同様の部分については説明を省略することがある。
 トランジスタ310を覆って絶縁層261が設けられ、絶縁層261上に導電層251が設けられている。また導電層251を覆って絶縁層262が設けられ、絶縁層262上に導電層252が設けられている。導電層251及び導電層252は、それぞれ配線として機能する。また、導電層252を覆って絶縁層263及び絶縁層332が設けられ、絶縁層332上にトランジスタ320が設けられている。また、トランジスタ320を覆って絶縁層265が設けられ、絶縁層265上に容量240が設けられている。容量240とトランジスタ320とは、プラグ274により電気的に接続されている。
 トランジスタ320は、画素回路を構成するトランジスタとして用いることができる。また、トランジスタ310は、画素回路を構成するトランジスタ、または当該画素回路を駆動するための駆動回路(ゲート線駆動回路、ソース線駆動回路)を構成するトランジスタとして用いることができる。また、トランジスタ310及びトランジスタ320は、演算回路または記憶回路などの各種回路を構成するトランジスタとして用いることができる。
 このような構成とすることで、発光素子の直下に画素回路だけでなく駆動回路等を形成することができるため、表示領域の周辺に駆動回路を設ける場合に比べて、表示装置を小型化することが可能となる。
 本実施の形態で例示した構成例、及びそれらに対応する図面等は、少なくともその一部を他の構成例、または図面等と適宜組み合わせることができる。
(実施の形態4)
 本実施の形態では、本発明の一態様である表示装置に用いることができる発光素子(発光デバイスともいう)について説明する。
<発光デバイスの構成例>
 図20Aに示すように、発光デバイスは、一対の電極(下部電極772、上部電極788)の間に、EL層786を有する。EL層786は、層4420、発光層4411、層4430などの複数の層で構成することができる。層4420は、例えば電子注入性の高い物質を含む層(電子注入層)および電子輸送性の高い物質を含む層(電子輸送層)などを有することができる。発光層4411は、例えば発光性の化合物を有する。層4430は、例えば正孔注入性の高い物質を含む層(正孔注入層)および正孔輸送性の高い物質を含む層(正孔輸送層)を有することができる。
 一対の電極間に設けられた層4420、発光層4411および層4430を有する構成は単一の発光ユニットとして機能することができ、本明細書では図20Aの構成をシングル構造と呼ぶ。
 また、図20Bは、図20Aに示す発光デバイスが有するEL層786の変形例である。具体的には、図20Bに示す発光デバイスは、下部電極772上の層4430−1と、層4430−1上の層4430−2と、層4430−2上の発光層4411と、発光層4411上の層4420−1と、層4420−1上の層4420−2と、層4420−2上の上部電極788と、を有する。例えば、下部電極772を陽極とし、上部電極788を陰極とした場合、層4430−1が正孔注入層として機能し、層4430−2が正孔輸送層として機能し、層4420−1が電子輸送層として機能し、層4420−2が電子注入層として機能する。または、下部電極772を陰極とし、上部電極788を陽極とした場合、層4430−1が電子注入層として機能し、層4430−2が電子輸送層として機能し、層4420−1が正孔輸送層として機能し、層4420−2が正孔注入層として機能する。このような層構造とすることで、発光層4411に効率よくキャリアを注入し、発光層4411内におけるキャリアの再結合の効率を高めることが可能となる。
 なお、図20C、図20Dに示すように層4420と層4430との間に複数の発光層(発光層4411、4412、4413)が設けられる構成もシングル構造のバリエーションである。
 また、図20E、図20Fに示すように、複数の発光ユニット(EL層786a、EL層786b)が中間層(電荷発生層)4440を介して直列に接続された構成を本明細書ではタンデム構造と呼ぶ。なお、本明細書等においては、図20E、図20Fに示すような構成をタンデム構造として呼称するが、これに限定されず、例えば、タンデム構造をスタック構造と呼んでもよい。なお、タンデム構造とすることで、高輝度発光が可能な発光デバイスとすることができる。
 図20Cにおいて、発光層4411、発光層4412、及び発光層4413に、同じ光を発する発光材料を用いてもよい。
 また、発光層4411、発光層4412、及び発光層4413に、異なる発光材料を用いてもよい。発光層4411、発光層4412、及び発光層4413がそれぞれ発する光が補色の関係である場合、白色発光が得られる。図20Dでは、カラーフィルタとして機能する着色層785を設ける例を示している。白色光がカラーフィルタを透過することで、所望の色の光を得ることができる。
 また、図20Eにおいて、発光層4411と、発光層4412とに、同じ発光材料を用いてもよい。または、発光層4411と、発光層4412とに、異なる光を発する発光材料を用いてもよい。発光層4411が発する光と、発光層4412が発する光が補色の関係である場合、白色発光が得られる。図20Fには、さらに着色層785を設ける例を示している。
 なお、図20C、図20D、図20E、図20Fにおいても、図20Bに示すように、層4420と、層4430とは、2層以上の層からなる積層構造としてもよい。
 発光デバイスごとに、発光色(ここでは青(B)、緑(G)、および赤(R))に対応するEL層を作り分ける構造をSBS(Side By Side)構造と呼ぶことができる。
 発光デバイスの発光色は、EL層786を構成する材料によって、赤、緑、青、シアン、マゼンタ、黄または白などとすることができる。また、発光デバイスにマイクロキャビティ構造を付与することにより色純度をさらに高めることができる。
 白色の光を発する発光デバイスは、発光層に2種類以上の発光物質を含む構成とすることが好ましい。2つの発光物質を用いて白色発光を得る場合、2つの発光物質の各々の発光が補色の関係となるような発光物質を選択すればよい。例えば、第1の発光層の発光色と第2の発光層の発光色を補色の関係になるようにすることで、発光デバイス全体として白色発光する発光デバイスを得ることができる。また、発光物質を3つ以上有する発光デバイスの場合、3つ以上の発光物質のそれぞれの発光色が合わさることで、発光デバイス全体として白色発光することができる構成とすればよい。
 発光層には、R(赤)、G(緑)、B(青)、Y(黄)、O(橙)等の発光を示す発光物質を2つ以上含むことが好ましい。または、発光物質を2つ以上有し、それぞれの発光物質の発光は、R、G、Bのうち2以上の色のスペクトル成分を含むことが好ましい。
 ここで、発光デバイスの具体的な構成例について説明する。
 発光デバイスは少なくとも発光層を有する。また、発光デバイスは、発光層以外の層として、正孔注入性の高い物質、正孔輸送性の高い物質、正孔ブロック材料、電子輸送性の高い物質、電子ブロック材料、電子注入性の高い物質、またはバイポーラ性の物質(電子輸送性及び正孔輸送性が高い物質)等を含む層をさらに有していてもよい。
 発光デバイスには低分子系化合物及び高分子系化合物のいずれを用いることもでき、無機化合物を含んでいてもよい。発光デバイスを構成する層は、それぞれ、蒸着法(真空蒸着法を含む)、転写法、印刷法、インクジェット法、塗布法等の方法で形成することができる。
 例えば、発光デバイスは、正孔注入層、正孔輸送層、正孔ブロック層、電子ブロック層、電子輸送層、及び電子注入層のうち1層以上を有する構成とすることができる。
 正孔注入層は、陽極から正孔輸送層に正孔を注入する層であり、正孔注入性の高い材料を含む層である。正孔注入性の高い材料としては、芳香族アミン化合物、及び、正孔輸送性材料とアクセプター性材料(電子受容性材料)とを含む複合材料などが挙げられる。
 正孔輸送層は、正孔注入層によって、陽極から注入された正孔を発光層に輸送する層である。正孔輸送層は、正孔輸送性材料を含む層である。正孔輸送性材料としては、1×10−6cm/Vs以上の正孔移動度を有する物質が好ましい。なお、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものも用いることができる。正孔輸送性材料としては、π電子過剰型複素芳香族化合物(例えばカルバゾール誘導体、チオフェン誘導体、フラン誘導体など)、芳香族アミン(芳香族アミン骨格を有する化合物)等の正孔輸送性の高い材料が好ましい。
 電子輸送層は、電子注入層によって、陰極から注入された電子を発光層に輸送する層である。電子輸送層は、電子輸送性材料を含む層である。電子輸送性材料としては、1×10−6cm/Vs以上の電子移動度を有する物質が好ましい。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものも用いることができる。電子輸送性材料としては、キノリン骨格を有する金属錯体、ベンゾキノリン骨格を有する金属錯体、オキサゾール骨格を有する金属錯体、チアゾール骨格を有する金属錯体等の他、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、オキサゾール誘導体、チアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、キノリン配位子を有するキノリン誘導体、ベンゾキノリン誘導体、キノキサリン誘導体、ジベンゾキノキサリン誘導体、ピリジン誘導体、ビピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、その他、含窒素複素芳香族化合物を含むπ電子不足型複素芳香族化合物等の電子輸送性の高い材料を用いることができる。
 電子注入層は、陰極から電子輸送層に電子を注入する層であり、電子注入性の高い材料を含む層である。電子注入性の高い材料としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、またはそれらの化合物を用いることができる。電子注入性の高い材料としては、電子輸送性材料とドナー性材料(電子供与性材料)とを含む複合材料を用いることもできる。
 電子注入層としては、例えば、リチウム、セシウム、フッ化リチウム(LiF)、フッ化セシウム(CsF)、フッ化カルシウム(CaF)、8−(キノリノラト)リチウム(略称:Liq)、2−(2−ピリジル)フェノラトリチウム(略称:LiPP)、2−(2−ピリジル)−3−ピリジノラトリチウム(略称:LiPPy)、4−フェニル−2−(2−ピリジル)フェノラトリチウム(略称:LiPPP)、リチウム酸化物(LiO)、炭酸セシウム等のようなアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはこれらの化合物を用いることができる。
 または、上述の電子注入層としては、電子輸送性を有する材料を用いてもよい。例えば、非共有電子対を備え、電子不足型複素芳香環を有する化合物を、電子輸送性を有する材料に用いることができる。具体的には、ピリジン環、ジアジン環(ピリミジン環、ピラジン環、ピリダジン環)、トリアジン環の少なくとも一つを有する化合物を用いることができる。
 なお、非共有電子対を備える有機化合物の最低空軌道(LUMO:Lowest Unoccupied Molecular Orbital)が、−3.6eV以上−2.3eV以下であると好ましい。また、一般にCV(サイクリックボルタンメトリ)、光電子分光法、光吸収分光法、逆光電子分光法等により、有機化合物の最高被占有軌道(HOMO:Highest Occupied Molecular Orbital)準位及びLUMO準位を見積もることができる。
 例えば、4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(略称:BPhen)、2,9−ジス(ナフタレン−2−イル)−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(略称:NBPhen)、ジキノキサリノ[2,3−a:2’,3’−c]フェナジン(略称:HATNA)、2,4,6−トリス[3’−(ピリジン−3−イル)ビフェニル−3−イル]−1,3,5−トリアジン(略称:TmPPPyTz)等を、非共有電子対を備える有機化合物に用いることができる。なお、NBPhenはBPhenと比較して、高いガラス転移温度(Tg)を備え、耐熱性に優れる。
 発光層は、発光物質を含む層である。発光層は、1種または複数種の発光物質を有することができる。発光物質としては、青色、紫色、青紫色、緑色、黄緑色、黄色、橙色、赤色などの発光色を呈する物質を適宜用いる。また、発光物質として、近赤外光を発する物質を用いることもできる。
 発光物質としては、蛍光材料、燐光材料、TADF材料、量子ドット材料などが挙げられる。
 蛍光材料としては、例えば、ピレン誘導体、アントラセン誘導体、トリフェニレン誘導体、フルオレン誘導体、カルバゾール誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ジベンゾキノキサリン誘導体、キノキサリン誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、フェナントレン誘導体、ナフタレン誘導体などが挙げられる。
 燐光材料としては、例えば、4H−トリアゾール骨格、1H−トリアゾール骨格、イミダゾール骨格、ピリミジン骨格、ピラジン骨格、またはピリジン骨格を有する有機金属錯体(特にイリジウム錯体)、電子吸引基を有するフェニルピリジン誘導体を配位子とする有機金属錯体(特にイリジウム錯体)、白金錯体、希土類金属錯体等が挙げられる。
 発光層は、発光物質(ゲスト材料)に加えて、1種または複数種の有機化合物(ホスト材料、アシスト材料等)を有していてもよい。1種または複数種の有機化合物としては、正孔輸送性材料及び電子輸送性材料の一方または双方を用いることができる。また、1種または複数種の有機化合物として、バイポーラ性材料、またはTADF材料を用いてもよい。
 発光層は、例えば、燐光材料と、励起錯体を形成しやすい組み合わせである正孔輸送性材料及び電子輸送性材料と、を有することが好ましい。このような構成とすることにより、励起錯体から発光物質(燐光材料)へのエネルギー移動であるExTET(Exciplex−Triplet Energy Transfer)を用いた発光を効率よく得ることができる。発光物質の最も低エネルギー側の吸収帯の波長と重なるような発光を呈する励起錯体を形成するような組み合わせを選択することで、エネルギー移動がスムーズとなり、効率よく発光を得ることができる。この構成により、発光デバイスの高効率、低電圧駆動、長寿命を同時に実現できる。
 本実施の形態は、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、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、MOCVD法などのCVD法、またはALD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、及び金属原子が置換することで原子間の結合距離が変化することなどによって、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または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、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
(実施の形態6)
 本実施の形態では、本発明の一態様の電子機器について図21乃至図24を用いて説明する。
 本実施の形態の電子機器は、本発明の一態様の表示装置を有する。本発明の一態様の表示装置は、高精細化、高解像度化、大型化のそれぞれが容易である。したがって、本発明の一態様の表示装置は、様々な電子機器の表示部に用いることができる。
 また、本発明の一態様の表示装置は、低いコストで作製できるため、電子機器の製造コストを低減することができる。
 電子機器としては、例えば、テレビジョン装置、デスクトップ型もしくはノート型のパーソナルコンピュータ、コンピュータ用などのモニタ、デジタルサイネージ、パチンコ機などの大型ゲーム機などの比較的大きな画面を備える電子機器の他、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、などが挙げられる。
 特に、本発明の一態様の表示装置は、精細度を高めることが可能なため、比較的小さな表示部を有する電子機器に好適に用いることができる。このような電子機器としては、例えば腕時計型、ブレスレット型などの情報端末機(ウェアラブル機器)、並びに、ヘッドマウントディスプレイなどのVR向け機器、メガネ型のAR向け機器など、頭部に装着可能なウェアラブル機器等が挙げられる。また、ウェアラブル機器としては、SR(Substitutional Reality)向け機器、及び、MR(Mixed Reality)向け機器も挙げられる。
 本発明の一態様の表示装置は、HD(画素数1280×720)、FHD(画素数1920×1080)、WQHD(画素数2560×1440)、WQXGA(画素数2560×1600)、4K2K(画素数3840×2160)、8K4K(画素数7680×4320)といった極めて高い解像度を有していることが好ましい。特に4K2K、8K4K、又はそれ以上の解像度とすることが好ましい。また、本発明の一態様の表示装置における画素密度(精細度)は、300ppi以上が好ましく、500ppi以上がより好ましく、1000ppi以上がより好ましく、2000ppi以上がより好ましく、3000ppi以上がより好ましく、5000ppi以上がより好ましく、7000ppi以上がさらに好ましい。このように高い解像度または高い精細度を有する表示装置を用いることで、携帯型または家庭用途などのパーソナルユースの電子機器において、臨場感及び奥行き感などをより高めることが可能となる。
 本実施の形態の電子機器は、家屋もしくはビルの内壁もしくは外壁、または、自動車の内装もしくは外装の曲面に沿って組み込むことができる。
 本実施の形態の電子機器は、アンテナを有していてもよい。アンテナで信号を受信することで、表示部で映像及び情報等の表示を行うことができる。また、電子機器がアンテナ及び二次電池を有する場合、アンテナを、非接触電力伝送に用いてもよい。
 本実施の形態の電子機器は、センサ(力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、においまたは赤外線を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21A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21Bは、筐体6501のマイク6506側の端部を含む断面概略図である。
 筐体6501の表示面側には透光性を有する保護部材6510が設けられ、筐体6501と保護部材6510に囲まれた空間内に、表示パネル6511、光学部材6512、タッチセンサパネル6513、プリント基板6517、バッテリ6518等が配置されている。
 保護部材6510には、表示パネル6511、光学部材6512、及びタッチセンサパネル6513が接着層(図示しない)により固定されている。
 表示部6502よりも外側の領域において、表示パネル6511の一部が折り返されており、当該折り返された部分にFPC6515が接続されている。FPC6515には、IC6516が実装されている。FPC6515は、プリント基板6517に設けられた端子に接続されている。
 表示パネル6511には本発明の一態様のフレキシブルディスプレイ(可撓性を有する表示装置)を適用することができる。そのため、極めて軽量な電子機器を実現できる。また、表示パネル6511が極めて薄いため、電子機器の厚さを抑えつつ、大容量のバッテリ6518を搭載することもできる。また、表示パネル6511の一部を折り返して、画素部の裏側にFPC6515との接続部を配置することにより、狭額縁の電子機器を実現できる。
 図22A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22A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22B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22C及び図22Dに、デジタルサイネージの一例を示す。
 図22C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22D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22C及び図22D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22C及び図22Dに示すように、デジタルサイネージ7300またはデジタルサイネージ7400は、ユーザが所持するスマートフォン等の情報端末機7311または情報端末機7411と無線通信により連携可能であることが好ましい。例えば、表示部7000に表示される広告の情報を、情報端末機7311または情報端末機7411の画面に表示させることができる。また、情報端末機7311または情報端末機7411を操作することで、表示部7000の表示を切り替えることができる。
 また、デジタルサイネージ7300またはデジタルサイネージ7400に、情報端末機7311または情報端末機7411の画面を操作手段(コントローラ)としたゲームを実行させることもできる。これにより、不特定多数のユーザが同時にゲームに参加し、楽しむことができる。
 図23Aは、ファインダー8100を取り付けた状態のカメラ8000の外観を示す図である。
 カメラ8000は、筐体8001、表示部8002、操作ボタン8003、シャッターボタン8004等を有する。またカメラ8000には、着脱可能なレンズ8006が取り付けられている。なお、カメラ8000は、レンズ8006と筐体とが一体となっていてもよい。
 カメラ8000は、シャッターボタン8004を押す、またはタッチパネルとして機能する表示部8002をタッチすることにより撮像することができる。
 筐体8001は、電極を有するマウントを有し、ファインダー8100のほか、ストロボ装置等を接続することができる。
 ファインダー8100は、筐体8101、表示部8102、ボタン8103等を有する。
 筐体8101は、カメラ8000のマウントと係合するマウントにより、カメラ8000に取り付けられている。ファインダー8100はカメラ8000から受信した映像等を表示部8102に表示させることができる。
 ボタン8103は、電源ボタン等としての機能を有する。
 カメラ8000の表示部8002、及びファインダー8100の表示部8102に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。なお、ファインダーが内蔵されたカメラ8000であってもよい。
 図23Bは、ヘッドマウントディスプレイ8200の外観を示す図である。
 ヘッドマウントディスプレイ8200は、装着部8201、レンズ8202、本体8203、表示部8204、ケーブル8205等を有している。また装着部8201には、バッテリ8206が内蔵されている。
 ケーブル8205は、バッテリ8206から本体8203に電力を供給する。本体8203は無線受信機等を備え、受信した映像情報を表示部8204に表示させることができる。また、本体8203はカメラを備え、使用者の眼球またはまぶたの動きの情報を入力手段として用いることができる。
 また、装着部8201には、使用者に触れる位置に、使用者の眼球の動きに伴って流れる電流を検知可能な複数の電極が設けられ、視線を認識する機能を有していてもよい。また、当該電極に流れる電流により、使用者の脈拍をモニタする機能を有していてもよい。また、装着部8201には、温度センサ、圧力センサ、加速度センサ等の各種センサを有していてもよく、使用者の生体情報を表示部8204に表示する機能、使用者の頭部の動きに合わせて表示部8204に表示する映像を変化させる機能などを有していてもよい。
 表示部8204に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。
 図23C乃至図23Eは、ヘッドマウントディスプレイ8300の外観を示す図である。ヘッドマウントディスプレイ8300は、筐体8301と、表示部8302と、バンド状の固定具8304と、一対のレンズ8305と、を有する。
 使用者は、レンズ8305を通して、表示部8302の表示を視認することができる。なお、表示部8302を湾曲して配置させると、使用者が高い臨場感を感じることができるため好ましい。また、表示部8302の異なる領域に表示された別の画像を、レンズ8305を通して視認することで、視差を用いた3次元表示等を行うこともできる。なお、表示部8302を1つ設ける構成に限られず、表示部8302を2つ設け、使用者の片方の目につき1つの表示部を配置してもよい。
 表示部8302に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。本発明の一態様の表示装置は、極めて高い精細度を実現することも可能である。例えば、図23Eのようにレンズ8305を用いて表示を拡大して視認される場合でも、使用者に画素が視認されにくい。つまり、表示部8302を用いて、使用者に現実感の高い映像を視認させることができる。
 図23Fは、ゴーグル型のヘッドマウントディスプレイ8400の外観を示す図である。ヘッドマウントディスプレイ8400は、一対の筐体8401と、装着部8402と、緩衝部材8403と、を有する。一対の筐体8401内には、それぞれ、表示部8404及びレンズ8405が設けられる。一対の表示部8404に互いに異なる画像を表示させることで、視差を用いた3次元表示を行うことができる。
 使用者は、レンズ8405を通して表示部8404を視認することができる。レンズ8405はピント調整機構を有し、使用者の視力に応じて位置を調整することができる。表示部8404は、正方形または横長の長方形であることが好ましい。これにより、臨場感を高めることができる。
 装着部8402は、使用者の顔のサイズに応じて調整でき、かつ、ずれ落ちることのないよう、可塑性及び弾性を有することが好ましい。また、装着部8402の一部は、骨伝導イヤフォンとして機能する振動機構を有していることが好ましい。これにより、別途イヤフォン、スピーカなどの音響機器を必要とせず、装着しただけで映像と音声を楽しむことができる。なお、筐体8401内に、無線通信により音声データを出力する機能を有していてもよい。
 装着部8402と緩衝部材8403は、使用者の顔(額、頬など)に接触する部分である。緩衝部材8403が使用者の顔と密着することにより、光漏れを防ぐことができ、より没入感を高めることができる。緩衝部材8403は、使用者がヘッドマウントディスプレイ8400を装着した際に使用者の顔に密着するよう、柔らかな素材を用いることが好ましい。例えばゴム、シリコーンゴム、ウレタン、スポンジなどの素材を用いることができる。また、スポンジ等の表面を布、革(天然皮革または合成皮革)、などで覆ったものを用いると、使用者の顔と緩衝部材8403との間に隙間が生じにくく光漏れを好適に防ぐことができる。また、このような素材を用いると、肌触りが良いことに加え、寒い季節などに装着した際に、使用者に冷たさを感じさせないため好ましい。緩衝部材8403または装着部8402などの、使用者の肌に触れる部材は、取り外し可能な構成とすると、クリーニングまたは交換が容易となるため好ましい。
 図24A乃至図24F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24A乃至図24Fに示す電子機器は、様々な機能を有する。例えば、様々な情報(静止画、動画、テキスト画像など)を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付または時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア(プログラム)によって処理を制御する機能、無線通信機能、記録媒体に記録されているプログラムまたはデータを読み出して処理する機能、等を有することができる。なお、電子機器の機能はこれらに限られず、様々な機能を有することができる。電子機器は、複数の表示部を有していてもよい。また、電子機器にカメラ等を設け、静止画または動画を撮影し、記録媒体(外部またはカメラに内蔵)に保存する機能、撮影した画像を表示部に表示する機能、等を有していてもよい。
 表示部9001に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。
 図24A乃至図24Fに示す電子機器の詳細について、以下説明を行う。
 図24A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24Aでは3つのアイコン9050を表示した例を示している。また、破線の矩形で示す情報9051を表示部9001の他の面に表示することもできる。情報9051の一例としては、電子メール、SNS、電話などの着信の通知、電子メール、SNSなどの題名、送信者名、日時、時刻、バッテリの残量、アンテナ受信の強度などがある。または、情報9051が表示されている位置にはアイコン9050などを表示してもよい。
 図24B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24Cは、腕時計型の携帯情報端末9200を示す斜視図である。携帯情報端末9200は、例えばスマートウォッチ(登録商標)として用いることができる。また、表示部9001はその表示面が湾曲して設けられ、湾曲した表示面に沿って表示を行うことができる。また、携帯情報端末9200を、例えば無線通信可能なヘッドセットと相互通信させることによって、ハンズフリーで通話することもできる。また、携帯情報端末9200は、接続端子9006により、他の情報端末と相互にデータ伝送を行うこと、及び、充電を行うこともできる。なお、充電動作は無線給電により行ってもよい。
 図24D乃至図24F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24Dは携帯情報端末9201を展開した状態、図24Fは折り畳んだ状態、図24Eは図24Dと図24Fの一方から他方に変化する途中の状態の斜視図である。携帯情報端末9201は、折り畳んだ状態では可搬性に優れ、展開した状態では継ぎ目のない広い表示領域により表示の一覧性に優れる。携帯情報端末9201が有する表示部9001は、ヒンジ9055によって連結された3つの筐体9000に支持されている。例えば、表示部9001は、曲率半径0.1mm以上150mm以下で曲げることができる。
 本実施の形態で例示した構成例、及びそれらに対応する図面等は、少なくともその一部を他の構成例、または図面等と適宜組み合わせることができる。
100:表示装置、101:基板、103:画素、103a:副画素、103b:副画素、103c:副画素、110:発光素子、110B:発光素子、110G:発光素子、110R:発光素子、111:画素電極、111B:画素電極、111C:接続電極、111G:画素電極、111R:画素電極、112:EL層、112B:EL層、112Bf:EL膜、112G:EL層、112Gf:EL膜、112R:EL層、112Rf:EL膜、113:共通電極、114:共通層、121:保護層、124a:画素、124b:画素、130:領域、131:絶縁層、131a:絶縁層、131af:絶縁膜、131ap:絶縁層、131b:絶縁層、131b1:絶縁層、131b1f:絶縁膜、131b2:絶縁層、131b2f:絶縁膜、131bf:絶縁膜、132:絶縁層、132f:絶縁膜、143a:レジストマスク、143b:レジストマスク、143c:レジストマスク、144:犠牲膜、144B:犠牲膜、144G:犠牲膜、144R:犠牲膜、145:犠牲層、145B:犠牲層、145G:犠牲層、145R:犠牲層、148: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、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、228:領域、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、255: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、341:導電層、342:導電層、343:プラグ、400A:表示装置、400C:表示装置、400D:表示装置、400E:表示装置、400F:表示装置、410:保護層、411a:画素電極、411b:画素電極、411c:画素電極、414:絶縁層、415:保護層、416a:EL層、416b:EL層、416c:EL層、417:遮光層、418a:導電層、418b:導電層、418c:導電層、419:樹脂層、420:基板、421:絶縁層、421b:絶縁層、430a:発光素子、430b:発光素子、430c:発光素子、442:接着層、443:空間、451:基板、452:基板、462:表示部、464:回路、465:配線、466:導電層、472:FPC、473:IC、772:下部電極、785:着色層、786:EL層、786a:EL層、786b:EL層、788:上部電極、4411:発光層、4412:発光層、4413:発光層、4420:層、4420−1:層、4420−2:層、4430:層、4430−1:層、4430−2:層、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、8000:カメラ、8001:筐体、8002:表示部、8003:操作ボタン、8004:シャッターボタン、8006:レンズ、8100:ファインダー、8101:筐体、8102:表示部、8103:ボタン、8200:ヘッドマウントディスプレイ、8201:装着部、8202:レンズ、8203:本体、8204:表示部、8205:ケーブル、8206:バッテリ、8300:ヘッドマウントディスプレイ、8301:筐体、8302:表示部、8304:固定具、8305:レンズ、8400:ヘッドマウントディスプレイ、8401:筐体、8402:装着部、8403:緩衝部材、8404:表示部、8405:レンズ、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 (9)

  1.  第1の画素と、前記第1の画素と隣接して配置された第2の画素と、第1の絶縁層と、前記第1の絶縁層上の第2の絶縁層と、前記第2の絶縁層上の第3の絶縁層と、を有する表示装置であって、
     前記第1の画素は、第1の画素電極と、前記第1の画素電極上の第1のEL層と、前記第1のEL層上の共通電極と、を有し、
     前記第2の画素は、第2の画素電極と、前記第2の画素電極上の第2のEL層と、前記第2のEL層上の前記共通電極と、を有し、
     前記第1の絶縁層、及び前記第3の絶縁層は、無機材料を有し、
     前記第2の絶縁層は、有機材料を有し、
     前記第2の絶縁層は、前記第1の絶縁層を介して、前記第1のEL層の側面、及び前記第2のEL層の側面と重なり、
     前記第2の絶縁層は、前記第3の絶縁層を介して、前記共通電極と重なり、
     前記第3の絶縁層は、前記第2の絶縁層と重畳しない領域において、前記第1の絶縁層と接する、
     表示装置。
  2.  請求項1において、
     前記第1の絶縁層は、前記第1の画素電極の側面、前記第1のEL層の側面、前記第2の画素電極の側面、及び前記第2のEL層の側面を覆う、表示装置。
  3.  請求項1または請求項2において、
     前記第3の絶縁層の下面は、前記第2の絶縁層の上面に接する、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3の絶縁層は、窒化シリコンを有する、表示装置。
  5.  請求項1乃至請求項4のいずれか一項において、
     前記第1の絶縁層は、第4の絶縁層と、前記第4の絶縁層上の第5の絶縁層と、を有し、
     前記第4の絶縁層は、酸化アルミニウムを有し、
     前記第5の絶縁層は、窒化シリコンを有する、表示装置。
  6.  請求項1乃至請求項5のいずれか一項において、
     前記第1の絶縁層の第1の領域が、前記第1のEL層の上に位置し、且つ前記第1のEL層の上面と重畳しており、
     前記第1の絶縁層の第2の領域が、前記第2のEL層の上に位置し、且つ前記第2のEL層の上面と重畳しており、
     前記第1の領域と前記第1のEL層の間に、無機材料を含む第1の層が形成され、
     前記第2の領域と前記第2のEL層の間に、無機材料を含む第2の層が形成される、表示装置。
  7.  請求項1乃至請求項6のいずれか一項において、
     前記第1のEL層の上面と、前記第2のEL層の上面と、前記第3の絶縁層の上面と、は前記共通電極と接する領域を有する、表示装置。
  8.  請求項1乃至請求項6のいずれか一項において、
     前記第1の画素は、前記第1のEL層と前記共通電極の間に配置される共通層を有し、
     前記第2の画素は、前記第2のEL層と前記共通電極の間に配置される前記共通層を有し、
     前記第1のEL層の上面と、前記第2のEL層の上面と、前記第3の絶縁層の上面と、は前記共通層と接する領域を有する、表示装置。
  9.  請求項1乃至請求項8のいずれか一項において、
     前記表示装置の断面視において、前記第2の絶縁層の上面は凹曲面形状を有する、表示装置。
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