極東極楽 ごくとうごくらく

豊饒なセカンドライフを求め大還暦までの旅日記

エネルギーと環境 80

2024年12月17日 | 光電融合デバイス事業

彦根市ひこにゃんイラスト に対する画像結果

彦根藩二代当主である井伊直孝公をお寺の門前で手招き雷雨から救ったと
伝えられる招と、井伊軍団のシンボルとも言える赤備え(戦国時代の井伊
軍団編成の一種、あらゆる武具を朱りにした部隊編成のこと)と兜(かぶ
と)を合体させて生まれたキャラクタ-

【季語と短歌:12月17日】

         解明す 九億種類 実南天    
                高山 宇 (赤鬼)

【関連特許最新技術】
5. 特開2022-158973 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 株式会社半導体エネルギー研究所

【0400】図17(B)に示すトランジスタ209では、絶縁層225
が半導体層231の上面及び側面を覆う例を示す。導電層222a及び導
電層222bは、それぞれ、絶縁層225及び絶縁層215に設けられた
開口を介して低抵抗領域231nと接続される。導電層222a及び導電
層222bのうち、一方はソース電極として機能し、他方はドレイン電極
として機能する。

【0401】 一方、図17(C)に示すトランジスタ210では、絶縁層
225は、半導体層231のチャネル形成領域231iと重なり、低抵抗
領域231nとは重ならない。例えば、導電層223をマスクとして絶縁
層225を加工することで、図17(C)に示す構造を作製できる。図17
(C)では、絶縁層225及び導電層223を覆って絶縁層215が設け
られ、絶縁層215の開口を介して、導電層222a及び導電層222b
がそれぞれ低抵抗領域231nと接続されている。
【0402】図17(A)において、基板151の、基板152が重なら
ない領域には、接続部204が設けられている。接続部204では、配線
165が導電層166及び接続層242を介してFPC172と電気的に
接続されている。導電層166は、画素電極111a、111b、111c
と同一の導電膜を加工して得られた導電膜と、光学調整層126a、12
6b、126cと同一の導電膜を加工して得られた導電膜と、の積層構造
である例を示す。接続部204の上面では、導電層166が露出している。
これにより、接続部204とFPC172とを接続層242を介して電気
的に接続することができる。
【0403】基板152の基板151側の面には、遮光層117を設ける
ことが好ましい。遮光層117は、隣り合う発光デバイスの間、接続部1
40、及び、回路164などに設けることができる。また、基板152の
基板151側の面に、色変換層129a、129bを設けてもよい。図
17(A)では、基板152を基準としてみたときに、色変換層129a、
129bが遮光層117の一部を覆うように設けられている。
【0404】また、基板152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15
2の外側には、ゴミの付着を抑制する帯電防止膜、汚れを付着しにくくす
る撥水性の膜、使用に伴う傷の発生を抑制するハードコート膜、衝撃吸収
層等を配置してもよい。
【0405】発光デバイスを覆う保護層131及び保護層132を設ける
ことで、発光デバイスに水などの不純物が入り込むことを抑制し、発光デ
バイスの信頼性を高めることができる。
【0406】基板151及び基板152には、それぞれ、ガラス、石英、
セラミック、サファイア、樹脂、金属、合金、半導体などを用いることが
できる。発光デバイスからの光を取り出す側の基板には、該光を透過する
材料を用いる。基板151及び基板152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。また、基板151または基
板152として偏光板を用いてもよい。
【0407】基板151及び基板152としては、それぞれ、ポリエチレ
ンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等の
ポリエステル樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、アクリル樹脂、ポリイミ
ド樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂
、ポリエーテルスルホン(PES)樹脂、ポリアミド樹脂(ナイロン、ア
ラミド等)、ポリシロキサン樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリスチレン
樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、
ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリテトラフルオロエチ
レン(PTFE)樹脂、ABS樹脂、セルロースナノファイバー等を用い
ることができる。基板151及び基板152の一方または双方に、可撓性
を有する程度の厚さのガラスを用いてもよい。
【0408】なお、表示装置に円偏光板を重ねる場合、表示装置が有する
基板には、光学等方性の高い基板を用いることが好ましい。光学等方性が
高い基板は、複屈折が小さい(複屈折量が小さい、ともいえる)。
【0409】光学等方性が高い基板のリタデーション(位相差)値の絶対
値は、30nm以下が好ましく、20nm以下がより好ましく、10nm
以下がさらに好ましい。
【0410】光学等方性が高いフィルムとしては、トリアセチルセルロー
ス(TAC、セルローストリアセテートともいう)フィルム、シクロオレ
フィンポリマー(COP)フィルム、シクロオレフィンコポリマー(CO
C)フィルム、及びアクリルフィルム等が挙げられる。
【0411】また、基板としてフィルムを用いる場合、フィルムが吸水す
ることで、表示パネルにしわが発生するなどの形状変化が生じる恐れがあ
る。そのため、基板には、吸水率の低いフィルムを用いることが好ましい。
例えば、吸水率が1%以下のフィルムを用いることが好ましく、0.1%
以下のフィルムを用いることがより好ましく、0.01%以下のフィルム
を用いることがさらに好ましい。
【0412】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。
【0413】接続層242としては、異方性導電フィルム(ACF:An
isotropic  Conductive  Film)、異方性導電ペ
ースト(ACP:Anisotropic  Conductive  Pas
te)などを用いることができる。
【0414】トランジスタのゲート電極、ソース電極及びドレイン電極
のほか、表示装置を構成する各種配線及び電極などの導電層に用いること
のできる材料としては、アルミニウム、チタン、クロム、ニッケル、銅、
イットリウム、ジルコニウム、モリブデン、銀、タンタル、及びタングス
テンなどの金属、並びに、当該金属を主成分とする合金などが挙げられる。
これらの材料を含む膜を単層で、または積層構造として用いることができる。
【0415】また、透光性を有する導電材料としては、酸化インジウム、
インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを含む
酸化亜鉛などの導電性酸化物またはグラフェンを用いることができる。ま
たは、金、銀、白金、マグネシウム、ニッケル、タングステン、クロム、
モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、及びチタンなどの金属材料、
または、該金属材料を含む合金材料を用いることができる。または、該金
属材料の窒化物(例えば、窒化チタン)などを用いてもよい。なお、金属
材料、または、合金材料(またはそれらの窒化物)を用いる場合には、透
光性を有する程度に薄くすることが好ましい。また、上記材料の積層膜を
導電層として用いることができる。例えば、銀とマグネシウムの合金と
インジウムスズ酸化物の積層膜などを用いると、導電性を高めることがで
きるため好ましい。これらは、表示装置を構成する各種配線及び電極など
の導電層、及び、発光デバイスが有する導電層(画素電極または共通電極
として機能する導電層)にも用いることができる。
【0416】各絶縁層に用いることのできる絶縁材料としては、例えば、
アクリル樹脂、エポキシ樹脂などの樹脂、酸化シリコン、酸化窒化シリ
コン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウムなどの無機
絶縁材料が挙げられる。

図18
【0417】[表示装置100B]
  図18に示す表示装置100Bは、ボトムエミッション型である点で、
表示装置100Aと主に相違する。なお、表示装置100Aと同様の部
分については説明を省略する。
【0418】 発光デバイスが発する光は、基板151側に射出される。
基板151には、可視光に対する透過性が高い材料を用いることが好まし
い。一方、基板152に用いる材料の透光性は問わない。
【0419】また、表示装置100Bは、画素電極111a、111b、
111c及び光学調整層126a、126b、126cが可視光を透過す
る材料を含み、共通電極115が可視光を反射する材料を含む。ここで、
画素電極111a、111b、111c及び光学調整層126a、126b、
126cと同一の導電膜を加工して得られる、導電層166も可視光を透
過する材料を含む。
【0420】 基板151とトランジスタ201との間、基板151とト
ランジスタ205との間には、それぞれ、遮光層117を形成すること
が好ましい。図18では、基板151上に遮光層117が設けられ、遮
光層117上に絶縁層153が設けられ、絶縁層153上にトランジス
タ201、205などが設けられている例を示す。
【0421】さらに、表示装置100Bでは、色変換層129a、129
bが、絶縁層215と絶縁層214の間に設けられている。色変換層12
9a、129bは、端部が遮光層117と重畳することが好ましい。
【0422】  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。

【0423】(実施の形態4)
  本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置について図19乃至図2
4を用いて説明する。
【0424】  本実施の形態の表示装置は、高精細な表示装置とすること
ができる。したがって、本実施の形態の表示装置は、例えば、腕時計型
、ブレスレット型などの情報端末機(ウェアラブル機器)、並びに、ヘ
ッドマウントディスプレイなどのVR(Virtual  Reality)
向け機器、メガネ型のAR(Augmented  Reality)向け
機器など、頭部に装着可能なウェアラブル機器の表示部に用いることがで
きる。【0425】

図19
[表示モジュール]
  図19(A)に、表示モジュール280の斜視図を示す。表示モジュー
ル280は、表示装置100Cと、FPC290と、を有する。なお、表
示モジュール280が有する表示装置は表示装置100Cに限られず、後
述する表示装置100D乃至表示装置100Gのいずれかであってもよい。
【0426】表示モジュール280は、基板291及び基板292を有す
る。表示モジュール280は、表示部281を有する。表示部281は、
表示モジュール280における画像を表示する領域であり、後述する画
素部284に設けられる各画素からの光を視認できる領域である。
【0427】  図19(B)に、基板291側の構成を模式的に示した斜
視図を示している。基板291上には、回路部282と、回路部282上
の画素回路部283と、画素回路部283上の画素部284と、が積層さ
れている。また、基板291上の画素部284と重ならない部分に、FP
C290と接続するための端子部285が設けられている。端子部285
と回路部282とは、複数の配線により構成される配線部286により電
気的に接続されている。
【0428】画素部284は、周期的に配列した複数の画素284aを有
する。図19(B)の右側に、1つの画素284aの拡大図を示している。
画素284aは、副画素110a、副画素110b、及び副画素110c
を有する。副画素110a、副画素110b、及び副画素110c並びに
その周囲の構成に関しては、先の実施の形態を参酌することができる。複
数の副画素は、図19(B)に示すようにストライプ配列で配置すること
ができる。また、デルタ配列、または、ペンタイル配列など様々な発光デ
バイスの配列方法を適用することができる。
【0429】
  画素回路部283は、周期的に配列した複数の画素回路283aを有する。
【0430】
  1つの画素回路283aは、1つの画素284aが有する3つの発光デ
バイスの発光を制御する回路である。1つの画素回路283aは、1つの
発光デバイスの発光を制御する回路が3つ設けられる構成としてもよい。
例えば、画素回路283aは、1つの発光デバイスにつき、1つの選択ト
ランジスタと、1つの電流制御用トランジスタ(駆動トランジスタ)と、
容量素子と、を少なくとも有する構成とすることができる。このとき、選
択トランジスタのゲート電極にはゲート信号が、ソース電極またはドレ
イン電極の一方にはソース信号が、それぞれ入力される。これにより、ア
クティブマトリクス型の表示装置が実現されている。
【0431】回路部282は、画素回路部283の各画素回路283a
を駆動する回路を有する。例えば、ゲート線駆動回路、及び、ソース線
駆動回路の一方または双方を有することが好ましい。このほか、演算回路、
メモリ回路、及び電源回路等の少なくとも一つを有していてもよい。
【0432】FPC290は、外部から回路部282にビデオ信号また
は電源電位等を供給するための配線として機能する。また、FPC290
上にICが実装されていてもよい。
【0433】表示モジュール280は、画素部284の下側に画素回路部
283及び回路部282の一方または双方が積層された構成とすることが
できるため、表示部281の開口率(有効表示面積比)を極めて高くする
ことができる。例えば表示部281の開口率は、40%以上100%未満、
好ましくは50%以上95%以下、より好ましくは60%以上95%以下
とすることができる。また、画素284aを極めて高密度に配置すること
が可能で、表示部281の精細度を極めて高くすることができる。例えば、
表示部281には、2000ppi以上、好ましくは3000ppi以上、
より好ましくは5000ppi以上、さらに好ましくは6000ppi以
上であって、20000ppi以下、または30000ppi以下の精細
度で、画素284aが配置されることが好ましい。
【0434】このような表示モジュール280は、極めて高精細であるこ
とから、ヘッドマウントディスプレイなどのVR向け機器、またはメガネ
型のAR向け機器に好適に用いることができる。例えば、レンズを通して
表示モジュール280の表示部を視認する構成の場合であっても、表示モ
ジュール280は極めて高精細な表示部281を有するためにレンズで
表示部を拡大しても画素が視認されず、没入感の高い表示を行うことがで
きる。また、表示モジュール280はこれに限られず、比較的小型の表
示部を有する電子機器に好適に用いることができる。例えば腕時計などの
装着型の電子機器の表示部に好適に用いることができる。


図20.
【0435】[表示装置100C]
  図20に示す表示装置100Cは、基板301、副画素110a、11
0b、110c、容量240、及び、トランジスタ310を有する。副
画素110aは発光デバイス130aおよび色変換層129aを有し、副
画素110bは発光デバイス130bおよび色変換層129bを有し、副
画素110cは発光デバイス130cを有し、色変換層は設けない構成と
する。ただし、副画素110cにおいて発光デバイス130cと重なる色
換層を設けてもよい。
【0436】  基板301は、図19(A)及び図19(B)における基
板291に相当する。基板301から絶縁層255bまでの積層構造が、
実施の形態1における層111に相当する。
【0437】  トランジスタ310は、基板301にチャネル形成領域を
有するトランジスタである。基板301としては、例えば単結晶シリコン
基板などの半導体基板を用いることができる。トランジスタ310は、基
板301の一部、導電層311、低抵抗領域312、絶縁層313、及び、
絶縁層314を有する。導電層311は、ゲート電極として機能する。絶
縁層313は、基板301と導電層311の間に位置し、ゲート絶縁層
として機能する。低抵抗領域312は、基板301に不純物がドープされ
た領域であり、ソースまたはドレインの一方として機能する。絶縁層31
4は、導電層311の側面を覆って設けられ、絶縁層として機能する。
【0438】また、基板301に埋め込まれるように、隣接する2つのト
ランジスタ310の間に素子分離層315が設けられている。
【0439】  また、トランジスタ310を覆って絶縁層261が設けら
れ、絶縁層261上に容量240が設けられている。
【0440】  容量240は、導電層241と、導電層245と、これら
の間に位置する絶縁層243を有する。導電層241は容量240の一方
の電極として機能し、導電層245は容量240の他方の電極として機能
し、絶縁層243は容量240の誘電体として機能する。
【0441】  導電層241は絶縁層261上に設けられ、絶縁層254
に埋め込まれている。導電層241は、絶縁層261に埋め込まれたプラ
グ271によってトランジスタ310のソースまたはドレインの一方と電
気的に接続されている。絶縁層243は導電層241を覆って設けられる。
導電層245は、絶縁層243を介して導電層241と重なる領域に設け
られている。
【0442】 容量240を覆って、絶縁層255aが設けられ、絶縁層
255a上に絶縁層255bが設けられ、絶縁層255b上に発光デバ
イス130a、130b、130c等が設けられている。本実施の形態
では、発光デバイス130a、130b、130cが、図1(B)に示
す積層構造を有する例を示す。画素電極111a、111b、111c
の側面は、それぞれ、絶縁層121によって覆われている。また、第1
の層113a、第2の層113b、及び、第3の層113cの側面は、
それぞれ、絶縁層125、127によって覆われている。第1の層113a、
第2の層113b、第3の層113c、及び、絶縁層125、127上に、
第5の層114が設けられ、第5の層114上に共通電極115が設けら
れている。また、発光デバイス130a、130b、130c上には保護
層131が設けられている。保護層131上には保護層132が設けられ
ており、保護層132上には、色変換層129a、129bが設けられて
いる。色変換層129a、129b上には、樹脂層122によって基板
120が貼り合わされている。発光デバイスから基板120までの構成要
素についての詳細は、実施の形態1を参照することができる。基板120
は、図19(A)における基板292に相当する。
【0443】絶縁層255a、255bとしては、それぞれ、酸化絶縁膜、
窒化絶縁膜、酸化窒化絶縁膜、及び窒化酸化絶縁膜などの各種無機絶縁膜
を好適に用いることができる。絶縁層255aとしては、酸化シリコン膜、
酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜などの酸化絶縁膜または酸化窒
化絶縁膜を用いることが好ましい。絶縁層255bとしては、窒化シリコ
ン膜、窒化酸化シリコン膜などの窒化絶縁膜または窒化酸化絶縁膜を用い
ることが好ましい。より具体的には、絶縁層255aとして酸化シリコン
膜を用い、絶縁層255bとして窒化シリコン膜を用いることが好ましい。
絶縁層255bは、エッチング保護膜としての機能を有することが好まし
い。
または、絶縁層255aとして、窒化絶縁膜または窒化酸化絶縁膜を用い、
絶縁層255bとして、酸化絶縁膜または酸化窒化絶縁膜を用いてもよい。
本実施の形態では、絶縁層255bに凹部が設けられていない例を示すが、
絶縁層255bに凹部が設けられていてもよい。
【0444】
  発光デバイスの画素電極は、絶縁層255a、255bに埋め込まれた
プラグ256、絶縁層254に埋め込まれた導電層241、及び、絶縁層
261に埋め込まれたプラグ271によってトランジスタ310のソース
またはドレインの一方と電気的に接続されている。絶縁層255bの上面
の高さと、プラグ256の上面の高さは、一致または概略一致している。
プラグには各種導電材料を用いることができる。

図21.
【0445】  図21に示す表示装置100Dは、トランジスタの構成が
異なる点で、表示装置100Cと主に相違する。なお、表示装置100C
と同様の部分については説明を省略することがある。
【0446】トランジスタ320は、チャネルが形成される半導体層に、
金属酸化物(酸化物半導体ともいう)が適用されたトランジスタ(OSト
ランジスタ)である。
【0447】トランジスタ320は、半導体層321、絶縁層323、導
電層324、一対の導電層325、絶縁層326、及び、導電層327を
有する。
【0448】  基板331は、図19(A)及び図19(B)における基板
291に相当する。基板331から絶縁層255bまでの積層構造が、実
施の形態1における層101に相当する。基板331としては、絶縁性基
板または半導体基板を用いることができる。
【0449】 基板331上に、絶縁層332が設けられている。絶縁層3
32は、基板331から水または水素などの不純物がトランジスタ320
に拡散すること、及び半導体層321から絶縁層332側に酸素が脱離す
ることを防ぐバリア層として機能する。絶縁層332としては、例えば酸
化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜、窒化シリコン膜などの、酸化シリ
コン膜よりも水素または酸素が拡散しにくい膜を用いることが好ましい。

【0450】  絶縁層332上に導電層327が設けられ、導電層327
を覆って絶縁層326が設けられている。導電層327は、トランジスタ
320の第1のゲート電極として機能し、絶縁層326の一部は、第1の
ゲート絶縁層として機能する。絶縁層326の少なくとも半導体層321
と接する部分には、酸化シリコン膜等の酸化物絶縁膜を用いることが好ま
しい。絶縁層326の上面は、平坦化されていることが好ましい。
【0451】半導体層321は、絶縁層326上に設けられる。半導体層
321は、半導体特性を有する金属酸化物(酸化物半導体ともいう)膜を
有することが好ましい。半導体層321に好適に用いることのできる材料
の詳細については後述する。
【0452】一対の導電層325は、半導体層321上に接して設けられ
、ソース電極及びドレイン電極として機能する。
【0453】また、一対の導電層325の上面及び側面、並びに半導体層
321の側面等を覆って絶縁層328が設けられ、絶縁層328上に絶縁
層264が設けられている。絶縁層328は、半導体層321に絶縁層2
64等から水または水素などの不純物が拡散すること、及び半導体層32
1から酸素が脱離することを防ぐバリア層として機能する。絶縁層328
としては、上記絶縁層332と同様の絶縁膜を用いることができる。
【0454】絶縁層328及び絶縁層264に、半導体層321に達す開
口が設けられている。当該開口の内部において、絶縁層264、絶縁層
328、及び導電層325の側面、並びに半導体層321の上面に接する
絶縁層323と、導電層324とが埋め込まれている。導電層324は、
第2のゲート電極として機能し、絶縁層323は第2のゲート絶縁層とし
て機能する。
【0455】 導電層324の上面、絶縁層323の上面、及び絶縁層26
4の上面は、それぞれ高さが一致または概略一致するように平坦化処理さ
れ、これらを覆って絶縁層329及び絶縁層265が設けられている。
【0456】 絶縁層264及び絶縁層265は、層間絶縁層として機能す
る。絶縁層329は、トランジスタ320に絶縁層265等から水または水
素などの不純物が拡散することを防ぐバリア層として機能する。絶縁層3
29としては、上記絶縁層328及び絶縁層332と同様の絶縁膜を用い
ることができる。
【0457】一対の導電層325の一方と電気的に接続するプラグ274
は、絶縁層265、絶縁層329、及び絶縁層264に埋め込まれるよう
に設けられている。ここで、プラグ274は、絶縁層265、絶縁層32
9、絶縁層264、及び絶縁層328のそれぞれの開口の側面、及び導電
層325の上面の一部を覆う導電層274aと、導電層274aの上面に
接する導電層274bとを有することが好ましい。このとき、導電層27
4aとして、水素及び酸素が拡散しにくい導電材料を用いることが好まし
い。
【0458】  表示装置100Dにおける、絶縁層254から基板120ま
での構成は、表示装置100Cと同様である。

【0459】[表示装置100E]
  図22に示す表示装置100Eは、基板301にチャネルが形成されるト
ランジスタ310と、チャネルが形成される半導体層に金属酸化物を含む
トランジスタ320とが積層された構成を有する。なお、表示装置100
C、100Dと同様の部分については説明を省略することがある。
【0460】  トランジスタ310を覆って絶縁層261が設けられ、絶
縁層261上に導電層251が設けられている。また導電層251を覆っ
て絶縁層262が設けられ、絶縁層262上に導電層252が設けられて
いる。導電層251及び導電層252は、それぞれ配線として機能する。
また、導電層252を覆って絶縁層263及び絶縁層332が設けられ、
絶縁層332上にトランジスタ320が設けられている。また、トランジ
スタ320を覆って絶縁層265が設けられ、絶縁層265上に容量24
0が設けられている。容量240とトランジスタ320とは、プラグ27
4により電気的に接続されている。
【0461】トランジスタ320は、画素回路を構成するトランジスタと
して用いることができる。また、トランジスタ310は、画素回路を構成
するトランジスタ、または当該画素回路を駆動するための駆動回路(ゲー
ト線駆動回路、ソース線駆動回路)を構成するトランジスタとして用いる
ことができる。また、トランジスタ310及びトランジスタ320は、演
算回路または記憶回路などの各種回路を構成するトランジスタとして用い
ることができる。
【0462】このような構成とすることで、発光デバイスの直下に画素回
路だけでなく駆動回路等を形成することができるため、表示領域の周辺に
駆動回路を設ける場合に比べて、表示装置を小型化することが可能となる。

【0463】[表示装置100F]図23に示す表示装置100Fは、そ
れぞれ半導体基板にチャネルが形成されるトランジスタ310Aと、トラ
ンジスタ310Bとが積層された構成を有する。
【0464】表示装置100Fは、トランジスタ310B、容量240お
よび各発光デバイスが設けられた基板301Bと、トランジスタ310A
が設けられた基板301Aとが、貼り合された構成を有する。
【0465】  ここで、基板301Bの下面に絶縁層345を設けることが
好ましい。また、基板301A上に設けられた絶縁層261の上に絶縁層
346を設けることが好ましい。絶縁層345、346は、保護層として
機能する絶縁層であり、基板301Bおよび基板301Aに不純物が拡散
するのを抑制することができる。絶縁層345、346としては、保護層
131、132、または図22で示した絶縁層332に用いることができ
る無機絶縁膜を用いることができる。
【0466】  基板301Bには、基板301Bおよび絶縁層345を貫通
するプラグ343が設けられる。ここで、プラグ343の側面を覆って絶
縁層344を設けることが好ましい。絶縁層344は、保護層として機能
する絶縁層であり、基板301Bに不純物が拡散するのを抑制することが
できる。絶縁層344としては、保護層131、132、または図22で
示した絶縁層332に用いることができる無機絶縁膜を用いることができ
る。
【0467】  また、基板301Bの裏面(基板120側とは反対側の
表面)側、絶縁層345の下に、導電層342が設けられる。導電層34
2は、絶縁層335に埋め込まれるように設けられることが好ましい。ま
た、導電層342と絶縁層335の下面は平坦化されていることが好まし
い。ここで、導電層342はプラグ343と電気的に接続されている。
【0468】一方、基板301Aには、絶縁層346上に導電層341が
設けられている。導電層341は、絶縁層336に埋め込まれるように設
けられることが好ましい。また、導電層341と絶縁層336の上面は平
坦化されていることが好ましい。
【0469】導電層341と、導電層342とが接合されることで、基板
301Aと基板301Bとが電気的に接続される。ここで、導電層342
と絶縁層335で形成される面と、導電層341と絶縁層336で形成さ
れる面の平坦性を向上させておくことで、導電層341と導電層342の
貼り合わせを良好にすることができる。
【0470】 導電層341および導電層342としては、同じ導電材料を
用いることが好ましい。例えば、Al、Cr、Cu、Ta、Ti、Mo、
Wから選ばれた元素を含む金属膜、又は上述した元素を成分とする金属窒
化物膜(窒化チタン膜、窒化モリブデン膜、窒化タングステン膜)等を用
いることができる。特に、導電層341および導電層342に、銅を用い
ることが好ましい。これにより、Cu-Cu(カッパー・カッパー)直接
接合技術(Cu(銅)のパッド同士を接続することで電気的導通を図る技
術)を適用することができる。

図23.
【0471】[表示装置100G]
  図23では、導電層341と導電層342の接合にCu-Cu直接接合
技術を用いる例について示したが、本発明はこれに限られるものではない。
図24に示すように、表示装置100Gにおいて、導電層341と導電層
342を、バンプ347を介して接合する構成にしてもよい。

図24.
【0472】  図24に示すように、導電層341と導電層342の間に
バンプ347を設けることで、導電層341と導電層342を電気的に接
続することができる。バンプ347は、例えば、金(Au)、ニッケル(
Ni)、インジウム(In)、錫(Sn)などを含む導電材料を用いて形
成することができる。また例えば、バンプ347として半田を用いる場
がある。また、絶縁層345と絶縁層346の間に、接着層348を設け
てもよい。また、バンプ347を設ける場合、図23で示した絶縁層33
5及び絶縁層336を設けない構成にしてもよい。
【0473】
  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。

【0474】(実施の形態5)  本実施の形態では、本発明の一態様の表
示装置に適用することのできるトランジスタの構成例について説明する。
特に、チャネルが形成される半導体にシリコンを含むトランジスタを用
いる場合について説明する。
【0475】  本発明の一態様は、発光デバイスと、画素回路と、を有す
る表示装置である。表示装置は、例えば、青色の光を呈する発光デバイ
スと、発光デバイスからの光の波長を変換する機能を有する色変換層と
を備え、それぞれ赤色(R)、緑色(G)、または青色(B)の光を発す
る3種類の副画素を有することで、フルカラーの表示装置を実現できる。
【0476】発光デバイスを駆動する画素回路に含まれるトランジスタの
全てに、チャネルが形成される半導体層にシリコンを有するトランジスタ
を用いることが好ましい。シリコンとしては、単結晶シリコン、多結晶シ
リコン、非晶質シリコンなどが挙げられる。特に、半導体層に低温ポリシ
リコン(LTPS(Low  Temperature  Poly  Sili
con))を有するトランジスタ(以下、LTPSトランジスタともいう
)を用いることが好ましい。LTPSトランジスタは、電界効果移動度が
高く、周波数特性が良好である。
【0477】LTPSトランジスタなどのシリコンを用いたトランジスタ
を適用することで、高周波数で駆動する必要のある回路(例えばソースド
ライバ回路)を表示部と同一基板上に作り込むことができる。これにより、
表示装置に実装される外部回路を簡略化でき、部品コスト及び実装コスト
を削減することができる。
【0478】また、画素回路に含まれるトランジスタの少なくとも一に、
チャネルが形成される半導体に金属酸化物(以下、酸化物半導体ともいう
)を有するトランジスタ(以下、OSトランジスタともいう)を用いるこ
とが好ましい。OSトランジスタは、非晶質シリコンと比較して電界効果
移動度が極めて高い。また、OSトランジスタは、オフ状態におけるソー
ス-ドレイン間のリーク電流(以下、オフ電流ともいう)が著しく小さく
、当該トランジスタと直列に接続された容量に蓄積した電荷を長期間に亘
って保持することが可能である。また、OSトランジスタを適用すること
で、表示装置の消費電力を低減することができる。
【0479】画素回路に含まれるトランジスタの一部に、LTPSトラン
ジスタを用い、他の一部にOSトランジスタを用いることで、消費電力が
低く、駆動能力の高い表示装置を実現することができる。また、LTPS
トランジスタと、OSトランジスタとを、組み合わせる構成をLTPOと
呼称する場合がある。なお、より好適な例としては、配線間の導通、非導
通を制御するためのスイッチとして機能するトランジスタなどにOSトラ
ンジスタを適用し、電流を制御するトランジスタなどにLTPSトランジ
スタを適用することが好ましい。
【0480】例えば、画素回路に設けられるトランジスタの一は、発光デ
バイスに流れる電流を制御するためのトランジスタとして機能し、駆動ト
ランジスタとも呼ぶことができる。駆動トランジスタのソース及びドレイ
ンの一方は、発光デバイスの画素電極と電気的に接続される。当該駆動ト
ランジスタには、LTPSトランジスタを用いることが好ましい。これに
より、画素回路において発光デバイスに流れる電流を大きくできる。
【0481】一方、画素回路に設けられるトランジスタの他の一は、画素
の選択、非選択を制御するためのスイッチとして機能し、選択トランジス
タとも呼ぶことができる。選択トランジスタのゲートはゲート線と電気的
に接続され、ソース及びドレインの一方は、ソース線(信号線)と電気的
に接続される。選択トランジスタには、OSトランジスタを適用すること
が好ましい。これにより、フレーム周波数を著しく小さく(例えば1fp
s以下)しても、画素の階調を維持することができるため、静止画を表示
する際にドライバを停止することで、消費電力を低減することができる。
【0482】  以下では、より具体的な構成例について、図面を参照して
説明する。


図25.
【0483】[表示装置の構成例2]
  図25(A)に、表示装置10のブロック図を示す。表示装置10は、
表示部11、駆動回路部12、駆動回路部13などを有する。
【0484】表示部11は、マトリクス状に配置された複数の画素30を
有する。画素30は、副画素21R、副画素21G、及び副画素21Bを
有する。副画素21R、副画素21G、及び副画素21Bは、それぞれ表
示デバイスとして機能する発光デバイスと、色変換層を有する。
【0485】画素30は、配線GL、配線SLR、配線SLG、及び配線
SLBと電気的に接続されている。配線SLR、配線SLG、及び配線S
LBは、それぞれ駆動回路部12と電気的に接続されている。配線GLは
、駆動回路部13と電気的に接続されている。駆動回路部12は、ソース
線駆動回路(ソースドライバともいう)として機能し、駆動回路部13は
、ゲート線駆動回路(ゲートドライバともいう)として機能する。配線G
Lは、ゲート線として機能し、配線SLR、配線SLG、及び配線SLB
は、それぞれソース線として機能する。
【0486】副画素21Rは、青色の光を呈する発光デバイスと、青色の
光を赤色の波長の光へ変換させる色変換層を有する。副画素21Gは、青
色の光を呈する発光デバイスと、青色の光を緑色の波長の光へ変換させる
色変換層を有する。副画素21Bは、青色の光を呈する発光デバイスと青
色の光をより鮮やかな青色へと変換する色変換層とを有する。これにより、
表示装置10はフルカラーの表示を行うことができる。なお、副画素21
Bは色変換層を有さない構成としてもよい。または、画素30は、他の色
の光を呈する副画素を有していてもよい。例えば画素30は、上記3つの
副画素に加えて、白色の光を呈する副画素、または黄色の光を呈する副画
素などを有していてもよい。
【0487】配線GLは、行方向(配線GLの延伸方向)に配列する副画
素21R、副画素21G、及び副画素21Bと電気的に接続されている。
配線SLR、配線SLG、及び配線SLBは、それぞれ、列方向(配線S
LR等の延伸方向)に配列する副画素21R、副画素21G、または副画
素21B(いずれも図示しない)と電気的に接続されている。
【0488】〔画素回路の構成例〕
  図25(B)に、上記副画素21R、副画素21G、及び副画素21B
に適用することのできる画素21の回路図の一例を示す。画素21は、ト
ランジスタM1、トランジスタM2、トランジスタM3、容量C1、及び
発光デバイスELを有する。また、画素21には、配線GL及び配線SL
が電気的に接続される。配線SLは、図25(A)で示した配線SLR、
配線SLG、及び配線SLBのうちのいずれかに対応する。
【0489】  トランジスタM1は、ゲートが配線GLと電気的に接続さ
れ、ソース及びドレインの一方が配線SLと電気的に接続され、他方が容
量C1の一方の電極、及びトランジスタM2のゲートと電気的に接続され
る。トランジスタM2は、ソース及びドレインの一方が配線ALと電気的
に接続され、ソース及びドレインの他方が発光デバイスELの一方の電極、
容量C1の他方の電極、及びトランジスタM3のソース及びドレインの一
方と電気的に接続される。トランジスタM3は、ゲートが配線GLと電気
的に接続され、ソース及びドレインの他方が配線RLと電気的に接続され
る。発光デバイスELは、他方の電極が配線CLと電気的に接続される。
【0490】 配線SLには、データ電位Dが与えられる。配線GLには、
選択信号が与えられる。当該選択信号には、トランジスタM1及びトラン
ジスタM3を導通状態とする電位と、非導通状態とする電位が含まれる。
【0491】 配線RLには、リセット電位が与えられる。配線ALには、
アノード電位が与えられる。配線CLには、カソード電位が与えられる。
画素21において、アノード電位はカソード電位よりも高い電位とする。
また、配線RLに与えられるリセット電位は、リセット電位とカソード電
位との電位差が、発光デバイスELのしきい値電圧よりも小さくなるよう
な電位とすることができる。リセット電位は、カソード電位よりも高い電
位、カソード電位と同じ電位、または、カソード電位よりも低い電位とす
ることができる。
【0492】トランジスタM1及びトランジスタM3は、スイッチとして
機能する。トランジスタM2は、発光デバイスELに流れる電流を制御す
るためのトランジスタとして機能する。例えば、トランジスタM1は選択
トランジスタとして機能し、トランジスタM2は、駆動トランジスタとし
て機能するともいえる。
【0493】ここで、トランジスタM1乃至トランジスタM3の全てに、
LTPSトランジスタを適用することが好ましい。または、トランジスタ
M1及びトランジスタM3にOSトランジスタを適用し、トランジスタM
2にLTPSトランジスタを適用することが好ましい。
【0494】または、トランジスタM1乃至トランジスタM3のすべてに、
OSトランジスタを適用してもよい。このとき、図25(A)に示す表示
装置10において、駆動回路部12が有する複数のトランジスタ、及び駆
動回路部13が有する複数のトランジスタのうち、一以上にLTPSトラ
ンジスタを適用し、他のトランジスタにOSトランジスタを適用する構成
とすることができる。例えば、表示部11に設けられるトランジスタには
OSトランジスタを適用し、駆動回路部12及び駆動回路部13に設けら
れるトランジスタにはLTPSトランジスタを適用することもできる。
【0495】OSトランジスタとしては、チャネルが形成される半導体層
に酸化物半導体を用いたトランジスタを用いることができる。半導体層は、
例えば、インジウムと、M(Mは、ガリウム、アルミニウム、シリコン、
ホウ素、イットリウム、スズ、銅、バナジウム、ベリリウム、チタン、鉄
、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリ
ウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、及びマグネシウ
ムから選ばれた一種または複数種)と、亜鉛と、を有することが好ましい。
特に、Mは、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、及びスズから選ば
れた一種または複数種であることが好ましい。特に、OSトランジスタの
半導体層として、インジウム、ガリウム、及び亜鉛を含む酸化物(IGZ
Oとも記す)を用いることが好ましい。または、インジウム、スズ、及び
亜鉛を含む酸化物を用いることが好ましい。または、インジウム、ガリウ
ム、スズ、及び亜鉛を含む酸化物を用いることが好ましい。
【0496】
  シリコンよりもバンドギャップが広く、かつキャリア密度の小さい酸化
物半導体を用いたトランジスタは、極めて小さいオフ電流を実現すること
ができる。そのため、その小さいオフ電流により、トランジスタと直列に
接続された容量に蓄積した電荷を長期間に亘って保持することが可能であ
る。そのため、特に容量C1に直列に接続されるトランジスタM1及びト
ランジスタM3には、それぞれ、酸化物半導体が適用されたトランジスタ
を用いることが好ましい。トランジスタM1及びトランジスタM3として
酸化物半導体を有するトランジスタを適用することで、容量C1に保持さ
れる電荷が、トランジスタM1またはトランジスタM3を介してリークす
ることを防ぐことができる。また、容量C1に保持される電荷を長時間に
亘って保持できるため、画素21のデータを書き換えることなく、静止画
を長期間に亘って表示することが可能となる。
【0497】なお、図25(B)において、全てのトランジスタをnチャ
ネル型のトランジスタとして表記しているが、pチャネル型のトランジス
タを用いることもできる。
【0498】また、画素21が有する各トランジスタは、同一基板上に
並べて形成されることが好ましい。
【0499】  画素21が有するトランジスタとして、半導体層を介して
重なる一対のゲートを有するトランジスタを適用することができる。
【0500】  一対のゲートを有するトランジスタにおいて、一対のゲート
が互いに電気的に接続され、同じ電位が与えられる構成とすることで、ト
ランジスタのオン電流が高まること、及び飽和特性が向上するといった利
点がある。また、一対のゲートの一方に、トランジスタのしきい値電圧を
制御する電位を与えてもよい。また、一対のゲートの一方に、定電位を与え
ることで、トランジスタの電気特性の安定性を向上させることができる。
例えば、トランジスタの一方のゲートを、定電位が与えられる配線と電気
的に接続する構成としてもよいし、自身のソースまたはドレインと電気的
に接続する構成としてもよい。
【0501】
  図25(C)に示す画素21は、トランジスタM1及びトランジスタM
3に、一対のゲートを有するトランジスタを適用した場合の例である。ト
ランジスタM1及びトランジスタM3は、それぞれ一対のゲートが電気的
に接続されている。このような構成とすることで、画素21へのデータの
書き込み期間を短縮することができる。
【0502】図25(D)に示す画素21は、トランジスタM1及びトラ
ンジスタM3に加えて、トランジスタM2にも、一対のゲートを有するト
ランジスタを適用した例である。トランジスタM2は、一対のゲートが電
気的に接続されている。トランジスタM2に、このようなトランジスタを
適用することで、飽和特性が向上するため、発光デバイスELの発光輝度
の制御が容易となり、表示品位を高めることができる。

図26.
【0503】[トランジスタの構成例]
  以下では、上記表示装置に適用することのできるトランジスタの断面構
成例について説明する。
【0504】〔構成例1〕
  図26(A)は、トランジスタ410を含む断面図である。
【0505】トランジスタ410は、基板401上に設けられ、半導体層
に多結晶シリコンを適用したトランジスタである。例えばトランジスタ
410は、図25で示した画素21のトランジスタM2に対応する。すな
わち、図26(A)は、トランジスタ410のソース電極及びドレイン電
極の一方が、発光デバイスの導電層431と電気的に接続されている例で
ある。
【0506】トランジスタ410は、半導体層411、絶縁層412、導
電層413等を有する。半導体層411は、チャネル形成領域411i及
び低抵抗領域411nを有する。半導体層411は、シリコンを有する。
半導体層411は、多結晶シリコンを有することが好ましい。絶縁層412
の一部は、ゲート絶縁層として機能する。導電層413は、ゲート電極と
して機能する。
【0507】なお、半導体層411は、半導体特性を示す金属酸化物(酸
化物半導体ともいう)を含む構成とすることもできる。このとき、トラン
ジスタ410は、OSトランジスタと呼ぶことができる。
【0508】低抵抗領域411nは、不純物元素を含む領域である。例え
ばトランジスタ410をnチャネル型のトランジスタとする場合には、低
抵抗領域411nにリン、ヒ素などを添加すればよい。一方、pチャネル
型のトランジスタとする場合には、低抵抗領域411nにホウ素、アルミ
ニウムなどを添加すればよい。また、トランジスタ410のしきい値電圧
を制御するため、チャネル形成領域411iに、上述した不純物が添加さ
れていてもよい。
【0509】基板401上に、絶縁層421が設けられている。半導体層
411は、絶縁層421上に設けられている。絶縁層412は、半導体層
411及び絶縁層421を覆って設けられている。導電層413は、絶縁
層412上の、半導体層411と重なる位置に設けられている。
【0510】  また、導電層413及び絶縁層412を覆って絶縁層422
が設けられる。絶縁層422上には、導電層414a及び導電層414b
が設けられる。導電層414a及び導電層414bは、絶縁層422及び
絶縁層412に設けられた開口部において、低抵抗領域411nと電気的
に接続されている。導電層414aの一部は、ソース電極及びドレイン電
極の一方として機能し、導電層414bの一部は、ソース電極及びドレイ
ン電極の他方として機能する。また、導電層414a、導電層414b、
及び絶縁層422を覆って、絶縁層423が設けられている。
【0511】絶縁層423上には、画素電極として機能する導電層431
が設けられる。導電層431は、絶縁層423上に設けられ、絶縁層42
3に設けられた開口において、導電層414bと電気的に接続されている。
ここでは省略するが、導電層431上には、EL層及び共通電極を積層す
ることができる。
【0512】〔構成例2〕図26(B)には、一対のゲート電極を有す
トランジスタ410aを示す。図26(B)に示すトランジスタ410a
は、導電層415、及び絶縁層416を有する点で、図26(A)と主に
相違している。
【0513】  導電層415は、絶縁層421上に設けられている。また、
導電層415及び絶縁層421を覆って、絶縁層416が設けられている。
半導体層411は、少なくともチャネル形成領域411iが、絶縁層416
を介して導電層415と重なるように設けられている。
【0514】図26(B)に示すトランジスタ410aにおいて、導電層
413が第1のゲート電極として機能し、導電層415の一部が第2のゲ
ート電極として機能する。またこのとき、絶縁層412の一部が第1のゲ
ート絶縁層として機能し、絶縁層416の一部が第2のゲート絶縁層とし
て機能する。
【0515】ここで、第1のゲート電極と、第2のゲート電極とを電気的
に接続する場合、図示しない領域において、絶縁層412及び絶縁層41
6に設けられた開口部を介して導電層413と導電層415とを電気的に
接続すればよい。また、第2のゲート電極と、ソース電極またはドレイン
電極とを電気的に接続する場合、図示しない領域において、絶縁層422、
絶縁層412、及び絶縁層416に設けられた開口部を介して、導電層
414aまたは導電層414bと、導電層415とを電気的に接続すれば
よい。
【0516】画素21を構成するトランジスタの全てに、LTPSトラン
ジスタを適用する場合、図26(A)で例示したトランジスタ410、ま
たは図26(B)で例示したトランジスタ410aを適用することができ
る。このとき、画素21を構成する全てのトランジスタに、トランジスタ
410aを用いてもよいし、全てのトランジスタにトランジスタ410を
適用してもよいし、トランジスタ410aと、トランジスタ410とを組
合わせて用いてもよい。
【0517】〔構成例3〕
  以下では、半導体層にシリコンが適用されたトランジスタと、半導体層
に金属酸化物が適用されたトランジスタの両方を有する構成の例について
説明する。
【0518】 図26(C)に、トランジスタ410a及びトランジスタ
450を含む、断面概略図を示している。
【0519】トランジスタ410aについては、上記構成例2を援用でき
る。なお、ここではトランジスタ410aを用いる例を示したが、トラン
ジスタ410とトランジスタ450とを有する構成としてもよいし、トラ
ンジスタ410、トランジスタ410a、トランジスタ450の全てを有す
る構成としてもよい。
【0520】トランジスタ450は、半導体層に金属酸化物を適用したト
ランジスタである。図26(C)に示す構成は、例えばトランジスタ45
0が図25で示した画素21のトランジスタM1に対応し、トランジスタ
410aがトランジスタM2に対応する例である。すなわち、図26(C)
は、トランジスタ410aのソース電極及びドレイン電極の一方が、導電
層431と電気的に接続されている例である。
【0521】  また、図26(C)には、トランジスタ450が一対のゲー
ト電極を有する例を示している。
【0522】 トランジスタ450は、導電層455、絶縁層422、半
導体層451、絶縁層452、導電層453等を有する。導電層453
は、トランジスタ450の第1のゲート電極として機能し、導電層455
の一部は、トランジスタ450の第2のゲート電極として機能する。この
とき、絶縁層452の一部はトランジスタ450の第1のゲート絶縁層と
して機能し、絶縁層422の一部は、トランジスタ450の第2のゲート
絶縁層として機能する。
【0523】 導電層455は、絶縁層412上に設けられている。絶縁層
422は、導電層455を覆って設けられている。半導体層451は、絶
縁層422上に設けられている。絶縁層452は、半導体層451及び絶
縁層422を覆って設けられている。導電層453は、絶縁層452上に
設けられ、半導体層451及び導電層455と重なる領域を有する。
                           この項つづく
今日の言葉:年末殺人も新時代


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