(57)【要約】【課題】タッチセンシング機能を具備し、良好な視認性を有するとともに、従来よりも薄く軽い表示装置を提供する。【解決手段】第１タッチセンシング配線は断面視で第１導電層を第１黒色層と第２黒色層で挟持する３層構成を含み、複数の第２タッチセンシング配線は断面視で第２導電層を第３黒色層と第４黒色層とで挟持する３層構成を含み、表示機能層は観察者側からの平面視で第１タッチセンシング配線と第２タッチセンシング配線で区画される画素開口部に発光素子を具備し、発光素子は少なくとも第１薄膜トランジスタと第１薄膜トランジスタからの信号を受けるゲート電極を具備する第２薄膜トランジスタとで駆動され、第１基板は観察者側の上面にカバーガラスを具備せず、観察者側と反対側の面と第１タッチセンシング配線との間に第２透明樹脂層を具備する表示装置。【選択図】図１
2019135589.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、第１基板と、複数の第１タッチセンシング配線と、第１透明樹脂層と、複数の第２タッチセンシング配線と、表示機能層と、をこの順で構成してなる表示装置であって、
前記複数の第１タッチセンシング配線は、観察者側からの平面視で、並ぶように平行に第１方向に延在し、前記複数の第２タッチセンシング配線は前記第１方向と直交する第２方向に延在し、
前記第１タッチセンシング配線は、断面視で、第１導電層を第１黒色層と第２黒色層で挟持する３層構成を含み、
前記複数の第２タッチセンシング配線は、断面視で、第２導電層を第３黒色層と第４黒色層とで挟持する３層構成を含み、
前記表示機能層は、観察者側からの平面視で、前記第１タッチセンシング配線と前記第２タッチセンシング配線で区画される画素開口部に発光素子を具備し、
前記発光素子は、少なくとも、第１薄膜トランジスタと、前記第１薄膜トランジスタからの信号を受けるゲート電極を具備する第２薄膜トランジスタとで駆動され、
前記第１基板は、観察者側の上面にカバーガラスを具備せず、かつ、観察者側と反対側の面（裏面）と前記第１タッチセンシング配線との間に、第２透明樹脂層を具備する
ことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記第１基板は、モース硬度が６〜１０の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記第１導電層と、前記第２導電層はいずれも、銅層あるいは銅合金層を導電性金属酸化物層で挟持する３層構成であることを特徴とする請求項１、または２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記第１薄膜トランジスタと前記第２薄膜トランジスタの少なくとも一方は、酸化物半導体で構成されたチャネル層を備え、かつ、前記酸化物半導体はゲート絶縁層と接触する構造を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項５】
前記酸化物半導体は、該酸化物半導体において酸素をカウントしない元素の合計を１００ａｔ％としたとき、インジウムを４０ａｔ％以上含み、かつ、アンチモンあるいはビスマスを４０ａｔ％以上含み、
さらにスカンジウム、イットリウム、ランタン、ネオジム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリウム、ジスプロシウム、エルビウムの１種以上を０．１ａｔ％〜１０ａｔ％含む複合酸化物である、ことを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
前記酸化物半導体は、該酸化物半導体において酸素をカウントしない元素の合計を１００ａｔ％としたとき、インジウムを４０ａｔ％以上含み、かつ、アンチモンあるいはビスマスを４０ａｔ％以上含み、
さらにセリウムを０．１ａｔ％〜１０ａｔ％含む複合酸化物である、ことを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
【請求項７】
前記ゲート絶縁層は、酸化セリウムを含む複合酸化物である、ことを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
【請求項８】
前記１第薄膜トランジスタと前記第２薄膜トランジスタはいずれも、第３導電層で構成されるゲート電極及びゲート配線を備え、
かつ、第４導電層で構成されるソース電極及びソース配線を備え、
前記第３導電層及び第４導電層はいずれも、銅層あるいは銅合金層を導電性金属酸化物層で挟持する３層構成である、ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項９】
前記発光素子は、発光ダイオードである、ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記発光ダイオードは、上部電極、ｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層、及び下部電極がこの順で積層された垂直型発光ダイオード（ＬＥＤ）である、ことを特徴とする請求項９に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネセンスまたはＬＥＤを含む発光素子（発光ダイオード）を備えた表示装置、及び表示装置基板に関し、特に、タッチセンシング機能を具備する表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光素子がマトリクス状に配列されている表示装置の解像度が向上し、薄型化が進んでいる。また、５インチや８インチといった画面サイズを有しかつ高画質が実現可能な、タッチセンシング機能を有する表示装置を備えたモバイル機器、例えば、スマートフォン、タブレットが市販されている。
【０００３】
発光素子は、一対の電極間に電界が与えられた時に、陽極（例えば、上部電極）から注入されるホールと、陰極（例えば、下部電極、画素電極）から注入される電子が再結合することにより励起され、画素単位で発光する。尚、上部電極と下部電極の役割は入れ替えることができる。
【０００４】
特に、有機エレクトロルミネセンス（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ。以下、有機ＥＬと記載する）表示装置やＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）表示装置は、このようなモバイル機器の薄型化に貢献することができる。前記ＬＥＤは、画素部に個々配設される、それぞれ赤色、緑色、青色発光のＬＥＤチップを指し、通常マイクロＬＥＤとも呼称される（以下、ＬＥＤと記載する）。
【０００５】
特許文献１の段落番号［００３６］には、タッチセンシング配線を、銅や金といった金属から形成することが記載されている。しかしながら、銅、銀、金といった銅族元素は、ガラス基板やプラスチックフィルムに対して実用的な密着性を有しておらず、特許文献１には、銅、銀、金といった金属の基板に対する密着性を改善するような実用的技術が提案されていない。
【０００６】
特許文献２においては、視認性を向上し、良好な電気的接続を得るために、黒色層上に銅含有層がインジウム含有層で挟持された構成を有するタッチセンシング配線を備えた黒色基板と、黒色基板の製造方法が開示されている。しかしながら、特許文献２においては、有機ＥＬやＬＥＤ等の発光層を備える表示装置は考慮されておらず、発光層を具備するアレイ基板が適用された表示装置における技術課題は開示されていない。また、その黒色基板において、２組の黒色配線でタッチセンシングを行う構成も開示されていない。有機ＥＬやＬＥＤなど表示装置特有の光反射性の画素電極に関わる問題点も開示されていない。
【０００７】
特許文献３の技術は、偏光板と静電容量式タッチパネルを備える表示装置に関わる。その段落番号［０００３］や［０００５］には、有機ＥＬパネルでの、問題点が記載されている。具体的には、有機ＥＬパネルの電極の反射光による視認性低下の問題と、カバーガラス（カバー層）のため装置全体の厚さが厚くなり、重くなる問題である。前者の電極からの光反射は、カバーガラスと有機ＥＬパネルとの間に円偏光板を挿入することで解決できる。
【０００８】
しかしながら、円偏光板は高価であると同時に、円偏光板の厚みが加算される問題を抱えている。また、円偏光板の基材は樹脂であるので、タッチセンシング入力時のペンや指などポインタの接触による傷を防ぐ目的で、通常、カバーガラスなどの保護基板を表示装
置の最表面に配設する。高い強度が要求されるカバーガラスは、その密度が２．４（ｇ／ｃｍ３）前後と高く、例えば、１ｍｍから０．７ｍｍ程度のカバーガラスの重さは、画面サイズ６インチ程度の表示装置で２０ｇ前後となり表示装置を重く、厚型化している。
【０００９】
一方、酸化物半導体で構成されたチャネル層を備える薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は、ポリシリコン半導体で構成されたチャネル層を備える薄膜トランジスタと比較して、リーク電流が２桁ほど小さく、省電力のデバイスとして注目され、表示装置の駆動素子としても用いられている。
【００１０】
ポリシリコン半導体を用いた回路形成においても、酸化物半導体を用いた回路形成においても、素子を電気的に接続する導電配線として、アルミニウム配線から銅配線に切り替えることが試みられている。アルミニウムは２．７μΩｃｍ、銅は１．７μΩｃｍの電気抵抗率（比抵抗）を持ち、より良好な導電性をもつ銅配線が志向されている。
【００１１】
しかしながら、銅配線は銅が拡散しやすく信頼性低下をもたらすこと、及び銅の表面は不動態化せずに銅酸化物が経時的に形成され、銅酸化物の量が増加するといった欠点を有する。銅の表面に形成される銅酸化物の膜厚が増加すると、表面抵抗が高くなり、銅配線を基板等に電気的に実装する工程で問題が生じる。銅配線における銅酸化物の形成は、銅配線の表面抵抗の増加だけでなく、コンタクト抵抗のバラツキを生じ、薄膜トランジスタの閾値電圧（Ｖｔｈ）を変動（バラツキ）させるため好ましくない。
【００１２】
特許文献４においては、電極や配線を構成する導電層が、薄膜トランジスタのチャネル層（酸化物半導体層）と接する領域を有する構成が、特許文献４の図１に開示されている。特許文献４の段落番号［００７１］には、２層以上の積層構造を有する導電層の構成要素として、チタン膜などの金属層が示されている。また、段落番号［００５８］には、熱処理の温度として４００℃以上７００℃以下の範囲が開示されている。しかしながら、４００℃以上の熱処理温度では、チタン層と銅層あるいは銅合金層とが相互に拡散し、配線抵抗を悪化させる懸念がある。
【００１３】
ＩＧＺＯと呼称される酸化インジウムと酸化ガリウムと酸化亜鉛とを含む複合酸化物で形成されたチャネル層（酸化物半導体層）においても、結晶化により信頼性を確保するため、４００℃から７００℃の温度範囲で熱処理を行うことが多い。液晶表示装置等の製造工程では、この熱処理を行うときにチタン及び銅の相互拡散が発生し、銅配線の導電率が大きく悪化することが多い。
【００１４】
具体的に、１．７μΩｃｍから２．５μΩｃｍの範囲内にある銅配線の初期の電気抵抗率は、４００℃から７００℃の温度範囲で熱処理の後に、３．５μΩｃｍから６μΩｃｍとなり悪化する。熱処理を行わない場合は、ＩＧＺＯで形成されたチャネル層において経時変化による閾値電圧（Ｖｔｈ）の変動があり、実用的ではない。
【００１５】
さらに、薄膜トランジスタのソース電極やゲート電極がチタンや銅で形成される場合、チャネル層と接触するチタン等の金属が、チャネル層を形成する酸化物半導体を還元し、トランジスタ特性を低下させることがある。このように、ＩＧＺＯ等で形成されたチャネル層を備える薄膜トランジスタの製造工程では、銅配線やチタン配線の導電率を悪化させない低温プロセスが要求されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特許第５８６４７４１号公報
【特許文献２】特許第５８０７７２６号公報
【特許文献３】国際公開第２０１４／１６７８１５号パンフレット
【特許文献４】特許第６００７２６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、有機ＥＬまたはＬＥＤを含む発光素子（発光ダイオード）を備えた表示装置の上記のような諸課題に鑑みてなされたものであって、特に、タッチセンシング機能を具備し、良好な視認性を有するとともに、従来よりも薄く軽い表示装置を提供することを目的とする。さらに好ましくは、電気的接続に優れた表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、少なくとも、第１基板と、複数の第１タッチセンシング配線と、第１透明樹脂層と、複数の第２タッチセンシング配線と、表示機能層と、をこの順で構成してなる表示装置であって、
前記複数の第１タッチセンシング配線は、観察者側からの平面視で、並ぶように平行に第１方向に延在し、前記複数の第２タッチセンシング配線は前記第１方向と直交する第２方向に延在し、
前記第１タッチセンシング配線は、断面視で、第１導電層を第１黒色層と第２黒色層で挟持する３層構成を含み、
前記複数の第２タッチセンシング配線は、断面視で、第２導電層を第３黒色層と第４黒色層とで挟持する３層構成を含み、
前記表示機能層は、観察者側からの平面視で、前記第１タッチセンシング配線と前記第２タッチセンシング配線で区画される画素開口部に発光素子を具備し、
前記発光素子は、少なくとも、第１薄膜トランジスタと、前記第１薄膜トランジスタからの信号を受けるゲート電極を具備する第２薄膜トランジスタとで駆動され、
前記第１基板は、観察者側の上面にカバーガラスを具備せず、かつ、観察者側と反対側の面（裏面）と前記第１タッチセンシング配線との間に、第２透明樹脂層を具備する、
ことを特徴とする表示装置としたものである。
【００１９】
請求項２に記載の発明は、前記第１基板は、モース硬度が６〜１０の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の表示装置としたものである。
【００２０】
請求項３に記載の発明は、前記第１導電層と、前記第２導電層はいずれも、銅層あるいは銅合金層を導電性金属酸化物層で挟持する３層構成であることを特徴とする請求項１、または２に記載の表示装置としたものである。
【００２１】
請求項４に記載の発明は、前記第１薄膜トランジスタと前記第２薄膜トランジスタの少なくとも一方は、酸化物半導体で構成されたチャネル層を備え、かつ、前記酸化物半導体はゲート絶縁層と接触する構造を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の表示装置としたものである。
【００２２】
請求項５に記載の発明は、前記酸化物半導体は、該酸化物半導体において酸素をカウントしない元素の合計を１００ａｔ％としたとき、インジウムを４０ａｔ％以上含み、かつ、アンチモンあるいはビスマスを４０ａｔ％以上含み、
さらにスカンジウム、イットリウム、ランタン、ネオジム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリウム、ジスプロシウム、エルビウムの１種以上を０．１ａｔ％〜１０ａｔ％含む複合酸化物であることを特徴とする請求項４に記載の表示装置としたものである。
【００２３】
請求項６に記載の発明は、前記酸化物半導体は、該酸化物半導体において酸素をカウン
トしない元素の合計を１００ａｔ％としたとき、インジウムを４０ａｔ％以上含み、かつ、アンチモンあるいはビスマスを４０ａｔ％以上含み、
さらにセリウムを０．１ａｔ％〜１０ａｔ％含む複合酸化物であることを特徴とする請求項４に記載の表示装置としたものである。
【００２４】
請求項７に記載の発明は、前記ゲート絶縁層は、酸化セリウムを含む複合酸化物であることを特徴とする請求項４に記載の表示装置としたものである。
【００２５】
請求項８に記載の発明は、前記１第薄膜トランジスタと前記第２薄膜トランジスタはいずれも、第３導電層で構成されるゲート電極及びゲート配線を備え、
かつ、第４導電層で構成されるソース電極及びソース配線を備え、
前記第３導電層及び第４導電層はいずれも、銅層あるいは銅合金層を導電性金属酸化物層で挟持する３層構成である、ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の表示装置としたものである。
【００２６】
請求項９に記載の発明は、前記発光素子は、発光ダイオードである、ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の表示装置としたものである。
【００２７】
請求項１０に記載の発明は、前記発光ダイオードは、上部電極、ｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層、及び下部電極がこの順で積層された垂直型発光ダイオード（ＬＥＤ）である、ことを特徴とする請求項９に記載の表示装置としたものである。
【発明の効果】
【００２８】
本発明に関わる表示装置によれば、有機ＥＬやＬＥＤなどの発光素子を具備する表示装置において、カバーガラスや円偏光板を省く構成を採用でき、タッチセンシング機能を持つ、視認性に優れた、従来よりも薄くて軽い、さらには電気的接続に優れた表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る表示装置を示す模式断面図である。
【図２】本発明の表示装置に係る第１基板に設けられた第１タッチ配線と第２タッチ配線の全体を示す図であって、観察者側と反対側の面から第１タッチ配線と第２タッチ配線の全体を見た平面図である。（以下、「本発明の表示装置」と記す場合は、第１実施形態及び第２実施形態の両方を含む）
【図３】本発明の表示装置に係り、タッチ配線を代表させて、第２タッチ配線をより詳しく示す平面図である。
【図４】本発明の表示装置に係り、図１の符号Ｗ１の領域を部分拡大し、第１タッチ配線１、第１透明樹脂層１１、第２タッチ配線２の積層構造を示す模式断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態の表示装置が備えるアレイ基板の構造を示す模式断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態の表示装置を部分拡大し、図５に示す薄膜トランジスタＴＦＴのチャネル層５８上に積層されたソース電極５３とドレイン電極５６の積層構造を説明するための模式断面図である。
【図７】本発明の第１実施形態の表示装置に係り、図９の符号Ｗ２の領域を部分拡大し、反射電極（画素電極）８９の構造を説明するための模式断面図である。
【図８】本発明の表示装置に係り、ゲート電極５５の構造を説明するための模式断面図である。
【図９】本発明の第１実施形態の表示装置に係り、図５の符号Ｄの領域を部分拡大し、発光素子（ＬＥＤ）の構造を示す模式断面図である。
【図１０】図９に示す発光素子ＣＨＩＰの近傍を含めた構造を示す模式断面図である。
【図１１】本発明の表示装置に係り、２種類の薄膜トランジスタを用いて発光素子を駆動する代表的な回路図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係る表示装置を示す模式断面図である。
【図１３】本発明の表示装置を構成する制御部（映像信号制御部、システム制御部、及びタッチセンシング制御部）及び表示部を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、図面を参照しながら本発明の表示装置の実施形態について説明する。
以下の説明において、同一または実質的に同一の機能及び構成要素には、同一の符号を付し、必要な場合のみ説明を行う。各図においては、各構成要素を図面上で認識し得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法及び比率を実際のものとは適宜に異ならせてある。また、必要に応じて、図示が難しい要素、例えば、半導体のチャネル層を形成する複数層の構成、導電層を形成する複数層の構成等の図示や一部の図示が省略されている。また、説明のわかりやすさのため、電気的な回路要素、表示機能層などの図示を簡略化することがある。
【００３１】
以下に述べる各実施形態においては、特徴的な部分について説明し、例えば、通常の表示装置に用いられている構成要素と本実施形態に係る表示装置との差異がない部分については説明を省略することがある。
【００３２】
第１基板や第２基板、第１導電層、第２導電層、第３導電層等、あるいは、第１導電性金属酸化物層及び第２導電性金属酸化物層等に用いられる「第１」や「第２」等の序数詞は、構成要素の混同を避けるために付しており、数量を限定しない。第１導電層、第２導電層、第３導電層は配線や電極等の形状に加工されるが、以下の記載で、単に配線や電極と略称することがある。また、第１導電性金属酸化物層及び第２導電性金属酸化物層は、以下の説明において、単に導電性金属酸化物層と略称することがある。
【００３３】
以下の記載において、タッチセンシングに関わる配線、電極、及び信号を、単にタッチ駆動配線、タッチ検出配線、タッチ配線、タッチ電極、及びタッチ信号と称することがある。タッチ配線ユニットは、複数の平行な第１タッチ配線と、絶縁層を介した複数の平行な第２タッチセンシング配線から構成される。これら第１タッチ配線と第タッチ２配線は、平面視で直交する。
【００３４】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る表示装置ＤＳＰ１を示す模式断面図であって、図２のタッチ配線の全体を示す平面図のＡ−Ａ’線に沿う模式断面図である。以下では、観察者Ｐが表示装置ＤＳＰ１を観察する方向、すなわち、第１基板４１の観察面Ｓから、その裏面に向けた方向を観察方向ＯＢ（図１に示すＺ方向とは反対方向）と称している。また、「平面視」とは、観察者Ｐが表示装置ＤＳＰ１を観察方向ＯＢから見た平面を意味する。
【００３５】
また、第１タッチ配線１が延在（延線）する方向をＸ方向（第１方向）と規定し、第１タッチ配線１と直交する第２タッチ配線２が延在（延線）する方向をＹ方向（第２方向）と規定し、さらに厚さ方向をＺ方向と規定する。本発明の第１実施形態の表示装置の表示領域の形状、または画素を規定する開口部（透光部）の形状、表示装置を構成する画素数やタッチ配線の本数は限定されない。
【００３６】
以下、本発明の表示装置を構成する各要素について、第１実施形態を例として説明する。
本発明の表示装置（第１実施形態ではＤＳＰ１）では、図１の全体構成から第１基板４１と、接着層を兼ねる第２透明樹脂層１２を除く部分、すなわち発光素子ＣＨＩＰを含むアレイ基板１００上に、第３、第４の透明樹脂層１３、１４を介して、第１透明樹脂層１１の両面に第１タッチ配線１、第２タッチ配線２を形成した形態を表示装置基板２００と呼称する。
【００３７】
［第１基板］
従来の表示装置と異なる、本発明の表示装置（第１実施形態ではＤＳＰ１）のひとつの特徴として、図１に示す表示装置ＤＳＰ１の観察者側の面Ｓには、偏光板など各種光学機能を有する光学フィルム、及び第１基板４１を保護するカバーガラスを載置していない。尚、カバーガラスは一般に、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置の観察者側の、透明基板（図１の第１基板４１）よりも上方に、円偏光板やタッチセンシングユニットを介して貼り合わせられる高強度のガラス基板であり、表示装置の破損を防ぐ保護ガラスである。
【００３８】
指紋は、指がタッチセンシングユニットに、観察者側の面（表面）から近接、あるいは接触した場合に、指の凹凸に関わる静電容量の分布を２次元画像として検出する。本発明の表示装置は、カバーガラスを具備しないため、指がタッチセンシングユニットに、より近づくことができる。カバーガラスの厚みがないことで指紋の検出に好適となる。  
【００３９】
カバーガラスを省く本発明の表示装置の表示面においては、先端が金属であるペンでの入力を前提とし、第１基板４１は、ダイヤモンドの硬さを１０とするモース硬度で５．５以上の硬さを有する必要がある。特に６〜１０のモース硬度を有することが好ましい。
【００４０】
一般的なカバーガラスの厚みは、０．５ｍｍから１ｍｍの範囲にある。従って、本発明の表示装置の第１基板４１はモース硬度を６〜１０の範囲内とし、かつ厚みを０．５ｍｍから１ｍｍの範囲とすることで、カバーガラスを省いた構成としても、第１基板４１にカバーガラスなみの強度を有する軽い表示装置が得られる。
【００４１】
高精細表示でのアライメントを考慮した場合に、第１基板４１の線膨張係数は、例えば、１０×１０−６／℃から５×１０−６／℃の範囲内にあることが好ましい。また、熱放散が必要なＬＥＤや有機ＥＬなどの発光素子を前提とするとき、蓄熱を避けるため、第１基板４１の熱伝導率κ（Ｗ／ｍ・Ｋ）は、１より大きいことが望ましい。通常のガラス基板は０．５〜０．８前後であり、これより熱伝導率の良好な強化ガラス、石英基板、サファイアガラスなどが本発明に係る表示装置の第１基板４１として好ましい。
【００４２】
［タッチセンシング配線］
（タッチセンシング配線の配置）
図１に示すように、複数の第１タッチ配線１は、Ｚ方向において第１基板４１の観察面Ｓと相対する裏面上に第２透明樹脂層１２を介して設けられている。換言すれば、複数の第１タッチ配線１は、複数の第２タッチ配線２上の第１透明樹脂層１１上に配設されている。従って、タッチセンシングユニットは、少なくとも、複数の第１タッチ配線１と第１透明樹脂層１１と複数の第２タッチ配線２とで構成される。
【００４３】
前記のように、第１基板４１は第１タッチ配線１との間に第２透明樹脂層１２を具備する。第２透明樹脂層１２は、第１基板４１と表示装置基板２００とを貼り合わせる接着層の役割を果たす。第２透明樹脂層１２に用いる材料に制限はないが、熱硬化性エポキシ樹脂、光硬化性アクリレート樹脂等が例示される。また、第２透明樹脂層１２に接着シートまたはテープを用いてもよい。接着シートとしては、広くＯＣＡ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｌｅａｒ  Ａｄｈｅｓｉｖｅ）として知られる接着シートが例示される。第２透明樹脂層１２は、第１基板４１にクラック等が発生した場合に緩衝層の役割も有し、表示装置基板２００にあるタッチ配線などの断線のリスクを抑える。
【００４４】
図２は、観察者側と反対側の面から第１タッチ配線と第２タッチ配線の全体を見た平面図である。第１タッチ配線１はＹ方向に並んでおり、互いに平行にＸ方向に延在している。第２タッチ配線２は、Ｘ方向に並んでおり、互いに平行にＹ方向に延在している。第１タッチ配線１の端部には、第１端子ＴＭ１が設けられている。複数の第１タッチ配線１は、Ｙ方向に並ぶタッチセンシング配線パターンを形成している。第２タッチ配線２の端部には、第２端子ＴＭ２が設けられている。複数の第２タッチ配線２は、Ｘ方向に並ぶタッチセンシング配線パターンを形成している。
【００４５】
図３は、タッチ配線を代表させて、第２タッチ配線をより詳しく説明するための平面図である。複数の第２タッチ配線は、センス配線２Ａと、引き出し配線２Ｂから成っている。センス配線２ＡはＸ方向に並んでおり、互いに平行にＹ方向に延在している。センス配線２Ａは、額縁部７２において、引き出し配線２Ｂと接続されている。引き出し配線２Ｂは額縁部７２でＹ方向に並んでおり、互いに平行にＸ方向に延在している。引き出し配線２Ｂの端部には、第２端子ＴＭ２が設けられている。
【００４６】
複数の第１タッチ配線１の各々と、複数の第２タッチ配線２の各々は、電気的に独立している。図２において、複数の第タッチ１配線１と複数の第２タッチ配線２とによって区画されている領域は画素ＰＸである。複数の画素ＰＸは、有効表示領域７０の点線内においてマトリクス状に配置されている。画素ＰＸにおける開口部（透光部）の形状は、長方形パターン、正方形パターン、平行四辺形パターン等であってもよい。さらに、画素ＰＸにおける開口部（透光部）の配列がモアレ対策を施した配列、ジグザク状の配列であってもよい。
【００４７】
第１タッチ配線１と第２タッチ配線２は、一方がタッチ駆動電極として用いられ、他方がタッチ検出電極として用いられるが、これらの役割は入れ替え可能であり、第１タッチ配線１と第２タッチ配線２のどちらか一方をタッチ駆動電極とし、他方をタッチ検出電極として用いることができる。
【００４８】
また、第１タッチ配線１と第２タッチ配線２の全てをタッチセンシングに用いなくてもよい。複数の第１タッチ配線１及び複数の第２タッチ配線２のうち、タッチセンシングに用いる配線密度を減らし、タッチセンシングに用いない配線をフローティング（電気的に浮いた状態とする）として間引いてもよい。すなわち、間引き駆動を行ってもよい。
【００４９】
第１タッチ配線を間引き駆動する場合について説明する。まず、全ての第１タッチ配線を複数のグループに区分する。グループの数は、全ての第１タッチ配線の数より少ない。一つのグループを構成する配線数が、例えば、６本であるとすると、全ての配線（６本）のうち、例えば２本の配線を選択する。一つのグループにおいては、選択された２本の配線を用いてタッチセンシングが行われ、残りの４本の配線における電位がフローティング電位に設定される。表示装置は複数のグループを有するので、上記のように配線の機能が定義されているグループ毎にタッチセンシングを行うことができる。同様に、第２タッチ配線２においても、間引き駆動を行ってもよい。
【００５０】
タッチに用いられるポインタが、指である場合とペンである場合とは、接触あるいは近接するポインタの面積や容量が異なる。こうしたポインタの大きさによって、間引く配線の本数を調整できる。ペンや針先など先端が細いポインタでは、配線の間引き本数を減らして高密度のタッチセンシング配線のマトリクスを用いることが好ましい。指紋認証時にも高密度のタッチセンシング配線のマトリクスを用いることが好ましい。
【００５１】
上述した間引き駆動におけるフローティングパターンは、グランド（筐体等）と電気的に接続するように切り替えることもできる。タッチセンシングのＳ／Ｎ比を改善させるため、タッチセンシングの信号が検出された際に、薄膜トランジスタ等の駆動素子の信号配線を一時グランド（筐体等）に接地してもよい。
【００５２】
タッチセンシング制御で検出される静電容量をリセットするために必要な時間が比較的長いタッチ配線、すなわち、タッチセンシングにおける時定数（容量と抵抗値の積）が大きいタッチ配線を用いる場合がある。この場合、例えば、タッチ配線の配列において、奇数行の配線と偶数行の配線とを交互にタッチセンシングに利用し、時定数の大きさを調整する駆動を行ってもよい。
【００５３】
（タッチセンシング配線の断面構造）
図４は、本発明の表示装置に係る第１基板４１に設けられた第１タッチ配線１、第１透明樹脂層１１、及び第２タッチ配線２の積層を示す図であって、図１における符号Ｗ１の領域を部分拡大した模式断面図である。
【００５４】
第１タッチ配線１は、第１黒色層２３と第１導電層２５と第２黒色層２４が順に積層された構成を有している。第２タッチ配線２は、第３黒色層２６と第２導電層２８と第４黒色層２７とが順に積層された構成を有している。それぞれ黒色層は、同じ黒色材料で形成されている。第２導電層２８は、第１導電層２５と同じ構成を有する。すなわち、第１タッチ配線１及び第２タッチ配線２は同じ層構造を有する。
【００５５】
第１タッチ配線１及び第２タッチ配線２は、各々観察者方向に第２黒色層２４及び第４黒色層２７を備えることから、平面視で格子状に直交する第１タッチ配線１と第２タッチ配線２は、ブラックマトリクスとして機能し、表示コントラストを向上し、視認性を向上させる。
【００５６】
また、第１タッチ配線１及び第２タッチ配線２は、各々発光素子ＣＨＩＰ（図１参照）の方向（すなわち観察者方向と逆方向）に第１黒色層２３、第３黒色層２６を備える。発光素子ＣＨＩＰは、ＬＥＤ素子である場合も、有機ＥＬ素子である場合も可視域に感度を有するフォトダイードであるので、強度の可視光入射があると誤動作やコントラスト低下を生じることがある。第２導電層２８や第１導電層２５の構成に含まれる金属層２０上に黒色層２３、２６の形成がない場合、発光素子ＣＨＩＰなどの発光が、金属層２０で反射し、隣接する発光素子ＣＨＩＰに強い光となって入射する。第１タッチ配線１及び第２タッチ配線２の各々の、発光素子ＣＨＩＰ方向に備えた黒色層２３、２６は、この光反射を抑制し誤動作やコントラスト低下を防ぎ、視認性を向上させる。これらの黒色層２３、２６は、発光素子ＣＨＩＰを駆動する薄膜トランジスタＴＦＴ（図５参照）への光入射を防ぐ効果も有する。
【００５７】
（黒色層）
黒色層は、例えば、黒色の色材を分散させた着色樹脂で構成されている。黒色層を金属酸化物で形成すると、おおよそ１０％から３０％の可視域の光反射率となり、かつ可視域においてフラットな反射率を得にくく着色して見える。黒色層を着色樹脂で構成する本実施形態では、黒色層とガラス等の基板や、透明樹脂層との間の界面における可視光の反射率は略３％以下に抑えられ、高い視認性が得られる。
【００５８】
黒色の色材としては、カーボン、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、カーボンナノブラシ、或いは、複数の有機顔料の混合物が適用可能である。例えば、黒色の色材全体の量に対して５０質量％以上の割合で、すなわち主な色材としてカーボンを用いることができる。反射色を調整するため、青もしくは赤等の有機顔料を黒色の色材に添加して
用いることができる。出発材料である感光性黒色塗布液に含まれるカーボンの濃度を調整する（カーボン濃度を下げる）ことにより、フォトリソグラフィ工程での黒色層の再現性を向上させることができる。
【００５９】
（導電性金属酸化物層）
金属層２０は、銅、銅合金、銀、銀合金、アルミニウム合金など導電性の良好な金属で形成できる。銅や銅合金あるいは銀や銀合金は導電率が高く、配線材料として好ましい。熱伝導性の良好な銅配線、あるいは銅合金を含む配線を用いることが特に好ましい。しかしながら、銅合金の表面には、導電性を有しない銅酸化物が経時的に形成され、電気的なコンタクトが困難となることがある。銀や銀合金は、硫化物や酸化物を形成しやすい。
【００６０】
また、タッチ配線は、その端子部で電気的な実装を行うことがある。この実装では、低い接触抵抗を要求され、タッチ配線はオーミックコンタクト（電圧が電流に比例する抵抗値が一定の接触）が可能であることが要求される。
【００６１】
そこで、第１導電層２５及び第２導電層２８の一部を構成する金属層２０を、図４のように、導電性金属酸化物層２１、２２で挟持することが好ましい。換言すれば、第１導電層２５や第２導電層２８の構造として、第１導電性金属酸化物層２１、金属層２０、及び第２導電性金属酸化物層２２で構成された３層構造を採用することが好ましい。さらに、第１導電性金属酸化物層２１と金属層２０との界面、または第２導電性金属酸化物層２２と金属層２０との界面に、ニッケル、亜鉛、インジウム、チタン、モリブデン、タングステン等、銅と異なる金属やこれらの金属の合金層を挿入してもよい。
【００６２】
本発明の表示装置に係る第１導電層２５、第２導電層２８は、実装に不可欠なオーミックコンタクトが容易に得られるため、コンタクトホールを利用した多層配線に適用することができる。導電性金属酸化物層の膜厚は、例えば１０ｎｍから１００ｎｍの範囲から選択できる。銅合金層の膜厚は、例えば１００ｎｍから５００ｎｍの範囲から選択できる。これらの導電性金属酸化物層や銅合金層の成膜は、スパッタリング等の真空成膜が好ましい。電気的実装のため、端子部の銅合金層の部分には、メッキを施してもよい。導電性金属酸化物層は銅や銅合金の密着性不足をカバーし、樹脂やガラスなど無機物などとの密着性を改善する効果も有する。
【００６３】
第１導電性金属酸化物層２１及び第２導電性金属酸化物層２２の材料としては、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化アンチモン、酸化錫、酸化ガリウム、及び酸化ビスマスから構成される群より選択される２種以上の金属酸化物を含む複合酸化物を採用することができる。特に、酸化亜鉛、酸化アンチモン、酸化ガリウムのような酸への溶解性の高い酸化物を、酸化インジウムを基材とする導電性金属酸化物に加えた複合酸化物を採用することが好ましい。これにより、エッチング性の良好な第１導電性金属酸化物層２１及び第２導電性金属酸化物層２２を得ることができる。
【００６４】
酸化亜鉛、酸化アンチモン、酸化ガリウムのような酸への溶解性の高い酸化物を加えることで、導電性金属酸化物層のエッチングレートと、銅層や銅合金層とのエッチングレートを合わせることが可能となり、銅層や銅合金層が導電性金属酸化物によって挟持された構成を有する配線のウエットエッチングでの加工性を向上できる。また、これらの複合酸化物の組成を調整することで、仕事関数の値を調整することができ、発光層のキャリア放出性を調整することができる。発光層のキャリア放出性の調整のため、酸化タングステンや酸化モリブデンなどを加えた複合酸化物を用いることが好ましい。
【００６５】
第１導電性金属酸化物層２１及び第２導電性金属酸化物層２２にインジウム（Ｉｎ）を
含む場合、接触抵抗低減のため、インジウムの量は５０ａｔ％より多く含有させることが望ましい。ここで、ａｔ％の値は複合酸化物中の酸素原子をカウントしていない。
【００６６】
［アレイ基板の構造］
次に、本発明の表示装置を構成するアレイ基板の構造について、第１実施形態を例として説明する。尚、アレイ基板に含まれる薄膜トランジスタＴＦＴ、発光素子ＣＨＩＰについては別途詳細に説明する。
【００６７】
アレイ基板１００（図１参照）の基板である第２基板４２としては、透明基板に限定する必要はなく、例えば、第２基板４２に適用可能な基板として、ガラス基板、セラミック基板、石英基板、サファイア基板、シリコン、炭化シリコンやシリコンゲルマニウムなどの半導体基板、あるいはポリイミド、ポリイミドアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアミド、ポリカーボネートなどの樹脂基板等が挙げられる。透明であってもよいし、不透明な基板、着色した基板であってもよい。
【００６８】
第１基板４１とともに第２基板４２としても、熱伝導率が１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率の高い基板を適用することで、ＬＥＤの一種である後述の垂直型発光ダイオードから生じる熱を好適に拡散することができる。熱伝導率が１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率の高い基板としては、石英基板やサファイア基板が挙げられる。
【００６９】
図５に示すように、アレイ基板１００においては、第４絶縁層１７、第４絶縁層１７上に形成された薄膜トランジスタＴＦＴ（楕円点線部）、第４絶縁層１７及び薄膜トランジスタＴＦＴを覆うように形成された第３絶縁層１６、薄膜トランジスタＴＦＴのチャネル層５８に対向するように第３絶縁層１６上に形成されたゲート電極５５、第３絶縁層１６及びゲート電極５５を覆うように形成された第２絶縁層１５、及び第２絶縁層１５上に形成された第１平坦化層３１が、第２基板４２上に順に積層されている。
【００７０】
第１平坦化層３１には、薄膜トランジスタＴＦＴのドレイン電極５６に対応する位置にコンタクトホール９３が形成されている。また、第１平坦化層３１上には、チャネル層５８に対応する位置にバンク９４が形成されている。断面視において互いに隣り合うバンク９４の間の領域、すなわち平面視においてバンク９４に囲まれた領域には、第１平坦化層３１の上面、コンタクトホール９３の内部、及びドレイン電極５６を覆うように反射電極８９（画素電極）が形成されている。尚、反射電極８９は、バンク９４の上面には形成されていなくてもよい。反射電極８９は、導電性の接合層７７を介して発光素子ＣＨＩＰの下部電極８８と電気的に接続されている。
【００７１】
コンタクトホール９３の内部を埋めるように、かつ、反射電極８９を覆うように、第２平坦化層３２が形成されている。第２平坦化層３２上には、ＩＴＯ等の透明導電膜７６が形成されている。透明導電膜７６には、発光素子ＣＨＩＰを構成する上部電極８７が接続されている。さらに、透明導電膜７６上には後述の第６配線６が形成されている。
【００７２】
バンク９４の材料としては、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ノボラックフェノール樹脂等の有機樹脂を用いることができる。バンク９４には、さらに酸化シリコン、酸窒化シリコン等の無機材料を積層してもよい。
【００７３】
第１平坦化層３１及び第２平坦化層３２の材料としては、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、ポリアミド樹脂等を用いてもよい。低誘電率材料（ｌｏｗ−ｋ材料）を用いることもできる。
【００７４】
尚、視認性向上のため、第１平坦化層３１、第２平坦化層３２、第３平坦化層３３（図１参照）、あるいは第２基板４２のいずれかが、光散乱の機能を有してもよい。あるいは第２基板４２の上方に光散乱層を形成してもよい。
【００７５】
図５、図９、図１０に示されるように、発光素子ＣＨＩＰを構成する下部電極８８は、接合層７７を介して反射電極８９と電気的に接続されている。反射電極８９は、発光素子ＣＨＩＰの駆動素子である薄膜トランジスタＴＦＴと、コンタクトホール９３を介して接続されている。
【００７６】
接合層７７としては、例えば１５０℃から３４０℃の温度範囲内で、発光素子ＣＨＩＰの下部電極８８と反射電極８９とを融着させ、電気的な接続ができる導電性材料を適用できる。この導電性材料としては、銀やカーボン、グラファイトなどの導電性骨材（Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｆｉｌｌｅｒ）を熱フロー性樹脂に分散してもよい。あるいは、接合層７７はＩｎ（インジウム）、ＩｎＢｉ合金、ＩｎＳｂ合金、ＩｎＳｎ合金、ＩｎＡｇ合金、ＩｎＧａ合金、ＳｎＢｉ合金、ＳｎＳｂ合金など、あるいはこれらの金属の３元系、４元系である低融点金属を用いて形成できる。
【００７７】
前記の低融点金属は、後述のように反射電極８９の表層を形成する導電性金属酸化物に対する濡れ性が良いため、下部電極８８と反射電極８９とのおおよそのアライメントを行った後、下部電極８８と反射電極８９とを自己整合的に融着させることができる。融着に必要なエネルギーとしては、熱、加圧、電磁波、レーザー光や、これらと超音波の併用など、種々のエネルギーが用いられる。
【００７８】
（薄膜トランジスタＴＦＴの構造）
薄膜トランジスタは、図５に示すアレイ基板１００の模式断面図中に、符号ＴＦＴで示している。図６に示すように、薄膜トランジスタＴＦＴは、チャネル層５８と、チャネル層５８の両端部にソース電極５３とドレイン電極５６とが積層された構造を有する。
【００７９】
より具体的には、薄膜トランジスタＴＦＴは、チャネル層５８の一端（第一端、図６におけるチャネル層５８の左端）に接続されたドレイン電極５６と、チャネル層５８の他端（第二端、図６におけるチャネル層５８の右端）に接続されたソース電極５３と、第３絶縁層１６を介してチャネル層５８に対向配置されたゲート電極５５とを備える。後述するように、チャネル層５８は酸化物半導体で構成され、ゲート絶縁層である第３絶縁層１６と接触している。薄膜トランジスタＴＦＴは、発光素子ＣＨＩＰを駆動する。
【００８０】
ソース電極５３とドレイン電極５６は、同一工程において同時に形成され、同じ構成の導電層（本願では第３導電層と呼称する）からなる。かつ、図６に示すように、ソース電極５３及びドレイン電極５６の構造として、いずれも金属層２０を、第１導電性金属酸化物層９７と第２導電性金属酸化物層９８で挟持する３層構成とすることが好ましい。
【００８１】
第１導電性金属酸化物層９７及び第２導電性金属酸化物層９８は、銅や銀に対するバリア性を持つ。導電性金属酸化物によって銅配線や銀配線が挟持された構成においては、銅や銀のマイグレーション等による薄膜トランジスタの劣化を抑制することができ、薄膜トランジスタ向けの高導電性の配線として好ましい。
【００８２】
図５では、薄膜トランジスタＴＦＴを構成するチャネル層５８、ドレイン電極５６、及びソース電極５３が第４絶縁層１７上に形成されている構造を示しているが、本発明の表示装置はこのような構造に限定しない。第４絶縁層１７を設けずに、第２基板４２上に薄膜トランジスタＴＦＴを直接形成してもよい。また、ボトムゲート構造の薄膜トランジスタを適用してもよい。
【００８３】
薄膜トランジスタＴＦＴの閾値電圧（Ｖｔｈ）の安定化、あるいは安定したノーマリーオフのトランジスタ特性を得るために、バックゲート電極を設けてもよい。図５に示すゲート電極５５に対向するようにチャネル層５８の反対側、例えば、第４絶縁層１７と第２基板４２との界面に金属膜をパターニングすることで、バックゲート電極を形成することができる。
【００８４】
バックゲート電極を金属膜で形成することで、チャネル層５８に向かう外部光の入射を防止し、安定した「正（プラス）」の閾値電圧（Ｖｔｈ）を得ることができる。尚、バックゲート電極には、通常、負の電圧を印加する。ゲート電極５５とバックゲート電極との間に形成される電界によって、チャネル層５８を電気的に取り囲むことができる。この電界により、薄膜トランジスタＴＦＴのドレイン電流を大きくすることができ、薄膜トランジスタＴＦＴのオフ電流であるリーク電流をさらに小さくできる。従って、薄膜トランジスタＴＦＴに求められるドレイン電流に対して、薄膜トランジスタＴＦＴの幾何学的な大きさを小さくでき、半導体回路としての集積度を向上できる。
【００８５】
ゲート電極５５の下部に位置する第３絶縁層１６は、ゲート電極５５と同じ幅を有する絶縁層であってもよい。この場合、例えば、ゲート電極５５をマスクとして用いたドライエッチングを行い、ゲート電極５５の周囲の第３絶縁層１６を除去する。これによって、ゲート電極５５と同じ幅を有する絶縁層を形成することができる。ゲート電極５５をマスクとして用いて絶縁層をドライエッチングにて加工する技術は、トップゲート構造の薄膜トランジスタにおいて、一般に自己整合と称される。
【００８６】
（チャネル層を形成する酸化物半導体）
本発明の表示装置でチャネル層を形成する酸化物半導体は、主材として、酸化インジウム、及び酸化アンチモンあるいは酸化ビスマスを含有し、酸化物半導体において酸素をカウントしない元素の合計を１００ａｔ％とすると、インジウム及びアンチモンの含有量が各々４０ａｔ％以上である複合酸化物とする。あるいは、インジウム及びビスマスの含有量が各々４０ａｔ％以上である複合酸化物とする。
【００８７】
酸化インジウムの融点は、１９１０℃とされ、酸化ガリウムの融点は１７４０℃とされ、酸化亜鉛の融点は１９８０℃とされており、いずれの場合も融点が１７００℃以上の高温域にある。このため、複合酸化物の結晶化温度も高いと推定される。このような高融点の酸化物と比較し、酸化アンチモンの融点は６５６℃とされる。無機酸化物の結晶化温度は、経験的にその酸化物の融点の１／２あるいは２／３とされている。
【００８８】
一方、酸化錫を１０ｗｔ％程度含む酸化インジウム膜やＩＴＯ膜（酸化インジウムと酸化錫の複合酸化物による透明導電膜）の結晶化温度は、２００℃付近にある。従って、融点の低い酸化アンチモンを酸化インジウムと合わせて含む複合酸化物とすることで、その複合酸化物の結晶化温度を下げることができる。尚、酸化物の融点については、岩波理化学辞典第４版（岩波書店）の記載を用いた。
【００８９】
本発明の表示装置に係る酸化物半導体は、１８０℃から３４０℃の低温アニーリングで結晶化させることができるので、熱処理による銅配線の導電率の低下を改善することができる。すなわち、本発明の表示装置では、結晶化温度の低い複合酸化物を採用することができる。
【００９０】
酸化物半導体の結晶化の有無を確認するには、低温アニーリングを行った後、ＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）等の観察方法により少なくとも３ｎｍより大きい結晶粒を観察できればよい。但し、薄膜トランジスタに用いるチャネル層の厚みは、３ｎｍから８０ｎｍと極めて薄い範囲から選択されるので、明確な結晶化を確認し難い。酸化インジウムと酸化アンチモンを主材とする本発明の表示装置に係る酸化物半導体においては、低温アニーリング後に明確な結晶化を確認できない場合も、実用的かつ半導体特性が安定した薄膜トランジスタとすることができる。低温アニーリングは、大気、あるいは酸素を含む雰囲気下で実施することができる。
【００９１】
酸化インジウムと酸化アンチモンの比率は、２０％程度の差異があってもよいが、１：１の比率に近いことが望ましい。酸化アンチモンは、酸化アンチモンを含有する複合酸化物ターゲットを用いたスパッタリングで昇華しやすい。このため、出発材料である複合酸化物ターゲットの組成においては、酸化アンチモンリッチとすることで、スパッタリング成膜された複合酸化物の膜として、酸化インジウムと酸化アンチモンの比率を１：１に近づけることができる。前記複合酸化物ターゲットとして、酸化インジウム及び酸化アンチモンとは価数が異なる酸化錫をキャリアドーパントとしてさらに添加して、導電性の高いスパッタリングターゲットを用い、キャリア濃度が向上した酸化物半導体を成膜してもよい。
【００９２】
但し、キャリア濃度が高くなりすぎると、例えば、キャリア濃度が１×１０１８ｃｍ−３を超える場合、複合酸化物で形成されたチャネル層を有するトランジスタの閾値電圧（Ｖｔｈ）がマイナスとなりやすい（ノーマリーオンとなりやすい）。このため、キャリア濃度が９×１０１７ｃｍ−３未満となるよう酸化錫の添加量を調整することが望ましい。また、酸化錫の添加量に限らず、酸化物の添加量を調整することで、酸化物半導体のキャリア濃度を調整することもできる。例えば、酸化インジウムの組成比を高くすることは、キャリア移動度を向上しやすい。
【００９３】
表示機能層がＬＥＤや有機ＥＬのような発光ダイオードの場合、キャリア濃度が１×１０１２ｃｍ−３未満となると、画素である発光ダイオードの発光に十分な電流供給ができなくなる恐れがある。従って、チャネル層としての酸化物半導体のキャリア濃度は、１×１０１２ｃｍ−３以上であることが望ましい。
【００９４】
キャリア濃度やキャリア移動度については、上記複合酸化物の成膜条件（導入ガスに用いられる酸素ガス、基板温度、成膜レート等）、成膜後のアニール条件、及び複合酸化物の組成等を調整することで、所望のキャリア濃度やキャリア移動度を得ることができる。
【００９５】
また、酸化インジウム、及び酸化アンチモンあるいは酸化ビスマスのみの組成で形成する酸化物半導体では酸素欠損が生じやすい。  酸化物半導体の酸素欠損を減らすため、酸化状態の安定剤として、さらに、酸化スカンジウム、酸化イットリウム、酸化ランタン、酸化セリウム、酸化ネオジム、酸化サマリウム、酸化ユーロピウム、酸化ガドリウム、酸化ジスプロシウム、あるいはここに記載していない希土類元素を酸化物半導体に添加することが考えられる。
【００９６】
本発明の表示装置でチャネル層を形成する酸化物半導体は、上記のように、インジウム及びアンチモン、あるいはインジウム及びビスマスの含有量が各々４０ａｔ％以上の複合酸化物であること加えて、さらにスカンジウム、イットリウム、ランタン、ネオジム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリウム、ジスプロシウム、エルビウムの１種以上を０．１ａｔ％〜１０ａｔ％含む複合酸化物であることが好ましい。
【００９７】
若しくは、前記のように、インジウム及びアンチモン、あるいはインジウム及びビスマスの含有量が各々４０ａｔ％以上の複合酸化物であること加えて、さらに酸化安定剤として、セリウムを０．１ａｔ％〜１０ａｔ％含む複合酸化物であることが好ましい。セリウムの含有量が０．１ａｔ％未満である場合は、酸素欠損を十分に補うことができない。セ
リウムの含有量が１０ａｔ％を超える場合では、３４０℃以下のアニール温度で結晶化することが難くなる。あるいは、セリウムの含有量が１０ａｔ％を超えた複合酸化物ターゲットの導電性は大きく低下し、直流スパッタリングによる成膜が難しくなる。尚、酸化アンチモンや酸化セリウムは、酸化ガリウムや酸化インジウムとは異なり、廉価に入手できるので産業価値が高い。
【００９８】
酸化セリウム（ＣｅＯ２）は、Ｃｅ４＋とＣｅ３＋との酸化還元電位差が小さく、その酸化還元反応が可逆的に起こりやすい。例えば、酸化雰囲気下では酸素を取り込みやすく、還元雰囲気下では酸素を放出しやすい。この相互変換は、模式的に、例えば、
ＣｅＯ２  ＜＝＞  ＣｅＯ２−ｘ  ＋  “Ｏｘ”
と表現できる。“Ｏｘ”は、酸化力の強いスーパーオキシドと呼称できるものである。また、複合酸化物中での挙動として、ＣｅＯ２は過剰な電子（キャリア）を取り込むことができると想定される。従って、酸化物半導体膜の、酸素欠損に基づく過剰な電子濃度を抑制しやすい。酸化物半導体、あるいは、後述するゲート絶縁層中の酸化セリウムはその酸化力を利用するために、ＣｅＯ２であることが望ましい。
【００９９】
酸化インジウムと酸化アンチモンと酸化セリウムの複合酸化物は、このような複合酸化物で構成されたターゲットを用いたスパッタリングで成膜でき、その際にアルゴンベースガス中に若干量の酸素ガスを導入することで、酸素欠損の少ない酸化物半導体膜を得ることができる。
【０１００】
前記スパッタリング成膜では、基板温度を室温（例えば２５℃）とし、チャネル層となる酸化物半導体膜のパターンを形成した後、例えば大気中において１８０℃から３４０℃の範囲でアニーリングを行うことでさらに酸素欠損を減らし、かつ耐酸性の高い酸化物半導体膜とすることができる。アニーリングは、ソース電極等の電極パターンを形成した後に実施してもよく、さらに、後述のゲート絶縁層等の絶縁層を積層した後に行ってもよい。
【０１０１】
酸化物半導体の電気的特性、移動度や電子濃度を調整するために、チャネル層５８の、特に厚み方向に、酸化インジウム濃度や酸化セリウムの濃度を変化させてもよい。また、酸化セリウムの濃度が異なる複数層を用いてチャネル層５８を形成してもよい。あるいは、ソース電極等のウエットエッチング加工性を拡げるため、チャネル層５８の表面層における組成を酸化セリウムリッチとすることで、チャネル層５８の耐酸性を高めることができる。チャネル層５８上にエッチングストッパ層を積層してもよいが、酸化セリウムを含む複合酸化物薄膜は、１８０℃以上のアニーリングで耐酸性の高い膜となるため、エッチングストッパ層の挿入は不必要となり、エッチングストッパ層形成工程を省くことができる。
【０１０２】
前記アニーリング温度は、１８０℃から３４０℃の範囲でよく、２００℃より高い温度のほうがより好ましい。ソース電極等のパターン形成前に、例えば、２２０℃前後のプレアニールを実施することで、酸化物半導体層のエッチャントへの耐性を向上できる。このプレアニールは、ソース電極形成のための導電層の成膜前に実施してもよい。
【０１０３】
酸化物半導体で形成されるチャネル層５８の材料は、単結晶、多結晶、微結晶、微結晶とアモルファスとの混合体のいずれでもよい。ここで、微結晶とは、例えば、スパッタリング装置にて成膜された非晶質の酸化物半導体を、１８０℃以上３４０℃以下の範囲で熱処理した微結晶状の酸化物半導体膜をいう。あるいは、成膜時の基板温度を２００℃前後に設定した状態で成膜された微結晶状の酸化物半導体膜をいう。
【０１０４】
チャネル層５８は、異なる酸化物半導体が積層された積層構造であってもよい。ソース電極とドレイン電極の最小の間隔によって決定されるトランジスタのチャネル長は、１０ｎｍ以上１０μｍ以下、例えば、２０ｎｍから０．５μｍとすることが好ましい。
【０１０５】
（電極、電極とチャネル層の界面、電極間の界面）
以下、ソース電極、ドレイン電極などの電極、電極とチャネル層の界面、及び電極間の界面等について説明し、本発明の表示装置が良好な電気的接続を有することを示す。
【０１０６】
図６は、本発明の第１実施形態の表示装置ＤＳＰ１を部分拡大し、図５に示す薄膜トランジスタＴＦＴのチャネル層上に積層されたソース電極５３とドレイン電極５６の積層構造を説明するための模式断面図である。図６に示すように、ソース電極５３は第３導電層で形成する第３配線３から延出する延出線で構成され、第３配線３の延出線の第２導電性金属酸化物層９８はチャネル層５８の端部（右端）と重畳し、電極界面となる重畳部３５が形成されている。同様に、ドレイン電極５６は第４配線４（図５参照）から延出する延出線で構成され、第４配線の延出線の第２導電性金属酸化物層９８（図示略）はチャネル層５８の端部（左端）と重畳し、電極界面となる重畳部３６が形成されている。
【０１０７】
チャネル層５８の重畳部３５、３６の断面、ソース電極５３、ドレイン電極５６、ゲート電極５５の各々図示されている電極断面には、図示上、テーパ形状が形成されていないが、断線等を避ける目的でテーパ形状（傾斜形状）が形成されていることが望ましい。
【０１０８】
チャネル層５８と第２導電性金属酸化物層９８との界面でのコンタクト抵抗は小さく、オーミックコンタクトが得られる。これは第２導電性金属酸化物層９８の導電率が高いため、実質的に高移動度の導電性金属酸化物がチャネル層５８上に形成されていることによる。すなわち、第２導電性金属酸化物層９８がチャネル層５８の高移動度の半導体層の役割を果たす。この結果、トランジスタ特性を向上させることができる。
【０１０９】
図６に示すコンタクトホール９３では、反射電極（画素電極）８９が、上層として第１導電性金属酸化物層９７を備えるドレイン電極５６と接触している。反射電極８９は、図７で示すように、第１平坦化層３１上に形成され、可視光の反射率に優れる銀または銀合金層９９がドレイン電極５６と同様の導電性金属酸化物層９７、９８で挟持された３層構成を有し、反射電極８９の第２導電性金属酸化物層９８と、ドレイン電極５６の第１導電性金属酸化物層９７とはそれぞれ導電性金属酸化物であるので、オーミックコンタクトが可能である。オーミックコンタクトは、半導体特性の向上及び消費電力の低減に寄与する。
【０１１０】
また、前記の構成により、銀のマイグレーションを抑制することが可能となる。銀合金層を光反射性の画素電極に適用する場合、銀合金層の膜厚は、例えば１００ｎｍから５００ｎｍの範囲から選択できる。必要に応じて、膜厚は５００ｎｍより厚く形成してもよい。反射電極８９を構成する銀合金層９９には、合金元素としてカルシウムを加えてもよい。
【０１１１】
一般的な薄膜トランジスタにおいては、モリブデンやチタンといった高融点金属層と画素電極のＩＴＯとが接触する構成が採用されることが多い。これらの高融点金属は、表面に自身の金属酸化物を形成するため、電気的なコンタクトでは難点を有する。また、コンタクトホール内における電気的接合においてショットキーバリアを形成した場合に、薄膜トランジスタの閾値電圧（Ｖｔｈ）に悪影響を与えることがある。
【０１１２】
前記のように、接触する電極面が、酸化された銅表面であったり、あるいはアルミニウムであったりする場合、オーミックコンタクトが難しくなる。アルミニウムは、ＩＴＯなど導電性金属酸化物と物理的な密着性も不十分である。本発明の表示装置で採用されている新規な３層の電極構成は、このようにオーミックコンタクトが可能な配線構造を提供す
ることができる。
【０１１３】
また、導電配線の構成として、従来技術であるＣｕ／Ｔｉの２層積層構造、あるいはＴｉ／Ｃｕ／Ｔｉの３層積層構造を採用する場合、Ｔｉ層に含まれやすい水素が酸化物半導体（チャネル層）に悪影響を与えやすい。具体的には、Ｔｉ層から放出される水素が薄膜トランジスタのチャネル長に変化を与え、トランジスタ特性を変化させることがある。本発明の表示装置に係る導電配線は、Ｔｉ層を用いずに、金属層が導電性金属酸化物層によって挟持された構成を有するため、水素に起因する悪影響は極めて少ない。
【０１１４】
図８は、本発明の表示装置を構成するゲート電極５５（ゲート配線も同様）の構造を示す模式断面図である。ゲート電極５５は、図６のソース電極５３、ドレイン電極５６と同様に、第１導電性金属酸化物層９７と第２導電性金属酸化物層９８で挟持される金属層２０の構造により、第４導電層として構成される。ソース電極５３、ドレイン電極５６を構成する第３導電層は第４絶縁層１７上に形成されるが、第４導電層は第３絶縁層１６上に形成される。従って、第３導電層と第４導電層は異なるレイヤとして形成される。
【０１１５】
断面視でゲート電極５５の端部に露出する金属層２０の表面を、インジウムを含む複合酸化物で覆うこともできる。あるいは、窒化珪素や窒化モリブデン等の窒化物や酸窒化物でゲート電極５５の端部を含むようにゲート電極５５の全体を覆ってもよい。あるいは、ゲート絶縁層である第３絶縁層１６と同じ組成を有する絶縁膜を５０ｎｍより厚い膜厚で積層してもよい。同様に、ソース電極５３ヤドレイン電極５６を構成する第３配線、第４配線の端部を含むよう窒化珪素や窒化モリブデン等の窒化物や酸窒化物で覆ってもよい。
【０１１６】
ゲート電極５５の形成方法として、ゲート電極５５の形成に先立って、薄膜トランジスタＴＦＴのチャネル層５８の直上に位置する第３絶縁層１６のみにドライエッチング等を施し、第３絶縁層１６の厚さを薄くすることもできる。第３絶縁層１６と接触するゲート電極５５の界面に、電気的性質の異なる酸化物半導体をさらに挿入してもよい。あるいは、第３絶縁層１６を酸化セリウムや酸化ガリウムを含む絶縁性の金属酸化物層で形成してもよい。
【０１１７】
ゲート電極５５を構成する金属層２０に銅合金を採用する場合、銅に対し０．１ａｔ％以上４ａｔ％以下の範囲内の金属元素或いは半金属元素を添加することが好ましい。このような元素を銅に添加することによって、銅のマイグレーションを抑制することができるという効果が得られる。特に、銅層の結晶（グレイン）内で銅原子の一部と置換することによって銅の格子位置に配置できる元素と、銅層の結晶粒界に析出して銅のグレイン近傍の銅原子の動きを抑制する元素とを共に銅に添加することが好ましい。あるいは、銅原子の動きを抑制するためには銅原子より重い（原子量の大きな）元素を銅に添加することが好ましい。加えて、銅に対し０．１ａｔ％から４ａｔ％の範囲内の添加量で、銅の導電率が低下しにくい添加元素を選択することが好ましい。さらに、スパッタリング等の真空成膜を考慮すると、スパッタリング等の成膜レートが銅に近い元素が好ましい。このように元素を銅に添加する技術は、銅を銀やアルミニウムに置き換えた場合にも適用することができる。
【０１１８】
（ゲート絶縁層）
チャネル層５８が接触するゲート絶縁層（第３絶縁層）１６（図６参照）として機能する絶縁層材料としては、ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＯｘ）、酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化窒化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ガリウム、酸化亜鉛、酸化ハフニウム、酸化セリウム、酸化ランタン、酸化サマリウム、あるいはこれらの材料を混合して得られた絶縁層等を採用できる。
【０１１９】
酸化セリウムは誘電率が高く、複合酸化物を構成する酸化物の１つとして酸化セリウムを採用した場合、非晶質状態であっても高い誘電率を保持しやすい。このため、ゲート絶縁層としても、酸化セリウムを含む複合酸化物を採用することは好ましい。
【０１２０】
酸化セリウムは、酸素の貯蔵と放出を行いやすい。このため、酸化物半導体（チャネル層）と酸化セリウム（ゲート絶縁層）とが接触する構造を採用することで、酸化セリウムから酸化物半導体へ酸素を供給し、酸化物半導体の酸素欠損を避けることができ、安定したチャネル層を実現することができる。ＳｉＮ等の窒化物をゲート絶縁層に用いる構成では、上記のような作用が発現しにくい。
【０１２１】
ＬＥＤや有機ＥＬ素子の駆動は、一方向の電流駆動が一般的である。この場合、電流ストレス耐性や正バイアスのストレス耐性が要求される。酸化セリウムを少なくとも含むゲート絶縁層はストレス耐性が高く、ＬＥＤや有機ＥＬ素子の駆動を担う薄膜トランジスタに好適である。
【０１２２】
また、ゲート絶縁層の材料は、セリウムシリケート（ＣｅＳｉＯｘ）に代表されるランタノイド金属シリケートを含んでもよい。あるいは、ランタンセリウム複合酸化物、ランタンセリウムシリケート、さらにはセリウム酸化窒化物、セリウム酸化物を含んでもよい。
【０１２３】
ゲート絶縁層の構造として、単層膜以外に、混合膜、或いは多層膜が採用されてもよい。混合膜や多層膜を採用する場合、上記の絶縁層材料から選択された材料によって混合膜や多層膜を形成することができる。例えば、チャネル層に接触する形で酸化セリウムの単層膜を１ｎｍから３ｎｍで配設し、さらに前記の混合膜や多層膜を積層してもよい。また、セリウムあるいは酸化セリウムの濃度勾配を有する酸化セリウム混合膜を用いてもよい。
【０１２４】
ゲート絶縁層の膜厚は、例えば、２ｎｍ以上３００ｎｍ以下の範囲内から選択可能な膜厚である。酸化物半導体でチャネル層を形成する場合、酸素が多く含まれる成膜雰囲気とし、チャネル層と接触するゲート絶縁層の界面を形成することができ、酸化物半導体層（チャネル層）の酸素欠損を減らすことができる。
【０１２５】
（発光素子ＣＨＩＰの構造）
本発明の第１実施形態の表示装置ＤＳＰ１に搭載される発光素子ＣＨＩＰは表示機能層であり、ＬＥＤの一種である垂直型発光ダイオード（後述）により構成され、図５に示すように、第２基板４２上の複数の画素の各々に設けられている。
【０１２６】
発光層としては、インジウム窒化ガリウム（ＩｎＧａＮ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、アルミニウム窒化ガリウム（ＡｌＧａＮ）、アルミニウムガリウムヒ素（ＡｌＧａＡｓ）、ガリウムヒ素リン（ＧａＡｓＰ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）など、無機材料からなる化合物半導体の単層や積層構成を用いる。
【０１２７】
発光層は、単一の化合物半導体で構成されてもよく、単一量子井戸構造あるいは多量子井戸構造を有していてもよい。発光素子ＣＨＩＰは、赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、青色発光ダイオードをマトリクス状に配置することができる。さらに、近赤外発光ダイオードを加えてもよい。あるいは単色発光ダイオードの発光素子上に、波長変換部材として量子ドット層を積層してもよい。
【０１２８】
図９は、図５の符号Ｄの領域を部分拡大し、発光素子ＣＨＩＰの構造を示す模式断面図である。発光素子ＣＨＩＰは、下部電極８８上に、ｐ型半導体層９１、発光層９２、ｎ型半導体層９０、及び上部電極８７がこの順で積層された構成を有する。すなわち、発光層９２を挟持するｎ型半導体層９０及びｐ型半導体層９１の各々に対向する面の外側に、上部電極８７及び下部電極８８が配設されている。
【０１２９】
発光素子ＣＨＩＰが、前記のような厚み方向の積層構造を有するＬＥＤであるとき、本願では垂直型発光ダイオードと呼称する。ＬＥＤの構造が、断面視で角錐形状等の異型である場合、垂直型発光ダイオードに含めない。一方、ＬＥＤの構造において片側の面に陽極と陰極の電極が並ぶように形成される構造、換言すれば、水平方向に電極が並ぶように形成される構造を水平型発光ダイオードと呼称する。
【０１３０】
図１０は、図９に示す発光素子ＣＨＩＰの近傍を含めた構造を示す模式断面図であって、透明導電膜７６と上部電極８７との接続状態を示す図である。発光素子ＣＨＩＰ上において、透明導電膜７６は上部電極８７と重なっており、電気的に接続されている。発光素子ＣＨＩＰの角部７１は、第２平坦化層３２で覆われている。発光素子ＣＨＩＰ上には、第２平坦化層３２と上部電極８７とが重なる重なり部７４が形成されており、上部電極８７上において第２平坦化層３２は凹部形状を有している。
【０１３１】
重なり部７４は、角部７１において透明導電膜７６と上部電極８７との間に位置しており、例えば、５°から７０°の角度θで上部電極８７の面に対して傾斜している。このように重なり部７４が傾斜を有することで、透明導電膜７６の断線を防ぐことができる。重なり部７４が形成されていない状態では、透明導電膜７６が断線し易くなり、発光素子ＣＨＩＰの点灯不良が生じる懸念がある。
【０１３２】
前記のような凹部形状を有する第２平坦化層３２を形成する方法や、発光素子ＣＨＩＰに重なる重なり部７４を形成する方法としては、周知のフォトリソグラフィが採用できる。さらに、フォトリソグラフィの手法に加え、ドライエッチング技術を適用してもよい。
【０１３３】
発光素子ＣＨＩＰの形状は、平面視で、例えば１辺の長さが３μｍから５００μｍの正方形形状が適用できる。ただし、正方形や矩形以外の形状が適用されてもよい。あるいは、１辺の大きさを５００μｍ以上としてもよい。
【０１３４】
画素ＰＸには、１個、あるいは２個以上の発光素子を実装してもよい。発光素子ＣＨＩＰの実装では、例えば、正方形形状の発光素子ＣＨＩＰの向きを、９０度単位でランダムに回転させて実装することができる。ランダムに実装することで、発光層のわずかなバラツキから生じる画面全体の色ムラ、輝度ムラを軽減できる。
【０１３５】
発光素子ＣＨＩＰに適用できるｎ型半導体９０やｐ型半導体９１としては、周期律表のＩＩ族からＶＩ族の元素の化合物やこれらの窒化物や酸化物が挙げられる。例えば、ＧａＮにＩｎやＩＩ族元素またはＩＶ族元素をドープした半導体、ＧａＰ、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰなど、さらにはＺｎＯにＩＩＩ族元素をドープした半導体などが挙げられる。例えば、発光効率の高い近紫外域発光のＩｎＧａＮ／ＧａＮの構造を用いてもよい。バイオテンプレート技術に、さらに中性ビームエッチング技術を併用してナノピラー構造としたＩｎＧａＮ／ＧａＮを用いてもよい。
【０１３６】
下部電極８８の構成材料としては、銀、銀合金、アルミニウム、アルミニウム合金を適用することができる。さらに、下部電極８８の構成として、図７の反射電極８９のように、銀あるいは銀合金層９９が導電性金属酸化物層９７、９８によって挟持された３層構成を適用してもよい。下部電極８８の構成の一部には、Ｔｉ層、Ｃｒ層、Ｐｔ層、ＡｕＧｅ層、Ｐｄ層、Ｎｉ層、ＴｉＷ層、Ｍｏ層などの金属層を導入してもよい。尚、平面視で下部電極８８の面積割合を減らすことにより、半透過型や透過型の表示装置を実現することができる。
【０１３７】
上部電極８７は、導電性金属酸化物で形成された層を含む構成が好ましい。特に、少なくとも上部電極８７の上面（表層）７８（図９参照）が導電性金属酸化物で形成されていることが好ましい。上部電極８７は発光素子ＣＨＩＰの光の出射面外の領域で、銅層あるいは銅合金層が導電性金属酸化物で挟持された構造を有する第６配線６と電気的に接続される（図５参照）。上部電極８７の上面７８は光の出射面となるので、透明な導電性金属酸化物層の面積比率が大きいことが望ましい。
【０１３８】
上部電極８７、下部電極８８に用いる導電性金属酸化物の材料としては、既述の、タッチ配線、及び薄膜トランジスタの電極や配線に用いる第１導電性金属酸化物層、第２導電性金属酸化物層と同様の材料を用いることができる。
【０１３９】
上部電極８７の構成として、例えば、膜厚１０ｎｍの銀合金層が膜厚４０ｎｍの導電性金属酸化物で挟持された透明導電膜を採用することができる。銀合金層の膜厚を、９ｎｍから１５ｎｍの範囲に設定し、導電性金属酸化物によって銀合金層が挟持された３層積層構造を用いることが好ましい。この３層構成では高い光の透過率の上部電極８７を実現することができる。このような透明導電膜の屈折率は高いことが好ましいため、導電性金属酸化物に高い屈折率を持つ酸化セリウムを加えることができる。
【０１４０】
（２種類の薄膜トランジスタを積層した構造）
後述の発光素子を駆動する回路を説明する前提として、２種類の薄膜トランジスタ（第１薄膜トランジスタ、第２薄膜トランジスタ）を、それぞれ上層、下層のレイヤとして積層した構造を説明する。この場合、下層に位置する薄膜トランジスタとして、ポリシリコン半導体で形成されたチャネル層を備える薄膜トランジスタを用いる。上層に位置する薄膜トランジスタとしては酸化物半導体で形成されたチャネル層を備える薄膜トランジスタを用いる。
【０１４１】
前記のような２種類の薄膜トランジスタが積層された平面視の構造では、マトリクス状にそれぞれの薄膜トランジスタが配置される。この構造においては、ポリシリコン半導体によって高い移動度が得られ、酸化物半導体によって低リーク電流を実現できる。すなわち、ポリシリコン半導体のメリットと酸化物半導体のメリットの両方を共に活かすことができる。
【０１４２】
酸化物半導体もしくはポリシリコン半導体を、例えば、ｐ／ｎ接合をもつ相補型のトランジスタの構成に用いることができ、あるいは、ｎ型接合のみを有する単チャネル型トランジスタの構成にて用いることができる。酸化物半導体の積層構造として、例えばｎ型酸化物半導体と、このｎ型酸化物半導体と電気的特性が異なるｎ型酸化物半導体とが積層された積層構造を採用してもよい。積層されるｎ型酸化物半導体においては、下地のｎ型半導体のバンドギャップを、上層に位置するｎ型半導体のバンドギャップとは異ならせることができる。
【０１４３】
酸化物半導体で形成されたチャネル層を備える薄膜トランジスタでは、チャネル層の上面が、異なる酸化物半導体で覆われた構成を採用してもよい。あるいは、例えば、結晶性のｎ型酸化物半導体上に、微結晶の（非晶質に近い）酸化物半導体が積層された積層構造を採用してもよい。
【０１４４】
（駆動回路構成）
画素ＰＸは、図２に示すように、第１配線（タッチ配線）１と第２配線（タッチ配線）２とで区画されており、有効表示領域７０において複数の画素ＰＸはマトリクス状に配置
されている。
【０１４５】
図１１は、本発明の表示装置に係り、２種類の薄膜トランジスタ（スイッチングトランジスタ及び駆動トランジスタ）を用いた、発光素子を駆動する代表的な回路図である。図１１においては、各画素ＰＸは、映像の信号線である第３配線（ソース配線）３と、走査線である第５配線（ゲート配線）５とで区画されている。図２と図１１より、第２配線２と第３配線３は平行にＹ方向に延在している。第１配線１と第５配線５は平行にＸ方向に延在している。
【０１４６】
図１１に示すように、第３配線３と第５配線５とで区画される画素ＰＸ内には、第１薄膜トランジスタ６１、第２薄膜トランジスタ６２、発光素子８５（図５では発光素子ＣＨＩＰに相当）、容量素子７９などが配置されている。
【０１４７】
図１１に示す第２薄膜トランジスタ６２は、（図５ではソース電極５３を介して、）第１電源線５１（本回路では第４配線（ドレイン配線）４が相当する）と接続されている。第１電源線５１は、発光素子８５に電力を供給する給電線である。第２電源線５２は、図５のように、第６配線６及び透明導電膜７６を介して、発光素子ＣＨＩＰを構成する上部電極８７と接続する。第２電源線５２は、定電位に維持されており、例えばグランド（筐体等）に接地されてもよい。
【０１４８】
第１薄膜トランジスタ６１は、第３配線３と第５配線５とに電気的に接続されている。
第２薄膜トランジスタ６２は、第１薄膜トランジスタ６１、及び第１電源線５１（第４配線４）と電気的に接続され、かつ、第１薄膜トランジスタ６１からの信号を受けて発光素子８５を駆動する。
【０１４９】
図１１は、アレイ基板１００（図５参照）上に配設される主な電気的要素を示しているが、図１１に示す薄膜トランジスタ６１、６２以外に、さらに容量のリセット処理を行う薄膜トランジスタなどをスイッチング素子とし、リセット信号線をアレイ基板１００上に形成することができる。
【０１５０】
第５配線５（走査線）はシフトレジスタを含む走査駆動回路８２（後述の図１３では映像信号制御部１２１に相当）に接続され、第３配線３（信号線）はシフトレジスタ、ビデオライン、アナログスイッチを含む映像信号回路８１（図１３では映像信号制御部１２１に相当）に接続されている。すなわち、映像信号回路８１及び走査駆動回路８２は、表示機能層である発光素子８５を制御する制御部として機能する。
【０１５１】
複数の画素ＰＸの各々においては、第５配線５からのゲート信号、及び第３配線３からの映像信号を受けて第１薄膜トランジスタ６１がオンとなると、画素駆動の第２薄膜トランジスタ６２のゲート電極５５（図５参照）にオンの信号が入力される。それに伴い、第２薄膜トランジスタ６２のチャネル層５８（図５参照）を介して第４配線４（第１電源線５１）から発光素子８５に電流が供給され、電流量に応じて画素ＰＸ（発光素子８５）が発光する。尚、図５、図６に図示する薄膜トランジスタＴＦＴは第２薄膜トランジスタであり、第１薄膜トランジスタは、Ｙ軸に垂直な別の断面に存在するため、図示しない。
【０１５２】
要約すれば、スイッチングトランジスタである第１薄膜トランジスタ６１からの信号（ドレイン電極からの出力）は、ゲート電極５５（図５参照）に出力される。駆動トランジスタである第２薄膜トランジスタ６２はゲート電極５５からの信号を受け、第１電源線５１を通して発光素子８５に電流を供給し、電流量に応じて発光素子８５が発光する。
【０１５３】
尚、本発明の表示装置では、図１１の第１配線１、第２配線２、第３配線３、第４配線
４、及び第５配線５の位置関係を限定するものではない。例えば、第４配線４と第３配線３は、第１配線１と平行であってもよく、この場合、第５配線５は、第２配線２と平行となる。
【０１５４】
＜第２実施形態＞
以下、図面を参照しながら本発明の第２実施形態の表示装置について説明する。
第２実施形態は、発光素子として有機ＥＬを採用するものである。第２実施形態の図面においては、第１実施形態と同一部材には同一符号を付して、その説明は省略または簡略化する。
【０１５５】
図１２は、本発明の第２実施形態に係る表示装置ＤＳＰ２を示す模式断面図である。第１実施形態と同様、第２実施形態の第１基板４１の表裏の面には、いずれも電気的な配線は形成されない。また、第１タッチ配線１と第２タッチ配線２とで構成されるタッチセンシング機能に関わる説明は、第１実施形態と同じであるので省略する。第２基板４２に適用可能な基板についても第１実施形態と同じである。
【０１５６】
平坦化層３１についても第１実施形態と同様であり、薄膜トランジスタＴＦＴ（以下、この段落では図５参照）のドレイン電極５６に対応する位置にコンタクトホール９３が形成されている。また、平坦化層３１上には、チャネル層５８に対応する位置にバンク９４が形成されている。断面視において互いに隣り合うバンク９４の間の領域、すなわち、平面視においてバンク９４に囲まれた領域においては、平坦化層３１の上面、コンタクトホール９３の内部、及びドレイン電極５６を覆うように下部電極８８（画素電極）が形成されている。尚、下部電極８８は、バンク９４の上面には形成されていなくてよい。
【０１５７】
第２実施形態に係る表示装置ＤＳＰ２では、図１２の積層部３０（楕円点線部）に示すように、平坦化層３１、バンク９４、及び下部電極８８を覆うようにホール注入層Ｈが形成され、ホール注入層Ｈ上には、順に有機ＥＬによる発光層９２、上部電極８７が積層されている。さらにその上にカラーフィルタ層ＣＦが形成されている。
【０１５８】
カラーフィルタ層ＣＦは、例えば、赤色画素Ｒと緑色画素Ｇと青色画素Ｂをインクジェットなどの方法で塗布形成する。加えて、透明画素（白色Ｗに相当）を形成してもよい。これらの着色画素は、赤色顔料、緑色顔料、青色顔料を感光性レジストに分散して、通常のフォトリソグラフィの手法で形成してもよい。カラーフィルタ層を形成する位置は、下部電極８８上から第１基板４１との間であればよく、形成位置を限定するものでない。
【０１５９】
（本発明の表示装置の機能構成）
図１３は、本発明の表示装置（第１〜第２実施形態に共通）を構成する制御部及び表示部を示すブロック図である。図１３に示すように、本発明の表示装置は、表示部１１０と、表示部１１０及びタッチセンシング機能を制御するための制御部１２０とを備えている。
【０１６０】
制御部１２０は、公知の構成を有し、映像信号制御部１２１（第一制御部）と、タッチセンシング制御部１２２（第二制御部）と、システム制御部１２３（第三制御部）とを備えている。
【０１６１】
映像信号制御部１２１は、表示部１１０における画像表示を制御する。具体的に、映像信号制御部１２１は、アレイ基板１００（図５参照。以下、第１実施形態の符号で示す）に設けられた上部電極８７と下部電極８８との間に供給される電圧（画素駆動電圧）を制御することで、上部電極及び下部電極によって挟持された発光層９２（図９参照）の発光（画素駆動）を制御する。このような画素駆動は、アレイ基板１００上にアレイ状に設け
られた複数の発光層９２の各々に対して行われ、表示部１１０に画像が表示される。
【０１６２】
タッチセンシング制御部１２２は、例えば、第２タッチ配線２（図１参照）にタッチセンシング駆動電圧を印加し、第１タッチ配線１と第２タッチ配線２との間に生じる静電容量Ｃの変化を検出する。
【０１６３】
システム制御部１２３は、映像信号制御部１２１及びタッチセンシング制御部１２２を制御し、画素駆動と、タッチ駆動による静電容量の変化の検出とを交互に行いタッチの有無やタッチの位置を検出する。すなわち、システム制御部１２３は、時分割駆動により、表示部１１０における画像表示（画素駆動）と、タッチセンシング駆動とを行うことが可能である。
【０１６４】
システム制御部１２３は、画素駆動及びタッチセンシング駆動の周波数を互いに異ならせて上述の駆動を行う機能を有してもよいし、画素駆動及びタッチセンシング駆動の電圧を互いに異ならせて上述の駆動を行う機能を有してもよい。
【０１６５】
このような機能を有するシステム制御部１２３においては、例えば、表示装置が拾ってしまう外部環境からのノイズの周波数を検知し、ノイズ周波数とは異なるタッチセンシング駆動周波数を選択する。これによって、ノイズの影響を軽減することができる。また、このようなシステム制御部１２３においては、指やペン等のポインタの走査速度に合わせたタッチセンシング駆動周波数を選定することもできる。
【０１６６】
上記のタッチセンシング機能や表示機能（発光素子の駆動を含む）を制御する電子回路、２次電池などを含む制御部、アンテナユニット等は、第２基板４２（図１及び図１２参照）の裏面ＢＫ側に配置し、これらを筐体として保持する第３基板（図示せず）を設置することができる。第３基板は第２基板同様、透明であってもよく、不透明な基板、着色した基板であってもよい。
【０１６７】
第３基板として、第１基板４１（図１参照）と同様に、モース硬度が６〜１０の範囲内にあり、かつ０．５ｍｍから１ｍｍの範囲内にある基板を用いることで、カバーガラスを省いた構成としても、モバイル機器として必要な強度を有し、かつ軽い電子機器を提供できる。
【０１６８】
第２基板４２の厚みは、軽量化の観点から、第１基板や第３基板の厚みより薄くすることができ、例えば０．１ｍｍから０．４ｍｍの厚みとすることができる。第１基板、第２基板、第３基板の線膨張係数は、高精細表示でのアライメントを考慮した場合、１０×１０−６／℃から５×１０−６／℃の範囲内にあることが望ましい。
【０１６９】
本発明の好ましい実施形態を詳細に説明してきたが、これらは本発明の例示的なものであり、限定するものとして考慮されるべきではないことを理解すべきである。追加、省略、置換、及びその他の変更は、本発明の範囲から逸脱することなく行うことができる。従って、本発明は上述の説明によって限定されていると見なされるべきではなく、請求の範囲によって制限されている。
【産業上の利用可能性】
【０１７０】
本発明の表示装置は、種々の応用が可能である。本発明の表示装置が適用可能な電子機器としては、携帯電話、携帯型ゲーム機器、携帯情報端末、パーソナルコンピュータ、電子書籍、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、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等）、複写機、ファクシミリ、プリンター、プリンター複合機、自動販売機、現金自動預け入れ払
い機（ＡＴＭ）、個人認証機器、光通信機器等が挙げられる。
【符号の説明】
【０１７１】
１  第１配線（タッチ配線）
２  第２配線（タッチ配線）
２Ａ  センス配線
２Ｂ  引き出し配線
３  第３配線（ソース配線）
４  第４配線（ドレイン配線）
５  第５配線（ゲート配線）
６  第６配線
１１  第１透明樹脂層
１２  第２透明樹脂層
１３  第３透明樹脂層
１４  第４透明樹脂層
１５  第２絶縁層
１６  第３絶縁層（ゲート絶縁層）
１７  第４絶縁層
２８  第２導電層
２７  第４黒色層
２０  金属層
２１  第１導電性金属酸化物層
２２  第２導電性金属酸化物層
２３  第１黒色層
２４  第２黒色層
２５  第１導電層
２６  第３黒色層
３０  積層部
３１  第１平坦化層
３２  第２平坦化層
３３  第３平坦化層
３５  ３６  重畳部
４１  第１基板
４２  第２基板
５０  表示機能層
５１  第１電源線
５２  第２電源線
５３  ソース電極
５５  ゲート電極
５６  ドレイン電極
５８  チャネル層
６１  第１薄膜トランジスタ
６２  第２薄膜トランジスタ
７０  有効表示領域
７１  角部
７２  額縁部
７４  重なり部
７６  透明導電膜
７７  接合層
７８  上面
７９  容量素子
８１  映像信号回路（映像信号制御部）
８２  走査駆動回路（映像信号制御部）
８５  発光素子
８７  上部電極
８８  下部電極
８９  反射電極（画素電極）
９０  ｎ型半導体層
９１  ｐ型半導体層
９２  発光層
９３  コンタクトホール
９４  バンク
９７  第１導電性金属酸化物層
９８  第２導電性金属酸化物層
９９  銀合金層
１１０  表示部
１２０  制御部
１２１  映像信号制御部
１２２  タッチセンシング制御部
１２３  システム制御部
１００  ３００  第２基板（アレイ基板）
２００  ４００  表示装置基板
ＤＳＰ１、ＤＳＰ２  表示装置
Ｐ  観察者
Ｓ  観察面
Ｆ  第１面
ＢＫ  裏面
Ｃ  静電容量
ＴＦＴ  薄膜トランジスタ
ＣＨＩＰ  発光素子
ＰＸ  画素
ＴＭ１  第１端子
ＴＭ２  第２端子
Ｌ  チャネル長
ＣＦ  カラーフィルタ
Ｈ  ホール注入層
Ｒ  赤着色層
Ｇ  緑着色層
Ｂ  青着色層
【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８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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