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Images
Description
本発明の一態様は、表示装置、表示モジュール、電子機器、及び表示装置の作製方法に関する。 One aspect of the present invention relates to a display device, a display module, an electronic device, and a method for manufacturing the display device.
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、電子機器、照明装置、入力装置（例えば、タッチセンサなど）、入出力装置（例えば、タッチパネルなど）、それらの駆動方法、又はそれらの製造方法を一例として挙げることができる。 One aspect of the present invention is not limited to the above technical fields. The technical fields of one aspect of the present invention include semiconductor devices, display devices, light emitting devices, power storage devices, storage devices, electronic devices, lighting devices, input devices (for example, touch sensors), input / output devices (for example, touch panels, etc.). ), Their driving method, or their manufacturing method can be given as an example.
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装置全般を指す。トランジスタ、半導体回路、演算装置、記憶装置等は半導体装置の一態様である。また、撮像装置、電気光学装置、発電装置（薄膜太陽電池、有機薄膜太陽電池等を含む）、及び電子機器は半導体装置を有している場合がある。 In the present specification and the like, the semiconductor device refers to all devices that can function by utilizing the semiconductor characteristics. Transistors, semiconductor circuits, arithmetic units, storage devices, and the like are aspects of semiconductor devices. Further, an image pickup device, an electro-optical device, a power generation device (including a thin-film solar cell, an organic thin-film solar cell, etc.), and an electronic device may have a semiconductor device.
近年、表示装置は様々な用途への応用が期待されている。表示装置としては、例えば、発光素子を有する発光表示装置、液晶素子を有する液晶表示装置等が開発されている。 In recent years, display devices are expected to be applied to various applications. As the display device, for example, a light emitting display device having a light emitting element, a liquid crystal display device having a liquid crystal element, and the like have been developed.
例えば、特許文献１に、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子が適用された可撓性を有する発光表示装置が開示されている。
For example,
特許文献２には、可視光を反射する領域と可視光を透過する領域とを有し、十分な外光が得られる環境下では反射型液晶表示装置として利用することができ、十分な外光が得られない環境下では透過型液晶表示装置として利用することができる、半透過型の液晶表示装置が開示されている。
上記のような表示装置、特にスマートフォンに代表される携帯端末では、限られた筐体のスペースに、表示パネル、タッチパネル、バッテリなどを納めなければならない。このため、バッテリの大きさは限定され、バッテリ容量も限られたものになる。さらに、携帯端末は屋外など自由に充電を行えない場所での使用が想定されている。 In a display device as described above, particularly a mobile terminal represented by a smartphone, a display panel, a touch panel, a battery, etc. must be housed in a limited space of a housing. Therefore, the size of the battery is limited, and the battery capacity is also limited. Furthermore, the mobile terminal is expected to be used in places where it cannot be charged freely, such as outdoors.
つまり、表示装置に電力を供給するバッテリは残量が不足しやすくなっており、当該表示装置を用いた携帯端末の使用時間は限られたものになってしまう。これを解消するためには、表示装置の消費電力の低減が重要となる。 That is, the remaining amount of the battery that supplies power to the display device tends to be insufficient, and the usage time of the mobile terminal using the display device is limited. In order to solve this, it is important to reduce the power consumption of the display device.
本発明の一態様は、消費電力の低い表示装置を提供することを課題の一つとする。本発明の一態様は、フレーム周波数を低減して駆動させることが可能な表示装置を提供することを課題の一つにする。本発明の一態様は、周囲の明るさによらず、視認性の高い表示装置を提供することを課題の一つとする。本発明の一態様は、全天候型の表示装置を提供することを課題の一つとする。本発明の一態様は、利便性の高い表示装置を提供することを課題の一つとする。本発明の一態様は、信頼性の高い表示装置を提供することを課題の一つとする。本発明の一態様は、表示装置の薄型化または軽量化を課題の一とする。本発明の一態様は、可撓性を有する、または曲面を有する表示装置を提供することを課題の一つとする。本発明の一態様は、新規な表示装置、入出力装置、または電子機器などを提供することを課題の一とする。 One aspect of the present invention is to provide a display device having low power consumption. One aspect of the present invention is to provide a display device capable of reducing the frame frequency and driving the device. One of the problems of one aspect of the present invention is to provide a display device having high visibility regardless of the ambient brightness. One aspect of the present invention is to provide an all-weather display device. One aspect of the present invention is to provide a highly convenient display device. One aspect of the present invention is to provide a highly reliable display device. One aspect of the present invention is to make the display device thinner or lighter. One aspect of the present invention is to provide a display device having flexibility or a curved surface. One aspect of the present invention is to provide a new display device, input / output device, electronic device, or the like.
なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。本発明の一態様は、必ずしも、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。明細書、図面、請求項の記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。 The description of these issues does not prevent the existence of other issues. One aspect of the present invention does not necessarily have to solve all of these problems. Issues other than these can be extracted from the description, drawings, and claims.
本発明の一態様は、複数の画素を有し、複数の画素は、それぞれ、液晶素子と、複数の発光素子と、容量素子と、第１のトランジスタと、を有し、液晶素子は、複数の発光素子に対して、当該発光素子が光を射出する側に設けられ、液晶素子は、第１の電極と、第２の電極と、第１の電極と第２の電極との間に挟持された液晶層と、を有し、複数の発光素子は、それぞれ、第３の電極と、第４の電極と、第３の電極と第４の電極の間に挟持されたＥＬ層と、を有し、容量素子は、一方の電極を第１の電極とし、他方の電極として第５の電極を有し、第１のトランジスタのソースまたはドレインのいずれかは、第１の電極と電気的に接続され、第１の電極は、複数の発光素子それぞれと重ならない領域を有するように設けられ、第５の電極は、第１の電極と第１のトランジスタの間に位置し、第１の電極と第１のトランジスタのソースまたはドレインのいずれかとの接続部と、重ならない領域を有するように設けられる、表示装置である。 One aspect of the present invention has a plurality of pixels, each of the plurality of pixels having a liquid crystal element, a plurality of light emitting elements, a capacitance element, and a first transistor, and the plurality of liquid crystal elements is present. The light emitting element is provided on the side that emits light with respect to the light emitting element of the above, and the liquid crystal element is sandwiched between the first electrode, the second electrode, and the first electrode and the second electrode. The plurality of light emitting elements have a third electrode, a fourth electrode, and an EL layer sandwiched between the third electrode and the fourth electrode, respectively. The capacitive element has one electrode as the first electrode and the other electrode as the fifth electrode, and either the source or drain of the first transistor is electrically with the first electrode. Connected, the first electrode is provided so as to have a region that does not overlap each of the plurality of light emitting elements, and the fifth electrode is located between the first electrode and the first transistor and is the first electrode. It is a display device provided so as to have a region that does not overlap with the connection portion between the source and the source or the drain of the first transistor.
上記において、複数の画素は、それぞれ、複数の第２のトランジスタを有し、複数の第２のトランジスタのソースまたはドレインのいずれかは、それぞれ第３の電極と電気的に接続される構成としてもよい。 In the above, each of the plurality of pixels has a plurality of second transistors, and either the source or the drain of the plurality of second transistors may be electrically connected to the third electrode, respectively. good.
上記において、第１の電極及び第４の電極は、可視光を反射する機能を有し、第２の電極及び第３の電極は、可視光を透過する機能を有する構成としてもよい。 In the above, the first electrode and the fourth electrode may have a function of reflecting visible light, and the second electrode and the third electrode may have a function of transmitting visible light.
上記において、複数の発光素子は、それぞれＥＬ層の材料の構成が異なる構成としてもよい。 In the above, the plurality of light emitting elements may have different configurations of the materials of the EL layer.
上記において、複数の画素は、それぞれ、第１乃至第３の発光素子を有し、第１の発光素子は、赤色の光を発光する機能を有し、第２の発光素子は、緑色の光を発光する機能を有し、第３の発光素子は、青色の光を発光する機能を有する構成としてもよい。 In the above, the plurality of pixels each have first to third light emitting elements, the first light emitting element has a function of emitting red light, and the second light emitting element has green light. The third light emitting element may have a function of emitting blue light.
上記において、複数の画素は、それぞれ、第１乃至第４の発光素子を有し、第１の発光素子は、赤色の光を発光する機能を有し、第２の発光素子は、緑色の光を発光する機能を有し、第３の発光素子は、青色の光を発光する機能を有する、第４の発光素子は、白色光を発光する機能を有する構成としてもよい。 In the above, the plurality of pixels each have first to fourth light emitting elements, the first light emitting element has a function of emitting red light, and the second light emitting element has green light. The third light emitting element may have a function of emitting blue light, and the fourth light emitting element may have a function of emitting white light.
上記において、複数の発光素子は、それぞれＥＬ層の材料の構成が同じであり、複数の発光素子と液晶層の間に、それぞれ着色層が設けられる構成としてもよい。 In the above, each of the plurality of light emitting elements has the same material structure of the EL layer, and a colored layer may be provided between the plurality of light emitting elements and the liquid crystal layer.
上記において、複数の画素は、それぞれ、第１乃至第３の発光素子を有し、第１乃至第４の発光素子は白色光を発光する機能を有し、第１の発光素子と液晶層の間に、赤色の光を透過する機能を有する着色層が設けられ、第２の発光素子と液晶層の間に、緑色の光を透過する機能を有する着色層が設けられ、第３の発光素子と液晶層の間に、青色の光を透過する機能を有する着色層が設けられる構成としてもよい。 In the above, the plurality of pixels each have first to third light emitting elements, the first to fourth light emitting elements have a function of emitting white light, and the first light emitting element and the liquid crystal layer have a function of emitting white light. A colored layer having a function of transmitting red light is provided between them, and a colored layer having a function of transmitting green light is provided between the second light emitting element and the liquid crystal layer, and a third light emitting element is provided. A colored layer having a function of transmitting blue light may be provided between the surface and the liquid crystal layer.
上記において、複数の画素は、それぞれ、第１乃至第４の発光素子を有し、第１乃至第４の発光素子は白色光を発光する機能を有し、第１の発光素子と液晶層の間に、赤色の光を透過する機能を有する着色層が設けられ、第２の発光素子と液晶層の間に、緑色の光を透過する機能を有する着色層が設けられ、第３の発光素子と液晶層の間に、青色の光を透過する機能を有する着色層が設けられる構成としてもよい。 In the above, the plurality of pixels each have first to fourth light emitting elements, the first to fourth light emitting elements have a function of emitting white light, and the first light emitting element and the liquid crystal layer have a function of emitting white light. A colored layer having a function of transmitting red light is provided between them, and a colored layer having a function of transmitting green light is provided between the second light emitting element and the liquid crystal layer, and a third light emitting element is provided. A colored layer having a function of transmitting blue light may be provided between the surface and the liquid crystal layer.
本発明の一態様は、複数の画素を有し、複数の画素は、それぞれ、液晶素子と、第１の着色層と、複数の第２の着色層と、複数の発光素子と、複数の第３の着色層と、容量素子と、第１のトランジスタと、複数の第２のトランジスタと、を有し、液晶素子は、複数の発光素子に対して、当該発光素子が光を射出する側に設けられ、第１の着色層及び第２の着色層は、液晶素子に対して、発光素子が光を射出する側に設けられ、液晶素子は、第１の電極と、第２の電極と、第１の電極と第２の電極との間に挟持された液晶層と、を有し、複数の発光素子は、それぞれ、第３の電極と、第４の電極と、第３の電極と第４の電極の間に挟持されたＥＬ層と、を有し、容量素子は、一方の電極を第１の電極とし、他方の電極として第５の電極を有し、第１のトランジスタのソースまたはドレインのいずれかは、第１の電極と電気的に接続され、複数の第２のトランジスタのソースまたはドレインのいずれかは、それぞれ第３の電極と電気的に接続され、第１の電極及び第４の電極は、可視光を反射する機能を有し、第２の電極及び第３の電極は、可視光を透過する機能を有し、第１の電極は、複数の発光素子それぞれと重ならない領域を有するように設けられ、第５の電極は、第１の電極と第１のトランジスタの間に位置し、第１の電極と第１のトランジスタのソースまたはドレインのいずれかとの接続部と、重ならない領域を有するように設けられ、第２の電極と重なるように、第１の着色層が設けられ、複数の発光素子それぞれと重なるように、複数の第２の着色層が設けられ、複数の発光素子それぞれと、液晶素子との間に第３の着色層が設けられ、第２の着色層と、第３の着色層は、同じ色の可視光を透過させる機能を有する、表示装置である。 One aspect of the present invention has a plurality of pixels, and each of the plurality of pixels includes a liquid crystal element, a first colored layer, a plurality of second colored layers, a plurality of light emitting elements, and a plurality of first electrodes. It has 3 colored layers, a capacitive element, a first transistor, and a plurality of second transistors, and the liquid crystal element is on the side where the light emitting element emits light with respect to the plurality of light emitting elements. The first colored layer and the second colored layer are provided on the side where the light emitting element emits light with respect to the liquid crystal element, and the liquid crystal element includes a first electrode, a second electrode, and the like. It has a liquid crystal layer sandwiched between the first electrode and the second electrode, and the plurality of light emitting elements have a third electrode, a fourth electrode, a third electrode, and a third electrode, respectively. It has an EL layer sandwiched between the four electrodes, and the capacitive element has one electrode as the first electrode and the other electrode as the fifth electrode, and is the source of the first transistor or One of the drains is electrically connected to the first electrode, and either the source or drain of the plurality of second transistors is electrically connected to the third electrode, respectively, the first electrode and the first electrode. The fourth electrode has a function of reflecting visible light, the second electrode and the third electrode have a function of transmitting visible light, and the first electrode does not overlap each of the plurality of light emitting elements. Provided to have a region, the fifth electrode is located between the first electrode and the first transistor, with a connection between the first electrode and either the source or drain of the first transistor. A first colored layer is provided so as to have a non-overlapping region, a first colored layer is provided so as to overlap the second electrode, and a plurality of second colored layers are provided so as to overlap each of the plurality of light emitting elements. A display device in which a third colored layer is provided between each of the light emitting elements and the liquid crystal element, and the second colored layer and the third colored layer have a function of transmitting visible light of the same color. be.
上記において、第２の電極は、開口が複数設けられており、複数の発光素子は、それぞれ複数の開口のいずれかと重なる領域を有する構成としてもよい。 In the above, the second electrode may be provided with a plurality of openings, and the plurality of light emitting elements may each have a region overlapping with any of the plurality of openings.
上記において、第２の電極は、切欠きが複数設けられており、複数の発光素子は、それぞれ複数の切欠きのいずれかと重なる領域を有する構成としてもよい。 In the above, the second electrode may be provided with a plurality of notches, and the plurality of light emitting elements may each have a region overlapping with any of the plurality of notches.
上記において、第２の電極は、開口及び切欠きが複数設けられており、複数の発光素子は、それぞれ複数の開口及び切欠きのいずれかと重なる領域を有する構成としてもよい。 In the above, the second electrode may be provided with a plurality of openings and notches, and the plurality of light emitting elements may each have a region overlapping with any of the plurality of openings and notches.
上記において、第５の電極は、複数の発光素子それぞれと重ならない領域を有するように設けられる構成としてもよい。 In the above, the fifth electrode may be provided so as to have a region that does not overlap with each of the plurality of light emitting elements.
上記において、第５の電極は、可視光を透過する機能を有する構成としてもよい。 In the above, the fifth electrode may be configured to have a function of transmitting visible light.
上記において、液晶層は、比抵抗が１．０×１０１４（Ω・ｃｍ）以上であることが好ましい。 In the above, the liquid crystal layer preferably has a specific resistance of 1.0 × 10 14 (Ω · cm) or more.
上記において、第１のトランジスタは、チャネル形成領域に金属酸化物を有することが好ましい。また、金属酸化物のエネルギーギャップは、３．０ｅＶ以上であることが好ましい。 In the above, the first transistor preferably has a metal oxide in the channel forming region. The energy gap of the metal oxide is preferably 3.0 eV or more.
本発明の一態様は、上記の表示装置と、回路基板と、を有する表示モジュールである。 One aspect of the present invention is a display module having the above display device and a circuit board.
本発明の一態様は、上記の表示モジュールと、アンテナ、バッテリ、筐体、カメラ、スピーカ、マイク、または操作ボタンの少なくともいずれか一と、を有する、電子機器である。 One aspect of the present invention is an electronic device having the above display module and at least one of an antenna, a battery, a housing, a camera, a speaker, a microphone, or an operation button.
本発明の一態様により、消費電力の低い表示装置を提供することができる。本発明の一態様は、フレーム周波数を低減して駆動させることが可能な表示装置を提供することができる。本発明の一態様により、周囲の明るさによらず、視認性の高い表示装置を提供することができる。本発明の一態様により、全天候型の表示装置を提供することができる。本発明の一態様により、利便性の高い表示装置を提供することができる。本発明の一態様により、信頼性の高い表示装置を提供することができる。本発明の一態様により、表示装置の薄型化または軽量化が可能となる。本発明の一態様により、可撓性を有する、または曲面を有する表示装置を提供することができる。本発明の一態様により、新規な表示装置、入出力装置、または電子機器などを提供することができる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to provide a display device having low power consumption. One aspect of the present invention can provide a display device capable of reducing the frame frequency and driving the device. According to one aspect of the present invention, it is possible to provide a display device having high visibility regardless of the ambient brightness. According to one aspect of the present invention, an all-weather display device can be provided. According to one aspect of the present invention, a highly convenient display device can be provided. According to one aspect of the present invention, a highly reliable display device can be provided. According to one aspect of the present invention, the display device can be made thinner or lighter. According to one aspect of the present invention, it is possible to provide a display device having flexibility or a curved surface. According to one aspect of the present invention, a new display device, input / output device, electronic device, or the like can be provided.
なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。明細書、図面、請求項の記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。 The description of these effects does not preclude the existence of other effects. One aspect of the present invention does not necessarily have all of these effects. It is possible to extract effects other than these from the description, drawings, and claims.
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。 The embodiment will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following description, and it is easily understood by those skilled in the art that the form and details of the present invention can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the present invention is not construed as being limited to the description of the embodiments shown below.
なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また、同様の機能を指す場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。 In the configuration of the invention described below, the same reference numerals are commonly used between different drawings for the same parts or parts having similar functions, and the repeated description thereof will be omitted. Further, when referring to the same function, the hatch pattern may be the same and no particular sign may be added.
また、図面において示す各構成の、位置、大きさ、範囲などは、理解の簡単のため、実際の位置、大きさ、範囲などを表していない場合がある。このため、開示する発明は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。 In addition, the position, size, range, etc. of each configuration shown in the drawings may not represent the actual position, size, range, etc. for the sake of easy understanding. Therefore, the disclosed invention is not necessarily limited to the position, size, range, etc. disclosed in the drawings.
なお、「膜」という言葉と、「層」という言葉とは、場合によっては、又は、状況に応じて、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変更することが可能である。または、例えば、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能である。 The word "membrane" and the word "layer" can be interchanged with each other in some cases or depending on the situation. For example, the term "conductive layer" can be changed to the term "conductive layer". Alternatively, for example, the term "insulating film" can be changed to the term "insulating layer".
なお、本明細書等において、「基板」は、機能回路、機能素子、及び機能膜等のうち少なくとも一つを支持する機能を有することが好ましい。なお、「基板」は、これらを支持する機能を有していなくてもよく、例えば、装置の表面を保護する機能、又は、機能回路、機能素子、及び機能膜等のうち少なくとも一つを封止する機能等を有していてもよい。 In the present specification and the like, it is preferable that the "board" has a function of supporting at least one of a functional circuit, a functional element, a functional film and the like. The "board" does not have to have a function of supporting them, and for example, it has a function of protecting the surface of the device, or seals at least one of a functional circuit, a functional element, a functional film, and the like. It may have a function of stopping or the like.
本明細書等において、金属酸化物（ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ）とは、広い表現での金属の酸化物である。金属酸化物は、酸化物絶縁体、酸化物導電体（透明酸化物導電体を含む）、酸化物半導体（Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒまたは単にＯＳともいう）などに分類される。例えば、トランジスタの活性層に金属酸化物を用いた場合、当該金属酸化物を酸化物半導体と呼称する場合がある。つまり、金属酸化物が増幅作用、整流作用、及びスイッチング作用の少なくとも１つを有する場合、当該金属酸化物を、金属酸化物半導体（ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、略してＯＳと呼ぶことができる。また、ＯＳ ＦＥＴと記載する場合においては、金属酸化物または酸化物半導体を有するトランジスタと換言することができる。 In the present specification and the like, a metal oxide is a metal oxide in a broad expression. Metal oxides are classified into oxide insulators, oxide conductors (including transparent oxide conductors), oxide semiconductors (also referred to as Oxide Semiconductor or simply OS) and the like. For example, when a metal oxide is used in the active layer of a transistor, the metal oxide may be referred to as an oxide semiconductor. That is, when the metal oxide has at least one of an amplification action, a rectifying action, and a switching action, the metal oxide can be referred to as a metal oxide semiconductor, or OS for short. Further, when the term "OS FET" is used, it can be rephrased as a transistor having a metal oxide or an oxide semiconductor.
また、本明細書等において、窒素を有する金属酸化物も金属酸化物（ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ）と総称する場合がある。また、窒素を有する金属酸化物を、金属酸窒化物（ｍｅｔａｌ ｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅ）と呼称してもよい。 Further, in the present specification and the like, a metal oxide having nitrogen may also be collectively referred to as a metal oxide. Further, a metal oxide having nitrogen may be referred to as a metal oxynitride.
また、本明細書等において、ＣＡＡＣ（ｃ−ａｘｉｓ ａｌｉｇｎｅｄ ｃｒｙｓｔａｌ）、及びＣＡＣ（Ｃｌｏｕｄ−Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）と記載する場合がある。なお、ＣＡＡＣは結晶構造の一例を表し、ＣＡＣは機能、または材料の構成の一例を表す。 Further, in the present specification and the like, it may be described as CAAC (c-axis aligned composite) and CAC (Cloud-Aligned Composite). In addition, CAAC represents an example of a crystal structure, and CAC represents an example of a function or a composition of a material.
また、本明細書等において、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅとは、材料の一部では導電性の機能と、材料の一部では絶縁性の機能とを有し、材料の全体では半導体としての機能を有する。なお、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅを、トランジスタの活性層に用いる場合、導電性の機能は、キャリアとなる電子（またはホール）を流す機能であり、絶縁性の機能は、キャリアとなる電子を流さない機能である。導電性の機能と、絶縁性の機能とを、それぞれ相補的に作用させることで、スイッチングさせる機能（Ｏｎ／Ｏｆｆさせる機能）をＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅに付与することができる。ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅにおいて、それぞれの機能を分離させることで、双方の機能を最大限に高めることができる。 Further, in the present specification and the like, the CAC-OS or CAC-metal oxide has a conductive function in a part of the material and an insulating function in a part of the material, and the material as a whole has a semiconductor function. Has the function of. When CAC-OS or CAC-metal oxide is used for the active layer of the transistor, the conductive function is the function of flowing electrons (or holes) that serve as carriers, and the insulating function is the function of flowing electrons (or holes) that serve as carriers. It is a function that does not shed. By making the conductive function and the insulating function act in a complementary manner, a switching function (on / off function) can be imparted to the CAC-OS or the CAC-metal oxide. In CAC-OS or CAC-metal oxide, by separating each function, both functions can be maximized.
また、本明細書等において、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅは、導電性領域、及び絶縁性領域を有する。導電性領域は、上述の導電性の機能を有し、絶縁性領域は、上述の絶縁性の機能を有する。また、材料中において、導電性領域と、絶縁性領域とは、ナノ粒子レベルで分離している場合がある。また、導電性領域と、絶縁性領域とは、それぞれ材料中に偏在する場合がある。また、導電性領域は、周辺がぼけてクラウド状に連結して観察される場合がある。 Further, in the present specification and the like, CAC-OS or CAC-metal oxide has a conductive region and an insulating region. The conductive region has the above-mentioned conductive function, and the insulating region has the above-mentioned insulating function. Further, in the material, the conductive region and the insulating region may be separated at the nanoparticle level. Further, the conductive region and the insulating region may be unevenly distributed in the material. In addition, the conductive region may be observed with the periphery blurred and connected in a cloud shape.
また、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅにおいて、導電性領域と、絶縁性領域とは、それぞれ０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは０．５ｎｍ以上３ｎｍ以下のサイズで材料中に分散している場合がある。 Further, in CAC-OS or CAC-metal oxide, when the conductive region and the insulating region are dispersed in the material in a size of 0.5 nm or more and 10 nm or less, preferably 0.5 nm or more and 3 nm or less, respectively. There is.
また、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅは、異なるバンドギャップを有する成分により構成される。例えば、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅは、絶縁性領域に起因するワイドギャップを有する成分と、導電性領域に起因するナローギャップを有する成分と、により構成される。当該構成の場合、キャリアを流す際に、ナローギャップを有する成分において、主にキャリアが流れる。また、ナローギャップを有する成分が、ワイドギャップを有する成分に相補的に作用し、ナローギャップを有する成分に連動してワイドギャップを有する成分にもキャリアが流れる。このため、上記ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅをトランジスタのチャネル領域に用いる場合、トランジスタのオン状態において高い電流駆動力、つまり大きなオン電流、及び高い電界効果移動度を得ることができる。 Further, CAC-OS or CAC-metal oxide is composed of components having different band gaps. For example, CAC-OS or CAC-metal oxide is composed of a component having a wide gap due to an insulating region and a component having a narrow gap due to a conductive region. In the case of this configuration, when the carriers flow, the carriers mainly flow in the components having a narrow gap. Further, the component having a narrow gap acts complementarily to the component having a wide gap, and the carrier flows to the component having a wide gap in conjunction with the component having a narrow gap. Therefore, when the CAC-OS or CAC-metal oxide is used in the channel region of the transistor, a high current driving force, that is, a large on-current and a high field effect mobility can be obtained in the on-state of the transistor.
すなわち、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅは、マトリックス複合材（ｍａｔｒｉｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）、または金属マトリックス複合材（ｍｅｔａｌ ｍａｔｒｉｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）と呼称することもできる。 That is, CAC-OS or CAC-metal oxide can also be referred to as a matrix composite or a metal matrix composite.
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様に係る表示装置とその作製方法について図面を用いて説明する。
(Embodiment 1)
In the present embodiment, a display device according to one aspect of the present invention and a method for manufacturing the display device will be described with reference to the drawings.
本実施の形態の表示装置は、可視光を反射する第１の表示素子と、可視光を発する第２の表示素子とを有する。 The display device of the present embodiment includes a first display element that reflects visible light and a second display element that emits visible light.
本実施の形態の表示装置は、第１の表示素子が反射する光と、第２の表示素子が発する光のうち、いずれか一方、または両方により、画像を表示する機能を有する。 The display device of the present embodiment has a function of displaying an image by one or both of the light reflected by the first display element and the light emitted by the second display element.
第１の表示素子には、外光を反射して表示する素子を用いることができる。このような素子は光源を持たないため、表示の際の消費電力を極めて小さくすることが可能となる。 As the first display element, an element that reflects and displays external light can be used. Since such an element does not have a light source, it is possible to extremely reduce the power consumption at the time of display.
第１の表示素子には、代表的には反射型の液晶素子を用いることができる。なお、第１の表示素子として、シャッター方式のＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）素子、光干渉方式のＭＥＭＳ素子の他、マイクロカプセル方式、電気泳動方式、エレクトロウェッティング方式、電子粉流体（登録商標）方式等を適用した素子などを用いることもできる。 As the first display element, a reflective liquid crystal element can be typically used. As the first display element, in addition to a shutter type MEMS (Micro Electro Mechanical System) element and an optical interference type MEMS element, a microcapsule type, an electrophoresis method, an electrowetting method, and an electron powder fluid (registered trademark). It is also possible to use an element or the like to which a method or the like is applied.
第２の表示素子には、発光素子を用いることが好ましい。このような表示素子が射出する光は、その輝度や色度が外光に左右されることがないため、色再現性が高く（色域が広く）、コントラストの高い、鮮やかな表示を行うことができる。 It is preferable to use a light emitting element as the second display element. Since the brightness and chromaticity of the light emitted by such a display element are not affected by external light, high color reproducibility (wide color gamut), high contrast, and vivid display should be performed. Can be done.
第２の表示素子には、例えばＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、ＱＬＥＤ（Ｑｕａｎｔｕｍ−ｄｏｔ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などの自発光性の発光素子を用いることができる。 As the second display element, for example, a self-luminous light emitting element such as an OLED (Organic Light Emitting Diode), an LED (Light Emitting Diode), or a QLED (Quantum-dot Light Emitting Diode) can be used.
本実施の形態の表示装置は、第１の表示素子のみを用いて画像を表示する第１のモード、第２の表示素子のみを用いて画像を表示する第２のモード、並びに、第１の表示素子及び第２の表示素子を用いて画像を表示する第３のモードを有し、これらのモードを自動または手動で切り替えて使用することができる。 The display device of the present embodiment has a first mode for displaying an image using only the first display element, a second mode for displaying an image using only the second display element, and a first mode. It has a third mode for displaying an image using a display element and a second display element, and these modes can be switched automatically or manually for use.
第１のモードでは、第１の表示素子と外光を用いて画像を表示する。第１のモードは光源が不要であるため、極めて低消費電力なモードである。例えば、表示装置に外光が十分に入射されるとき（明るい環境下など）は、第１の表示素子が反射した光を用いて表示を行うことができる。例えば、外光が十分に強く、かつ外光が白色光またはその近傍の光である場合に有効である。第１のモードは、文字を表示することに適したモードである。また、第１のモードは、外光を反射した光を用いるため、目に優しい表示を行うことができ、目が疲れにくいという効果を奏する。 In the first mode, an image is displayed using the first display element and external light. The first mode is an extremely low power consumption mode because it does not require a light source. For example, when external light is sufficiently incident on the display device (such as in a bright environment), the light reflected by the first display element can be used for display. For example, it is effective when the external light is sufficiently strong and the external light is white light or light in the vicinity thereof. The first mode is a mode suitable for displaying characters. Further, since the first mode uses the light reflected from the outside light, the display can be displayed in a manner that is easy on the eyes, and the effect that the eyes are not tired is obtained.
第２のモードでは、第２の表示素子による発光を利用して画像を表示する。そのため、照度や外光の色度によらず、極めて鮮やかな（コントラストが高く、且つ色再現性の高い）表示を行うことができる。例えば、夜間や暗い室内など、照度が極めて低い場合などに有効である。また周囲が暗い場合、明るい表示を行うと使用者が眩しく感じてしまう場合がある。これを防ぐために、第２のモードでは輝度を抑えた表示を行うことが好ましい。これにより、眩しさを抑えることに加え、消費電力も低減することができる。第２のモードは、鮮やかな画像（静止画及び動画）などを表示することに適したモードである。 In the second mode, an image is displayed by utilizing the light emitted by the second display element. Therefore, extremely vivid (high contrast and high color reproducibility) display can be performed regardless of the illuminance and the chromaticity of external light. For example, it is effective when the illuminance is extremely low, such as at night or in a dark room. In addition, when the surroundings are dark, the user may feel dazzling when the display is bright. In order to prevent this, it is preferable to perform display with reduced brightness in the second mode. As a result, in addition to suppressing glare, power consumption can also be reduced. The second mode is a mode suitable for displaying vivid images (still images and moving images) and the like.
第３のモードでは、第１の表示素子による反射光と、第２の表示素子による発光の両方を利用して表示を行う。第１のモードよりも鮮やかな表示をしつつ、第２のモードよりも消費電力を抑えることができる。例えば、室内照明下や、朝方や夕方の時間帯など、照度が比較的低い場合、外光の色度が白色ではない場合などに有効である。 In the third mode, display is performed using both the reflected light from the first display element and the light emission from the second display element. It is possible to reduce the power consumption as compared with the second mode while displaying more vividly than the first mode. For example, it is effective when the illuminance is relatively low, such as under indoor lighting, in the morning or evening time, or when the chromaticity of the outside light is not white.
このような構成とすることで、周囲の明るさによらず、視認性が高く利便性の高い表示装置または全天候型の表示装置を実現できる。 With such a configuration, it is possible to realize a highly visible and highly convenient display device or an all-weather display device regardless of the ambient brightness.
図１〜図１５を用いて、本実施の形態の表示装置の構成例について説明する。 A configuration example of the display device of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 15.
図１（Ａ）に表示装置３００の斜視概略図を示す。表示装置３００は、基板３５１と基板３６１とが貼り合わされた構成を有する。図１（Ａ）では、基板３６１を破線で明示している。
FIG. 1A shows a schematic perspective view of the
表示装置３００は、表示部３６２、回路３６４、配線３６５等を有する。表示部３６２では、第１の表示素子として液晶素子が設けられ、第２の表示素子として発光素子が設けられる。図１（Ａ）では表示装置３００にＩＣ（集積回路）３７３及びＦＰＣ３７２が実装されている例を示している。そのため、図１（Ａ）に示す構成は、表示装置３００、ＩＣ、及びＦＰＣを有する表示モジュールということもできる。
The
回路３６４としては、例えば走査線駆動回路を用いることができる。
As the
配線３６５は、表示部３６２及び回路３６４に信号及び電力を供給する機能を有する。当該信号及び電力は、ＦＰＣ３７２を介して外部から、またはＩＣ３７３から配線３６５に入力される。
The
図１（Ａ）では、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式またはＣＯＦ（Ｃｈｉｐ ｏｎ Ｆｉｌｍ）方式等により、基板３５１にＩＣ３７３が設けられている例を示す。ＩＣ３７３は、例えば走査線駆動回路または信号線駆動回路などを有するＩＣを適用できる。なお、表示装置１００及び表示モジュールは、ＩＣを設けない構成としてもよい。また、ＩＣを、ＣＯＦ方式等により、ＦＰＣに実装してもよい。
FIG. 1A shows an example in which an
さらに、図１（Ａ）には、表示部３６２の一部の拡大図を示している。表示部３６２には、複数の画素４１０が、矢印Ｒで示す方向（以下Ｒ方向と呼ぶ。）及び矢印Ｃで示す方向（以下Ｃ方向と呼ぶ。）にマトリクス状に配置されている。図１（Ｂ）には、画素４１０の断面模式図を示す。
Further, FIG. 1A shows a partially enlarged view of the
画素４１０は、それぞれ、液晶素子１８０と、複数の発光素子１７０と、を有する。図１（Ａ）では、画素４１０が３個の発光素子１７０（発光素子１７０ａ、発光素子１７０ｂ及び発光素子１７０ｃ）を有する例を示している。
The
画素４１０において、一対の基板（基板３５１及び基板３６１）間に、液晶素子１８０、発光素子１７０、容量素子２７０、トランジスタ２００Ｌ、及び複数のトランジスタ２００Ｅ等が設けられる。図１（Ｂ）では一対の基板の間に、基板３６１側から順番に、絶縁層２２０、絶縁層２２４、絶縁層２１４、絶縁層２１６及び絶縁層１９４が形成されている。ここで、液晶素子１８０は絶縁層２２０と基板３６１の間に配置され、容量素子２７０は絶縁層２２０及び絶縁層２２４が形成されている層に配置され、トランジスタ２００Ｌ及びトランジスタ２００Ｅは絶縁層２１４が形成されている層に配置され、発光素子１７０は絶縁層２１４と絶縁層１９４の間に配置される。
In the
液晶素子１８０は、可視光を反射する機能を有する電極３１１、液晶層１１２、及び、可視光を透過する機能を有する電極１１３を有する。液晶層１１２は、電極３１１と電極１１３との間に挟持される。
The
液晶素子１８０は、可視光を反射する機能を有する。液晶素子１８０は基板３６１側に反射光を射出する。
The
電極３１１は、絶縁層２２０及び絶縁層２２４に設けられた開口を介して、トランジスタ２００Ｌが有するソースまたはドレインのいずれかと電気的に接続される（以下、この接続部を接続部２０７と呼ぶ。）。電極３１１は、画素電極としての機能を有する。電極１１３は、共通電極としての機能を有する。
The
容量素子２７０は、一方の電極を電極３１１とし、他方の電極として電極３１２を有する。電極３１１と電極３１２の間に設けられる絶縁層２２０は、容量素子２７０の誘電体として機能する。容量素子２７０は、液晶素子１８０とトランジスタ２００Ｌが形成される層の間に設けられることが好ましい。よって、電極３１２は、電極３１１とトランジスタ２００Ｌが形成される層の間に設けられることが好ましい。
The
図１（Ｂ）では、トランジスタ２００Ｌが形成される絶縁層２１４と、電極３１１が形成される絶縁層２２０の間に絶縁層２２４が形成され、絶縁層２２４と同じ層に電極３１２が形成される。ただし、本実施の形態に示す表示装置は、これに限られるものではない。例えば、トランジスタ２００Ｌに含まれる導電層と同じ層の導電層を電極３１２として用いる構成としてもよい。
In FIG. 1B, an insulating
電極３１２は、電極３１１と導通しないように、接続部２０７と重ならない領域を有するように設けられる。例えば、電極３１２に開口または切欠きなどを設け、開口または切欠きなどを設けた部分において、接続部２０７が形成される構成にすればよい。このように、接続部２０７が電極３１２に接しない構造とすればよい。
The
発光素子１７０は、電極１９１、ＥＬ層１９２、及び電極１９３を有する。ＥＬ層１９２は、電極１９１と電極１９３との間に挟持される。ＥＬ層１９２は、少なくとも発光性の物質を含む。電極１９１は可視光を透過する機能を有する。電極１９３は可視光を反射する機能を有することが好ましい。
The
発光素子１７０は、可視光を発する機能を有する。具体的には、発光素子１７０は、電極１９１と電極１９３との間に電圧を印加することで、基板３６１側に光を射出する電界発光素子である。
The
複数の発光素子１７０に設けられた電極１９１は、絶縁層２１４に設けられた開口を介して、それぞれ、トランジスタ２００Ｅが有するソースまたはドレインのいずれかと電気的に接続される。電極１９１は、画素電極としての機能を有する。電極１９１の端部は、絶縁層２１６によって覆われている。電極１９３は、共通電極としての機能を有する。
The
発光素子１７０は、絶縁層１９４に覆われていることが好ましい。図１（Ａ）では、絶縁層１９４が、電極１９３に接して設けられている。絶縁層１９４を設けることで、発光素子１７０に不純物が入り込むことを抑制し、発光素子１７０の信頼性を高めることができる。絶縁層１９４は、接着層１４２によって、基板３５１が貼り合わされている。
The
トランジスタ２００Ｌとトランジスタ２００Ｅは、液晶素子１８０と発光素子１７０の間に位置する層に設けられる。トランジスタ２００Ｌとトランジスタ２００Ｅは、同一層に設けられてもよいし、異なる層に設けられてもよい。トランジスタ２００Ｌは、液晶素子１８０の駆動を制御する機能を有する。トランジスタ２００Ｅは、発光素子１７０の駆動を制御する機能を有する。
The
液晶素子１８０と電気的に接続される回路は、発光素子１７０と電気的に接続される回路と同一面上に形成されることが好ましい。これにより、２つの回路を別々の面上に形成する場合に比べて、表示装置の厚さを薄くし、層の数が減少する分だけ軽量化することができる。また、２つのトランジスタを同一の工程で作製できるため、２つのトランジスタを別々の面上に形成する場合に比べて、作製工程を簡略化することができる。
The circuit electrically connected to the
液晶素子１８０の画素電極である電極３１１は、トランジスタ２００Ｌ及びトランジスタ２００Ｅが有するゲート絶縁層を挟んで、発光素子１７０の画素電極である電極１９１とは反対に位置する。このように、液晶素子１８０は、複数の発光素子１７０に対して、これら複数の発光素子１７０が光を射出する側に設けられる。
The
電極３１１は光を反射する機能を有するため、電極３１１が発光素子１７０と重なっていると、発光素子１７０は光を射出することができない。このため、電極３１１は、複数の発光素子１７０それぞれと重ならない領域を有するように設けられる。例えば、図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、電極３１１に複数の開口４５１を設け、複数の発光素子１７０（図１（Ａ）では、発光素子１７０ａ、発光素子１７０ｂ、および発光素子１７０ｃに対応する。）が、それぞれ複数の開口４５１（図１（Ａ）では、開口４５１ａ、開口４５１ｂ、および開口４５１ｃに対応する。）のいずれかと重なる領域を有するようにすればよい。
Since the
発光素子１７０の発光領域の面積と開口４５１の面積のうち一方が他方よりも大きいと、位置ずれに対するマージンが大きくなるため好ましい。電極３１１の非開口部の総面積に対する開口４５１の総面積の比の値が小さいほど、液晶素子１８０を用いた表示を明るくすることができる。また、電極３１１の非開口部の総面積に対する開口４５１の総面積の比の値が大きいほど、発光素子１７０を用いた表示を明るくすることができる。
It is preferable that one of the area of the light emitting region of the
開口４５１の形状は、例えば多角形、四角形、楕円形、円形または十字等の形状とすることができる。また、細長い筋状、スリット状、市松模様状の形状としてもよい。また、図１（Ａ）に示すように、開口４５１を隣接する画素に寄せて配置してもよい。この場合、好ましくは、開口４５１を同じ色を表示する他の画素に寄せて配置する。これにより、クロストークを抑制できる。
The shape of the
また、図１（Ａ）では、電極３１１の形状を正方形にしているが、これに限られず、長方形、四角形、三角形またはその他の多角形にしてもよい。また、これらの他角形の角を丸めた形状にしてもよい。
Further, in FIG. 1A, the shape of the
また、電極３１２も電極３１１と同様に、複数の発光素子１７０それぞれと重ならない領域を有するように設けられることが好ましい。例えば、上記の電極３１１の開口４５１と同様の開口を電極３１２に設ければよい。ただし、電極３１２に設ける開口を、電極３１１の開口４５１と全く同じにする必要はない。発光素子１７０の光を基板３６１側に取り出せるならば、電極３１２の開口の大きさや形状が開口４５１と異なっていてもよい。
Further, it is preferable that the
また、電極３１２が、電極１１３または電極１９１と同様に、可視光を透過する機能を有する構成にしてもよい。この場合、図２に示すように、電極３１２の開口４５１と重なる部分に開口などを設けない構成にしても、発光素子１７０の光を基板３６１側に射出することができる。
Further, the
ここで、画素４１０の液晶素子１８０を含む部分を第１の画素４１０Ｌと呼び、画素４１０の複数の発光素子１７０を含む部分を第２の画素４１０Ｅと呼ぶ。副画素を有しない第１の画素４１０Ｌは、単色の表示（例えば、白黒表示またはグレースケール表示等。）を行うことができ、副画素を複数個有する第２の画素４１０Ｅは、フルカラー表示を行うことができる。
Here, the portion of the
画素４１０の複数の発光素子１７０（図１（Ａ）では、発光素子１７０ａ、発光素子１７０ｂ、および発光素子１７０ｃが対応。）それぞれを含む部分を、第２の画素４１０Ｅの副画素としてみなすことができる。図１（Ａ）のように副画素を３個有する構成にする場合、発光素子１７０ａ、発光素子１７０ｂ及び発光素子１７０ｃがそれぞれ、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）の３色のいずれかの光を発光する機能を有することが好ましい。
A portion including each of the plurality of
なお、発光素子１７０の色はこれに限られることなく、例えば、黄色（Ｙ）、シアン（Ｃ）、及びマゼンタ（Ｍ）の３色などにしてもよい。また、副画素の個数は４以上にしてもよい。例えば、副画素の個数を４個にする場合、発光素子１７０の色を、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、白色（Ｗ）の４色、または、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、黄色（Ｙ）の４色などにしてもよい。
The color of the
また、副画素を４個にする場合、第１の画素４１０Ｌを副画素の一として用いることもできる。例えば、第１の画素４１０Ｌが白色（Ｗ）を発光する機能を有し、発光素子１７０ａ、発光素子１７０ｂ及び発光素子１７０ｃがそれぞれ、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）の３色のいずれかの光を発光する機能を有すればよい。上記の通り、外光を用いて表示を行う液晶素子１８０を加えることにより、発光素子１７０のみで表示を行ったときと比較して、消費電力を低減させることができる。
Further, when the number of sub-pixels is four, the
ここで、本実施の形態に示す画素４１０と、第１の画素４１０Ｌが、副画素４１０Ｌ＿１、副画素４１０Ｌ＿２、および副画素４１０Ｌ＿３を有し、液晶素子でフルカラー表示ができる画素４１０ＬＦを比較する。画素４１０の上面図を図３（Ａ）に、画素４１０ＬＦの上面図を図３（Ｂ）に示す。また、図３（Ａ）に示す画素４１０の二点鎖線Ａ１−Ａ２に対応する断面図を図３（Ｃ）に、図３（Ｂ）に示す画素４１０ＬＦの二点鎖線Ｂ１−Ｂ２に対応する断面図を図３（Ｄ）に示す。図３（Ａ）（Ｂ）に示す２点鎖線は容量素子２７０の一方の電極として機能する電極３１２を示す。なお、図３（Ｃ）（Ｄ）は、それぞれの画素の絶縁層２２０及び絶縁層２２４近傍を模式的に示したものである。
Here, the
画素４１０ＬＦは、第１の画素４１０Ｌの代わりに、副画素４１０Ｌ＿１、副画素４１０Ｌ＿２、および副画素４１０Ｌ＿３を有する点において、画素４１０と異なる。副画素４１０Ｌ＿１は電極３１１＿１を有し、副画素４１０Ｌ＿２は電極３１１＿２を有し、副画素４１０Ｌ＿３は電極３１１＿３を有する。よって、副画素４１０Ｌ＿１には、電極３１１＿１と電極３１２を有する容量素子２７０＿１が、副画素４１０Ｌ＿２には、電極３１１＿２と電極３１２を有する容量素子２７０＿２が、副画素４１０Ｌ＿３には、電極３１１＿３と電極３１２を有する容量素子２７０＿３が、設けられる。
The pixel 410LF differs from the
図３（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、第１の画素４１０Ｌの表示を単色にすることにより、副画素を３個設けて第１の画素４１０Ｌの表示をフルカラーにする場合と比較して、第１の画素４１０Ｌの画素電極の面積を大きくすることができる。これは、単色表示の第１の画素４１０Ｌの画素電極の面積を、フルカラー表示の副画素４１０Ｌ＿１、副画素４１０Ｌ＿２、または副画素４１０Ｌ＿３のいずれかの画素電極の面積の約３倍にできるだけではない。図３（Ｃ）及び図３（Ｄ）に示すように、フルカラー表示の副画素４１０Ｌ＿１、副画素４１０Ｌ＿２、および副画素４１０Ｌ＿３をパターニングするのに必要となる副画素間のスペースも、単色表示ならば、第１の画素４１０Ｌの画素電極に充てることができるからである。このような構成にすることで、液晶素子１８０に設けられる容量素子の保持容量を増大させることができる。よって、画素電極の電荷のリークを低減し、第１の画素４１０Ｌにおいて長い時間階調を維持させることが可能になる。
As shown in FIGS. 3A to 3D, by making the display of the
また、トランジスタ２００Ｌのチャネル形成領域に金属酸化物を用いることが好ましい。金属酸化物は、２．０ｅＶ以上、好ましくは２．５ｅＶ以上、より好ましくは３．０ｅＶ以上のエネルギーギャップを有しており、これをトランジスタ２００Ｌに用いることにより、オフ状態のソース―ドレイン間の電流（以下、オフ電流と呼ぶ。）を極めて小さくすることができる。このようなトランジスタ２００Ｌを用いることにより、画素電極の電荷のリークを低減できるので、液晶素子１８０を用いて静止画を表示する際に画素への書き込み動作を停止しても、階調を維持させることが可能となる。すなわち、フレーム周波数を極めて小さくしても表示を保つことが可能となる。さらに、上記のように、第１の画素４１０Ｌの表示を単色にして、液晶素子１８０の保持容量を増大させることにより、第１の画素４１０Ｌにおいてより長い時間階調を維持させることが可能になる。
Further, it is preferable to use a metal oxide in the channel forming region of the
さらに、第１の画素４１０Ｌの表示をフルカラーにした場合、第１の画素４１０Ｌに液晶素子１８０の駆動を制御するトランジスタ２００Ｌを３個設ける必要があるが、第１の画素４１０Ｌの表示を単色にする場合、トランジスタ２００Ｌは１個だけで良い。よって、第１の画素４１０Ｌの表示を単色にする場合、画素電極に保持した電荷のリーク経路を低減することができるので、第１の画素４１０Ｌにおいてより長い時間階調を維持させることが可能になる。
Further, when the display of the
ここで、液晶層１１２は、比抵抗が１．０×１０１４（Ω・ｃｍ）以上であることが好ましい。また、液晶層１１２は、双極子モーメントが０デバイ以上３デバイ以下の分子を有することが好ましい。
Here, the
このように、液晶層１１２中の分子の双極子モーメントを小さくすることにより、液晶層１１２中に含まれるイオン性の不純物の濃度が小さくなる。これにより、液晶層１１２でイオン伝導が生じにくくなり、液晶層１１２の比抵抗が大きくなる。このようにして、画素電極に保持した電荷が液晶層１１２を介してリークすることを低減できるので、第１の画素４１０Ｌにおいてより長い時間階調を維持させることが可能になる。なお、双極子モーメントと液晶層の動作の詳細については、後述の実施の形態で説明する。
By reducing the dipole moment of the molecule in the
例えば、液晶層１１２中の分子の双極子モーメントを３デバイ以下にすると、液晶層１１２の比抵抗を１．０×１０１４（Ω・ｃｍ）以上にすることができる。このような液晶層１１２で、例えば、電極３１１と電極１１３の間に３Ｖの電圧を１６．６ｍｓの間印加してから、３０秒経過後の電圧保持率を測定すると、電圧保持率が９８．８％程度になる。ここで、電圧保持率とは、画素に短時間印加した電圧が、電圧除去後にどの程度保持されるかを示した値であり、液晶分子の配向性がどの程度保持されるかの指標となる値である。よって、液晶層１１２の比抵抗が１．０×１０１４（Ω・ｃｍ）以上ならば、画素電極の電荷のリークを極めて小さくし、液晶分子の配向をほぼ保持することができる。
For example, if the dipole moment of the molecule in the
以上のような構成にすることで、画素電極の電荷が、トランジスタ２００Ｌ及び液晶層１１２からリークすることを低減できるので、第１の画素４１０Ｌで静止画表示の際にフレーム周波数を極めて小さくしても表示を保つことが可能となる。これにより、第１の画素４１０Ｌで動画表示と静止画表示でフレーム周波数を切り替えて表示することができる。例えば、動画表示から静止画表示に切り替える際、フレーム周波数を６０Ｈｚから、１Ｈｚ以下好ましくは０．２Ｈｚ以下に切り替えればよい。このように表示を行うことにより、表示装置３００の消費電力の低減を図ることができる。
With the above configuration, it is possible to reduce the leakage of the charge of the pixel electrodes from the
表示装置３００では、単色表示を行い、動画表示と静止画表示でフレーム周波数を切り替え可能な第１の画素４１０Ｌと、フルカラー表示可能な第２の画素４１０Ｅが設けられている。例えば、表示装置３００を電子書籍端末として用いる場合、第１の画素４１０Ｌでテキストの表示を行い、第２の画素４１０Ｅで挿絵、写真などの静止画や動画の表示を行えばよい。電子書籍のテキスト表示部分は、フレーム周波数が１Ｈｚ以下の静止画表示、且つ白黒表示などの単色表示でも、十分に表示できる場合が多い。電子書籍において、テキスト表示部分は、それ以外の部分（例えば、挿絵、写真等）よりレイアウト面積が広い場合も多いため、テキスト表示部分を、消費電力の小さい第１の画素４１０Ｌで表示し、テキスト以外の部分だけを第２の画素４１０Ｅで表示することにより、消費電力の低減を図ることができる。
The
次に、図４（Ａ）に示す、互いに隣接する画素４１０ａと画素４１０ｂの上面図について説明する。図４（Ａ）に示すように、画素４１０ａは、副画素４１０ａａ、副画素４１０ａｂ、および副画素４１０ａｃを有し、副画素４１０ａａ、副画素４１０ａｂ、および副画素４１０ａｃはＲ方向に配列している。副画素４１０ａａには発光素子１７０ａが、副画素４１０ａｂには発光素子１７０ｂが、副画素４１０ａｃには発光素子１７０ｃが、設けられる。また、図４（Ａ）に示すように、画素４１０ｂは、副画素４１０ｂａ、副画素４１０ｂｂ、および副画素４１０ｂｃを有し、副画素４１０ｂａ、副画素４１０ｂｂ、および副画素４１０ｂｃはＲ方向に配列している。副画素４１０ｂａには発光素子１７０ａが、副画素４１０ｂｂには発光素子１７０ｂが、副画素４１０ｂｃには発光素子１７０ｃが、設けられる。
Next, a top view of the
ここで、同一の画素４１０内でＲ方向に隣接する副画素において、開口４５１が一列に配列されないように、電極３１１の異なる位置に設けられていることが好ましい。これにより、２つの発光素子１７０を離すことが可能で、クロストークを抑制することができる。また、隣接する２つの発光素子１７０を離して配置することができるため、発光素子１７０のＥＬ層１９２をシャドウマスク等により作り分ける場合であっても、高い精細度の表示装置を実現できる。
Here, it is preferable that the
また、画素４１０ａ、画素４１０ｂにおいて、発光素子１７０の最近接距離は同程度であることが好ましい。例えば、図４（Ａ）に示す、画素４１０ｂの発光素子１７０ｂについて、最近接の発光素子は、画素４１０ａの発光素子１７０ａ、画素４１０ａの発光素子１７０ｃ、画素４１０ｂの発光素子１７０ａ、および画素４１０ｂの発光素子１７０ｃとなる。図４（Ａ）に示すように、これらの発光素子１７０と画素４１０ｂの発光素子１７０ｂとの距離をｄ１、ｄ２、ｄ３およびｄ４とすると、ｄ１、ｄ２、ｄ３およびｄ４は同程度の長さにすることが好ましい。このとき、電極３１１の３辺に沿って発光素子１７０を配置することが好ましい。このように発光素子１７０を配置することにより、発光素子１７０のＥＬ層１９２をシャドウマスク等により作り分ける場合であっても、高い精細度の表示装置を実現できる。
Further, it is preferable that the closest distances of the
また、図４（Ａ）では、画素４１０内で副画素をＲ方向に配列したがこれに限られることなく、図４（Ｂ）に示すように、画素４１０内で副画素をＣ方向に配列してもよい。
Further, in FIG. 4A, the sub-pixels are arranged in the R direction in the
また、電極３１１の形状、および発光素子１７０の配置は、図１（Ａ）、図４（Ａ）（Ｂ）に示すものに限られるものではない。画素４１０における電極３１１の形状及び発光素子１７０の配置の変形例について、図５（Ａ）乃至図５（Ｈ）に示す画素４１０の上面図を用いて説明する。
Further, the shape of the
図１（Ａ）などでは、電極３１１の３辺に沿って発光素子１７０ａ、発光素子１７０ｂ、および発光素子１７０ｃを配置したが、発光素子１７０の配置はこれに限られるものではない。例えば、図５（Ａ）に示すように、発光素子１７０ａおよび発光素子１７０ｃを電極３１１の角部に配置してもよい。
In FIG. 1A and the like, the
また、発光素子１７０のいずれかを電極３１１の中央部近傍に配置してもよい。例えば、図５（Ｂ）に示すように、発光素子１７０ａ及び発光素子１７０ｃを電極３１１の角部に配置し、発光素子１７０ｂを電極３１１の中央部近傍に配置してもよい。このように発光素子を配置することで、図４（Ａ）に示したように、隣接する画素どうしで発光素子１７０の最近接距離を同程度にすることができる。
Further, any of the
また、図５（Ｃ）に示すように、発光素子１７０ａ、発光素子１７０ｂ、および発光素子１７０ｃを電極３１１の角部に配置してもよい。
Further, as shown in FIG. 5C, the
上記においては、電極３１１に開口４５１を形成することにより、発光素子１７０の光を取り出す構成としたが、これに限られることなく、切欠き等を設けて発光素子１７０の光を取り出す構成としてもよい。
In the above, the light of the
図５（Ｄ）は、図５（Ａ）に示す電極３１１において、開口４５１ａ、開口４５１ｂ、および開口４５１ｃを形成していた部分に、切欠き４５２ａ、切欠き４５２ｂ、および切欠き４５２ｃを形成した構成である。
5 (D) shows that in the
また、図５（Ｅ）は、図５（Ｂ）に示す電極３１１において、開口４５１ａおよび開口４５１ｃを形成していた部分に、切欠き４５２ａおよび切欠き４５２ｃを形成した構成である。なお、図５（Ｅ）に示す発光素子１７０ｂは、電極３１１の中央部近傍に位置するので、発光素子１７０ｂに重なるように開口４５１ｂを設けることが好ましい。電極３１１の中央部近傍に切欠きを設ける場合、電極３１１の面積が大きく減少するため、電極３１１の中央部近傍に発光素子１７０を配置する場合は、開口を形成して発光素子１７０の光を取り出すことが好ましい。
Further, FIG. 5E shows a configuration in which the
また、図５（Ｆ）は、図５（Ｃ）に示す電極３１１において、開口４５１ａ、開口４５１ｂ、および開口４５１ｃを形成していた部分に、切欠き４５２ａ、切欠き４５２ｂ、および切欠き４５２ｃを形成した構成である。
Further, in FIG. 5 (F), in the
また、図５（Ｇ）は、図１（Ａ）に示す電極３１１において、開口４５１ａ、開口４５１ｂ、および開口４５１ｃを形成していた部分に、切欠き４５２ａ、切欠き４５２ｂ、および切欠き４５２ｃを形成した構成である。
Further, in FIG. 5 (G), in the
以上のように、電極３１１に開口および／または切欠きを複数設け、発光素子１７０がそれぞれ、これらの開口および／または切欠きと重なる領域を有するように配置されればよい。
As described above, the
また、図５（Ｈ）に示すように、電極３１１が設けられていない領域に、発光素子１７０ａ、発光素子１７０ｂ、および発光素子１７０ｃを設ける構成としてもよい。
Further, as shown in FIG. 5H, the
上記においては、画素４１０が、３個の発光素子１７０ａ乃至発光素子１７０ｃを有する構成としたが、これに限られることなく、画素４１０が４個以上の複数の発光素子１７０を有する構成としてもよい。画素４１０が４個の発光素子１７０ａ乃至発光素子１７０ｄを有する場合について、図６（Ａ）乃至図６（Ｇ）に示す画素４１０の上面図を用いて説明する。ここで、発光素子１７０ａ、発光素子１７０ｂ、発光素子１７０ｃ、および発光素子１７０ｄがそれぞれ、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、及び白色（Ｗ）の４色のいずれかの光を発光する機能を有することが好ましい。または、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、黄色（Ｙ）の４色などにしてもよい。
In the above, the
例えば、図６（Ａ）に示すように、電極３１１の４辺に沿って発光素子１７０ａ、発光素子１７０ｂ、発光素子１７０ｃ、および発光素子１７０ｄを配置してもよい。また、電極３１１には、開口４５１ａ、開口４５１ｂ、開口４５１ｃ、および開口４５１ｄが形成されている。発光素子１７０ａ乃至発光素子１７０ｄがそれぞれ、開口４５１ａ乃至開口４５１ｄのいずれかと重なる領域を有するように配置される。
For example, as shown in FIG. 6A, the
また、図６（Ｂ）に示すように、発光素子１７０ａ、発光素子１７０ｂ、発光素子１７０ｃ、および発光素子１７０ｄを電極３１１の角部に配置してもよい。図６（Ｂ）に示す電極３１１においても、図６（Ａ）と同様に、開口４５１ａ乃至開口４５１ｄが形成されている。
Further, as shown in FIG. 6B, the
また、発光素子１７０のいずれかを電極３１１の中央部近傍に配置してもよい。例えば、図６（Ｃ）に示すように、発光素子１７０ａ、発光素子１７０ｃ及び発光素子１７０ｄを電極３１１の角部に配置し、発光素子１７０ｂを電極３１１の中央部近傍に配置してもよい。図６（Ｃ）に示す電極３１１においても、図６（Ａ）と同様に、開口４５１ａ乃至開口４５１ｄが形成されている。
Further, any of the
図６（Ｄ）は、図６（Ａ）に示す電極３１１において、開口４５１ａ、開口４５１ｂ、開口４５１ｃ、および開口４５１ｄを形成していた部分に、切欠き４５２ａ、切欠き４５２ｂ、切欠き４５２ｃ、および切欠き４５２ｄを形成した構成である。
6 (D) shows the
図６（Ｅ）は、図６（Ｂ）に示す電極３１１において、開口４５１ａ、開口４５１ｂ、開口４５１ｃ、および開口４５１ｄを形成していた部分に、切欠き４５２ａ、切欠き４５２ｂ、切欠き４５２ｃ、および切欠き４５２ｄを形成した構成である。
6 (E) shows the
図６（Ｆ）は、図６（Ｃ）に示す電極３１１において、開口４５１ａ、開口４５１ｃ、および開口４５１ｄを形成していた部分に、切欠き４５２ａ、切欠き４５２ｃ、および切欠き４５２ｄを形成した構成である。なお、図６（Ｆ）に示す発光素子１７０ｂは、電極３１１の中央部近傍に位置するので、発光素子１７０ｂに重なるように開口４５１ｂを設けることが好ましい。
6 (F) shows, in the
また、図６（Ｇ）に示すように、電極３１１が設けられていない領域に、発光素子１７０ａ、発光素子１７０ｃ、および発光素子１７０ｄを設ける構成としてもよい。図６（Ｇ）に示す電極３１１は、角部に切欠き４５２ｃが形成されており、発光素子１７０ｃの一部が切欠き４５２ｃと重なっている。また、電極３１１は、中央部近傍に開口４５１ｂが形成されており、発光素子１７０ｂが開口４５１ｂに重なるように配置されている。
Further, as shown in FIG. 6 (G), the
また、図６（Ｇ）に示すように、発光素子１７０ａ乃至発光素子１７０ｄの発光面積が異なるようにしてもよい。図６（Ｇ）では、発光素子１７０ａ乃至発光素子１７０ｃの発光面積が同程度であり、発光素子１７０ｄはそれより発光面積が小さい。例えば、発光素子１７０ａ乃至発光素子１７０ｃに赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）を呈する発光素子を用い、発光素子１７０ｄに白色（Ｗ）を呈する発光素子を用いればよい。
Further, as shown in FIG. 6 (G), the light emitting areas of the
上記において、図４乃至図６を用いて電極３１１の形状について説明したが、容量素子２７０を構成する電極３１２についても同様に開口や切欠きを設けることができる。ただし、電極３１２は、電極３１１と異なり、接続部２０７と重ならないように形成する必要がある。
Although the shape of the
＜構成例１＞
図７に、図１で示した表示装置３００の、ＦＰＣ３７２を含む領域の一部、回路３６４を含む領域の一部、及び表示部３６２を含む領域の一部をそれぞれ切断したときの断面の一例を示す。
<Structure example 1>
FIG. 7 shows an example of a cross section of the
図７に示す表示装置３００は、基板３５１と基板３６１の間に、トランジスタ２０１、トランジスタ２０３、トランジスタ２０５、トランジスタ２０６、液晶素子１８０、発光素子１７０、容量素子２７０、絶縁層２２０等を有する。基板３６１と絶縁層２２０は接着層１４１を介して接着されている。基板３５１と絶縁層２２０は接着層１４２を介して接着されている。また、トランジスタ２０５は、図１（Ｂ）に示すトランジスタ２００Ｅに対応しており、トランジスタ２０６は、図１（Ｂ）に示すトランジスタ２００Ｌに対応している。
The
基板３６１には、遮光層１３２、絶縁層１２１、及び液晶素子１８０の共通電極として機能する電極１１３、配向膜１３３ｂ、絶縁層１１７等が設けられている。基板３６１の外側の面には、偏光板１３５を有する。絶縁層１２１は、平坦化層としての機能を有していてもよい。絶縁層１２１により、電極１１３の表面を概略平坦にできるため、液晶層１１２の配向状態を均一にできる。絶縁層１１７は、液晶素子１８０のセルギャップを保持するためのスペーサとして機能する。絶縁層１１７が可視光を透過する場合は、絶縁層１１７を液晶素子１８０の表示領域と重ねて配置してもよい。
The
液晶素子１８０は反射型の液晶素子である。液晶素子１８０は、画素電極として機能する電極３１１ａ、液晶層１１２、電極１１３が積層された積層構造を有する。電極３１１ａの基板３５１側に接して、可視光を反射する電極３１１ｂが設けられている。電極３１１ｂは開口４５１を有する。電極３１１ａ及び電極１１３は可視光を透過する。液晶層１１２と電極３１１ａの間に配向膜１３３ａが設けられている。液晶層１１２と電極１１３の間に配向膜１３３ｂが設けられている。
The
液晶素子１８０において、電極３１１ｂは可視光を反射する機能を有し、電極１１３は可視光を透過する機能を有する。基板３６１側から入射した光は、偏光板１３５により偏光され、電極１１３、液晶層１１２を透過し、電極３１１ｂで反射する。そして液晶層１１２及び電極１１３を再度透過して、偏光板１３５に達する。このとき、電極３１１ｂと電極１１３の間に与える電圧によって液晶の配向を制御し、光の光学変調を制御することができる。すなわち、偏光板１３５を介して射出される光の強度を制御することができる。
In the
図７に示すように、開口４５１には可視光を透過する電極３１１ａが設けられていることが好ましい。これにより、開口４５１と重なる領域においてもそれ以外の領域と同様に液晶層１１２が配向するため、これらの領域の境界部で液晶の配向不良が生じ、意図しない光が漏れてしまうことを抑制できる。
As shown in FIG. 7, it is preferable that the
ここで、電極３１１ａと電極３１１ｂの積層が図１（Ａ）（Ｂ）に示す電極３１１に対応する。ただし、電極３１１ａは可視光を透過するので、上述した開口、切欠きなどを電極３１１ａに設ける必要はない。なお、電極３１１ａが設けられていない場合は、電極３１１ｂが図１（Ａ）（Ｂ）に示す電極３１１に対応する。
Here, the stacking of the
容量素子２７０は、一方の電極として機能する電極３１１ａ及び電極３１１ｂと、他方の電極として機能する電極３１２と、誘電体として機能する絶縁層２２０と、を有する。また、電極３１２を覆うように絶縁層２２４が設けられる。また、電極３１２に可視光を透過する金属を用いる場合、開口４５１と重なるように電極３１２を設けることもできる。
The
接続部２０７において、電極３１１ｂは、導電層２２１ｂを介して、トランジスタ２０６が有する導電層２２２ａと電気的に接続されている。トランジスタ２０６は、液晶素子１８０の駆動を制御する機能を有する。また、電極３１２は、接続部２０７の導電層２２１ｂと接しないように設けられる。例えば、導電層２２１ｂと電極３１２の間に絶縁層２２４が設けられることが好ましい。
In the connecting
接着層１４１が設けられる一部の領域には、接続部２５２が設けられている。接続部２５２において、電極３１１ａと同一の導電膜を加工して得られた導電層と、電極１１３の一部が、接続体２４３により電気的に接続されている。したがって、基板３６１側に形成された電極１１３に、基板３５１側に接続されたＦＰＣ３７２から入力される信号または電位を、接続部２５２を介して供給することができる。
A connecting
接続体２４３としては、例えば導電性の粒子を用いることができる。導電性の粒子としては、有機樹脂またはシリカなどの粒子の表面を金属材料で被覆したものを用いることができる。金属材料としてニッケルや金を用いると接触抵抗を低減できるため好ましい。またニッケルをさらに金で被覆するなど、２種類以上の金属材料を層状に被覆させた粒子を用いることが好ましい。また接続体２４３として、弾性変形、または塑性変形する材料を用いることが好ましい。このとき導電性の粒子である接続体２４３は、図７に示すように上下方向に潰れた形状となる場合がある。こうすることで、接続体２４３と、これと電気的に接続する導電層との接触面積が増大し、接触抵抗を低減できるほか、接続不良などの不具合の発生を抑制することができる。
As the connecting
接続体２４３は、接着層１４１に覆われるように配置することが好ましい。例えば、硬化前の接着層１４１に接続体２４３を分散させておけばよい。
The connecting
発光素子１７０は、ボトムエミッション型の発光素子である。発光素子１７０は、絶縁層２２０側から画素電極として機能する電極１９１、ＥＬ層１９２、及び共通電極として機能する電極１９３の順に積層された積層構造を有する。電極１９１は、絶縁層２１４に設けられた開口を介して、トランジスタ２０５が有する導電層２２２ｂと接続されている。トランジスタ２０５は、発光素子１７０の駆動を制御する機能を有する。絶縁層２１６が電極１９１の端部を覆っている。電極１９３は可視光を反射する導電材料を含み、電極１９１は可視光を透過する導電材料を含む。電極１９３を覆って絶縁層１９４が設けられている。発光素子１７０が発する光は、絶縁層２２０、開口４５１、電極３１１ａ等を介して、基板３６１側に射出される。
The
なお、図７においては、発光素子１７０を副画素ごとに作り分ける構成について示している。例えば、図１（Ａ）などに示すように、画素４１０が発光素子１７０ａ、発光素子１７０ｂ、および発光素子１７０ｃを有する場合、それぞれの発光素子が有するＥＬ層の材料の構成が異なり、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）の３色のいずれかの光を発光する機能を有する構成とすればよい。例えば、発光素子１７０ａ、発光素子１７０ｂ、および発光素子１７０ｃが、それぞれ異なる材料を含む構成にすればよい。
Note that FIG. 7 shows a configuration in which the
例えば、図６（Ａ）などに示すように、画素４１０が発光素子１７０ａ、発光素子１７０ｂ、発光素子１７０ｃ、および発光素子１７０ｄを有する場合、それぞれの発光素子が有するＥＬ層の材料の構成が異なり、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、及び白色（Ｗ）の４色のいずれかの光を発光する機能を有する構成とすればよい。
For example, as shown in FIG. 6A and the like, when the
このようにして、図７に示す表示装置３００は、発光素子１７０を用いて、カラー表示を行うことができる。
In this way, the
また、発光素子１７０を副画素ごとに作り分けずに、表示装置３００でカラー表示を行ってもよい。例えば、図８に示す表示装置３００のように、発光素子１７０と液晶素子１８０の間に着色層１３４を設ければよい。ここで、着色層１３４は絶縁層２１４に覆われており、開口４５１と重なるように設けられる。図８においては、着色層１３４を副画素ごとに異なる色を呈するものにする。
Further, the
例えば、図１（Ａ）などに示すように、画素４１０が発光素子１７０ａ、発光素子１７０ｂ、および発光素子１７０ｃを有する場合、それぞれの発光素子が有するＥＬ層の材料の構成が同じであり、白色（Ｗ）の光を発光する機能を有する構成とする。そして、それぞれの発光素子に重ねて、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）の３色のいずれかの光を透過する機能を有する着色層１３４が設けられる。
For example, as shown in FIG. 1A and the like, when the
例えば、図６（Ｇ）などに示すように、画素４１０が発光素子１７０ａ、発光素子１７０ｂ、発光素子１７０ｃ、および発光素子１７０ｄを有する場合、それぞれの発光素子が有するＥＬ層の材料の構成が同じであり、白色（Ｗ）の光を発光する機能を有する構成とする。そして、発光素子１７０ａ、発光素子１７０ｃ、および発光素子１７０ｄに重ねて、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）の３色のいずれかの光を透過する機能を有する着色層１３４が設けられる構成とすればよい。ここで、発光素子１７０ｂの上には着色層１３４を重ねて設けず、白色光を発光できる構成にすればよい。
For example, as shown in FIG. 6 (G), when the
このようにして、図８に示す表示装置３００は、発光素子１７０及び着色層１３４を用いて、カラー表示を行うことができる。
In this way, the
トランジスタ２０１、トランジスタ２０３、トランジスタ２０５、及びトランジスタ２０６は、いずれも絶縁層２２４の基板３５１側の面上に形成されている。これらのトランジスタは、同一の工程を用いて作製することができる。
The
液晶素子１８０と電気的に接続される回路は、発光素子１７０と電気的に接続される回路と同一面上に形成されることが好ましい。これにより、２つの回路を別々の面上に形成する場合に比べて、表示装置の厚さを薄くすることができる。また、２つのトランジスタを同一の工程で作製できるため、２つのトランジスタを別々の面上に形成する場合に比べて、作製工程を簡略化することができる。
The circuit electrically connected to the
液晶素子１８０の画素電極は、トランジスタが有するゲート絶縁層を挟んで、発光素子１７０の画素電極とは反対に位置する。
The pixel electrode of the
ここで、チャネル形成領域に金属酸化物を有し、オフ電流が極めて低いトランジスタ２０６を適用した場合や、トランジスタ２０６と電気的に接続される記憶素子を適用した場合などでは、液晶素子１８０を用いて静止画を表示する際に画素への書き込み動作を停止しても、階調を維持させることが可能となる。すなわち、フレームレートを極めて小さくしても表示を保つことができる。本発明の一態様では、フレームレートを極めて小さくでき、消費電力の低い駆動を行うことができる。
Here, when a
さらに、液晶素子１８０を含む画素を単色表示として、画素電極として機能する電極３１１ｂの面積を大きくすることにより、液晶素子１８０に設けられる容量素子の保持容量を増大させることができる。これにより、トランジスタ２０６のオフ電流をさらに低減させることができる。
Further, by displaying the pixels including the
さらに、液晶層１１２の比抵抗を１．０×１０１４（Ω・ｃｍ）以上にすることが好ましい。これにより、液晶層１１２の電圧保持率が大きくなるので、画素４１０の液晶素子１８０でより長い時間階調を維持させることが可能になる。
Further, it is preferable that the specific resistance of the
以上のような構成にすることで、画素４１０の液晶素子１８０で静止画表示の際にフレーム周波数を極めて小さくしても表示を保つことが可能となる。これにより、画素４１０の液晶素子１８０で動画表示と静止画表示でフレーム周波数を切り替えて表示することができる。例えば、動画表示から静止画表示に切り替える際、フレーム周波数を６０Ｈｚから、１Ｈｚ以下好ましくは０．２Ｈｚ以下に切り替えればよい。このように表示を行うことにより、表示装置３００の消費電力の低減を図ることができる。
With the above configuration, it is possible to maintain the display even if the frame frequency is extremely reduced when the
トランジスタ２０３は、画素の選択、非選択状態を制御するトランジスタ（スイッチングトランジスタ、または選択トランジスタともいう）である。トランジスタ２０５は、発光素子１７０に流れる電流を制御するトランジスタ（駆動トランジスタともいう）である。
The
絶縁層２２４の基板３５１側には、絶縁層２１１、絶縁層２１２、絶縁層２１３、絶縁層２１４等の絶縁層が設けられている。絶縁層２１１は、その一部が各トランジスタのゲート絶縁層として機能する。絶縁層２１２は、トランジスタ２０６等を覆って設けられる。絶縁層２１３は、トランジスタ２０５等を覆って設けられている。絶縁層２１４は、平坦化層としての機能を有する。なお、トランジスタを覆う絶縁層の数は限定されず、単層であっても２層以上であってもよい。
Insulating layers such as an insulating
各トランジスタを覆う絶縁層の少なくとも一層に、水や水素などの不純物が拡散しにくい材料を用いることが好ましい。これにより、絶縁層をバリア膜として機能させることができる。このような構成とすることで、トランジスタに対して外部から不純物が拡散することを効果的に抑制することが可能となり、信頼性の高い表示装置を実現できる。 It is preferable to use a material in which impurities such as water and hydrogen do not easily diffuse into at least one layer of the insulating layer covering each transistor. As a result, the insulating layer can function as a barrier membrane. With such a configuration, it is possible to effectively suppress the diffusion of impurities from the outside to the transistor, and a highly reliable display device can be realized.
トランジスタ２０１、トランジスタ２０３、トランジスタ２０５、及びトランジスタ２０６は、ゲートとして機能する導電層２２１ａ、ゲート絶縁層として機能する絶縁層２１１、ソース及びドレインとして機能する導電層２２２ａ及び導電層２２２ｂ、並びに、金属酸化物層２３１を有する。ここでは、同一の導電膜を加工して得られる複数の層に、同じハッチングパターンを付している。
The
トランジスタ２０１及びトランジスタ２０５は、トランジスタ２０３及びトランジスタ２０６の構成に加えて、ゲートとして機能する導電層２２３を有する。
The
トランジスタ２０１及びトランジスタ２０５には、チャネルが形成される半導体層を２つのゲートで挟持する構成が適用されている。このように、２つのゲートの電界によって、チャネル領域が形成される金属酸化物層を、電気的に囲む構成とすることで、トランジスタの閾値電圧を制御することができる。このようなトランジスタのデバイス構造をＳｕｒｒｏｕｎｄｅｄ ｃｈａｎｎｅｌ（Ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ）構造と呼ぶことができる。２つのゲートを接続し、これらに同一の信号を供給することによりトランジスタを駆動してもよい。このようなトランジスタは他のトランジスタと比較して電界効果移動度を高めることが可能であり、オン電流を増大させることができる。その結果、高速駆動が可能な回路を作製することができる。さらには、回路部の占有面積を縮小することが可能となる。オン電流の大きなトランジスタを適用することで、表示装置を大型化、または高精細化したときに配線数が増大したとしても、各配線における信号遅延を低減することが可能であり、表示ムラを抑制することができる。
A configuration in which a semiconductor layer on which a channel is formed is sandwiched between two gates is applied to the
または、２つのゲートのうち、一方に閾値電圧を制御するための電位を与え、他方に駆動のための電位を与えることで、トランジスタの閾値電圧を制御することができる。 Alternatively, the threshold voltage of the transistor can be controlled by giving a potential for controlling the threshold voltage to one of the two gates and giving a potential for driving to the other.
表示装置が有するトランジスタの構造に限定はない。回路３６４が有するトランジスタと、表示部３６２が有するトランジスタは、同じ構造であってもよく、異なる構造であってもよい。回路３６４が有する複数のトランジスタは、全て同じ構造であってもよく、２種類以上の構造が組み合わせて用いられていてもよい。同様に、表示部３６２が有する複数のトランジスタは、全て同じ構造であってもよく、２種類以上の構造が組み合わせて用いられていてもよい。
The structure of the transistor of the display device is not limited. The transistor included in the
導電層２２３には、酸化物を含む導電性材料を用いることが好ましい。導電層２２３を構成する導電膜の成膜時に、酸素を含む雰囲気下で成膜することで、絶縁層２１２に酸素を供給することができる。成膜ガス中の酸素ガスの割合を９０％以上１００％以下の範囲とすることが好ましい。絶縁層２１２に供給された酸素は、後の熱処理により金属酸化物層２３１に供給され、金属酸化物層２３１中の酸素欠損の低減を図ることができる。
It is preferable to use a conductive material containing an oxide for the
特に、導電層２２３には、低抵抗化された金属酸化物を用いることが好ましい。このとき、絶縁層２１３に水素を放出する絶縁膜、例えば窒化シリコン膜等を用いることが好ましい。絶縁層２１３の成膜中、またはその後の熱処理によって導電層２２３中に水素が供給され、導電層２２３の電気抵抗を効果的に低減することができる。
In particular, it is preferable to use a metal oxide having a low resistance for the
基板３５１の基板３６１と重ならない領域には、接続部２０４が設けられている。接続部２０４では、配線３６５が接続層２４２を介してＦＰＣ３７２と電気的に接続されている。接続部２０４は接続部２０７と同様の構成を有している。接続部２０４の上部において、電極３１１ａと同一の導電膜を加工して得られた導電層が露出している。これにより、接続部２０４とＦＰＣ３７２とを接続層２４２を介して電気的に接続することができる。
A connecting
基板３６１の外側の面に配置する偏光板１３５として直線偏光板を用いてもよいが、円偏光板を用いることもできる。円偏光板としては、例えば直線偏光板と１／４波長位相差板を積層したものを用いることができる。これにより、外光反射を抑制することができる。また、偏光板の種類に応じて、液晶素子１８０に用いる液晶素子のセルギャップ、配向、駆動電圧等を調整することで、所望のコントラストが実現されるようにすればよい。
A linear polarizing plate may be used as the
なお、基板３６１の外側には各種光学部材を配置することができる。光学部材としては、偏光板、位相差板、光拡散層（拡散フィルムなど）、反射防止層、及び集光フィルム等が挙げられる。また、基板３６１の外側には、ゴミの付着を抑制する帯電防止膜、汚れを付着しにくくする撥水性の膜、使用に伴う傷の発生を抑制するハードコート膜等を配置してもよい。
Various optical members can be arranged on the outside of the
基板３５１及び基板３６１には、それぞれ、ガラス、石英、セラミック、サファイヤ、有機樹脂などを用いることができる。基板３５１及び基板３６１に可撓性を有する材料を用いると、表示装置の可撓性を高めることができる。
Glass, quartz, ceramic, sapphire, organic resin and the like can be used for the
液晶素子１８０としては、例えば垂直配向（ＶＡ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードが適用された液晶素子を用いることができる。垂直配向モードとしては、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−Ｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＰＶＡ（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＡＳＶ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｓｕｐｅｒ Ｖｉｅｗ）モードなどを用いることができる。
As the
液晶素子１８０には、様々なモードが適用された液晶素子を用いることができる。例えばＶＡモードのほかに、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）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）モード等が適用された液晶素子を用いることができる。
As the
液晶素子は、液晶の光学的変調作用によって光の透過または非透過を制御する素子である。液晶の光学的変調作用は、液晶にかかる電界（横方向の電界、縦方向の電界または斜め方向の電界を含む）によって制御される。液晶素子に用いる液晶としては、サーモトロピック液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）、強誘電性液晶、反強誘電性液晶等を用いることができる。これらの液晶材料は、条件により、コレステリック相、スメクチック相、キュービック相、カイラルネマチック相、等方相等を示す。 The liquid crystal element is an element that controls the transmission or non-transmission of light by the optical modulation action of the liquid crystal. The optical modulation action of a liquid crystal is controlled by an electric field applied to the liquid crystal (including a horizontal electric field, a vertical electric field, or an oblique electric field). As the liquid crystal used for the liquid crystal element, a thermotropic liquid crystal, a low molecular weight liquid crystal, a high molecular weight liquid crystal, a polymer dispersed liquid crystal (PDLC: Polymer Dispersed Liquid Crystal), a strong dielectric liquid crystal, an anti-strong dielectric liquid crystal, or the like can be used. .. Depending on the conditions, these liquid crystal materials exhibit a cholesteric phase, a smectic phase, a cubic phase, a chiral nematic phase, an isotropic phase and the like.
液晶材料としては、上記のように、双極子モーメントが０デバイ以上３デバイ以下の分子を有することが好ましく、液晶層１１２の比抵抗が１．０×１０１４（Ω・ｃｍ）以上であることが好ましい。なお、液晶材料は、ポジ型の液晶、またはネガ型の液晶のいずれを用いてもよく、適用するモードや設計に応じて最適な液晶材料を用いればよい。
As described above, the liquid crystal material preferably has molecules having a dipole moment of 0 debye or more and 3 debye or less, and the specific resistance of the
液晶の配向を制御するため、配向膜１３３ａ、配向膜１３３ｂなどを設けることができる。なお、横電界方式を採用する場合、配向膜を用いないブルー相を示す液晶を用いてもよい。ブルー相は液晶相の一つであり、コレステリック液晶を昇温していくと、コレステリック相から等方相へ転移する直前に発現する相である。ブルー相は狭い温度範囲でしか発現しないため、温度範囲を改善するために数重量％以上のカイラル剤を混合させた液晶組成物を液晶に用いる。ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、応答速度が短く、光学的等方性である。また、ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、配向処理が不要であり、視野角依存性が小さい。また配向膜を設けなくてもよいのでラビング処理も不要となるため、ラビング処理によって引き起こされる静電破壊を防止することができ、作製工程中の液晶表示装置の不良や破損を軽減することができる。
In order to control the orientation of the liquid crystal, the
反射型の液晶素子を用いる場合には、表示面側に偏光板１３５を設ける。またこれとは別に、表示面側に光拡散板を配置すると、視認性を向上させられるため好ましい。
When a reflective liquid crystal element is used, a
偏光板１３５よりも外側に、フロントライトを設けてもよい。フロントライトとしては、エッジライト型のフロントライトを用いることが好ましい。ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を備えるフロントライトを用いると、消費電力を低減できるため好ましい。
A front light may be provided outside the
接着層１４１、接着層１４２としては、紫外線硬化型等の光硬化型接着剤、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤を用いることができる。これら接着剤としてはエポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、イミド樹脂、ＰＶＣ（ポリビニルクロライド）樹脂、ＰＶＢ（ポリビニルブチラル）樹脂、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）樹脂等が挙げられる。特に、エポキシ樹脂等の透湿性が低い材料が好ましい。また、二液混合型の樹脂を用いてもよい。また、接着シート等を用いてもよい。
As the
接続層２４２としては、異方性導電フィルム（ＡＣＦ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）、異方性導電ペースト（ＡＣＰ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｐａｓｔｅ）などを用いることができる。
As the connecting
発光素子１７０は、トップエミッション型、ボトムエミッション型、デュアルエミッション型などがある。光を取り出す側の電極には、可視光を透過する導電膜を用いる。また、光を取り出さない側の電極には、可視光を反射する導電膜を用いることが好ましい。
The
ＥＬ層１９２は少なくとも発光層を有する。ＥＬ層１９２は、発光層以外の層として、正孔注入性の高い物質、正孔輸送性の高い物質、正孔ブロック材料、電子輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、またはバイポーラ性の物質（電子輸送性及び正孔輸送性が高い物質）等を含む層をさらに有していてもよい。
The
ＥＬ層１９２には低分子系化合物及び高分子系化合物のいずれを用いることもでき、無機化合物を含んでいてもよい。ＥＬ層１９２を構成する層は、それぞれ、蒸着法（真空蒸着法を含む）、転写法、印刷法、インクジェット法、塗布法等の方法で形成することができる。
Either a low molecular weight compound or a high molecular weight compound can be used for the
ＥＬ層１９２は、量子ドットなどの無機化合物を有していてもよい。例えば、量子ドットを発光層に用いることで、発光材料として機能させることもできる。
The
なお、カラーフィルタ（着色層）とマイクロキャビティ構造（光学調整層）との組み合わせを適用することで、表示装置から色純度の高い光を取り出すことができる。光学調整層の膜厚は、各画素の色に応じて変化させる。 By applying a combination of a color filter (colored layer) and a microcavity structure (optical adjustment layer), light having high color purity can be extracted from the display device. The film thickness of the optical adjustment layer is changed according to the color of each pixel.
トランジスタのゲート、ソース及びドレインのほか、表示装置を構成する各種配線及び電極などの導電層に用いることのできる材料としては、アルミニウム、チタン、クロム、ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、モリブデン、銀、タンタル、またはタングステンなどの金属、またはこれを主成分とする合金などが挙げられる。これらの材料を含む膜を単層で、または積層構造として用いることができる。 Materials that can be used for conductive layers such as transistor gates, sources and drains, as well as various wiring and electrodes that make up display devices include aluminum, titanium, chromium, nickel, copper, yttrium, zirconium, molybdenum, and silver. Examples thereof include a metal such as tantalum or tungsten, or an alloy containing this as a main component. A film containing these materials can be used as a single layer or as a laminated structure.
また、可視光を透過する導電材料としては、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛などの導電性酸化物またはグラフェンを用いることができる。または、金、銀、白金、マグネシウム、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、またはチタンなどの金属材料や、該金属材料を含む合金材料を用いることができる。または、該金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン）などを用いてもよい。なお、金属材料、合金材料（またはそれらの窒化物）を用いる場合には、透光性を有する程度に薄くすればよい。また、上記材料の積層膜を可視光を透過する導電材料として用いることができる。例えば、銀とマグネシウムの合金とインジウムスズ酸化物の積層膜などを用いると、導電性を高めることができるため好ましい。これらは、表示装置を構成する各種配線及び電極などの導電層や、表示素子が有する導電層（画素電極や共通電極として機能する導電層）にも用いることができる。 Further, as the conductive material that transmits visible light, a conductive oxide such as indium oxide, indium tin oxide, indium zinc oxide, zinc oxide, and zinc oxide to which gallium is added, or graphene can be used. Alternatively, a metal material such as gold, silver, platinum, magnesium, nickel, tungsten, chromium, molybdenum, iron, cobalt, copper, palladium, or titanium, or an alloy material containing the metal material can be used. Alternatively, a nitride of the metal material (for example, titanium nitride) or the like may be used. When a metal material or an alloy material (or a nitride thereof) is used, it may be made thin enough to have translucency. Further, the laminated film of the above material can be used as a conductive material that transmits visible light. For example, it is preferable to use a laminated film of an alloy of silver and magnesium and an indium tin oxide because the conductivity can be enhanced. These can also be used for conductive layers such as various wirings and electrodes constituting the display device, and conductive layers (conductive layers that function as pixel electrodes and common electrodes) of the display element.
各絶縁層に用いることのできる絶縁材料としては、例えば、アクリル、エポキシなどの樹脂、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウムなどの無機絶縁材料が挙げられる。 Examples of the insulating material that can be used for each insulating layer include resins such as acrylic and epoxy, and inorganic insulating materials such as silicon oxide, silicon nitriding, silicon nitride, silicon nitride, and aluminum oxide.
着色層に用いることのできる材料としては、金属材料、樹脂材料、顔料または染料が含まれた樹脂材料などが挙げられる。 Examples of the material that can be used for the colored layer include a metal material, a resin material, a resin material containing a pigment or a dye, and the like.
図７に示す、トランジスタ２０１、トランジスタ２０３、トランジスタ２０５、およびトランジスタ２０６の構造の一例として、トランジスタ２００ａについて、図９を用いて説明する。図９（Ａ）はトランジスタ２００ａの上面図である。図９（Ｂ）は、図９（Ａ）に示す一点鎖線Ｘ１−Ｘ２間における切断面の断面図に相当し、図９（Ｃ）は、図９（Ａ）に示す一点鎖線Ｙ１−Ｙ２間における切断面の断面図に相当する。なお、図９（Ａ）において、煩雑になることを避けるため、トランジスタ２００ａの構成要素の一部（ゲート絶縁層としての機能を有する絶縁層等）を省略して図示している。なお、以下において、一点鎖線Ｘ１−Ｘ２方向をチャネル長方向、一点鎖線Ｙ１−Ｙ２方向をチャネル幅方向と呼称する場合がある。なお、トランジスタの上面図においては、以降の図面においても図９と同様に、構成要素の一部を省略して図示する場合がある。
As an example of the structures of the
トランジスタ２００ａは、絶縁層２２４上の導電層２２１と、絶縁層２２４及び導電層２２１上の絶縁層２１１と、絶縁層２１１上の金属酸化物層２３１と、金属酸化物層２３１上の導電層２２２ａと、金属酸化物層２３１上の導電層２２２ｂと、金属酸化物層２３１、導電層２２２ａ、及び導電層２２２ｂ上の絶縁層２１２と、絶縁層２１２上の導電層２２３と、絶縁層２１２及び導電層２２３上の絶縁層２１３と、を有する。
The
なお、トランジスタ２００ａの各構成要素は、図７に示す表示装置３００の同符号の構成要素に対応している。ただし、トランジスタ２００ａの導電層２２１は、表示装置３００の導電層２２１ａに対応する。
Each component of the
また、絶縁層２１１及び絶縁層２１２は、開口部２３５を有する。導電層２２３は、開口部２３５を介して、導電層２２１と電気的に接続される。
Further, the insulating
ここで、絶縁層２１１は、トランジスタ２００ａの第１のゲート絶縁層としての機能を有し、絶縁層２１２は、トランジスタ２００ａの第２のゲート絶縁層としての機能を有し、絶縁層２１３は、トランジスタ２００ａの保護絶縁層としての機能を有する。また、トランジスタ２００ａにおいて、導電層２２１は、第１のゲートとしての機能を有し、導電層２２２ａは、ソースまたはドレインの一方としての機能を有し、導電層２２２ｂは、ソースまたはドレインの他方としての機能を有する。また、トランジスタ２００ａにおいて、導電層２２３は、第２のゲートとしての機能を有する。
Here, the insulating
なお、トランジスタ２００ａは、所謂チャネルエッチ型のトランジスタであり、デュアルゲート構造である。
The
また、トランジスタ２００ａは、導電層２２３を設けない構成にすることもできる。トランジスタ２００ａが導電層２２３を有する場合、図７に示すトランジスタ２０１及びトランジスタ２０５に対応する構造となる。トランジスタ２００ａが導電層２２３を有しない場合、図７に示すトランジスタ２０３及びトランジスタ２０６に対応する構造となる。
Further, the
図９（Ｂ）（Ｃ）に示すように、金属酸化物層２３１は、導電層２２１、及び導電層２２３と対向するように位置し、２つのゲートの機能を有する導電層に挟まれている。導電層２２３のチャネル長方向の長さ、及び導電層２２３のチャネル幅方向の長さは、金属酸化物層２３１のチャネル長方向の長さ、及び金属酸化物層２３１のチャネル幅方向の長さよりもそれぞれ長く、金属酸化物層２３１の全体は、絶縁層２１２を介して導電層２２３に覆われている。
As shown in FIGS. 9B and 9C, the
別言すると、導電層２２１及び導電層２２３は、絶縁層２１１及び絶縁層２１２に設けられる開口部２３５において接続され、且つ金属酸化物層２３１の側端部よりも外側に位置する領域を有する。
In other words, the
このような構成を有することで、トランジスタ２００ａに含まれる金属酸化物層２３１を、導電層２２１及び導電層２２３の電界によって電気的に囲むことができる。
With such a configuration, the
トランジスタ２００ａは、第１のゲート及び第２のゲートの電界によって、チャネル領域が形成される金属酸化物層を、電気的に囲むＳ−ｃｈａｎｎｅｌ構造を有するため、第１のゲートの機能を有する導電層２２１によってチャネルを誘起させるための電界を効果的に金属酸化物層２３１に印加することができるため、トランジスタ２００ａの電流駆動能力が向上し、高いオン電流特性を得ることが可能となる。また、オン電流を高くすることが可能であるため、トランジスタ２００ａを微細化することが可能となる。また、トランジスタ２００ａは、第１のゲートの機能を有する導電層２２１及び第２のゲートの機能を有する導電層２２３によって囲まれた構造を有するため、トランジスタ２００ａの機械的強度を高めることができる。
Since the
例えば、金属酸化物層２３１は、Ｉｎと、Ｍ（Ｍは、ガリウム、アルミニウム、シリコン、ホウ素、イットリウム、スズ、銅、バナジウム、ベリリウム、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウム）と、Ｚｎと、を有すると好ましい。
For example, the
また、金属酸化物層２３１は、Ｉｎの原子数比がＭの原子数比より多い領域を有すると好ましい。一例としては、金属酸化物層２３１のＩｎ、Ｍ、及びＺｎの原子数比を、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：３近傍とすると好ましい。ここで、近傍とは、Ｉｎが４の場合、Ｍが１．５以上２．５以下であり、且つＺｎが２以上４以下を含む。または、金属酸化物層２３１のＩｎ、Ｍ、及びＺｎの原子数比を、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：６近傍とすると好ましい。
Further, the
また、金属酸化物層２３１は、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅであると好適である。金属酸化物層２３１が、Ｉｎの原子数比がＭの原子数比より多い領域を有し、且つＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅであることで、トランジスタ２００ａの電界効果移動度を高くすることができる。なお、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅの詳細については、後述する。
Further, the
また、ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ構造であるトランジスタ２００ａは電界効果移動度が高く、且つ駆動能力が高いので、トランジスタ２００ａを駆動回路、代表的にはゲート信号を生成するゲートドライバに用いることで、額縁幅の狭い（狭額縁ともいう）表示装置を提供することができる。また、トランジスタ２００ａを、表示装置が有する信号線からの信号の供給を行うソースドライバ（とくに、ソースドライバが有するシフトレジスタの出力端子に接続されるデマルチプレクサ）に用いることで、表示装置に接続される配線数が少ない表示装置を提供することができる。
Further, since the
また、トランジスタ２００ａはそれぞれチャネルエッチ構造のトランジスタであるため、低温ポリシリコンを用いたトランジスタと比較して、作製工程数が少ない。また、トランジスタ２００ａは、金属酸化物層をチャネルに用いているため、低温ポリシコンを用いたトランジスタのように、レーザ結晶化工程が不要である。これらのため、大面積基板を用いた表示装置であっても、製造コストを低減することが可能である。さらに、ウルトラハイビジョン（「４Ｋ解像度」、「４Ｋ２Ｋ」、「４Ｋ」）、スーパーハイビジョン（「８Ｋ解像度」、「８Ｋ４Ｋ」、「８Ｋ」）のよう高解像度であり、且つ大型の表示装置において、トランジスタ２００ａのように電界効果移動度が高いトランジスタを駆動回路及び表示部に用いることで、短時間での書き込みが可能であり、表示不良を低減することが可能であり好ましい。
Further, since each of the
導電層２２１、導電層２２２ａ、導電層２２２ｂ、および導電層２２３としては、クロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、マンガン（Ｍｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）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それぞれ形成することができる。
The
また、導電層２２１、導電層２２２ａ、導電層２２２ｂ、および導電層２２３には、インジウムと錫とを有する酸化物（Ｉｎ−Ｓｎ酸化物）、インジウムとタングステンとを有する酸化物（Ｉｎ−Ｗ酸化物）、インジウムとタングステンと亜鉛とを有する酸化物（Ｉｎ−Ｗ−Ｚｎ酸化物）、インジウムとチタンとを有する酸化物（Ｉｎ−Ｔｉ酸化物）、インジウムとチタンと錫とを有する酸化物（Ｉｎ−Ｔｉ−Ｓｎ酸化物）、インジウムと亜鉛とを有する酸化物（Ｉｎ−Ｚｎ酸化物）、インジウムと錫とシリコンとを有する酸化物（Ｉｎ−Ｓｎ−Ｓｉ酸化物）、インジウムとガリウムと亜鉛とを有する酸化物（Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物）等の導電性酸化物を適用することもできる。
Further, the
また、導電層２２１、導電層２２２ａ、導電層２２２ｂ、および導電層２２３には、Ｃｕ−Ｘ合金膜（Ｘは、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｔａ、またはＴｉ）を適用してもよい。Ｃｕ−Ｘ合金膜を用いることで、ウエットエッチングプロセスで加工できるため、製造コストを抑制することが可能となる。Ｃｕ−Ｘ合金膜の抵抗は低いため、導電層２２１、導電層２２２ａ、導電層２２２ｂ、および導電層２２３をＣｕ−Ｘ合金膜を用いて形成することで、配線遅延を低減することが可能である。このため、大型の表示装置を作製する上でＣｕ−Ｘ合金膜を配線として用いることは、好適である。
Further, a Cu—X alloy film (X is Mn, Ni, Cr, Fe, Co, Mo, Ta, or Ti) is applied to the
また、絶縁層２２４、絶縁層２１１、および絶縁層２１２としては、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ：（Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ））法、スパッタリング法等により、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜、酸化イットリウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化ガリウム膜、酸化タンタル膜、酸化マグネシウム膜、酸化ランタン膜、酸化セリウム膜および酸化ネオジム膜を一種以上含む絶縁層を用いることができる。なお、絶縁層２２４、絶縁層２１１、および絶縁層２１２を、積層構造、または３層以上の積層構造としてもよい。
Further, as the insulating
また、金属酸化物層２３１と接する絶縁層２１１及び絶縁層２１２は、酸化物絶縁膜であることが好ましく、化学量論的組成よりも過剰に酸素を含有する領域（過剰酸素領域）を有することがより好ましい。別言すると、絶縁層２１１及び絶縁層２１２は、酸素を放出することが可能な絶縁膜である。なお、絶縁層２１１及び絶縁層２１２に過剰酸素領域を設けるには、例えば、酸素雰囲気下にて絶縁層２１１及び絶縁層２１２を形成する、もしくは成膜後の絶縁層２１１及び絶縁層２１２を酸素雰囲気下で熱処理すればよい。
Further, the insulating
金属酸化物層２３１としては、先に示す材料を用いることができる。
As the
金属酸化物層２３１がＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物の場合、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物を成膜するために用いるスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比は、Ｉｎ＞Ｍを満たすことが好ましい。このようなスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比として、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝２：１：３、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝３：１：２、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：４．１、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：６、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：７、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：８、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝６：１：６、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：２：５等が挙げられる。
When the
また、金属酸化物層２３１が、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物で形成される場合、スパッタリングターゲットとしては、多結晶のＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物を含むターゲットを用いると好ましい。多結晶のＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物を含むターゲットを用いることで、結晶性を有する金属酸化物層２３１を形成しやすくなる。なお、成膜される金属酸化物層２３１の原子数比は、上記のスパッタリングターゲットに含まれる金属元素の原子数比のプラスマイナス４０％の変動を含む。例えば、金属酸化物層２３１に用いるスパッタリングターゲットの組成がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：４．１［原子数比］の場合、成膜される金属酸化物層２３１の組成は、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：３［原子数比］の近傍となる場合がある。
When the
また、金属酸化物層２３１は、エネルギーギャップが２ｅＶ以上、好ましくは２．５ｅＶ以上である。このように、エネルギーギャップの広い酸化物半導体を用いることで、トランジスタのオフ電流を低減することができる。
The
また、金属酸化物層２３１は、非単結晶構造であると好ましい。非単結晶構造は、例えば、後述するＣＡＡＣ−ＯＳ（Ｃ Ａｘｉｓ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、多結晶構造、微結晶構造、または非晶質構造を含む。非単結晶構造において、非晶質構造は最も欠陥準位密度が高く、ＣＡＡＣ−ＯＳは最も欠陥準位密度が低い。
Further, the
金属酸化物層２３１としては、不純物濃度が低く、欠陥準位密度の低い金属酸化物膜を用いることで、優れた電気特性を有するトランジスタを作製することができ好ましい。ここでは、不純物濃度が低く、欠陥準位密度の低い（酸素欠損の少ない）ことを高純度真性または実質的に高純度真性とよぶ。なお、金属酸化物膜中の不純物としては、代表的には水、水素などが挙げられる。本明細書等において、金属酸化物膜中から水及び水素を低減または除去することを、脱水化、脱水素化と表す場合がある。また、金属酸化物膜、または酸化物絶縁膜中に酸素を添加することを、加酸素化と表す場合があり、加酸素化され且つ化学両論的組成よりも過剰の酸素を有する状態を過酸素化状態と表す場合がある。
As the
高純度真性または実質的に高純度真性である金属酸化物膜は、キャリア発生源が少ないため、キャリア密度を低くすることができる。従って、該金属酸化物膜にチャネル領域が形成されるトランジスタは、しきい値電圧がマイナスとなる電気特性（ノーマリーオンともいう。）になることが少ない。また、高純度真性または実質的に高純度真性である金属酸化物膜は、欠陥準位密度が低いため、トラップ準位密度も低くなる場合がある。また、高純度真性または実質的に高純度真性である金属酸化物膜は、オフ電流が著しく小さく、チャネル幅が１×１０６μｍでチャネル長Ｌが１０μｍの素子であっても、ソース電極とドレイン電極間の電圧（ドレイン電圧）が１Ｖから１０Ｖの範囲において、オフ電流が、半導体パラメータアナライザの測定限界以下、すなわち１×１０−１３Ａ以下という特性を得ることができる。 A metal oxide film having high-purity intrinsic or substantially high-purity intrinsic has a small number of carrier sources, so that the carrier density can be lowered. Therefore, the transistor in which the channel region is formed in the metal oxide film is unlikely to have an electrical characteristic (also referred to as normal on) in which the threshold voltage is negative. In addition, a metal oxide film having high-purity intrinsicity or substantially high-purity intrinsicity has a low defect level density, so that the trap level density may also be low. The metal oxide film is a highly purified intrinsic or substantially highly purified intrinsic, the off current is extremely small, even with an element with a channel width channel length L of 10μm at 1 × 10 6 [mu] m, and a source electrode When the voltage between the drain electrodes (drain voltage) is in the range of 1 V to 10 V, it is possible to obtain the characteristic that the off current is equal to or less than the measurement limit of the semiconductor parameter analyzer, that is, 1 × 10 -13 A or less.
絶縁層２１３は、水素及び窒素のいずれか一方または双方を有する。または、絶縁層２１３は、窒素及びシリコンを有する。また、絶縁層２１３は、酸素、水素、水、アルカリ金属、アルカリ土類金属等のブロッキングできる機能を有する。絶縁層２１３を設けることで、金属酸化物層２３１からの酸素の外部への拡散と、絶縁層２１２に含まれる酸素の外部への拡散と、外部から金属酸化物層２３１への水素、水等の入り込みを防ぐことができる。
The insulating
絶縁層２１３としては、例えば、窒化物絶縁膜を用いることができる。該窒化物絶縁膜としては、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム等がある。
As the insulating
なお、上記記載の、導電層、絶縁層、金属酸化物層などは、スパッタリング法やＰＥＣＶＤ法により形成することができるが、他の方法、例えば、熱ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により形成してもよい。熱ＣＶＤ法の例としてＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、またはＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などが挙げられる。 The conductive layer, the insulating layer, the metal oxide layer and the like described above can be formed by a sputtering method or a PECVD method, but are formed by another method, for example, a thermal CVD (Chemical Vapor Deposition) method. May be good. Examples of the thermal CVD method include a MOCVD (Metalorganic Chemical Vapor Deposition) method and an ALD (Atomic Layer Deposition) method.
熱ＣＶＤ法は、プラズマを使わない成膜方法のため、プラズマダメージにより欠陥が生成されることが無いという利点を有する。また、熱ＣＶＤ法としては、原料ガスをチャンバー内に送り、チャンバー内を大気圧または減圧下とし、基板上に膜を堆積させればよい。 Since the thermal CVD method is a film forming method that does not use plasma, it has an advantage that defects are not generated due to plasma damage. Further, as the thermal CVD method, the raw material gas may be sent into the chamber, the inside of the chamber may be under atmospheric pressure or reduced pressure, and a film may be deposited on the substrate.
また、ＡＬＤ法としては、原料ガスをチャンバー内に送り、チャンバー内を大気圧または減圧下とし、基板上に膜を堆積させればよい。 Further, as the ALD method, the raw material gas may be sent into the chamber, the inside of the chamber may be under atmospheric pressure or reduced pressure, and a film may be deposited on the substrate.
また、表示装置３００のトランジスタとして、図１０に示すトランジスタ２００ｂを用いてもよい。図１０（Ａ）はトランジスタ２００ｂの上面図である。図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）に示す一点鎖線Ｘ１−Ｘ２間における切断面の断面図に相当し、図１０（Ｃ）は、図１０（Ａ）に示す一点鎖線Ｙ１−Ｙ２間における切断面の断面図に相当する。
Further, as the transistor of the
トランジスタ２００ｂは、金属酸化物層２３１、導電層２２２ａ、導電層２２２ｂ、および絶縁層２１２が積層構造である点において、トランジスタ２００ａと異なる。
The
絶縁層２１２は、金属酸化物層２３１、導電層２２２ａ及び導電層２２２ｂの上の絶縁層２１２ａと、絶縁層２１２ａの上の絶縁層２１２ｂを有する。絶縁層２１２は、金属酸化物層２３１に酸素を供給する機能を有する。すなわち、絶縁層２１２は、酸素を有する。また、絶縁層２１２ａは、酸素を透過することのできる絶縁層である。なお、絶縁層２１２ａは、後に形成する絶縁層２１２ｂを形成する際の、金属酸化物層２３１へのダメージ緩和膜としても機能する。
The insulating
絶縁層２１２ａとしては、厚さが５ｎｍ以上１５０ｎｍ以下、好ましくは５ｎｍ以上５０ｎｍ以下の酸化シリコン、酸化窒化シリコン等を用いることができる。
As the insulating
また、絶縁層２１２ａは、欠陥量が少ないことが好ましく、代表的には、ＥＳＲ測定により、シリコンのダングリングボンドに由来するｇ＝２．００１に現れる信号のスピン密度が３×１０１７ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以下であることが好ましい。これは、絶縁層２１２ａに含まれる欠陥密度が多いと、該欠陥に酸素が結合してしまい、絶縁層２１２ａにおける酸素の透過性が減少してしまう。
Further, the insulating
なお、絶縁層２１２ａにおいては、外部から絶縁層２１２ａに入った酸素が全て絶縁層２１２ａの外部に移動せず、絶縁層２１２ａにとどまる酸素もある。また、絶縁層２１２ａに酸素が入ると共に、絶縁層２１２ａに含まれる酸素が絶縁層２１２ａの外部へ移動することで、絶縁層２１２ａにおいて酸素の移動が生じる場合もある。絶縁層２１２ａとして酸素を透過することができる酸化物絶縁層を形成すると、絶縁層２１２ａ上に設けられる、絶縁層２１２ｂから脱離する酸素を、絶縁層２１２ａを介して金属酸化物層２３１に移動させることができる。
In the insulating
また、絶縁層２１２ａは、窒素酸化物に起因する準位密度が低い酸化物絶縁層を用いて形成することができる。なお、当該窒素酸化物に起因する準位密度は、金属酸化物膜の価電子帯の上端のエネルギー（Ｅｖ＿ｏｓ）と金属酸化物膜の伝導帯の下端のエネルギー（Ｅｃ＿ｏｓ）の間に形成され得る場合がある。上記酸化物絶縁層として、窒素酸化物の放出量が少ない酸化窒化シリコン膜、または窒素酸化物の放出量が少ない酸化窒化アルミニウム膜等を用いることができる。
Further, the insulating
なお、窒素酸化物の放出量の少ない酸化窒化シリコン膜は、昇温脱離ガス分析法（ＴＤＳ：Ｔｈｅｒｍａｌ Ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）において、窒素酸化物の放出量よりアンモニアの放出量が多い膜であり、代表的にはアンモニアの放出量が１×１０１８／ｃｍ３以上５×１０１９／ｃｍ３以下である。なお、アンモニアの放出量は、膜の表面温度が５０℃以上６５０℃以下、好ましくは５０℃以上５５０℃以下の加熱処理による放出量とする。 A silicon oxynitride film having a small amount of nitrogen oxides released is a representative film in which the amount of ammonia released is larger than the amount of nitrogen oxides released in the thermal desorption gas analysis method (TDS). The amount of ammonia released is 1 × 10 18 / cm 3 or more and 5 × 10 19 / cm 3 or less. The amount of ammonia released is the amount released by heat treatment at which the surface temperature of the film is 50 ° C. or higher and 650 ° C. or lower, preferably 50 ° C. or higher and 550 ° C. or lower.
窒素酸化物（ＮＯｘ、ｘは０よりも大きく２以下、好ましくは１以上２以下）、代表的にはＮＯ２またはＮＯは、絶縁層２１２ａなどに準位を形成する。当該準位は、金属酸化物層２３１のエネルギーギャップ内に位置する。そのため、窒素酸化物が、絶縁層２１２ａ及び金属酸化物層２３１の界面に拡散すると、当該準位が絶縁層２１２ａ側において電子をトラップする場合がある。この結果、トラップされた電子が、絶縁層２１２ａ及び金属酸化物層２３１の界面近傍に留まるため、トランジスタのしきい値電圧をプラス方向にシフトさせてしまう。
Nitrogen oxides (NO x , x are greater than 0 and 2 or less, preferably 1 or more and 2 or less), typically NO 2 or NO, form a level on the insulating
また、窒素酸化物は、加熱処理においてアンモニア及び酸素と反応する。絶縁層２１２ａに含まれる窒素酸化物は、加熱処理において、絶縁層２１２ｂに含まれるアンモニアと反応するため、絶縁層２１２ａに含まれる窒素酸化物が低減される。このため、絶縁層２１２ａ及び金属酸化物層２３１の界面において、電子がトラップされにくい。
Nitrogen oxides also react with ammonia and oxygen in the heat treatment. Since the nitrogen oxides contained in the insulating
絶縁層２１２ａとして、上記酸化物絶縁層を用いることで、トランジスタのしきい値電圧のシフトを低減することが可能であり、トランジスタの電気特性の変動を低減することができる。
By using the oxide insulating layer as the insulating
また、上記酸化物絶縁層は、ＳＩＭＳで測定される窒素濃度が６×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下である。 Further, the oxide insulating layer has a nitrogen concentration of 6 × 10 20 atoms / cm 3 or less as measured by SIMS.
基板温度が２２０℃以上３５０℃以下であり、シラン及び一酸化二窒素を用いたＰＥＣＶＤ法を用いて、上記酸化物絶縁層を形成することで、緻密であり、且つ硬度の高い膜を形成することができる。 The substrate temperature is 220 ° C. or higher and 350 ° C. or lower, and the oxide insulating layer is formed by using the PECVD method using silane and nitrous oxide to form a dense and hard film. be able to.
絶縁層２１２ｂは、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である。上記の酸化物絶縁層は、加熱により酸素の一部が脱離する。なお、ＴＤＳにおいて、上記の酸化物絶縁層は、酸素の放出量が１．０×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、好ましくは３．０×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上の領域を有する。また、上記の酸素の放出量は、ＴＤＳにおける加熱処理の温度が５０℃以上６５０℃以下、または５０℃以上５５０℃以下の範囲での総量である。また、上記の酸素の放出量は、ＴＤＳにおける酸素原子に換算しての総量である。
The insulating
絶縁層２１２ｂとしては、厚さが３０ｎｍ以上５００ｎｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の、酸化シリコン、酸化窒化シリコン等を用いることができる。
As the insulating
また、絶縁層２１２ｂは、欠陥量が少ないことが好ましく、代表的には、ＥＳＲ測定により、シリコンのダングリングボンドに由来するｇ＝２．００１に現れる信号のスピン密度が１．５×１０１８ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３未満、さらには１×１０１８ｓｐｉｎｓ／ｃｍ３以下であることが好ましい。なお、絶縁層２１２ｂは、絶縁層２１２ａと比較して金属酸化物層２３１から離れているため、絶縁層２１２ａより、欠陥密度が高くともよい。
Further, the insulating
また、絶縁層２１２は、同種の材料の絶縁層を用いることができるため、絶縁層２１２ａと絶縁層２１２ｂの界面が明確に確認できない場合がある。したがって、本実施の形態においては、絶縁層２１２ａと絶縁層２１２ｂの界面は、破線で図示している。なお、本実施の形態においては、絶縁層２１２ａと絶縁層２１２ｂの２層構造について説明したが、これに限定されず、例えば、絶縁層２１２ａの単層構造、あるいは３層以上の積層構造としてもよい。
Further, since the insulating
トランジスタ２００ｂにおいて、金属酸化物層２３１は、絶縁層２１１上の金属酸化物層２３１＿１と、金属酸化物層２３１＿１上の金属酸化物層２３１＿２と、を有する。なお、金属酸化物層２３１＿１及び金属酸化物層２３１＿２は、それぞれ同じ元素を有する。例えば、金属酸化物層２３１＿１及び金属酸化物層２３１＿２は、上述の金属酸化物層２３１が有する元素を、それぞれ独立に有することが好ましい。
In the
また、金属酸化物層２３１＿１及び金属酸化物層２３１＿２は、それぞれ独立に、Ｉｎの原子数比がＭの原子数比より多い領域を有すると好ましい。一例としては、金属酸化物層２３１＿１及び金属酸化物層２３１＿２のＩｎ、Ｍ、及びＺｎの原子数比を、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：３近傍とすると好ましい。ここで、近傍とは、Ｉｎが４の場合、Ｍが１．５以上２．５以下であり、且つＺｎが２以上４以下を含む。または、金属酸化物層２３１＿１及び金属酸化物層２３１＿２のＩｎ、Ｍ、及びＺｎの原子数比を、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：６近傍とすると好ましい。このように、金属酸化物層２３１＿１及び金属酸化物層２３１＿２を概略同じ組成とすることで、同じスパッタリングターゲットを用いて形成できるため、製造コストを抑制することが可能である。また、同じスパッタリングターゲットを用いる場合、同一チャンバーにて真空中で連続して金属酸化物層２３１＿１及び金属酸化物層２３１＿２を成膜することができるため、金属酸化物層２３１＿１と金属酸化物層２３１＿２との界面に不純物が取り込まれるのを抑制することができる。 Further, it is preferable that the metal oxide layer 231_1 and the metal oxide layer 231_2 independently have a region in which the atomic number ratio of In is larger than the atomic number ratio of M. As an example, it is preferable that the atomic number ratio of In, M, and Zn of the metal oxide layer 231_1 and the metal oxide layer 231_2 is in the vicinity of In: M: Zn = 4: 2: 3. Here, the neighborhood includes, when In is 4, M is 1.5 or more and 2.5 or less, and Zn is 2 or more and 4 or less. Alternatively, it is preferable that the atomic number ratio of In, M, and Zn of the metal oxide layer 231_1 and the metal oxide layer 231_2 is in the vicinity of In: M: Zn = 5: 1: 6. As described above, by forming the metal oxide layer 231_1 and the metal oxide layer 231-2 with substantially the same composition, they can be formed using the same sputtering target, so that the production cost can be suppressed. Further, when the same sputtering target is used, the metal oxide layer 231_1 and the metal oxide layer 231_2 can be continuously formed in the same chamber in a vacuum, so that the metal oxide layer 231_1 and the metal oxide layer 231_1 can be continuously formed. It is possible to suppress the incorporation of impurities into the interface with.
ここで、金属酸化物層２３１＿１は、金属酸化物層２３１＿２よりも結晶性が低い領域を有していてもよい。なお、金属酸化物層２３１＿１及び金属酸化物層２３１＿２の結晶性としては、例えば、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ−Ｒａｙ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）を用いて分析する、あるいは、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を用いて分析することで解析できる。 Here, the metal oxide layer 231_1 may have a region having a lower crystallinity than the metal oxide layer 231_2. The crystallinity of the metal oxide layer 231_1 and the metal oxide layer 231_1 is analyzed by using, for example, X-ray diffraction (XRD: X-Ray Diffraction), or a transmission electron microscope (TEM: Transmission Electron Microscope). ) Can be analyzed.
金属酸化物層２３１＿１の結晶性が低い領域が過剰酸素の拡散経路となり、金属酸化物層２３１＿１よりも結晶性の高い金属酸化物層２３１＿２にも過剰酸素を拡散させることができる。このように、結晶性が異なる金属酸化物層の積層構造とし、結晶性の低い領域を過剰酸素の拡散経路とすることで、信頼性の高いトランジスタを提供することができる。 The region of the metal oxide layer 231_1 having low crystallinity serves as a diffusion path for excess oxygen, and excess oxygen can also be diffused into the metal oxide layer 231_2 having higher crystallinity than the metal oxide layer 231_1. As described above, a highly reliable transistor can be provided by forming a laminated structure of metal oxide layers having different crystallinity and using a region having low crystallinity as a diffusion path for excess oxygen.
また、金属酸化物層２３１＿２が、金属酸化物層２３１＿１より結晶性が高い領域を有することにより、金属酸化物層２３１に混入しうる不純物を抑制することができる。特に、金属酸化物層２３１＿２の結晶性を高めることで、導電層２２２ａ及び導電層２２２ｂを加工する際のダメージを抑制することができる。金属酸化物層２３１の表面、すなわち金属酸化物層２３１＿２の表面は、導電層２２２ａ及び導電層２２２ｂの加工の際のエッチャントまたはエッチングガスに曝される。しかしながら、金属酸化物層２３１＿２は、結晶性が高い領域を有する場合、結晶性が低い金属酸化物層２３１＿１と比較してエッチング耐性に優れる。したがって、金属酸化物層２３１＿２は、エッチングストッパとして機能する。
Further, since the metal oxide layer 231_2 has a region having a higher crystallinity than the metal oxide layer 231_1, impurities that may be mixed in the
また、金属酸化物層２３１＿１は、金属酸化物層２３１＿２よりも結晶性が低い領域を有することで、キャリア密度が高くなる場合がある。 Further, the metal oxide layer 231_1 may have a region having a lower crystallinity than the metal oxide layer 231_2, so that the carrier density may be higher.
また、金属酸化物層２３１＿１のキャリア密度が高くなると、金属酸化物層２３１＿１の伝導帯に対してフェルミ準位が相対的に高くなる場合がある。これにより、金属酸化物層２３１＿１の伝導帯の下端が低くなり、金属酸化物層２３１＿１の伝導帯下端と、ゲート絶縁膜（ここでは、絶縁層２１１）中に形成されうるトラップ準位とのエネルギー差が大きくなる場合がある。該エネルギー差が大きくなることにより、ゲート絶縁膜中にトラップされる電荷が少なくなり、トランジスタのしきい値電圧の変動を小さくできる場合がある。また、金属酸化物層２３１＿１のキャリア密度が高くなると、金属酸化物層２３１の電界効果移動度を高めることができる。
Further, when the carrier density of the metal oxide layer 231_1 is high, the Fermi level may be relatively high with respect to the conduction band of the metal oxide layer 231_1. As a result, the lower end of the conduction band of the metal oxide layer 231_1 is lowered, and the energy between the lower end of the conduction band of the metal oxide layer 231_1 and the trap level that can be formed in the gate insulating film (here, the insulating layer 211). The difference may be large. By increasing the energy difference, the charge trapped in the gate insulating film is reduced, and the fluctuation of the threshold voltage of the transistor may be reduced. Further, when the carrier density of the metal oxide layer 231_1 is increased, the electric field effect mobility of the
なお、トランジスタ２００ｂにおいては、金属酸化物層２３１を２層の積層構造にする例を示したが、これに限定されず、３層以上積層する構成にしてもよい。
In the
トランジスタ２００ｂが有する導電層２２２ａは、導電層２２２ａ＿１と、導電層２２２ａ＿１上の導電層２２２ａ＿２と、導電層２２２ａ＿２上の導電層２２２ａ＿３と、を有する。また、トランジスタ２００ｂが有する導電層２２２ｂは、導電層２２２ｂ＿１と、導電層２２２ｂ＿１上の導電層２２２ｂ＿２と、導電層２２２ｂ＿２上の導電層２２２ｂ＿３と、を有する。
The
例えば、導電層２２２ａ＿１、導電層２２２ｂ＿１、導電層２２２ａ＿３、及び導電層２２２ｂ＿３としては、チタン、タングステン、タンタル、モリブデン、インジウム、ガリウム、錫、及び亜鉛の中から選ばれるいずれか一つまたは複数を有すると好適である。また、導電層２２２ａ＿２及び導電層２２２ｂ＿２としては、銅、アルミニウム、及び銀の中から選ばれるいずれか一つまたは複数を有すると好適である。 For example, the conductive layer 222a_1, the conductive layer 222b_1, the conductive layer 222a_3, and the conductive layer 222b_3 have one or more selected from titanium, tungsten, tantalum, molybdenum, indium, gallium, tin, and zinc. Then, it is suitable. Further, as the conductive layer 222a_2 and the conductive layer 222b_2, it is preferable to have any one or more selected from copper, aluminum, and silver.
より具体的には、導電層２２２ａ＿１、導電層２２２ｂ＿１、導電層２２２ａ＿３、及び導電層２２２ｂ＿３にＩｎ−Ｓｎ酸化物またはＩｎ−Ｚｎ酸化物を用い、導電層２２２ａ＿２及び導電層２２２ｂ＿２に銅を用いることができる。 More specifically, In-Sn oxide or In-Zn oxide may be used for the conductive layer 222a_1, the conductive layer 222b_1, the conductive layer 222a_3, and the conductive layer 222b_3, and copper may be used for the conductive layer 222a_2 and the conductive layer 222b_2. can.
また、導電層２２２ａ＿１の端部は、導電層２２２ａ＿２の端部よりも外側に位置する領域を有し、導電層２２２ａ＿３は、導電層２２２ａ＿２の上面及び側面を覆い、且つ導電層２２２ａ＿１と接する領域を有する。また、導電層２２２ｂ＿１の端部は、導電層２２２ｂ＿２の端部よりも外側に位置する領域を有し、導電層２２２ｂ＿３は、導電層２２２ｂ＿２の上面及び側面を覆い、且つ導電層２２２ｂ＿１と接する領域を有する。 Further, the end portion of the conductive layer 222a_1 has a region located outside the end portion of the conductive layer 222a_2, and the conductive layer 222a_3 covers the upper surface and the side surface of the conductive layer 222a_2 and has a region in contact with the conductive layer 222a_1. Have. Further, the end portion of the conductive layer 222b_1 has a region located outside the end portion of the conductive layer 222b_2, and the conductive layer 222b_3 covers the upper surface and the side surface of the conductive layer 222b_2 and has a region in contact with the conductive layer 222b_1. Have.
上記構成とすることで、導電層２２２ａ及び導電層２２２ｂの配線抵抗を低くし、且つ金属酸化物層２３１への銅の拡散を抑制できるため好適である。
The above configuration is preferable because the wiring resistance of the
また、表示装置３００のトランジスタとして、図１１に示すトランジスタ２００ｃを用いてもよい。図１１（Ａ）はトランジスタ２００ｃの上面図である。図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）に示す一点鎖線Ｘ１−Ｘ２間における切断面の断面図に相当し、図１１（Ｃ）は、図１１（Ａ）に示す一点鎖線Ｙ１−Ｙ２間における切断面の断面図に相当する。
Further, as the transistor of the
図１１（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すトランジスタ２００ｃは、絶縁層２２４上の導電層２２１と、導電層２２１上の絶縁層２１１と、絶縁層２１１上の金属酸化物層２３１と、金属酸化物層２３１上の絶縁層２１２と、絶縁層２１２上の導電層２２３と、絶縁層２１１、金属酸化物層２３１、及び導電層２２３上の絶縁層２１３と、を有する。なお、金属酸化物層２３１は、導電層２２３と重なるチャネル領域２３１ｉと、絶縁層２１３と接するソース領域２３１ｓと、絶縁層２１３と接するドレイン領域２３１ｄと、を有する。
The
また、絶縁層２１３は、窒素または水素を有する。絶縁層２１３と、ソース領域２３１ｓ及びドレイン領域２３１ｄと、が接することで、絶縁層２１３中の窒素または水素がソース領域２３１ｓ及びドレイン領域２３１ｄ中に添加される。ソース領域２３１ｓ及びドレイン領域２３１ｄは、窒素または水素が添加されることで、キャリア密度が高くなる。
Further, the insulating
また、トランジスタ２００ｃは、絶縁層２１３上の絶縁層２１５と、絶縁層２１３及び絶縁層２１５に設けられた開口部２３６ａを介して、ソース領域２３１ｓに電気的に接続される導電層２２２ａと、絶縁層２１３及び絶縁層２１５に設けられた開口部２３６ｂを介して、ドレイン領域２３１ｄに電気的に接続される導電層２２２ｂと、を有していてもよい。
Further, the
絶縁層２１５としては、酸化物絶縁膜を用いることができる。また、絶縁層２１５としては、酸化物絶縁膜と、窒化物絶縁膜との積層膜を用いることができる。絶縁層２１５として、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、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ガリウムまたはＧａ−Ｚｎ酸化物などを用いればよい。また、絶縁層２１５としては、外部からの水素、水等のバリア膜として機能する膜であることが好ましい。
An oxide insulating film can be used as the insulating
絶縁層２１１は、第１のゲート絶縁膜としての機能を有し、絶縁層２１２は、第２のゲート絶縁膜としての機能を有する。また、絶縁層２１３及び絶縁層２１５は保護絶縁膜としての機能を有する。
The insulating
また、絶縁層２１２は、過剰酸素領域を有する。絶縁層２１２が過剰酸素領域を有することで、金属酸化物層２３１が有するチャネル領域２３１ｉ中に過剰酸素を供給することができる。よって、チャネル領域２３１ｉに形成されうる酸素欠損を過剰酸素により補填することができるため、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
Further, the insulating
なお、金属酸化物層２３１中に過剰酸素を供給させるためには、金属酸化物層２３１の下方に形成される絶縁層２１１に過剰酸素を供給してもよい。この場合、絶縁層２１１中に含まれる過剰酸素は、金属酸化物層２３１が有するソース領域２３１ｓ、及びドレイン領域２３１ｄにも供給されうる。ソース領域２３１ｓ、及びドレイン領域２３１ｄ中に過剰酸素が供給されると、ソース領域２３１ｓ、及びドレイン領域２３１ｄの抵抗が高くなる場合がある。
In order to supply excess oxygen into the
一方で、金属酸化物層２３１の上方に形成される絶縁層２１２に過剰酸素を有する構成とすることで、チャネル領域２３１ｉにのみ選択的に過剰酸素を供給させることが可能となる。あるいは、チャネル領域２３１ｉ、ソース領域２３１ｓ、及びドレイン領域２３１ｄに過剰酸素を供給させたのち、ソース領域２３１ｓ及びドレイン領域２３１ｄのキャリア密度を選択的に高めることで、ソース領域２３１ｓ、及びドレイン領域２３１ｄの抵抗が高くなることを抑制することができる。
On the other hand, by configuring the insulating
また、金属酸化物層２３１が有するソース領域２３１ｓ及びドレイン領域２３１ｄは、それぞれ、酸素欠損を形成する元素、または酸素欠損と結合する元素を有すると好ましい。当該酸素欠損を形成する元素、または酸素欠損と結合する元素としては、代表的には水素、ホウ素、炭素、窒素、フッ素、リン、硫黄、塩素、チタン、希ガス等が挙げられる。また、希ガス元素の代表例としては、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、及びキセノン等がある。上記酸素欠損を形成する元素が、絶縁層２１３中に１つまたは複数含まれる場合、絶縁層２１３からソース領域２３１ｓ、及びドレイン領域２３１ｄに拡散する、および／または不純物添加処理によりソース領域２３１ｓ、及びドレイン領域２３１ｄ中に添加される。
Further, it is preferable that the
不純物元素が酸化物半導体膜に添加されると、酸化物半導体膜中の金属元素と酸素の結合が切断され、酸素欠損が形成される。または、不純物元素が酸化物半導体膜に添加されると、酸化物半導体膜中の金属元素と結合していた酸素が不純物元素と結合し、金属元素から酸素が脱離され、酸素欠損が形成される。これらの結果、酸化物半導体膜においてキャリア密度が増加し、導電性が高くなる。 When an impurity element is added to the oxide semiconductor film, the bond between the metal element and oxygen in the oxide semiconductor film is broken, and an oxygen deficiency is formed. Alternatively, when an impurity element is added to the oxide semiconductor film, oxygen bonded to the metal element in the oxide semiconductor film is combined with the impurity element, oxygen is desorbed from the metal element, and an oxygen deficiency is formed. NS. As a result, the carrier density of the oxide semiconductor film is increased and the conductivity is increased.
また、導電層２２１は、第１のゲート電極としての機能を有し、導電層２２３は、第２のゲート電極としての機能を有し、導電層２２２ａは、ソース電極としての機能を有し、導電層２２２ｂは、ドレイン電極としての機能を有する。
Further, the
また、図１１（Ｃ）に示すように、絶縁層２１１及び絶縁層２１２には開口部２３７が設けられる。また、導電層２２１は、開口部２３７を介して、導電層２２３と、電気的に接続される。よって、導電層２２１と導電層２２３には、同じ電位が与えられる。なお、開口部２３７を設けずに、導電層２２１と、導電層２２３と、に異なる電位を与えてもよい。または、開口部２３７を設けずに、導電層２２１を遮光膜として用いてもよい。例えば、導電層２２１を遮光性の材料により形成することで、チャネル領域２３１ｉに照射される下方からの光を抑制することができる。
Further, as shown in FIG. 11C, the insulating
また、図１１（Ｂ）（Ｃ）に示すように、金属酸化物層２３１は、第１のゲート電極として機能する導電層２２１と、第２のゲート電極として機能する導電層２２３のそれぞれと対向するように位置し、２つのゲート電極として機能する導電膜に挟まれている。
Further, as shown in FIGS. 11B and 11C, the
また、トランジスタ２００ｃもトランジスタ２００ａ及びトランジスタ２００ｂと同様にＳ−ｃｈａｎｎｅｌ構造をとる。このような構成を有することで、トランジスタ２００ｃに含まれる金属酸化物層２３１を、第１のゲート電極として機能する導電層２２１及び第２のゲート電極として機能する導電層２２３の電界によって電気的に取り囲むことができる。
Further, the
トランジスタ２００ｃは、Ｓ−ｃｈａｎｎｅｌ構造を有するため、導電層２２１または導電層２２３によってチャネルを誘起させるための電界を効果的に金属酸化物層２３１に印加することができるため、トランジスタ２００ｃの電流駆動能力が向上し、高いオン電流特性を得ることが可能となる。また、オン電流を高くすることが可能であるため、トランジスタ２００ｃを微細化することが可能となる。また、トランジスタ２００ｃは、導電層２２１、及び導電層２２３によって取り囲まれた構造を有するため、トランジスタ２００ｃの機械的強度を高めることができる。
Since the
なお、トランジスタ２００ｃを、導電層２２３の金属酸化物層２３１に対する位置、または導電層２２３の形成方法から、ＴＧＳＡ（Ｔｏｐ Ｇａｔｅ Ｓｅｌｆ Ａｌｉｇｎ）型のＦＥＴと呼称してもよい。
The
なお、トランジスタ２００ｃにおいても、トランジスタ２００ｂと同様に金属酸化物層２３１を２層以上積層する構成にしてもよい。
The
また、トランジスタ２００ｃにおいて、絶縁層２１２が導電層２２３と重なる部分にのみ設けられているが、これに限られることなく、絶縁層２１２が金属酸化物層２３１を覆う構成にすることもできる。また、導電層２２１を設けない構成にすることもできる。
Further, in the
＜構成例２＞
図１２に示す表示装置３００Ａは、トランジスタ２０１、トランジスタ２０３、トランジスタ２０５、及びトランジスタ２０６を有さず、トランジスタ２８１、トランジスタ２８４、トランジスタ２８５、及びトランジスタ２８６を有する点で、主に表示装置３００と異なる。
<Structure example 2>
The
なお、図１２では、絶縁層１１７及び接続部２０７等の位置も図８と異なる。図１２では、画素の端部を図示している。絶縁層１１７は、液晶素子１８０の端部に重ねて配置されている。また、絶縁層１１７は、遮光層１３２の端部に重ねて配置されている。このように、絶縁層は、表示領域と重ならない部分（遮光層１３２と重なる部分）に配置されてもよい。
In FIG. 12, the positions of the insulating
トランジスタ２８４及びトランジスタ２８５のように、表示装置が有する２つのトランジスタは、部分的に積層して設けられていてもよい。これにより、画素回路の占有面積を縮小することが可能なため、精細度を高めることができる。また、発光素子１７０の発光面積を大きくでき、開口率を向上させることができる。発光素子１７０は、開口率が高いと、必要な輝度を得るための電流密度を低くできるため、信頼性が向上する。
The two transistors included in the display device, such as the
トランジスタ２８１、トランジスタ２８４、及びトランジスタ２８６は、導電層２２１ａ、絶縁層２１１、金属酸化物層２３１、導電層２２２ａ、及び導電層２２２ｂを有する。導電層２２１ａは、絶縁層２１１を介して金属酸化物層２３１と重なる。導電層２２２ａ及び導電層２２２ｂは、金属酸化物層２３１と電気的に接続される。トランジスタ２８１は、導電層２２３を有する。
The
トランジスタ２８５は、導電層２２２ｂ、絶縁層２１７、金属酸化物層２６１、導電層２２３、絶縁層２１２、絶縁層２１３、導電層２６３ａ、及び導電層２６３ｂを有する。導電層２２２ｂは、絶縁層２１７を介して金属酸化物層２６１と重なる。導電層２２３は、絶縁層２１２及び絶縁層２１３を介して金属酸化物層２６１と重なる。導電層２６３ａ及び導電層２６３ｂは、金属酸化物層２６１と電気的に接続される。
The
導電層２２１ａは、ゲートとして機能する。絶縁層２１１は、ゲート絶縁層として機能する。導電層２２２ａはソースまたはドレインの一方として機能する。トランジスタ２８６が有する導電層２２２ｂは、ソースまたはドレインの他方として機能する。
The
トランジスタ２８４とトランジスタ２８５が共有している導電層２２２ｂは、トランジスタ２８４のソースまたはドレインの他方として機能する部分と、トランジスタ２８５のゲートとして機能する部分を有する。絶縁層２１７、絶縁層２１２、及び絶縁層２１３は、ゲート絶縁層として機能する。導電層２６３ａ及び導電層２６３ｂのうち、一方はソースとして機能し、他方はドレインとして機能する。導電層２２３は、ゲートとして機能する。
The
なお、図７などに示すトランジスタ２０１、トランジスタ２０３、トランジスタ２０５、およびトランジスタ２０６と同様に、トランジスタ２８１、トランジスタ２８４、トランジスタ２８５、およびトランジスタ２８６も、図１２に示す形状に限られない。例えば、トランジスタ２８１、トランジスタ２８４、トランジスタ２８５、およびトランジスタ２８６を、図９乃至図１１に示すトランジスタ２００ａ乃至トランジスタ２００ｃのような形状にしてもよい。
Similar to the
＜構成例３＞
図１３に、表示装置３００Ｂの表示部の断面図を示す。
<Structure example 3>
FIG. 13 shows a cross-sectional view of the display unit of the
図１３に示す表示装置３００Ｂは、基板３５１と基板３６１の間に、トランジスタ２９５、トランジスタ２９６、液晶素子１８０、発光素子１７０、絶縁層２２０、絶縁層２２４、着色層１３４等を有する。
The
ここで、トランジスタ２９５は、図１１に示すトランジスタ２００ｃと同様の構成とし、トランジスタ２９６は、図７に示すトランジスタ２０６と同様の構成とする。ただし、トランジスタ２９５及びトランジスタ２９６はこれに限られず、適宜上記のトランジスタの構成を用いることができる。
Here, the
液晶素子１８０では、外光を電極３１１ｂが反射し、基板３６１側に反射光を射出する。発光素子１７０は、基板３６１側に光を射出する。液晶素子１８０及び発光素子１７０の構成については、構成例１を参照できる。
In the
基板３６１には、絶縁層１２１、及び液晶素子１８０の共通電極として機能する電極１１３、配向膜１３３ｂが設けられている。
The
液晶層１１２は、配向膜１３３ａ及び配向膜１３３ｂを介して、電極３１１ａ及び電極１１３の間に挟持されている。
The
トランジスタ２９６は、絶縁層２１２及び絶縁層２１３で覆われている。絶縁層２１３と着色層１３４は、接着層１４２によって、絶縁層１９４と貼り合わされている。
The
表示装置３００Ｂは、液晶素子１８０を駆動するトランジスタ２９６と発光素子１７０を駆動するトランジスタ２９５とを、異なる面上に形成するため、それぞれの表示素子を駆動するために適した構造、材料を用いて形成することが容易である。
In the
＜構成例４＞
上記において、液晶素子で単色表示を行う例について示したが、本実施の形態に係る表示装置は、液晶素子でフルカラー表示を行う構成にすることもできる。図１４及び図１５を用いて、液晶素子でフルカラー表示を行うことができる表示装置３００Ｃについて説明する。図１４に表示装置３００Ｃの断面図を示し、図１５（Ａ）（Ｂ）に表示装置３００Ｃの構成の一部の上面図を示す。
<Structure example 4>
In the above, an example in which a single color display is performed by the liquid crystal element has been shown, but the display device according to the present embodiment may be configured to perform full color display by the liquid crystal element. A display device 300C capable of performing full-color display with a liquid crystal element will be described with reference to FIGS. 14 and 15. FIG. 14 shows a cross-sectional view of the display device 300C, and FIGS. 15A and 15B show a top view of a part of the configuration of the display device 300C.
図１４に示す表示装置３００Ｃは、基板３６１に着色層１３１ａ及び着色層１３１ｂが設けられている点において、図８に示す表示装置３００と異なる。着色層１３１ａ及び着色層１３１ｂは、絶縁層１２１に覆われている。着色層１３１ｂが発光素子１７０（開口４５１、着色層１３４ということもできる。）と重なるように設けられており、着色層１３１ａは電極３１１ｂと重なる領域を有するように設けられている。
The display device 300C shown in FIG. 14 is different from the
着色層１３１ａを通過して入射する外光は、液晶素子１８０で反射されて着色層１３１ａを通過して基板３６１側に射出される。このように、表示装置３００Ｃは、液晶素子１８０を用いて、着色層１３１ａに応じた色を表示することができる。
The external light that passes through the colored layer 131a and is incident is reflected by the
ここで、着色層１３１ｂは、着色層１３４と同じ色の可視光を透過させる機能を有する。これにより、発光素子１７０から射出され、着色層１３４を通過した光を、着色層１３１ａで干渉することなく、基板３６１側に取り出すことができる。
Here, the colored layer 131b has a function of transmitting visible light of the same color as the
さらに、図１４に示すように、着色層１３１ｂを通過して入射する外光は、入射の際に着色層１３１ｂ及び着色層１３４を通過し、反射の際も着色層１３４及び着色層１３１ｂを通過する。このように、着色層１３１ｂを通過して入射する外光は、着色層を複数回通過することで減衰される。これにより、液晶素子１８０で反射される着色層１３１ａに応じた色の光に、意図しない色の光が混ざることを低減することができる。
Further, as shown in FIG. 14, the external light incident through the colored layer 131b passes through the colored layer 131b and the
図１５（Ａ）は電極３１１ｂの上面図を、図１５（Ｂ）は着色層１３１ａ及び着色層１３１ｂの上面図を示す。図１５（Ａ）（Ｂ）に示すように、画素４１０ａ、画素４１０ｂ、画素４１０ｃ、および画素４１０ｄが配置されている。それぞれの画素には３個の発光素子１７０が設けられており、発光素子１７０に重ねて、着色層１３４ａと開口４５１ａと着色層１３１ｂａ、着色層１３４ｂと開口４５１ｂと着色層１３１ｂｂ、および着色層１３４ｃと開口４５１ｃと着色層１３１ｂｃ、が設けられている。
FIG. 15A shows a top view of the
また、画素４１０ａには、電極３１１ｂａと、着色層１３１ａａが設けられている。また、画素４１０ｂには、電極３１１ｂｂと、着色層１３１ａｂが設けられている。また、画素４１０ｃには、電極３１１ｂｃと、着色層１３１ａｃが設けられている。また、画素４１０ｄには、電極３１１ｂｄと、着色層１３１ａｄが設けられている。
Further, the
着色層１３１ａａ、着色層１３１ａｂ、着色層１３１ａｃ、および着色層１３１ａｄ、はそれぞれ異なる色の光を透過する機能を有する。例えば、画素４１０ａに赤色、画素４１０ｂに緑色、画素４１０ｃに青色、画素４１０ｄに黄色、を発色させる場合、着色層１３１ａａが赤色の光を透過し、着色層１３１ａｂが緑色の光を透過し、着色層１３１ａｃが青色の光を透過し、着色層１３１ａｄが黄色の光を透過するようにすればよい。なお、例えば、画素４１０ｄに黄色ではなく、白色を発色させる場合は、着色層１３１ａｄを設けない構成にすればよい。
The colored layer 131aa, the colored layer 131ab, the colored layer 131ac, and the colored layer 131ad each have a function of transmitting light of different colors. For example, when the
ここで、例えば、上記の画素４１０ａにおいて、着色層１３４ａに赤色の光を透過させる場合、着色層１３１ｂａと着色層１３４ａは同じ赤色の光を透過させることになり、着色層１３１ａａと着色層１３１ｂａも同じ赤色の光を透過させることになる。このような場合、着色層１３１ａａと着色層１３１ｂａを作り分ける必要はなく、一体の着色層とすればよい。
Here, for example, in the
このように、画素４１０ａ乃至画素４１０ｄは、発光素子１７０と着色層１３４ａ乃至着色層１３４ｃを用いてフルカラー表示を行い、且つ、液晶素子１８０を用いて着色層１３１ａａ乃至着色層１３１ａｄに応じた色を表示することができる。ここで、画素４１０ａ乃至画素４１０ｄを合わせて、それぞれの画素が液晶素子１８０を用いた副画素として機能する、１個のフルカラー表示の画素とみなすことができる。言い換えると、表示装置３００Ｃでは、液晶素子１８０を用いてフルカラー表示を行うことができ、且つ発光素子１７０を用いて、液晶素子１８０の約２倍の解像度でフルカラー表示を行うことができる。
As described above, the
例えば、表示装置３００Ｃを、ＡＲ（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ（拡張現実））コンテンツの表示が可能なアプリケーションを有する携帯端末に用いることができる。当該携帯端末において、カメラ機能で取得した画像または動画を第１の画素４１０Ｌを用いて表示し、当該画像または動画中の場所、建造物、物品、人物などに付随する情報を第２の画素４１０Ｅを用いて表示すればよい。
For example, the display device 300C can be used for a mobile terminal having an application capable of displaying AR (Augmented Reality) content. In the mobile terminal, the image or video acquired by the camera function is displayed using the
ここで、付随する情報としては、テキストでもよいし、画像または動画でもよい。例えば、カメラ機能で取得した画像または動画中の場所、建造物、物品、人物などの説明を付加するアプリケーションならば、付随する情報は主にテキストになる。また、例えば、カメラ機能で取得した画像または動画中の場所、建造物、物品、人物などに対応したキャラクターを表示するゲームアプリケーションならば、付随する情報は主に、当該キャラクターの画像または動画になる。 Here, the accompanying information may be text, an image, or a moving image. For example, in the case of an application that adds a description of a place, a building, an article, a person, etc. in an image or a moving image acquired by a camera function, the accompanying information is mainly text. Further, for example, in the case of a game application that displays a character corresponding to a place, a building, an article, a person, etc. in an image or video acquired by a camera function, the accompanying information is mainly an image or video of the character. ..
上記において、カメラ機能で取得した画像または動画の表示部分は、付随する情報の部分よりレイアウト面積が広い場合も多いため、画像または動画の表示部分を、消費電力の小さい第１の画素４１０Ｌで表示し、付随する情報の部分だけを第２の画素４１０Ｅで表示することにより、消費電力の低減を図ることができる。
In the above, since the display portion of the image or video acquired by the camera function often has a larger layout area than the accompanying information portion, the display portion of the image or video is displayed by the
第１の画素４１０Ｌで静止画像を表示する場合、上記のようにフレーム周波数が１Ｈｚ以下の静止画表示にすることにより、さらに消費電力の低減を図ることができる。
When a still image is displayed by the
また、ゲームアプリケーションの場合、カメラ機能で取得した画像または動画は背景的に扱われ、付随する情報（例えばキャラクターの画像など）がゲームの主目標となる場合が多い。よって、背景を表示する第１の画素４１０Ｌより解像度の高い第２の画素４１０Ｅで、キャラクターの画像を表示することにより、鮮明に当該キャラクターを表示し、ユーザーにより大きな高揚感を与えることができる。
Further, in the case of a game application, an image or a moving image acquired by a camera function is treated as a background, and accompanying information (for example, a character image) is often the main goal of the game. Therefore, by displaying the image of the character on the
また、上記において、カメラで取得した画像または動画の代わりに、ＧＰＳなどで取得した地図情報を第１の画素４１０Ｌで表示する構成にしてもよい。
Further, in the above, instead of the image or moving image acquired by the camera, the map information acquired by GPS or the like may be displayed by the
なお、表示装置３００Ｃでは、各画素４１０において、着色層１３４ａ乃至着色層１３４ｃと発光素子１７０を用いてフルカラー表示を行う構成としたが、これに限られるものではない。例えば、着色層１３４を設けず、複数の発光素子１７０を副画素ごとに異なる色を発色できるように作り分ける構成にすることもできる。
The display device 300C is configured to perform full-color display in each
＜表示装置３００の作製方法例＞
次に、図１６〜図１９を用いて、本実施の形態に示す表示装置の作製方法について、具体的に説明する。以下では、図７に示す表示装置３００の作製方法の一例について説明する。図１６〜図１９では特に表示装置３００の表示部３６２に着目して、作製方法を説明する。なお、図１６乃至図１９ではトランジスタ２０３の図示を省略する。
<Example of manufacturing method of
Next, the method of manufacturing the display device shown in the present embodiment will be specifically described with reference to FIGS. 16 to 19. Hereinafter, an example of a method for manufacturing the
まず、基板３６１上に、絶縁層１２１を形成する。
First, the insulating
絶縁層１２１は、平坦化層として機能することが好ましい。絶縁層１２１には、アクリル、エポキシ、ポリイミドなどの樹脂を好適に用いることができる。
The insulating
絶縁層１２１には、無機絶縁膜を適用してもよい。絶縁層１２１としては、例えば、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、窒化アルミニウム膜などの無機絶縁膜を用いることができる。また、酸化ハフニウム膜、酸化イットリウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化ガリウム膜、酸化タンタル膜、酸化マグネシウム膜、酸化ランタン膜、酸化セリウム膜、及び酸化ネオジム膜等を用いてもよい。また、上述の絶縁膜を２以上積層して用いてもよい。
An inorganic insulating film may be applied to the insulating
なお、図７に示す回路３６４等では、基板３６１上に遮光層１３２を設けておき、その上に絶縁層１２１を形成する。
In the
また、図１４に示す表示装置３００Ｃを作製する場合、絶縁層１２１を成膜する前に、着色層１３１ａ及び着色層１３１ｂを形成する。着色層１３１ａ及び着色層１３１ｂは、感光性の材料を用いて形成することで、フォトリソグラフィ法等により島状に加工することができる。
Further, when the display device 300C shown in FIG. 14 is manufactured, the colored layer 131a and the colored layer 131b are formed before the insulating
次に、電極１１３を形成する。電極１１３は、導電膜を成膜した後、レジストマスクを形成し、当該導電膜をエッチングした後にレジストマスクを除去することにより形成できる。電極１１３は、可視光を透過する導電材料を用いて形成する。
Next, the
次に、電極１１３上に、絶縁層１１７を形成する。絶縁層１１７には、有機絶縁膜を用いることが好ましい。
Next, the insulating
次に、電極１１３及び絶縁層１１７上に、配向膜１３３ｂを形成する（図１６（Ａ））。配向膜１３３ｂは、樹脂等の薄膜を形成した後に、ラビング処理を行うことで形成できる。
Next, an
また、図１６（Ａ）を用いて説明した工程とは独立して、図１６（Ｂ）から図１９（Ａ）までに示す工程を行う。 Further, the steps shown in FIGS. 16 (B) to 19 (A) are performed independently of the steps described with reference to FIG. 16 (A).
まず、作製基板６１上に剥離層６２を形成し、剥離層６２上に絶縁層６３を形成する（図１６（Ｂ））。
First, the
この工程では、作製基板６１を剥離する際に、作製基板６１と剥離層６２の界面、剥離層６２と絶縁層６３の界面、又は剥離層６２中で分離が生じるような材料を選択する。本実施の形態では、絶縁層６３と剥離層６２の界面で分離が生じる場合を例示するが、剥離層６２や絶縁層６３に用いる材料の組み合わせによってはこれに限られない。
In this step, when the
作製基板６１は、搬送が容易となる程度に剛性を有し、かつ作製工程にかかる温度に対して耐熱性を有する。作製基板６１に用いることができる材料としては、例えば、ガラス、石英、セラミック、サファイヤ、樹脂、半導体、金属または合金などが挙げられる。ガラスとしては、例えば、無アルカリガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス等が挙げられる。
The
剥離層６２は、有機材料または無機材料を用いて形成することができる。
The
剥離層６２に用いることができる無機材料としては、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、亜鉛、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を含む金属、該元素を含む合金、該元素を含む金属酸化物、または該元素を含む化合物等が挙げられる。シリコンを含む層の結晶構造は、非晶質、微結晶、多結晶のいずれでもよい。
As the inorganic material that can be used for the
無機材料を用いる場合、剥離層６２の厚さは、１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下、好ましくは１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下、より好ましくは１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
When an inorganic material is used, the thickness of the
無機材料を用いる場合、剥離層６２は、例えばスパッタリング法、ＣＶＤ法、ＡＬＤ法、蒸着法等により形成できる。
When an inorganic material is used, the
剥離層６２に用いることができる有機材料としては、例えば、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミドアミド樹脂、シロキサン樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。
Examples of the organic material that can be used for the
有機材料を用いる場合、剥離層６２の厚さは、０．０１μｍ以上１０μｍ未満であることが好ましく、０．１μｍ以上３μｍ以下であることがより好ましく、０．５μｍ以上１μｍ以下であることがさらに好ましい。剥離層６２の厚さを上記範囲とすることで、作製のコストを低減することができる。ただし、これに限定されず、剥離層６２の厚さは、１０μｍ以上、例えば、１０μｍ以上２００μｍ以下としてもよい。
When an organic material is used, the thickness of the
有機材料を用いる場合、剥離層６２の形成方法としては、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、インクジェット、ディスペンス、スクリーン印刷、オフセット印刷、ドクターナイフ、スリットコート、ロールコート、カーテンコート、ナイフコート等が挙げられる。
When an organic material is used, examples of the method for forming the
絶縁層６３としては、無機絶縁膜を用いることが好ましい。絶縁層６３には、例えば、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、窒化アルミニウム膜などの無機絶縁膜を用いることができる。また、酸化ハフニウム膜、酸化イットリウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化ガリウム膜、酸化タンタル膜、酸化マグネシウム膜、酸化ランタン膜、酸化セリウム膜、及び酸化ネオジム膜等を用いてもよい。また、上述の絶縁膜を２以上積層して用いてもよい。
It is preferable to use an inorganic insulating film as the insulating
例えば、剥離層６２に、タングステンなどの高融点金属材料を含む層と当該金属材料の酸化物を含む層との積層構造を適用し、絶縁層６３に、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、または窒化酸化シリコン等の無機絶縁膜を複数有する積層構造を適用してもよい。剥離層６２に高融点金属材料を用いると、これよりも後に形成する層の形成温度を高めることが可能で、不純物の濃度が低減され、信頼性の高い表示装置を実現できる。なお、剥離後に、表示装置にとって不要な層（剥離層６２、絶縁層６３など）を除去する工程を有していてもよい。または、剥離層６２または絶縁層６３を除去せず、表示装置の構成要素としてもよい。
For example, a laminated structure of a layer containing a refractory metal material such as tungsten and a layer containing an oxide of the metal material is applied to the
次に、絶縁層６３上に電極３１１ａを形成し、電極３１１ａ上に電極３１１ｂを形成する（図１６（Ｃ））。電極３１１ｂは、電極３１１ａ上に開口４５１を有する。電極３１１ａ及び電極３１１ｂは、それぞれ、導電膜を成膜した後、レジストマスクを形成し、当該導電膜をエッチングした後にレジストマスクを除去することにより形成できる。電極３１１ａは、可視光を透過する導電材料を用いて形成する。電極３１１ｂは、可視光を反射する導電材料を用いて形成する。
Next, the
次に、絶縁層２２０を形成する（図１６（Ｄ））。絶縁層２２０は、剥離層６２及び絶縁層６３に含まれる不純物が、後に形成するトランジスタや表示素子に拡散することを防ぐバリア層として用いることができる。剥離層６２に有機材料を用いる場合、絶縁層２２０は、例えば、剥離層６２を加熱した際に、剥離層６２に含まれる水分等がトランジスタや表示素子に拡散することを防ぐことが好ましい。そのため、絶縁層２２０は、バリア性が高いことが好ましい。
Next, the insulating
絶縁層２２０としては、絶縁層１２１に用いることができる無機絶縁膜及び樹脂等を用いることができる。
As the insulating
次に、絶縁層２２０上に電極３１２を形成する（図１６（Ｄ））。電極３１２は、接続部２０７を形成する位置と重ならないように設けられる。電極３１２は、電極３１１ｂの開口４５１と重なるように開口を有することが好ましい。電極３１２は、それぞれ、導電膜を成膜した後、レジストマスクを形成し、当該導電膜をエッチングした後にレジストマスクを除去することにより形成できる。電極３１２は、可視光を反射する導電材料を用いて形成してもよいし、可視光を透過する導電材料を用いて形成してもよい。
Next, the
次に、絶縁層２２４を形成する。そして、接続部２０７を形成する位置に対応するように、絶縁層２２０及び絶縁層２２４に電極３１１ｂに達する開口を設ける。絶縁層２２４としては、絶縁層１２１に用いることができる無機絶縁膜及び樹脂等を用いることができる。
Next, the insulating
次に、絶縁層２２４上に、トランジスタ２０５及びトランジスタ２０６を形成する。
Next, the
ここではトランジスタ２０６として、金属酸化物層２３１として金属酸化物を有する、ボトムゲート構造のトランジスタを作製する場合を示す。トランジスタ２０５は、トランジスタ２０６の構成に導電層２２３及び絶縁層２１２を追加した構成であり、２つのゲートを有する。金属酸化物は、酸化物半導体として機能することができる。ここで、金属酸化物層２３１として酸化物半導体などの、シリコンよりもバンドギャップが広く、且つキャリア密度の小さい半導体材料を用いると、トランジスタのオフ電流を低減できる。
Here, a case where a transistor having a bottom gate structure having a metal oxide as the
具体的には、まず、絶縁層２２４上に、導電層２２１ａ及び導電層２２１ｂを形成する。導電層２２１ａ及び導電層２２１ｂは、導電膜を成膜した後、レジストマスクを形成し、当該導電膜をエッチングした後にレジストマスクを除去することで形成できる。ここで、絶縁層２２０及び絶縁層２２４の開口を介して、導電層２２１ｂと電極３１１ｂとが接続される接続部２０７を形成する。
Specifically, first, the
続いて、絶縁層２１１を形成する。
Subsequently, the insulating
絶縁層２１１としては、例えば、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、窒化アルミニウム膜などの無機絶縁膜を用いることができる。また、酸化ハフニウム膜、酸化イットリウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化ガリウム膜、酸化タンタル膜、酸化マグネシウム膜、酸化ランタン膜、酸化セリウム膜、及び酸化ネオジム膜等を用いてもよい。また、上述の絶縁膜を２以上積層して用いてもよい。
As the insulating
無機絶縁膜は、成膜温度が高いほど緻密でバリア性の高い膜となるため、高温で形成することが好ましい。無機絶縁膜の成膜時の基板温度は、室温（２５℃）以上３５０℃以下が好ましく、１００℃以上３００℃以下がさらに好ましい。 The higher the film formation temperature, the denser the inorganic insulating film and the higher the barrier property, so it is preferable to form the inorganic insulating film at a high temperature. The substrate temperature at the time of forming the inorganic insulating film is preferably room temperature (25 ° C.) or higher and 350 ° C. or lower, and more preferably 100 ° C. or higher and 300 ° C. or lower.
続いて、金属酸化物層２３１を形成する。本実施の形態では、金属酸化物層２３１として、金属酸化物を用いる。金属酸化物層２３１は、金属酸化物膜を成膜した後、レジストマスクを形成し、当該金属酸化物膜をエッチングした後にレジストマスクを除去することで形成できる。
Subsequently, the
金属酸化物膜の成膜時の基板温度は、３５０℃以下が好ましく、室温以上２００℃以下がより好ましく、室温以上１３０℃以下がさらに好ましい。 The substrate temperature at the time of forming the metal oxide film is preferably 350 ° C. or lower, more preferably room temperature or higher and 200 ° C. or lower, and further preferably room temperature or higher and 130 ° C. or lower.
金属酸化物膜は、不活性ガス及び酸素ガスのいずれか一方を用いて成膜することができる。なお、金属酸化物膜の成膜時における酸素の流量比（酸素分圧）に、特に限定はない。ただし、電界効果移動度が高いトランジスタを得る場合においては、金属酸化物膜の成膜時における酸素の流量比（酸素分圧）は、０％以上３０％以下が好ましく、５％以上３０％以下がより好ましく、７％以上１５％以下がさらに好ましい。 The metal oxide film can be formed by using either an inert gas or an oxygen gas. The oxygen flow rate ratio (oxygen partial pressure) at the time of forming the metal oxide film is not particularly limited. However, in the case of obtaining a transistor having high field effect mobility, the oxygen flow rate ratio (oxygen partial pressure) at the time of film formation of the metal oxide film is preferably 0% or more and 30% or less, and 5% or more and 30% or less. Is more preferable, and 7% or more and 15% or less is further preferable.
金属酸化物膜は、少なくともインジウムまたは亜鉛を含むことが好ましい。特にインジウム及び亜鉛を含むことが好ましい。 The metal oxide film preferably contains at least indium or zinc. In particular, it preferably contains indium and zinc.
金属酸化物は、エネルギーギャップが２ｅＶ以上であることが好ましく、２．５ｅＶ以上であることがより好ましく。３ｅＶ以上であることがさらに好ましい。このように、エネルギーギャップの広い金属酸化物を用いることで、トランジスタのオフ電流を低減することができる。 The metal oxide preferably has an energy gap of 2 eV or more, and more preferably 2.5 eV or more. It is more preferably 3 eV or more. As described above, by using the metal oxide having a wide energy gap, the off-current of the transistor can be reduced.
金属酸化物膜は、スパッタリング法により形成することができる。そのほか、例えばＰＬＤ法、ＰＥＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、ＡＬＤ法、真空蒸着法などを用いてもよい。 The metal oxide film can be formed by a sputtering method. In addition, for example, a PLD method, a PECVD method, a thermal CVD method, an ALD method, a vacuum deposition method, or the like may be used.
続いて、導電層２２２ａ及び導電層２２２ｂを形成する。導電層２２２ａ及び導電層２２２ｂは、導電膜を成膜した後、レジストマスクを形成し、当該導電膜をエッチングした後にレジストマスクを除去することにより形成できる。導電層２２２ａ及び導電層２２２ｂは、それぞれ、金属酸化物層２３１と接続される。ここで、トランジスタ２０６が有する導電層２２２ａは、導電層２２１ｂと電気的に接続される。これにより、接続部２０７では、電極３１１ｂと導電層２２２ａを電気的に接続することができる。
Subsequently, the
なお、導電層２２２ａ及び導電層２２２ｂの加工の際に、レジストマスクに覆われていない金属酸化物層２３１の一部がエッチングにより薄膜化する場合がある。
When the
以上のようにして、トランジスタ２０６を作製できる（図１７（Ａ））。トランジスタ２０６において、導電層２２１ａの一部はゲートとして機能し、絶縁層２１１の一部はゲート絶縁層として機能し、導電層２２２ａ及び導電層２２２ｂは、それぞれソースまたはドレインのいずれか一方として機能する。
As described above, the
次に、トランジスタ２０６を覆う絶縁層２１２を形成し、絶縁層２１２上に導電層２２３を形成する。
Next, the insulating
絶縁層２１２は、絶縁層２１１と同様の方法により形成することができる。
The insulating
トランジスタ２０５が有する導電層２２３は、導電膜を成膜した後、レジストマスクを形成し、当該導電膜をエッチングした後にレジストマスクを除去することにより形成できる。
The
以上のようにして、トランジスタ２０５を作製できる（図１７（Ａ））。トランジスタ２０５において、導電層２２１ａの一部及び導電層２２３の一部はゲートとして機能し、絶縁層２１１の一部及び絶縁層２１２の一部はゲート絶縁層として機能し、導電層２２２ａ及び導電層２２２ｂは、それぞれソースまたはドレインのいずれか一方として機能する。
As described above, the
次に、絶縁層２１３を形成する（図１７（Ａ））。絶縁層２１３は、絶縁層２１１と同様の方法により形成することができる。
Next, the insulating
また、絶縁層２１２として、酸素を含む雰囲気下で成膜した酸化シリコン膜や酸化窒化シリコン膜等の酸化物絶縁膜を用いることが好ましい。さらに、当該酸化シリコン膜や酸化窒化シリコン膜上に、絶縁層２１３として、窒化シリコン膜などの酸素を拡散、透過しにくい絶縁膜を積層することが好ましい。酸素を含む雰囲気下で形成した酸化物絶縁膜は、加熱により多くの酸素を放出しやすい絶縁膜とすることができる。このような酸素を放出する酸化絶縁膜と、酸素を拡散、透過しにくい絶縁膜を積層した状態で、加熱処理を行うことにより、金属酸化物層２３１に酸素を供給することができる。その結果、金属酸化物層２３１中の酸素欠損、及び金属酸化物層２３１と絶縁層２１２の界面の欠陥を修復し、欠陥準位を低減することができる。これにより、極めて信頼性の高い表示装置を実現できる。
Further, as the insulating
図８に示す表示装置３００などを作製する場合、絶縁層２１３上に、着色層１３４を形成する。着色層１３４は、電極３１１ｂの開口４５１と重なるように配置する。着色層１３４は、上記の着色層１３１ａ及び着色層１３１ｂと同様の方法により形成することができる。
When the
次に、絶縁層２１３上に絶縁層２１４を形成する（図１７（Ｂ））。絶縁層２１４は、後に形成する表示素子の被形成面を有する層であるため、平坦化層として機能することが好ましい。絶縁層２１４は、絶縁層１２１に用いることのできる樹脂または無機絶縁膜を援用できる。
Next, the insulating
次に、絶縁層２１２、絶縁層２１３、及び絶縁層２１４に、トランジスタ２０５が有する導電層２２２ｂに達する開口を形成する。
Next, openings are formed in the insulating
次に、電極１９１を形成する（図１７（Ｂ））。電極１９１は、導電膜を成膜した後、レジストマスクを形成し、当該導電膜をエッチングした後にレジストマスクを除去することにより形成できる。ここで、トランジスタ２０５が有する導電層２２２ｂと電極１９１とが接続する。電極１９１は、可視光を透過する導電材料を用いて形成する。
Next, the
次に、電極１９１の端部を覆う絶縁層２１６を形成する（図１７（Ｂ））。絶縁層２１６は、絶縁層１２１に用いることのできる樹脂または無機絶縁膜を援用できる。絶縁層２１６は、開口４５１と重なる部分に開口を有する。
Next, an insulating
次に、ＥＬ層１９２及び電極１９３を形成する（図１７（Ｂ））。電極１９３は、その一部が発光素子１７０の共通電極として機能する。電極１９３は、可視光を反射する導電材料を用いて形成する。
Next, the
ＥＬ層１９２は、蒸着法、塗布法、印刷法、吐出法などの方法で形成することができる。ＥＬ層１９２を画素毎に作り分ける場合、メタルマスクなどのシャドウマスクを用いた蒸着法、またはインクジェット法等により形成することができる。ＥＬ層１９２を画素毎に作り分けない場合には、メタルマスクを用いない蒸着法を用いることができる。
The
ＥＬ層１９２には、低分子系化合物及び高分子系化合物のいずれを用いることもでき、無機化合物を含んでいてもよい。
Either a low molecular weight compound or a high molecular weight compound can be used for the
ＥＬ層１９２の形成後に行う各工程は、ＥＬ層１９２にかかる温度が、ＥＬ層１９２の耐熱温度以下となるように行う。電極１９３は、蒸着法やスパッタリング法等を用いて形成することができる。
Each step performed after the formation of the
以上のようにして、発光素子１７０を形成することができる（図１７（Ｂ））。発光素子１７０は、一部が画素電極として機能する電極１９１、ＥＬ層１９２、一部が共通電極として機能する電極１９３が積層された構成を有する。発光素子１７０は、発光領域が着色層１３４及び電極３１１ｂの開口４５１と重なるように作製する。
As described above, the
ここでは、発光素子１７０として、ボトムエミッション型の発光素子を作製する例を示したが、本発明の一態様はこれに限られない。
Here, an example of producing a bottom emission type light emitting element as the
発光素子は、トップエミッション型、ボトムエミッション型、デュアルエミッション型のいずれであってもよい。光を取り出す側の電極には、可視光を透過する導電膜を用いる。また、光を取り出さない側の電極には、可視光を反射する導電膜を用いることが好ましい。 The light emitting element may be any of a top emission type, a bottom emission type, and a dual emission type. A conductive film that transmits visible light is used for the electrode on the side that extracts light. Further, it is preferable to use a conductive film that reflects visible light for the electrode on the side that does not take out light.
次に、電極１９３を覆って絶縁層１９４を形成する（図１７（Ｂ））。絶縁層１９４は、発光素子１７０に水などの不純物が拡散することを抑制する保護層として機能する。発光素子１７０は、絶縁層１９４によって封止される。電極１９３を形成した後、大気に曝すことなく、絶縁層１９４を形成することが好ましい。
Next, the
絶縁層１９４は、例えば、上述した絶縁層１２１に用いることができる無機絶縁膜を適用することができる。特に、バリア性の高い無機絶縁膜が含むことが好ましい。また、無機絶縁膜と有機絶縁膜を積層して用いてもよい。
As the insulating
絶縁層１９４の成膜時の基板温度は、ＥＬ層１９２の耐熱温度以下の温度であることが好ましい。絶縁層１９４は、ＡＬＤ法やスパッタリング法等を用いて形成することができる。ＡＬＤ法及びスパッタリング法は低温成膜が可能であるため好ましい。ＡＬＤ法を用いると絶縁層１９４のカバレッジが良好となり好ましい。
The substrate temperature at the time of film formation of the insulating
次に、絶縁層１９４の表面に、接着層１４２を用いて基板３５１を貼り合わせる（図１７（Ｃ））。
Next, the
接着層１４２には、紫外線硬化型等の光硬化型接着剤、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、嫌気型接着剤等の各種硬化型接着剤を用いることができる。また、接着シート等を用いてもよい。
For the
基板３５１には、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）樹脂、ポリアミド樹脂（ナイロン、アラミド等）、ポリシロキサン樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂、ＡＢＳ樹脂、セルロースナノファイバー等を用いることができる。基板３５１には、ガラス、石英、樹脂、金属、合金、半導体等の各種材料を用いてもよい。基板３５１には、可撓性を有する程度の厚さのガラス、石英、樹脂、金属、合金、半導体等の各種材料を用いてもよい。
The
次に、作製基板６１を剥離する（図１８（Ａ））。
Next, the
分離面は、絶縁層６３、剥離層６２、及び作製基板６１等の材料及び形成方法等によって、様々な位置となり得る。
The separation surface may have various positions depending on the material such as the insulating
図１８（Ａ）では、剥離層６２と絶縁層６３との界面で分離が生じる例を示す。分離により、絶縁層６３が露出する。
FIG. 18A shows an example in which separation occurs at the interface between the
分離を行う前に、剥離層６２に分離の起点を形成してもよい。例えば、剥離層６２の一部または一面全体にレーザ光を照射してもよい。これにより、剥離層６２を脆弱化させる、または剥離層６２と絶縁層６３（または作製基板６１）との密着性を低下させることができる。
Before the separation is performed, the separation starting point may be formed in the
例えば、剥離層６２に垂直方向に引っ張る力をかけることにより、作製基板６１を剥離することができる。具体的には、基板３５１の上面の一部を吸着し、上方に引っ張ることにより、作製基板６１を引き剥がすことができる。
For example, the manufactured
剥離層６２と絶縁層６３（または作製基板６１）との間に、刃物などの鋭利な形状の器具を差し込むことで分離の起点を形成してもよい。または、基板３５１側から鋭利な形状の器具で剥離層６２を切り込み、分離の起点を形成してもよい。
A starting point of separation may be formed by inserting a sharply shaped instrument such as a cutting tool between the peeling
次に、絶縁層６３を除去する。例えば、ドライエッチング法などを用いて絶縁層６３を除去することができる。これにより、電極３１１ａが露出する（図１８（Ｂ））。
Next, the insulating
絶縁層６３と電極３１１ａの間に絶縁膜を有する場合、当該絶縁膜を除去してもよいし、残してもよい。絶縁膜を除去する際は、ドライエッチング法などを用いることができる。
When an insulating film is provided between the insulating
次に、露出した電極３１１ａの表面に、配向膜１３３ａを形成する（図１９（Ａ））。配向膜１３３ａは、樹脂等の薄膜を成膜した後に、ラビング処理を行うことにより形成できる。
Next, an
そして、図１６（Ａ）を用いて説明した工程が完了した基板３６１と、図１９（Ａ）までの工程が完了した基板３５１とを、液晶層１１２を挟んで貼り合わせる（図１９（Ｂ））。図１９（Ｂ）では示さないが、図７等に示すように、基板３５１と基板３６１とは接着層１４１で貼り合わされる。接着層１４１は、接着層１４２に用いることのできる材料を援用できる。
Then, the
図１９（Ｂ）に示す液晶素子１８０は、一部が画素電極として機能する電極３１１ａ（及び電極３１１ｂ）、液晶層１１２、一部が共通電極として機能する電極１１３が積層された構成を有する。
The
基板３６１の外側の面には、偏光板１３５を配置する。
A
以上により、表示装置３００を作製することができる。
From the above, the
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。また、本実施の形態に示す複数の構成は、適宜組み合わせることができる。 This embodiment can be appropriately combined with other embodiments. In addition, the plurality of configurations shown in the present embodiment can be combined as appropriate.
（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１で説明した表示装置の、より具体的な構成例について図２０〜図２５を用いて説明する。
(Embodiment 2)
In the present embodiment, a more specific configuration example of the display device described in the first embodiment will be described with reference to FIGS. 20 to 25.
図２０（Ａ）は、先の実施の形態に示す表示装置３００のブロック図である。表示装置３００は、表示部３６２、回路ＧＤ、及び回路ＳＤを有する。表示部３６２は、マトリクス状に配列した複数の画素４１０を有する。
FIG. 20A is a block diagram of the
表示装置３００は、複数の配線Ｇ１、複数の配線Ｇ２、複数の配線Ｇ３、複数の配線ＡＮＯ、複数の配線ＣＳＣＯＭ、複数の配線Ｓ１、複数の配線Ｓ２、及び複数の配線Ｓ３を有する。複数の配線Ｇ１、複数の配線Ｇ２、複数の配線Ｇ３、複数の配線ＡＮＯ、及び複数の配線ＣＳＣＯＭは、それぞれ、Ｒ方向に配列した複数の画素４１０及び回路ＧＤと電気的に接続する。複数の配線Ｓ１、複数の配線Ｓ２、及び複数の配線Ｓ３は、それぞれ、Ｃ方向に配列した複数の画素４１０及び回路ＳＤと電気的に接続する。
The
なお、ここでは簡単のために回路ＧＤと回路ＳＤを１つずつ有する構成を示したが、液晶素子を駆動する回路ＧＤ及び回路ＳＤと、発光素子を駆動する回路ＧＤ及び回路ＳＤとを、別々に設けてもよい。 Although the configuration having one circuit GD and one circuit SD is shown here for the sake of simplicity, the circuit GD and the circuit SD for driving the liquid crystal element and the circuit GD and the circuit SD for driving the light emitting element are separated. It may be provided in.
画素４１０は、実施の形態１に示す構成を参酌すればよい。
The
回路ＧＤには、シフトレジスタ等の様々な順序回路等を用いることができる。回路ＧＤには、トランジスタ及び容量素子等を用いることができる。回路ＧＤが有するトランジスタは、画素４１０に含まれるトランジスタと同じ工程で形成することができる。
As the circuit GD, various sequential circuits such as a shift register can be used. Transistors, capacitive elements, and the like can be used in the circuit GD. The transistor included in the circuit GD can be formed in the same process as the transistor included in the
回路ＳＤには、例えば、集積回路を用いることができる。具体的には、回路ＳＤには、シリコン基板上に形成された集積回路を用いることができる。 For the circuit SD, for example, an integrated circuit can be used. Specifically, an integrated circuit formed on a silicon substrate can be used for the circuit SD.
例えば、ＣＯＧ方式またはＣＯＦ方式等を用いて、画素４１０と電気的に接続されるパッドに回路ＳＤを実装することができる。具体的には、異方性導電膜を用いて、パッドに集積回路を実装できる。
For example, the circuit SD can be mounted on a pad electrically connected to the
図２１は、画素４１０の回路図の一例である。図２１では、図５などに示す発光素子を３個有する画素４１０を示している。画素４１０は、第１の画素４１０Ｌ、画素４１０Ｅａ、画素４１０Ｅｂ、および画素４１０Ｅｃを有する。第１の画素４１０Ｌは液晶素子１８０を、画素４１０Ｅａは発光素子１７０ａを、画素４１０Ｅｂは発光素子１７０ｂを、画素４１０Ｅｃは発光素子１７０ｃを、有する。ここで、画素４１０Ｅａ、画素４１０Ｅｂ、および画素４１０Ｅｃは、それぞれ図１（Ｂ）に示す第２の画素４１０Ｅの副画素として機能する。
FIG. 21 is an example of a circuit diagram of the
第１の画素４１０Ｌは、スイッチＳＷ１、容量素子Ｃ１、および液晶素子１８０等を有する。また、画素４１０Ｅａ乃至画素４１０Ｅｃは、発光素子１７０ａ乃至発光素子１７０ｃのいずれか、スイッチＳＷ２、トランジスタＭ、容量素子Ｃ２、および容量素子Ｃ３等を有する。また、画素４１０には、配線Ｇ１、配線Ｇ２、配線Ｇ３、配線ＡＮＯ、配線ＣＳＣＯＭ１、配線ＣＳＣＯＭ２、配線Ｓ１、配線Ｓ２、及び配線Ｓ３が電気的に接続されている。また、図２１では、液晶素子１８０と電気的に接続する配線ＶＣＯＭ１、及び発光素子１７０ａ乃至発光素子１７０ｃと電気的に接続する配線ＶＣＯＭ２を示している。また、容量素子Ｃ１は、図１などに示す容量素子２７０に対応し、配線ＣＳＣＯＭ１は、図１などに示す電極３１２に対応する。
The
図２１では、スイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ２にトランジスタを用いた場合の例を示している。 FIG. 21 shows an example in which a transistor is used for the switch SW1 and the switch SW2.
次に、第１の画素４１０Ｌにおける、各素子及び配線の接続関係について説明する。スイッチＳＷ１のゲートは、配線Ｇ１と接続されている。スイッチＳＷ１のソース及びドレインのうち一方は、配線Ｓ１と接続され、他方は、容量素子Ｃ１の一方の電極、及び液晶素子１８０の一方の電極と接続されている。容量素子Ｃ１の他方の電極は、配線ＣＳＣＯＭ１と接続されている。液晶素子１８０の他方の電極が配線ＶＣＯＭ１と接続されている。
Next, the connection relationship between each element and the wiring in the
次に、画素４１０Ｅａにおける、各素子及び配線の接続関係について説明する。スイッチＳＷ２のゲートは、配線Ｇ３と接続されている。スイッチＳＷ２のソース及びドレインのうち一方は、配線Ｓ２と接続され、他方は、容量素子Ｃ２の一方の電極、容量素子Ｃ３の一方の電極、及びトランジスタＭのゲートの一方と接続されている。容量素子Ｃ２の他方の電極は、トランジスタＭのソースまたはドレインの一方、及び配線ＡＮＯと接続されている。容量素子Ｃ３の他方の電極は、配線ＣＳＣＯＭ２と接続されている。トランジスタＭのソースまたはドレインの他方は、発光素子１７０ａの一方の電極、及びトランジスタＭのゲートの他方と接続されている。発光素子１７０ａの他方の電極は、配線ＶＣＯＭ２と接続されている。
Next, the connection relationship between each element and the wiring in the pixel 410Ea will be described. The gate of the switch SW2 is connected to the wiring G3. One of the source and drain of the switch SW2 is connected to the wiring S2, and the other is connected to one electrode of the capacitive element C2, one electrode of the capacitive element C3, and one of the gates of the transistor M. The other electrode of the capacitive element C2 is connected to one of the source or drain of the transistor M and the wiring ANO. The other electrode of the capacitive element C3 is connected to the wiring CSCOM2. The other of the source or drain of the transistor M is connected to one electrode of the
画素４１０Ｅｂは、スイッチＳＷ２のゲートが、配線Ｇ２と接続され、スイッチＳＷ２のソース及びドレインのうち一方が、配線Ｓ３と接続されている点において、画素４１０Ｅａと異なる。画素４１０Ｅｃは、スイッチＳＷ２のソース及びドレインのうち一方が、配線Ｓ３と接続されている点において、画素４１０Ｅａと異なる。 The pixel 410Eb is different from the pixel 410Ea in that the gate of the switch SW2 is connected to the wiring G2 and one of the source and drain of the switch SW2 is connected to the wiring S3. The pixel 410Ec is different from the pixel 410Ea in that one of the source and drain of the switch SW2 is connected to the wiring S3.
配線Ｇ１には、スイッチＳＷ１を導通状態または非導通状態に制御する信号を与えることができる。配線ＶＣＯＭ１には、所定の電位を与えることができる。配線Ｓ１には、液晶素子１８０が有する液晶の配向状態を制御する信号を与えることができる。配線ＣＳＣＯＭ１には、所定の電位を与えることができる。
A signal for controlling the switch SW1 to a conductive state or a non-conducting state can be given to the wiring G1. A predetermined potential can be applied to the wiring VCOM1. A signal for controlling the orientation state of the liquid crystal of the
配線Ｇ２および配線Ｇ３には、スイッチＳＷ２を導通状態または非導通状態に制御する信号を与えることができる。配線ＶＣＯＭ２及び配線ＡＮＯには、発光素子１７０ａ乃至発光素子１７０ｃが発光する電位差が生じる電位をそれぞれ与えることができる。配線Ｓ２及び配線Ｓ３には、トランジスタＭの導通状態を制御する信号を与えることができる。配線ＣＳＣＯＭ２には、所定の電位を与えることができる。
A signal for controlling the switch SW2 to a conductive state or a non-conducting state can be given to the wiring G2 and the wiring G3. The wiring VCOM2 and the wiring ANO can be given potentials that cause a potential difference in which the
図２１に示す画素４１０は、例えば第１のモードの表示を行う場合には、配線Ｇ１及び配線Ｓ１に与える信号により第１の画素４１０Ｌを駆動し、液晶素子１８０による光学変調を利用して表示することができる。また、第２のモードで表示を行う場合には、配線Ｇ２、配線Ｇ３、配線Ｓ２及び配線Ｓ３に与える信号により画素４１０Ｅａ乃至画素４１０Ｅｃを駆動し、発光素子１７０ａ乃至発光素子１７０ｃを発光させて表示することができる。また第３のモードで駆動する場合には、配線Ｇ１、配線Ｇ２、配線Ｇ３、配線Ｓ１、配線Ｓ２、及び配線Ｓ３のそれぞれに与える信号により駆動することができる。
For example, when displaying the first mode, the
また、図２１に示す回路とは異なる回路について、図２２に示す回路図を用いて説明する。図２２に示す回路は、トランジスタＭのゲートの一方とゲートの他方とが接続されている点、トランジスタＭのソースまたはドレインの他方が、トランジスタＭのゲートの他方と接続されていない点、容量素子Ｃ３が設けられていない点、配線ＡＮＯが、Ｃ方向に配列している点、において、図２１に示す回路と異なる。 Further, a circuit different from the circuit shown in FIG. 21 will be described with reference to the circuit diagram shown in FIG. The circuit shown in FIG. 22 has a point where one of the gates of the transistor M and the other of the gates are connected, a point where the other of the source or drain of the transistor M is not connected to the other of the gates of the transistor M, and a capacitive element. It differs from the circuit shown in FIG. 21 in that C3 is not provided and that the wiring ANOs are arranged in the C direction.
トランジスタＭでは、チャネルが形成される半導体層を２つのゲートで挟持する構成が適用されている。このように２つのゲートを接続し、これらに同一の信号を供給することにより、他のトランジスタと比較して電界効果移動度を高めることが可能であり、オン電流を増大させることができる。その結果、高速駆動が可能な回路を作製することができる。さらには、回路部の占有面積を縮小することが可能となる。オン電流の大きなトランジスタを適用することで、表示装置を大型化、または高精細化したときに配線数が増大したとしても、各配線における信号遅延を低減することが可能であり、表示ムラを抑制することができる。 In the transistor M, a configuration in which a semiconductor layer on which a channel is formed is sandwiched between two gates is applied. By connecting the two gates in this way and supplying the same signal to them, it is possible to increase the field effect mobility as compared with other transistors, and it is possible to increase the on-current. As a result, a circuit capable of high-speed driving can be manufactured. Further, the occupied area of the circuit unit can be reduced. By applying a transistor with a large on-current, it is possible to reduce the signal delay in each wiring even if the number of wirings increases when the display device is enlarged or has high definition, and display unevenness is suppressed. can do.
また、図２２に対応する画素４１０の上面図を、図２３（Ａ）（Ｂ）に示す。図２３（Ａ）の層構造は、図７などに対応している。なお、図２３（Ａ）が煩雑にならないように、配線Ｇ１〜Ｇ３などに対応する層は、枠線を点線で、ハッチングをより下層のハッチングを透過させて表示している。また、図２３（Ａ）で、液晶素子１８０の画素電極として機能する電極３１１は点線で、配線ＣＳＣＯＭ１（電極３１２）は一点鎖線で示す。また、図２３（Ｂ）は、図２３（Ａ）に示す、電極３１１、電極３１２、電極１９１ａ、電極１９１ｂ、および電極１９１ｃを抜き出したものである。
Moreover, the top view of the
図２３（Ａ）では、発光素子１７０ａ乃至発光素子１７０ｃの画素電極として機能する、電極１９１ａ乃至電極１９１ｃ（図７の電極１９１に対応。）と、配線Ｓ１乃至配線Ｓ２、配線ＡＮＯなどと同じ層である電極２１８と、トランジスタＭのゲートとして機能する導電層２２３と、トランジスタＭ、スイッチ１、及びスイッチ２のソース又はドレイン、配線Ｓ３などと同じ層である導電層２２２（図７の導電層２２２ａ、導電層２２２ｂに対応。）と、トランジスタＭ、スイッチ１、及びスイッチ２の金属酸化物層２３１と、トランジスタＭ、スイッチ１、及びスイッチ２のゲート、配線Ｇ１乃至配線Ｇ３と同じ層である導電層２２１（図７の導電層２２１ａ、導電層２２１ｂに対応。）と、配線ＯＳＣＯＭ１の一部として機能する電極３１２と、液晶素子１８０の画素電極として機能する電極３１１（図７の電極３１１ｂに対応。）と、を示す。
In FIG. 23A, the same layer as the
例えば、発光素子１７０ａは青色（Ｂ）、発光素子１７０ｂは赤色（Ｒ）、発光素子１７０ｃは緑色（Ｇ）、を呈する発光素子を用いればよい。
For example, a light emitting element having a blue color (B) for the
また、図２３（Ａ）（Ｂ）に示すように、電極３１１は接続部２０７を介してスイッチ１と接続され、電極１９１ａは接続部２０８ａを介して画素４１０ＥａのトランジスタＭと接続され、電極１９１ｂは接続部２０８ｂを介して画素４１０ＥｂのトランジスタＭと接続され、電極１９１ｃは接続部２０８ｃを介して画素４１０ＥｃのトランジスタＭと接続される。
Further, as shown in FIGS. 23A and 23B, the
図２３（Ｂ）に示すように、電極３１１と電極３１２が重なる部分が図２２に示す容量素子Ｃ１（図７の容量素子２７０に対応。）を形成する。ここで、電極３１１は、電極１９１ａ乃至電極１９１ｃと重ならない領域を有するように設けられる。図２３（Ｂ）では、電極３１１に切欠きを設けて電極１９１ａ乃至電極１９１ｃの大部分を露出させている。これにより、発光素子１７０ａ乃至発光素子１７０ｃの光を電極３１１にほとんど遮られずに取り出すことができる。ただし、電極１９１ａ乃至電極１９１ｃは、接続部２０８ａ乃至接続部２０８ｃにおいて、正確な色を発光しにくいので、接続部２０８ａ乃至接続部２０８ｃの上に重ねて電極３１１を設けている。これにより、反射型液晶として機能する液晶素子１８０の表示面積を広げることができる。
As shown in FIG. 23 (B), the portion where the
また、図２３（Ｂ）に示すように、電極３１２は、電極３１１の接続部２０７と重ならないように設けられる。また、電極３１２は、電極１９１ａ乃至電極１９１ｃと重ならない領域を有するように設けられる。これにより、発光素子１７０ａ乃至発光素子１７０ｃの光を電極３１２にほとんど遮られずに取り出すことができる。
Further, as shown in FIG. 23 (B), the
なお、電極１９１ａ乃至電極１９１ｃの接続部２０８ａ乃至接続部２０８ｃの近傍とできるだけ重ならないように電極３１２を設けることが好ましい。図７などに示すように、電極３１２は、接続部２０８ａ乃至接続部２０８ｃ近傍では、導電層２２２ｂ及び電極１９１との距離が近く、トランジスタＭのソース側（電極３１１側）に寄生容量が形成されやすい。また、本実施の形態に示す、画素４１０には多くの素子を設ける必要があり、図２３（Ａ）に示すように、容量素子Ｃ２の占める面積は小さく、画素４１０の駆動は上記寄生容量の影響を受けやすい。このため、上記寄生容量を低減するため、接続部２０８ａ乃至接続部２０８ｃの近傍とできるだけ重ならないように電極３１２を設けることが好ましい。
It is preferable to provide the
なお、上記において、発光素子１７０ａは青色（Ｂ）、発光素子１７０ｂは赤色（Ｒ）、発光素子１７０ｃは緑色（Ｇ）、を呈する発光素子を用いるとしたが、本実施の形態は、これに限られるものではない。例えば、発光素子１７０ａは緑色（Ｇ）、発光素子１７０ｂは青色（Ｂ）、発光素子１７０ｃは赤色（Ｒ）、を呈する発光素子を用いることもできる。また、例えば、発光素子１７０ａは赤色（Ｒ）、発光素子１７０ｂは緑色（Ｇ）、発光素子１７０ｃは青色（Ｂ）、を呈する発光素子を用いることもできる。
In the above, the
また、図２４に、図２３（Ｂ）に示す画素４１０を、マトリクス状に３×３個配置（以下、画素４１０（１，１）乃至画素４１０（３，３）とする。）した上面図を示す。図２３（Ｂ）では、電極３１２に切欠きを設けるように図示したが、図２４に示すように、電極３１２を隣り合う画素同士で一体化して、各画素の間に開口を設けるようにしてもよい。
Further, FIG. 24 is a top view in which 3 × 3
このとき、図２４に示すように、隣接する画素同士で同じ色の光を発光する発光素子１７０（電極１９１及びＥＬ層１９２）が近接して配置することが好ましい。例えば、図２４では、画素４１０（１，１）、画素４１０（１，２）、画素４１０（２，１）、画素４１０（２，２）、画素４１０（３，１）、および画素４１０（３，２）の発光素子１７０ａの電極１９１ａが近接してＣ方向に配列されている。また、画素４１０（１，２）、画素４１０（１，３）、画素４１０（２，２）、および画素４１０（２，３）の発光素子１７０ｂの電極１９１ｂが近接して配置されている。また、画素４１０（２，２）、画素４１０（２，３）、画素４１０（３，２）、および画素４１０（３，３）の発光素子１７０ｃの電極１９１ｃが近接して配置されている。
At this time, as shown in FIG. 24, it is preferable that the light emitting elements 170 (
このように、隣接する画素同士で同じ色の光を発光する発光素子１７０を近接して配置することで、同じ色の光を発光する発光素子１７０のＥＬ層１９２をまとめて形成することができる。よって、発光素子１７０ａと発光素子１７０ｂの距離、発光素子１７０ａと発光素子１７０ｃの距離、および発光素子１７０ｂと発光素子１７０ｃの距離を十分大きくすることができるので、解像度の高いパネルにおいても容易に発光素子１７０を作り分けることができる。また、表示装置のコントラストを高めることができる。
In this way, by arranging the
また、図２２乃至図２４に示す表示装置を、上記構成例４で図１４及び図１５に図示したように、液晶素子１８０でフルカラー表示を行う構成にしてもよい。例えば、画素４１０（２，２）、画素４１０（２，３）、画素４１０（３，２）、および画素４１０（３，３）において、画素４１０（２，２）の液晶素子１８０が青色（Ｂ）を呈し、画素４１０（２，３）の液晶素子１８０が赤色（Ｒ）を呈し、画素４１０（３，２）の液晶素子１８０が緑色（Ｇ）を呈し、画素４１０（３，３）の液晶素子１８０が白色（Ｗ）を呈するように、液晶素子１８０の上に各種着色層を設ければよい。
Further, the display device shown in FIGS. 22 to 24 may be configured to perform full-color display by the
この場合、青色の光を透過する着色層を、画素４１０（２，２）の電極３１１及び電極１９１ａ、画素４１０（２，１）の電極１９１ａ、画素４１０（３，１）の電極１９１ａと重なるように設けることが好ましい。また、赤色の光を透過する着色層を、画素４１０（２，３）の電極３１１及び電極１９１ｂ、画素４１０（１，２）の電極１９１ｂ、画素４１０（１，３）の電極１９１ｂ、画素４１０（２，２）の電極１９１ｂ、と重なるように設けることが好ましい。また、緑色の光を透過する着色層を、画素４１０（３，２）の電極３１１及び電極１９１ｃ、画素４１０（２，２）の電極１９１ｃ、画素４１０（２，３）の電極１９１ｃ、画素４１０（３，３）の電極１９１ｃ、と重なるように設けることが好ましい。また、画素４１０（３，３）の電極３１１の上には着色層を設けなくてよい。
In this case, the colored layer that transmits blue light overlaps the
ここで、画素４１０（２，２）に注目すると、電極３１１及び電極１９１ａの上に設けられた青色の光を透過する着色層は、図１４に示す着色層１３１ａに対応し、電極１９１ｂの上に設けられた赤色の光を透過する着色層、及び電極１９１ｃの上に設けられた緑色の光を透過する着色層は、図１４に示す着色層１３１ｂに対応する。なお、図２４に示す構成においては、図１４に示す着色層１３４を設ける必要はない。
Here, focusing on the pixels 410 (2, 2), the colored layer provided on the
このような構成にすることで、画素４１０（２，２）、画素４１０（２，３）、画素４１０（３，２）、および画素４１０（３，３）を合わせて、それぞれの画素が液晶素子１８０を用いた副画素として機能する、１個のフルカラー表示の画素とみなすことができる。
With such a configuration, the pixels 410 (2,2), the pixels 410 (2,3), the pixels 410 (3,2), and the pixels 410 (3,3) are combined, and each pixel is a liquid crystal display. It can be regarded as one full-color display pixel that functions as a sub-pixel using the
また、図２５は、画素４１０の回路図の一例である。図２５では、図６などに示す発光素子を４個有する画素４１０を示している。画素４１０は、第１の画素４１０Ｌ、画素４１０Ｅａ、画素４１０Ｅｂ、画素４１０Ｅｃ、および画素４１０Ｅｄを有する。第１の画素４１０Ｌは液晶素子１８０を、画素４１０Ｅａは発光素子１７０ａを、画素４１０Ｅｂは発光素子１７０ｂを、画素４１０Ｅｃは発光素子１７０ｃを、画素４１０Ｅｄは発光素子１７０ｄを、有する。ここで、画素４１０Ｅａ、画素４１０Ｅｂ、画素４１０Ｅｃ、および画素４１０Ｅｄは、それぞれ第２の画素４１０Ｅの副画素として機能する。
Further, FIG. 25 is an example of a circuit diagram of the
第１の画素４１０Ｌは、スイッチＳＷ１、容量素子Ｃ１、および液晶素子１８０等を有する。また、画素４１０Ｅａ乃至画素４１０Ｅｄは、発光素子１７０ａ乃至発光素子１７０ｄのいずれか、スイッチＳＷ２、トランジスタＭ、および容量素子Ｃ２等を有する。また、画素４１０には、配線Ｇ１、配線Ｇ２、配線Ｇ３、配線ＡＮＯ、配線ＣＳＣＯＭ、配線Ｓ１、配線Ｓ２、及び配線Ｓ３が電気的に接続されている。また、図２５では、液晶素子１８０と電気的に接続する配線ＶＣＯＭ１、及び発光素子１７０ａ乃至発光素子１７０ｄと電気的に接続する配線ＶＣＯＭ２を示している。
The
図２５では、スイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ２にトランジスタを用いた場合の例を示している。 FIG. 25 shows an example in which a transistor is used for the switch SW1 and the switch SW2.
第１の画素４１０Ｌの構成は、図２１に示す第１の画素４１０Ｌと同様である。
The configuration of the
次に、画素４１０Ｅａにおける、各素子及び配線の接続関係について説明する。スイッチＳＷ２のゲートは、配線Ｇ２と接続されている。スイッチＳＷ２のソース及びドレインのうち一方は、配線Ｓ２と接続され、他方は、容量素子Ｃ２の一方の電極、及びトランジスタＭのゲートと接続されている。容量素子Ｃ２の他方の電極は、トランジスタＭのソースまたはドレインの一方、及び配線ＡＮＯと接続されている。トランジスタＭのソースまたはドレインの他方は、発光素子１７０ａの一方の電極と接続されている。発光素子１７０ａの他方の電極は、配線ＶＣＯＭ２と接続されている。図２５では、トランジスタＭが半導体を挟む２つのゲートを有し、これらが接続されている例を示している。これにより、トランジスタＭが流すことのできる電流を増大させることができる。
Next, the connection relationship between each element and the wiring in the pixel 410Ea will be described. The gate of the switch SW2 is connected to the wiring G2. One of the source and drain of the switch SW2 is connected to the wiring S2, and the other is connected to one electrode of the capacitive element C2 and the gate of the transistor M. The other electrode of the capacitive element C2 is connected to one of the source or drain of the transistor M and the wiring ANO. The other of the source or drain of the transistor M is connected to one electrode of the
画素４１０Ｅｂは、スイッチＳＷ２のゲートが、配線Ｇ３と接続されている点において、画素４１０Ｅａと異なる。画素４１０Ｅｃは、スイッチＳＷ２のソース及びドレインのうち一方が、配線Ｓ３と接続されている点において、画素４１０Ｅａと異なる。画素４１０Ｅｄは、スイッチＳＷ２のソース及びドレインのうち一方が、配線Ｓ３と接続されている点において、画素４１０Ｅｂと異なる。 The pixel 410Eb is different from the pixel 410Ea in that the gate of the switch SW2 is connected to the wiring G3. The pixel 410Ec is different from the pixel 410Ea in that one of the source and drain of the switch SW2 is connected to the wiring S3. The pixel 410Ed is different from the pixel 410Eb in that one of the source and drain of the switch SW2 is connected to the wiring S3.
配線Ｇ２および配線Ｇ３には、スイッチＳＷ２を導通状態または非導通状態に制御する信号を与えることができる。配線ＶＣＯＭ２及び配線ＡＮＯには、発光素子１７０ａ乃至発光素子１７０ｄが発光する電位差が生じる電位をそれぞれ与えることができる。配線Ｓ２及び配線Ｓ３には、トランジスタＭの導通状態を制御する信号を与えることができる。配線ＣＳＣＯＭ２には、所定の電位を与えることができる。
A signal for controlling the switch SW2 to a conductive state or a non-conducting state can be given to the wiring G2 and the wiring G3. The wiring VCOM2 and the wiring ANO can be provided with potentials that cause a potential difference in which the
図２５に示す画素４１０は、例えば第１のモードの表示を行う場合には、配線Ｇ１及び配線Ｓ１に与える信号により第１の画素４１０Ｌを駆動し、液晶素子１８０による光学変調を利用して表示することができる。また、第２のモードで表示を行う場合には、配線Ｇ２、配線Ｇ３、配線Ｓ２及び配線Ｓ３に与える信号により画素４１０Ｅａ乃至画素４１０Ｅｄを駆動し、発光素子１７０ａ乃至発光素子１７０ｄを発光させて表示することができる。また第３のモードで駆動する場合には、配線Ｇ１、配線Ｇ２、配線Ｇ３、配線Ｓ１、配線Ｓ２、及び配線Ｓ３のそれぞれに与える信号により駆動することができる。
For example, when displaying the first mode, the
図２５に示す例では、例えば４つの発光素子１７０ａ乃至発光素子１７０ｄに、それぞれ赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、及び白色（Ｗ）を呈する発光素子を用いることができる。また液晶素子１８０として、白色を呈する反射型の液晶素子を用いることができる。これにより、第１のモードの表示を行う場合には、反射率の高い白色の表示を行うことができる。また第２のモードで表示を行う場合には、演色性の高い表示を低い電力で行うことができる。
In the example shown in FIG. 25, for example, light emitting elements exhibiting red (R), green (G), blue (B), and white (W) can be used for the four
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。また、本実施の形態に示す複数の構成は、適宜組み合わせることができる。 This embodiment can be appropriately combined with other embodiments. In addition, the plurality of configurations shown in the present embodiment can be combined as appropriate.
（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の一態様で開示されるトランジスタに用いることができるＣＡＣ（Ｃｌｏｕｄ−Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）−ＯＳの構成について説明する。
(Embodiment 3)
In the present embodiment, the configuration of CAC (Cloud-Aligned Composite) -OS that can be used for the transistor disclosed in one aspect of the present invention will be described.
ＣＡＣ−ＯＳとは、例えば、酸化物半導体を構成する元素が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、１ｎｍ以上２ｎｍ以下、またはその近傍のサイズで偏在した材料の一構成である。なお、以下では、酸化物半導体において、一つあるいはそれ以上の金属元素が偏在し、該金属元素を有する領域が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、１ｎｍ以上２ｎｍ以下、またはその近傍のサイズで混合した状態をモザイク状、またはパッチ状ともいう。 The CAC-OS is, for example, a composition of a material in which the elements constituting the oxide semiconductor are unevenly distributed in a size of 0.5 nm or more and 10 nm or less, preferably 1 nm or more and 2 nm or less, or a size close thereto. In the following, in the oxide semiconductor, one or more metal elements are unevenly distributed, and the region having the metal elements is 0.5 nm or more and 10 nm or less, preferably 1 nm or more and 2 nm or less, or a size in the vicinity thereof. The state of being mixed with is also called a mosaic shape or a patch shape.
なお、酸化物半導体は、少なくともインジウムを含むことが好ましい。特にインジウムおよび亜鉛を含むことが好ましい。また、それらに加えて、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウムなどから選ばれた一種、または複数種が含まれていてもよい。 The oxide semiconductor preferably contains at least indium. In particular, it preferably contains indium and zinc. Also, in addition to them, aluminum, gallium, yttrium, copper, vanadium, beryllium, boron, silicon, titanium, iron, nickel, germanium, zirconium, molybdenum, lanthanum, cerium, neodymium, hafnium, tantalum, tungsten, or magnesium, etc. One or more selected from the above may be included.
例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ−ＯＳ（ＣＡＣ−ＯＳの中でもＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物を、特にＣＡＣ−ＩＧＺＯと呼称してもよい。）とは、インジウム酸化物（以下、ＩｎＯＸ１（Ｘ１は０よりも大きい実数）とする。）、またはインジウム亜鉛酸化物（以下、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２（Ｘ２、Ｙ２、およびＺ２は０よりも大きい実数）とする。）と、ガリウム酸化物（以下、ＧａＯＸ３（Ｘ３は０よりも大きい実数）とする。）、またはガリウム亜鉛酸化物（以下、ＧａＸ４ＺｎＹ４ＯＺ４（Ｘ４、Ｙ４、およびＺ４は０よりも大きい実数）とする。）などと、に材料が分離することでモザイク状となり、モザイク状のＩｎＯＸ１、またはＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２が、膜中に均一に分布した構成（以下、クラウド状ともいう。）である。 For example, CAC-OS in In-Ga-Zn oxide (In-Ga-Zn oxide may be particularly referred to as CAC-IGZO in CAC-OS) is indium oxide (hereinafter, InO). X1 (X1 is a real number greater than 0), or indium zinc oxide (hereinafter, In X2 Zn Y2 O Z2 (X2, Y2, and Z2 are real numbers greater than 0)) and gallium. With oxide (hereinafter, GaO X3 (X3 is a real number larger than 0)) or gallium zinc oxide (hereinafter, Ga X4 Zn Y4 O Z4 (X4, Y4, and Z4 are real numbers larger than 0)) The material is separated into a mosaic-like structure, and the mosaic-like InO X1 or In X2 Zn Y2 O Z2 is uniformly distributed in the film (hereinafter, also referred to as cloud-like). be.
つまり、ＣＡＣ−ＯＳは、ＧａＯＸ３が主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域とが、混合している構成を有する複合酸化物半導体である。なお、本明細書において、例えば、第１の領域の元素Ｍに対するＩｎの原子数比が、第２の領域の元素Ｍに対するＩｎの原子数比よりも大きいことを、第１の領域は、第２の領域と比較して、Ｉｎの濃度が高いとする。
That is, CAC-OS is a composite oxide semiconductor having a structure in which a region containing GaO X3 as a main component and a region containing In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1 as a main component are mixed. In the present specification, for example, the atomic number ratio of In to the element M in the first region is larger than the atomic number ratio of In to the element M in the second region. It is assumed that the concentration of In is higher than that of
なお、ＩＧＺＯは通称であり、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、およびＯによる１つの化合物をいう場合がある。代表例として、ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）ｍ１（ｍ１は自然数）、またはＩｎ（１＋ｘ０）Ｇａ（１−ｘ０）Ｏ３（ＺｎＯ）ｍ０（−１≦ｘ０≦１、ｍ０は任意数）で表される結晶性の化合物が挙げられる。 In addition, IGZO is a common name, and may refer to one compound consisting of In, Ga, Zn, and O. As a typical example, it is represented by InGaO 3 (ZnO) m1 (m1 is a natural number) or In (1 + x0) Ga (1-x0) O 3 (ZnO) m0 (-1 ≦ x0 ≦ 1, m0 is an arbitrary number). Crystalline compounds can be mentioned.
上記結晶性の化合物は、単結晶構造、多結晶構造、またはＣＡＡＣ構造を有する。なお、ＣＡＡＣ構造とは、複数のＩＧＺＯのナノ結晶がｃ軸配向を有し、かつａ−ｂ面においては配向せずに連結した結晶構造である。 The crystalline compound has a single crystal structure, a polycrystalline structure, or a CAAC structure. The CAAC structure is a crystal structure in which a plurality of IGZO nanocrystals have a c-axis orientation and are connected without being oriented on the ab plane.
一方、ＣＡＣ−ＯＳは、酸化物半導体の材料構成に関する。ＣＡＣ−ＯＳとは、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、およびＯを含む材料構成において、一部にＧａを主成分とするナノ粒子状に観察される領域と、一部にＩｎを主成分とするナノ粒子状に観察される領域とが、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をいう。従って、ＣＡＣ−ＯＳにおいて、結晶構造は副次的な要素である。 On the other hand, CAC-OS relates to the material composition of oxide semiconductors. CAC-OS is a region that is partially observed as nanoparticles containing Ga as a main component and nanoparticles containing In as a main component in a material composition containing In, Ga, Zn, and O. The regions observed in a shape refer to a configuration in which the regions are randomly dispersed in a mosaic shape. Therefore, in CAC-OS, the crystal structure is a secondary element.
なお、ＣＡＣ−ＯＳは、組成の異なる二種類以上の膜の積層構造は含まないものとする。例えば、Ｉｎを主成分とする膜と、Ｇａを主成分とする膜との２層からなる構造は、含まない。 The CAC-OS does not include a laminated structure of two or more types of films having different compositions. For example, it does not include a structure consisting of two layers, a film containing In as a main component and a film containing Ga as a main component.
なお、ＧａＯＸ３が主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域とは、明確な境界が観察できない場合がある。 In some cases, a clear boundary cannot be observed between the region containing GaO X3 as the main component and the region containing In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1 as the main component.
なお、ガリウムの代わりに、アルミニウム、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウムなどから選ばれた一種、または複数種が含まれている場合、ＣＡＣ−ＯＳは、一部に該金属元素を主成分とするナノ粒子状に観察される領域と、一部にＩｎを主成分とするナノ粒子状に観察される領域とが、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をいう。 Instead of gallium, select from aluminum, yttrium, copper, vanadium, beryllium, boron, silicon, titanium, iron, nickel, germanium, zirconium, molybdenum, lantern, cerium, neodymium, hafnium, tantalum, tungsten, or magnesium. When one or more of these are contained, CAC-OS has a region observed in the form of nanoparticles containing the metal element as a main component and a nano having In as a main component. The regions observed in the form of particles refer to a configuration in which the regions are randomly dispersed in a mosaic pattern.
ＣＡＣ−ＯＳは、例えば基板を意図的に加熱しない条件で、スパッタリング法により形成することができる。また、ＣＡＣ−ＯＳをスパッタリング法で形成する場合、成膜ガスとして、不活性ガス（代表的にはアルゴン）、酸素ガス、及び窒素ガスの中から選ばれたいずれか一つまたは複数を用いればよい。また、成膜時の成膜ガスの総流量に対する酸素ガスの流量比は低いほど好ましく、例えば酸素ガスの流量比を０％以上３０％未満、好ましくは０％以上１０％以下とすることが好ましい。また、成膜には、例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物ターゲット（Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：４．１［原子数比］）を用いればよい。 The CAC-OS can be formed by a sputtering method, for example, under the condition that the substrate is not intentionally heated. When the CAC-OS is formed by the sputtering method, one or more selected from an inert gas (typically argon), an oxygen gas, and a nitrogen gas may be used as the film forming gas. good. Further, the lower the flow rate ratio of the oxygen gas to the total flow rate of the film-forming gas at the time of film formation is preferable. For example, the flow rate ratio of the oxygen gas is preferably 0% or more and less than 30%, preferably 0% or more and 10% or less. .. Further, for the film formation, for example, an In—Ga—Zn oxide target (In: Ga: Zn = 4: 2: 4.1 [atomic number ratio]) may be used.
上記ターゲットを用いて、基板温度を１００℃以上１３０℃以下として、スパッタリング法により形成した酸化物半導体をｓＩＧＺＯと呼称し、上記ターゲットを用いて、基板温度を室温（Ｒ．Ｔ．）として、スパッタリング法により形成した酸化物半導体をｔＩＧＺＯと呼称する。例えば、ｓＩＧＺＯは、ｎｃ（ｎａｎｏ ｃｒｙｓｔａｌ）及びＣＡＡＣのいずれか一方または双方の結晶構造を有する。また、ｔＩＧＺＯは、ｎｃの結晶構造を有する。なお、ここでいう室温（Ｒ．Ｔ．）とは、基板を意図的に加熱しない場合の温度を含む。 Using the target, the substrate temperature is 100 ° C. or higher and 130 ° C. or lower, and the oxide semiconductor formed by the sputtering method is called sIGZO. Using the target, the substrate temperature is room temperature (RT) and sputtering is performed. The oxide semiconductor formed by the method is called tIGZO. For example, sIGZO has a crystal structure of either one or both of nc (nano crystal) and CAAC. Further, tIGZO has a crystal structure of nc. The room temperature (RT) referred to here includes a temperature when the substrate is not intentionally heated.
ＣＡＣ−ＯＳは、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ−ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）測定法のひとつであるＯｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法によるθ／２θスキャンを用いて測定したときに、明確なピークが観察されないという特徴を有する。すなわち、Ｘ線回折から、測定領域のａ−ｂ面方向、およびｃ軸方向の配向は見られないことが分かる。 CAC-OS is characterized by the fact that no clear peak is observed when measured using the θ / 2θ scan by the Out-of-plane method, which is one of the X-ray diffraction (XRD) measurement methods. Have. That is, from the X-ray diffraction, it can be seen that the orientation of the measurement region in the ab plane direction and the c-axis direction is not observed.
またＣＡＣ−ＯＳは、プローブ径が１ｎｍの電子線（ナノビーム電子線ともいう。）を照射することで得られる電子線回折パターンにおいて、リング状に輝度の高い領域と、該リング領域に複数の輝点が観測される。従って、電子線回折パターンから、ＣＡＣ−ＯＳの結晶構造が、平面方向、および断面方向において、配向性を有さないｎｃ（ｎａｎｏ−ｃｒｙｓｔａｌ）構造を有することがわかる。 Further, CAC-OS has a ring-shaped high-luminance region and a plurality of bright regions in the ring region in an electron diffraction pattern obtained by irradiating an electron beam (also referred to as a nanobeam electron beam) having a probe diameter of 1 nm. A point is observed. Therefore, from the electron diffraction pattern, it can be seen that the crystal structure of CAC-OS has an nc (nano-crystal) structure having no orientation in the planar direction and the cross-sectional direction.
また例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ−ＯＳでは、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ：Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ−ｒａｙ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用いて取得したＥＤＸマッピングにより、ＧａＯＸ３が主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域とが、偏在し、混合している構造を有することが確認できる。 Further, for example, in CAC-OS in In-Ga-Zn oxide, a region in which GaO X3 is a main component is obtained by EDX mapping acquired by using energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX). And, it can be confirmed that the region in which In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1 is the main component is unevenly distributed and has a mixed structure.
ＣＡＣ−ＯＳは、金属元素が均一に分布したＩＧＺＯ化合物とは異なる構造であり、ＩＧＺＯ化合物と異なる性質を有する。つまり、ＣＡＣ−ＯＳは、ＧａＯＸ３などが主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域と、に互いに相分離し、各元素を主成分とする領域がモザイク状である構造を有する。 CAC-OS has a structure different from that of the IGZO compound in which metal elements are uniformly distributed, and has properties different from those of the IGZO compound. That is, the CAC-OS is a region in which GaO X3 or the like is the main component and a region in which In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1 is the main component are phase-separated from each other and each element is the main component. Has a mosaic-like structure.
ここで、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域は、ＧａＯＸ３などが主成分である領域と比較して、導電性が高い領域である。つまり、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域を、キャリアが流れることにより、酸化物半導体としての導電性が発現する。従って、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域が、酸化物半導体中にクラウド状に分布することで、高い電界効果移動度（μ）が実現できる。 Here, the region in which In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1 is the main component is a region having higher conductivity than the region in which GaO X3 or the like is the main component. That is, when the carrier flows through the region where In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1 is the main component, the conductivity as an oxide semiconductor is exhibited. Therefore, a high field effect mobility (μ) can be realized by distributing the region containing In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1 as the main component in the oxide semiconductor in a cloud shape.
一方、ＧａＯＸ３などが主成分である領域は、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域と比較して、絶縁性が高い領域である。つまり、ＧａＯＸ３などが主成分である領域が、酸化物半導体中に分布することで、オフ電流を低減し、良好なスイッチング動作を実現できる。 On the other hand, the region in which GaO X3 or the like is the main component is a region having higher insulating property than the region in which In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1 is the main component. That is, since the region containing GaO X3 or the like as the main component is distributed in the oxide semiconductor, the off-current can be reduced and good switching operation can be realized.
従って、ＣＡＣ−ＯＳを半導体素子に用いた場合、ＧａＯＸ３などに起因する絶縁性と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１に起因する導電性とが、相補的に作用することにより、低いオフ電流、高いオン電流（Ｉｏｎ）、および高い電界効果移動度（μ）を実現することができる。 Therefore, when CAC-OS is used for a semiconductor element, the insulation property caused by GaO X3 and the like and the conductivity caused by In X2 Zn Y2 O Z2 or InO X1 act complementarily to be low. Off-current, high on-current (I on ), and high field-effect mobility (μ) can be achieved.
また、ＣＡＣ−ＯＳを用いた半導体素子は、信頼性が高い。従って、ＣＡＣ−ＯＳは、ディスプレイをはじめとするさまざまな半導体装置に最適である。 Further, the semiconductor element using CAC-OS has high reliability. Therefore, CAC-OS is most suitable for various semiconductor devices such as displays.
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。 This embodiment can be appropriately combined with other embodiments.
（実施の形態４） (Embodiment 4)
本実施の形態では、液晶層を有する表示装置に好適に用いることのできる、液晶層の物性等について説明を行う。なお、本実施の形態では、液晶層の焼き付き、液晶層の双極子モーメント、画素のレイアウトによる表示装置の反射率、液晶層中のカイラル材添加による表示装置の反射率等について、詳細に説明する。 In the present embodiment, the physical properties of the liquid crystal layer and the like that can be suitably used for the display device having the liquid crystal layer will be described. In this embodiment, the seizure of the liquid crystal layer, the dipole moment of the liquid crystal layer, the reflectance of the display device due to the layout of the pixels, the reflectance of the display device due to the addition of the chiral material in the liquid crystal layer, and the like will be described in detail. ..
＜１．誘電率の異方性について＞
まず、液晶層の誘電率の異方性について、図２６を用いて説明を行う。
<1. Anisotropy of permittivity>
First, the anisotropy of the dielectric constant of the liquid crystal layer will be described with reference to FIG.
本実施の形態においては、液晶層に用いる材料として、誘電率の異方性が異なる２つの材料を用いる場合の表示装置の焼き付きについて説明する。 In the present embodiment, the seizure of the display device when two materials having different dielectric constant anisotropy are used as the material used for the liquid crystal layer will be described.
１つ目の表示装置としては、液晶層に誘電率の異方性が３．８５である液晶材料（Ｍａｔｅｒｉａｌ １）を用い、２つ目の表示装置としては、液晶層に誘電率の異方性が２．２である液晶材料（Ｍａｔｅｒｉａｌ ２）を用いる。 As the first display device, a liquid crystal material (Material 1) having an anisotropy of dielectric constant of 3.85 is used for the liquid crystal layer, and as the second display device, the dielectric constant of the liquid crystal layer is different. A liquid crystal material (Material 2) having a property of 2.2 is used.
なお、表示装置の焼き付きの評価方法としては、連続して中間調を表示（Ｈａｌｆ Ｔｏｎｅ→Ｈａｌｆ Ｔｏｎｅ）した際の階調に対する白表示後の中間調表示（Ｗｈｉｔｅ→Ｈａｌｆ Ｔｏｎｅ）と、連続して中間調を表示した際の階調に対する黒表示後の中間調表示（Ｂｌａｃｋ→Ｈａｌｆ Ｔｏｎｅ）と、の階調のずれを測定する。図２６に、白黒表示後の階調変化の結果を示す。なお、図２６において、縦軸が中間階調（グレイレベル）変化を、横軸が中間調の書き込みからの時間を、それぞれ表す。 As a method for evaluating the burn-in of the display device, the halftone display (White → Half Tone) after the white display for the gradation when the halftone is continuously displayed (Half Tone → Half Tone) is continuously performed. The deviation of the gradation from the halftone display (Black → Halftone) after the black display with respect to the gradation when the halftone is displayed is measured. FIG. 26 shows the result of the gradation change after the black-and-white display. In FIG. 26, the vertical axis represents the change in halftone (gray level), and the horizontal axis represents the time from writing the halftone.
図２６に示す結果より、誘電率の異方性が３．８５である液晶材料（Ｍａｔｅｒｉａｌ １）ではＷｈｉｔｅ→Ｈａｌｆ Ｔｏｎｅと、Ｂｌａｃｋ→Ｈａｌｆ Ｔｏｎｅとで、７．２階調のずれがあることがわかる。一方で、誘電率の異方性が２．２である液晶材料（Ｍａｔｅｒｉａｌ ２）ではＷｈｉｔｅ→Ｈａｌｆ Ｔｏｎｅと、Ｂｌａｃｋ→Ｈａｌｆ Ｔｏｎｅとで、１．４階調のずれであることがわかる。なお、図２６において、誘電率の異方性が２．２である液晶材料（Ｍａｔｅｒｉａｌ ２）の連続して中間調を表示（Ｈａｌｆ Ｔｏｎｅ→Ｈａｌｆ Ｔｏｎｅ）した際のデータは、白表示後の中間調表示（Ｗｈｉｔｅ→Ｈａｌｆ Ｔｏｎｅ）のデータと概ね重なって表示されている。 From the results shown in FIG. 26, in the liquid crystal material (Material 1) having a dielectric constant anisotropy of 3.85, there is a difference of 7.2 gradations between White → Half Tone and Black → Half Tone. Recognize. On the other hand, in the liquid crystal material (Material 2) having a dielectric constant anisotropy of 2.2, it can be seen that there is a 1.4 gradation shift between White → Half Tone and Black → Half Tone. In FIG. 26, the data when the halftones of the liquid crystal material (Material 2) having a dielectric constant anisotropy of 2.2 are continuously displayed (Half Tone → Half Tone) are in the middle after the white display. It is displayed almost overlapping with the data of the key display (White → Half Tone).
図２６に示す結果より、液晶層に誘電率の異方性が低い材料を用いることで階調のずれを抑制できることがわかる。 From the results shown in FIG. 26, it can be seen that the gradation shift can be suppressed by using a material having a low dielectric anisotropy for the liquid crystal layer.
なお、同一静止画像における階調値のずれとして許容できる範囲とは、例えば、２５６段階の透過率を制御して画像を表示する場合、０階調以上３階調以下のずれをいう。同一静止画像における階調値のずれとして０階調以上３階調以下の階調値のずれであれば、視認者がフリッカーを知覚しづらいものとなる。また、別の例としては、１０２４段階と透過率を制御して画像を表示する場合、０階調以上１２階調以下のずれをいう。すなわち、同一静止画像における階調値のずれとして許容できる範囲は、表示する最大階調数の１％以上１．２％以下が好適である。 The range that can be tolerated as the deviation of the gradation value in the same still image means, for example, a deviation of 0 gradation or more and 3 gradations or less when the image is displayed by controlling the transmittance in 256 steps. If the deviation of the gradation value in the same still image is 0 gradation or more and 3 gradations or less, it becomes difficult for the viewer to perceive flicker. Further, as another example, when displaying an image by controlling the transmittance in 1024 steps, it means a deviation of 0 gradation or more and 12 gradations or less. That is, the allowable range of the gradation value deviation in the same still image is preferably 1% or more and 1.2% or less of the maximum number of gradations to be displayed.
＜２．双極子モーメントについて＞
次に、液晶層の双極子モーメントについて、図２７を用いて説明を行う。
<2. About the dipole moment ＞
Next, the dipole moment of the liquid crystal layer will be described with reference to FIG. 27.
図２７に示すグラフは、双極子モーメントを０デバイ以上３デバイ以下とする分子を有する液晶層の一例として、分子の双極子モーメントと比抵抗の関係を示している。 The graph shown in FIG. 27 shows the relationship between the dipole moment of a molecule and the specific resistance as an example of a liquid crystal layer having a molecule having a dipole moment of 0 debye or more and 3 debye or less.
図２７に示すグラフの縦軸は、分子の双極子モーメント（Ｄｉｐｏｌｅ ｍｏｍｅｎｔ）を示すものである。図２７の値の測定にあたり、液晶層は母体液晶と、それに添加する添加材料を混合して構成する。双極子モーメントは添加材料の分子の双極子モーメントである。図２７に示す横軸は液晶層、すなわち母体液晶と、添加材料との、混合物の比抵抗（Ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ）を示すものである。母体液晶と、添加材料との混合比は、混合材料全体に対して添加材料が２０重量％となるように混合する。以下、母体液晶と、添加材料の混合物を「混合液晶」と表す。図２７の各点は、母体液晶に添加する添加材料の種類を変え、添加材料の種類ごとに添加材料の分子の双極子モーメントと、添加材料を添加した各混合液晶の比抵抗の関係を示したものである。 The vertical axis of the graph shown in FIG. 27 shows the dipole moment of the molecule. In measuring the value shown in FIG. 27, the liquid crystal layer is formed by mixing the parent liquid crystal and the additive material added thereto. The dipole moment is the dipole moment of the molecule of the additive material. The horizontal axis shown in FIG. 27 indicates the resistivity of the mixture of the liquid crystal layer, that is, the parent liquid crystal and the additive material. The mixing ratio of the parent liquid crystal display and the additive material is such that the additive material is 20% by weight based on the total mixture material. Hereinafter, the mixture of the parent liquid crystal display and the additive material is referred to as "mixed liquid crystal display". Each point in FIG. 27 changes the type of the additive material to be added to the parent liquid crystal display, and shows the relationship between the dipole moment of the molecule of the additive material and the specific resistance of each mixed liquid crystal to which the additive material is added for each type of the additive material. It is a thing.
図２７では、添加材料の分子の双極子モーメントの値の減少に伴い、混合液晶の比抵抗値が増加する。別言すると、添加材料の双極子モーメントが大きいと比抵抗が減少する。 In FIG. 27, the specific resistance value of the mixed liquid crystal display increases as the value of the dipole moment of the molecule of the additive material decreases. In other words, if the dipole moment of the added material is large, the resistivity decreases.
図２７より、添加材料の分子の双極子モーメントが３デバイ以下の混合液晶は比抵抗値が１．０×１０１４Ω・ｃｍ以上である。添加材料の分子の双極子モーメントが小さければ比抵抗値が大きくなる。例えば、分子構造が、分子の中心に対して対称である場合は電荷分布に偏りがないので双極子モーメントが０になる。このため、本発明の一態様の表示装置として、添加材料の分子の永久双極子モーメントは０デバイ以上、３デバイ以下であることが好ましく、さらに比抵抗が１．０×１０１４Ω・ｃｍ以上とすると好ましい。 From FIG. 27, a mixed liquid crystal having a dipole moment of 3 debye or less of the molecule of the additive material has a specific resistance value of 1.0 × 10 14 Ω · cm or more. The smaller the dipole moment of the molecule of the additive material, the larger the resistivity value. For example, when the molecular structure is symmetric with respect to the center of the molecule, the dipole moment becomes 0 because the charge distribution is not biased. Therefore, as a display device of one aspect of the present invention, the permanent dipole moment of the molecule of the additive material is preferably 0 debye or more and 3 debye or less, and the specific resistance is 1.0 × 10 14 Ω · cm or more. Is preferable.
＜３．双極子モーメントと液晶層の動作との関係の説明＞
ここで、双極子モーメントと液晶層の動作との関係について説明する。異なる種類の原子からなる分子の場合、それぞれの原子の電気陰性度は異なっているのが通常であり、これらが結合して分子になると、電気陰性度の差から分子の内部で電荷の分布に偏りが生じる。この偏りの量を定量的に示す量が双極子モーメントである。なお、分子内部で電荷が偏っているものは、永久双極子モーメントを持つ、という言い方をする場合もある。
<3. Explanation of the relationship between the dipole moment and the operation of the liquid crystal layer>
Here, the relationship between the dipole moment and the operation of the liquid crystal layer will be described. In the case of molecules consisting of different types of atoms, the electronegativity of each atom is usually different, and when these are combined into a molecule, the difference in electronegativity causes the distribution of electric charge inside the molecule. There is a bias. The amount that quantitatively indicates the amount of this bias is the dipole moment. In addition, it is sometimes said that a molecule whose charge is biased has a permanent dipole moment.
電荷の偏りを、極性の異なる点電荷＋ｑ、−ｑが距離ｌだけ離れている状態として模式的に表した場合、積ｑｌが双極子モーメントとなる。単位は電荷と長さの積であるＣ・ｍ（クーロン・メートル）である。 When the charge bias is schematically expressed as a state in which point charges + q and −q having different polarities are separated by a distance l, the product ql is a dipole moment. The unit is Cm (coulomb meter), which is the product of charge and length.
双極子モーメントは「デバイ」で表される。「デバイ」は場合によっては、「デバイ単位」、または「ｄｅｂｙｅ」、またはアルファベットで「Ｄ」、またはアルファベットで「ＤＵ」と示すこともある。デバイとＳＩ単位との関係を式（１）に示す。式（１）からも分かるように、ＳＩ単位を用いると非常に小さい値になる。分子の双極子モーメントは１デバイ程度の大きさになるのが一般的なので、双極子モーメントの大きさを示す場合はデバイ単位を用いるのが一般的である。本明細書でも双極子モーメントの大きさはデバイで示すが、式（１）の関係式を用いればＳＩ単位に変換が可能である。 The dipole moment is represented by "Debye". In some cases, "debye" may be referred to as "debye unit" or "debye", or "D" in the alphabet, or "DU" in the alphabet. The relationship between the debye and the SI unit is shown in equation (1). As can be seen from the equation (1), the value becomes very small when the SI unit is used. Since the dipole moment of a molecule is generally about 1 Debye, it is common to use the Debye unit to indicate the magnitude of the dipole moment. Although the magnitude of the dipole moment is shown by debye in this specification as well, it can be converted into SI units by using the relational expression of the equation (1).
１デバイ＝３．３３５６４×１０−３０Ｃ・ｍ（１） 1 Debye = 3.33564 × 10 -30 C · m (1)
液晶層に関しては、液晶層を構成する分子（以下、液晶分子と表す）は複数の異なる原子が化合して得られる化合物であり、このため、液晶分子の内部で電荷の分布に偏りがあり、その結果、双極子モーメントを有する。 Regarding the liquid crystal layer, the molecules constituting the liquid crystal layer (hereinafter referred to as liquid crystal molecules) are compounds obtained by combining a plurality of different atoms, and therefore, the charge distribution is biased inside the liquid crystal molecules. As a result, it has a dipole moment.
表示装置に適した液晶層の液晶分子の形状の一例として、棒状形状がある。また、液晶層は誘電体であり、液晶層の誘電率は、棒状形状の液晶分子の配列方向によって異なる誘電率異方性を示す。 As an example of the shape of the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer suitable for the display device, there is a rod shape. Further, the liquid crystal layer is a dielectric material, and the dielectric constant of the liquid crystal layer exhibits dielectric anisotropy that differs depending on the arrangement direction of the rod-shaped liquid crystal molecules.
例えば、分子内部におけるシアノまたはハロゲンといった電子吸引性基あるいは電子供与性基が、誘電率異方性の発現に寄与している。誘電率異方性は、電場等の外場に対する液晶分子の動作の応答性に直接関係する特性である。例えば、誘電率異方性を大きくするため、電子吸引性基の量を増加させると、電荷の偏り、すなわち双極子モーメントが過剰に大きくなり、イオン性の不純物を取り込みやすくなる。液晶層のイオン性の不純物濃度が高まると、液晶層でのイオン伝導が生じやすくなり、液晶層の電圧保持率が低下する。したがって、双極子モーメントを小さくするように、液晶層の材料を選択することが好ましい。 For example, an electron-withdrawing group or an electron-donating group such as cyano or halogen inside the molecule contributes to the development of dielectric anisotropy. Dielectric constant anisotropy is a property that is directly related to the responsiveness of the operation of liquid crystal molecules to an external field such as an electric field. For example, if the amount of electron-withdrawing groups is increased in order to increase the dielectric anisotropy, the charge bias, that is, the dipole moment becomes excessively large, and it becomes easy to take in ionic impurities. When the concentration of ionic impurities in the liquid crystal layer increases, ionic conduction in the liquid crystal layer tends to occur, and the voltage retention rate of the liquid crystal layer decreases. Therefore, it is preferable to select the material of the liquid crystal layer so as to reduce the dipole moment.
上述したように分子の双極子モーメントが３デバイを超えると、液晶層に含まれる不純物の影響が顕著になる。当該不純物が液晶層に残留することで、液晶層の比抵抗が下がることで液晶層の導電率が増大し、表示装置のリフレッシュレートを低減する場合に、画素に書き込んだ電圧を保持することが困難になる。 As described above, when the dipole moment of the molecule exceeds 3 Debye, the influence of impurities contained in the liquid crystal layer becomes remarkable. When the impurities remain in the liquid crystal layer, the specific resistance of the liquid crystal layer decreases, the conductivity of the liquid crystal layer increases, and when the refresh rate of the display device is reduced, the voltage written to the pixels can be maintained. It will be difficult.
液晶層が有する分子の双極子モーメントが低いと、液晶層中の不純物の量を低減することができるため、液晶層の導電率を低減できる。そのため、液晶層が有する分子の双極子モーメントが低い方が、リフレッシュレートを低減する場合に画素に書き込んだ電圧をより長く保持することができる点で有利である。 When the dipole moment of the molecule of the liquid crystal layer is low, the amount of impurities in the liquid crystal layer can be reduced, so that the conductivity of the liquid crystal layer can be reduced. Therefore, it is advantageous that the dipole moment of the molecule of the liquid crystal layer is low in that the voltage written to the pixel can be maintained for a longer time when the refresh rate is reduced.
しかしながら、液晶層が有する分子の双極子モーメントを単純に小さくすると、電界との相互作用が小さくなる傾向が生じる場合がある。この場合、液晶層に電界を加えた場合に、液晶層の応答が遅くなるため、高速動作を促すために駆動電圧を高く設定する必要がある。そのために消費電力の低減を目的として、リフレッシュレートを低減する液晶層の構成としては、望ましくない。特に、リフレッシュレートを低減する駆動から動画表示を行うためにリフレッシュレートを増大する方に切り替えた場合に、駆動電圧が大きいと液晶表示装置全体で消費電力の増加が著しくなり、好ましくない。 However, if the dipole moment of the molecule of the liquid crystal layer is simply reduced, the interaction with the electric field may tend to be reduced. In this case, when an electric field is applied to the liquid crystal layer, the response of the liquid crystal layer becomes slow, so it is necessary to set a high drive voltage in order to promote high-speed operation. Therefore, it is not desirable as a liquid crystal layer configuration for reducing the refresh rate for the purpose of reducing power consumption. In particular, when the drive that reduces the refresh rate is switched to the one that increases the refresh rate in order to display a moving image, if the drive voltage is large, the power consumption of the entire liquid crystal display device increases remarkably, which is not preferable.
したがって、本実施の形態における一態様として、液晶層が有する分子の双極子モーメントを０デバイ以上３デバイ以下とする構成が好適である。液晶層が有する分子の双極子モーメントを０デバイ以上３デバイ以下とする構成は、液晶層に含まれる不純物の割合を低減できるとともに、動画表示を行う際の消費電力の増大を伴うことなく、液晶層の駆動電圧を好ましい範囲に設定することが可能である。 Therefore, as one aspect of the present embodiment, a configuration in which the dipole moment of the molecule of the liquid crystal layer is 0 debye or more and 3 debye or less is preferable. The configuration in which the dipole moment of the molecule of the liquid crystal layer is 0 debye or more and 3 debye or less can reduce the proportion of impurities contained in the liquid crystal layer and does not increase the power consumption when displaying a moving image. It is possible to set the drive voltage of the layer in a preferable range.
なお、液晶層が有する分子の双極子モーメントを０デバイ以上３デバイ以下とする場合、消費電力の増大を伴わない範囲において、液晶層の駆動電圧を高く設定することが好適である。液晶層の駆動電圧が高いと、階調値のずれに対する許容範囲が増える。つまり駆動電圧が高い分、電圧変化分に対する階調値のずれが少ない分だけフリッカーを低減できる。 When the dipole moment of the molecule of the liquid crystal layer is set to 0 debye or more and 3 debye or less, it is preferable to set the drive voltage of the liquid crystal layer high within a range that does not accompany an increase in power consumption. When the driving voltage of the liquid crystal layer is high, the allowable range for the deviation of the gradation value increases. That is, the flicker can be reduced by the amount that the drive voltage is high and the deviation of the gradation value with respect to the voltage change is small.
なお、液晶層が有する分子の双極子モーメントは、０デバイ以上３デバイ以下とする構成について説明したが、好ましくは、０デバイ以上２．５デバイ以下である。また、より好ましくは０デバイ以上１．８デバイ以下である。 Although the configuration in which the dipole moment of the molecule of the liquid crystal layer is set to 0 debye or more and 3 debye or less has been described, it is preferably 0 debye or more and 2.5 debye or less. Further, it is more preferably 0 debye or more and 1.8 debye or less.
以上説明したように、液晶層に含まれる分子の双極子モーメントを０デバイ以上３デバイ以下とする構成とすることで、同一静止画像における階調値のずれとして許容できる範囲に収めることができ、フリッカーを抑制することができる。その結果、表示品位の向上を図ることができる。 As described above, by setting the dipole moment of the molecule contained in the liquid crystal layer to 0 debye or more and 3 debye or less, it is possible to keep the deviation of the gradation value in the same still image within an acceptable range. Flicker can be suppressed. As a result, the display quality can be improved.
また、液晶層が有する分子の双極子モーメントを０デバイ以上３デバイ以下とする構成に、リフレッシュレートを切り替えて動画表示及び静止画表示を切り替える駆動を組み合わせると好適である。リフレッシュレートを切り替えて駆動を行う液晶表示装置は、動画表示から静止画表示に切り替える際、フレーム周波数６０Ｈｚから、１Ｈｚ以下好ましくは０．２Ｈｚ以下に切り替えて、消費電力を低減する。 Further, it is preferable to combine a configuration in which the dipole moment of the molecule of the liquid crystal layer is 0 debye or more and 3 debye or less with a drive for switching between moving image display and still image display by switching the refresh rate. A liquid crystal display device that switches and drives a refresh rate reduces power consumption by switching from a frame frequency of 60 Hz to 1 Hz or less, preferably 0.2 Hz or less when switching from a moving image display to a still image display.
リフレッシュレートを切り替えて表示を行う表示装置では、動画表示時及び静止画表示時において消費電力の低減及び表示品位の低下を防ぐことが望ましい。静止画表示時においてリフレッシュレートを低減すると、画素に電圧を書き込む間隔が開くことになる。言い換えれば、静止画表示時においてリフレッシュレートを低減すると、一定期間、画素に電圧を書き込まれない期間が存在することとなる。 In a display device that switches the refresh rate for display, it is desirable to prevent reduction in power consumption and display quality during moving image display and still image display. If the refresh rate is reduced during the still image display, the interval for writing the voltage to the pixels will be widened. In other words, if the refresh rate is reduced during the display of a still image, there will be a period during which the voltage is not written to the pixels for a certain period of time.
そのため、静止画表示時におけるリフレッシュレートを低減する駆動の場合、一旦画素に書き込んだ電圧を一定の値で保持できるかが重要となる。加えて、動画表示時におけるリフレッシュレートを高くして駆動する場合、フレーム周波数が高くなることを考慮して、駆動電圧を低く設定し、消費電力の低減を図ることが重要となる。 Therefore, in the case of a drive that reduces the refresh rate when displaying a still image, it is important that the voltage once written to the pixel can be maintained at a constant value. In addition, when driving with a high refresh rate during moving image display, it is important to set the drive voltage low in consideration of the high frame frequency to reduce power consumption.
＜４．表示装置の画素のレイアウトによる反射率について＞
次に、図２８及び図２９を用いて、表示装置の画素のレイアウトによる反射率について説明を行う。
<4. Reflectance due to pixel layout of display device>
Next, with reference to FIGS. 28 and 29, the reflectance due to the layout of the pixels of the display device will be described.
図２８（Ａ）（Ｂ）は、表示装置の画素を説明する上面図である。 28 (A) and 28 (B) are top views for explaining the pixels of the display device.
図２８（Ａ）は、画素９５０Ａの上面図を表している。画素９５０Ａは、副画素９５２ＲＧ、９５２ＲＢ、９５２ＲＲ、及び副画素９５２ＥＧ、９５２ＥＢ、９５２ＥＲを有する。副画素９５２ＲＧ、９５２ＲＢ、９５２ＲＲは、それぞれ、外光を反射する機能を有する。また、副画素９５２ＥＧ、９５２ＥＢ、９５２ＥＲは、可視光を射出する機能を有する。
FIG. 28A shows a top view of
また、副画素９５２ＲＧは、赤色を反射する機能を有し、副画素９５２ＲＢは、青色を反射する機能を有し、副画素９５２ＲＧは、緑色を反射する機能を有する。また、副画素９５２ＥＧは、緑色を射出する機能を有し、副画素９５２ＥＢは、青色を射出する機能を有し、副画素９５２ＥＲは、赤色を射出する機能を有する。 The sub-pixel 952r G has a function of reflecting the red, sub-pixel 952r B has a function of reflecting blue subpixel 952r G has a function of reflecting green. The sub-pixel 952E G has a function for emitting green, sub-pixel 952E B has a function for emitting blue subpixel 952E R has a function for emitting red.
また、図２８（Ｂ）は、画素９５０Ｂの上面図を表している。画素９５０Ｂは、副画素９５４ＲＧ、９５４ＲＢ、９５４ＲＲ、９５４ＲＷ、及び副画素９５４ＥＧ、９５４ＥＢ、９５４ＥＲ、９５４ＲＷを有する。画素９５０Ｂは、副画素９５４ＲＧ、９５４ＲＢ、９５４ＲＲ、９５４ＲＷは、それぞれ、外光を反射する機能を有する。また、副画素９５４ＥＧ、９５４ＥＢ、９５４ＥＲ、９５４ＲＷは、可視光を射出する機能を有する。
Further, FIG. 28B shows a top view of the
また、副画素９５４ＲＧは、赤色を反射する機能を有し、副画素９５４ＲＢは、青色を反射する機能を有し、副画素９５４ＲＧは、緑色を反射する機能を有し、副画素９５４ＲＷは、白色を反射する機能を有する。また、副画素９５２ＥＧは、緑色を射出する機能を有し、副画素９５２ＥＢは、青色を射出する機能を有し、副画素９５２ＥＲは、赤色を射出する機能を有し、副画素９５２ＥＷは、白色を射出する機能を有する。 The sub-pixel 954r G has a function of reflecting the red, sub-pixel 954r B has a function of reflecting blue subpixel 954r G has a function of reflecting green, sub-pixel 954r W has a function of reflecting white color. The sub-pixel 952E G has a function for emitting green, sub-pixel 952E B has a function for emitting blue subpixel 952E R has a function for emitting red sub-pixel 952E W has a function of emitting white color.
画素９５０Ｂは、画素９５０Ａと比較して、副画素９５４ＲＷ及び副画素９５２ＥＷを有する点が大きく異なる。
また、画素９５０Ａにおける、副画素９５２ＲＧと、副画素９５２ＲＢと、副画素９５２ＲＲと、を合わせた面積（反射開口率ともいう）は、７６％である。また、画素９５０Ｂにおける、副画素９５４ＲＧと、副画素９５４ＲＢと、副画素９５４ＲＲと、副画素９５４ＲＷと、を合わせた面積（反射開口率ともいう）は、５７％である。
Further, in the
次に、図２８（Ａ）に示す画素９５０Ａ、及び図２８（Ｂ）に示す画素９５０Ｂに相当する画素を有する表示装置を、それぞれ作製し、その後当該表示装置の反射率を測定した結果を図２９に示す。なお、図２９において、横軸が反射開口率を、縦軸が反射率を、それぞれ表す。また、図２９において、反射率１００％の場合は、標準白色板を用いる構成を、反射率１００％とする。
Next, a display device having pixels corresponding to the
図２９に示すように、画素９５０Ａと比較し、画素９５０Ｂの方が反射率は高い。これは、副画素の配置などの影響もあるが、副画素９５４ＲＷ、すなわち白色を反射する機能を有する副画素を設けることによる効果と推定される。
As shown in FIG. 29, the reflectance of the
＜５．表示装置＞
次に、図３０を用いて、液晶層中のカイラル材添加による表示装置の反射率について、説明を行う。
<5. Display device>
Next, with reference to FIG. 30, the reflectance of the display device due to the addition of the chiral material in the liquid crystal layer will be described.
まず、液晶のねじれについて、以下説明を行う。ここでは、液晶の旋光性を利用するＴＮモードについて説明する。 First, the twist of the liquid crystal will be described below. Here, the TN mode that utilizes the optical rotation of the liquid crystal will be described.
ＴＮモードでは、一対の基板間の液晶分子は９０°ねじれた初期配向である。液晶分子の回転方向を一意に決めるため、液晶材料に対してねじれを誘起するカイラル材を混合させる場合がある。一方で、カイラル材を用いない場合には逆方向のねじれが発生し、２方向のねじれが混在してしまい、ディスクリネーションが発生する場合がある。 In TN mode, the liquid crystal molecules between the pair of substrates have a 90 ° twisted initial orientation. In order to uniquely determine the rotation direction of the liquid crystal molecules, a chiral material that induces twisting may be mixed with the liquid crystal material. On the other hand, when the chiral material is not used, twisting in the opposite direction occurs, twisting in the two directions is mixed, and dispersion may occur.
ここで、液晶材料中にカイラル材を添加した液晶層を有する表示装置９６０と、液晶材料中にカイラル材を添加しない液晶層を有する表示装置９６２と、を想定し、表示装置９６０及び表示装置９６２に対して反射率の計算を行った結果について説明する。
Here, assuming a
表示装置９６０及び表示装置９６２の反射率の計算結果を、図３０に示す。なお、表示装置９６０及び表示装置９６２は、共に反射型の液晶表示装置とする。また、図３０において、横軸が電圧を、縦軸が規格化反射率を、それぞれ表す。
The calculation results of the reflectances of the
図３０に示すように、液晶層中にカイラル材を添加しない液晶層を有する表示装置９６２は、液晶層中にカイラル材を添加した液晶層を有する表示装置９６０と比較し、規格化反射率が概略２０％向上していることが分かる。したがって、反射型の液晶表示装置の反射率を向上させたい場合においては、液晶層中にカイラル材を含まない構成の方が好ましい。ただし、カイラル材を用いない場合においては、ディスクリネーションが発生する可能性がある。例えば、カイラル材を用いない場合においては、ディスクリネーションの発生を抑制するために、配向膜中にカイラル材を添加してもよい。
As shown in FIG. 30, the
本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いることができる。 The configuration shown in this embodiment can be used in combination with the configuration shown in other embodiments as appropriate.
（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示モジュール及び電子機器について説明する。
(Embodiment 5)
In the present embodiment, the display module and the electronic device of one aspect of the present invention will be described.
図３１（Ａ）に示す表示モジュール８０００は、上部カバー８００１と下部カバー８００２との間に、ＦＰＣ８００５に接続された表示パネル８００６、フレーム８００９、プリント基板８０１０、及びバッテリ８０１１を有する。なお、プリント基板を回路基板と呼ぶ場合がある。
The
例えば、先の実施の形態に示す表示装置を、表示パネル８００６に用いることができる。これにより、周囲の明るさによらず、視認性の高い表示モジュールとすることができる。さらに、消費電力の低い表示モジュールとすることができる。
For example, the display device shown in the previous embodiment can be used for the
上部カバー８００１及び下部カバー８００２は、表示パネル８００６のサイズに合わせて、形状や寸法を適宜変更することができる。
The shape and dimensions of the
また、表示パネル８００６に重ねてタッチパネルを設けてもよい。タッチパネルとしては、抵抗膜方式または静電容量方式のタッチパネルを表示パネル８００６に重畳して用いることができる。また、タッチパネルを設けず、表示パネル８００６に、タッチパネル機能を持たせるようにすることも可能である。
Further, a touch panel may be provided on the
フレーム８００９は、表示パネル８００６の保護機能の他、プリント基板８０１０の動作により発生する電磁波を遮断するための電磁シールドとしての機能を有する。またフレーム８００９は、放熱板としての機能を有していてもよい。
The
プリント基板８０１０は、電源回路、ビデオ信号及びクロック信号を出力するための信号処理回路を有する。電源回路に電力を供給する電源としては、外部の商用電源であっても良いし、別途設けたバッテリ８０１１による電源であってもよい。バッテリ８０１１は、商用電源を用いる場合には、省略可能である。
The printed
また、表示モジュール８０００は、偏光板、位相差板、プリズムシートなどの部材を追加して設けてもよい。
Further, the
図３１（Ｂ）は、光学式のタッチセンサを備える表示モジュール８０００の断面概略図である。
FIG. 31B is a schematic cross-sectional view of the
表示モジュール８０００は、プリント基板８０１０に設けられた発光部８０１５及び受光部８０１６を有する。また、上部カバー８００１と下部カバー８００２により囲まれた領域に一対の導光部（導光部８０１７ａ、導光部８０１７ｂ）を有する。
The
表示パネル８００６は、フレーム８００９を間に介してプリント基板８０１０やバッテリ８０１１と重ねて設けられている。表示パネル８００６とフレーム８００９は、導光部８０１７ａ、導光部８０１７ｂに固定されている。
The
発光部８０１５から発せられた光８０１８は、導光部８０１７ａにより表示パネル８００６の上部を経由し、導光部８０１７ｂを通って受光部８０１６に達する。例えば指やスタイラスなどの被検知体により、光８０１８が遮られることにより、タッチ操作を検出することができる。
The light 8018 emitted from the
発光部８０１５は、例えば表示パネル８００６の隣接する２辺に沿って複数設けられる。受光部８０１６は、発光部８０１５と表示パネル８００６を挟んで対向する位置に複数設けられる。これにより、タッチ操作がなされた位置の情報を取得することができる。
A plurality of light emitting
発光部８０１５は、例えばＬＥＤ素子などの光源を用いることができる。特に、発光部８０１５として、使用者に視認されず、且つ使用者にとって無害である赤外線を発する光源を用いることが好ましい。
As the
受光部８０１６は、発光部８０１５が発する光を受光し、電気信号に変換する光電素子を用いることができる。好適には、赤外線を受光可能なフォトダイオードを用いることができる。
As the
導光部８０１７ａ、導光部８０１７ｂとしては、少なくとも光８０１８を透過する部材を用いることができる。導光部８０１７ａ及び導光部８０１７ｂを用いることで、発光部８０１５と受光部８０１６とを表示パネル８００６の下側に配置することができ、外光が受光部８０１６に到達してタッチセンサが誤動作することを抑制できる。特に、可視光を吸収し、赤外線を透過する樹脂を用いることが好ましい。これにより、タッチセンサの誤動作をより効果的に抑制できる。
As the
本発明の一態様により、消費電力の低減された電子機器を作製できる。電子機器としては、例えば、携帯電話機、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、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、テレビジョン装置、デスクトップ型もしくはノート型のパーソナルコンピュータ、コンピュータ用などのモニタ、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。 According to one aspect of the present invention, an electronic device with reduced power consumption can be manufactured. Electronic devices include, for example, mobile phones, portable game machines, mobile information terminals, digital cameras, digital video cameras, digital photo frames, television devices, desktop or notebook personal computers, monitors for computers, pachinko, etc. Examples include large game machines such as machines.
また、本発明の一態様の表示装置は、外光の強さによらず、高い視認性を実現することができる。そのため、携帯型の電子機器、装着型の電子機器（ウェアラブル機器）、及び電子書籍端末などに好適に用いることができる。 Further, the display device of one aspect of the present invention can realize high visibility regardless of the intensity of external light. Therefore, it can be suitably used for portable electronic devices, wearable electronic devices (wearable devices), electronic book terminals, and the like.
図３２（Ａ）、（Ｂ）に示す携帯情報端末８００は、筐体８０１、筐体８０２、表示部８０３、表示部８０４、及びヒンジ部８０５等を有する。
The
筐体８０１と筐体８０２は、ヒンジ部８０５で連結されている。携帯情報端末８００は、折り畳んだ状態（図３２（Ａ））から、図３２（Ｂ）に示すように展開させることができる。
The
本発明の一態様の表示装置を、表示部８０３及び表示部８０４のうち少なくとも一方に用いることができる。これにより、周囲の明るさによらず、視認性の高い携帯情報端末とすることができる。さらに、消費電力の低い携帯情報端末とすることができる。
The display device of one aspect of the present invention can be used for at least one of the
表示部８０３及び表示部８０４は、それぞれ、文書情報、静止画像、及び動画像等のうち少なくとも一つを表示することができる。表示部に文書情報を表示させる場合、携帯情報端末８００を電子書籍端末として用いることができる。
The
携帯情報端末８００は折り畳むことができるため、可搬性が高く、汎用性に優れる。
Since the
筐体８０１及び筐体８０２は、電源ボタン、操作ボタン、外部接続ポート、スピーカ、マイク等を有していてもよい。
The
図３２（Ｃ）に示す携帯情報端末８１０は、筐体８１１、表示部８１２、操作ボタン８１３、外部接続ポート８１４、スピーカ８１５、マイク８１６、カメラ８１７等を有する。
The
本発明の一態様の表示装置を、表示部８１２に用いることができる。これにより、周囲の明るさによらず、視認性の高い携帯情報端末とすることができる。さらに、消費電力の低い携帯情報端末とすることができる。
The display device of one aspect of the present invention can be used for the
携帯情報端末８１０は、表示部８１２にタッチセンサを備える。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、指やスタイラスなどで表示部８１２に触れることで行うことができる。
The
また、操作ボタン８１３の操作により、電源のＯＮ、ＯＦＦ動作や、表示部８１２に表示される画像の種類の切り替えを行うことができる。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。
Further, by operating the
また、携帯情報端末８１０の内部に、ジャイロセンサまたは加速度センサ等の検出装置を設けることで、携帯情報端末８１０の向き（縦か横か）を判断して、表示部８１２の画面表示の向きを自動的に切り替えることができる。また、画面表示の向きの切り替えは、表示部８１２に触れること、操作ボタン８１３の操作、またはマイク８１６を用いた音声入力等により行うこともできる。
Further, by providing a detection device such as a gyro sensor or an acceleration sensor inside the
携帯情報端末８１０は、例えば、電話機、手帳または情報閲覧装置等から選ばれた一つまた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用いることができる。携帯情報端末８１０は、例えば、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作成、音楽再生、動画再生、インターネット通信、ゲームなどの種々のアプリケーションを実行することができる。
The
図３２（Ｄ）に示すカメラ８２０は、筐体８２１、表示部８２２、操作ボタン８２３、シャッターボタン８２４等を有する。またカメラ８２０には、着脱可能なレンズ８２６が取り付けられている。
The
本発明の一態様の表示装置を、表示部８２２に用いることができる。これにより、周囲の明るさによらず、視認性の高い表示部を有することでカメラの利便性を高めることができる。さらに、消費電力の低いカメラとすることができる。
The display device of one aspect of the present invention can be used for the
ここではカメラ８２０を、レンズ８２６を筐体８２１から取り外して交換することが可能な構成としたが、レンズ８２６と筐体８２１とが一体となっていてもよい。
Here, the
カメラ８２０は、シャッターボタン８２４を押すことにより、静止画、または動画を撮像することができる。また、表示部８２２はタッチパネルとしての機能を有し、表示部８２２をタッチすることにより撮像することも可能である。
The
なお、カメラ８２０は、ストロボ装置や、ビューファインダーなどを別途装着することができる。または、これらが筐体８２１に組み込まれていてもよい。
The
図３２（Ｅ）に示すテレビジョン装置８３０は、表示部８３１、筐体８３２、スピーカ８３３、操作キー８３５（電源スイッチ、又は操作スイッチを含む）、接続端子８３６、センサ８３７（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの）、等を有する。テレビジョン装置８３０は、大画面、例えば、５０インチ以上、または１００インチ以上の表示部８３１を組み込むことが可能である。
The
本発明の一態様の表示装置を、表示部８３１に用いることができる。これにより周囲の明るさによらず、視認性の高いテレビジョン装置とすることができる。さらに、消費電力の低いテレビジョン装置とすることができる。
The display device of one aspect of the present invention can be used for the
図３３（Ａ）〜（Ｅ）は、電子機器を示す図である。これらの電子機器は、筐体９０００、表示部９００１、スピーカ９００３、操作キー９００５（電源スイッチ、または操作スイッチを含む）、接続端子９００６、センサ９００７（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、においまたは赤外線を測定する機能を含むもの）、マイクロフォン９００８等の一以上を有する。
33 (A) to 33 (E) are diagrams showing electronic devices. These electronic devices include a
本発明の一態様の表示装置を、表示部９００１に好適に用いることができる。これにより、周囲の明るさによらず、視認性の高い表示部を有する電子機器とすることができる。さらに、消費電力の低い電子機器とすることができる。
The display device of one aspect of the present invention can be suitably used for the
図３３（Ａ）〜（Ｅ）に示す電子機器は、様々な機能を有することができる。例えば、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付または時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、無線通信機能、無線通信機能を用いて様々なコンピュータネットワークに接続する機能、無線通信機能を用いて様々なデータの送信または受信を行う機能、記録媒体に記録されているプログラムまたはデータを読み出して表示部に表示する機能、等の一以上を有することができる。なお、図３３（Ａ）〜（Ｅ）に示す電子機器が有する機能はこれらに限定されず、その他の機能を有していてもよい。 The electronic devices shown in FIGS. 33 (A) to 33 (E) can have various functions. For example, a function to display various information (still images, moving images, text images, etc.) on the display unit, a touch panel function, a function to display a calendar, date or time, etc., a function to control processing by various software (programs), Wireless communication function, function to connect to various computer networks using wireless communication function, function to transmit or receive various data using wireless communication function, read and display programs or data recorded on recording media It can have one or more functions such as a function to be displayed on a unit. The functions of the electronic devices shown in FIGS. 33 (A) to 33 (E) are not limited to these, and may have other functions.
図３３（Ａ）は腕時計型の携帯情報端末９２００を、図３３（Ｂ）は腕時計型の携帯情報端末９２０１を、それぞれ示す斜視図である。
33 (A) is a perspective view showing a wristwatch-type
図３３（Ａ）に示す携帯情報端末９２００は、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作成、音楽再生、インターネット通信、コンピュータゲームなどの種々のアプリケーションを実行することができる。また、表示部９００１はその表示面が湾曲して設けられ、湾曲した表示面に沿って表示を行うことができる。また、携帯情報端末９２００は、通信規格された近距離無線通信を実行することが可能である。例えば無線通信可能なヘッドセットと相互通信することによって、ハンズフリーで通話することもできる。また、携帯情報端末９２００は、接続端子９００６を有し、他の情報端末とコネクターを介して直接データのやりとりを行うことができる。また接続端子９００６を介して充電を行うこともできる。なお、充電動作は接続端子９００６を介さずに無線給電により行ってもよい。
The personal
図３３（Ｂ）に示す携帯情報端末９２０１は、図３３（Ａ）に示す携帯情報端末と異なり、表示部９００１の表示面が湾曲していない。また、携帯情報端末９２０１の表示部の外形が非矩形状（図３３（Ｂ）においては円形状）である。
Unlike the mobile information terminal shown in FIG. 33 (A), the
図３３（Ｃ）〜（Ｅ）は、折り畳み可能な携帯情報端末９２０２を示す斜視図である。なお、図３３（Ｃ）が携帯情報端末９２０２を展開した状態の斜視図であり、図３３（Ｄ）が携帯情報端末９２０２を展開した状態または折り畳んだ状態の一方から他方に変化する途中の状態の斜視図であり、図３３（Ｅ）が携帯情報端末９２０２を折り畳んだ状態の斜視図である。
33 (C) to 33 (E) are perspective views showing a foldable
携帯情報端末９２０２は、折り畳んだ状態では可搬性に優れ、展開した状態では、継ぎ目のない広い表示領域により表示の一覧性に優れる。携帯情報端末９２０２が有する表示部９００１は、ヒンジ９０５５によって連結された３つの筐体９０００に支持されている。ヒンジ９０５５を介して２つの筐体９０００間を屈曲させることにより、携帯情報端末９２０２を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。例えば、携帯情報端末９２０２は、曲率半径１ｍｍ以上１５０ｍｍ以下で曲げることができる。
The
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。 This embodiment can be appropriately combined with other embodiments.
６１ 作製基板
６２ 剥離層
６３ 絶縁層
１００ 表示装置
１１２ 液晶層
１１３ 電極
１１７ 絶縁層
１２１ 絶縁層
１３１ａ 着色層
１３１ａａ 着色層
１３１ａｂ 着色層
１３１ａｃ 着色層
１３１ａｄ 着色層
１３１ｂ 着色層
１３１ｂａ 着色層
１３１ｂｂ 着色層
１３１ｂｃ 着色層
１３２ 遮光層
１３３ａ 配向膜
１３３ｂ 配向膜
１３４ 着色層
１３４ａ 着色層
１３４ｂ 着色層
１３４ｃ 着色層
１３５ 偏光板
１４１ 接着層
１４２ 接着層
１７０ 発光素子
１７０ａ 発光素子
１７０ｂ 発光素子
１７０ｃ 発光素子
１７０ｄ 発光素子
１８０ 液晶素子
１９１ 電極
１９１ａ 電極
１９１ｂ 電極
１９１ｃ 電極
１９２ ＥＬ層
１９３ 電極
１９４ 絶縁層
２００ａ トランジスタ
２００ｂ トランジスタ
２００ｃ トランジスタ
２００Ｅ トランジスタ
２００Ｌ トランジスタ
２０１ トランジスタ
２０３ トランジスタ
２０４ 接続部
２０５ トランジスタ
２０６ トランジスタ
２０７ 接続部
２０８ａ 接続部
２０８ｂ 接続部
２０８ｃ 接続部
２１１ 絶縁層
２１２ 絶縁層
２１２ａ 絶縁層
２１２ｂ 絶縁層
２１３ 絶縁層
２１４ 絶縁層
２１５ 絶縁層
２１６ 絶縁層
２１７ 絶縁層
２１８ 電極
２２０ 絶縁層
２２１ 導電層
２２１ａ 導電層
２２１ｂ 導電層
２２２ 導電層
２２２ａ 導電層
２２２ａ＿１ 導電層
２２２ａ＿２ 導電層
２２２ａ＿３ 導電層
２２２ｂ 導電層
２２２ｂ＿１ 導電層
２２２ｂ＿２ 導電層
２２２ｂ＿３ 導電層
２２３ 導電層
２２４ 絶縁層
２３１ 金属酸化物層
２３１＿１ 金属酸化物層
２３１＿２ 金属酸化物層
２３１ｄ ドレイン領域
２３１ｉ チャネル領域
２３１ｓ ソース領域
２３５ 開口部
２３６ａ 開口部
２３６ｂ 開口部
２３７ 開口部
２４２ 接続層
２４３ 接続体
２５２ 接続部
２６１ 金属酸化物層
２６３ａ 導電層
２６３ｂ 導電層
２７０ 容量素子
２７０＿１ 容量素子
２７０＿２ 容量素子
２７０＿３ 容量素子
２８１ トランジスタ
２８４ トランジスタ
２８５ トランジスタ
２８６ トランジスタ
２９５ トランジスタ
２９６ トランジスタ
３００ 表示装置
３００Ａ 表示装置
３００Ｂ 表示装置
３００Ｃ 表示装置
３１１ 電極
３１１＿１ 電極
３１１＿２ 電極
３１１＿３ 電極
３１１ａ 電極
３１１ｂ 電極
３１１ｂａ 電極
３１１ｂｂ 電極
３１１ｂｃ 電極
３１１ｂｄ 電極
３１２ 電極
３５１ 基板
３６１ 基板
３６２ 表示部
３６４ 回路
３６５ 配線
３７２ ＦＰＣ
３７３ ＩＣ
４１０ 画素
４１０ａ 画素
４１０ａａ 副画素
４１０ａｂ 副画素
４１０ａｃ 副画素
４１０ｂ 画素
４１０ｂａ 副画素
４１０ｂｂ 副画素
４１０ｂｃ 副画素
４１０ｃ 画素
４１０ｄ 画素
４１０Ｅ 画素
４１０Ｅａ 画素
４１０Ｅｂ 画素
４１０Ｅｃ 画素
４１０Ｅｄ 画素
４１０Ｌ 画素
４１０Ｌ＿１ 副画素
４１０Ｌ＿２ 副画素
４１０Ｌ＿３ 副画素
４１０ＬＦ 画素
４５１ 開口
４５１ａ 開口
４５１ｂ 開口
４５１ｃ 開口
４５１ｄ 開口
８００ 携帯情報端末
８０１ 筐体
８０２ 筐体
８０３ 表示部
８０４ 表示部
８０５ ヒンジ部
８１０ 携帯情報端末
８１１ 筐体
８１２ 表示部
８１３ 操作ボタン
８１４ 外部接続ポート
８１５ スピーカ
８１６ マイク
８１７ カメラ
８２０ カメラ
８２１ 筐体
８２２ 表示部
８２３ 操作ボタン
８２４ シャッターボタン
８２６ レンズ
８３０ テレビジョン装置
８３１ 表示部
８３２ 筐体
８３３ スピーカ
８３５ 操作キー
８３６ 接続端子
８３７ センサ
９５０Ａ 画素
９５０Ｂ 画素
９６０ 表示装置
９６２ 表示装置
８０００ 表示モジュール
８００１ 上部カバー
８００２ 下部カバー
８００５ ＦＰＣ
８００６ 表示パネル
８００９ フレーム
８０１０ プリント基板
８０１１ バッテリ
８０１５ 発光部
８０１６ 受光部
８０１７ａ 導光部
８０１７ｂ 導光部
８０１８ 光
９０００ 筐体
９００１ 表示部
９００３ スピーカ
９００５ 操作キー
９００６ 接続端子
９００７ センサ
９００８ マイクロフォン
９０５５ ヒンジ
９２００ 携帯情報端末
９２０１ 携帯情報端末
９２０２ 携帯情報端末
61 Fabrication board 62 Peeling layer 63 Insulation layer 100 Display device 112 Liquid crystal layer 113 Electrode 117 Insulation layer 121 Insulation layer 131a Colored layer 131aa Colored layer 131ab Colored layer 131ac Colored layer 131ad Colored layer 131b Colored layer 131ba Colored layer 131bb Colored layer 131bb 132 Light-shielding layer 133a Alignment film 133b Alignment film 134 Colored layer 134a Colored layer 134b Colored layer 134c Colored layer 135 Plate plate 141 Adhesive layer 142 Adhesive layer 170 Light emitting element 170a Light emitting element 170b Light emitting element 170c Light emitting element 170d Light emitting element 180 Liquid crystal element 191 Electrode 191a Electrode 191b Electrode 191c Electrode 192 EL layer 193 Electrode 194 Insulation layer 200a Transistor 200b Transistor 200c Transistor 200E Transistor 200L Transistor 201 Transistor 203 Transistor 204 Connection 205 Transistor 206 Transistor 207 Connection 208a Connection 208b Connection 208c Connection 211 Insulation layer 212 Insulation layer 212a Insulation layer 212b Insulation layer 213 Insulation layer 214 Insulation layer 215 Insulation layer 216 Insulation layer 217 Insulation layer 218 Electrode 220 Insulation layer 221 Conductive layer 221a Conductive layer 221b Conductive layer 222 Conductive layer 222a Conductive layer 222a_1 Conductive layer 222a_2 222a_3 Conductive layer 222b Conductive layer 222b_1 Conductive layer 222b_2 Conductive layer 222b_2 Conductive layer 223 Conductive layer 224 Insulation layer 231 Metal oxide layer 231_1 Metal oxide layer 231_1 Metal oxide layer 231d Drain region 231i Channel region 231s Source region 235 Opening 236a Part 236b Opening 237 Opening 242 Connection layer 243 Connection body 252 Connection part 261 Metal oxide layer 263a Conductive layer 263b Conductive layer 270 Capacitive element 270_1 Capacitive element 270_1 Capacitive element 270_3 Capacitive element 281 Transistor 284 Transistor 285 Transit 286 Transistor 295 Transistor 296 Transistor 300 Display device 300A Display device 300B Display device 300C Display device 311 Electrode 311_1 Electrode 311_2 Electrode 311_3 Electrode 311a Electrode 311b Electrode 311ba Electrode 311bb Electrode 311bc Electrode 311b Electrode 312 Electrode 351 Board 361 Board 362 Display 364 Circuit 365 Wiring 372 FPC
373 IC
410
8006
Claims (4)
前記複数の画素は、それぞれ、液晶素子と、第１の着色層と、複数の第２の着色層と、複数の発光素子と、複数の第３の着色層と、容量素子と、第１のトランジスタと、複数の第２のトランジスタと、を有し、
前記液晶素子は、前記複数の発光素子に対して、当該発光素子が光を射出する側に設けられ、
前記第１の着色層及び前記第２の着色層は絶縁層に設けられ、
前記液晶素子は、第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に挟持された液晶層と、を有し、
前記複数の発光素子は、それぞれ、第３の電極と、第４の電極と、前記第３の電極と前記第４の電極の間に挟持されたＥＬ層と、を有し、
前記容量素子は、一方の電極を前記第１の電極とし、他方の電極として第５の電極を有し、
前記第１のトランジスタのソースまたはドレインのいずれかは、前記第１の電極と電気的に接続され、
前記複数の第２のトランジスタのソースまたはドレインのいずれかは、それぞれ前記第３の電極と電気的に接続され、
前記第１の電極及び前記第４の電極は、可視光を反射する機能を有し、
前記第２の電極及び前記第３の電極は、可視光を透過する機能を有し、
前記第１の電極は、前記複数の発光素子それぞれと重ならない領域を有するように設けられ、
前記第５の電極は、前記第１の電極と前記第１のトランジスタの間に位置し、前記第１の電極と前記第１のトランジスタのソースまたはドレインのいずれかとの接続部と、重ならない領域を有するように設けられ、
前記第２の電極と重なるように、前記第１の着色層が設けられ、
前記複数の発光素子それぞれと重なるように、前記複数の第２の着色層が設けられ、
前記複数の発光素子それぞれと、前記液晶素子との間に第３の着色層が設けられ、
前記第２の着色層と、前記第３の着色層は、同じ色の可視光を透過させる機能を有し、
前記発光素子からの光は、前記第３の着色層、前記液晶素子、前記絶縁層、前記第２の着色層の順に通過し、
前記第１の着色層を通過して入射した光は、前記液晶素子の前記第１の電極で反射されて前記第１の着色層を通過する、表示装置。 Has multiple pixels,
The plurality of pixels are a liquid crystal element, a first colored layer, a plurality of second colored layers, a plurality of light emitting elements, a plurality of third colored layers, a capacitance element, and a first It has a transistor and a plurality of second transistors.
The liquid crystal element is provided on the side where the light emitting element emits light with respect to the plurality of light emitting elements.
The first colored layer and the second colored layer are provided on the insulating layer, and the first colored layer and the second colored layer are provided on the insulating layer.
The liquid crystal element has a first electrode, a second electrode, and a liquid crystal layer sandwiched between the first electrode and the second electrode.
The plurality of light emitting elements each have a third electrode, a fourth electrode, and an EL layer sandwiched between the third electrode and the fourth electrode.
The capacitive element has one electrode as the first electrode and a fifth electrode as the other electrode.
Either the source or drain of the first transistor is electrically connected to the first electrode.
Either the source or drain of the plurality of second transistors is electrically connected to the third electrode, respectively.
The first electrode and the fourth electrode have a function of reflecting visible light, and have a function of reflecting visible light.
The second electrode and the third electrode have a function of transmitting visible light, and have a function of transmitting visible light.
The first electrode is provided so as to have a region that does not overlap with each of the plurality of light emitting elements.
The fifth electrode is located between the first electrode and the first transistor, and does not overlap with the connection portion between the first electrode and either the source or the drain of the first transistor. Provided to have
The first colored layer is provided so as to overlap with the second electrode.
The plurality of second colored layers are provided so as to overlap each of the plurality of light emitting elements.
A third colored layer is provided between each of the plurality of light emitting elements and the liquid crystal element.
The second colored layer and the third colored layer have a function of transmitting visible light of the same color.
The light from the light emitting element passes through the third colored layer, the liquid crystal element, the insulating layer, and the second colored layer in this order.
A display device in which light incident through the first colored layer is reflected by the first electrode of the liquid crystal element and passes through the first colored layer .
前記第１の電極は、開口または切欠きが複数設けられており、
前記複数の発光素子は、それぞれ前記複数の開口または切欠きのいずれかと重なる領域を有する、表示装置。 In claim 1 ,
The first electrode is provided with a plurality of openings or notches.
A display device in which each of the plurality of light emitting elements has a region overlapping with either the plurality of openings or notches.
前記第１の電極は、開口及び切欠きがそれぞれ１以上設けられており、
前記複数の発光素子は、それぞれ前記それぞれ１以上の開口及び切欠きのいずれかと重なる領域を有する、表示装置。 In claim 1 or 2 ,
The first electrode is provided with one or more openings and notches, respectively.
A display device in which each of the plurality of light emitting elements has a region overlapping with any one or more of the openings and notches.
前記液晶層は、比抵抗が１．０×１０１４（Ω・ｃｍ）以上である、表示装置。 In any one of claims 1 to 3 ,
The liquid crystal layer is a display device having a specific resistance of 1.0 × 10 14 (Ω · cm) or more.
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