(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素を有し、
前記複数の画素はそれぞれ、第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、容量素子と、発光素子と、を有する表示装置であって、
第１の導電層と、第２の導電層と、第３の導電層と、第４の導電層と、第５の導電層と、第６の導電層と、第７の導電層と、第１の半導体層と、第２の半導体層と、を有し、
前記第１の導電層と、前記第５の導電層とは、第１の方向に延びて設けられた領域を有し、
前記第１の導電層は、前記第１のトランジスタのゲート電極として機能する領域を有し、
前記第５の導電層は、前記容量素子の一対の電極のうちの一方として機能する領域を有し、
前記第２の導電層と、前記第４の導電層とは、第２の方向に延びて設けられた領域を有し、
前記第２の方向は、前記第１の方向と交差し、
前記第２の導電層は、前記第１のトランジスタのソース電極又はドレイン電極の一方として機能する領域を有し、
前記第４の導電層は、前記第２のトランジスタのソース電極又はドレイン電極の一方として機能する領域を有し、
前記第３の導電層は、前記第２のトランジスタのゲート電極として機能する領域を有し、
前記第６の導電層は、前記第１のトランジスタのソース電極又はドレイン電極の他方として機能する領域を有し、
前記第６の導電層は、前記第３の導電層と電気的に接続され、
前記第７の導電層は、前記第２のトランジスタのソース電極又はドレイン電極の他方として機能する領域を有し、
前記第７の導電層は、前記発光素子と電気的に接続され、
前記第１の半導体層は、前記容量素子の一対の電極のうちの他方として機能する領域を有し、
前記第１の半導体層は、前記第２の方向に延びて設けられた第１の領域と、前記第１の方向に延びて設けられた第２の領域と、前記第２の方向に延びて設けられた第３の領域と、を有し、
前記第１の領域は、前記第１の導電層と重なる領域を有し、
前記第３の領域は、前記第１の導電層と重なる領域を有し、
前記第１の領域と前記第３の領域とは、前記第２の領域を間に挟んで離間して設けられ、
前記第２の導電層は、前記第１の領域と重なる領域を有し、
前記第４の導電層は、前記第１の半導体層及び前記第５の導電層と重なる領域を有し、
前記第２の半導体層は、前記第２の方向に延びて設けられた第４の領域と、前記第１の方向に延びて設けられた第５の領域と、前記第２の方向に延びて設けられた第６の領域と、前記第１の方向に延びて設けられた第７の領域と、前記第２の方向に延びて設けられた第８の領域と、を有し、
前記第４の領域と前記第６の領域とは、前記第５の領域を間に挟んで離間して設けられ、
前記第５の領域と前記第７の領域とは、前記第６の領域を間に挟んで離間して設けられ、
前記第６の領域と前記第８の領域とは、前記第７の領域を間に挟んで離間して設けられ、
前記第３の導電層は、前記第４の領域と重なる領域と、前記第５の領域と重なる領域と、前記第６の領域と重なる領域と、前記第７の領域と重なる領域と、前記第８の領域と重なる領域と、を有し、
前記第４の導電層は、前記第４の領域と重なる領域と、前記第５の領域と重なる領域と、前記第６の領域と重なる領域と、前記第７の領域と重なる領域と、前記第８の領域と重なる領域と、を有し、
前記第２の半導体層は、前記第２の導電層と重なる領域を有さないことを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、表示装置に関する。特に、エレクトロルミネセンス表示装置に関する。また、該表示装置を具備する電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機、テレビ受像器など様々な電子機器に表示装置が具備されている。表示装置としては、薄型、軽量化の面においてエレクトロルミネセンス（ＥＬ；Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ、以下ＥＬとも表記する）素子を用いたエレクトロルミネセンス表示装置が注目されている。
【０００３】
ＥＬ表示装置に含まれるＥＬ素子は、当該素子を流れる電流量に応じて駆動される。そのため、表示部における各画素は、電流を供給するための配線（以下、電流供給線とも表記する）と接続されている。電流供給線は、表示領域外より延設された配線によって構成されている。また、各画素には、ＥＬ素子に供給する電流を制御するためのスイッチング素子としてトランジスタが配置されている。
【０００４】
スイッチング素子としてのトランジスタには、非晶質シリコン（アモルファスシリコン；以下、ａ−Ｓｉとも表記する）を含んで構成されたトランジスタと比較して、電界効果移動度が高く、電気的特性に優れていることから、多結晶シリコン（ポリシリコン；以下、ｐ−Ｓｉとも表記する）を含んで構成されたトランジスタを用いるのがより適している。但し、ｐ−Ｓｉを含んで構成されたトランジスタは、結晶粒界における結合の欠陥に起因して、しきい値電圧等の電気的特性にばらつきが生じやすいといった問題点を有している。
【０００５】
そのため、ｐ−Ｓｉを含んで構成されたトランジスタを有する画素において、トランジスタのしきい値電圧のばらつきを補償する回路を有する構成が開示されている（例えば、特許文献１）。特許文献１では、各画素が、発光素子と、その駆動トランジスタとに加え、２つのスイッチング部と２つのキャパシタとを含む表示装置の構成を開示している。上述の２つのスイッチング部には、第１乃至第５のトランジスタが含まれる。すなわち、特許文献１に記載の表示装置は、１画素あたり６つのトランジスタを含む構成を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２５９７３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
高精細を目的として画素の高密度化が進むにつれ、必然的に画素一つ当たりのサイズは微細化するのに対して、各画素ではＴＦＴ、ソース配線、ゲート配線などが占める面積の割合が大きくなり開口率が低下してしまう。したがって、規定の画素サイズの中で各画素の高開口率を得るためには画素の回路構成に必要な回路要素を効率よくレイアウトすることが不可欠となってくる。１画素に含まれる回路要素が多くなるほど、レイアウト面積が拡大し、高開口率化及び／または高精細化を図ることが困難である。
【０００８】
そこで、本発明の一態様は、高精細の表示装置を提供することを課題の一とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、マトリクス状に配置された複数の画素を含み、水平解像度が３５０ｐｐｉ以上である画素部と、画素部に重畳して設けられたカラーフィルタ層と、を有し、画素はそれぞれ、ゲート電極が走査線に電気的に接続され、ソース電極及びドレイン電極の一方が信号線に電気的に接続され、チャネル形成領域が単結晶半導体で構成された第１のトランジスタと、ゲート電極が第１のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の他方に電気的に接続され、ソース電極及びドレイン電極の一方が電流供給線に電気的に接続され、チャネル形成領域が単結晶半導体で構成された第２のトランジスタと、一方の電極が第２のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の他方に電気的に接続され、他方の電極が共通電極に電気的に接続された発光素子と、を含み、発光素子は、少なくともそれぞれ発光色の異なる第１発光層と第２発光層を含む表示装置である。
【００１０】
また、本発明の他の一態様は、マトリクス状に配置された複数の画素を含み、水平解像度が３５０ｐｐｉ以上である画素部と、画素部に重畳して設けられたカラーフィルタ層と、を有し、画素はそれぞれ、ゲート電極が走査線に電気的に接続され、ソース電極及びドレイン電極の一方が信号線に電気的に接続され、チャネル形成領域が単結晶半導体で構成された第１のトランジスタと、一方の電極が第１のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の他方に電気的に接続され、他方の電極が容量配線に電気的に接続された容量素子と、ゲート電極が第１のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の他方、並びに容量素子の一方の電極に電気的に接続され、ソース電極及びドレイン電極の一方が電流供給線に電気的に接続され、チャネル形成領域が単結晶半導体で構成された第２のトランジスタと、一方の電極が第２のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の他方に電気的に接続され、他方の電極が共通電極に電気的に接続された発光素子と、を含み、発光素子は、少なくともそれぞれ発光色の異なる第１発光層と第２発光層を含む表示装置である。
【００１１】
また、本発明の他の一態様は、マトリクス状に配置された複数の画素を含み、水平解像度が３５０ｐｐｉ以上である画素部、及び、画素部に重畳して設けられたカラーフィルタ層を含む表示パネルと、表示パネルの光射出側に配置されたシャッターパネルと、を有し、画素部において、画素はそれぞれ、ゲート電極が走査線に電気的に接続され、ソース電極及びドレイン電極の一方が信号線に電気的に接続され、チャネル形成領域が単結晶半導体で構成された第１のトランジスタと、ゲート電極が第１のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の他方に電気的に接続され、ソース電極及びドレイン電極の一方が電流供給線に電気的に接続され、チャネル形成領域が単結晶半導体で構成された第２のトランジスタと、一方の電極が第２のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の他方に電気的に接続され、他方の電極が共通電極に電気的に接続された発光素子と、を含み、発光素子は、少なくともそれぞれ発光色の異なる第１発光層と第２発光層を含み、シャッターパネルは、液晶素子と、液晶素子の透過状態又は非透過状態を選択するスイッチング素子と、を含む表示装置である。
【００１２】
また、本発明の他の一態様は、マトリクス状に配置された複数の画素を含み、水平解像度が３５０ｐｐｉ以上である画素部、及び、画素部に重畳して設けられたカラーフィルタ層を含む表示パネルと、表示パネルの光射出側に配置されたシャッターパネルと、を有し、画素部において、画素はそれぞれ、ゲート電極が走査線に電気的に接続され、ソース電極及びドレイン電極の一方が信号線に電気的に接続され、チャネル形成領域が単結晶半導体で構成された第１のトランジスタと、一方の電極が第１のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の他方に電気的に接続され、他方の電極が容量配線に電気的に接続された容量素子と、ゲート電極が第１のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の他方、並びに容量素子の一方の電極に電気的に接続され、ソース電極及びドレイン電極の一方が電流供給線に電気的に接続され、チャネル形成領域が単結晶半導体で構成された第２のトランジスタと、一方の電極が第２のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の他方に電気的に接続され、他方の電極が共通電極に電気的に接続された発光素子と、を含み、発光素子は、少なくともそれぞれ発光色の異なる第１発光層と第２発光層を含み、シャッターパネルは、液晶素子と、液晶素子の透過状態又は非透過状態を選択するスイッチング素子と、を含む表示装置である。
【００１３】
また、上記の表示装置において、シャッターパネルはスイッチング素子として、チャネル形成領域が酸化物半導体で構成された第３のトランジスタを含んでいてもよい。
【００１４】
また、上記の表示装置において、第１発光層の発光色と、第２発光層の発光色は補色の関係であるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の一態様によって、高精細の表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】表示装置の一態様を説明する平面図及び回路図。
【図２】表示装置の一態様を説明する平面図及び断面図。
【図３】表示装置に適用する発光素子の一態様を説明する図。
【図４】表示装置の一態様を説明する図及び動作の例を説明するフローチャート。
【図５】電子機器の一態様を説明する図。
【図６】ＳＯＩ基板の作製方法の一例を説明する図。
【図７】シリコン薄膜と単結晶シリコンのラマンシフト測定結果の図。
【図８】シリコン薄膜のＥＢＳＰ測定結果の図。
【図９】実施例１のＳＯＩ基板を用いて作製したＴＦＴの電気特性測定結果の図。
【図１０】実施例１のＳＯＩ基板を用いて作製したＴＦＴのＶｔｈ値バラツキの図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。但し、本発明は多くの異なる形態で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態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、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、以下に説明する本発明の構成において、同じものを指し示す符号は異なる図面間において共通とする。
【００１８】
なお、各実施の形態の図面等において示す構成の、大きさ、層の厚さ、又は領域は、明瞭化のために誇張されて表記している場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。
【００１９】
なお、本明細書等にて用いる第１乃至第Ｎ（Ｎは自然数）という用語は、構成要素の混合を避けるために付した序数詞であり、数的に限定するものではないことを付記する。なお、自然数は特に断りのない限り、１以上として説明する。
【００２０】
（実施の形態１）
本発明の一形態であるアクティブマトリクス型の表示装置について図１及び図２を用いて説明する。
【００２１】
表示装置が有する表示パネルに設けられる表示素子としては、発光素子（発光表示素子ともいう）を用いる。発光素子は、電流または電圧によって輝度が制御される素子をその範疇に含んでおり、具体的にはＥＬ素子が含まれる。
【００２２】
図１及び図２に、表示素子として有機ＥＬ素子を適用した表示装置の構成例を示す。図２（Ａ）は表示装置の平面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＡ−Ｂ及びＣ−Ｄにおける断面図である。素子基板６１０と、封止基板６０４とは、シール材６０５によって固着されており、本実施の形態の表示装置は、駆動回路部と（ソース側駆動回路６０１、ゲート側駆動回路６０６）、複数の画素６３０を含む画素部６０２とを有している。
【００２３】
なお、配線６０８はソース側駆動回路６０１及びゲート側駆動回路６０６に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）６０９からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基板（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における表示装置には、表示装置本体だけでなく、それにＦＰＣ又はＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。
【００２４】
なお、図１（Ａ）は、画素部６０２に含まれる画素６３０の平面図であり、図１（Ｂ）は、画素６３０の等価回路図である。
【００２５】
画素６３０は、ゲート電極が走査線６４１に電気的に接続され、ソース電極及びドレイン電極の一方が信号線６４３に電気的に接続され、チャネル形成領域が単結晶半導体で構成されたトランジスタ６１１と、ゲート電極がトランジスタ６１１のソース電極及びドレイン電極の他方に電気的に接続され、ソース電極及びドレイン電極の一方が電流供給線６４４に電気的に接続され、チャネル形成領域が単結晶半導体で構成されたトランジスタ６１２と、一方の電極がトランジスタ６１２のソース電極及びドレイン電極の他方に電気的に接続され、他方の電極が共通電極に電気的に接続された、白色発光を呈する発光素子６１８とを含む。
【００２６】
また、本実施の形態では、画素は、一方の電極がトランジスタ６１１のソース電極又はドレイン電極に電気的に接続され、他方の電極が容量配線６４２に電気的に接続された容量素子６１５を含む。本実施の形態では、トランジスタ６１１はｎチャネル型トランジスタ、トランジスタ６１２はｐチャネル型トランジスタの例である。
【００２７】
スイッチング用トランジスタとして機能するトランジスタ６１１はゲート電極を兼ねる走査線６４１、単結晶半導体で構成されたチャネル形成領域を含む半導体層６４６、ソース電極又はドレイン電極として機能する信号線６４３を含んで構成され、電流制御用トランジスタとして機能するトランジスタ６１２は、ゲート電極として機能する導電層６５０、単結晶半導体で構成されたチャネル形成領域を含む半導体層６４７、ソース電極又はドレイン電極として機能する導電層６４９を含んで構成されている。トランジスタ６１１とトランジスタ６１２とは、半導体層６４６と導電層６５０とに接して設けられる導電層６４８によって電気的に接続されており、導電層６４８はトランジスタ６１１のソース電極又はドレイン電極として機能する。
【００２８】
半導体層６４６、６４７のチャネル形成領域として、単結晶半導体を用いる。チャネル形成領域として単結晶半導体を用いると、トランジスタサイズを微細化することが可能となるため、表示部において画素をさらに高精細化することができる。
【００２９】
半導体層６４６、６４７を構成する単結晶半導体基板としては、代表的には、単結晶シリコン基板、単結晶ゲルマニウム基板、単結晶シリコンゲルマニウム基板など、第１４族元素でなる単結晶半導体基板、化合物半導体基板（ＳｉＣ基板、サファイア基板、ＧａＮ基板等）などの半導体基板を用いることができる。好適には、絶縁表面上に単結晶半導体層が設けられたＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を用いることができる。
【００３０】
ＳＯＩ基板の作製方法としては、鏡面研磨ウェハーに酸素イオンを注入した後、高温加熱することにより、表面から一定の深さに酸化層を形成させるとともに、表面層に生じた欠陥を消滅させて作る方法、水素イオン照射により形成された微小ボイドの熱処理による成長を利用して半導体基板を劈開する方法や、絶縁表面上に結晶成長により単結晶半導体層を形成する方法等を用いることができる。
【００３１】
本実施の形態では、単結晶半導体基板の一つの面からイオンを添加して、単結晶半導体基板の一つの面から一定の深さに脆弱化層を形成し、単結晶半導体基板の一つの面上、又は素子基板６１０上のどちらか一方に絶縁層６０３を形成する。単結晶半導体基板と素子基板６１０を、絶縁層６０３を挟んで重ね合わせた状態で、脆弱化層に亀裂を生じさせ、単結晶半導体基板を脆弱化層で分離する熱処理を行い、単結晶半導体基板より半導体層６４６、６４７として単結晶半導体層を素子基板６１０上に形成する。なお、実施例１にて、ＳＯＩ基板の具体的な作製方法及び、単結晶半導体層の結晶状態についての説明を行う。
【００３２】
また、半導体基板に絶縁分離領域を形成し、絶縁分離された半導体領域を用いてトランジスタ６１１、６１２を形成してもよい。
【００３３】
単結晶半導体をチャネル形成領域として用いることで、結晶粒界における結合の欠陥に起因する、トランジスタのしきい値電圧等の電気的特性のばらつきを軽減できるため、本発明の一態様の表示装置は、各画素にしきい値電圧補償用の回路を配置しなくても正常に発光素子を動作させることができる。したがって、一画素における回路要素を削減することが可能となるため、レイアウトの自由度が向上する。よって、表示装置の高精細化を図ることができる。例えば、マトリクス状に配置された複数の画素を一インチあたり３５０以上含む（水平解像度が３５０ｐｐｉ（ｐｉｘｅｌｓ  ｐｅｒ  ｉｎｃｈ）以上である）、さらに好ましくは４００以上含む（水平解像度が４００ｐｐｉ以上である）構成とすることが可能となる。
【００３４】
さらに、単結晶半導体をチャネル形成領域として用いたトランジスタは、高い電流駆動能力を維持したまま、微細化が可能である。該微細なトランジスタを用いることで表示に寄与しない回路部の面積を縮小することができるため、表示部においては表示面積が拡大し、かつ表示装置の狭額縁化が達成できる。
【００３５】
本実施の形態では、走査線６４１、容量配線６４２、及び導電層６５０を同工程で形成し、信号線６４３、電流供給線６４４、導電層６４８、及び導電層６４９を同工程でそれぞれ形成している。
【００３６】
また、発光素子６１８に重畳するように、カラーフィルタ層６３４が画素の色にあわせて設けられている。
【００３７】
画素部６０２に少なくとも２色以上の画素、例えば青（Ｂ）、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）などを含むことで、多色表示を行う表示装置とすることができる。または、単色表示を行う表示装置としてもよい。
【００３８】
カラーフィルタ層はそれぞれ各画素の色に対応して設ければよく、例えば、青（Ｂ）の画素のカラーフィルタ層を青色とし、緑（Ｇ）の画素のカラーフィルタ層を緑色とし、赤（Ｒ）の画素のカラーフィルタ層を赤色とすればよい。
【００３９】
発光素子６１８はそれぞれ反射性を有する電極６１３と、ＥＬ層６１６と、透光性を有する電極６１７とを有する。反射性を有する電極６１３及び透光性を有する電極６１７は、一方が陽極として用いられ、他方が陰極として用いられる。
【００４０】
発光素子６１８は反射性を有する電極６１３を導電層６４９と接して設けることによって、トランジスタ６１２と電気的に接続する。
【００４１】
ＥＬ層６１６は、少なくともそれぞれ発光色の異なる第１発光層と第２発光層を積層させた構成とする。例えば、それぞれ発光色の異なる第１発光層と第２発光層を積層させた構成とし、それぞれの発光層における発光色を補色の関係とすることで、発光素子から得られる発光を白色発光とすることができる。または、ＥＬ層６１６を、それぞれ発光色の異なる第１発光層、第２発光層及び第３発光層を積層させた構成とし、それぞれの発光層における発光色を赤色、緑色、青色とすることで、発光素子から得られる発光を白色発光とすることができる。このように白色発光が可能な発光素子を、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各カラーフィルタ層と重畳させると、フルカラー表示が可能な表示装置とすることができる。
【００４２】
また、ＥＬ層６１６は、発光層の他に正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層等を有する積層構造とすることもできる。また、ＥＬ層を複数層積層させてもよく、ＥＬ層の一と他のＥＬ層との間に電荷発生層を設けてもよい。なお、陽極と陰極の間に発光層を複数層積層することで、例えば白色発光を呈する発光素子とすることができる。
【００４３】
なお、反射性を有する電極６１３とＥＬ層６１６との間に、透光性を有する導電層を設けてもよい。該透光性を有する導電層は、それぞれの画素において反射性を有する電極６１３と透光性を有する電極６１７との光学距離を調整する機能を有する。各発光素子でマイクロキャビティにより所望のスペクトルを増強させることで、色純度の高い表示パネルを実現できる。
【００４４】
ＥＬ層６１６を画素毎にメタルマスクにより塗り分けせず、連続膜で形成することによりメタルマスクを用いることにより生じる歩留まりの低下や工程の複雑化を回避することができる。よって高精細で色再現性の高い表示パネルを実現することが可能となる。
【００４５】
また、発光素子６１８と重畳するカラーフィルタ層６３４は、フォトリソグラフィ工程及びエッチング工程によって所定の形状に加工することができる。よって、微細なパターンのカラーフィルタ層を制御性よく形成することができ、高精細な表示装置を得ることができる。
【００４６】
また、画素間の領域や駆動回路部と重畳するように遮光層６３５を設けてもよい。遮光層６３５は、光を反射、又は吸収し、遮光性を有する材料を用いる。例えば、黒色の有機樹脂を用いることができ、感光性又は非感光性のポリイミドなどの樹脂材料に、顔料系の黒色樹脂やカーボンブラック、チタンブラック等を混合させて形成すればよい。また、遮光性の金属膜を用いることもでき、例えばクロム、モリブデン、ニッケル、チタン、コバルト、銅、タングステン、又はアルミニウムなどを用いればよい。
【００４７】
遮光層６３５の形成方法は特に限定されず、材料に応じて、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法などの乾式法、又はスピンコート、ディップ、スプレー塗布、液滴吐出法（インクジェット法等）、印刷法（スクリーン印刷、オフセット印刷等）などの湿式法を用い、必要に応じてエッチング法（ドライエッチング又はウエットエッチング）により所望のパターンに加工すればよい。
【００４８】
遮光層６３５は隣り合う画素への光漏れを防止することができるため、遮光層６３５を設けることで高コントラスト及びより高精細な表示を行うことが可能になる。
【００４９】
なお、ソース側駆動回路６０１はｎチャネル型トランジスタ６２３とｐチャネル型トランジスタ６２４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される。また、駆動回路は、トランジスタで形成される種々のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路又はＮＭＯＳ回路で形成しても良い。
【００５０】
また、駆動方式にデジタル方式を適用すると、アナログ方式に比べて駆動回路で必要な回路構成もさらに複雑になり、トランジスタの集積度も向上させる必要がある。本実施の形態で駆動回路に用いるトランジスタ６２３、トランジスタ６２４は、高い電流駆動能力を有し、高速動作が可能な、単結晶半導体をチャネル形成領域として用いた微細なトランジスタである。
【００５１】
また、本実施の形態では、基板上にソース側駆動回路及びゲート側駆動回路を形成する例を示すが、必ずしもその必要はなく、ソース側駆動回路及びゲート側駆動回路の一部、又は全部を基板上ではなく外部に形成することもできる。
【００５２】
なお、反射性を有する電極６１３の端部を覆って絶縁物６１４が形成されている。ここでは、ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いることにより形成する。
【００５３】
また、被覆性を良好なものとするため、絶縁物６１４の上端部又は下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにする。例えば、絶縁物６１４の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いた場合、絶縁物６１４の上端部のみに曲率半径（０．２μｍ〜３μｍ）を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物６１４として、光の照射によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光の照射によってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができる。
【００５４】
さらにシール材６０５で封止基板６０４を素子基板６１０と貼り合わせることにより、素子基板６１０、封止基板６０４、及びシール材６０５で囲まれた空間６０７に発光素子６１８が備えられた構造になっている。なお、空間６０７には、充填材が充填されており、不活性気体（窒素やアルゴン等）が充填される場合の他、有機樹脂、シール材６０５で充填される場合もある。有機樹脂及びシール材６０５には吸湿性を有する物質を含む材料を用いてもよい。
【００５５】
なお、シール材６０５にはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、これらの材料はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板６０４に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、ポリエステル又はアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。
【００５６】
本実施の形態のように、下地膜となる絶縁層６０３を素子基板６１０とトランジスタの半導体層の間に設けてもよい。絶縁層６０３は、素子基板６１０等の外部からの水等の汚染物質から素子を保護する保護層、封止膜としても機能する。絶縁層６０３を設けることで、発光素子の劣化を軽減し、表示装置の耐久性や寿命を向上させることができる。
【００５７】
絶縁層６０３としては窒化膜、及び窒化酸化膜の単層又は積層を用いることができる。具体的には、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウムなどを用いて、材料に合わせてＣＶＤ法、スパッタ法等により形成することができる。好ましくは、窒化珪素を用いてＣＶＤ法により形成するとよい。絶縁層６０３の膜厚は１００ｎｍ以上１μｍ以下程度とすればよい。また、絶縁層６０３として、酸化アルミニウム膜、ＤＬＣ膜、窒素含有炭素膜、硫化亜鉛及び酸化珪素を含む膜（ＺｎＳ・ＳｉＯ２膜）を用いてもよい。
【００５８】
または、絶縁層６０３として、膜厚の薄いガラス基板を用いることができる。例えば、３０μｍ以上１００μｍ以下の厚さのガラス基板を用いることができる。
【００５９】
また、素子基板６１０の下面（発光素子が設けられる面と対向する面）には、金属板を設けてもよい。また、絶縁層６０３を設ける場合には金属板を素子基板６１０の代わりに用いてもよい。金属板の膜厚に特に限定はないが、例えば、１０μｍ以上２００μｍ以下のものを用いると、表示装置の軽量化が図れるため好ましい。また、金属板を構成する材料としては特に限定はないが、アルミニウム、銅、ニッケル等の金属、または、アルミニウム合金若しくはステンレスなどの金属の合金などを好ましく用いることができる。
【００６０】
金属板と素子基板６１０とは、接着層によって接着して設けることができる。接着層としては、可視光硬化性、紫外線硬化性、または熱硬化性の接着剤を用いることができる。これらの接着剤の材質としては、例えばエポキシ樹脂やアクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂などが挙げられる。接着層に乾燥剤となる吸水物質を含ませてもよい。
【００６１】
本実施の形態において、表示装置に適用できるトランジスタ６１１、トランジスタ６１２、トランジスタ６２３、トランジスタ６２４の構造は特に限定されず、例えばトップゲート構造、又はボトムゲート構造のスタガ型及びプレーナ型などを用いることができる。また、トランジスタはチャネル形成領域が一つ形成されるシングルゲート構造でも、２つ形成されるダブルゲート構造もしくは３つ形成されるトリプルゲート構造であっても良い。また、チャネル領域の上下にゲート絶縁層を介して配置された２つのゲート電極層を有する、デュアルゲート型でもよい。
【００６２】
ゲート電極、及び同工程で形成される配線層（例えば、走査線６４１、容量配線６４２、及び導電層６５０）の材料は、モリブデン、チタン、クロム、タンタル、タングステン、アルミニウム、銅、ネオジム、スカンジウム等の金属材料又はこれらを主成分とする合金材料を用いて、単層で又は積層して形成することができる。
【００６３】
例えば、ゲート電極の２層の積層構造としては、アルミニウム層上にモリブデン層が積層された２層の積層構造、または銅層上にモリブデン層を積層した２層構造、または銅層上に窒化チタン層若しくは窒化タンタル層を積層した２層構造、窒化チタン層とモリブデン層とを積層した２層構造とすることが好ましい。３層の積層構造としては、タングステン層または窒化タングステン層と、アルミニウムとシリコンの合金層またはアルミニウムとチタンの合金層と、窒化チタン層またはチタン層とを積層した積層構造とすることが好ましい。
【００６４】
ゲート絶縁層は、プラズマＣＶＤ法又はスパッタリング法等を用いて、酸化シリコン層、窒化シリコン層、酸化窒化シリコン層又は窒化酸化シリコン層を単層で又は積層して形成することができる。また、ゲート絶縁層として、有機シランガスを用いたＣＶＤ法により酸化シリコン層を形成することも可能である。有機シランガスとしては、珪酸エチル（ＴＥＯＳ：化学式Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４）、テトラメチルシラン（ＴＭＳ：化学式Ｓｉ（ＣＨ３）４）、テトラメチルシクロテトラシロキサン（ＴＭＣＴＳ）、オクタメチルシクロテトラシロキサン（ＯＭＣＴＳ）、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）、トリエトキシシラン（ＳｉＨ（ＯＣ２Ｈ５）３）、トリスジメチルアミノシラン（ＳｉＨ（Ｎ（ＣＨ３）２）３）等のシリコン含有化合物を用いることができる。
【００６５】
ソース電極又はドレイン電極として機能する導電層、及び同工程で形成される配線層（例えば、信号線６４３、電流供給線６４４、導電層６４８、及び導電層６４９）の材料としては、Ａｌ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗから選ばれた元素、または上述した元素を成分とする合金か、上述した元素を組み合わせた合金等が挙げられる。また、熱処理を行う場合には、この熱処理に耐える耐熱性を導電膜に持たせることが好ましい。例えば、Ａｌ単体では耐熱性が劣り、また腐蝕しやすい等の問題点があるので耐熱性導電性材料と組み合わせて形成する。Ａｌと組み合わせる耐熱性導電性材料としては、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、スカンジウム（Ｓｃ）から選ばれた元素、または上述した元素を成分とする合金か、上述した元素を組み合わせた合金膜、または上述した元素を成分とする窒化物で形成する。
【００６６】
トランジスタ６１１、６１２、６２３、６２４を覆う絶縁膜６１９は、乾式法や湿式法で形成される無機絶縁膜、有機絶縁膜を用いることができる。例えば、ＣＶＤ法やスパッタリング法などを用いて得られる窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化タンタル膜、酸化ガリウム膜などを用いることができる。また、ポリイミド、アクリル、ベンゾシクロブテン系樹脂、ポリアミド、エポキシ等の有機材料を用いることができる。また上記有機材料の他に、低誘電率材料（ｌｏｗ−ｋ材料）、シロキサン系樹脂、ＰＳＧ（リンガラス）、ＢＰＳＧ（リンボロンガラス）等を用いることができる。
【００６７】
なおシロキサン系樹脂とは、シロキサン系材料を出発材料として形成されたＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む樹脂に相当する。シロキサン系樹脂は置換基としては有機基（例えばアルキル基やアリール基）やフルオロ基を用いても良い。また、有機基はフルオロ基を有していても良い。シロキサン系樹脂は塗布法により成膜し、焼成することによって絶縁膜４１９として用いることができる。
【００６８】
なお、これらの材料で形成される絶縁膜を複数積層させることで、絶縁膜６１９を形成してもよい。例えば、無機絶縁膜上に有機樹脂膜を積層する構造としてもよい。
【００６９】
また、画素部における表示方式は、プログレッシブ方式やインターレース方式等を用いることができる。また、カラー表示する際に画素で制御する色要素としては、ＲＧＢ（Ｒは赤、Ｇは緑、Ｂは青を表す）の三色に限定されない。例えば、ＲＧＢＷ（Ｗは白を表す）、又はＲＧＢに、イエロー、シアン、マゼンタ等を一色以上追加したものがある。なお、色要素のドット毎にその表示領域の大きさが異なっていてもよい。ただし、本実施の形態はカラー表示の表示パネルに限定されるものではなく、モノクロ表示の表示パネルに適用することもできる。
【００７０】
以上のように、本発明の一態様により、高精細の表示装置を提供することができる。
【００７１】
以上、本実施の形態に示す構成、方法などは、他の実施の形態に示す構成、方法などと適宜組み合わせて用いることができる。
【００７２】
（実施の形態２）
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有機ＥＬ発光を呈する発光素子の素子構造の一例について説明する。
【００７３】
図３（Ａ）に示す発光素子は、反射性を有する電極６１３と、反射性を有する電極６１３上のＥＬ層６１６と、ＥＬ層６１６上の透光性を有する電極６１７と、を有する。
【００７４】
ＥＬ層６１６は、少なくとも発光性の有機化合物を含む発光層が含まれていれば良い。そのほか、電子輸送性の高い物質を含む層、正孔輸送性の高い物質を含む層、電子注入性の高い物質を含む層、正孔注入性の高い物質を含む層、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）を含む層等を適宜組み合わせた積層構造を構成することができる。本実施の形態において、ＥＬ層６１６は、反射性を有する電極６１３側から、正孔注入層７０１、正孔輸送層７０２、発光層７０３、電子輸送層７０４、及び電子注入層７０５の順で積層されている。
【００７５】
図３（Ａ）に示す発光素子の構成例及び作製方法について説明する。
【００７６】
まず、反射性を有する電極６１３を形成する。反射性を有する電極６１３は、光の取り出し方向と反対側に設けられ、反射性を有する材料を用いて形成される。反射性を有する材料としては、アルミニウム、金、白金、銀、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、又はパラジウム等の金属材料を用いることができる。そのほか、アルミニウムとチタンの合金、アルミニウムとニッケルの合金、アルミニウムとネオジムの合金などのアルミニウムを含む合金（アルミニウム合金）や銀と銅の合金などの銀を含む合金を用いることもできる。銀と銅の合金は、耐熱性が高いため好ましい。さらに、アルミニウム合金膜に接する金属膜、又は金属酸化物膜を積層することでアルミニウム合金膜の酸化を抑制することができる。該金属膜、金属酸化物膜の材料としては、チタン、酸化チタンなどが挙げられる。上述の材料は、地殻における存在量が多く安価であるため、発光素子の作製コストを低減することができ、好ましい。
【００７７】
本実施の形態においては、反射性を有する電極６１３を発光素子の陽極として用いる場合を例に説明する。但し、本発明の実施の形態はこれに限られない。
【００７８】
次に、反射性を有する電極６１３上に、ＥＬ層６１６を形成する。本実施の形態において、ＥＬ層６１６は、正孔注入層７０１、正孔輸送層７０２、発光層７０３、電子輸送層７０４、電子注入層７０５を有する。
【００７９】
正孔注入層７０１は、正孔注入性の高い物質を含む層である。正孔注入性の高い物質としては、例えば、モリブデン酸化物、チタン酸化物、バナジウム酸化物、レニウム酸化物、ルテニウム酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、タンタル酸化物、銀酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物等の金属酸化物を用いることができる。また、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）、銅（ＩＩ）フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）等のフタロシアニン系の化合物を用いることができる。
【００８０】
また、低分子の有機化合物である４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＰＡＢ）、４，４’−ビス（Ｎ−｛４−［Ｎ’−（３−メチルフェニル）−Ｎ’−フェニルアミノ］フェニル｝−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）、１，３，５−トリス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ベンゼン（略称：ＤＰＡ３Ｂ）、３−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）、３，６−ビス［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）、３−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）アミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＮ１）等の芳香族アミン化合物等を用いることができる。
【００８１】
さらに、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）を用いることもできる。例えば、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）、ポリ（４−ビニルトリフェニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）、ポリ［Ｎ−（４−｛Ｎ’−［４−（４−ジフェニルアミノ）フェニル］フェニル−Ｎ’−フェニルアミノ｝フェニル）メタクリルアミド］（略称：ＰＴＰＤＭＡ）、ポリ［Ｎ，Ｎ’−ビス（４−ブチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）ベンジジン］（略称：Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ）などの高分子化合物が挙げられる。また、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリアニリン／ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＡｎｉ／ＰＳＳ）等の酸を添加した高分子化合物を用いることができる。
【００８２】
特に、正孔注入層７０１として、正孔輸送性の高い有機化合物にアクセプター性物質を含有させた複合材料を用いることが好ましい。正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有させた複合材料を用いることにより、反射性を有する電極６１３からの正孔注入性を良好にし、発光素子の駆動電圧を低減することができる。これらの複合材料は、正孔輸送性の高い物質とアクセプター物質とを共蒸着することにより形成することができる。該複合材料を用いて正孔注入層７０１を形成することにより、反射性を有する電極６１３からＥＬ層６１６への正孔注入が容易となる。
【００８３】
複合材料に用いる有機化合物としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）など、種々の化合物を用いることができる。なお、複合材料に用いる有機化合物としては、正孔輸送性の高い有機化合物であることが好ましい。具体的には、１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質であることが好ましい。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。以下では、複合材料に用いることのできる有機化合物を具体的に列挙する。
【００８４】
複合材料に用いることのできる有機化合物としては、例えば、ＴＤＡＴＡ、ＭＴＤＡＴＡ、ＤＰＡＢ、ＤＮＴＰＤ、ＤＰＡ３Ｂ、ＰＣｚＰＣＡ１、ＰＣｚＰＣＡ２、ＰＣｚＰＣＮ１、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ又はα−ＮＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４−フェニル−４’−（９−フェニルフルオレン−９−イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＰＡＦＬＰ）等の芳香族アミン化合物や、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、１，３，５−トリス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］ベンゼン（略称：ＴＣＰＢ）、９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）、９−フェニル−３−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＰＣｚＰＡ）、１，４−ビス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］−２，３，５，６−テトラフェニルベンゼン等のカルバゾール誘導体を用いることができる。
【００８５】
また、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、９，１０−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）アントラセン（略称：ＤＰＰＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ビス（４−フェニルフェニル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＢＡ）、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＡｎｔｈ）、９，１０−ビス（４−メチル−１−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＭＮＡ）、９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン、９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン等の芳香族炭化水素化合物を用いることができる。
【００８６】
さらに、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン、９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ジフェニル−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス（２−フェニルフェニル）−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス［（２，３，４，５，６−ペンタフェニル）フェニル］−９，９’−ビアントリル、アントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン、ペンタセン、コロネン、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（略称：ＤＰＶＢｉ）、９，１０−ビス［４−（２，２−ジフェニルビニル）フェニル］アントラセン（略称：ＤＰＶＰＡ）等の芳香族炭化水素化合物を用いることができる。
【００８７】
また、電子受容体としては、７，７，８，８−テトラシアノ−２，３，５，６−テトラフルオロキノジメタン（略称：Ｆ４−ＴＣＮＱ）、クロラニル等の有機化合物や、遷移金属酸化物を挙げることができる。また、元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。
【００８８】
なお、上述したＰＶＫ、ＰＶＴＰＡ、ＰＴＰＤＭＡ、Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ等の高分子化合物と、上述した電子受容体を用いて複合材料を形成し、正孔注入層７０１に用いてもよい。
【００８９】
正孔輸送層７０２は、正孔輸送性の高い物質を含む層である。正孔輸送性の高い物質としては、例えば、ＮＰＢ、ＴＰＤ、ＢＰＡＦＬＰ、４，４’−ビス［Ｎ−（９，９−ジメチルフルオレン−２−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＦＬＤＰＢｉ）、４，４’−ビス［Ｎ−（スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−イル）−Ｎ―フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＳＰＢ）等の芳香族アミン化合物を用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質である。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。なお、正孔輸送性の高い物質を含む層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
【００９０】
また、正孔輸送層７０２には、ＣＢＰ、ＣｚＰＡ、ＰＣｚＰＡのようなカルバゾール誘導体や、ｔ−ＢｕＤＮＡ、ＤＮＡ、ＤＰＡｎｔｈのようなアントラセン誘導体を用いても良い。
【００９１】
また、正孔輸送層７０２には、ＰＶＫ、ＰＶＴＰＡ、ＰＴＰＤＭＡ、Ｐｏｌｙ−ＴＰＤなどの高分子化合物を用いることもできる。
【００９２】
発光層７０３は、発光性の有機化合物を含む層である。発光性の有機化合物としては、例えば、蛍光を発光する蛍光性化合物や燐光を発光する燐光性化合物を用いることができる。
【００９３】
発光層７０３に用いることができる蛍光性化合物としては、例えば、青色系の発光材料として、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルスチルベン−４，４’−ジアミン（略称：ＹＧＡ２Ｓ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（１０−フェニル−９−アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＹＧＡＰＡ）、４−（１０−フェニル−９−アントリル）−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡＰＡ）などが挙げられる。また、緑色系の発光材料として、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−２−アントリル］−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＢＰｈＡ）、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＰＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−２−アントリル］−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＢＰｈＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）］−Ｎ−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ−フェニルアントラセン−２−アミン（略称：２ＹＧＡＢＰｈＡ）、Ｎ，Ｎ，９−トリフェニルアントラセン−９−アミン（略称：ＤＰｈＡＰｈＡ）などが挙げられる。また、黄色系の発光材料として、ルブレン、５，１２−ビス（１，１’−ビフェニル−４−イル）−６，１１−ジフェニルテトラセン（略称：ＢＰＴ）などが挙げられる。また、赤色系の発光材料として、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メチルフェニル）テトラセン−５，１１−ジアミン（略称：ｐ−ｍＰｈＴＤ）、７，１４−ジフェニル−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メチルフェニル）アセナフト［１，２−ａ］フルオランテン−３，１０−ジアミン（略称：ｐ−ｍＰｈＡＦＤ）などが挙げられる。
【００９４】
また、発光層７０３に用いることができる燐光性化合物としては、例えば、青色系の発光材料として、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）テトラキス（１−ピラゾリル）ボラート（略称：ＦＩｒ６）、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：ＦＩｒｐｉｃ）、ビス｛２−［３’，５’−ビス（トリフルオロメチル）フェニル］ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’｝イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：Ｉｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ））、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：ＦＩｒ（ａｃａｃ））などが挙げられる。また、緑色系の発光材料として、トリス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）、ビス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ））、ビス（１，２−ジフェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾラト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｂｉ）２（ａｃａｃ））、ビス（ベンゾ［ｈ］キノリナト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｚｑ）２（ａｃａｃ））、トリス（ベンゾ［ｈ］キノリナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｂｚｑ）３）などが挙げられる。また、黄色系の発光材料として、ビス（２，４−ジフェニル−１，３−オキサゾラト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｄｐｏ）２（ａｃａｃ））、ビス［２−（４’−パーフルオロフェニルフェニル）ピリジナト］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐ−ＰＦ−ｐｈ）２（ａｃａｃ））、ビス（２−フェニルベンゾチアゾラト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｔ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）−５−メチルピラジナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス｛２−（４−メトキシフェニル）−３，５−ジメチルピラジナト｝イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｄｍｍｏｐｐｒ）２（ａｃａｃ））などが挙げられる。また、橙色系の発光材料として、トリス（２−フェニルキノリナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｑ）３）、ビス（２−フェニルキノリナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｑ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス（３，５−ジメチル−２−フェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス（５−イソプロピル−３−メチル−２−フェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｍｐｐｒ−ｉＰｒ）２（ａｃａｃ））などが挙げられる。また、赤色系の発光材料として、ビス［２−（２’−ベンゾ［４，５−α］チエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ３’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（���ｔｐ）２（ａｃａｃ））、ビス（１−フェニルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｉｑ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス（２，３，５−トリフェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ａｃａｃ））、（ジピバロイルメタナト）ビス（２，３，５−トリフェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ））、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィリン白金（ＩＩ）（略称：ＰｔＯＥＰ）等の有機金属錯体が挙げられる。また、トリス（アセチルアセトナト）（モノフェナントロリン）テルビウム（ＩＩＩ）（略称：Ｔｂ（ａｃａｃ）３（Ｐｈｅｎ））、トリス（１，３−ジフェニル−１，３−プロパンジオナト）（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＤＢＭ）３（Ｐｈｅｎ））、トリス［１−（２−テノイル）−３，３，３−トリフルオロアセトナト］（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＴＴＡ）３（Ｐｈｅｎ））等の希土類金属錯体は、希土類金属イオンからの発光（異なる多重度間の電子遷移）であるため、燐光性化合物として用いることができる。
【００９５】
なお、発光層７０３としては、上述した発光性の有機化合物（ゲスト材料）を他の物質（ホスト材料）に分散させた構成としてもよい。ホスト材料としては、各種のものを用いることができ、発光性の物質よりも最低空軌道準位（ＬＵＭＯ準位）が高く、最高被占有軌道準位（ＨＯＭＯ準位）が低い物質を用いることが好ましい。
【００９６】
ホスト材料としては、具体的には、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌｑ）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（ＩＩ）（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：ＢＡｌｑ）、ビス（８−キノリノラト）亜鉛（ＩＩ）（略称：Ｚｎｑ）、ビス［２−（２−ベンゾオキサゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＰＢＯ）、ビス［２−（２−ベンゾチアゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＢＴＺ）などの金属錯体、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、２，２’，２’’−（１，３，５−ベンゼントリイル）トリス（１−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール）（略称：ＴＰＢＩ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）などの複素環化合物や、９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）、３，６−ジフェニル−９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＤＰＣｚＰＡ）、９，１０−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）アントラセン（略称：ＤＰＰＡ）、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、９，９’−ビアントリル（略称：ＢＡＮＴ）、９，９’−（スチルベン−３，３’−ジイル）ジフェナントレン（略称：ＤＰＮＳ）、９，９’−（スチルベン−４，４’−ジイル）ジフェナントレン（略称：ＤＰＮＳ２）、３，３’，３’’−（ベンゼン−１，３，５−トリイル）トリピレン（略称：ＴＰＢ３）、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、６，１２−ジメトキシ−５，１１−ジフェニルクリセンなどの縮合芳香族化合物、Ｎ，Ｎ−ジフェニル−９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＣｚＡ１ＰＡ）、４−（１０−フェニル−９−アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＤＰｈＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＰＣＡＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−｛４−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］フェニル｝−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＰＣＡＰＢＡ）、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）、ＮＰＢ（またはα−ＮＰＤ）、ＴＰＤ、ＤＦＬＤＰＢｉ、ＢＳＰＢなどの芳香族アミン化合物などを用いることができる。
【００９７】
また、ホスト材料は複数種用いることができる。例えば、結晶化を抑制するためにルブレン等の結晶化を抑制する物質をさらに添加してもよい。また、ゲスト材料へのエネルギー移動をより効率良く行うためにＮＰＢ、あるいはＡｌｑ等をさらに添加してもよい。
【００９８】
ゲスト材料をホスト材料に分散させた構成とすることにより、発光層７０３の結晶化を抑制することができる。また、ゲスト材料の濃度が高いことによる濃度消光を抑制することができる。
【００９９】
また、発光層７０３として高分子化合物を用いることができる。具体的には、青色系の発光材料として、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）（略称：ＰＦＯ）、ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（２，５−ジメトキシベンゼン−１，４−ジイル）］（略称：ＰＦ−ＤＭＯＰ）、ポリ｛（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−［Ｎ，Ｎ’−ジ−（ｐ−ブチルフェニル）−１，４−ジアミノベンゼン］｝（略称：ＴＡＢ−ＰＦＨ）などが挙げられる。また、緑色系の発光材料として、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）（略称：ＰＰＶ）、ポリ［（９，９−ジヘキシルフルオレン−２，７−ジイル）−ａｌｔ−ｃｏ−（ベンゾ［２，１，３］チアジアゾール−４，７−ジイル）］（略称：ＰＦＢＴ）、ポリ［（９，９−ジオクチル−２，７−ジビニレンフルオレニレン）−ａｌｔ−ｃｏ−（２−メトキシ−５−（２−エチルヘキシロキシ）−１，４−フェニレン）］などが挙げられる。また、橙色〜赤色系の発光材料として、ポリ［２−メトキシ−５−（２’−エチルヘキソキシ）−１，４−フェニレンビニレン］（略称：ＭＥＨ−ＰＰＶ）、ポリ（３−ブチルチオフェン−２，５−ジイル）（略称：Ｒ４−ＰＡＴ）、ポリ｛［９，９−ジヘキシル−２，７−ビス（１−シアノビニレン）フルオレニレン］−ａｌｔ−ｃｏ−［２，５−ビス（Ｎ，Ｎ’−ジフェニルアミノ）−１，４−フェニレン］｝、ポリ｛［２−メトキシ−５−（２−エチルヘキシロキシ）−１，４−ビス（１−シアノビニレンフェニレン）］−ａｌｔ−ｃｏ−［２，５−ビス（Ｎ，Ｎ’−ジフェニルアミノ）−１，４−フェニレン］｝（略称：ＣＮ−ＰＰＶ−ＤＰＤ）などが挙げられる。
【０１００】
なお、発光層を２層以上の積層構造としても良い。発光層を２層以上の積層構造とし、各々の発光層に用いる発光物質の種類を変えることにより様々な発光色を得ることができる。また、発光層を複数層積層させ、それぞれの発光層に含まれる発光物質として発光色の異なる複数の発光物質を用いることにより、ブロードなスペクトルの発光や白色発光を得ることもできる。
【０１０１】
例えば、発光層７０３を、それぞれ発光色の異なる第１発光層と第２発光層を積層させた構成とし、それぞれの発光層における発光色を補色の関係とすることで、発光層７０３から得られる発光を白色発光とすることができる。または、発光層７０３を、第１発光層、第２発光層及び第３発光層を積層させた構成とし、それぞれの発光層における発光色を赤色、緑色、青色とすることで、発光層７０３から得られる発光を白色発光とすることができる。このように白色発光が可能な発光素子を、実施の形態１で示した表示装置に適用し、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各カラーフィルタ層と重畳させることで、フルカラー表示が可能な表示装置とすることができる。
【０１０２】
電子輸送層７０４は、電子輸送性の高い物質を含む層である。電子輸送性の高い物質としては、例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）など、キノリン骨格又はベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等が挙げられる。また、この他ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体なども用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）や、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）なども用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。また、電子輸送層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
【０１０３】
電子注入層７０５は、電子注入性の高い物質を含む層である。電子注入層７０５には、リチウム、セシウム、カルシウム、フッ化リチウム、フッ化セシウム、フッ化カルシウム、リチウム酸化物等のようなアルカリ金属、アルカリ土類金属、又はそれらの化合物を用いることができる。また、フッ化エルビウムのような希土類金属化合物を用いることができる。また、上述した電子輸送層７０４を構成する物質を用いることもできる。
【０１０４】
なお、上述した正孔注入層７０１、正孔輸送層７０２、発光層７０３、電子輸送層７０４、電子注入層７０５は、それぞれ、蒸着法（真空蒸着法を含む）、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。
【０１０５】
そして、ＥＬ層６１６上に、透光性を有する電極６１７を形成する。
【０１０６】
透光性を有する電極６１７は、光の取り出し方向に設けられるため、透光性を有する材料を用いて形成する。透光性を有する材料としては、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、ガリウムを添加した酸化亜鉛、グラフェンなどを用いることができる。
【０１０７】
また、透光性を有する電極６１７として、金、白金、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、又はチタン等の金属材料を用いることができる。または、それら金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン）等を用いてもよい。なお、金属材料（又はその窒化物）を用いる場合、透光性を有する程度に薄くすればよい。
【０１０８】
本発明の一態様の表示装置において、画素部に含まれる複数の発光素子のＥＬ層６１６は、それぞれの画素間において共通化しており、連続膜で形成されている。従って、作製工程においてメタルマスクを用いた塗り分けが不要であるため、大面積を一括して成膜することも可能であり、表示装置の大型化及び生産性の向上を図ることができる。さらに、表示部において表示領域を拡大することができる。また、メタルマスクを用いた際に生じうる、パーティクルの混入等による欠陥を防止することができるため、歩留まりよく表示装置を生産することができる。
【０１０９】
ＥＬ層は、図３（Ｂ１）（Ｂ２）に示すように、反射性を有する電極６１３と透光性を有する電極６１７との間に複数積層されていても良い。図３（Ｂ１）は反射性を有する電極６１３と透光性を有する電極６１７との間に、第１ＥＬ層８００と第２ＥＬ層８０１とを間に電荷発生層８０３とを設けて積層し、ＥＬ層を２層有する例であり、図３（Ｂ２）は反射性を有する電極６１３と透光性を有する電極６１７との間に第１ＥＬ層８００と、第２ＥＬ層８０１と、第３ＥＬ層８０２とを間に電荷発生層８０３ａ、８０３ｂとを設けて積層し、ＥＬ層を３層有する例である。
【０１１０】
ＥＬ層を積層する場合、積層されたＥＬ層（第１ＥＬ層８００、第２ＥＬ層８０１、第３ＥＬ層８０２）の間には、電荷発生層（電荷発生層８０３、８０３ａ、８０３ｂ）を設けることが好ましい。電荷発生層８０３、８０３ａ、８０３ｂは上述の複合材料で形成することができる。また、電荷発生層８０３、８０３ａ、８０３ｂは複合材料からなる層と他の材料からなる層との積層構造でもよい。この場合、他の材料からなる層としては、電子供与性物質と電子輸送性の高い物質とを含む層や、透明導電膜からなる層などを用いることができる。このような構成を有する発光素子は、エネルギーの移動や消光などの問題が起こり難く、材料の選択の幅が広がることで高い発光効率と長い寿命とを併せ持つ発光素子とすることが容易である。また、一方のＥＬ層で燐光発光、他方で蛍光発光を得ることも容易である。この構造は上述のＥＬ層の構造と組み合わせて用いることができる。
【０１１１】
図３（Ｂ１）（Ｂ２）に示すように積層されるＥＬ層の間に電荷発生層を配置すると、電流密度を低く保ったまま、高輝度でありながら長寿命な素子とできる。また、電極材料の抵抗による電圧降下を小さくできるので、大面積での均一発光が可能となる。
【０１１２】
また、ＥＬ層が２層積層された構成を有する積層型素子の場合において、第１ＥＬ層から得られる発光の発光色と第２ＥＬ層から得られる発光の発光色を補色の関係にすることによって、白色発光を外部に取り出すことができる。なお、第１ＥＬ層および第２ＥＬ層のそれぞれが補色の関係にある複数の発光層を有する構成としても、白色発光が得られる。補色の関係としては、青色と黄色、あるいは青緑色と赤色などが挙げられる。青色、黄色、青緑色、赤色に発光する物質としては、例えば、先に列挙した発光物質の中から適宜選択すればよい。
【０１１３】
以下に、複数のＥＬ層が積層する構成を有する発光素子の一例を示す。まず第１ＥＬ層および第２ＥＬ層のそれぞれが補色の関係にある複数の発光層を有し、白色発光が得られる構成の一例を示す。
【０１１４】
例えば、第１ＥＬ層は、青色〜青緑色の波長領域にピークを有する発光スペクトルを示す第１発光層と、黄色〜橙色の波長領域にピークを有する発光スペクトルを示す第２発光層とを有し、第２ＥＬ層は、青緑色〜緑色の波長領域にピークを有する発光スペクトルを示す第３発光層と、橙色〜赤色の波長領域にピークを有する発光スペクトルを示す第４発光層とを有するものとする。
【０１１５】
この場合、第１ＥＬ層からの発光は、第１発光層および第２発光層の両方からの発光を合わせたものであるので、青色〜青緑色の波長領域および黄色〜橙色の波長領域の両方にピークを有する発光スペクトルを示す。すなわち、第１ＥＬ層は２波長型の白色または白色に近い色の発光を呈する。
【０１１６】
また、第２ＥＬ層からの発光は、第３発光層および第４発光層の両方からの発光を合わせたものであるので、青緑色〜緑色の波長領域および橙色〜赤色の波長領域の両方にピークを有する発光スペクトルを示す。すなわち、第２ＥＬ層は、第１ＥＬ層とは異なる２波長型の白色または白色に近い色の発光を呈する。
【０１１７】
したがって、第１ＥＬ層からの発光および第２ＥＬ層からの発光を重ね合わせることにより、青色〜青緑色の波長領域、青緑色〜緑色の波長領域、黄色〜橙色の波長領域、橙色〜赤色の波長領域をカバーする白色発光を得ることができる。
【０１１８】
また、黄色〜橙色の波長領域（５６０ｎｍ以上５８０ｎｍ未満）は、視感度の高い波長領域であるため、発光スペクトルのピークが黄色〜橙色の波長領域にある発光層を有するＥＬ層を発光層に適用することは有用である。例えば、発光スペクトルのピークが青色の波長領域にある発光層を有する第１ＥＬ層と、発光スペクトルのピークが黄色の波長領域にある発光層を有する第２ＥＬ層と、発光スペクトルのピークが赤色の波長領域にある発光層を有する第３ＥＬ層と、を積層させた構成を適用することができる。
【０１１９】
また、黄色〜橙色を呈するＥＬ層を２層以上積層する構成としてもよい。黄色〜橙色を呈するＥＬ層を２層以上積層することによって発光素子の電力効率をより向上させることができる。
【０１２０】
例えば、図３（Ｂ２）のようにＥＬ層を３層積層させた発光素子を構成する場合において、発光スペクトルのピークが青色の波長領域（４００ｎｍ以上４８０ｎｍ未満）にある発光層を有する第１ＥＬ層に、発光スペクトルのピークが黄色〜橙色の波長領域にある発光層をそれぞれ有する第２、第３ＥＬ層を積層する構成を適用することができる。なお、第２ＥＬ層及び第３ＥＬ層からの発光スペクトルのピークの波長は、互いに同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【０１２１】
ＥＬ層をより多層に積層すると発光素子の電力効率が向上するが、それに伴い作製工程が煩雑化してしまうという問題がある。従って特に図３（Ｂ２）のように、ＥＬ層を３層積層する構成であると、２層の場合と比べて電力効率が高く、４層以上とする場合比べて簡略な工程で作製することができるため好ましい。
【０１２２】
ＥＬ層は、図３（Ｃ）に示すように、反射性を有する電極６１３と透光性を有する電極６１７との間に、正孔注入層７０１、正孔輸送層７０２、発光層７０３、電子輸送層７０４、電子注入バッファー層７０６、電子リレー層７０７、及び透光性を有する電極６１７と接する複合材料層７０８を有していても良い。
【０１２３】
透光性を有する電極６１７と接する複合材料層７０８を設けることで、特にスパッタリング法を用いて透光性を有する電極６１７を形成する際に、ＥＬ層６１６が受けるダメージを低減することができるため、好ましい。複合材料層７０８は、前述の、正孔輸送性の高い有機化合物にアクセプター性物質を含有させた複合材料を用いることができる。
【０１２４】
さらに、電子注入バッファー層７０６を設けることで、複合材料層７０８と電子輸送層７０４との間の注入障壁を緩和することができるため、複合材料層７０８で生じた電子を電子輸送層７０４に容易に注入することができる。
【０１２５】
電子注入バッファー層７０６には、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物（アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む））等の電子注入性の高い物質を用いることが可能である。
【０１２６】
また、電子注入バッファー層７０６が、電子輸送性の高い物質とドナー性物質を含んで形成される場合には、電子輸送性の高い物質に対して質量比で、０．００１以上０．１以下の比率でドナー性物質を添加することが好ましい。なお、ドナー性物質としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物（アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む））の他、テトラチアナフタセン（略称：ＴＴＮ）、ニッケロセン、デカメチルニッケロセン等の有機化合物を用いることもできる。なお、電子輸送性の高い物質としては、先に説明した電子輸送層７０４の材料と同様の材料を用いて形成することができる。
【０１２７】
さらに、電子注入バッファー層７０６と複合材料層７０８との間に、電子リレー層７０７を形成することが好ましい。電子リレー層７０７は、必ずしも設ける必要は無いが、電子輸送性の高い電子リレー層７０７を設けることで、電子注入バッファー層７０６へ電子を速やかに送ることが可能となる。
【０１２８】
複合材料層７０８と電子注入バッファー層７０６との間に電子リレー層７０７が挟まれた構造は、複合材料層７０８に含まれるアクセプター性物質と、電子注入バッファー層７０６に含まれるドナー性物質とが相互作用を受けにくく、互いの機能を阻害しにくい構造である。したがって、駆動電圧の上昇を防ぐことができる。
【０１２９】
電子リレー層７０７は、電子輸送性の高い物質を含み、該電子輸送性の高い物質のＬＵＭＯ準位は、複合材料層７０８に含まれるアクセプター性物質のＬＵＭＯ準位と、電子輸送層７０４に含まれる電子輸送性の高い物質のＬＵＭＯ準位との間となるように形成する。また、電子リレー層７０７がドナー性物質を含む場合には、当該ドナー性物質のドナー準位も複合材料層７０８におけるアクセプター性物質のＬＵＭＯ準位と、電子輸送層７０４に含まれる電子輸送性の高い物質のＬＵＭＯ準位との間となるようにする。具体的なエネルギー準位の数値としては、電子リレー層７０７に含まれる電子輸送性の高い物質のＬＵＭＯ準位は−５．０ｅＶ以上、好ましくは−５．０ｅＶ以上−３．０ｅＶ以下とするとよい。
【０１３０】
電子リレー層７０７に含まれる電子輸送性の高い物質としてはフタロシアニン系の材料又は金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体を用いることが好ましい。
【０１３１】
電子リレー層７０７に含まれるフタロシアニン系材料としては、具体的にはＣｕＰｃ、ＳｎＰｃ（Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ  ｔｉｎ（ＩＩ）  ｃｏｍｐｌｅｘ）、ＺｎＰｃ（Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ  ｚｉｎｃ  ｃｏｍｐｌｅｘ）、ＣｏＰｃ（Ｃｏｂａｌｔ（ＩＩ）ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ，  β−ｆｏｒｍ）、ＦｅＰｃ（Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ  Ｉｒｏｎ）及びＰｈＯ−ＶＯＰｃ（Ｖａｎａｄｙｌ  ２，９，１６，２３−ｔｅｔｒａｐｈｅｎｏｘｙ−２９Ｈ，３１Ｈ−ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ）のいずれかを用いることが好ましい。
【０１３２】
電子リレー層７０７に含まれる金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体としては、金属−酸素の二重結合を有する金属錯体を用いることが好ましい。金属−酸素の二重結合はアクセプター性（電子を受容しやすい性質）を有するため、電子の移動（授受）がより容易になる。また、金属−酸素の二重結合を有する金属錯体は安定である。したがって、金属−酸素の二重結合を有する金属錯体を用いることにより発光素子を低電圧でより安定に駆動することが可能になる。
【０１３３】
金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体としてはフタロシアニン系材料が好ましい。具体的には、ＶＯＰｃ（Ｖａｎａｄｙｌ  ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ）、ＳｎＯＰｃ（Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ  ｔｉｎ（ＩＶ）  ｏｘｉｄｅ  ｃｏｍｐｌｅｘ）及びＴｉＯＰｃ（Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ  ｔｉｔａｎｉｕｍ  ｏｘｉｄｅ  ｃｏｍｐｌｅｘ）のいずれかは、分子構造的に金属−酸素の二重結合が他の分子に対して作用しやすく、アクセプター性が高いため好ましい。
【０１３４】
なお、上述したフタロシアニン系材料としては、フェノキシ基を有するものが好ましい。具体的にはＰｈＯ−ＶＯＰｃのような、フェノキシ基を有するフタロシアニン誘導体が好ましい。フェノキシ基を有するフタロシアニン誘導体は、溶媒に可溶である。そのため、発光素子を形成する上で扱いやすいという利点を有する。また、溶媒に可溶であるため、成膜に用いる装置のメンテナンスが容易になるという利点を有する。
【０１３５】
電子リレー層７０７はさらにドナー性物質を含んでいても良い。ドナー性物質としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属及びこれらの化合物（アルカリ金属化合物（酸化リチウムなどの酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウムなどの炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、又は希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む））の他、テトラチアナフタセン（略称：ＴＴＮ）、ニッケロセン、デカメチルニッケロセンなどの有機化合物を用いることができる。電子リレー層７０７にこれらドナー性物質を含ませることによって、電子の移動が容易となり、発光素子をより低電圧で駆動することが可能になる。
【０１３６】
電子リレー層７０７にドナー性物質を含ませる場合、電子輸送性の高い物質としては上記した材料の他、複合材料層７０８に含まれるアクセプター性物質のアクセプター準位より高いＬＵＭＯ準位を有する物質を用いることができる。具体的なエネルギー準位としては、−５．０ｅＶ以上、好ましくは−５．０ｅＶ以上−３．０ｅＶ以下の範囲にＬＵＭＯ準位を有する物質を用いることが好ましい。このような物質としては例えば、ペリレン誘導体や、含窒素縮合芳香族化合物などが挙げられる。なお、含窒素縮合芳香族化合物は、安定であるため、電子リレー層７０７を形成する為に用いる材料として、好ましい材料である。
【０１３７】
ペリレン誘導体の具体例としては、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸二無水物（略称：ＰＴＣＤＡ）、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボキシリックビスベンゾイミダゾール（略称：ＰＴＣＢＩ）、Ｎ，Ｎ’−ジオクチル−３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸ジイミド（略称：ＰＴＣＤＩ−Ｃ８Ｈ）、Ｎ，Ｎ’−ジヘキシル−３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸ジイミド（略称：Ｈｅｘ  ＰＴＣ）等が挙げられる。
【０１３８】
また、含窒素縮合芳香族化合物の具体例としては、ピラジノ［２，３−ｆ］［１，１０］フェナントロリン−２，３−ジカルボニトリル（略称：ＰＰＤＮ）、２，３，６，７，１０，１１−ヘキサシアノ−１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザトリフェニレン（略称：ＨＡＴ（ＣＮ）６）、２，３−ジフェニルピリド［２，３−ｂ］ピラジン（略称：２ＰＹＰＲ）、２，３−ビス（４−フルオロフェニル）ピリド［２，３−ｂ］ピラジン（略称：Ｆ２ＰＹＰＲ）等が挙げられる。
【０１３９】
その他にも、７，７，８，８，−テトラシアノキノジメタン（略称：ＴＣＮＱ）、１，４，５，８，−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物（略称：ＮＴＣＤＡ）、パーフルオロペンタセン、銅ヘキサデカフルオロフタロシアニン（略称：Ｆ１６ＣｕＰｃ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（２，２，３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，８−ペンタデカフルオロオクチル）−１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド（略称：ＮＴＣＤＩ−Ｃ８Ｆ）、３’，４’−ジブチル−５，５’’−ビス（ジシアノメチレン）−５，５’’−ジヒドロ−２，２’：５’，２’’−テルチオフェン）（略称：ＤＣＭＴ）、メタノフラーレン（例えば、［６，６］−フェニルＣ６１酪酸メチルエステル）等を用いることができる。
【０１４０】
なお、電子リレー層７０７にドナー性物質を含ませる場合、電子輸送性の高い物質とドナー性物質との共蒸着などの方法によって電子リレー層７０７を形成すれば良い。
【０１４１】
正孔注入層７０１、正孔輸送層７０２、発光層７０３、及び電子輸送層７０４は前述の材料を用いてそれぞれ形成すれば良い。
【０１４２】
以上、本実施の形態に示す構成、方法などは、他の実施の形態に示す構成、方法などと適宜組み合わせて用いることができる。
【０１４３】
（実施の形態３）
本実施の形態では、上記実施の形態で示した表示装置を表示パネルとして含み、三次元（３Ｄ）表示が可能な表示装置について、図面を参照して説明する。
【０１４４】
図４（Ａ）に示す表示装置は、マトリクス状に配置された複数の画素を一インチあたり３５０以上含む（水平解像度が３５０ｐｐｉ以上である）、さらに好ましくは４００以上含む（水平解像度が４００ｐｐｉ以上である）画素部及び画素部に重畳して設けられたカラーフィルタ層を含む表示パネル１０と、表示パネル１０の光射出側、すなわち表示装置を視認者が視認する側に設けられたシャッターパネル２０と、を有している。なお、表示パネル１０として、上記実施の形態で示した表示装置を含むものとする。
【０１４５】
シャッターパネル２０は、複数の光学シャッター領域を有する。光学シャッター領域には、液晶素子と、当該液晶素子の透過状態又は非透過状態を選択するスイッチング素子とを含む。液晶素子を非透過状態とすることによって、表示パネル１０からの発光を遮光することが可能である。
【０１４６】
表示パネル１０からの発光に対して、選択的に遮光領域（バリア領域）を設けることによって、特定の視野角が与えられ、右目用と左目用とで異なる空間領域に発光が得られ、各々の目に対応する像のみが視認者に認識される。これによって、表示装置による表示を三次元表示とすることができる。すなわち、図４（Ａ）において、シャッターパネル２０は所謂視差バリアとして機能し、シャッターパネル２０を配置することにより、表示パネル１０からの発光が視認者に視差をもって認識され、三次元表示を行う表示装置とすることができる。また、シャッターパネル２０に遮光領域を設けない場合（シャッターパネル２０に含まれる全ての液晶素子を透過状態とする場合）は、二次元表示とすることができ、シャッターパネル２０に含まれる液晶素子のスイッチングにより三次元表示又は二次元表示の切り替えを行うことができる。
【０１４７】
なお、シャッターパネル２０に含まれる複数の光学シャッター領域は、ドット状の光学シャッター領域毎にスイッチング素子が設けられるアクティブマトリクス駆動方式としてもよいし、複数の光学シャッター領域毎にスイッチング素子が設けられるパッシブマトリクス駆動方式としてもよい。
【０１４８】
液晶素子の電極は、スイッチング素子と接続する電極をストライプ状とし、他方を平板状とする構成として、ライン状の光学シャッター領域を形成してもよい。また、一対のストライプ状の電極を格子状に液晶を介して重ね合わせる構成、又はスイッチング素子と接続する電極をドット状とする構成を用いることで、ドット状に光学シャッター領域を形成することができ、より精細な遮光領域又は透光領域の制御が可能となる。
【０１４９】
光学シャッター領域をアクティブマトリクス駆動方式で駆動させ、表示パネル１０が有する複数の画素１００毎及びシャッターパネル２０が有する光学シャッター領域毎に駆動を制御することによって三次元表示と二次元表示の併存を可能とすることができる。
【０１５０】
また、本実施の形態では図示しないが、シャッターパネル２０に偏光板、位相差板、反射防止膜などの光学フィルムなどは適宜設ける。シャッターパネル２０は、様々な構成の透過型の液晶素子、及び様々な液晶モードを用いることができる。
【０１５１】
本実施の形態に係る表示装置は、表示パネル１０が有する複数の画素１００と、シャッターパネル２０が有する複数の光学シャッター領域との駆動をそれぞれ制御することによって三次元表示と二次元表示を可能とする表示装置である。ここで、表示パネル１０に要求される駆動周波数と、シャッターパネル２０に要求される駆動周波数は異なる。すなわち、表示パネル１０には動画表示を行うために定常的に駆動させることが要求されるが、シャッターパネル２０には三次元表示または二次元表示の切り替えに併せて定期的又は不定期に駆動することが要求される。この場合、シャッターパネル２０の駆動を要求される期間は、シャッターパネル２０が状態を保持している期間と比較して著しく短くなる。
【０１５２】
図４（Ａ）に示す表示装置は、表示パネル１０及びシャッターパネル２０の動作を制御する制御部３０をさらに有する構成とするのが好ましい。制御部３０は、表示パネル１０における動画表示を制御する機能と、シャッターパネル２０を所望の期間（以下、動作期間とも表記する）のみ動作させ、且つ動作期間以外の期間（以下、保持期間とも表記する）においてはシャッターパネル２０の状態を保持させる機能と、を有する。シャッターパネル２０の動作において保持期間を設けることで、表示装置の消費電力を低減することが可能となる。
【０１５３】
図４（Ｂ）に、光学シャッター領域の等価回路図の一例を示す。光学シャッター領域は、トランジスタ１０７と、トランジスタ１０７を介して信号が入力される液晶素子１０６と、当該信号の電位を保持する容量素子１０８とを有する構成とすることができる。当該信号の電位に応じて液晶素子１０６が有する液晶の配向が制御されることで光を透過するか否かが選択される。したがって、上述した動作を行うためには、当該信号の電位を長期間に渡って保持することが要求される。当該要求を満たす手段として、トランジスタ１０７のチャネル領域を酸化物半導体によって形成することが好ましい。これにより、トランジスタ１０７を介した電荷のリークを抑制し、当該信号の電位の変動を抑制することができるためである。
【０１５４】
酸化物半導体は、シリコンよりもバンドギャップが広く、真性キャリア密度がシリコンよりも低いため、酸化物半導体をトランジスタ１０７の半導体層に用いることで、通常のシリコンやゲルマニウムなどの半導体を有するトランジスタに比べて、オフ電流が極めて低いトランジスタを実現することができる。
【０１５５】
高純度化された酸化物半導体を用いたトランジスタは、オフ電流が著しく低いという特性を有する。高純度化された酸化物半導体は、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｉｏｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）による水素濃度の測定値が、５×１０１９／ｃｍ３以下、好ましくは５×１０１８／ｃｍ３以下、より好ましくは５×１０１７／ｃｍ３以下、更に好ましくは１×１０１６／ｃｍ３以下とする。また、ホール効果測定により測定できる酸化物半導体膜のキャリア密度は、１×１０１４／ｃｍ３未満、好ましくは１×１０１２／ｃｍ３未満、更に好ましくは１×１０１１／ｃｍ３未満とする。また、酸化物半導体のバンドギャップは、２ｅＶ以上、好ましくは２．５ｅＶ以上、より好ましくは３ｅＶ以上である。
【０１５６】
なお、高純度化された酸化物半導体膜を活性層として用いたトランジスタのオフ電流が低いことは、様々な実験により証明することができる。例えば、チャネル幅が１×１０６μｍでチャネル長が１０μｍの素子であっても、ソース端子とドレイン端子間の電圧（ドレイン電圧）が１Ｖから１０Ｖの範囲において、オフ電流が、半導体パラメータアナライザの測定限界以下、すなわち１×１０−１３Ａ以下という特性を得ることができる。この場合、オフ電流をトランジスタのチャネル幅で除した数値に相当するオフ電流密度は、１００ｚＡ／μｍ（「Ａ／μｍ」は、チャネル幅１μｍ当たりの電流値を表す）以下であることが分かる。
【０１５７】
なお、半導体膜中及び導電膜中の水素濃度測定は、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｉｏｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用いて測定することができる。ＳＩＭＳ分析は、その原理上、試料表面近傍や、材質が異なる膜との積層界面近傍のデータを正確に得ることが困難であることが知られている。そこで、膜中における水素濃度の厚さ方向の分布をＳＩＭＳで分析する場合、対象となる膜が存在する範囲において、値に極端な変動がなく、ほぼ一定の値が得られる領域における平均値を、水素濃度として採用する。また、測定の対象となる膜の厚さが小さい場合、隣接する膜内の水素濃度の影響を受けて、ほぼ一定の値が得られる領域を見いだせない場合がある。この場合、当該膜が存在する領域における、水素濃度の極大値又は極小値を、当該膜中の水素濃度として採用する。更に、当該膜が存在する領域において、極大値を有する山型のピーク、極小値を有する谷型のピークが存在しない場合、変曲点の値を水素濃度として採用する。
【０１５８】
なお、酸化物半導体は、四元系金属の酸化物であるＩｎ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体や、三元系金属の酸化物であるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体や、二元系金属の酸化物であるＩｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｚｎ−Ｍｇ−Ｏ系酸化物半導体、Ｓｎ−Ｍｇ−Ｏ系酸化物半導体、Ｉｎ−Ｍｇ−Ｏ系酸化物半導体、Ｉｎ−Ｇａ−Ｏ系酸化物半導体や、Ｉｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｓｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体などを用いることができる。なお、本明細書においては、例えば、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体とは、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）を有する金属酸化物、という意味であり、その化学量論的組成比は特に問わない。また、上記酸化物半導体は、珪素を含んでいてもよい。
【０１５９】
また、酸化物半導体は、化学式ＩｎＭＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＞０、ｍは自然数であるとは限らない）で表記することができる。ここで、Ｍは、Ｇａ、Ａｌ、Ｍｎ及びＣｏから選ばれた一又は複数の金属元素を示す。
【０１６０】
また、酸化物半導体としてＩｎ−Ｚｎ−Ｏ系の材料を用いる場合、用いるターゲットの組成比は、原子数比で、Ｉｎ：Ｚｎ＝５０：１〜１：２（モル数比に換算するとＩｎ２Ｏ３：ＺｎＯ＝２５：１〜１：４）、好ましくはＩｎ：Ｚｎ＝２０：１〜１：１（モル数比に換算するとＩｎ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：２〜１０：１）、さらに好ましくはＩｎ：Ｚｎ＝１．５：１〜１５：１（モル数比に換算するとＩｎ２Ｏ３：ＺｎＯ＝３：４〜１５：２）とする。例えば、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体の形成に用いるターゲットは、原子数比がＩｎ：Ｚｎ：Ｏ＝Ｘ：Ｙ：Ｚのとき、Ｚ＞１．５Ｘ＋Ｙとする。
【０１６１】
酸化物半導体膜は、単結晶、多結晶（ポリクリスタルともいう）または非晶質などの状態をとる。
【０１６２】
好ましくは、酸化物半導体膜は、ＣＡＡＣ−ＯＳ（Ｃ  Ａｘｉｓ  Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）膜とする。
【０１６３】
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、完全な単結晶ではなく、完全な非晶質でもない。ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、非晶質相に結晶部を有する結晶−非晶質混相構造の酸化物半導体膜である。なお、当該結晶部は、一辺が１００ｎｍ未満の立方体内に収まる大きさであることが多い。また、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）による観察像では、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に含まれる非晶質部と結晶部との境界は明確ではない。また、ＴＥＭによってＣＡＡＣ−ＯＳ膜には粒界（グレインバウンダリーともいう。）は確認できない。そのため、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、粒界に起因する電子移動度の低下が抑制される。
【０１６４】
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に含まれる結晶部は、ｃ軸がＣＡＡＣ−ＯＳ膜の被形成面の法線ベクトルまたは表面の法線ベクトルに平行な方向に揃い、かつａｂ面に垂直な方向から見て三角形状または六角形状の原子配列を有し、ｃ軸に垂直な方向から見て金属原子が層状または金属原子と酸素原子とが層状に配列している。なお、異なる結晶部間で、それぞれａ軸およびｂ軸の向きが異なっていてもよい。本明細書において、単に垂直と記載する場合、８５°以上９５°以下の範囲も含まれることとする。また、単に平行と記載する場合、−５°以上５°以下の範囲も含まれることとする。
【０１６５】
なお、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜において、結晶部の分布が一様でなくてもよい。例えば、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の形成過程において、酸化物半導体膜の表面側から結晶成長させる場合、被形成面の近傍に対し表面の近傍では結晶部の占める割合が高くなることがある。また、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜へ不純物を添加することにより、当該不純物添加領域において結晶部が非晶質化することもある。
【０１６６】
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に含まれる結晶部のｃ軸は、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の被形成面の法線ベクトルまたは表面の法線ベクトルに平行な方向に揃うため、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の形状（被形成面の断面形状または表面の断面形状）によっては互いに異なる方向を向くことがある。なお、結晶部のｃ軸の方向は、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜が形成されたときの被形成面の法線ベクトルまたは表面の法線ベクトルに平行な方向となる。結晶部は、成膜することにより、または成膜後に加熱処理などの結晶化処理を行うことにより形成される。
【０１６７】
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、非晶質の酸化物半導体膜と比較して、金属と酸素の結合が秩序化している。すなわち、酸化物半導体膜が非晶質の場合は、個々の金属原子によって金属原子に配位している酸素原子の数が異なることも有り得るが、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜では金属原子に配位している酸素原子の数はほぼ一定となる。そのため、微視的な酸素の欠損が減少し、水素原子（水素イオンを含む）又はアルカリ金属原子の脱着による電荷の移動や不安定性を減少させる効果がある。
【０１６８】
従って、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を用いてトランジスタを作製することで、トランジスタの可視光または紫外光照射などの光照射や、バイアス−熱ストレス（ＢＴ）の付加を行った後に生じる、トランジスタのしきい値電圧変化などの電気特性の変動を低減することができる。よって、安定した電気的特性を有するトランジスタを作製することができる。
【０１６９】
図４（Ｃ）、（Ｄ）は、図４（Ａ）に示す制御部３０の動作例を示すフローチャートである。具体的には、図４（Ｃ）は、制御部３０の表示パネル１０に対する制御動作例を示すフローチャートであり、図４（Ｄ）は、制御部３０のシャッターパネル２０に対する制御動作例を示すフローチャートである。
【０１７０】
制御部３０が動作を開始すると表示パネル１０に対して表示制御信号を出力する（図４（Ｃ）参照）。ここで、表示制御信号とは、マトリクス状に配設された複数の画素１００のそれぞれに対する画像信号、動作を制御するための信号（例えば、クロック信号）などを指す。そして、当該表示制御信号は、制御部３０が表示パネル１０における表示を継続する限り表示パネル１０に対して定常的に供給される。
【０１７１】
また、制御部３０が動作している状態であって、表示装置において三次元表示を行う場合、制御部３０がシャッターパネル２０に対して遮光制御信号を出力する（図４（Ｄ）参照）。ここで、遮光制御信号とは、トランジスタ１０７に対する制御信号（液晶素子１０６を遮光するか否かを決定する信号）、動作を制御するための信号（例えば、クロック信号）などを指す。そして、トランジスタ１０７に対する制御信号を供給した後に、遮光制御信号の供給を停止する。なお、三次元表示を行う領域を変更する場合は、再度、制御部３０がシャッターパネル２０に対して遮光制御信号を出力する。このように、当該遮光制御信号は、三次元表示を行う際にシャッターパネル２０に対して定期的又は不定期に供給される。
【０１７２】
なお、図４（Ｄ）に示すフローチャートにおいて、遮光制御信号が長期間に渡ってシャッターパネル２０に供給されない場合には、三次元表示を行うための遮光制御信号を再度シャッターパネル２０に対して供給する（リフレッシュする）構成とすることもできる。すなわち、表示装置において長期間に渡って三次元表示が行われる場合には、三次元表示を行うための遮光制御信号をシャッターパネル２０に対して適宜（定期的又は不定期に）供給する構成とすることもできる。
【０１７３】
以上示したように、表示パネル１０と、表示パネル１０の光射出側に配置されたシャッターパネル２０とを有する構成とすることで、三次元表示が可能な表示装置とすることができる。また、当該表示装置に用いられる表示パネルとして、上記実施の形態で示した表示装置を用いることで、高精細な三次元表示が可能となる。
【０１７４】
また、本実施の形態の動作を行うことによって、シャッターパネル２０を定常的に駆動する必要がなくなるため、表示装置の消費電力を低減することが可能となる。
【０１７５】
以上、本実施の形態に示す構成、方法などは、他の実施の形態に示す構成、方法などと適宜組み合わせて用いることができる。
【０１７６】
（実施の形態４）
本発明の一態様に係る表示装置は、ノート型パーソナルコンピュータ、記録媒体を備えた画像再生装置（代表的にはＤＶＤ：Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを有する装置）に用いることができる。その他に、本発明の一態様に係る表示装置を用いることができる電子機器として、携帯電話、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、電子書籍、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、デジタルオーディオプレイヤー等）、複写機、ファクシミリ、プリンター、プリンター複合機、現金自動預け入れ払い機（ＡＴＭ）、自動販売機などが挙げられる。本実施の形態においては、これら電子機器の具体例を図５を参照して説明する。これらの電子機器はバッテリを有していてもよい。
【０１７７】
図５（Ａ）は携帯型ゲーム機であり、筐体５００１、筐体５００２、表示部５００３、表示部５００４、マイクロホン５００５、スピーカー５００６、操作キー５００７、スタイラス５００８等を有する。表示部５００３または表示部５００４には、上記実施の形態で示した表示装置を用いることができる。表示部５００３または表示部５００４に上記実施の形態で示した表示装置を用いることで、高精細な表示を行うことができる携帯型ゲーム機を提供することができる。なお、図５（Ａ）に示した携帯型ゲーム機は、２つの表示部５００３と表示部５００４とを有しているが、携帯型ゲーム機が有する表示部の数は、これに限定されない。
【０１７８】
図５（Ｂ）はノート型パーソナルコンピュータであり、筐体５２０１、表示部５２０２、キーボード５２０３、ポインティングデバイス５２０４等を有する。表示部５２０２に上記実施の形態で示した表示装置を用いることができる。表示部５２０２に上記実施の形態で示した表示装置を用いることで、高精細な表示を行うことができるノート型パーソナルコンピュータを提供することができる。
【０１７９】
図５（Ｃ）は携帯情報端末であり、筐体５４０１、表示部５４０２、操作キー５４０３等を有する。表示部５４０２には、上記実施の形態で示した表示装置を用いることができる。表示部５４０２に上記実施の形態で示した表示装置を用いることで、高精細な表示を行うことができる携帯情報端末を提供することができる。
【０１８０】
以上、本実施の形態に示す構成、方法などは、他の実施の形態に示す構成、方法などと適宜組み合わせて用いることができる。
【実施例１】
【０１８１】
本実施例では、実施の形態１にて記載したＳＯＩ基板の作製方法の具体例を図６を用いて説明すると共に、当該方法にて作製したＳＯＩ基板の半導体層の結晶状態についての評価結果を記載する。
【０１８２】
＜ＳＯＩ基板の作製方法＞
まず、一辺が１２６．６ｍｍである正方形状の単結晶シリコン基板６０００を準備し、塩素（Ｃｌ）が添加された酸化性雰囲気中において、単結晶シリコン基板６０００に対して９５０℃の熱酸化処理を行うことで、単結晶シリコン基板６０００表面に１００ｎｍ程度の塩酸酸化された熱酸化膜６００２を形成した（図６（Ａ）参照）。また、熱酸化膜６００２の形成後に熱酸化膜６００２の表面に対して洗浄処理を行った。
【０１８３】
次に、単結晶シリコン基板６０００の一面からイオン添加処理６００４を行い、単結晶シリコン基板６０００の表面から所定の深さに微小気泡領域６００６を形成した（図６（Ｂ）参照）。なお、イオン添加処理にはイオンドーピング装置を用い、１００％水素ガスを５０ｓｃｃｍの流量で導入しながら、加速電圧：５０［ｋＶ］、ビーム電流密度：６．３５［μＡ／ｃｍ２］、ドーズ量：２．７×１０１６［ｉｏｎｓ／ｃｍ２］の条件で行った。なお、水素イオンにはＨ＋、Ｈ２＋及びＨ３＋が存在するが、本実施例においては、Ｈ３＋を主イオンとして用いた。
【０１８４】
次に、単結晶シリコン基板６０００の一面に対してガラス基板６００８（アルミノホウケイ酸ガラス）を貼り合わせた（図６（Ｃ）参照）。なお、ガラス基板６００８を貼り合わせる前に、単結晶シリコン基板６０００の貼り合わせ面に対してＵＶオゾン処理及び洗浄処理を行った。
【０１８５】
次に、単結晶シリコン基板６０００に対して加熱処理を行った。これにより、イオン添加処理６００４により単結晶シリコン基板６０００中に添加されたイオンが微小気泡領域６００６に集中し、微小気泡領域６００６内にて劈開現象が生じる。なお、当該加熱処理は、まず貼り合わされた単結晶シリコン基板６０００及びガラス基板６００８を電気炉内に投入して２００℃の窒素雰囲気中で１２０ｍｉｎの加熱処理を行った後、炉内温度を７．２℃／ｍｉｎで昇温させ、６００℃の窒素雰囲気で１２０ｍｉｎの加熱処理を行った。
【０１８６】
そして、貼り合わされた単結晶シリコン基板６０００及びガラス基板６００８を電気炉内から取り出し、ガラス基板６００８から単結晶シリコン基板６０００を分離した。これにより、ガラス基板６００８上に熱酸化膜６００２を介してシリコン薄膜６０１０を備えるＳＯＩ基板６０２０を作製することができる（図６（Ｄ）参照）。
【０１８７】
その後、シリコン薄膜６０１０の結晶欠陥の修復および表面平坦性の向上を目的として、シリコン薄膜６０１０に対してエキシマレーザー照射を行った。レーザー照射は１×１０−４Ｐａ以下の高真空状態にて、パルス発振周波数：３０［Ｈｚ］、スキャンスピード：０．５［ｍｍ／ｓｅｃ］の条件で行った。なお、レーザーエネルギー密度については、シリコン薄膜６０１０の膜厚などにより微妙に変化するため、シリコン薄膜の表面が平坦化される最適条件（１００〜７００［ｍＪ／ｃｍ２］、代表的には２００〜３００［ｍＪ／ｃｍ２］）を予め調査し、当該エネルギー条件にてレーザー照射を行えばよい。
【０１８８】
＜半導体薄膜の結晶性評価＞
上述の方法にて作製したＳＯＩ基板６０２０のシリコン薄膜６０１０について、ラマン分光測定装置を用いて結晶状態を評価した。また、比較のため、バルクの単結晶シリコンについても同様に、結晶状態を評価した。両者の結果を図７に示す。なお、図７の横軸はラマンシフト［ｃｍ−１］、縦軸はラマン強度をノーマライズした値（任意単位）である。
【０１８９】
図７より、シリコン薄膜６０１０およびバルクの単結晶シリコンのラマンシフト値はそれぞれ、５２０．５［ｃｍ−１］および５２０．６［ｃｍ−１］であることが確認された。また、シリコン薄膜６０１０およびバルクの単結晶シリコンのの半値全幅（ＦＷＨＭ：Ｆｕｌｌ  Ｗｉｄｈｔ  ａｔ  Ｈａｌｆ  Ｍａｘｉｍｕｍ）値は、それぞれ、２．９２［ｃｍ−１］および２．７７［ｃｍ−１］であることが確認された。したがって、シリコン薄膜６０１０は、バルクの単結晶シリコンと同等の分光特性が得られていることが確認された。
【０１９０】
また、電子後方散乱解析像法（ＥＢＳＰ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  Ｐａｔｔｅｒｎ）を用いてシリコン薄膜６０１０の結晶方位解析を行った結果を図８に示す。
【０１９１】
図８より、シリコン薄膜６０１０は、評価領域内の全ての部位にわたり、結晶が（１００）面に配向さていることが確認された。
【０１９２】
したがって、上述の方法にて作製したＳＯＩ基板６０２０のシリコン薄膜６０１０を用いることにより、ＳＯＩ基板６０２０上に形成する半導体層のチャネル形成領域を単結晶半導体により構成することができる。
【実施例２】
【０１９３】
本実施例では、実施例１に記載のＳＯＩ基板を用いて作製したＴＦＴの電気特性の評価結果を記載する。
【０１９４】
電気特性の評価に用いたＴＦＴは、トップゲート型、チャネル長（Ｌ）／チャネル幅（Ｗ）＝３．４μｍ／１０．２μｍ（実測値）のシングルドレイン構造である。下地膜および半導体薄膜は、実施の形態１にて記載した方法により形成した、膜厚１００ｎｍの酸化珪素膜および膜厚５０ｎｍの単結晶シリコン膜を用いた。また、ゲート絶縁膜には膜厚は２０ｎｍの酸化窒化珪素膜を、ゲート電極には窒化タンタル膜（膜厚：３０ｎｍ）およびタングステン膜（膜厚：３７０ｎｍ）が、この順に積層された膜を用いた。
【０１９５】
上述のＴＦＴを用いて行ったＶｇ−Ｉｄ特性および移動度の測定結果を図９に示す。なお、電気特性評価は、上述構造のｎチャネル型ＴＦＴおよびｐチャネル型ＴＦＴについて行った。
【０１９６】
図９（Ａ）は、ｎチャネル型ＴＦＴの電気特性評価結果である。図９（Ａ）より、Ｓ値：７１ｍＶ／ｄｅｃ、移動度：５１１ｃｍ２／Ｖｓの値が得られた。また、オンオフ比は１×１０９以上の値が得られた。
【０１９７】
図９（Ｂ）は、ｐチャネル型ＴＦＴの電気特性評価結果である。図９（Ｂ）より、Ｓ値：７２ｍＶ／ｄｅｃ、移動度：１８４ｃｍ２／Ｖｓの値が得られた。また、オンオフ比は１×１０９以上の値が得られた。
【０１９８】
以上の結果より、実施例１に記載のＳＯＩ基板を用いて作製したＴＦＴは、移動度が高く、オン電流が大きく、Ｓ値の小さいという特性を備えることが確認された。また、シリコン薄膜６０１０は単結晶シリコンであり結晶粒界の欠陥が無いため、オフ電流が低いという特性も備えている事が確認された。
【０１９９】
また、上述のｎチャネル型ＴＦＴおよびｐチャネル型ＴＦＴのＶｔｈ値バラツキを調べるため、それぞれのＴＦＴについて１００ポイント測定し、Ｖｔｈ値の確率統計分布を調査した。なお、確率統計分布図の横軸はＶｔｈ値（Ｖ）、縦軸は累積度数を示し、ＴＦＴ間でのＶｔｈ値のバラツキが小さいほど、グラフの傾きが大きくなる（グラフの傾きが垂直に近くなるとも言える。）。
【０２００】
図１０は、ｎチャネル型ＴＦＴおよびｐチャネル型ＴＦＴにおけるＶｔｈ値の確率統計分布図である。図１０より、ｎチャネル型ＴＦＴおよびｐチャネル型ＴＦＴは共に、Ｖｔｈ値のバラツキが非常に小さいことが確認された。
【０２０１】
以上の結果より、実施例１に記載のＳＯＩ基板を用いて作製したＴＦＴは、Ｖｔｈ値バラツキが非常に小さいという特性を備えている事が確認された。
【符号の説明】
【０２０２】
１０    表示パネル
２０    シャッターパネル
３０    制御部
１００    画素
１０６    液晶素子
１０７    トランジスタ
１０８    容量素子
４１９    絶縁膜
６０１    ソース側駆動回路
６０２    画素部
６０３    絶縁層
６０４    封止基板
６０５    シール材
６０６    ゲート側駆動回路
６０７    空間
６０８    配線
６１０    素子基板
６１１    トランジスタ
６１２    トランジスタ
６１３    電極
６１４    絶縁物
６１５    容量素子
６１６    ＥＬ層
６１７    電極
６１８    発光素子
６１９    絶縁膜
６２３    トランジスタ
６２４    トランジスタ
６３０    画素
６３４    カラーフィルタ層
６３５    遮光層
６４１    走査線
６４２    容量配線
６４３    信号線
６４４    電流供給線
６４６    半導体層
６４７    半導体層
６４８    導電層
６４９    導電層
６５０    導電層
７０１    正孔注入層
７０２    正孔輸送層
７０３    発光層
７０４    電子輸送層
７０５    電子注入層
７０６    電子注入バッファー層
７０７    電子リレー層
７０８    複合材料層
８００    第１ＥＬ層
８０１    第２ＥＬ層
８０２    第３ＥＬ層
８０３    電荷発生層
８０３ａ    電荷発生層
８０３ｂ    電荷発生層
５００１    筐体
５００２    筐体
５００３    表示部
５００４    表示部
５００５    マイクロホン
５００６    スピーカー
５００７    操作キー
５００８    スタイラス
５２０１    筐体
５２０２    表示部
５２０３    キーボード
５２０４    ポインティングデバイス
５４０１    筐体
５４０２    表示部
５４０３    操作キー
６０００    単結晶シリコン基板
６００２    熱酸化膜
６００４    イオン添加処理
６００６    微小気泡領域
６００８    ガラス基板
６０１０    シリコン薄膜
６０２０    ＳＯＩ基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【図８】
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