(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と、
前記第１の基板上の接着層と、
前記接着層上の絶縁層と、
前記絶縁層上の表示素子及び端子電極と、
前記表示素子及び前記端子電極を介して、前記第１の基板と重なる領域を有する第２の基板と、
前記第２の基板の開口に設けられ、前記端子電極に電気的に接続された導電層と、
前記導電層を介して、前記端子電極に電気的に接続された外部電極と、
第１の層と、を有し、
前記第１の層は、
前記第１の基板上の、前記第１の基板と前記第２の基板が互いに重なる領域と、
前記第２の基板上の、前記第１の基板と前記第２の基板が互いに重なる領域と、
前記第１の基板の側面と、前記第２の基板の側面と、を覆い、
前記外部電極は、
前記第１の層に覆われる領域と、
前記第１の層に覆われない領域と、を有することを特徴とする表示装置。
【請求項２】
第１の基板と、
前記第１の基板上の接着層と、
前記接着層上の絶縁層と、
前記絶縁層上の表示素子及び端子電極と、
前記表示素子を介して、前記第１の基板と重なる領域を有する第２の基板と、
前記端子電極に電気的に接続された導電層と、
前記導電層を介して、前記端子電極に電気的に接続された外部電極と、
第１の層と、を有し、
前記第２の基板は、前記外部電極と重なる領域を有さず、
前記第１の層は、
前記第１の基板上の、前記第１の基板と前記第２の基板が互いに重なる領域と、
前記第２の基板上の、前記第１の基板と前記第２の基板が互いに重なる領域と、
前記第１の基板と前記第２の基板の重畳部分の外周と、を覆い、
前記外部電極は、前記第１の層に覆われる領域を有さないことを特徴とする表示装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記第１の基板および前記第２の基板のヤング率は、１ＧＰａ以上１００ＧＰａ以下であることを特徴とする表示装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
前記第１の層のヤング率は、前記第１の基板および前記第２の基板のヤング率よりも小さいことを特徴とする表示装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
前記端子電極は、前記表示素子に電気的に接続されたトランジスタのソース電極及びドレイン電極と、同一層上に設けられ、かつ同一材料を有することを特徴とする表示装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一において、
前記第１の層は、継ぎ目が無いことを特徴とする表示装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一において、
前記第１の層は、シリコーンゴムであることを特徴とする表示装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一において、
前記第１の基板と前記第２の基板は、トランジスタを介して重畳し、
前記トランジスタは、チャネルが形成される半導体層に、酸化物半導体を用いる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。または、本発明の一態様は、表示装置の作製方法に関する。
【０００２】
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。例えば、本発明の一態様は、物、方法、もしくは製造方法に関する。または、本発明は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、もしくは組成物（コンポジション・オブ・マター）に関する。または、本発明の一態様は、記憶装置、プロセッサそれらの駆動方法またはそれらの製造方法に関する。
【０００３】
なお、本明細書等において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうるもの全般を指す。よって、トランジスタやダイオードなどの半導体素子や半導体回路は半導体装置である。また、表示装置、発光装置、照明装置、電気光学装置、及び電子機器などは、半導体素子や半導体回路を含む場合がある。よって、表示装置、発光装置、照明装置、電気光学装置、撮像装置、及び電子機器なども半導体装置を有する場合がある。
【背景技術】
【０００４】
近年、表示装置の表示領域に用いる表示素子として、液晶素子の研究開発が盛んに行われている。また、エレクトロルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ：ＥＬ）を利用した発光素子の研究開発も盛んに行われている。発光素子の基本的な構成は、一対の電極間に発光性の物質を含む層を挟んだものである。この発光素子に電圧を印加することにより、発光性の物質からの発光が得られる。
【０００５】
特に、上述の発光素子は自発光型であるため、これを用いた表示装置は、視認性に優れバックライトが不要であり、消費電力が少ない等の利点を有する。さらに、薄型軽量に作製でき、応答速度が高いなどの利点も有する。
【０００６】
また、上述の表示素子を有する表示装置としては、可撓性が図れることから、可撓性を有する基板の採用が検討されている。
【０００７】
可撓性を有する基板を用いた表示装置の作製方法としては、ガラス基板や石英基板といった基板上に薄膜トランジスタなどの半導体素子を作製した後、例えば該半導体素子と基板の間に有機樹脂を充填し、ガラス基板や石英基板から他の基板（例えば可撓性を有する基板）へと半導体素子を転置する技術が知られている（特許文献１）。
【０００８】
また、厚さが２０μｍ以上５０μｍ以下のガラス基板を用いて形成した有機ＥＬパネルを２枚の可撓性シートで挟み、表示装置の機械的強度を高める技術が知られている（特許文献２）。
【０００９】
なお、表示装置は様々な用途への応用が期待されており、多様化が求められている。例えば、携帯情報端末として、タッチセンサを備えるスマートフォンやタブレット端末の開発が進められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−１７４１５３号公報
【特許文献２】特開２０１０−２４４６９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
発光素子表面の保護や外部からの水分などの不純物の浸入を防ぐため、基板上に形成された発光素子上にさらに基板を貼り合わせる場合がある。しかしながら、貼り合わされた基板の外周部分（基板の端部）から水分などの不純物が侵入し、表示品位の低下や信頼性低下の一因となるという問題がある。このため、従来は基板端部から表示領域までの距離を長くする必要があった。その結果、表示領域より外側の表示に寄与しない領域（以下、「額縁」ともいう。）が広くなり、表示装置及び表示装置を用いた半導体装置の生産性や、設計自由度などの向上が難しかった。
【００１２】
また、特許文献２に開示されているような、有機ＥＬパネルを２枚の可撓性シートで挟む場合においても、可撓性シートの端部から不純物が侵入して、表示画像の劣化や信頼性の低下などが生じる場合がある。加えて、特許文献２では、可撓性シートを有機ＥＬパネルよりも大きく設けるため、必然的に可撓性シートも含めた額縁が広くなってしまうという問題がある。
【００１３】
本発明の一態様は、信頼性の良好な表示装置及びその作製方法を提供することを課題の一つとする。または、本発明の一態様は、設計の自由度が高い表示装置及びその作製方法を提供することを課題の一つとする。
【００１４】
または、本発明の一態様は、視認性に優れた表示装置、もしくは電子機器などを提供することを課題の一つとする。または、本発明の一態様は、表示品位が良好な表示装置、もしくは電子機器などを提供することを課題の一つとする。または、本発明の一態様は、信頼性が高い表示装置、もしくは電子機器などを提供することを課題の一つとする。または、本発明の一態様は、破損しにくい表示装置、もしくは電子機器などを提供することを課題の一つとする。または、本発明の一態様は、消費電力が低い表示装置、もしくは電子機器などを提供することを課題の一つとする。または、本発明の一態様は、生産性が高い表示装置、もしくは電子機器などを提供することを課題の一つとする。または、本発明の一態様は、新規な表示装置、もしくは電子機器などを提供することを課題の一つとする。
【００１５】
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、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の一態様は、第１の基板と、第２の基板と、第１の層と、を有し、第１の基板と第２の基板は、表示素子を介して互いに重なる領域を有し、第１の層は、第１の基板上の、第１の基板と第２の基板が互いに重なる領域と、第２の基板上の、第１の基板と第２の基板が互いに重なる領域と、第１の基板の側面と、第２の基板の側面と、を覆うことを特徴とする表示装置である。
【００１７】
第１の層としては、シリコーン樹脂（シリコーンゴム）や、フッ素樹脂（フッ素ゴム）などを用いればよい。また、第１の層は、互いに重なる第１の基板と第２の基板の周りに液状の高分子材料を設け、当該液状の高分子材料を硬化させて形成することができる。すなわち、第１の層は継ぎ目の無い構造であるため、互いに重なる第１の基板と第２の基板の外周部分（基板の端部）側面を第１の層で覆うことにより、水分などの不純物の表示領域内への侵入を防ぐことができる。
【００１８】
または、本発明の一態様は、第１の基板と、第２の基板と、第１の層と、を有し、第１の基板と第２の基板は、表示素子を介して互いに重なる領域を有し、第１の層は、第１の基板上の、第１の基板と第２の基板が互いに重なる領域と、第２の基板上の、第１の基板と第２の基板が互いに重なる領域と、第１の基板及び第２の基板の少なくとも一方の基板の側面と、を覆うことを特徴とする表示装置である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の一態様によれば、信頼性の良好な表示装置及びその作製方法を提供することができる。または、本発明の一態様によれば、設計の自由度が高い表示装置及びその作製方法を提供することができる。
【００２０】
または、本発明の一態様は、視認性に優れた表示装置、もしくは電子機器などを提供することができる。または、本発明の一態様は、表示品位が良好な表示装置、もしくは電子機器などを提供することができる。または、本発明の一態様は、信頼性が高い表示装置、もしくは電子機器などを提供することができる。または、本発明の一態様は、破損しにくい表示装置、もしくは電子機器などを提供することができる。または、発明の一態様は、消費電力が低い表示装置、もしくは電子機器などを提供することができる。または、発明の一態様は、生産性が高い表示装置、もしくは電子機器などを提供することができる。または、本発明の一態様は、新規な表示装置、もしくは電子機器などを提供することを提供することができる。
【００２１】
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、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、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】表示装置の一形態を説明する図。
【図２】表示装置の一形態を説明する平面図及び断面図。
【図３】表示装置の一形態を説明する断面図。
【図４】表示装置の一形態を説明するブロック図及び回路図。
【図５】表示装置の一形態を説明するブロック図。
【図６】表示装置の一形態の画素構成の一例を説明する図。
【図７】表示装置の一形態の画素構成の一例を説明する図。
【図８】表示装置の作製方法例を説明する断面図。
【図９】表示装置の作製方法例を説明する断面図。
【図１０】表示装置の作製方法例を説明する断面図。
【図１１】表示装置の作製方法例を説明する断面図。
【図１２】表示装置の作製方法例を説明する断面図。
【図１３】表示装置の作製方法例を説明する断面図。
【図１４】表示装置の作製方法例を説明する断面図。
【図１５】表示装置の一形態を説明する図。
【図１６】表示装置の作製方法例を説明する図。
【図１７】表示装置の作製方法例を説明する図。
【図１８】表示装置の一形態を説明する図。
【図１９】表示装置の一形態を説明する断面図。
【図２０】表示装置の一形態を説明する断面図。
【図２１】表示装置の一形態を説明する断面図。
【図２２】トランジスタの一形態を説明する図。
【図２３】トランジスタの一形態を説明する図。
【図２４】トランジスタの一形態を説明する図。
【図２５】トランジスタの一形態を説明する図。
【図２６】トランジスタの一形態を説明する図。
【図２７】トランジスタの一形態を説明する図。
【図２８】トランジスタの一形態を説明する図。
【図２９】エネルギーバンド構造を説明する図。
【図３０】発光素子の構成例を説明する図。
【図３１】電子機器および照明装置の一例を説明する図。
【図３２】電子機器の一例を説明する図。
【図３３】電子機器の一例を説明する図。
【図３４】電子機器の一例を説明する図。
【図３５】電子機器の一例を説明する図。
【図３６】電子機器の一例を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。
【００２４】
また、図面等において示す各構成の、位置、大きさ、範囲などは、発明の理解を容易とするため、実際の位置、大きさ、範囲などを表していない場合がある。このため、開示する発明は、必ずしも、図面等に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。例えば、実際の製造工程において、エッチングなどの処理によりレジストマスクなどが意図せずに目減りすることがあるが、理解を容易とするために省略して示すことがある。
【００２５】
また、上面図（「平面図」ともいう）や斜視図などにおいて、図面をわかりやすくするために、一部の構成要素の記載を省略する場合がある。
【００２６】
また、本明細書等において「電極」や「配線」の用語は、これらの構成要素を機能的に限定するものではない。例えば、「電極」は「配線」の一部として用いられることがあり、その逆もまた同様である。さらに、「電極」や「配線」の用語は、複数の「電極」や「配線」が一体となって形成されている場合なども含む。
【００２７】
なお、本明細書等において「上」や「下」の用語は、構成要素の位置関係が直上または直下で、かつ、直接接していることを限定するものではない。例えば、「絶縁層Ａ上の電極Ｂ」の表現であれば、絶縁層Ａの上に電極Ｂが直接接して形成されている必要はなく、絶縁層Ａと電極Ｂとの間に他の構成要素を含むものを除外しない。
【００２８】
また、ソース及びドレインの機能は、異なる極性のトランジスタを採用する場合や、回路動作において電流の方向が変化する場合など、動作条件などによって互いに入れ替わるため、いずれがソースまたはドレインであるかを限定することが困難である。このため、本明細書においては、ソース及びドレインの用語は、入れ替えて用いることができるものとする。
【００２９】
また、本明細書等において、「電気的に接続」には、「何らかの電気的作用を有するもの」を介して接続されている場合が含まれる。ここで、「何らかの電気的作用を有するもの」は、接続対象間での電気信号の授受を可能とするものであれば、特に制限を受けない。よって、「電気的に接続する」と表現される場合であっても、現実の回路においては、物理的な接続部分がなく、配線が延在しているだけの場合もある。
【００３０】
また、本明細書において、「平行」とは、二つの直線が−１０°以上１０°以下の角度で配置されている状態をいう。従って、−５°以上５°以下の場合も含まれる。また、「垂直」及び「直交」とは、二つの直線が８０°以上１００°以下の角度で配置されている状態をいう。従って、８５°以上９５°以下の場合も含まれる。
【００３１】
また、本明細書において、リソグラフィ工程を行った後にエッチング工程を行う場合は、特段の説明がない限り、リソグラフィ工程で形成したレジストマスクは、エッチング工程終了後に除去するものとする。
【００３２】
また、電圧は、ある電位と、基準の電位（例えば接地電位（ＧＮＤ電位）またはソース電位）との電位差のことを示す場合が多い。よって、電圧を電位と言い換えることが可能である。
【００３３】
なお、半導体の不純物とは、例えば、半導体を構成する主成分以外をいう。例えば、濃度が０．１原子％未満の元素は不純物と言える。不純物が含まれることにより、例えば、半導体のＤＯＳ（Ｄｅｎｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｓｔａｔｅ）が高くなることや、キャリア移動度が低下することや、結晶性が低下することなどが起こる場合がある。半導体が酸化物半導体である場合、半導体の特性を変化させる不純物としては、例えば、第１族元素、第２族元素、第１３族元素、第１４族元素、第１５族元素、および酸化物半導体の主成分以外の遷移金属などがあり、特に、例えば、水素（水にも含まれる）、リチウム、ナトリウム、シリコン、ホウ素、リン、炭素、窒素などがある。酸化物半導体の場合、例えば水素などの不純物の混入によって酸素欠損を形成する場合がある。また、半導体がシリコンである場合、半導体の特性を変化させる不純物としては、例えば、酸素、水素を除く第１族元素、第２族元素、第１３族元素、第１５族元素などがある。
【００３４】
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、工程順または積層順など、なんらかの順番や順位を示すものではない。また、本明細書等において序数詞が付されていない用語であっても、構成要素の混同を避けるため、特許請求の範囲において序数詞が付される場合がある。また、本明細書等において序数詞が付されている用語であっても、特許請求の範囲において異なる序数詞が付される場合がある。また、本明細書等において序数詞が付されている用語であっても、特許請求の範囲などにおいて序数詞を省略する場合がある。
【００３５】
なお、「チャネル長」とは、例えば、トランジスタの上面図において、半導体とゲート電極とが重なる領域、またはトランジスタがオン状態のときに半導体の中で電流の流れる部分、またはチャネルが形成される領域における、ソース（ソース領域またはソース電極）とドレイン（ドレイン領域またはドレイン電極）との間の距離をいう。なお、一つのトランジスタにおいて、チャネル長が全ての領域で同じ値をとるとは限らない。すなわち、一つのトランジスタのチャネル長は、一つの値に定まらない場合がある。そのため、本明細書では、チャネル長は、チャネルの形成される領域における、いずれか一の値、最大値、最小値または平均値とする。
【００３６】
なお、本明細書等において、トランジスタの「オン状態」とは、トランジスタのソースとドレインが電気的に短絡しているとみなせる状態（「導通状態」ともいう。）をいう。また、トランジスタの「オフ状態」とは、トランジスタのソースとドレインが電気的に遮断しているとみなせる状態（「非導通状態」ともいう。）をいう。
【００３７】
また、本明細書等において、「オン電流」とは、トランジスタがオン状態の時にソースとドレイン間に流れる電流をいう場合がある。また、「オフ電流」とは、トランジスタがオフ状態である時にソースとドレイン間に流れる電流をいう場合がある。
【００３８】
また、トランジスタのオフ電流は、ゲートとソース間の電圧（以下、「Ｖｇｓ」ともいう。）に依存する場合がある。従って、トランジスタのオフ電流がＩ以下である、とは、トランジスタのオフ電流がＩ以下となるＶｇｓの値が存在することを言う場合がある。また、トランジスタのオフ電流とは、所定のＶｇｓ、所定の電圧範囲内のＶｇｓ等における電流値を指す場合がある。
【００３９】
一例として、しきい値電圧Ｖｔｈが０．５Ｖであり、Ｖｇｓが０．５Ｖにおけるソースとドレイン間に流れる電流（以下、「Ｉｄｓ」ともいう。）が１×１０−９Ａであり、Ｖｇｓが０．１ＶにおけるＩｄｓが１×１０−１３Ａであり、Ｖｇｓが−０．５ＶにおけるＩｄｓが１×１０−１９Ａであり、Ｖｇｓが−０．８ＶにおけるＩｄｓが１×１０−２２Ａであるようなｎチャネル型トランジスタを想定する。当該トランジスタのＩｄｓは、Ｖｇｓが−０．５Ｖにおいて、または、Ｖｇｓが−０．５Ｖ乃至−０．８Ｖの範囲において、１×１０−１９Ａ以下であるから、当該トランジスタのオフ電流は１×１０−１９Ａ以下である、と言う場合がある。当該トランジスタのドレイン電流が１×１０−２２Ａ以下となるＶｇｓが存在するため、当該トランジスタのオフ電流は１×１０−２２Ａ以下である、と言う場合がある。
【００４０】
また、トランジスタのオフ電流は、温度に依存する場合がある。本明細書において、オフ電流は、特に記載がない場合、室温、６０℃、８５℃、９５℃、または１２５℃におけるオフ電流を表す場合がある。または、当該トランジスタが含まれる半導体装置等の信頼性が保証される温度、または、当該トランジスタが含まれる半導体装置等が使用される温度（例えば、５℃乃至３５℃のいずれか一の温度）におけるオフ電流、を表す場合がある。室温、６０℃、８５℃、９５℃、１２５℃、当該トランジスタが含まれる半導体装置等の信頼性が保証される温度、または、当該トランジスタが含まれる半導体装置等が使用される温度（例えば、５℃乃至３５℃のいずれか一の温度）、におけるトランジスタのオフ電流がＩ以下となるＶｇｓが存在するときに、トランジスタのオフ電流がＩ以下である、と言う場合がある。
【００４１】
トランジスタのオフ電流は、ドレインとソースの間の電圧（以下、「Ｖｄｓ」ともいう。）に依存する場合がある。本明細書において、オフ電流は、特に記載がない場合、Ｖｄｓの絶対値が０．１Ｖ、０．８Ｖ、１Ｖ、１．２Ｖ、１．８Ｖ、２．５Ｖ、３Ｖ、３．３Ｖ、１０Ｖ、１２Ｖ、１６Ｖ、または２０Ｖにおけるオフ電流を表す場合がある。または、当該トランジスタが含まれる半導体装置等の信頼性が保証されるＶｄｓ、または、当該トランジスタが含まれる半導体装置等において使用されるＶｄｓにおけるオフ電流、を表す場合がある。Ｖｄｓが所定の値であるときに、トランジスタのオフ電流がＩ以下となるＶｇｓが存在する場合、トランジスタのオフ電流がＩ以下である、と言うことがある。ここで、所定の値とは、例えば、０．１Ｖ、０．８Ｖ、１Ｖ、１．２Ｖ、１．８Ｖ、２．５Ｖ、３Ｖ、３．３Ｖ、１０Ｖ、１２Ｖ、１６Ｖ、２０Ｖ、当該トランジスタが含まれる半導体装置等の信頼性が保証されるＶｄｓの値、または、当該トランジスタが含まれる半導体装置等において使用されるＶｄｓの値である。
【００４２】
また、「チャネル幅」とは、例えば、半導体とゲート電極とが重なる領域、またはトランジスタがオン状態のときに半導体の中で電流の流れる部分、またはチャネルが形成される領域における、ソースとドレインとが向かい合っている部分の長さをいう。なお、一つのトランジスタにおいて、チャネル幅がすべての領域で同じ値をとるとは限らない。すなわち、一つのトランジスタのチャネル幅は、一つの値に定まらない場合がある。そのため、本明細書では、チャネル幅は、チャネルの形成される領域における、いずれか一の値、最大値、最小値または平均値とする。
【００４３】
なお、トランジスタの構造によっては、実際にチャネルの形成される領域におけるチャネル幅（以下、実効的なチャネル幅と呼ぶ）と、トランジスタの上面図において示されるチャネル幅（以下、見かけ上のチャネル幅と呼ぶ）と、が異なる場合がある。例えば、ゲート電極が半導体の側面を覆う場合、実効的なチャネル幅が、見かけ上のチャネル幅よりも大きくなり、その影響が無視できなくなる場合がある。例えば、微細かつゲート電極が半導体の側面を覆うトランジスタでは、半導体の上面に形成されるチャネル領域の割合に対して、半導体の側面に形成されるチャネル領域の割合が大きくなる場合がある。その場合は、見かけ上のチャネル幅よりも、実効的なチャネル幅の方が大きくなる。
【００４４】
このような場合、実効的なチャネル幅の、実測による見積もりが困難となる場合がある。例えば、設計値から実効的なチャネル幅を見積もるためには、半導体の形状が既知という仮定が必要である。したがって、半導体の形状が正確にわからない場合には、実効的なチャネル幅を正確に測定することは困難である。
【００４５】
そこで、本明細書では、見かけ上のチャネル幅を、「囲い込みチャネル幅（ＳＣＷ：Ｓｕｒｒｏｕｎｄｅｄ  Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｗｉｄｔｈ）」と呼ぶ場合がある。また、本明細書では、単にチャネル幅と記載した場合には、囲い込みチャネル幅または見かけ上のチャネル幅を指す場合がある。または、本明細書では、単にチャネル幅と記載した場合には、実効的なチャネル幅を指す場合がある。なお、チャネル長、チャネル幅、実効的なチャネル幅、見かけ上のチャネル幅、囲い込みチャネル幅などは、断面ＴＥＭ像などを解析することなどによって、値を決定することができる。
【００４６】
なお、トランジスタの電界効果移動度や、チャネル幅当たりの電流値などを計算して求める場合、囲い込みチャネル幅を用いて計算する場合がある。その場合には、実効的なチャネル幅を用いて計算する場合とは異なる値をとる場合がある。
【００４７】
（実施の形態１）
本発明の一態様の表示装置１００の構成例について、図１乃至図７を用いて説明する。なお、本明細書に開示する表示装置１００は、表示素子として発光素子を用いた表示装置を例示する。また、本発明の一態様の表示装置１００として、トップエミッション構造（上面射出構造）の表示装置を例示する。ただし、本発明の一態様の表示装置１００は、ボトムエミッション構造（下面射出構造）、またはデュアルエミッション構造（両面射出構造）の表示装置とすることも可能である。
【００４８】
＜表示装置の構成＞
図１は、外部電極１２４が接続され、かつ、層１４７に覆われた表示装置１００の斜視図である。また、図２（Ａ）は、表示装置１００の平面図である。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）にＶ１−Ｖ２の一点鎖線で示す部位の断面図である。図２（Ｃ）は、図２（Ａ）にＨ１−Ｈ２の一点鎖線で示す部位の断面図である。また、図３は、図１にＡ１−Ａ２の一点鎖線で示す部位の詳細な断面図である。なお、図３は、図２（Ｃ）に示した断面の一部をより詳細に説明するための図である。
【００４９】
本実施の形態に示す表示装置１００は、表示領域１３１、回路１３２、および回路１３３を有する。また、表示装置１００は、電極１１５、ＥＬ層１１７、電極１１８を含む発光素子１２５と、端子電極２１６を有する。発光素子１２５は、表示領域１３１中に複数形成されている。また、各発光素子１２５には、発光素子１２５の発光量を制御するトランジスタ２３２が接続されている。
【００５０】
端子電極２１６は、異方性導電接続層１２３を介して外部電極１２４と電気的に接続されている。また、端子電極２１６の一部は回路１３２と電気的に接続され、端子電極２１６の他の一部は回路１３３と電気的に接続されている。
【００５１】
回路１３２および回路１３３は、複数のトランジスタ２５２により構成されている。回路１３２および回路１３３は、外部電極１２４を介して供給された信号を、表示領域１３１中のどの発光素子１２５に供給するかを決定する機能を有する。
【００５２】
トランジスタ２３２およびトランジスタ２５２は、ゲート電極２０６、ゲート絶縁層２０７、半導体層２０８、ソース電極２０９ａ、ドレイン電極２０９ｂを有する。また、ソース電極２０９ａ、およびドレイン電極２０９ｂと同じ層に、配線２１９が形成されている。また、トランジスタ２３２およびトランジスタ２５２上に絶縁層２１０が形成され、絶縁層２１０上に絶縁層２１１が形成されている。また、電極１１５が絶縁層２１１上に形成されている。電極１１５は、絶縁層２１０および絶縁層２１１に形成された開口を介してドレイン電極２０９ｂに電気的に接続されている。また、電極１１５上に隔壁１１４が形成され、電極１１５および隔壁１１４上に、ＥＬ層１１７および電極１１８が形成されている。
【００５３】
また、表示装置１００は、接着層１２０を介して基板１１１と基板１２１が貼り合わされた構造を有する。
【００５４】
また、基板１１１の一方の面には、接着層１１２を介して絶縁層２０５が形成されている。また、基板１２１の一方の面には、接着層１４２を介して絶縁層１４５が形成され、絶縁層１４５を介して遮光層２６４が形成されている。また、基板１２１の一方の面には、絶縁層１４５を介して着色層２６６、オーバーコート層２６８が形成されている。
【００５５】
絶縁層２０５は下地層として機能し、基板１１１や接着層１１２などから、トランジスタや発光素子への水分や不純物元素の拡散を防止、または低減することができる。絶縁層１４５は下地層として機能し、基板１２１や接着層１４２などから、トランジスタや発光素子への水分や不純物元素の拡散を防止、または低減することができる。
【００５６】
絶縁層２０５及び絶縁層１４５は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、または窒化酸化アルミニウム等を、単層または多層で形成するのが好ましい。絶縁層２０５及び絶縁層１４５は、スパッタリング法やＣＶＤ法、熱酸化法、塗布法、印刷法等を用いて形成することが可能である。
【００５７】
基板１１１および基板１２１としては、有機樹脂材料などの可撓性を有する材料などを用いることができる。表示装置１００をボトムエミッション構造の表示装置、またはデュアルエミッション構造の表示装置とする場合には、基板１１１としてＥＬ層１１７から射出される光を透過できる材料を用いる。また、表示装置１００をトップエミッション構造の表示装置、またはデュアルエミッション構造の表示装置とする場合には、基板１２１としてＥＬ層１１７から射出される光を透過できる材料を用いる。
【００５８】
また、基板１１１および基板１２１として用いる材料の機械的強度が低すぎる場合、表示装置１００の作製時に基板が変形しやすくなるため、歩留まりの低下など、生産性低下の一因となる。一方で、基板１１１および基板１２１として用いる材料の機械的強度が高すぎる場合は、表示装置が屈曲しにくくなってしまう。材料の機械的強度を表す指標の一つにヤング率がある。基板１１１および基板１２１に好適な材料のヤング率は、１ＧＰａ（１×１０９Ｐａ）以上１００ＧＰａ（１００×１０９Ｐａ）以下、好ましくは２ＧＰａ以上５０ＧＰａ以下、より好ましくは２ＧＰａ以上２０ＧＰａ以下である。なお、ヤング率の測定は、ＩＳＯ５２７、ＪＩＳＫ７１６１、ＪＩＳＫ７１６２、ＪＩＳＫ７１２７、ＡＳＴＭＤ６３８、ＡＳＴＭＤ８８２などを参考にして行うことができる。
【００５９】
基板１１１および基板１２１の厚さは、５μｍ以上１００μｍ以下が好ましく、１０μｍ以上５０μｍ以下がより好ましい。また、基板１１１または基板１２１の一方、もしくは両方を、複数の層を含む積層基板としてもよい。
【００６０】
基板１１１および基板１２１は、互いに同じ材料で同じ厚さとすることが好ましい。ただし、目的に応じて、互いに異なる材料や、異なる厚さとしてもよい。
【００６１】
基板１１１および基板１２１に用いることができる、可撓性及び可視光に対する透光性を有する材料の一例としては、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、ポリアミド樹脂、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、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などがある。また、光を透過させる必要がない場合には、非透光性の基板を用いてもよい。例えば、基板１２１または基板１１１として、アルミニウムなどを用いてもよい。
【００６２】
また、基板１２１および基板１１１の熱膨張係数は、好ましくは３０ｐｐｍ／Ｋ以下、さらに好ましくは１０ｐｐｍ／Ｋ以下とする。また、基板１２１および基板１１１の表面に、予め窒化シリコンや酸化窒化シリコン等の窒素と珪素を含む膜や窒化アルミニウム等の窒素とアルミニウムを含む膜のような透水性の低い保護膜を成膜しておいても良い。なお、基板１２１および基板１１１として、繊維体に有機樹脂が含浸された構造物（所謂、プリプレグとも言う）を用いてもよい。
【００６３】
このような基板を用いることにより、割れにくい表示装置を提供することができる。または、軽量な表示装置を提供することができる。または、屈曲しやすい表示装置を提供することができる。
【００６４】
層１４７として、基板１１１及び基板１２１よりも柔らかい材料を用いる。例えば、層１４７として、基板１１１よりもヤング率が小さい材料を用いる。
【００６５】
層１４７に用いる材料のヤング率は、基板１１１及び基板１２１に用いる材料のヤング率の５０分の１以下が好ましく、１００分の１以下がより好ましく、５００分の１以下がさらに好ましい。
【００６６】
層１４７に用いることができる材料の一例として、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどの粘弾性を有する高分子材料がある。また、層１４７に用いる材料は、透光性を有する材料であることが好ましい。
【００６７】
また、ヤング率の小さい材料はヤング率の大きい材料よりも変形しやすいため、変形時に生じる内部応力が分散しやすい。よって、層１４７として、基板１１１及び基板１２１よりもヤング率の小さい材料を用いることで、屈曲時に基板１１１及び基板１２１に生じる局在的な応力を緩和し、基板１１１及び基板１２１の破損を防ぐことができる。また、層１４７は、外部からの物理的な圧迫や衝撃を分散する緩衝材としても機能できる。
【００６８】
また、層１４７を有することにより、屈曲部の最小曲率半径が層１４７の厚さよりも小さくなることを防ぐことができる。よって、過剰に小さい曲率半径で屈曲することに起因する基板１１１または基板１２１の破損を防ぐことができる。
【００６９】
本発明の一態様によれば、表示装置１００を折り曲げる際に、屈曲部の最小曲率半径が１ｍｍ以下であっても、表示装置１００の破損を防ぐことができる。
【００７０】
なお、層１４７の厚さは、基板１１１及び基板１２１の２倍以上１００倍以下が好ましく、５倍以上５０倍以下がより好ましい。基板１１１及び基板１２１よりも層１４７を厚くすることで、応力緩和や緩衝材としての効果を良好なものとすることができる。
【００７１】
また、表示装置の用途によっては、層１４７を複数の層を有する積層構造としてもよい。
【００７２】
本発明の一態様によれば、外部からの衝撃に強く、破損しにくい表示装置を実現することができる。
【００７３】
本発明の一態様によれば、屈曲と伸展が繰り返し行われても破損しにくく、信頼性の高い表示装置を実現することができる。
【００７４】
また、基板１１１及び基板１２１の端部（側面）を層１４７で覆うことにより、該端部からの水分などの不純物の侵入を防ぐことができる。このため、表示装置１００の額縁を小さくしても、信頼性及び表示品位が良好な表示装置１００を実現することができる。よって、本発明の一態様によれば、表示装置１００の生産性や、設計自由度などを高めることができる。また、本発明の一態様の表示装置を用いた半導体装置の生産性や、設計自由度などを高めることができる。
【００７５】
＜画素回路構成例＞
次に、図４を用いて、表示装置１００のより具体的な構成例について説明する。図４（Ａ）は、表示装置１００の構成を説明するためのブロック図である。表示装置１００は、表示領域１３１、回路１３２、および回路１３３を有する。回路１３２は、例えば走査線駆動回路として機能する。また、回路１３３は、例えば信号線駆動回路として機能する。
【００７６】
また、表示装置１００は、各々が略平行に配設され、且つ、回路１３２によって電位が制御されるｍ本の走査線１３５と、各々が略平行に配設され、且つ、回路１３３によって電位が制御されるｎ本の信号線１３６と、を有する。さらに、表示領域１３１はマトリクス状に配設された複数の画素１３０を有する。
【００７７】
各走査線１３５は、表示領域１３１においてｍ行ｎ列に配設された画素１３０のうち、いずれかの行に配設されたｎ個の画素１３０と電気的に接続される。また、各信号線１３６は、ｍ行ｎ列に配設された画素１３０のうち、いずれかの列に配設されたｍ個の画素１３０に電気的に接続される。ｍ、ｎは、ともに１以上の整数である。
【００７８】
また、図５（Ａ）に示すように、表示領域１３１を挟んで回路１３２と向き合う位置に、回路１５２を設けてもよい。また、図５（Ｂ）に示すように、表示領域１３１を挟んで回路１３３と向き合う位置に、回路１５３を設けてもよい。図５（Ａ）及び図５（Ｂ）では、各走査線１３５が回路１５２と回路１３２に接続される例を示している。ただし、これに限らず、例えば、各走査線１３５が回路１３２と回路１５２のどちらか一方に接続されていてもよい。図５（Ｂ）では、各信号線１３６が回路１５３と回路１３３に接続される例を示している。ただし、これに限らず、例えば、各信号線１３６が回路１３３と回路１５３のどちらか一方に接続されていてもよい。また、回路１３２、回路１３３、回路１５２及び回路１５３は、画素１３０を駆動する以外の機能を有していてもよい。
【００７９】
また、回路１３２、回路１３３、回路１５２及び回路１５３を、駆動回路部という場合がある。画素１３０は、画素回路１３７及び表示素子を有する。画素回路１３７は表示素子を駆動する回路である。駆動回路部が有するトランジスタは、画素回路１３７を構成するトランジスタと同時に形成することができる。また、駆動回路部の一部または全部を他の基板上に形成して、表示装置１００と電気的に接続してもよい。例えば、駆動回路部の一部または全部を単結晶基板を用いて形成し、表示装置１００と電気的に接続してもよい。
【００８０】
図４（Ｂ）および図４（Ｃ）は、図４（Ａ）に示す表示装置の画素１３０に用いることができる回路構成を示している。
【００８１】
〔発光表示装置用画素回路の一例〕
また、図４（Ｂ）に示す画素回路１３７は、トランジスタ４３１と、容量素子２３３と、トランジスタ２３２と、トランジスタ４３４と、を有する。また、画素回路１３７は、表示素子として機能できる発光素子１２５と電気的に接続されている。
【００８２】
トランジスタ４３１のソース電極およびドレイン電極の一方は、データ信号が与えられる配線（以下、信号線ＤＬ＿ｎという）に電気的に接続される。さらに、トランジスタ４３１のゲート電極は、ゲート信号が与えられる配線（以下、走査線ＧＬ＿ｍという）に電気的に接続される。
【００８３】
トランジスタ４３１は、データ信号のノード４３５への書き込みを制御する機能を有する。
【００８４】
容量素子２３３の一対の電極の一方は、ノード４３５に電気的に接続され、他方は、ノード４３７に電気的に接続される。また、トランジスタ４３１のソース電極およびドレイン電極の他方は、ノード４３５に電気的に接続される。
【００８５】
容量素子２３３は、ノード４３５に書き込まれたデータを保持する保持容量としての機能を有する。
【００８６】
トランジスタ２３２のソース電極およびドレイン電極の一方は、電位供給線ＶＬ＿ａに電気的に接続され、他方はノード４３７に電気的に接続される。さらに、トランジスタ２３２のゲート電極は、ノード４３５に電気的に接続される。
【００８７】
トランジスタ４３４のソース電極およびドレイン電極の一方は、電位供給線Ｖ０に電気的に接続され、他方はノード４３７に電気的に接続される。さらに、トランジスタ４３４のゲート電極は、走査線ＧＬ＿ｍに電気的に接続される。
【００８８】
発光素子１２５のアノードおよびカソードの一方は、電位供給線ＶＬ＿ｂに電気的に接続され、他方は、ノード４３７に電気的に接続される。
【００８９】
発光素子１２５としては、例えば有機エレクトロルミネセンス素子（有機ＥＬ素子ともいう）などを用いることができる。ただし、発光素子１２５としては、これに限定されず、例えば無機材料からなる無機ＥＬ素子を用いても良い。
【００９０】
なお、電源電位としては、例えば相対的に高電位側の電位または低電位側の電位を用いることができる。高電位側の電源電位を高電源電位（「ＶＤＤ」ともいう）といい、低電位側の電源電位を低電源電位（「ＶＳＳ」ともいう）という。また、接地電位を高電源電位または低電源電位として用いることもできる。例えば高電源電位が接地電位の場合には、低電源電位は接地電位より低い電位であり、低電源電位が接地電位の場合には、高電源電位は接地電位より高い電位である。
【００９１】
例えば、電位供給線ＶＬ＿ａまたは電位供給線ＶＬ＿ｂの一方には、高電源電位ＶＤＤが与えられ、他方には、低電源電位ＶＳＳが与えられる。
【００９２】
図４（Ｂ）の画素回路１３７を有する表示装置では、回路１３２により各行の画素回路１３７を順次選択し、トランジスタ４３１、およびトランジスタ４３４をオン状態にしてデータ信号をノード４３５に書き込む。
【００９３】
ノード４３５にデータが書き込まれた画素回路１３７は、トランジスタ４３１、およびトランジスタ４３４がオフ状態になることで保持状態になる。さらに、ノード４３５に書き込まれたデータの電位に応じてトランジスタ２３２のソース電極とドレイン電極の間に流れる電流量が制御され、発光素子１２５は、流れる電流量に応じた輝度で発光する。これを行毎に順次行うことにより、画像を表示できる。
【００９４】
〔液晶表示装置用画素回路の一例〕
図４（Ｃ）に示す画素回路１３７は、トランジスタ４３１と、容量素子２３３と、を有する。また、画素回路１３７は、表示素子として機能できる液晶素子４３２と電気的に接続されている。
【００９５】
液晶素子４３２の一対の電極の一方の電位は、画素回路１３７の仕様に応じて適宜設定される。液晶素子４３２は、ノード４３６に書き込まれるデータにより配向状態が設定される。なお、複数の画素回路１３７のそれぞれが有する液晶素子４３２の一対の電極の一方に、共通の電位（コモン電位）を与えてもよい。また、各行の画素回路１３７毎の液晶素子４３２の一対の電極の一方に異なる電位を与えてもよい。
【００９６】
液晶素子４３２を備える表示装置の駆動方法としては、例えば、ＴＮモード、ＳＴＮモード、ＶＡモード、ＡＳＭ（Ａｘｉａｌｌｙ  Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｍｉｃｒｏ−ｃｅｌｌ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＡＦＬＣ（ＡｎｔｉＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＭＶＡモード、ＰＶＡ（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＩＰＳモード、ＦＦＳモード、またはＴＢＡ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  Ｂｅｎｄ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードなどを用いてもよい。また、表示装置の駆動方法としては、上述した駆動方法の他、ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＰＤＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＰＮＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ゲストホストモードなどがある。ただし、これに限定されず、液晶素子およびその駆動方式として様々なものを用いることができる。
【００９７】
また、ブルー相（Ｂｌｕｅ  Ｐｈａｓｅ）を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物により液晶素子４３２を構成してもよい。ブルー相を示す液晶は、応答速度が１ｍｓｅｃ以下と短く、光学的等方性であるため、配向処理が不要であり、かつ視野角依存性が小さい。
【００９８】
ｍ行ｎ列目の画素回路１３７において、トランジスタ４３１のソース電極およびドレイン電極の一方は、信号線ＤＬ＿ｎに電気的に接続され、他方はノード４３６に電気的に接続される。トランジスタ４３１のゲート電極は、走査線ＧＬ＿ｍに電気的に接続される。トランジスタ４３１は、ノード４３６へのデータ信号の書き込みを制御する機能を有する。
【００９９】
容量素子２３３の一対の電極の一方は、特定の電位が供給される配線（以下、容量線ＣＬ）に電気的に接続され、他方は、ノード４３６に電気的に接続される。また、液晶素子４３２の一対の電極の他方はノード４３６に電気的に接続される。なお、容量線ＣＬの電位の値は、画素回路１３７の仕様に応じて適宜設定される。容量素子２３３は、ノード４３６に書き込まれたデータを保持する保持容量としての機能を有する。
【０１００】
例えば、図４（Ｃ）の画素回路１３７を有する表示装置では、回路１３２により各行の画素回路１３７を順次選択し、トランジスタ４３１をオン状態にしてノード４３６にデータ信号を書き込む。
【０１０１】
ノード４３６にデータ信号が書き込まれた画素回路１３７は、トランジスタ４３１がオフ状態になることで保持状態になる。これを行毎に順次行うことにより、表示領域２３１に画像を表示できる。
【０１０２】
〔表示素子〕
本発明の一態様の表示装置は、様々な形態を用いること、または様々な表示素子を有することが出来る。表示素子の一例としては、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子（有機物及び無機物を含むＥＬ素子、有機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子）、ＬＥＤ（白色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤなど）、トランジスタ（電流に応じて発光するトランジスタ）、電子放出素子、液晶素子、電子インク、電気泳動素子、グレーティングライトバルブ（ＧＬＶ）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、ＭＥＭＳ（マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム）を用いた表示素子、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）、ＤＭＳ（デジタル・マイクロ・シャッター）、ＭＩＲＡＳＯＬ（登録商標）、ＩＭＯＤ（インターフェアレンス・モジュレーション）素子、シャッター方式のＭＥＭＳ表示素子、光干渉方式のＭＥＭＳ表示素子、エレクトロウェッティング素子、圧電セラミックディスプレイ、カーボンナノチューブを用いた表示素子、など、電気的または磁気的作用により、コントラスト、輝度、反射率、透過率などが変化する表示媒体がある。また、表示素子として量子ドットを用いてもよい。ＥＬ素子を用いた表示装置の一例としては、ＥＬディスプレイなどがある。電子放出素子を用いた表示装置の一例としては、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）又はＳＥＤ方式平面型ディスプレイ（ＳＥＤ：Ｓｕｒｆａｃｅ−ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｅｍｉｔｔｅｒ  Ｄｉｓｐｌａｙ）などがある。量子ドットを用いた表示装置の一例としては、量子ドットディスプレイなどがある。液晶素子を用いた表示装置の一例としては、液晶ディスプレイ（透過型液晶ディスプレイ、半透過型液晶ディスプレイ、反射型液晶ディスプレイ、直視型液晶ディスプレイ、投射型液晶ディスプレイ）などがある。電子インク、電子粉流体（登録商標）、又は電気泳動素子を用いた表示装置の一例としては、電子ペーパーなどがある。なお、半透過型液晶ディスプレイや反射型液晶ディスプレイを実現する場合には、画素電極の一部、または、全部が、反射電極としての機能を有するようにすればよい。例えば、画素電極の一部、または、全部が、アルミニウム、銀、などを有するようにすればよい。さらに、その場合、反射電極の下に、ＳＲＡＭなどの記憶回路を設けることも可能である。これにより、さらに、消費電力を低減することができる。
【０１０３】
なお、ＬＥＤを用いる場合、ＬＥＤの電極や窒化物半導体の下に、グラフェンやグラファイトを配置してもよい。グラフェンやグラファイトは、複数の層を重ねて、多層膜としてもよい。このように、グラフェンやグラファイトを設けることにより、その上に、窒化物半導体、例えば、結晶を有するｎ型ＧａＮ半導体層などを容易に成膜することができる。さらに、その上に、結晶を有するｐ型ＧａＮ半導体層などを設けて、ＬＥＤを構成することができる。なお、グラフェンやグラファイトと、結晶を有するｎ型ＧａＮ半導体層との間に、ＡｌＮ層を設けてもよい。なお、ＬＥＤが有するＧａＮ半導体層は、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）で成膜してもよい。ただし、グラフェンを設けることにより、ＬＥＤが有するＧａＮ半導体層は、スパッタ法で成膜することも可能である。
【０１０４】
＜カラー表示を実現するための画素構成例＞
ここで、カラー表示を実現するための画素構成の一例を、図６を用いて説明しておく。図６（Ａ）、図６（Ｂ）、図７（Ａ）、および図７（Ｂ）は、図１の表示領域１３１中に示した領域１７０を拡大した平面図である。例えば、図６（Ａ）に示すように、３つの画素１３０をそれぞれ副画素として機能させて、３つまとめて１つの画素１４０として用いる。３つの画素１３０それぞれに対応する着色層２６６を、赤、緑、青、とすることで、フルカラー表示を実現することができる。なお、図６（Ａ）では、赤色の光を発する画素１３０を画素１３０Ｒと示し、緑色の光を発する画素１３０を画素１３０Ｇと示し、青色の光を発する画素１３０を画素１３０Ｂと示している。また、着色層２６６の色は、赤、緑、青、以外であってもよく、例えば、黄、シアン、マゼンダなどを用いてもよい。
【０１０５】
また、図６（Ｂ）に示すように、４つの画素１３０を副画素として機能させて、まとめて１つの画素１４０として用いてもよい。例えば、４つの画素１３０それぞれに対応する着色層２６６を、赤、緑、青、黄としてもよい。なお、図６（Ｂ）では、赤色の光を発する画素１３０を画素１３０Ｒと示し、緑色の光を発する画素１３０を画素１３０Ｇと示し、青色の光を発する画素１３０を画素１３０Ｂと示し、黄色の光を発する画素１３０を画素１３０Ｙと示している。１つの画素１４０に含まれる副画素（画素１３０）の数を増やすことで、特に色の再現性を高めることができる。よって、表示装置の表示品位を高めることができる。
【０１０６】
また、４つの画素１３０それぞれに対応する着色層２６６を、赤、緑、青、白としてもよい（図６（Ｂ）参照）。白の光を発する画素１３０（画素１３０Ｗ）を設けることで、表示領域の発光輝度を高めることができる。なお、白の光を発する画素１３０Ｗを設ける場合は、画素１３０Ｗに対応する着色層２６６は設けなくてもよい。画素１３０Ｗに対応する着色層２６６を設けないことで、着色層２６６透過時の輝度低下がなくなるため、表示領域の発光輝度をより高めることができる。また、表示装置の消費電力を低減することができる。一方で、画素１３０Ｗに対応する白の着色層２６６を設けることにより、白色光の色温度を制御することができる。よって、表示装置の表示品位を高めることができる。また、表示装置の用途によっては、２つの画素１３０を副画素として機能させて、まとめて１つの画素１４０として用いてもよい。
【０１０７】
また、４つの画素１３０をまとめて一つの画素１４０を構成する場合は、図７（Ｂ）に示すように、４つの画素１３０をマトリクス状に配置してもよい。また、４つの画素１３０をまとめて一つの画素１４０を構成する場合は、画素１３０Ｙや画素１３０Ｗに代えてシアン、マゼンダなどの光を発する画素を用いてもよい。また、画素１４０内に、同じ色を発する画素１３０を複数設けてもよい。
【０１０８】
なお、画素１４０に含まれる画素１３０それぞれの占有面積や形状などは、それぞれ同じでもよいし、それぞれ異なっていてもよい。また、配列方法として、ストライプ配列やマトリクス配列以外の方法でもよい。例えば、デルタ配列、ベイヤー配列、ペンタイル配列などを適用することもできる。ペンタイル配列を適用した場合の一例を、図７（Ａ）に示す。
【０１０９】
本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【０１１０】
（実施の形態２）
本実施の形態では、表示装置１００の作製方法の一例について、図８乃至図２０を用いて説明する。なお、図８、図９、図１１至図１４、及び図２０は、図１中のＡ１−Ａ２の一点鎖線で示す部位の断面に相当する。
【０１１１】
＜表示装置の作製方法例＞
〔剥離層を形成する〕
まず、基板１０１上に剥離層１１３を形成する（図８（Ａ）参照。）。なお、基板１０１としては、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、セラミック基板、金属基板などを用いることができる。また、本実施の形態の処理温度に耐えうる耐熱性を有するプラスチック基板を用いてもよい。
【０１１２】
また、ガラス基板には、例えば、アルミノシリケートガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラスなどのガラス材料が用いられている。なお、酸化バリウム（ＢａＯ）を多く含ませることで、より実用的な耐熱ガラスが得られる。他にも、結晶化ガラスなどを用いることができる。
【０１１３】
剥離層１１３は、タングステン、モリブデン、チタン、タンタル、ニオブ、ニッケル、コバルト、ジルコニウム、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、シリコンから選択された元素、または該元素を含む合金材料、または該元素を含む化合物材料を用いて形成することができる。また、これらの材料を単層又は積層して形成することができる。なお、剥離層１１３の結晶構造は、非晶質、微結晶、多結晶のいずれの場合でもよい。また、剥離層１１３を、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化亜鉛、二酸化チタン、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、またはＩｎＧａＺｎＯ（ＩＧＺＯ）等の金属酸化物を用いて形成することもできる。
【０１１４】
剥離層１１３は、スパッタリング法やＣＶＤ法、塗布法、印刷法等により形成できる。なお、塗布法はスピンコーティング法、液滴吐出法、ディスペンス法を含む。
【０１１５】
剥離層１１３を単層で形成する場合、タングステンを含む材料、モリブデンを含む材料、またはタングステンとモリブデンを含む材料を用いることが好ましい。または、剥離層１１３を単層で形成する場合、タングステンの酸化物若しくは酸化窒化物、モリブデンの酸化物若しくは酸化窒化物、またはタングステンとモリブデンを含む材料の酸化物若しくは酸化窒化物を用いることが好ましい。
【０１１６】
また、剥離層１１３として、例えば、タングステンを含む層とタングステンの酸化物を含む層の積層構造を形成する場合、タングステンを含む層に接して酸化物絶縁層を形成することで、タングステンを含む層と酸化物絶縁層との界面に、タングステンの酸化物を含む層が形成されることを活用してもよい。また、タングステンを含む層の表面を、熱酸化処理、酸素プラズマ処理、オゾン水等の酸化力の強い溶液での処理等を行ってタングステンの酸化物を含む層を形成してもよい。
【０１１７】
本実施の形態では、基板１０１としてガラス基板を用いる。また、剥離層１１３として基板１０１上にスパッタリング法によりタングステン層を形成する。
【０１１８】
〔絶縁層を形成する〕
次に、剥離層１１３上に下地層として絶縁層２０５を形成する（図８（Ａ）参照。）。絶縁層２０５は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、または窒化酸化アルミニウム等を、単層または多層で形成するのが好ましい。例えば、絶縁層２０５を、酸化シリコンと窒化シリコンを積層した２層構造としてもよいし、上記材料を組み合わせた５層構造としてもよい。絶縁層２０５は、スパッタリング法やＣＶＤ法、熱酸化法、塗布法、印刷法等を用いて形成することが可能である。
【０１１９】
絶縁層２０５の厚さは、３０ｎｍ以上５００ｎｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下とすればよい。
【０１２０】
絶縁層２０５は、基板１０１や剥離層１１３などからの不純物元素の拡散を防止、または低減することができる。また、基板１０１を基板１１１に換装した後も、基板１１１や接着層１１２などから発光素子１２５への不純物元素の拡散を防止、または低減することができる。本実施の形態では、絶縁層２０５としてプラズマＣＶＤ法により厚さ２００ｎｍの酸化窒化シリコンと厚さ５０ｎｍの窒化酸化シリコンの積層膜を用いる。
【０１２１】
〔ゲート電極を形成する〕
次に、絶縁層２０５上にゲート電極２０６を形成する（図８（Ａ）参照。）。ゲート電極２０６は、アルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、モリブデン、タングステンから選ばれた金属元素、または上述した金属元素を成分とする合金か、上述した金属元素を組み合わせた合金等を用いて形成することができる。また、マンガン、ジルコニウムのいずれか一または複数から選択された金属元素を用いてもよい。また、ゲート電極２０６は、単層構造でも、二層以上の積層構造としてもよい。例えば、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構造、チタン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、窒化タンタル膜または窒化タングステン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、チタン膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜と、そのチタン膜上にアルミニウム膜を積層し、さらにその上にチタン膜を形成する三層構造等がある。また、アルミニウムに、チタン、タンタル、タングステン、モリブデン、クロム、ネオジム、スカンジウムから選ばれた一または複数を組み合わせた合金膜、もしくは窒化膜を用いてもよい。
【０１２２】
また、ゲート電極２０６は、インジウム錫酸化物、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化シリコンを添加したインジウム錫酸化物等の透光性を有する導電性材料を適用することもできる。また、上記透光性を有する導電性材料と、上記金属元素の積層構造とすることもできる。
【０１２３】
まず、絶縁層２０５上にスパッタリング法、ＣＶＤ法、蒸着法等により、後にゲート電極２０６となる導電膜を積層し、該導電膜上にフォトリソグラフィ工程によりレジストマスクを形成する。次に、レジストマスクを用いてゲート電極２０６となる導電膜の一部をエッチングして、ゲート電極２０６を形成する。この時、他の配線および電極も同時に形成することができる。
【０１２４】
導電膜のエッチングは、ドライエッチング法でもウエットエッチング法でもよく、両方を用いてもよい。なお、ドライエッチング法によりエッチングを行った場合、レジストマスクを除去する前にアッシング処理を行うと、剥離液を用いたレジストマスクの除去を容易とすることができる。
【０１２５】
なお、ゲート電極２０６は、上記形成方法の代わりに、電解メッキ法、印刷法、インクジェット法等で形成してもよい。
【０１２６】
ゲート電極２０６の厚さは、５ｎｍ以上５００ｎｍ以下、より好ましくは１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下、より好ましくは１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。
【０１２７】
また、ゲート電極２０６を、遮光性を有する導電性材料を用いて形成することで、外部からの光が、ゲート電極２０６側から半導体層２０８に到達しにくくすることができる。その結果、光照射によるトランジスタの電気特性の変動を抑制することができる。
【０１２８】
〔ゲート絶縁層を形成する〕
次に、ゲート絶縁層２０７を形成する（図８（Ａ）参照。）。ゲート絶縁層２０７は、例えば酸化シリコン、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、酸化アルミニウムと酸化シリコンの混合物、酸化ハフニウム、酸化ガリウムまたはＧａ−Ｚｎ系金属酸化物などを用いればよく、積層または単層で設ける。
【０１２９】
また、ゲート絶縁層２０７として、ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＯｘ）、窒素が添加されたハフニウムシリケート（ＨｆＳｉｘＯｙＮｚ）、窒素が添加されたハフニウムアルミネート（ＨｆＡｌｘＯｙＮｚ）、酸化ハフニウム、酸化イットリウムなどのｈｉｇｈ−ｋ材料を用いることでトランジスタのゲートリークを低減できる。例えば、酸化窒化シリコンと酸化ハフニウムの積層としてもよい。
【０１３０】
ゲート絶縁層２０７の厚さは、５ｎｍ以上４００ｎｍ以下、より好ましくは１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下、より好ましくは５０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下とするとよい。
【０１３１】
ゲート絶縁層２０７は、スパッタリング法、ＣＶＤ法、蒸着法等で形成することができる。
【０１３２】
ゲート絶縁層２０７として酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、または窒化酸化シリコン膜を形成する場合、原料ガスとしては、シリコンを含む堆積性気体及び酸化性気体を用いることが好ましい。シリコンを含む堆積性気体の代表例としては、シラン、ジシラン、トリシラン、フッ化シラン等がある。酸化性気体としては、酸素、オゾン、一酸化二窒素、二酸化窒素等がある。
【０１３３】
また、ゲート絶縁層２０７は、窒化物絶縁層と酸化物絶縁層をゲート電極２０６側から順に積層する積層構造としてもよい。ゲート電極２０６側に窒化物絶縁層を設けることで、ゲート電極２０６側から水素、窒素、アルカリ金属、またはアルカリ土類金属等が半導体層２０８に移動することを防ぐことができる。なお、一般に、窒素、アルカリ金属、またはアルカリ土類金属等は、半導体の不純物元素として機能する。また、水素は、酸化物半導体の不純物元素として機能する。よって、本明細書等における「不純物」には、水素、窒素、アルカリ金属、またはアルカリ土類金属等が含まれるものとする。
【０１３４】
また、半導体層２０８として酸化物半導体を用いる場合は、半導体層２０８側に酸化物絶縁層を設けることで、ゲート絶縁層２０７と半導体層２０８の界面における欠陥準位密度を低減することが可能である。この結果、電気特性の劣化の少ないトランジスタを得ることができる。なお、半導体層２０８として酸化物半導体を用いる場合は、酸化物絶縁層として、化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化物絶縁層を用いて形成すると、ゲート絶縁層２０７と半導体層２０８の界面における欠陥準位密度をさらに低減することが可能であるため好ましい。
【０１３５】
また、ゲート絶縁層２０７を、上記のように窒化物絶縁層と酸化物絶縁層の積層とする場合、酸化物絶縁層よりも窒化物絶縁層を厚くすることが好ましい。
【０１３６】
窒化物絶縁層は酸化物絶縁層よりも比誘電率が大きいため、ゲート絶縁層２０７の膜厚を厚くしても、ゲート電極２０６に生じる電界を効率よく半導体層２０８に伝えることができる。また、ゲート絶縁層２０７全体を厚くすることで、ゲート絶縁層２０７の絶縁耐圧を高めることができる。よって、半導体装置の信頼性を高めることができる。
【０１３７】
また、ゲート絶縁層２０７は、欠陥の少ない第１の窒化物絶縁層と、水素ブロッキング性の高い第２の窒化物絶縁層と、酸化物絶縁層とが、ゲート電極２０６側から順に積層される積層構造とすることができる。ゲート絶縁層２０７に、欠陥の少ない第１の窒化物絶縁層を用いることで、ゲート絶縁層２０７の絶縁耐圧を向上させることができる。特に、半導体層２０８として酸化物半導体を用いる場合は、ゲート絶縁層２０７に、水素ブロッキング性の高い第２の窒化物絶縁層を設けることで、ゲート電極２０６及び第１の窒化物絶縁層に含まれる水素が半導体層２０８に移動することを防ぐことができる。
【０１３８】
第１の窒化物絶縁層、第２の窒化物絶縁層の作製方法の一例を以下に示す。はじめに、シラン、窒素、及びアンモニアの混合ガスを原料ガスとして用いたプラズマＣＶＤ法により、欠陥の少ない窒化シリコン膜を第１の窒化物絶縁層として形成する。次に、原料ガスを、シラン及び窒素の混合ガスに切り替えて、水素濃度が少なく、且つ水素をブロッキングすることが可能な窒化シリコン膜を第２の窒化物絶縁層として成膜する。このような形成方法により、欠陥が少なく、且つ水素のブロッキング性を有する窒化物絶縁層が積層されたゲート絶縁層２０７を形成することができる。
【０１３９】
また、ゲート絶縁層２０７は、不純物のブロッキング性が高い第３の窒化物絶縁層と、欠陥の少ない第１の窒化物絶縁層と、水素ブロッキング性の高い第２の窒化物絶縁層と、酸化物絶縁層とが、ゲート電極２０６側から順に積層される構造とすることができる。ゲート絶縁層２０７に、不純物のブロッキング性が高い第３の窒化物絶縁層を設けることで、ゲート電極２０６から水素、窒素、アルカリ金属、またはアルカリ土類金属等が半導体層２０８に移動することを防ぐことができる。
【０１４０】
第１の窒化物絶縁層乃至第３の窒化物絶縁層の作製方法の一例を以下に示す。はじめに、シラン、窒素、及びアンモニアの混合ガスを原料ガスとして用いたプラズマＣＶＤ法により、不純物のブロッキング性が高い窒化シリコン膜を第３の窒化物絶縁層として形成する。次に、アンモニアの流量を増加させることで、欠陥の少ない窒化シリコン膜を第１の窒化物絶縁層として形成する。次に、原料ガスを、シラン及び窒素の混合ガスに切り替えて、水素濃度が少なく、且つ水素をブロッキングすることが可能な窒化シリコン膜を第２の窒化物絶縁層として成膜する。このような形成方法により、欠陥が少なく、且つ不純物のブロッキング性を有する窒化物絶縁層が積層されたゲート絶縁層２０７を形成することができる。
【０１４１】
また、ゲート絶縁層２０７として酸化ガリウム膜を形成する場合、ＭＯＣＶＤ法を用いて形成することができる。
【０１４２】
なお、トランジスタのチャネルが形成される半導体層２０８と、酸化ハフニウムを含む絶縁層を、酸化物絶縁層を介して積層し、酸化ハフニウムを含む絶縁層に電子を注入することで、トランジスタのしきい値電圧を変化させることができる。
【０１４３】
〔半導体層を形成する〕
半導体層２０８は、非晶質半導体、微結晶半導体、多結晶半導体等を用いて形成することができる。例えば、非晶質シリコンや、微結晶ゲルマニウム等を用いることができる。また、炭化シリコン、ガリウム砒素、酸化物半導体、窒化物半導体などの化合物半導体や、有機半導体等を用いることができる。
【０１４４】
まず、半導体層２０８を形成するための半導体膜を、プラズマＣＶＤ法、ＬＰＣＶＤ法、メタルＣＶＤ法、またはＭＯＣＶＤ法などのＣＶＤ法や、ＡＬＤ法、スパッタリング法、蒸着法などにより形成する。該半導体膜をＭＯＣＶＤ法により形成すると、被形成面へのダメージを少なくすることができる。
【０１４５】
続いて、半導体膜上にレジストマスクを形成し、該レジストマスクを用いて半導体膜の一部を選択的にエッチングすることで、半導体層２０８を形成する。レジストマスクの形成は、フォトリソグラフィ法、印刷法、インクジェット法等を適宜用いて行うことができる。レジストマスクをインクジェット法で形成すると、フォトマスクを使用しないため、製造コストを低減できる。
【０１４６】
半導体膜のエッチングは、ドライエッチング法でもウエットエッチング法でもよく、両方を用いてもよい。半導体膜のエッチング終了後、レジストマスクを除去する（図８（Ｂ）参照。）。
【０１４７】
〔ソース電極、ドレイン電極等を形成する〕
次に、ソース電極２０９ａ、ドレイン電極２０９ｂ、配線２１９、および端子電極２１６を形成する（図８（Ｃ）参照。）。まず、ゲート絶縁層２０７及び半導体層２０８上に、ソース電極２０９ａ、ドレイン電極２０９ｂ、配線２１９、および端子電極２１６を形成するための導電膜を形成する。
【０１４８】
導電膜としては、アルミニウム、チタン、クロム、ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、モリブデン、銀、タンタル、またはタングステンなどの金属、またはこれを主成分とする合金を単層構造または積層構造を用いることができる。例えば、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構造、チタン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、タングステン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、銅−マグネシウム−アルミニウム合金膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜上に銅膜を積層する二層構造、タングステン膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜または窒化チタン膜と、そのチタン膜または窒化チタン膜上に重ねてアルミニウム膜または銅膜を積層し、さらにその上にチタン膜または窒化チタン膜を形成する三層構造、モリブデン膜または窒化モリブデン膜と、そのモリブデン膜または窒化モリブデン膜上に重ねてアルミニウム膜または銅膜を積層し、さらにその上にモリブデン膜または窒化モリブデン膜を形成する三層構造、タングステン膜上に銅膜を積層し、さらにその上にタングステン膜を形成する三層構造等がある。
【０１４９】
なお、インジウム錫酸化物、亜鉛酸化物、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物などの酸素を含む導電性材料、窒化チタン、窒化タンタルなどの窒素を含む導電性材料を用いてもよい。また、前述した金属元素を含む材料と、酸素を含む導電性材料を組み合わせた積層構造とすることもできる。また、前述した金属元素を含む材料と、窒素を含む導電性材料を組み合わせた積層構造とすることもできる。また、前述した金属元素を含む材料、酸素を含む導電性材料、および窒素を含む導電性材料を組み合わせた積層構造とすることもできる。
【０１５０】
また、導電膜の厚さは、５ｎｍ以上５００ｎｍ以下、より好ましくは１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下、より好ましくは１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。本実施の形態では、導電膜として厚さ３００ｎｍのタングステン膜を形成する。
【０１５１】
次に、レジストマスクを用いて、導電膜の一部を選択的にエッチングし、ソース電極２０９ａ、ドレイン電極２０９ｂ、配線２１９、および端子電極２１６（これと同じ層で形成される他の電極または配線を含む）を形成する。レジストマスクの形成は、フォトリソグラフィ法、印刷法、インクジェット法等を適宜用いて行うことができる。レジストマスクをインクジェット法で形成するとフォトマスクを使用しないため、製造コストを低減できる。
【０１５２】
導電膜のエッチングは、ドライエッチング法でもウエットエッチング法でもよく、両方を用いてもよい。なお、エッチング工程により、露出した半導体層２０８の一部が除去される場合がある。導電膜のエッチング終了後、レジストマスクを除去する。
【０１５３】
ソース電極２０９ａ、ドレイン電極２０９ｂを設けることにより、トランジスタ２３２、およびトランジスタ２５２が形成される。
【０１５４】
〔絶縁層を形成する〕
次に、ソース電極２０９ａ、ドレイン電極２０９ｂ、配線２１９、および端子電極２１６上に、絶縁層２１０を形成する（図８（Ｄ）参照。）。絶縁層２１０は、絶縁層２０５と同様の材料および方法で形成することができる。
【０１５５】
また、半導体層２０８に酸化物半導体を用いる場合は、少なくとも絶縁層２１０の半導体層２０８と接する領域に、酸素を含む絶縁層を用いることが好ましい。例えば、絶縁層２１０を複数層の積層とする場合、少なくとも半導体層２０８と接する層を酸化シリコンで形成すればよい。
【０１５６】
〔開口の形成〕
次に、レジストマスクを用いて、絶縁層２１０の一部を選択的にエッチングし、開口１２８を形成する（図８（Ｄ）参照。）。この時、図示しない他の開口も同時に形成することができる。レジストマスクの形成は、フォトリソグラフィ法、印刷法、インクジェット法等を適宜用いて行うことができる。レジストマスクをインクジェット法で形成するとフォトマスクを使用しないため、製造コストを低減できる。
【０１５７】
絶縁層２１０のエッチングは、ドライエッチング法でもウエットエッチング法でもよく、両方を用いてもよい。
【０１５８】
開口１２８の形成により、ドレイン電極２０９ｂ、端子電極２１６の一部が露出する。開口１２８の形成後、レジストマスクを除去する。
【０１５９】
〔平坦化膜を形成する〕
次に、絶縁層２１０上に絶縁層２１１を形成する（図９（Ａ）参照。）。絶縁層２１１は、絶縁層２０５と同様の材料および方法で形成することができる。
【０１６０】
また、発光素子１２５の被形成面の表面凹凸を低減するために、絶縁層２１１に平坦化処理を行ってもよい。平坦化処理として特に限定はないが、研磨処理（例えば、化学的機械研磨法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：ＣＭＰ））、やドライエッチング処理により行うことができる。
【０１６１】
また、平坦化機能を有する絶縁材料を用いて絶縁層２１１を形成することで、研磨処理を省略することもできる。平坦化機能を有する絶縁材料としては、例えば、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂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）等を用いることができる。なお、これらの材料で形成される絶縁層を複数積層させることで、絶縁層２１１を形成してもよい。
【０１６２】
また、開口１２８と重畳する領域の絶縁層２１１の一部を除去して、開口１２９を形成する。この時、図示しない他の開口部も同時に形成する。また、後に外部電極１２４が接続する領域の絶縁層２１１は除去する。なお、開口１２９等は、絶縁層２１１上にフォトリソグラフィ工程によるレジストマスクの形成を行い、絶縁層２１１のレジストマスクに覆われていない領域をエッチングすることで形成できる。開口１２９を形成することにより、ドレイン電極２０９ｂの表面を露出させる。
【０１６３】
また、絶縁層２１１に感光性を有する材料を用いることで、レジストマスクを用いることなく開口１２９を形成することができる。本実施の形態では、感光性のポリイミド樹脂を用いて絶縁層２１１および開口１２９を形成する。
【０１６４】
〔陽極を形成する〕
次に、絶縁層２１１上に電極１１５を形成する（図９（Ｂ）参照。）。電極１１５は、後に形成されるＥＬ層１１７が発する光を効率よく反射する導電性材料を用いて形成することが好ましい。なお、電極１１５は単層に限らず、複数層の積層構造としてもよい。例えば、電極１１５を陽極として用いる場合、ＥＬ層１１７と接する層を、インジウム錫酸化物などのＥＬ層１１７よりも仕事関数が大きく透光性を有する層とし、その層に接して反射率の高い層（アルミニウム、アルミニウムを含む合金、または銀など）を設けてもよい。
【０１６５】
電極１１５は、絶縁層２１１上に電極１１５となる導電膜を形成し、該導電膜上にレジストマスクを形成し、該導電膜のレジストマスクに覆われていない領域をエッチングすることで形成できる。該導電膜のエッチングは、ドライエッチング法、ウエットエッチング法、または双方を組み合わせたエッチング法を用いることができる。レジストマスクの形成は、フォトリソグラフィ法、印刷法、インクジェット法等を適宜用いて行うことができる。レジストマスクをインクジェット法で形成すると、フォトマスクを使用しないため、製造コストを低減できる。電極１１５の形成後、レジストマスクを除去する。
【０１６６】
〔隔壁を形成する〕
次に、隔壁１１４を形成する（図９（Ｃ）参照。）。隔壁１１４は、隣接する画素の発光素子１２５が意図せず電気的に短絡し、誤発光することを防ぐために設ける。また、後述するＥＬ層１１７の形成にメタルマスクを用いる場合、メタルマスクが電極１１５に接触しないようにする機能も有する。隔壁１１４は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、イミド樹脂などの有機樹脂材料や、酸化シリコンなどの無機材料で形成することができる。隔壁１１４は、その側壁がテーパーまたは連続した曲率を持って形成される傾斜面となるように形成することが好ましい。隔壁１１４の側壁をこのような形状とすることで、後に形成されるＥＬ層１１７や電極１１８の被覆性を良好なものとすることができる。
【０１６７】
〔ＥＬ層を形成する〕
ＥＬ層１１７の構成については、実施の形態６で説明する。
【０１６８】
〔陰極を形成する〕
本実施の形態では電極１１８を陰極として用いるため、電極１１８を後述するＥＬ層１１７に電子を注入できる仕事関数の小さい材料を用いて形成することが好ましい。また、仕事関数の小さい金属単体ではなく、仕事関数の小さいアルカリ金属、またはアルカリ土類金属を数ｎｍ形成した層を緩衝層として形成し、その上にアルミニウムなどの金属材料、インジウム錫酸化物等の導電性を有する酸化物材料、または半導体材料を用いて形成してもよい。また、緩衝層として、アルカリ土類金属の酸化物、ハロゲン化物、または、マグネシウム−銀等の合金を用いることもできる。
【０１６９】
また、電極１１８を介して、ＥＬ層１１７が発する光を取り出す場合には、電極１１８は、可視光に対し透光性を有することが好ましい。電極１１５、ＥＬ層１１７、電極１１８により、発光素子１２５が形成される（図９（Ｄ）参照。）。
【０１７０】
本実施の形態では、トランジスタ２３２及び発光素子１２５を有する基板１０１を、素子基板１７１と呼ぶ。
【０１７１】
〔対向基板を形成する〕
素子形成基板１４１上に剥離層１４３と絶縁層１４５を形成する（図１０（Ａ）参照）。素子形成基板１４１としては、基板１０１と同様の材料を用いることができる。剥離層１４３は、剥離層１１３と同様の材料および方法で形成することができる。また、絶縁層１４５は、絶縁層２０５と同様の材料および方法で形成することができる。
【０１７２】
次に、絶縁層１４５上に、遮光層２６４を形成する（図１０（Ｂ）参照）。その後、着色層２６６を形成する（図１０（Ｃ）参照）。
【０１７３】
遮光層２６４および着色層２６６は、様々な材料を用いて、印刷法、インクジェット法、フォトリソグラフィ法を用いて、それぞれ所望の位置に形成する。
【０１７４】
次に、遮光層２６４および着色層２６６上にオーバーコート層２６８を形成する（図１０（Ｄ）参照）。
【０１７５】
オーバーコート層２６８としては、例えばアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド等の有機絶縁層を用いることができる。オーバーコート層２６８を形成することによって、例えば、着色層２６６中に含まれる不純物等を発光素子１２５側に拡散することを抑制することができる。ただし、オーバーコート層２６８は、必ずしも設ける必要はなく、オーバーコート層２６８を形成しない構造としてもよい。
【０１７６】
また、オーバーコート層２６８として透光性を有する導電膜を形成してもよい。オーバーコート層２６８として透光性を有する導電膜を設けることで、発光素子１２５から発せられた光２３５を透過し、かつ、イオン化した不純物の透過を防ぐことができる。
【０１７７】
透光性を有する導電膜は、例えば、酸化インジウム、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、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などを用いて形成することができる。また、グラフェン等の他、透光性を有する程度に薄く形成された金属膜を用いてもよい。
【０１７８】
以上の工程で素子形成基板１４１上に着色層２６６などの構造物を設けることができる。本実施の形態では、着色層２６６などを有する素子形成基板１４１を、対向基板１８１と呼ぶ。
【０１７９】
〔素子基板と対向基板を貼り合わせる〕
次に、素子基板１７１が有する発光素子１２５と、対向基板１８１が有する着色層２６６が向かい合うように、素子基板１７１と対向基板１８１を、接着層１２０を介して貼り合わせる（図１１（Ａ）参照。）。
【０１８０】
接着層１２０としては、光硬化型の接着剤、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、または嫌気型接着剤を用いることができる。例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、イミド樹脂等を用いることができる。トップエミッション構造の場合は接着層１２０に光の波長以下の大きさの乾燥剤（ゼオライト等）や、屈折率の大きいフィラー（酸化チタンや、ジルコニウム等）を混合すると、ＥＬ層１１７が発する光の取り出し効率が向上するため好適である。
【０１８１】
〔基板１０１を絶縁層から剥離する〕
次に、基板１０１及び剥離層１１３を絶縁層２０５から剥離する（図１１（Ｂ）参照。）。剥離方法としては、機械的な力を加えること（人間の手や治具で引き剥がす処理や、ローラーを回転させながら分離する処理、超音波等）を用いて行えばよい。たとえば、剥離層１１３に鋭利な刃物またはレーザ光照射等で切り込みをいれ、その切り込みに水を注入する。または、その切り込みに霧状の水を吹き付ける。毛細管現象により水が剥離層１１３と絶縁層２０５の間にしみこむことにより、基板１０１を剥離層１１３とともに絶縁層２０５から容易に剥離することができる。
【０１８２】
〔基板１１１を貼り合わせる〕
次に、接着層１１２を介して基板１１１を絶縁層２０５に貼り合わせる（図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）参照。）。接着層１１２は、接着層１２０と同様の材料を用いることができる。本実施の形態では、基板１１１として、厚さ２０μｍ、ヤング率１０ＧＰａのアラミド（ポリアミド樹脂）を用いる。
【０１８３】
〔素子形成基板１４１を絶縁層から剥離する〕
次に、素子形成基板１４１及び剥離層１４３を、絶縁層１４５から剥離する（図１３（Ａ）参照。）。素子形成基板１４１の剥離は、前述した基板１０１の剥離と同様の方法で行うことができる。
【０１８４】
〔基板１２１を貼り合わせる〕
次に、接着層１４２を介して基板１２１を絶縁層１４５に貼り合わせる（図１３（Ｂ）参照。）。接着層１４２は、接着層１２０と同様の材料を用いることができる。また、基板１２１は基板１１１と同様の材料を用いることができる。
【０１８５】
〔開口を形成する〕
次に、端子電極２１６および開口１２８と重畳する領域の、基板１２１、接着層１４２、絶縁層１４５、着色層２６６、オーバーコート層２６８、および接着層１２０を除去して、開口１２２を形成する（図１４（Ａ）参照。）。開口１２２を形成することにより、端子電極２１６の表面の一部が露出する。
【０１８６】
〔外部電極を形成する〕
次に、開口１２２に異方性導電接続層１２３を形成し、異方性導電接続層１２３上に外部電極１２４を設ける（図１４（Ｂ）参照）。外部電極１２４は、異方性導電接続層１２３を介して端子電極２１６と電気的に接続される。また、外部電極１２４及び端子電極２１６を介して、表示装置１００に電力や信号が供給される。なお、外部電極１２４としては、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ｐｒｉｎｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）や、ＴＣＰ（Ｔａｐｅ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｐａｃｋａｇｅ）などを用いることができる。ＴＣＰは、例えばＴＡＢ（Ｔａｐｅ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープに集積回路が形成された半導体チップを実装したものである。該半導体チップは、ＴＡＢテープを介して端子電極２１６と電気的に接続される。
【０１８７】
異方性導電接続層１２３は、様々な異方性導電フィルム（ＡＣＦ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）や、異方性導電ペースト（ＡＣＰ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｐａｓｔｅ）などを用いて形成することができる。
【０１８８】
異方性導電接続層１２３は、熱硬化性、又は熱硬化性及び光硬化性の樹脂に導電性粒子を混ぜ合わせたペースト状又はシート状の材料を硬化させたものである。異方性導電接続層１２３は、光照射や熱圧着によって異方性の導電性を示す材料となる。異方性導電接続層１２３に用いられる導電性粒子としては、例えば球状の有機樹脂をＡｕやＮｉ、Ｃｏ等の薄膜状の金属で被覆した粒子を用いることができる。
【０１８９】
なお、外部電極１２４として金属線を用いてもよい。該金属線と端子電極２１６の接続は、異方性導電接続層１２３を用いてもよいが、異方性導電接続層１２３を用いずに、ワイヤーボンディング法により行ってもよい。また、該金属線と端子電極２１６の接続をハンダ付けで行ってもよい。
【０１９０】
このようにして、外部電極１２４が接続された表示装置１００を作製することができる。図１５（Ａ）に外部電極１２４が接続された表示装置１００の斜視図を示す。なお、表示領域１３１、回路１３２、及び回路１３３を覆うように基板１２１を設け、それ以外の領域に基板１２１を設けない表示装置としてもよい。このような構成を有する表示装置の一例を図１５（Ｂ）に示す。図１５（Ｂ）に示す表示装置２００は、外部電極１２４を接続する領域に基板１２１を設けない点が、表示装置１００と異なる。よって、表示装置２００が有する基板１１１の外形形状と基板１２１の外形形状は異なっている。
【０１９１】
〔層１４７を形成する〕
続いて、表示装置１００を層１４７で覆う。図１６を用いて表示装置１００を覆う層１４７の作製方法一例を説明する。図１６（Ａ）に示す金型１９１は凹部１９２を有する。また、金型１９３は凹部１９４を有する。凹部１９２及び凹部１９４は、互いに同様の形状を有することが好ましい。また、凹部１９２及び凹部１９４は、それぞれの表面に鏡面加工などを施して、表面の平坦性を高めることが好ましい。
【０１９２】
まず、凹部１９２と凹部１９４が向かい合うように、金型１９１と金型１９３を重ね合わせる。次に、凹部１９２と凹部１９４で囲まれた空間内に、外部電極１２４が接続された表示装置１００を配置する（図１６（Ｂ）参照。）。
【０１９３】
続いて、凹部１９２と凹部１９４で囲まれた空間内に、液状の充填材１９５を充填する（図１６（Ｃ）参照。）。充填材１９５としては、硬化後に透光性を有する高分子材料を用いることが好ましい。また、充填材１９５としては、硬化剤を必要としない一液型の材料や、硬化剤と混合することで硬化が進行する二液型の材料などを用いることができる。また、加熱や、紫外線などの光が照射されることにより硬化が進行する材料を用いてもよい。また、充填材１９５に、水分の透過を阻害する防湿剤を添加してもよい。
【０１９４】
本実施の形態では、充填材１９５として硬化後に透光性を有するシリコーンゴムとなる二液型の材料を用いる。
【０１９５】
充填材１９５を凹部１９２及び凹部１９４の形状に沿って硬化させることにより、層１４７を形成できる。層１４７の形成後、金型１９１と金型１９３を分離する（図１７参照。）。なお、充填材１９５の充填前に、凹部１９２及び凹部１９４の表面に剥離剤を塗布しておくと、金型１９１及び金型１９３と、層１４７の分離を容易とすることができるため好ましい。
【０１９６】
図１８（Ａ１）は、外部電極１２４が接続され、かつ、層１４７に覆われた表示装置１００の斜視図である。また、図１８（Ａ２）は、図１８（Ａ１）にＨ１−Ｈ２の一点鎖線で示す部位の断面図である。表示装置１００を層１４７で覆うことにより、屈曲と伸展が繰り返し行われても破損しにくい表示装置を実現することができる。また、表示装置１００を覆う層１４７は、継ぎ目の無い構造であるため、基板１１１及び基板１２１の端部を層１４７で覆うことにより、該端部からの水分などの不純物の侵入を防ぎ、信頼性及び表示品位が良好な表示装置１００を実現することができる。
【０１９７】
図１８（Ｂ１）は、外部電極１２４が接続され、かつ、層１４７に覆われた表示装置２００の斜視図である。また、図１８（Ｂ２）は、図１８（Ａ１）にＨ１−Ｈ２の一点鎖線で示す部位の断面図である。表示装置２００のように、基板１１１と基板１２１の外形寸法が異なる場合は、基板１１１と基板１２１のどちらか一方の端部（側面）を層１４７で覆えばよい。少なくとも基板１１１と基板１２１のどちらか一方の基板の側面を層１４７で覆うことにより、結果として、基板１１１と基板１２１の重畳部分の外周を層１４７で覆うことになる。よって、表示領域１３１への水分などの不純物の侵入を防ぎ、信頼性及び表示品位が良好な表示装置２００を実現することができる。また、図１８（Ｂ３）に示すように、外形寸法が異なる基板１１１と基板１２１の両方が覆われるように層１４７を設けてもよい。また、図１９は、図１８（Ｂ１）にＨ５−Ｈ６の一点鎖線で示す部位の詳細な断面図である。
【０１９８】
＜表示装置の変形例＞
図２０（Ａ）は、基板１２１と着色層２６６の間にタッチセンサ２７０を設けた表示装置１００の断面図である。具体的には、図２０（Ａ）に示す表示装置１００は、絶縁層１４５と着色層２６６の間に電極２７２、絶縁層２７３、電極２７４、及び絶縁層２７５を設けている。電極２７２、及び電極２７４は、透光性を有する導電性材料を用いて形成することが好ましい。絶縁層２７３及び絶縁層２７５は、絶縁層２０５と同様の材料及び方法で形成することができる。タッチセンサ２７０は、電極２７２及び電極２７４を含む。なお、本実施の形態では、タッチセンサ２７０として静電容量方式のタッチセンサを例示しているが、抵抗膜方式のタッチセンサを用いてもよい。また、静電容量方式のタッチセンサとしては、例えば、表面型静電容量方式のタッチセンサ、投影型静電容量方式のタッチセンサなどを用いることができる。また、トランジスタなどの能動素子を用いたアクティブ方式のタッチセンサを用いることもできる。
【０１９９】
なお、電極２７２及び電極２７４などの導電膜、つまり、タッチセンサを構成する配線や電極に用いることのできる材料として、例えば、抵抗値が低いものが望ましい。一例として、銀、銅、アルミニウム、カーボンナノチューブ、グラフェン、ハロゲン化金属（ハロゲン化銀など）などを用いてもよい。さらに、非常に細くした（例えば、直径が数ナノメール）多数の導電体を用いて構成されるような金属ナノワイヤを用いてもよい。または、導電体を網目状にした金属メッシュを用いてもよい。一例としては、Ａｇナノワイヤや、Ｃｕナノワイヤ、Ａｌナノワイヤ、Ａｇメッシュや、Ｃｕメッシュ、Ａｌメッシュなどを用いてもよい。Ａｇナノワイヤの場合、光透過率は８９％以上、シート抵抗値は４０以上１００以下Ω／□を実現することができる。なお、透過率が高いため、表示素子に用いる電極、例えば、画素電極や共通電極に、金属ナノワイヤ、金属メッシュ、カーボンナノチューブ、グラフェンなどを用いてもよい。
【０２００】
また、基板１１１または基板１２１のうち、光２３５が射出される側の基板の外側に、反射防止層、光拡散層、マイクロレンズアレイ、プリズムシート、位相差板、偏光板などの特定の機能を有する材料で形成された層（以下、「機能層」ともいう。）を一種以上設けてもよい。反射防止層としては、例えば円偏光板などを用いることができる。機能層を設けることで、より表示品位の良好な表示装置を実現することができる。または、表示装置の消費電力を低減することができる。また、機能層として、タッチセンサを有する基板を表示装置１００と重ねて設けてもよい。
【０２０１】
図２０（Ｂ）は、機能層１６１を有するトップエミッション構造の表示装置１００の断面図である。機能層１６１は、基板１２１の外側に設けられている。なお、表示装置１００がボトムエミッション構造を有する場合は、基板１１１の外側に機能層１６１を設けてもよい。また、表示装置１００がデュアルエミッション構造を有する場合は、基板１１１の外側、及び基板１２１の外側に機能層１６１を設けてもよい。
【０２０２】
また、基板１１１または基板１２１として、特定の機能を有する材料を用いてもよい。例えば、基板１１１または基板１２１として、円偏光板を用いてもよい。また、例えば、基板１１１または基板１２１を、位相差板を用いて形成し、当該基板と重ねて偏光板を設けてもよい。また、例えば、基板１１１または基板１２１を、プリズムシートを用いて形成し、当該基板と重ねて円偏光板を設けてもよい。基板１１１または基板１２１として、特定の機能を有する材料を用いることで、表示品位の向上と、製造コストの低減を実現することができる。
【０２０３】
また、表示装置で表示する画像をモノクロ表示で用いる場合や、表示装置を照明装置として用いる場合は、図２１に示すように、着色層２６６を設けなくてもよい。また、必要に応じて遮光層２６４、及びオーバーコート層２６８を設けなくてもよい。また、発光素子１２５を後述する微小光共振器構造とする場合も、着色層２６６を設けなくてもよい。また、外部電極１２４上に半導体チップ１６２を設けてもよい。
【０２０４】
本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【０２０５】
（実施の形態３）
本実施の形態では、上記実施の形態に示したトランジスタと置き換えて使用することができるトランジスタの構成例について、図２２乃至図２７を用いて説明する。
【０２０６】
なお、本実施の形態で開示するトランジスタを構成する電極などの導電層、半導体層、絶縁層、基板などは、他の実施の形態に開示した材料および方法を用いて形成することができる。例えば、半導体層２４２は半導体層２０８と同様の材料および方法を用いて形成することができる。
【０２０７】
〔ボトムゲート型トランジスタ〕
図２２（Ａ１）に例示するトランジスタ４１０は、ボトムゲート型のトランジスタの一種であるチャネル保護型のトランジスタである。トランジスタ４１０は、基板２７１上に絶縁層１０９を介して電極２４６を有する。また、電極２４６上に絶縁層１１６を介して半導体層２４２を有する。電極２４６はゲート電極として機能できる。電極２４６はゲート電極２０６と同様の材料及び方法で形成することができる。絶縁層１１６はゲート絶縁層として機能できる。絶縁層１１６はゲート絶縁層２０７と同様の材料及び方法で形成することができる。
【０２０８】
また、トランジスタ４１０は、半導体層２４２のチャネル形成領域上に、チャネル保護層として機能できる絶縁層２０９を有する。絶縁層２０９は、絶縁層１１６と同様の材料および方法により形成することができる。また、半導体層２４２の一部と接して、絶縁層１１６上に電極２４４および電極２４５を有する。電極２４４の一部、および電極２４５の一部は、絶縁層２０９上に形成される。電極２４４または電極２４５の一方は、ソース電極として機能し、他方はドレイン電極として機能する。電極２４４および電極２４５は、ソース電極２０９ａおよびドレイン電極２０９ｂと同様の材料及び方法で形成することができる。
【０２０９】
チャネル形成領域上に絶縁層２０９を設けることで、電極２４４および電極２４５の形成時に生じる半導体層２４２の露出を防ぐことができる。よって、電極２４４および電極２４５の形成時に半導体層２４２の薄膜化を防ぐことができる。本発明の一態様によれば、電気特性の良好なトランジスタを実現することができる。
【０２１０】
また、トランジスタ４１０は、電極２４４、電極２４５および絶縁層２０９上に絶縁層２１０を有する。
【０２１１】
半導体層２４２に酸化物半導体を用いる場合、電極２２４および電極２２５の、少なくとも半導体層２４２と接する部分に、半導体層２４２の一部から酸素を奪い、酸素欠損を生じさせることが可能な材料を用いることが好ましい。半導体層２４２中の酸素欠損が生じた領域はキャリア濃度が増加し、当該領域はｎ型化し、ｎ型領域（ｎ＋層）となる。したがって、当該領域はソース領域またはドレイン領域として機能することができる。酸化物半導体から酸素を奪い、酸素欠損を生じさせることが可能な材料の一例として、タングステン、チタン等を挙げることができる。
【０２１２】
半導体層２４２にソース領域およびドレイン領域が形成されることにより、電極２２４および電極２２５と半導体層２４２の接触抵抗を低減することができる。よって、電界効果移動度や、しきい値電圧などの、トランジスタの電気特性を良好なものとすることができる。
【０２１３】
半導体層２４２にシリコンなどの半導体を用いる場合は、半導体層２４２と電極２２４の間、および半導体層２４２と電極２２５の間に、ｎ型半導体またはｐ型半導体として機能する層を設けることが好ましい。ｎ型半導体またはｐ型半導体として機能する層は、トランジスタのソース領域またはドレイン領域として機能することができる。
【０２１４】
図２２（Ａ２）に示すトランジスタ４１１は、絶縁層２１０上にバックゲート電極として機能できる電極２１３を有する点が、トランジスタ４１０と異なる。電極２１３は、ゲート電極２０６と同様の材料および方法で形成することができる。
【０２１５】
一般に、バックゲート電極は導電層で形成され、ゲート電極とバックゲート電極で半導体層のチャネル形成領域を挟むように配置される。よって、バックゲート電極は、ゲート電極と同様に機能させることができる。バックゲート電極の電位は、ゲート電極と同電位としてもよいし、ＧＮＤ電位や、任意の電位としてもよい。また、バックゲート電極の電位をゲート電極と連動させず独立して変化させることで、トランジスタのしきい値電圧を変化させることができる。
【０２１６】
電極２４６および電極２１３は、どちらもゲート電極として機能することができる。よって、絶縁層１１６、絶縁層２０９、および絶縁層２１０は、ゲート絶縁層として機能することができる。
【０２１７】
なお、電極２４６または電極２１３の一方を、「ゲート電極」という場合、他方を「バックゲート電極」という場合がある。例えば、トランジスタ４１１において、電極２１３を「ゲート電極」と言う場合、電極２４６を「バックゲート電極」と言う。また、電極２１３を「ゲート電極」として用いる場合は、トランジスタ４１１をトップゲート型のトランジスタの一種と考えることができる。また、電極２４６および電極２１３のどちらか一方を、「第１のゲート電極」といい、他方を「第２のゲート電極」という場合がある。
【０２１８】
半導体層２４２を挟んで電極２４６および電極２１３を設けることで、更には、電極２４６および電極２１３を同電位とすることで、半導体層２４２においてキャリアの流れる領域が膜厚方向においてより大きくなるため、キャリアの移動量が増加する。この結果、トランジスタ４１１のオン電流が大きくなる共に、電界効果移動度が高くなる。
【０２１９】
したがって、トランジスタ４１１は、占有面積に対して大きいオン電流を有するトランジスタである。すなわち、求められるオン電流に対して、トランジスタ４１１の占有面積を小さくすることができる。本発明の一態様によれば、トランジスタの占有面積を小さくすることができる。よって、本発明の一態様によれば、集積度の高い半導体装置を実現することができる。
【０２２０】
また、ゲート電極とバックゲート電極は導電層で形成されるため、トランジスタの外部で生じる電界が、チャネルが形成される半導体層に作用しないようにする機能（特に静電気などに対する電界遮蔽機能）を有する。なお、バックゲート電極を半導体層よりも大きく形成し、バックゲート電極で半導体層を覆うことで、電界遮蔽機能を高めることができる。
【０２２１】
また、電極２４６および電極２１３は、それぞれが外部からの電界を遮蔽する機能を有するため、絶縁層１０９側もしくは電極２１３上方に生じる荷電粒子等の電荷が半導体層２４２のチャネル形成領域に影響しない。この結果、ストレス試験（例えば、ゲートに負の電荷を印加する−ＧＢＴ（Ｇａｔｅ  Ｂｉａｓ−Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）ストレス試験）の劣化が抑制されると共に、異なるドレイン電圧におけるオン電流の立ち上がり電圧の変動を抑制することができる。なお、この効果は、電極２４６および電極２１３が、同電位、または異なる電位の場合において生じる。
【０２２２】
なお、ＢＴストレス試験は加速試験の一種であり、長期間の使用によって起こるトランジスタの特性変化（すなわち、経年変化）を、短時間で評価することができる。特に、ＢＴストレス試験前後におけるトランジスタのしきい値電圧の変動量は、信頼性を調べるための重要な指標となる。ＢＴストレス試験前後において、しきい値電圧の変動量が少ないほど、信頼性が高いトランジスタであるといえる。
【０２２３】
また、電極２４６および電極２１３を有し、且つ電極２４６および電極２１３を同電位とすることで、しきい値電圧の変動量が低減される。このため、複数のトランジスタにおける電気特性のばらつきも同時に低減される。
【０２２４】
また、バックゲート電極を有するトランジスタは、ゲートに正の電荷を印加する＋ＧＢＴストレス試験前後におけるしきい値電圧の変動も、バックゲート電極を有さないトランジスタより小さい。
【０２２５】
また、バックゲート電極を、遮光性を有する導電膜で形成することで、バックゲート電極側から半導体層に光が入射することを防ぐことができる。よって、半導体層の光劣化を防ぎ、トランジスタのしきい値電圧がシフトするなどの電気特性の劣化を防ぐことができる。
【０２２６】
図２２（Ｂ１）に例示するトランジスタ４２０は、ボトムゲート型のトランジスタの１つであるチャネル保護型のトランジスタである。トランジスタ４２０は、トランジスタ４１０とほぼ同様の構造を有しているが、絶縁層２０９が半導体層２４２を覆っている点が異なる。また、半導体層２４２と重なる絶縁層２０９の一部を選択的に除去して形成した開口部において、半導体層２４２と電極２４４が電気的に接続している。また、半導体層２４２と重なる絶縁層２０９の一部を選択的に除去して形成した開口部において、半導体層２４２と電極２４５が電気的に接続している。絶縁層２０９の、チャネル形成領域と重なる領域は、チャネル保護層として機能できる。
【０２２７】
図２２（Ｂ２）に示すトランジスタ４２１は、絶縁層２１０上にバックゲート電極として機能できる電極２１３を有する点が、トランジスタ４２０と異なる。
【０２２８】
絶縁層２０９を設けることで、電極２４４および電極２４５の形成時に生じる半導体層２４２の露出を防ぐことができる。よって、電極２４４および電極２４５の形成時に半導体層２４２の薄膜化を防ぐことができる。
【０２２９】
また、トランジスタ４２０およびトランジスタ４２１は、トランジスタ４１０およびトランジスタ４１１よりも、電極２４４と電極２４６の間の距離と、電極２４５と電極２４６の間の距離が長くなる。よって、電極２４４と電極２４６の間に生じる寄生容量を小さくすることができる。また、電極２４５と電極２４６の間に生じる寄生容量を小さくすることができる。本発明の一態様によれば、電気特性の良好なトランジスタを実現できる。
【０２３０】
図２２（Ｃ１）に示すトランジスタ４２５は、ボトムゲート型のトランジスタの１つであるチャネルエッチング型のトランジスタである。トランジスタ４２５は、絶縁層２０９を用いずに電極２４４および電極２４５を形成する。このため、電極２４４および電極２４５の形成時に露出する半導体層２４２の一部がエッチングされる場合がある。一方、絶縁層２０９を設けないため、トランジスタの生産性を高めることができる。
【０２３１】
図２２（Ｃ２）に示すトランジスタ４２６は、絶縁層２１０上にバックゲート電極として機能できる電極２１３を有する点が、トランジスタ４２０と異なる。
【０２３２】
〔トップゲート型トランジスタ〕
図２３（Ａ１）に例示するトランジスタ４３０は、トップゲート型のトランジスタの一種である。トランジスタ４３０は、基板２７１の上に絶縁層１０９を介して半導体層２４２を有し、半導体層２４２および絶縁層１０９上に、半導体層２４２の一部に接する電極２４４および半導体層２４２の一部に接する電極２４５を有し、半導体層２４２、電極２４４、および電極２４５上に絶縁層１１６を有し、絶縁層１１６上に電極２４６を有する。
【０２３３】
トランジスタ４３０は、電極２４６および電極２４４、並びに、電極２４６および電極２４５が重ならないため、電極２４６および電極２４４間に生じる寄生容量、並びに、電極２４６および電極２４５間に生じる寄生容量を小さくすることができる。また、電極２４６を形成した後に、電極２４６をマスクとして用いて不純物元素２５５を半導体層２４２に導入することで、半導体層２４２中に自己整合（セルフアライメント）的に不純物領域を形成することができる（図２３（Ａ３）参照）。本発明の一態様によれば、電気特性の良好なトランジスタを実現することができる。
【０２３４】
なお、不純物元素２５５の導入は、イオン注入装置、イオンドーピング装置またはプラズマ処理装置を用いて行うことができる。
【０２３５】
不純物元素２５５としては、例えば、第１３族元素または第１５族元素のうち、少なくとも一種類の元素を用いることができる。また、半導体層２４２に酸化物半導体を用いる場合は、不純物元素２５５として、希ガス、水素、および窒素のうち、少なくとも一種類の元素を用いることも可能である。
【０２３６】
図２３（Ａ２）に示すトランジスタ４３１は、電極２１３および絶縁層２１７を有する点がトランジスタ４３０と異なる。トランジスタ４３１は、絶縁層１０９の上に形成された電極２１３を有し、電極２１３上に形成された絶縁層２１７を有する。前述した通り、電極２１３は、バックゲート電極として機能することができる。よって、絶縁層２１７は、ゲート絶縁層として機能することができる。絶縁層２１７は、絶縁層２０５と同様の材料および方法により形成することができる。
【０２３７】
トランジスタ４１１と同様に、トランジスタ４３１は、占有面積に対して大きいオン電流を有するトランジスタである。すなわち、求められるオン電流に対して、トランジスタ４３１の占有面積を小さくすることができる。本発明の一態様によれば、トランジスタの占有面積を小さくすることができる。よって、本発明の一態様によれば、集積度の高い半導体装置を実現することができる。
【０２３８】
図２３（Ｂ１）に例示するトランジスタ４４０は、トップゲート型のトランジスタの１つである。トランジスタ４４０は、電極２４４および電極２４５を形成した後に半導体層２４２を形成する点が、トランジスタ４３０と異なる。また、図２３（Ｂ２）に例示するトランジスタ４４１は、電極２１３および絶縁層２１７を有する点が、トランジスタ４４０と異なる。トランジスタ４４０およびトランジスタ４４１において、半導体層２４２の一部は電極２４４上に形成され、半導体層２４２の他の一部は電極２４５上に形成される。
【０２３９】
トランジスタ４１１と同様に、トランジスタ４４１は、占有面積に対して大きいオン電流を有するトランジスタである。すなわち、求められるオン電流に対して、トランジスタ４４１の占有面積を小さくすることができる。本発明の一態様によれば、トランジスタの占有面積を小さくすることができる。よって、本発明の一態様によれば、集積度の高い半導体装置を実現することができる。
【０２４０】
トランジスタ４４０およびトランジスタ４４１も、電極２４６を形成した後に、電極２４６をマスクとして用いて不純物元素２５５を半導体層２４２に導入することで、半導体層２４２中に自己整合的に不純物領域を形成することができる。
【０２４１】
図２４（Ａ１）に例示するトランジスタ４４２は、トップゲート型のトランジスタの１つである。トランジスタ４４２は、絶縁層２１０上に電極２４４および電極２４５を有する。電極２４４および電極２４５は、絶縁層２１０に形成した開口部において半導体層２４２と電気的に接続する。
【０２４２】
また、トランジスタ４４２では電極２４６と重ならない領域の絶縁層１１６の一部が除去されている。また、トランジスタ４４２が有する絶縁層１１６の一部は、電極２４６の端部を越えて延伸している。
【０２４３】
電極２４６と絶縁層１１６をマスクとして用いて不純物元素２５５を半導体層２４２に導入することで、半導体層２４２中に自己整合（セルフアライメント）的に不純物領域を形成することができる（図２４（Ａ３）参照）。
【０２４４】
この時、半導体層２４２の電極２４６と重なる領域には不純物元素２５５が導入されず、電極２４６と重ならない領域に不純物元素２５５が導入される。また、半導体層２４２の、絶縁層１１６を介して不純物元素２５５が導入された領域の不純物濃度は、絶縁層１１６を介さずに不純物元素２５５が導入された領域の不純物濃度よりも低くなる。よって、半導体層２４２の電極２４６に隣接する領域に、ＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ  Ｄｏｐｅｄ  Ｄｒａｉｎ）領域が形成される。
【０２４５】
図２４（Ａ２）に示すトランジスタ４４３は、基板２７１上に電極２２３を有する点がトランジスタ４４２と異なる。また、電極２２３は絶縁層１０９を介して半導体層２４２と重なる。電極２２３は、バックゲート電極として機能することができる。
【０２４６】
また、図２４（Ｂ１）に示すトランジスタ４４４および図２４（Ｂ２）に示すトランジスタ４４５のように、絶縁層１１６の電極２４６と重ならない領域を全て除去してもよい。また、図２４（Ｃ１）に示すトランジスタ４４６および図２４（Ｃ２）に示すトランジスタ４４７のように、絶縁層１１６の開口部以外を除去せず残してもよい。
【０２４７】
トランジスタ４４４乃至トランジスタ４４７も、電極２４６を形成した後に、電極２４６をマスクとして用いて不純物元素２５５を半導体層２４２に導入することで、半導体層２４２中に自己整合的に不純物領域を形成することができる。
【０２４８】
本発明の一態様によれば、電気特性の良好なトランジスタを実現することができる。また、本発明の一態様によれば、集積度の高い半導体装置を実現することができる。
【０２４９】
〔ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ型トランジスタ〕
図２５に、半導体層２４２として酸化物半導体を用いたトランジスタ構造の一例を示す。図２５に例示するトランジスタ４５０は、半導体層２４２ａの上に半導体層２４２ｂが形成され、半導体層２４２ｂの上面並びに半導体層２４２ａ及び半導体層２４２ｂの側面が半導体層２４２ｃに覆われた構造を有する。図２５（Ａ）はトランジスタ４５０の上面図である。図２５（Ｂ）は、図２５（Ａ）中のＸ１−Ｘ２の一点鎖線で示した部位の断面図（チャネル長方向の断面図）である。図２５（Ｃ）は、図２５（Ａ）中のＹ１−Ｙ２の一点鎖線で示した部位の断面図（チャネル幅方向の断面図）である。
【０２５０】
半導体層２４２ａ、半導体層２４２ｂ、および半導体層２４２ｃは、ＩｎもしくはＧａの一方、または両方を含む材料で形成する。代表的には、Ｉｎ−Ｇａ酸化物（ＩｎとＧａを含む酸化物）、Ｉｎ−Ｚｎ酸化物（ＩｎとＺｎを含む酸化物）、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物（Ｉｎと、元素Ｍと、Ｚｎを含む酸化物。元素Ｍは、Ａｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、ＮｄまたはＨｆから選ばれた１種類以上の元素で、Ｉｎよりも酸素との結合力が強い金属元素である。）がある。
【０２５１】
半導体層２４２ａおよび半導体層２４２ｃは、半導体層２４２ｂを構成する金属元素のうち、１種類以上の同じ金属元素を含む材料により形成されることが好ましい。このような材料を用いると、半導体層２４２ａおよび半導体層２４２ｂとの界面、ならびに半導体層２４２ｃおよび半導体層２４２ｂとの界面に界面準位を生じにくくすることができる。よって、界面におけるキャリアの散乱や捕獲が生じにくく、トランジスタの電界効果移動度を向上させることが可能となる。また、トランジスタのしきい値電圧のばらつきを低減することが可能となる。よって、良好な電気特性を有する半導体装置を実現することが可能となる。
【０２５２】
半導体層２４２ａおよび半導体層２４２ｃの厚さは、３ｎｍ以上１００ｎｍ以下、好ましくは３ｎｍ以上５０ｎｍ以下とする。また、半導体層２４２ｂの厚さは、３ｎｍ以上２００ｎｍ以下、好ましくは３ｎｍ以上１００ｎｍ以下、さらに好ましくは３ｎｍ以上５０ｎｍ以下とする。
【０２５３】
また、半導体層２４２ｂがＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物であり、半導体層２４２ａおよび半導体層２４２ｃもＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物であるとき、半導体層２４２ａおよび半導体層２４２ｃをＩｎ：Ｍ：Ｚｎ＝ｘ１：ｙ１：ｚ１［原子数比］、半導体層２４２ｂをＩｎ：Ｍ：Ｚｎ＝ｘ２：ｙ２：ｚ２［原子数比］とすると、ｙ１／ｘ１がｙ２／ｘ２よりも大きくなるように半導体層２４２ａ、半導体層２４２ｃ、および半導体層２４２ｂを選択する。好ましくは、ｙ１／ｘ１がｙ２／ｘ２よりも１．５倍以上大きくなるように半導体層２４２ａ、半導体層２４２ｃ、および半導体層２４２ｂを選択する。さらに好ましくは、ｙ１／ｘ１がｙ２／ｘ２よりも２倍以上大きくなるように半導体層２４２ａ、半導体層２４２ｃ、および半導体層２４２ｂを選択する。より好ましくは、ｙ１／ｘ１がｙ２／ｘ２よりも３倍以上大きくなるように半導体層２４２ａ、半導体層２４２ｃおよび半導体層２４２ｂを選択する。このとき、半導体層２４２ｂにおいて、ｙ１がｘ１以上であるとトランジスタに安定した電気特性を付与できるため好ましい。ただし、ｙ１がｘ１の３倍以上になると、トランジスタの電界効果移動度が低下してしまうため、ｙ１はｘ１の３倍未満であると好ましい。半導体層２４２ａおよび半導体層２４２ｃを上記構成とすることにより、半導体層２４２ａおよび半導体層２４２ｃを、半導体層２４２ｂよりも酸素欠損が生じにくい層とすることができる。
【０２５４】
なお、半導体層２４２ａおよび半導体層２４２ｃがＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物であるとき、ＺｎおよびＯを除いてのＩｎと元素Ｍの含有率は、好ましくはＩｎが５０ａｔｏｍｉｃ％未満、元素Ｍが５０ａｔｏｍｉｃ％以上、さらに好ましくはＩｎが２５ａｔｏｍｉｃ％未満、元素Ｍが７５ａｔｏｍｉｃ％以上とする。また、半導体層２４２ｂがＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物であるとき、ＺｎおよびＯを除いてのＩｎと元素Ｍの含有率は好ましくはＩｎが２５ａｔｏｍｉｃ％以上、元素Ｍが７５ａｔｏｍｉｃ％未満、さらに好ましくはＩｎが３４ａｔｏｍｉｃ％以上、元素Ｍが６６ａｔｏｍｉｃ％未満とする。
【０２５５】
例えば、ＩｎまたはＧａを含む半導体層２４２ａ、およびＩｎまたはＧａを含む半導体層２４２ｃとしてＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：２、１：３：４、１：３：６、１：６：４、または１：９：６などの原子数比のターゲットを用いて形成したＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物や、Ｉｎ：Ｇａ＝１：９などの原子数比のターゲットを用いて形成したＩｎ−Ｇａ酸化物や、酸化ガリウムなどを用いることができる。また、半導体層２４２ｂとしてＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝３：１：２、１：１：１、５：５：６、または４：２：４．１などの原子数比のターゲットを用いて形成したＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物を用いることができる。なお、半導体層２４２ａ、半導体層２４２ｂ、および半導体層２４２ｃの原子数比はそれぞれ、誤差として上記の原子数比のプラスマイナス２０％の変動を含む。
【０２５６】
半導体層２４２ｂを用いたトランジスタに安定した電気特性を付与するためには、半導体層２４２ｂ中の不純物および酸素欠損を低減して高純度真性化し、半導体層２４２ｂを真性または実質的に真性と見なせる酸化物半導体層とすることが好ましい。また、少なくとも半導体層２４２ｂ中のチャネル形成領域が真性または実質的に真性と見なせる半導体層とすることが好ましい。
【０２５７】
なお、実質的に真性と見なせる酸化物半導体層とは、酸化物半導体層中のキャリア密度が、１×１０１７／ｃｍ３未満、１×１０１５／ｃｍ３未満、または１×１０１３／ｃｍ３未満である酸化物半導体層をいう。
【０２５８】
［酸化物半導体のエネルギーバンド構造］
ここで、半導体層２４２ａ、半導体層２４２ｂ、および半導体層２４２ｃの積層により構成される半導体層２４２の機能およびその効果について、図２９示すエネルギーバンド構造図を用いて説明する。図２９は、図２５（Ｂ）にＤ１−Ｄ２の一点鎖線で示す部位のエネルギーバンド構造図である。図２９は、トランジスタ４５０のチャネル形成領域のエネルギーバンド構造を示している。
【０２５９】
図２９中、Ｅｃ３８２、Ｅｃ３８３ａ、Ｅｃ３８３ｂ、Ｅｃ３８３ｃ、Ｅｃ３８６は、それぞれ、絶縁層１０９、半導体層２４２ａ、半導体層２４２ｂ、半導体層２４２ｃ、絶縁層１１６の伝導帯下端のエネルギーを示している。
【０２６０】
ここで、真空準位と伝導帯下端のエネルギーとの差（「電子親和力」ともいう。）は、真空準位と価電子帯上端のエネルギーとの差（イオン化ポテンシャルともいう。）からエネルギーギャップを引いた値となる。なお、エネルギーギャップは、分光エリプソメータ（ＨＯＲＩＢＡ  ＪＯＢＩＮ  ＹＶＯＮ社  ＵＴ−３００）を用いて測定できる。また、真空準位と価電子帯上端のエネルギー差は、紫外線光電子分光分析（ＵＰＳ：Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ  Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）装置（ＰＨＩ社  ＶｅｒｓａＰｒｏｂｅ）を用いて測定できる。
【０２６１】
なお、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：２のターゲットを用いて形成したＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物のエネルギーギャップは約３．５ｅＶ、電子親和力は約４．５ｅＶである。また、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：４のターゲットを用いて形成したＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物のエネルギーギャップは約３．４ｅＶ、電子親和力は約４．５ｅＶである。また、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：６のターゲットを用いて形成したＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物のエネルギーギャップは約３．３ｅＶ、電子親和力は約４．５ｅＶである。また、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：６：２のターゲットを用いて形成したＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物のエネルギーギャップは約３．９ｅＶ、電子親和力は約４．３ｅＶである。また、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：６：８のターゲットを用いて形成したＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物のエネルギーギャップは約３．５ｅＶ、電子親和力は約４．４ｅＶである。また、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：６：１０のターゲットを用いて形成したＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物のエネルギーギャップは約３．５ｅＶ、電子親和力は約４．５ｅＶである。また、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１のターゲットを用いて形成したＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物のエネルギーギャップは約３．２ｅＶ、電子親和力は約４．７ｅＶである。また、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝３：１：２のターゲットを用いて形成したＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物のエネルギーギャップは約２．８ｅＶ、電子親和力は約５．０ｅＶである。
【０２６２】
絶縁層１０９と絶縁層１１６は絶縁物であるため、Ｅｃ３８２とＥｃ３８６は、Ｅｃ３８３ａ、Ｅｃ３８３ｂ、およびＥｃ３８３ｃよりも真空準位に近い（電子親和力が小さい）。
【０２６３】
また、Ｅｃ３８３ａは、Ｅｃ３８３ｂよりも真空準位に近い。具体的には、Ｅｃ３８３ａは、Ｅｃ３８３ｂよりも０．０５ｅＶ以上、０．０７ｅＶ以上、０．１ｅＶ以上または０．１５ｅＶ以上、かつ２ｅＶ以下、１ｅＶ以下、０．５ｅＶ以下または０．４ｅＶ以下真空準位に近いことが好ましい。
【０２６４】
また、Ｅｃ３８３ｃは、Ｅｃ３８３ｂよりも真空準位に近い。具体的には、Ｅｃ３８３ｃは、Ｅｃ３８３ｂよりも０．０５ｅＶ以上、０．０７ｅＶ以上、０．１ｅＶ以上または０．１５ｅＶ以上、かつ２ｅＶ以下、１ｅＶ以下、０．５ｅＶ以下または０．４ｅＶ以下真空準位に近いことが好ましい。
【０２６５】
また、半導体層２４２ａと半導体層２４２ｂとの界面近傍、および、半導体層２４２ｂと半導体層２４２ｃとの界面近傍では、混合領域が形成されるため、伝導帯下端のエネルギーは連続的に変化する。即ち、これらの界面において、準位は存在しないか、ほとんどない。
【０２６６】
従って、当該エネルギーバンド構造を有する積層構造において、電子は半導体層２４２ｂを主として移動することになる。そのため、半導体層２４２ａと絶縁層１０７との界面、または、半導体層２４２ｃと絶縁層１１６との界面に準位が存在したとしても、当該準位は電子の移動にほとんど影響しない。また、半導体層２４２ａと半導体層２４２ｂとの界面、および半導体層２４２ｃと半導体層２４２ｂとの界面に準位が存在しないか、ほとんどないため、当該領域において電子の移動を阻害することもない。従って、上記酸化物半導体の積層構造を有するトランジスタ４５０は、高い電界効果移動度を実現することができる。
【０２６７】
なお、図２９に示すように、半導体層２４２ａと絶縁層１０９の界面、および半導体層２４２ｃと絶縁層１１６の界面近傍には、不純物や欠陥に起因したトラップ準位３９０が形成され得るものの、半導体層２４２ａ、および半導体層２４２ｃがあることにより、半導体層２４２ｂと当該トラップ準位とを遠ざけることができる。
【０２６８】
特に、本実施の形態に例示するトランジスタ４５０は、半導体層２４２ｂの上面と側面が半導体層２４２ｃと接し、半導体層２４２ｂの下面が半導体層２４２ａと接して形成されている。このように、半導体層２４２ｂを半導体層２４２ａと半導体層２４２ｃで覆う構成とすることで、上記トラップ準位の影響をさらに低減することができる。
【０２６９】
ただし、Ｅｃ３８３ａまたはＥｃ３８３ｃと、Ｅｃ３８３ｂとのエネルギー差が小さい場合、半導体層２４２ｂの電子が該エネルギー差を越えてトラップ準位に達することがある。トラップ準位に電子が捕獲されることで、絶縁層の界面にマイナスの固定電荷が生じ、トランジスタのしきい値電圧はプラス方向にシフトしてしまう。
【０２７０】
従って、Ｅｃ３８３ａ、およびＥｃ３８３ｃと、Ｅｃ３８３ｂとのエネルギー差を、それぞれ０．１ｅＶ以上、好ましくは０．１５ｅＶ以上とすると、トランジスタのしきい値電圧の変動が低減され、トランジスタの電気特性を良好なものとすることができるため、好ましい。
【０２７１】
また、半導体層２４２ａ、および半導体層２４２ｃのバンドギャップは、半導体層２４２ｂのバンドギャップよりも広いほうが好ましい。
【０２７２】
本発明の一態様によれば、電気特性のばらつきが少ないトランジスタを実現することができる。よって、電気特性のばらつきが少ない半導体装置を実現することができる。本発明の一態様によれば、信頼性の良好なトランジスタを実現することができる。よって、信頼性の良好な半導体装置を実現することができる。
【０２７３】
また、酸化物半導体のバンドギャップは２ｅＶ以上あるため、チャネルが形成される半導体層に酸化物半導体を用いたトランジスタは、オフ電流を極めて小さくすることができる。具体的には、チャネル幅１μｍ当たりのオフ電流を室温下において１×１０−２０Ａ未満、好ましくは１×１０−２２Ａ未満、さらに好ましくは１×１０−２４Ａ未満とすることができる。すなわち、オンオフ比を２０桁以上１５０桁以下とすることができる。
【０２７４】
本発明の一態様によれば、消費電力が少ないトランジスタを実現することができる。よって、消費電力が少ない撮像装置や半導体装置を実現することができる。
【０２７５】
また、半導体層に酸化物半導体を用いたトランジスタ（「ＯＳトランジスタ」ともいう）はオフ電流が著しく低いため、例えば、トランジスタ４３１としてＯＳトランジスタを用いることで、容量素子２３３を小さくすることができる。または、容量素子２３３を設けずに、トランジスタなどの寄生容量を容量素子２３３に代えて用いることができる。よって、画素１３０の占有面積を小さくすることができ、表示領域１３１の高精細化が容易となり、表示装置１００の表示品位を良好なものとすることができる。また、表示装置１００の消費電力を低減することができる。また、信頼性の高い表示装置１００を提供することができる。
【０２７６】
図２５に示すトランジスタ４５０の説明にもどる。絶縁層１０９に設けた凸部上に半導体層２４２ｂを設けることによって、半導体層２４２ｂの側面も電極２４３で覆うことができる。すなわち、トランジスタ４５０は、電極２４３の電界によって、半導体層２４２ｂを電気的に取り囲むことができる構造を有している。このように、導電膜の電界によって、チャネルが形成される半導体層を電気的に取り囲むトランジスタの構造を、ｓｕｒｒｏｕｎｄｅｄ  ｃｈａｎｎｅｌ（ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ）構造とよぶ。また、ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ構造を有するトランジスタを、「ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ型トランジスタ」もしくは「ｓ−ｃｈａｎｎｅｌトランジスタ」ともいう。
【０２７７】
ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ構造では、半導体層２４２ｂの全体（バルク）にチャネルが形成される場合がある。ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ構造では、トランジスタのドレイン電流を大きくすることができ、さらに大きいオン電流を得ることができる。また、電極２４３の電界によって、半導体層２４２ｂに形成されるチャネル形成領域の全領域を空乏化することができる。したがって、ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ構造では、トランジスタのオフ電流をさらに小さくすることができる。
【０２７８】
なお、絶縁層１０９の凸部を高くし、また、チャネル幅を小さくすることで、ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ構造によるオン電流の増大効果、オフ電流の低減効果などをより高めることができる。また、半導体層２４２ｂの形成時に、露出する半導体層２４２ａを除去してもよい。この場合、半導体層２４２ａと半導体層２４２ｂの側面が揃う場合がある。
【０２７９】
また、図２６に示すトランジスタ４５１のように、半導体層２４２の下方に、絶縁層を介して電極２１３を設けてもよい。図２６（Ａ）はトランジスタ４５１の上面図である。図２６（Ｂ）は、図２６（Ａ）中のＸ１−Ｘ２の一点鎖線で示した部位の断面図である。図２６（Ｃ）は、図２６（Ａ）中のＹ１−Ｙ２の一点鎖線で示した部位の断面図である。
【０２８０】
また、図２７に示すトランジスタ４５２のように、電極２４３の上方に層２１４を設けてもよい。図２７（Ａ）はトランジスタ４５２の上面図である。図２７（Ｂ）は、図２７（Ａ）中のＸ１−Ｘ２の一点鎖線で示した部位の断面図である。図２７（Ｃ）は、図２７（Ａ）中のＹ１−Ｙ２の一点鎖線で示した部位の断面図である。
【０２８１】
図２７では、層２１４を絶縁層１０９上に設けているが、絶縁層２１０上に設けてもよい。層２１４を、遮光性を有する材料で形成することで、光照射によるトランジスタの特性変動や、信頼性の低下などを防ぐことができる。なお、層２１４を少なくとも半導体層２４２ｂよりも大きく形成し、層２１４で半導体層２４２ｂを覆うことで、上記の効果を高めることができる。層２１４は、有機物材料、無機物材料、又は金属材料を用いて作製することができる。また、層２１４を導電性材料で作製した場合、層２１４に電圧を供給してもよいし、電気的に浮遊した（フローティング）状態としてもよい。
【０２８２】
図２８に、ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ構造を有するトランジスタの一例を示す。図２８に例示するトランジスタ４４８は、前述したトランジスタ４４７とほぼ同様の構成を有する。トランジスタ４４８は、絶縁層１０９が有する凸部の上に半導体層２４２が形成されている。トランジスタ４４８はバックゲート電極を有するトップゲート型のトランジスタの一種である。図２８（Ａ）はトランジスタ４４８の上面図である。図２８（Ｂ）は、図２８（Ａ）中のＸ１−Ｘ２の一点鎖線で示した部位の断面図である。図２８（Ｃ）は、図２８（Ａ）中のＹ１−Ｙ２の一点鎖線で示した部位の断面図である。
【０２８３】
図２８では、トランジスタ４４８を構成する半導体層２４２にシリコンなどの無機半導体層を用いる場合を例示する。図２８において、半導体層２４２は、電極２４６と重なる半導体層２４２ｉを有する。また、半導体層２４２は、２つの半導体層２４２ｔと、２つの半導体層２４２ｕと、を有する。半導体層２４２ｉは、２つの半導体層２４２ｔの間に配置されている。また、半導体層２４２ｉと２つの半導体層２４２ｔは、２つの半導体層２４２ｕの間に配置されている。
【０２８４】
トランジスタ４４８がオン状態の時に半導体層２４２ｉにチャネルが形成される。よって、半導体層２４２ｉはチャネル形成領域として機能する。また、半導体層２４２ｔは低濃度不純物領域（ＬＤＤ）として機能する。また、半導体層２４２ｕは高濃度不純物領域として機能する。なお、２つの半導体層２４２ｔのうち、一方または両方の半導体層２４２ｔを設けなくてもよい。また、２つの半導体層２４２ｕのうち、一方の半導体層２４２ｕはソース領域として機能し、他方の半導体層２４２ｕはドレイン領域として機能する。
【０２８５】
絶縁層２１０上に設けられた電極２４４は、絶縁層１１６および絶縁層２１０に設けられた開口２４７ｃにおいて、半導体層２４２ｕの一方と電気的に接続されている。また、絶縁層２１０上に設けられた電極２４５は、絶縁層１１６、および絶縁層２１０に設けられた開口２４７ｄにおいて、半導体層２４２ｕの他方と電気的に接続されている。
【０２８６】
絶縁層１１６上に設けられた電極２４３は、絶縁層１１６、および絶縁層１０９に設けられた開口２４７ａおよび開口２４７ｂにおいて、電極２２３と電気的に接続されている。よって、電極２４６と電極２２３には、同じ電位が供給される。また、開口２４７ａおよび開口２４７ｂは、どちらか一方を設けなくてもよい。また、開口２４７ａおよび開口２４７ｂの両方を設けなくてもよい。開口２４７ａおよび開口２４７ｂの両方を設けない場合は、電極２２３と電極２４６に異なる電位を供給することができる。
【０２８７】
本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【０２８８】
（実施の形態４）
本実施の形態では、発光素子１２５に用いることができる発光素子の構成例について説明する。なお、本実施の形態に示すＥＬ層３２０が、他の実施の形態に示したＥＬ層１１７に相当する。
【０２８９】
＜発光素子の構成＞
図３０（Ａ）に示す発光素子３３０は、一対の電極（電極３１８、電極３２２）間にＥＬ層３２０が挟まれた構造を有する。なお、以下の本実施の形態の説明においては、例として、電極３１８を陽極として用い、電極３２２を陰極として用いるものとする。
【０２９０】
また、ＥＬ層３２０は、少なくとも発光層を含んで形成されていればよく、発光層以外の機能層を含む積層構造であっても良い。発光層以外の機能層としては、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、電子注入性の高い物質、バイポーラ性（電子及び正孔の輸送性の高い物質）の物質等を含む層を用いることができる。具体的には、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層等の機能層を適宜組み合わせて用いることができる。
【０２９１】
図３０（Ａ）に示す発光素子３３０は、電極３１８と電極３２２との間に与えられた電位差により電流が流れ、ＥＬ層３２０において正孔と電子とが再結合し、発光するものである。つまりＥＬ層３２０に発光領域が形成されるような構成となっている。
【０２９２】
本発明において、発光素子３３０からの発光は、電極３１８、または電極３２２側から外部に取り出される。従って、電極３１８、または電極３２２のいずれか一方は透光性を有する物質で成る。
【０２９３】
なお、ＥＬ層３２０は図３０（Ｂ）に示す発光素子３３１のように、電極３１８と電極３２２との間に複数積層されていても良い。ｎ層（ｎは２以上の自然数）の積層構造を有する場合には、ｍ番目（ｍは、１≦ｍ＜ｎを満たす自然数）のＥＬ層３２０と、（ｍ＋１）番目のＥＬ層３２０との間には、それぞれ電荷発生層３２０ａを設けることが好ましい。
【０２９４】
電荷発生層３２０ａは、有機化合物と金属酸化物の複合材料、金属酸化物、有機化合物とアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはこれらの化合物との複合材料の他、これらを適宜組み合わせて形成することができる。有機化合物と金属酸化物の複合材料としては、例えば、有機化合物と酸化バナジウムや酸化モリブデンや酸化タングステン等の金属酸化物を含む。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、芳香族炭化水素等の低分子化合物、または、それらの低分子化合物のオリゴマー、デンドリマー、ポリマー等、種々の化合物を用いることができる。なお、有機化合物としては、正孔輸送性有機化合物として正孔移動度が１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上であるものを適用することが好ましい。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。なお、電荷発生層３２０ａに用いるこれらの材料は、キャリア注入性、キャリア輸送性に優れているため、発光素子３３０の低電流駆動、および低電圧駆動を実現することができる。
【０２９５】
なお、電荷発生層３２０ａは、有機化合物と金属酸化物の複合材料と他の材料とを組み合わせて形成してもよい。例えば、有機化合物と金属酸化物の複合材料を含む層と、電子供与性物質の中から選ばれた一の化合物と電子輸送性の高い化合物とを含む層とを組み合わせて形成してもよい。また、有機化合物と金属酸化物の複合材料を含む層と、透明導電膜とを組み合わせて形成してもよい。
【０２９６】
このような構成を有する発光素子３３１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、一方の発光層で燐光発光、他方で蛍光発光を得ることも容易である。
【０２９７】
なお、電荷発生層３２０ａとは、電極３１８と電極３２２に電圧を印加したときに、電荷発生層３２０ａに接して形成される一方のＥＬ層３２０に対して正孔を注入する機能を有し、他方のＥＬ層３２０に電子を注入する機能を有する。
【０２９８】
図３０（Ｂ）に示す発光素子３３１は、ＥＬ層３２０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。
【０２９９】
図３０（Ｂ）に示す発光素子３３１を用いて、白色発光を得る場合、複数のＥＬ層の組み合わせとしては、赤、青及び緑色の光を含んで白色に発光する構成であればよく、例えば、青色の蛍光材料を発光物質として含む発光層と、緑色と赤色の燐光材料を発光物質として含む発光層を有する構成が挙げられる。また、赤色の発光を示す発光層と、緑色の発光を示す発光層と、青色の発光を示す発光層とを有する構成とすることもできる。または、補色の関係にある光を発する発光層を有する構成であっても白色発光が得られる。発光層が２層積層された積層型素子において、発光層から得られる発光の発光色と別の発光層から得られる発光の発光色を補色の関係にする場合、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。
【０３００】
なお、上述した積層型素子の構成において、積層される発光層の間に電荷発生層を配置することにより、電流密度を低く保ったまま、高輝度領域での長寿命素子を実現することができる。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、大面積での均一な発光が可能となる。
【０３０１】
また、発光素子１２５を、ＥＬ層１１７から発する光を共振させる微小光共振器（「マイクロキャビティ」ともいう）構造とすることで、異なる発光素子１２５で同じＥＬ層１１７を用いても、異なる波長の光を狭線化して取り出すことができる。
【０３０２】
本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【０３０３】
（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の一態様に係る表示装置が適用された電子機器の例について、図面を参照して説明する。
【０３０４】
本発明の一態様に係る表示装置を用いた電子機器として、テレビ、モニタ等の表示装置、照明装置、デスクトップ型或いはノート型のパーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）などの記録媒体に記憶された静止画又は動画を再生する画像再生装置、ポータブルＣＤプレーヤ、ラジオ、テープレコーダ、ヘッドホンステレオ、ステレオ、置き時計、壁掛け時計、コードレス電話子機、トランシーバ、携帯電話、自動車電話、携帯型ゲーム機、タブレット型端末、パチンコ機などの大型ゲーム機、電卓、携帯情報端末、電子手帳、電子書籍、電子翻訳機、音声入力機器、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、電気シェーバ、電子レンジ等の高周波加熱装置、電気炊飯器、電気洗濯機、電気掃除機、温水器、扇風機、毛髪乾燥機、エアコンディショナー、加湿器、除湿器などの空調設備、食器洗い器、食器乾燥器、衣類乾燥器、布団乾燥器、電気冷蔵庫、電気冷凍庫、電気冷凍冷蔵庫、ＤＮＡ保存用冷凍庫、懐中電灯、チェーンソー等の工具、煙感知器、透析装置等の医療機器などが挙げられる。さらに、誘導灯、信号機、ベルトコンベア、エレベータ、エスカレータ、産業用ロボット、電力貯蔵システム、電力の平準化やスマートグリッドのための蓄電装置等の産業機器が挙げられる。また、蓄電体からの電力を用いて電動機により推進する移動体なども、電子機器の範疇に含まれるものとする。上記移動体として、例えば、電気自動車（ＥＶ）、内燃機関と電動機を併せ持ったハイブリッド車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）、これらのタイヤ車輪を無限軌道に変えた装軌車両、電動アシスト自転車を含む原動機付自転車、自動二輪車、電動車椅子、ゴルフ用カート、小型又は大型船舶、潜水艦、ヘリコプター、航空機、ロケット、人工衛星、宇宙探査機や惑星探査機、宇宙船などが挙げられる。
【０３０５】
特に、本発明の一態様に係る表示装置を適用した電子機器として、例えば、テレビジョン装置（テレビ、又はテレビジョン受信機ともいう）、コンピュータ用などのモニタ、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（携帯電話、携帯電話装置ともいう）、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。
【０３０６】
また、照明装置や表示装置を、家屋やビルの内壁または外壁や、自動車の内装または外装の曲面に沿って組み込むことも可能である。
【０３０７】
図３１（Ａ）は、携帯電話機（スマートフォンを含む）の一例を示している。携帯電話機７４００は、筐体７４０１に組み込まれた表示部７４０２の他、操作ボタン７４０３、外部接続ポート７４０４、スピーカ７４０５、マイク７４０６などを備えている。なお、携帯電話機７４００は、本発明の一態様に係る表示装置を表示部７４０２に用いることにより作製される。
【０３０８】
図３１（Ａ）に示す携帯電話機７４００は、表示部７４０２にタッチセンサを有し、表示部７４０２を指などで触れることで、情報を入力することができる。また、電話を掛ける、或いは文字を入力するなどのあらゆる操作は、表示部７４０２を指などで触れることにより行うことができる。
【０３０９】
また操作ボタン７４０３の操作により、電源のＯＮ、ＯＦＦや、表示部７４０２に表示される画像の種類を切り替えることができる。例えば、メール作成画面から、メインメニュー画面に切り替えることができる。
【０３１０】
ここで、表示部７４０２には、本発明の一態様の表示装置が組み込まれている。したがって、湾曲した表示部を備え、且つ信頼性の高い携帯電話機とすることができる。
【０３１１】
図３１（Ｂ）は、携帯電話機（スマートフォンを含む）の一例を示している。携帯電話機７４１０は、筐体７４１１に、表示部７４１２、マイク７４１６、スピーカ７４１５、カメラ７４１７、外部接続部７４１４、操作用ボタン７４１３などを備えている。また、本発明の一態様の表示装置を、可撓性を有する基板を用いて形成することで、曲面を有する表示部７４１２に適用することが可能である。
【０３１２】
図３１（Ｂ）に示す携帯電話機７４１０は、表示部７４１２を指などで触れることで、情報を入力することができる。また、電話を掛ける、或いはメールを作成するなどの操作は、表示部７４１２を指などで触れることにより行うことができる。
【０３１３】
表示部７４１２の画面は主として３つのモードがある。第１は、画像の表示を主とする表示モードであり、第２は、文字等の情報の入力を主とする入力モードである。第３は表示モードと入力モードの２つのモードが混合した表示＋入力モードである。
【０３１４】
例えば、電話を掛ける、或いはメールを作成する場合は、表示部７４１２を文字の入力を主とする文字入力モードとし、画面に表示させた文字の入力操作を行えばよい。この場合、表示部７４１２の画面のほとんどにキーボード又は番号ボタンを表示させることが好ましい。
【０３１５】
また、表示部７４１２に表示される画像の種類によってモードを切り替えることもできる。例えば、表示部に表示する画像信号が動画のデータであれば表示モード、テキストデータであれば入力モードに切り替えてもよい。
【０３１６】
また、入力モードにおいて、表示部７４１２のタッチセンサを用い、表示部７４１２のタッチ操作による入力が一定期間ないと判断される場合には、画面のモードを入力モードから表示モードに切り替えるように制御してもよい。
【０３１７】
また、携帯電話機７４１０内部に、ジャイロセンサや加速度センサ等の検出装置を設けることで、携帯電話機７４１０の向き（縦か横か）を判断して、表示部７４１２の画面表示の向きを自動的に切り替えるようにすることができる。また、画面表示の向きの切り替えは、表示部７４１２を触れること、又は筐体７４１１の操作用ボタン７４１３の操作により行うこともできる。
【０３１８】
図３１（Ｃ）は、リストバンド型の表示装置の一例を示している。携帯表示装置７１００は、筐体７１０１、表示部７１０２、操作ボタン７１０３、及び送受信装置７１０４を備える。
【０３１９】
携帯表示装置７１００は、送受信装置７１０４によって映像信号を受信可能で、受信した映像を表示部７１０２に表示することができる。また、音声信号を他の受信機器に送信することもできる。
【０３２０】
また、操作ボタン７１０３によって、電源のＯＮ、ＯＦＦ動作や表示する映像の切り替え、または音声のボリュームの調整などを行うことができる。
【０３２１】
ここで、表示部７１０２には、本発明の一態様に係る表示装置が組み込まれている。したがって、湾曲した表示部を備え、且つ信頼性の高い携帯表示装置とすることができる。
【０３２２】
図３１（Ｄ）乃至図３１（Ｆ）は、照明装置の一例を示している。照明装置７２００、照明装置７２１０、照明装置７２２０はそれぞれ、操作スイッチ７２０３を備える台部７２０１と、台部７２０１に支持される発光部を有する。
【０３２３】
図３１（Ｄ）に示す照明装置７２００は、波状の発光面を有する発光部７２０２を備える。したがってデザイン性の高い照明装置となっている。
【０３２４】
図３１（Ｅ）に示す照明装置７２１０の備える発光部７２１２は、凸状に湾曲した２つの発光部が対称的に配置された構成となっている。したがって照明装置７２１０を中心に全方位を照らすことができる。
【０３２５】
図３１（Ｆ）に示す照明装置７２２０は、凹状に湾曲した発光部７２２２を備える。したがって、発光部７２２２からの発光を、照明装置７２２０の前面に集光するため、特定の範囲を明るく照らす場合に適している。
【０３２６】
また、照明装置７２００、照明装置７２１０及び照明装置７２２０が備える各々の発光部はフレキシブル性を有しているため、当該発光部を可塑性の部材や可動なフレームなどの部材で固定し、用途に合わせて発光部の発光面を自在に湾曲可能な構成としてもよい。
【０３２７】
ここで、照明装置７２００、照明装置７２１０及び照明装置７２２０が備える各々の発光部には、本発明の一態様に係る表示装置が組み込まれている。したがって、表示部を任意の形状に湾曲または屈曲可能であり、且つ信頼性の高い照明装置とすることができる。
【０３２８】
図３２（Ａ）に、携帯型の表示装置の一例を示す。表示装置７３００は、筐体７３０１、表示部７３０２、操作ボタン７３０３、引き出し部材７３０４、制御部７３０５を備える。
【０３２９】
表示装置７３００は、筒状の筐体７３０１内にロール状に巻かれたフレキシブルな表示部７３０２を備える。
【０３３０】
また、表示装置７３００は制御部７３０５によって映像信号を受信可能で、受信した映像を表示部７３０２に表示することができる。また、制御部７３０５には蓄電装置を備える。また、制御部７３０５にコネクタを備え、映像信号や電力を直接供給する構成としてもよい。
【０３３１】
また、操作ボタン７３０３によって、電源のＯＮ、ＯＦＦ動作や表示する映像の切り替え等を行うことができる。
【０３３２】
図３２（Ｂ）に、表示部７３０２を引き出し部材７３０４により引き出した状態を示す。この状態で表示部７３０２に映像を表示することができる。また、筐体７３０１の表面に配置された操作ボタン７３０３によって、片手で容易に操作することができる。
【０３３３】
なお、表示部７３０２を引き出した際に表示部７３０２が湾曲しないよう、表示部７３０２の端部に補強のためのフレームを設けていてもよい。
【０３３４】
なお、この構成以外に、筐体にスピーカを設け、映像信号と共に受信した音声信号によって音声を出力する構成としてもよい。
【０３３５】
表示部７３０２には、本発明の一態様に係る表示装置が組み込まれている。したがって、表示部７３０２はフレキシブルで且つ信頼性の高い表示装置であるため、表示装置７３００は軽量で且つ信頼性の高い表示装置とすることができる。
【０３３６】
図３３（Ａ）および図３３（Ｂ）は、２つ折り可能なタブレット型端末９６００を例示している。図３３（Ａ）は、タブレット型端末９６００を開いた状態であり、タブレット型端末９６００は、筐体９６３０、表示部９６３１、表示モード切り替えスイッチ９６２６、電源スイッチ９６２７、省電力モード切り替えスイッチ９６２５、留め具９６２９、操作スイッチ９６２８、を有する。
【０３３７】
筐体９６３０は、筐体９６３０ａと筐体９６３０ｂを有し、筐体９６３０ａと筐体９６３０ｂは、ヒンジ部９６３９により結合されている。また、筐体９６３０は、ヒンジ部９６３９により２つ折り可能となっている。
【０３３８】
また、表示部９６３１は、筐体９６３０ａ、筐体９６３０ｂ、およびヒンジ部９６３９上に形成されている。表示部９６３１に本明細書等に開示した表示装置を用いることにより、表示部９６３１の屈曲が可能で、信頼性の高いタブレット型端末とすることが可能となる。
【０３３９】
表示部９６３１は、一部をタッチセンサの領域９６３２とすることができ、表示された操作キー９６３８にふれることでデータ入力をすることができる。なお、表示部９６３１は、例えば、半分の領域が表示のみの機能を有する構成とし、もう半分の領域をタッチセンサの機能を有する構成とすることができる。また、表示部９６３１全ての領域がタッチセンサの機能を有する構成としても良い。例えば、表示部９６３１の全面にキーボードボタン表示させて、データ入力端末とすることもできる。
【０３４０】
また、表示モード切り替えスイッチ９６２６は、縦表示又は横表示などの表示の向きを切り替え、白黒表示やカラー表示の切り替えなどを選択できる。省電力モード切り替えスイッチ９６２５は、タブレット型端末に内蔵している光センサで検出される使用時の外光の光量に応じて表示の輝度を最適なものとすることができる。タブレット型端末は光センサだけでなく、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサなどの他の検出装置を内蔵させてもよい。
【０３４１】
図３３（Ｂ）は、タブレット型端末９６００を閉じた状態であり、タブレット型端末９６００は、筐体９６３０、太陽電池９６３３、充放電制御回路９６３４を有する。なお、図３３（Ｂ）では充放電制御回路９６３４の一例としてバッテリ９６３５、ＤＣＤＣコンバータ９６３６を有する構成について示している。
【０３４２】
表示部９６３１に本発明の一態様に係る表示装置を用いることにより、表示部９６３１を折り曲げることができる。例えば、タブレット型端末９６００は２つ折り可能なため、未使用時に筐体９６３０を閉じた状態にすることができる。従って、可搬性に優れ、また、筐体９６３０を閉じることで表示部９６３１を保護できるため、耐久性に優れ、長期使用の観点からも信頼性の優れたタブレット型端末とすることができる。
【０３４３】
また、この他にも図３３（Ａ）及び図３３（Ｂ）に示したタブレット型端末は、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示する機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示部に表示する機能、表示部に表示した情報をタッチ入力操作又は編集するタッチ入力機能、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、等を有することができる。
【０３４４】
タブレット型端末の表面に装着された太陽電池９６３３によって、電力をタッチセンサ、表示部、又は映像信号処理部等に供給することができる。なお、太陽電池９６３３は、筐体９６３０の一面又は二面に配置することで効率よくバッテリ９６３５の充電を行う構成とすることができるため好適である。なおバッテリ９６３５としては、リチウムイオン電池を用いると、小型化を図れる等の利点がある。
【０３４５】
また、図３３（Ｂ）に示す充放電制御回路９６３４の構成、及び動作について図３３（Ｃ）にブロック図を示し説明する。図３３（Ｃ）には、太陽電池９６３３、バッテリ９６３５、ＤＣＤＣコンバータ９６３６、コンバータ９６３７、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３、表示部９６３１について示しており、バッテリ９６３５、ＤＣＤＣコンバータ９６３６、コンバータ９６３７、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３が、図３３（Ｂ）に示す充放電制御回路９６３４に対応する箇所となる。
【０３４６】
まず外光により太陽電池９６３３により発電がされる場合の動作の例について説明する。太陽電池で発電した電力は、バッテリ９６３５を充電するための電圧となるようＤＣＤＣコンバータ９６３６で昇圧又は降圧がなされる。そして、表示部９６３１の動作に太陽電池９６３３からの電力が用いられる際にはスイッチＳＷ１をオンにし、コンバータ９６３７で表示部９６３１に必要な電圧に昇圧又は降圧をすることとなる。また、表示部９６３１での表示を行わない際には、ＳＷ１をオフにし、ＳＷ２をオンにしてバッテリ９６３５の充電を行う構成とすればよい。
【０３４７】
なお太陽電池９６３３については、発電手段の一例として示したが、特に限定されず、圧電素子（ピエゾ素子）や熱電変換素子（ペルティエ素子）などの他の発電手段によるバッテリ９６３５の充電を行う構成であってもよい。例えば、無線（非接触）で電力を送受信して充電する無接点電力伝送モジュールや、また他の充電手段を組み合わせて行う構成としてもよい。
【０３４８】
なお、本発明の一態様の表示装置を具備していれば、上記で示した電子機器や照明装置に特に限定されないことは言うまでもない。
【０３４９】
図３４（Ａ）乃至図３４（Ｃ）に、電子機器の一例として、折りたたみ可能な携帯情報端末９３１０を例示する。図３４（Ａ）に展開した状態の携帯情報端末９３１０を示す。図３４（Ｂ）に展開した状態又は折りたたんだ状態の一方から他方に変化する途中の状態の携帯情報端末９３１０を示す。図３４（Ｃ）に折りたたんだ状態の携帯情報端末９３１０を示す。携帯情報端末９３１０は、表示パネル９３１６、筐体９３１５、及びヒンジ９３１３を有する。携帯情報端末９３１０は、折りたた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を実現できる。よって、表示画像の一覧性に優れる。
【０３５０】
また、携帯情報端末９３１０が有する表示パネル９３１６は、ヒンジ９３１３によって連結された３つの筐体９３１５に支持されている。ヒンジ９３１３部分において、表示パネル９３１６を屈曲させることができる。携帯情報端末９３１０は、展開した状態から折りたたんだ状態に可逆的に変形させることができる。また、本発明の一態様の表示装置を表示パネル９３１６に用いることができる。例えば、曲率半径１ｍｍ以上１５０ｍｍ以下で曲げることができる表示装置を用いることができる。また、表示パネル９３１６は、タッチセンサを有していてもよい。
【０３５１】
なお、本発明の一態様において、表示パネル９３１６が折りたたまれた状態又は展開された状態であることを検知するセンサを備えてもよい。表示パネル９３１６の制御装置は、該センサから表示パネル９３１６が折りたたまれた状態であることを示す情報を取得して、折りたたまれた部分（又は折りたたまれて使用者から視認できなくなった部分）の動作を停止してもよい。具体的には、表示を停止してもよい。また、タッチセンサを有する場合は、タッチセンサによる検知を停止してもよい。
【０３５２】
同様に、表示パネル９３１６の制御装置は、表示パネル９３１６が展開された状態であることを示す情報を取得して、表示やタッチセンサによる検知などを再開してもよい。
【０３５３】
図３４（Ｄ）及び図３４（Ｅ）に、折りたたみ可能な携帯情報端末９３２０を示す。図３４（Ｄ）に表示部９３２２が外側になるように折りたたんだ状態の携帯情報端末９３２０を示す。図３４（Ｅ）に、表示部９３２２が内側になるように折りたたんだ状態の携帯情報端末９３２０を示す。携帯情報端末９３２０を使用しない際に、非表示部９３２５を外側に折りたたむことで、表示部９３２２の汚れや傷つきを抑制できる。本発明の一態様に係る表示装置を表示部９３２２に用いることができる。
【０３５４】
図３４（Ｆ）は携帯情報端末９３３０の外形を説明する斜視図である。図３４（Ｇ）は、携帯情報端末９３３０の上面図である。図３４（Ｈ）は携帯情報端末９３４０の外形を説明する斜視図である。
【０３５５】
携帯情報端末９３３０、携帯情報端末９３４０は、例えば電話機、手帳又は情報閲覧装置等から選ばれた一つ又は複数の機能を有する。具体的には、スマートフォンとしてそれぞれ用いることができる。
【０３５６】
携帯情報端末９３３０及び携帯情報端末９３４０は、文字や画像情報を複数の面に表示することができる。例えば、１つ又は複数の操作ボタン９３３９を正面に表示することができる（図３４（Ｆ））。また、破線の矩形で示す情報９３３７を上面に表示することができる（図３４（Ｇ））。また、破線の矩形で示す情報９３３７を側面に表示することができる（図３４（Ｈ））。なお、情報９３３７の例としては、ＳＮＳ（ソーシャル・ネットワーキング・サービス）の通知、電子メールや電話などの着信を知らせる表示、電子メールなどの題名、電子メールなどの送信者名、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９３３７が表示されている位置に、情報９３３７の代わりに、操作ボタン９３３９、アイコンなどを表示してもよい。なお、図３４（Ｆ）及び図３４（Ｇ）では、上面や側面に情報９３３７が表示される例を示したが、これに限定されない。例えば、底面や背面に情報９３３７が表示されてもよい。
【０３５７】
例えば、携帯情報端末９３３０の使用者は、洋服の胸ポケットに携帯情報端末９３３０を収納した状態で、その表示（ここでは情報９３３７）を確認することができる。
【０３５８】
具体的には、着信した電話の発信者の電話番号又は氏名等を、携帯情報端末９３３０の上面に表示する。使用者は、携帯情報端末９３３０をポケットから取り出すことなく、表示を確認し、電話を受けるか否かを判断できる。
【０３５９】
携帯情報端末９３３０の筐体９３３５、携帯情報端末９３４０の筐体９３３６がそれぞれ有する表示部９３３３には、本発明の一態様の表示装置を用いることができる。本発明の一態様により、湾曲した表示部を備え、且つ信頼性の高い表示装置を歩留まりよく提供できる。
【０３６０】
また、図３４（Ｉ）に示す携帯情報端末９３４５のように、３面以上に情報を表示してもよい。ここでは、情報９３５５、情報９３５６、情報９３５７がそれぞれ異なる面に表示されている例を示す。
【０３６１】
携帯情報端末９３４５の筐体９３５４が有する表示部９３５８には、本発明の一態様に係る表示装置を用いることができる。本発明の一態様により、湾曲した表示部を備え、且つ信頼性の高い表示装置を歩留まりよく提供できる。
【０３６２】
図３５（Ａ）に自動車９７００の外観を示す。図３５（Ｂ）に自動車９７００の運転席を示す。自動車９７００は、車体９７０１、車輪９７０２、ダッシュボード９７０３、ライト９７０４等を有する。本発明の一態様にかかる表示装置は、自動車９７００の表示部などに用いることができる。例えば、図３５（Ｂ）に示す表示部９７１０乃至表示部９７１５に本発明の一態様にかかる表示装置を設けることができる。
【０３６３】
表示部９７１０と表示部９７１１は、自動車のフロントガラスに設けられた表示装置である。本発明の一態様に係る表示装置は、表示装置が有する電極を、透光性を有する導電性材料で作製することによって、反対側が透けて見える、いわゆるシースルー状態の表示装置とすることができる。シースルー状態の表示装置であれば、自動車９７００の運転時にも視界の妨げになることがない。よって、本発明の一態様にかかる表示装置を自動車９７００のフロントガラスに設置することができる。なお、表示装置に、表示装置を駆動するためのトランジスタなどを設ける場合には、有機半導体材料を用いた有機トランジスタや、酸化物半導体を用いたトランジスタなど、透光性を有するトランジスタを用いるとよい。
【０３６４】
表示部９７１２はピラー部分に設けられた表示装置である。例えば、車体に設けられた撮像手段からの映像を表示部９７１２に映し出すことによって、ピラーで遮られた視界を補完することができる。表示部９７１３はダッシュボード部分に設けられた表示装置である。例えば、車体に設けられた撮像手段からの映像を表示部９７１３に映し出すことによって、ダッシュボードで遮られた視界を補完することができる。すなわち、自動車の外側に設けられた撮像手段からの映像を映し出すことによって、死角を補い、安全性を高めることができる。また、見えない部分を補完する映像を映すことによって、より自然に違和感なく安全確認を行うことができる。
【０３６５】
また、図３６は、運転席と助手席にベンチシートを採用した自動車の室内を示している。表示部９７２１は、ドア部に設けられた表示装置である。例えば、車体に設けられた撮像手段からの映像を表示部９７２１に映し出すことによって、ドアで遮られた視界を補完することができる。また、表示部９７２２は、ハンドルに設けられた表示装置である。表示部９７２３は、ベンチシートの座面の中央部に設けられた表示装置である。なお、表示装置を座面や背もたれ部分などに設置して、当該表示装置を、当該表示装置の発熱を熱源としたシートヒーターとして利用することもできる。
【０３６６】
表示部９７１４、表示部９７１５、または表示部９７２２はナビゲーション情報、スピードメーターやタコメーター、走行距離、給油量、ギア状態、エアコンの設定など、その他様々な情報を提供することができる。また、表示部に表示される表示項目やレイアウトなどは、使用者の好みに合わせて適宜変更することができる。なお、上記情報は、表示部９７１０乃至表示部９７１３、表示部９７２１、表示部９７２３にも表示することができる。また、表示部９７１０乃至表示部９７１５、表示部９７２１乃至表示部９７２３は照明装置として用いることも可能である。また、表示部９７１０乃至表示部９７１５、表示部９７２１乃至表示部９７２３は加熱装置として用いることも可能である。
【０３６７】
本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【符号の説明】
【０３６８】
１００    表示装置
１０１    基板
１０７    絶縁層
１０９    絶縁層
１１１    基板
１１２    接着層
１１３    剥離層
１１４    隔壁
１１５    電極
１１６    絶縁層
１１７    ＥＬ層
１１８    電極
１２０    接着層
１２１    基板
１２２    開口
１２３    異方性導電接続層
１２４    外部電極
１２５    発光素子
１２８    開口
１２９    開口
１３０    画素
１３１    表示領域
１３２    回路
１３３    回路
１３５    走査線
１３６    信号線
１３７    画素回路
１４０    画素
１４１    素子形成基板
１４２    接着層
１４３    剥離層
１４５    絶縁層
１４７    層
１５２    回路
１５３    回路
１６１    機能層
１６２    半導体チップ
１７０    領域
１７１    素子基板
１８１    対向基板
１９１    金型
１９２    凹部
１９３    金型
１９４    凹部
１９５    充填材
２００    表示装置
２０５    絶縁層
２０６    ゲート電極
２０７    ゲート絶縁層
２０８    半導体層
２０９    絶縁層
２１０    絶縁層
２１１    絶縁層
２１３    電極
２１４    層
２１６    端子電極
２１７    絶縁層
２１９    配線
２２３    電極
２２４    電極
２２５    電極
２３１    表示領域
２３２    トランジスタ
２３３    容量素子
２３５    光
２４２    半導体層
２４３    電極
２４４    電極
２４５    電極
２４６    電極
２５２    トランジスタ
２５５    不純物元素
２６４    遮光層
２６６    着色層
２６８    オーバーコート層
２７０    タッチセンサ
２７１    基板
２７２    電極
２７３    絶縁層
２７４    電極
２７５    絶縁層
３１８    電極
３２０    ＥＬ層
３２２    電極
３３０    発光素子
３３１    発光素子
３８２    Ｅｃ
３８６    Ｅｃ
３９０    トラップ準位
４１０    トランジスタ
４１１    トランジスタ
４２０    トランジスタ
４２１    トランジスタ
４２５    トランジスタ
４２６    トランジスタ
４３０    トランジスタ
４３１    トランジスタ
４３２    液晶素子
４３４    トランジスタ
４３５    ノード
４３６    ノード
４３７    ノード
４４０    トランジスタ
４４１    トランジスタ
４４２    トランジスタ
４４３    トランジスタ
４４４    トランジスタ
４４５    トランジスタ
４４６    トランジスタ
４４７    トランジスタ
４４８    トランジスタ
４５０    トランジスタ
４５１    トランジスタ
４５２    トランジスタ
７１００    携帯表示装置
７１０１    筐体
７１０２    表示部
７１０３    操作ボタン
７１０４    送受信装置
７２００    照明装置
７２０１    台部
７２０２    発光部
７２０３    操作スイッチ
７２１０    照明装置
７２１２    発光部
７２２０    照明装置
７２２２    発光部
７３００    表示装置
７３０１    筐体
７３０２    表示部
７３０３    操作ボタン
７３０４    部材
７３０５    制御部
７４００    携帯電話機
７４０１    筐体
７４０２    表示部
７４０３    操作ボタン
７４０４    外部接続ポート
７４０５    スピーカ
７４０６    マイク
７４１０    携帯電話機
７４１１    筐体
７４１２    表示部
７４１３    操作用ボタン
７４１４    外部接続部
７４１５    スピーカ
７４１６    マイク
７４１７    カメラ
９３１０    携帯情報端末
９３１３    ヒンジ
９３１５    筐体
９３１６    表示パネル
９３２０    携帯情報端末
９３２２    表示部
９３２５    非表示部
９３３０    携帯情報端末
９３３３    表示部
９３３５    筐体
９３３６    筐体
９３３７    情報
９３３９    操作ボタン
９３４０    携帯情報端末
９３４５    携帯情報端末
９３５４    筐体
９３５５    情報
９３５６    情報
９３５７    情報
９３５８    表示部
９６００    タブレット型端末
９６２５    スイッチ
９６２６    スイッチ
９６２７    電源スイッチ
９６２８    操作スイッチ
９６２９    留め具
９６３０    筐体
９６３１    表示部
９６３２    領域
９６３３    太陽電池
９６３４    充放電制御回路
９６３５    バッテリ
９６３６    ＤＣＤＣコンバータ
９６３７    コンバータ
９６３８    操作キー
９６３９    ヒンジ部
９７００    自動車
９７０１    車体
９７０２    車輪
９７０３    ダッシュボード
９７０４    ライト
９７１０    表示部
９７１１    表示部
９７１２    表示部
９７１３    表示部
９７１４    表示部
９７１５    表示部
９７２１    表示部
９７２２    表示部
９７２３    表示部
１３０Ｂ    画素
１３０Ｇ    画素
１３０Ｒ    画素
１３０Ｙ    画素
２０９ａ    ソース電極
２０９ｂ    ドレイン電極
２４２ａ    半導体層
２４２ｂ    半導体層
２４２ｃ    半導体層
２４２ｉ    半導体層
２４２ｔ    半導体層
２４２ｕ    半導体層
２４７ａ    開口
２４７ｂ    開口
２４７ｃ    開口
２４７ｄ    開口
３２０ａ    電荷発生層
３８３ａ    Ｅｃ
３８３ｂ    Ｅｃ
３８３ｃ    Ｅｃ
９６３０ａ    筐体
９６３０ｂ    筐体
【図１】
0006580403.tif 000002
【図２】
0006580403.tif 000003
【図３】
0006580403.tif 000004
【図４】
0006580403.tif 000005
【図５】
0006580403.tif 000006
【図６】
0006580403.tif 000007
【図７】
0006580403.tif 000008
【図８】
0006580403.tif 000009
【図９】
0006580403.tif 000010
【図１０】
0006580403.tif 000011
【図１１】
0006580403.tif 000012
【図１２】
0006580403.tif 000013
【図１３】
0006580403.tif 000014
【図１４】
0006580403.tif 000015
【図１５】
0006580403.tif 000016
【図１６】
0006580403.tif 000017
【図１７】
0006580403.tif 000018
【図１８】
0006580403.tif 000019
【図１９】
0006580403.tif 000020
【図２０】
0006580403.tif 000021
【図２１】
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【図２２】
0006580403.tif 000023
【図２３】
0006580403.tif 000024
【図２４】
0006580403.tif 000025
【図２５】
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【図２６】
0006580403.tif 000027
【図２７】
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【図２８】
0006580403.tif 000029
【図２９】
0006580403.tif 000030
【図３０】
0006580403.tif 000031
【図３１】
0006580403.tif 000032
【図３２】
0006580403.tif 000033
【図３３】
0006580403.tif 000034
【図３４】
0006580403.tif 000035
【図３５】
0006580403.tif 000036
【図３６】
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