显示装置、显示模块及电子设备的制作方法

1.本发明的一个方式涉及一种显示装置、显示模块及电子设备。
2.注意，本发明的一个方式不局限于上述技术领域。作为本发明的一个方式的技术领域的一个例子，可以举出半导体装置、显示装置、发光装置、蓄电装置、存储装置、电子设备、照明装置、输入装置(例如，触摸传感器等)、输入输出装置(例如，触摸面板等)、它们的驱动方法或它们的制造方法。


背景技术：

3.近年来，已提出了将微型发光二极管(micro led(light emitting diode))用于显示元件的显示装置(例如，专利文献1)。将微型led用于显示元件的显示装置具有高亮度、高对比度、长使用寿命等优点，因此作为新一代显示装置，对其的研究开发非常活跃。[先行技术文献][专利文献]
[0004]
[专利文献1]美国专利申请公开第2014/0367705号说明书


技术实现要素：

发明所要解决的技术问题
[0005]
本发明的一个方式的目的之一是提供一种清晰度高的显示装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种显示质量高的显示装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种低功耗的显示装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种可靠性高的显示装置。
[0006]
注意，上述目的的描述并不妨碍其他目的的存在。本发明的一个方式不一定需要实现所有上述目的。可以从说明书、附图、权利要求书的记载中抽取上述目的以外的目的。解决技术问题的手段
[0007]
本发明的一个方式的显示装置在像素中包括第一晶体管、第二晶体管、第一导电层及发光二极管封装。发光二极管封装包括第一发光二极管、第二发光二极管、第二导电层、第三导电层及第四导电层。第一发光二极管包括第一电极及第二电极。第二发光二极管包括第三电极及第四电极。第一晶体管的源极和漏极中的一个通过第二导电层与第一电极电连接。第二晶体管的源极和漏极中的一个通过第三导电层与第三电极电连接。第一导电层通过第四导电层与第二电极电连接。第一导电层通过第四导电层与第四电极电连接。第一导电层被供应固定电位。
[0008]
另外，本发明的一个方式的显示装置在像素中包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第一导电层及发光二极管封装。发光二极管封装包括第一发光二极管、第二发光二极管、第三发光二极管、第二导电层、第三导电层、第四导电层及第五导电层。第一发光二极管包括第一电极及第二电极。第二发光二极管包括第三电极及第四电极。第三发光二极管包括第五电极及第六电极。第一晶体管的源极和漏极中的一个通过第二导电层与第一电极电连接。第二晶体管的源极和漏极中的一个通过第三导电层与第三电极电连接。第三晶体
管的源极和漏极中的一个通过第五导电层与第五电极电连接。第一导电层通过第四导电层与第二电极电连接。第一导电层通过第四导电层与第四电极电连接。第一导电层通过第四导电层与第六电极电连接。第一导电层被供应固定电位。
[0009]
第一发光二极管、第二发光二极管及第三发光二极管优选都是小型发光二极管。另外，第一发光二极管、第二发光二极管及第三发光二极管优选都是微型发光二极管。
[0010]
第一发光二极管、第二发光二极管及第三发光二极管的每一个优选呈现互不相同的颜色的光。例如，第一发光二极管优选呈现红色光，第二发光二极管优选呈现绿色光，第三发光二极管优选呈现蓝色光。
[0011]
第一晶体管、第二晶体管及第三晶体管优选都在沟道形成区域中包括金属氧化物。
[0012]
第四导电层和第二电极优选通过第一引线互相电连接。
[0013]
第四导电层和第四电极优选通过第二引线互相电连接。
[0014]
第二导电层和第一电极优选互相接触。
[0015]
第三导电层和第三电极优选通过第三引线互相电连接。
[0016]
本发明的一个方式是一种包括具有上述任何结构的显示装置的模块，该模块安装有柔性印刷电路板(flexible printed circuit，以下记为fpc)或tcp(tape carrier package：带载封装)等连接器或者利用cog(chip on glass：玻璃覆晶封装)方式或cof(chip on film：薄膜覆晶封装)方式等安装有集成电路(ic)。
[0017]
本发明的一个方式是一种包括上述模块、天线、电池、框体、照相机、扬声器、麦克风及操作按钮中的至少一个的电子设备。发明效果
[0018]
根据本发明的一个方式，可以提供一种清晰度高的显示装置。根据本发明的一个方式，可以提供一种显示质量高的显示装置。根据本发明的一个方式，可以提供一种低功耗的显示装置。根据本发明的一个方式，可以提供一种可靠性高的显示装置。
[0019]
注意，上述效果的描述并不妨碍其他效果的存在。本发明的一个方式不一定需要具有所有上述效果。可以从说明书、附图、权利要求书的记载中抽取上述效果以外的效果。附图简要说明
[0020]
图1a至图1d是示出显示装置的一个例子的俯视图。图2a是示出显示装置的一个例子的截面图。图2b是示出led封装的一个例子的截面图。图2c是示出led芯片的一个例子的截面图。图3a是示出显示装置的一个例子的截面图，图3b及图3d是示出led封装的一个例子的截面图。图3c是示出led芯片的一个例子的截面图。图4是示出显示装置的一个例子的截面图。图5是示出显示装置的一个例子的截面图。图6是示出显示装置的一个例子的截面图。图7是示出显示装置的像素的一个例子的电路图。图8a和图8b是示出电子设备的一个例子的图。图9a和图9b是示出电子设备的一个例子的图。图10a和图10b是示出电子设备的一个例子的图。
图11a至图11d是示出电子设备的例子的图。图12a至图12f是示出电子设备的例子的图。图13是实施例的显示装置的显示照片。实施发明的方式
[0021]
参照附图对实施方式进行详细说明。注意，本发明不局限于以下说明，而所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实就是其方式及详细内容在不脱离本发明的宗旨及其范围的情况下可以被变换为各种形式。因此，本发明不应该被解释为仅限定在以下所示的实施方式所记载的内容中。
[0022]
注意，在下面说明的发明结构中，在不同的附图中共同使用相同的附图标记来显示相同的部分或具有相同功能的部分，而省略反复说明。此外，当显示具有相同功能的部分时有时使用相同的阴影线，而不特别添加附图标记。
[0023]
另外，为了便于理解，有时附图中示出的各构成的位置、大小及范围等并不显示其实际的位置、大小及范围等。因此，所公开的发明不一定局限于附图所公开的位置、大小、范围等。
[0024]
另外，根据情况或状态，可以互相调换“膜”和“层”。例如，可以将“导电层”变换为“导电膜”。此外，可以将“绝缘膜”变换为“绝缘层”。
[0025]
(实施方式1)在本实施方式中，参照图1a至图7说明本发明的一个方式的显示装置。
[0026]
[显示装置的概要]本实施方式的显示装置在像素中包括第一晶体管、第二晶体管、第一导电层及发光二极管封装(也记为led封装)。
[0027]
led封装具有引线框架、板或外壳等中密封有一个或多个发光二极管(或发光二极管芯片(也记为led芯片))的结构。
[0028]
led封装包括第一发光二极管、第二发光二极管、第二导电层、第三导电层及第四导电层。
[0029]
第一发光二极管包括第一电极及第二电极。第一电极被用作第一发光二极管的像素电极。第一晶体管的源极和漏极中的一个通过第二导电层与第一电极电连接。
[0030]
第二发光二极管包括第三电极及第四电极。第三电极被用作第二发光二极管的像素电极。第二晶体管的源极和漏极中的一个通过第三导电层与第三电极电连接。
[0031]
第二电极被用作第一发光二极管的共同电极，而第四电极被用作第二发光二极管的共同电极。第一导电层通过第四导电层与第二电极电连接。第一导电层通过第四导电层与第四电极电连接。第一导电层被供应固定电位。
[0032]
可以通过在形成有多个晶体管的电路板安装led封装来制造本实施方式的显示装置。因此，与将发光二极管(或led芯片)逐一安装于电路板的方法相比，可以缩短显示装置的制造时间并降低制造的难易度。由此，可以提高显示装置的制造成品率。此外，可以实现显示装置的高精细化或大型化。
[0033]
本实施方式的显示装置具有使用发光二极管显示图像的功能。由于发光二极管是自发光元件，因此在作为显示元件使用发光二极管时，显示装置不需要背光，并也可以不设置偏振片。由此，可以减少显示装置的功耗，并可以实现显示装置的薄型化及轻量化。此外，
因为作为显示元件使用发光二极管的显示装置具有高对比度及宽视角，所以可以得到高显示质量。另外，通过将无机材料用于发光材料，可以延长显示装置的使用寿命来提高可靠性。
[0034]
注意，在本说明书等中，有时将芯片面积为10000μm2以下的发光二极管记为微型led，将芯片面积大于10000μm2且为1mm2以下的发光二极管记为小型led，并将芯片面积大于1mm2的发光二极管记为大型led。
[0035]
例如，芯片的外形尺寸为100μm2以下的发光二极管也可以说是微型led(微型led芯片)。例如，1mm
□
的led封装可以使用微型led芯片或小型led芯片。
[0036]
本发明的一个方式的显示装置可以使用微型led、小型led及大型led中的任何一个。特别是，本发明的一个方式的显示装置优选包括微型led或小型led，更优选包括微型led。
[0037]
发光二极管的芯片的面积优选为1mm2以下，更优选为10000μm2以下，进一步优选为3000μm2以下，进一步优选为700μm2以下。
[0038]
发光二极管的发射光的区域的面积优选为1mm2以下，更优选为10000μm2以下，进一步优选为3000μm2以下，进一步优选为700μm2以下。
[0039]
在本实施方式中，特别说明作为发光二极管使用微型led的情况的例子。另外，在本实施方式中，说明具有双异质结的微型led。注意，对发光二极管没有特别的限制，例如，可以采用具有量子阱结的微型led、使用纳米柱的led等。
[0040]
显示装置所包括的晶体管优选在沟道形成区域中具有金属氧化物。使用金属氧化物的晶体管可以降低功耗。因此，通过将该晶体管与微型led组合，可以实现功耗极低的显示装置。
[0041]
[显示装置的结构例子1]图1a示出显示装置100的俯视图。显示装置100在显示部110中包括多个像素130。显示部110中以矩阵状设置有多个像素130。显示部110从fpc1及fpc2通过布线108被供应信号及电力。
[0042]
图1b示出显示装置100a的俯视图。显示装置100a在显示部110和布线108之间包括电路109。显示部110及电路109从fpc1或fpc2通过布线108被供应信号及电力。
[0043]
本发明的一个方式的显示装置可以内置有扫描线驱动电路(栅极驱动器)及信号线驱动电路(源极驱动器)中的一个或两个。或者，本发明的一个方式的显示装置可以具有不内置有栅极驱动器及源极驱动器中的一个或两个，而在外部设置驱动器的结构。例如，可以将被用作栅极驱动器或源极驱动器的ic电连接到显示装置。ic可以以cog方式或cof方式安装于显示装置。或者，可以将安装有ic的fpc、tab(tape automated bonding)带或tcp等连接到显示装置。
[0044]
作为电路109，例如，可以应用栅极驱动器及源极驱动器中的一个或两个。
[0045]
图1c示出显示装置100所包括的像素130的俯视图。一个像素130设置有一个led封装150。也就是说，图1a所示的显示部110以矩阵状设置有多个led封装150。
[0046]
像素130包括导电层131r、导电层131g、导电层131b、导电层132及led封装150。
[0047]
图1d示出像素130所包括的led封装150的俯视图。
[0048]
led封装150包括至少一个led芯片。在本实施方式中示出led封装150包括红色led
芯片151r、绿色led芯片151g及蓝色led芯片151b的例子。也就是说，在本实施方式中，像素130采用由r(红色)、g(绿色)、b(蓝色)的三个颜色的子像素表示一个颜色的结构。
[0049]
此外，像素130可以采用由r、g、b、w(白色)的四个颜色的子像素表示一个颜色的结构或由r、g、b、y(黄色)的四个颜色的子像素表示一个颜色的结构等。此外，对颜色要素没有特别的限制，也可以使用rgbwy之外的颜色(例如，青色(cyan)或品红色(magenta)等)。
[0050]
led封装150还包括散热片154、电极152r、电极152g、电极152b及电极153。
[0051]
红色led芯片151r位于电极152r上。绿色的led芯片151g及蓝色led芯片151b位于散热片154上。
[0052]
红色led芯片151r、绿色led芯片151g及蓝色led芯片151b都通过引线143电连接到电极153。
[0053]
红色led芯片151r、绿色led芯片151g及蓝色led芯片151b优选包括呈现互不相同的颜色的光的发光二极管。由此，不需要形成颜色转换层的工序。因此，可以抑制led芯片的制造成本。
[0054]
此外，红色led芯片151r、绿色led芯片151g及蓝色led芯片151b包括呈现相同颜色的光的发光二极管。此时，发光二极管所发射的光通过颜色转换层及着色层中的一个或两个也可以被提取到显示装置外部。颜色转换层及着色层中的一个或两个可以设置在led封装150内部或上方。
[0055]
另外，本实施方式的显示装置也可以包括呈现红外光的发光二极管。呈现红外光的发光二极管例如可以被用作红外光传感器的光源。
[0056]
图2a示出沿着图1c中的点划线a
‑
b的截面图。也就是说，图2a是包括蓝色led芯片151b、与该蓝色led芯片151b电连接的导电层131b及导电层132的截面图。注意，在图2a中，为了明确起见，省略布线等构成要素的一部分。
[0057]
另外，因为包括绿色led芯片151g、与该绿色led芯片151g电连接的导电层131g及导电层132的截面结构也相同于图2a，所以可以参照下面的说明。
[0058]
如图2a所示，在显示装置100中，晶体管120通过导电层131b与led封装150电连接。
[0059]
晶体管120包括被用作背栅极的导电层121、被用作栅极绝缘层的绝缘层122、被用作半导体层的金属氧化物层123(沟道形成区域123i及一对低电阻区域123n)、各自与低电阻区域123n电连接的一对导电层126a、126b、被用作栅极绝缘层的绝缘层124以及被用作栅极的导电层125。导电层121和金属氧化物层123隔着绝缘层122重叠。导电层125和金属氧化物层123隔着绝缘层124重叠。
[0060]
晶体管120上设置有绝缘层127，并且绝缘层127上设置有导电层131b及导电层132。导电层131b通过设置在绝缘层127中的开口与导电层126b电连接。
[0061]
优选对绝缘层124和绝缘层127中的至少一个使用水或氢等杂质不容易扩散的材料。由此，可以有效地抑制来自外部的杂质扩散到晶体管中，从而可以提高显示装置的可靠性。绝缘层127被用作平坦化层。
[0062]
在图2a中，晶体管120隔着绝缘层104设置在衬底102上。绝缘层104具有基底膜的功能。绝缘层104被用作防止水或氢等杂质从衬底102扩散到晶体管120及氧从金属氧化物层123向绝缘层104一侧脱离的阻挡层。作为绝缘层104，例如可以使用氧化铝膜、氧化铪膜、氮化硅膜等的与氧化硅膜相比氢或氧不容易扩散的膜。另外，也可以不设置绝缘层104而在
衬底102上直接形成晶体管120。
[0063]
导电层131b的端部及导电层132的端部被保护层128覆盖。保护层128包括到达导电层131b的顶面的开口和到达导电层132的顶面的开口。在该开口中，导电层131b及导电层132各自通过导电体133与led封装150电连接。
[0064]
作为保护层128的材料，优选使用丙烯酸树脂、聚酰亚胺、环氧、硅酮等树脂。通过设置保护层128，可以抑制因导电层131b上的导电体133和导电层132上的导电体133接触而导致的短路。另外，也可以不设置保护层128。
[0065]
例如，导电体133可以适当地使用银、碳、铜等的导电膏、金、焊料等的凸块。此外，与导电体133连接的导电层131r、131g、131b、132及电极152r、152g、152b、153各自优选使用与导电体133的接触电阻低的导电材料。例如，在导电体133使用银膏时，如果与它们连接的导电材料是铝、钛、铜、银(ag)、钯(pd)和铜(cu)的合金(ag
‑
pd
‑
cu(apc))等，则接触电阻低，所以是优选的。
[0066]
导电体133既可以设置在衬底102上，也可以设置在led封装150一侧。例如，在导电层131r、131g、131b、132的每一个上设置导电体133，然后使导电体133与led封装150连接，从而可以在衬底102上安装led封装150。
[0067]
一个晶体管也可以与多个发光二极管电连接。
[0068]
led封装150的侧面被树脂129覆盖。在作为树脂129使用黑色树脂时，可以提高显示对比度，所以是优选的。此外，也可以在led封装150的顶面设置表面保护层、冲击吸收层等。由于led封装150具有将光提取到上侧的结构，因此设置于led封装150的顶面的层优选对可见光具有透过性。
[0069]
作为衬底102，可以使用：绝缘衬底诸如玻璃衬底、石英衬底、蓝宝石衬底、陶瓷衬底等；或者半导体衬底诸如以硅或碳化硅等为材料的单晶半导体衬底或多晶半导体衬底、硅锗等的化合物半导体衬底、soi衬底等。
[0070]
衬底102优选遮断可见光(对可见光具有非透过性)。在衬底102遮断可见光时，可以抑制从外部进入形成在衬底102上的晶体管120的光。但是，本发明的一个方式不局限于此，衬底102也可以对可见光具有透过性。
[0071]
另外，衬底102也可以包括反射发光二极管的光的反射层及遮断该光的遮光层中的一个或两个。
[0072]
led封装150所包括的多个发光二极管(led芯片)既可以由相同结构的晶体管驱动，又可以由互不相同的结构的晶体管驱动。例如，驱动红色led芯片151r的晶体管、驱动绿色led芯片151g的晶体管、驱动蓝色led芯片151b的晶体管的尺寸、沟道长度、沟道宽度、及结构等中的至少一个也可以互不相同。具体而言，也可以根据用来以所希望的亮度发光的电流量以及颜色而改变晶体管的沟道长度及沟道宽度中的一个或两个。
[0073]
另外，作为可用于构成本实施方式的显示装置的各种导电层的材料，可以举出铝、钛、铬、镍、铜、钇、锆、钼、银、钽或钨等金属或以它们为主要成分的合金等。可以以单层或叠层结构使用包含这些材料的膜。例如，可以举出包含硅的铝膜的单层结构、在钛膜上层叠铝膜的两层结构、在钨膜上层叠铝膜的两层结构、在铜
‑
镁
‑
铝合金膜上层叠铜膜的两层结构、在钛膜上层叠铜膜的两层结构、在钨膜上层叠铜膜的两层结构、依次层叠钛膜或氮化钛膜、铝膜或铜膜以及钛膜或氮化钛膜的三层结构、以及依次层叠钼膜或氮化钼膜、铝膜或铜膜
以及钼膜或氮化钼膜的三层结构等。另外，可以使用氧化铟、氧化锡或氧化锌等氧化物。另外，通过使用包含锰的铜，可以提高蚀刻时的形状的控制性，所以是优选的。
[0074]
作为可用于构成本实施方式的显示装置的各种绝缘层的绝缘材料，例如可以举出如丙烯酸树脂、聚酰亚胺、环氧及硅酮等树脂、如氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氮化硅或氧化铝等无机绝缘材料。
[0075]
参照图2b对led封装150进行详细的说明。此外，参照图2c对蓝色led芯片151b进行更详细的说明。
[0076]
图2b所示的led封装150包括衬底141、蓝色led芯片151b、电极152b、电极153、散热片154、粘合层146、外壳142、引线143、引线144及密封层145。
[0077]
蓝色led芯片151b由粘合层146贴合于衬底141上。蓝色led芯片151b隔着粘合层146与散热片154重叠地设置。对粘合层146的材料没有特别的限制，如下所述，将红色led芯片151r以电连接到电极152r的方式贴合到电极152r，因此在粘合层146具有导电性时，各颜色的led芯片的粘合层146可以使用相同材料，所以是优选的。此外，当在蓝色led芯片及绿色led芯片中作为粘合层146使用具有导电性的粘合剂时散热性得到提高，所以是优选的。散热片154可以采用与电极152b及电极153同一材料及同一工序形成。
[0078]
衬底141可以使用玻璃环氧树脂衬底、聚酰亚胺衬底、陶瓷衬底、氧化铝衬底、氮化铝衬底等。
[0079]
图2c所示的蓝色led芯片151b具有衬底101上设置有发光二极管(led)的结构。发光二极管包括半导体层111、电极112、发光层113、半导体层114、电极115及电极116。
[0080]
电极112与半导体层111电连接。电极116通过电极115与半导体层114电连接。此外，也可以只设置电极115及电极116中的一个。发光层113被夹在半导体层111和半导体层114之间。在发光层113中，电子和空穴键合而发光。半导体层111和半导体层114中的一个是n型半导体层，另一个是p型半导体层。
[0081]
在蓝色led芯片151b中，包括半导体层111、发光层113及半导体层114的叠层结构以呈现蓝色光的方式形成。
[0082]
另外，在各颜色的发光二极管中，包括一对半导体层和该一对半导体层之间的发光层的叠层结构以呈现红色、黄色、绿色或蓝色等的光的方式形成。例如，将镓
‑
磷化合物、镓
‑
砷化合物、镓
‑
铝
‑
砷化合物、铝
‑
镓
‑
铟
‑
磷化合物、镓氮化物、铟
‑
氮化镓化合物、硒
‑
锌化合物等用于该叠层结构。
[0083]
作为衬底101，例如可以使用蓝宝石(al2o3)衬底、碳化硅(sic)衬底、硅(si)衬底、氮化镓(gan)衬底等单晶衬底。
[0084]
电极112通过引线143与电极152b电连接。电极112被用作发光二极管的像素电极。电极116通过引线144与电极153电连接。电极116被用作发光二极管的共同电极。
[0085]
电极152b及电极153各自可以由选自镍、铜、银、铂或金中的一个元素或者以50％以上包含该元素的合金材料形成。
[0086]
电极152b和电极112的连接及电极153和电极116的连接各自可以利用使用热压合法或超声波键合法的引线键合法。
[0087]
作为引线143及引线144，各自可以使用由金、包含金的合金、铜或包含铜的合金等形成的金属细线。
[0088]
作为外壳142的材料，可以使用树脂。外壳142至少覆盖蓝色led芯片151b的侧面即可，也可以不与蓝色led芯片151b的顶面重叠。例如，在蓝色led芯片151b的顶面一侧，密封层145也可以露出。优选在外壳142内侧的侧面，具体而言，蓝色led芯片151b的周围设置由不锈钢等构成的反射器。蓝色led芯片151b所发射的光的一部分被反射器反射，因此可以从led封装150提取更多的光。
[0089]
外壳142的内部填充有密封层145。作为密封层145，对可见光具有透过性的树脂是优选的。作为密封层145，例如可以使用环氧树脂、硅酮树脂等紫外线固化树脂、可见光固化树脂等。
[0090]
图3a示出沿着图1c中的点划线c
‑
d的截面图。也就是说，图3a是包括红色led芯片151r、与该红色led芯片151r电连接的导电层131r及导电层132的截面图。在图3a中，为了明确起见，省略布线等构成要素的一部分。
[0091]
如图3a所示，在显示装置100中，晶体管120a通过导电层131r与led封装150电连接。
[0092]
因为晶体管120a具有与图2a所示的晶体管120同样的结构，所以省略详细说明。
[0093]
晶体管120a上设置有绝缘层127，并且绝缘层127上设置有导电层131r及导电层132。导电层131r通过设置在绝缘层127中的开口与导电层126b电连接。
[0094]
导电层131r及导电层132各自通过导电体133与led封装150电连接。
[0095]
参照图3b对led封装150进行详细的说明。此外，参照图3c对红色led芯片151r进行更详细的说明。
[0096]
图3b所示的led封装150包括衬底141、红色led芯片151r、电极152r、电极153、粘合层146、外壳142、引线144及密封层145。
[0097]
红色led芯片151r通过具有导电性的粘合层146与电极152r电连接。
[0098]
图3c所示的红色led芯片151r包括电极103、半导体层117、发光层118、半导体层119及电极106。红色led芯片151r也可以是发光二极管(led)。此外，红色led芯片具有导电衬底上设置有发光二极管的结构。
[0099]
电极103与半导体层117电连接。电极106与半导体层119电连接。发光层118被夹在半导体层117和半导体层119之间。在发光层118中，电子和空穴键合而发光。半导体层117和半导体层119中的一个是n型半导体层，另一个是p型半导体层。
[0100]
电极103通过粘合层146与电极152r电连接。电极103被用作发光二极管的像素电极。电极106通过引线144与电极153电连接。电极106被用作发光二极管的共同电极。
[0101]
如图3d所示的led封装155那样，外壳142内部也可以设置有颜色转换层147。由此，发光二极管的光通过颜色转换层147射出到led封装155外部。
[0102]
另外，图3d示出颜色转换层147设置在密封层145上方的结构，但是颜色转换层147的布局不局限于此。例如，颜色转换层147也可以分散地设置在密封层145内部。
[0103]
作为颜色转换层147优选使用荧光体或量子点(qd：quantum dot)。特别是，量子点的发射光谱的峰宽窄，因此可以得到色纯度高的发光。因此，能够提高显示装置的显示质量。
[0104]
例如，在led封装155所包括的多个led芯片都包括呈现蓝色光的发光二极管的情况下，优选led封装155内部或上方设置有颜色转换层147。具体而言，优选与红色led芯片
151r重叠的位置上设置有将蓝色光转换为红色光的颜色转换层147，并且优选与绿色led芯片151g重叠的位置上设置有将蓝色光转换为绿色光的颜色转换层147。
[0105]
由此，在红色子像素中，发光二极管所发射的光被颜色转换层147从蓝色转换为红色，而射出到显示装置外部。此外，在绿色子像素中，发光二极管所发射的光被颜色转换层147从蓝色转换为绿色，而射出到显示装置外部。另外，在蓝色子像素中，发光二极管所发射的蓝色光直接射出到显示装置外部。
[0106]
颜色转换层147通过液滴喷射法(例如，喷墨法)、涂敷法、压印(imprint)法及各种印刷法(丝网印刷法、胶印法)等形成。另外，也可以使用量子点薄膜等的颜色转换膜。
[0107]
作为荧光体，可以使用其表面印刷有或涂敷有荧光体的有机树脂层、混合有荧光体的有机树脂层等。
[0108]
作为构成量子点的材料，没有特别的限制，例如可以举出第14族元素、第15族元素、第16族元素、包含多个第14族元素的化合物、第4族至第14族的元素和第16族元素的化合物、第2族元素和第16族元素的化合物、第13族元素和第15族元素的化合物、第13族元素和第17族元素的化合物、第14族元素和第15族元素的化合物、第11族元素和第17族元素的化合物、氧化铁类、氧化钛类、硫系尖晶石(spinel chalcogenide)类、半导体簇等。
[0109]
具体而言，可以举出硒化镉、硫化镉、碲化镉、硒化锌、氧化锌、硫化锌、碲化锌、硫化汞、硒化汞、碲化汞、砷化铟、磷化铟、砷化镓、磷化镓、氮化铟、氮化镓、锑化铟、锑化镓、磷化铝、砷化铝、锑化铝、硒化铅、碲化铅、硫化铅、硒化铟、碲化铟、硫化铟、硒化镓、硫化砷、硒化砷、碲化砷、硫化锑、硒化锑、碲化锑、硫化铋、硒化铋、碲化铋、硅、碳化硅、锗、锡、硒、碲、硼、碳、磷、氮化硼、磷化硼、砷化硼、氮化铝、硫化铝、硫化钡、硒化钡、碲化钡、硫化钙、硒化钙、碲化钙、硫化铍、硒化铍、碲化铍、硫化镁、硒化镁、硫化锗、硒化锗、碲化锗、硫化锡、硒化锡、碲化锡、氧化铅、氟化铜、氯化铜、溴化铜、碘化铜、氧化铜、硒化铜、氧化镍、氧化钴、硫化钴、氧化铁、硫化铁、氧化锰、硫化钼、氧化钒、氧化钨、氧化钽、氧化钛、氧化锆、氮化硅、氮化锗、氧化铝、钛酸钡、硒锌镉的化合物、铟砷磷的化合物、镉硒硫的化合物、镉硒碲的化合物、铟镓砷的化合物、铟镓硒的化合物、铟硒硫化合物、铜铟硫的化合物以及它们的组合等。此外，也可以使用以任意比率表示组成的所谓的合金型量子点。
[0110]
作为量子点的结构，有核型、核壳(core shell)型、核多壳(core multishell)型等。另外，在量子点中，由于表面原子的比例高，因此反应性高而容易发生凝聚。因此，量子点的表面优选附着有保护剂或设置有保护基。通过附着有保护剂或设置有保护基，可以防止凝聚而提高对溶剂的溶解性。此外，还可以通过降低反应性来提高电稳定性。
[0111]
量子点其尺寸越小带隙越大，因此适当地调节其尺寸以获得所希望的波长的光。随着结晶尺寸变小，量子点的发光向蓝色一侧(即，向高能量一侧)迁移，因此，通过改变量子点的尺寸，可以在涵盖紫外区域、可见光区域和红外区域的光谱的波长区域中调节其发光波长。通常使用的量子点的尺寸(直径)为例如0.5nm以上且20nm以下，优选为1nm以上且10nm以下。量子点其尺寸分布越小发射光谱越窄，因此可以获得色纯度高的发光。另外，对量子点的形状没有特别的限制，可以为球状、棒状、圆盘状、其他的形状。为棒状量子点的量子点具有呈现有指向性的光的功能。
[0112]
或者，也可以led封装155内部或上方具有颜色转换层147和着色层的叠层结构。由此，在由颜色转换层147转换的光经过着色层时，可以提高光的纯度。此外，也可以在与蓝色
led芯片151b重叠的位置上设置蓝色着色层。在设置蓝色着色层时，可以提高蓝色光的纯度。在不设置蓝色着色层时，可以简化制造工序。
[0113]
着色层是使特定的波长区域的光透过的有色层。例如，可以使用使红色、绿色、蓝色或黄色的波长域的光透过的滤色片等。作为可以用于着色层的材料，可以举出金属材料、树脂材料、包含有颜料或染料的树脂材料等。
[0114]
[显示装置的结构例子2]图4至图6各自示出与显示装置的结构例子1不同的显示装置的截面结构例子。
[0115]
图4至图6所示的显示装置和图2a的主要不同之处是与led封装150电连接的晶体管的结构。
[0116]
在图4所示的显示装置中，晶体管120b通过导电层131b与led封装150电连接。
[0117]
晶体管120b包括被用作栅极的导电层121、被用作栅极绝缘层的绝缘层122、被用作半导体层的金属氧化物层123、被用作源极及漏极的一对导电层126a、126b、被用作栅极绝缘层的绝缘层124a、124b以及被用作背栅极的导电层125。导电层121和金属氧化物层123隔着绝缘层122重叠。导电层125和金属氧化物层123隔着绝缘层124a及绝缘层124b重叠。
[0118]
晶体管120b上设置有绝缘层127，并且绝缘层127上设置有导电层131b及导电层132。导电层131b通过设置在绝缘层127中的开口与导电层126b电连接。
[0119]
在图5所示的显示装置中，晶体管120c通过导电层131b等与led封装150电连接。
[0120]
衬底174上设置有绝缘层175、晶体管120c、导电层184a、导电层184b、导电层187、导电层189、绝缘层186、绝缘层188、导电层131b及导电层132等。衬底174上还设置有绝缘层162、绝缘层181、绝缘层182、绝缘层183及绝缘层185等绝缘层。这些绝缘层中的一个或多个有时被认为晶体管的构成要素，但是在本实施方式中，不将其包括在晶体管的构成要素中而进行说明。
[0121]
作为衬底151，可以使用：绝缘衬底诸如玻璃衬底、石英衬底、蓝宝石衬底、陶瓷衬底等；或者半导体衬底诸如以硅或碳化硅等为材料的单晶半导体衬底或多晶半导体衬底、硅锗等的化合物半导体衬底、soi衬底等。
[0122]
衬底151优选遮断可见光(对可见光具有非透过性)。在衬底151遮断可见光时，可以抑制从外部进入形成在衬底151上的晶体管120c的光。但是，本发明的一个方式不局限于此，衬底151也可以对可见光具有透过性。
[0123]
衬底174上设置有绝缘层175。绝缘层175被用作阻挡层来防止水或氢等杂质从衬底174扩散到晶体管120c及氧从金属氧化物层165向绝缘层175一侧脱离。作为绝缘层175，例如可以使用与氧化硅膜相比氢或氧不容易扩散的膜诸如氧化铝膜、氧化铪膜、氮化硅膜等。
[0124]
晶体管120c包括导电层161、绝缘层163、绝缘层164、金属氧化物层165、一对导电层166、绝缘层167、导电层168等。
[0125]
金属氧化物层165包括沟道形成区域。金属氧化物层165包括与一对导电层166中的一个重叠的第一区域、与一对导电层166中的另一个重叠的第二区域以及该第一区域和该第二区域之间的第三区域。
[0126]
绝缘层175上设置有导电层161及绝缘层162，并且覆盖导电层161及绝缘层162地设置有绝缘层163及绝缘层164。金属氧化物层165设置在绝缘层164上。导电层161被用作栅
电极，绝缘层163及绝缘层164被用作栅极绝缘层。导电层161隔着绝缘层163及绝缘层164与金属氧化物层165重叠。绝缘层163优选与绝缘层175同样被用作阻挡层。与金属氧化物层165接触的绝缘层164优选使用氧化硅膜等氧化物绝缘膜。
[0127]
在此，导电层161的顶面的高度与绝缘层162的顶面的高度大致一致。例如，在绝缘层162中设置开口，并以填埋该开口的方式形成导电层161，然后通过cmp法等进行平坦化处理，从而可以使导电层161的顶面的高度和绝缘层162的顶面的高度一致。由此，可以缩小晶体管120c的尺寸。
[0128]
一对导电层166分开地设置在金属氧化物层165上。一对导电层166被用作源极及漏极。覆盖金属氧化物层165及一对导电层166地设置有绝缘层181，绝缘层181上设置有绝缘层182。绝缘层181及绝缘层182中设置有到达金属氧化物层165的开口，绝缘层167及导电层168埋入在该开口内部。该开口与上述第三区域重叠。绝缘层167与绝缘层181的侧面及绝缘层182的侧面重叠。导电层168隔着绝缘层167与绝缘层181的侧面及绝缘层182的侧面重叠。导电层168被用作栅电极，绝缘层167被用作栅极绝缘层。导电层168隔着绝缘层167与金属氧化物层165重叠。
[0129]
在此，导电层168的顶面的高度与绝缘层182的顶面的高度大致一致。例如，在绝缘层182中设置开口，以填埋该开口的方式形成绝缘层167及导电层168，然后进行平坦化处理，从而可以使导电层168的顶面的高度和绝缘层182的顶面的高度一致。由此，可以缩小晶体管120c的尺寸。
[0130]
而且，覆盖绝缘层182、绝缘层167及导电层168的顶面地设置有绝缘层183及绝缘层185。绝缘层181及绝缘层183优选与绝缘层175同样被用作阻挡层。通过由绝缘层181覆盖一对导电层166，可以抑制包含在绝缘层182的氧所导致的一对导电层166的氧化。
[0131]
与一对导电层166中的一个及导电层187电连接的插头埋入在设置于绝缘层181、绝缘层182、绝缘层183及绝缘层185中的开口内。插头优选包括与该开口的侧面及一对导电层166中的一个的顶面接触的导电层184a及埋入在该导电层184a的内侧的导电层184b。此时，作为导电层184a，优选使用氢及氧不容易扩散的导电材料。
[0132]
绝缘层185上设置有导电层187，导电层187上设置有绝缘层186。绝缘层186设置有到达导电层187的开口，导电层189埋入在该开口内部。导电层189被用作使导电层187与导电层131b电连接的插头。
[0133]
一对导电层166中的一个通过导电层184a、导电层184b、导电层187及导电层189与导电层131b电连接。
[0134]
如上所述，在图5所示的晶体管120c中，导电层161的顶面的高度与绝缘层162的顶面的高度大致一致。此外，在图5所示的晶体管120c中，导电层168的顶面的高度与绝缘层182的顶面的高度大致一致。
[0135]
如此，本实施方式的显示装置优选包括栅电极的顶面的高度与绝缘层的顶面的高度大致一致的晶体管。例如，通过采用cmp(chemical mechanical polishing)法等进行平坦化处理，使栅电极的顶面和绝缘层的顶面平坦化来使栅电极的顶面的高度和绝缘层的顶面的高度一致。
[0136]
这种结构的晶体管容易减小其尺寸。通过减小晶体管的尺寸，可以减小像素的尺寸，从而可以提高显示装置的清晰度。
[0137]
在图6所示的显示装置中，与图5所示的显示装置同样，晶体管120c通过导电层131b等与led封装150电连接。
[0138]
图6所示的显示装置包括在衬底191中具有沟道形成区域的晶体管190和在金属氧化物中具有沟道形成区域的晶体管120c的叠层。
[0139]
作为衬底191，优选使用单晶硅衬底。晶体管190包括导电层195、绝缘层194、绝缘层196、一对低电阻区域193。导电层195被用作栅极。绝缘层194位于导电层195和衬底191之间，并被用作栅极绝缘层。绝缘层196覆盖导电层195的侧面地设置，并被用作侧壁。一对低电阻区域193是衬底191中的掺杂有杂质的区域，其中一个被用作晶体管190的源极，另一个被用作晶体管190的漏极。
[0140]
此外，在相邻的两个晶体管之间以埋入在衬底191中的方式设置有元件分离层192。
[0141]
覆盖晶体管190地设置有绝缘层199，绝缘层199上设置有导电层198。导电层198通过绝缘层199的开口与一对低电阻区域193中的一个电连接。此外，覆盖导电层198地设置有绝缘层171，绝缘层171上设置有导电层172。导电层198及导电层172各自被用作布线。此外，覆盖导电层172地设置有绝缘层173及绝缘层175，绝缘层175上设置有晶体管120c。从绝缘层175到led封装150为止的叠层结构与图5所示的显示装置同样，所以省略详细的说明。
[0142]
晶体管120c可以被用作构成像素电路的晶体管。此外，晶体管190被用作构成像素电路的晶体管或构成用来驱动该像素电路的驱动电路(栅极驱动器和源极驱动器中的一个或两个)的晶体管。另外，晶体管120c及晶体管190都可以被用作构成运算电路及存储电路等的各种电路的晶体管。
[0143]
通过采用这种结构，在发光二极管的正下除形成像素电路外还可以形成驱动电路等，因此与在显示部的外侧设置驱动电路的情况相比，可以使显示装置小型化。另外，可以实现窄边框(非显示区域窄)的显示装置。
[0144]
本发明的一个方式的显示装置也可以用于安装有触摸传感器的显示装置(也称为输入输出装置或触摸面板)。上述各显示装置的结构可以用于触摸面板。
[0145]
对本发明的一个方式的触摸面板所包括的感测元件(也称为传感元件)没有特别的限制。可以将能够检测出手指、触屏笔等检测对象的接近或接触的各种传感器用作感测元件。
[0146]
例如，作为传感器的方式，可以利用静电电容式、电阻膜式、表面声波式、红外线式、光学式、压敏式等各种方式。
[0147]
作为静电电容式，有表面型静电电容式、投影型静电电容式等。另外，作为投影型静电电容式，有自电容式、互电容式等。优选使用互电容式，因为可以同时进行多点感测。
[0148]
本发明的一个方式的触摸面板可以采用贴合了分别形成的显示装置和检测元件的结构、在支撑显示元件的衬底和对置衬底中的一个或两个设置有构成检测元件的电极等的结构等各种的结构。
[0149]
如上所述，本实施方式的显示装置可以通过将led封装安装于形成有多个发光二极管的衬底来制造，因此可以降低显示装置的制造的难易度并提高成品率。此外，通过组合微型led和使用金属氧化物的晶体管，可以实现功耗得到减少的显示装置。
[0150]
此外，由于本实施方式的显示装置可以减小晶体管尺寸，容易提高清晰度并适用
于包括较小的显示部的电子设备。
[0151]
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合。此外，在本说明书中，在一个实施方式中示出多个结构例子的情况下，可以适当地组合该结构例子。
[0152]
(实施方式2)在本实施方式中，参照图7说明本发明的一个方式的显示装置。
[0153]
[像素]本实施方式的显示装置包括配置为m行n列(m和n都是1以上的整数)的矩阵状的多个像素。图7示出像素200(i，j)(i是1以上且m以下的整数，j是1以上且n以下的整数)的电路图的一个例子。
[0154]
图7所示的像素200(i，j)包括发光元件210、开关sw21、开关sw22、晶体管m及电容器c1。
[0155]
在本实施方式中示出作为开关sw21使用晶体管的例子。开关sw21的栅极与扫描线gl1(i)电连接。开关sw21的源极及漏极中的一个与信号线sl(j)电连接，另一个与晶体管m的栅极电连接。
[0156]
在本实施方式中示出作为开关sw22使用晶体管的例子。开关sw22的栅极与扫描线gl2(i)电连接。开关sw22的源极及漏极中的一个与公共布线电连接，另一个与晶体管m的栅极电连接。
[0157]
晶体管m的栅极与电容器c1的一个电极、开关sw21的源极及漏极中的另一个及开关sw22的源极及漏极中的另一个电连接。晶体管m的源极及漏极中的一个与阴极布线电连接，另一个与发光元件210的阴极电连接。
[0158]
电容器c1的另一个电极与阴极布线电连接。
[0159]
发光元件210的阳极与阳极布线电连接。
[0160]
扫描线gl1(i)具有供应选择信号的功能。扫描线gl2(i)具有供应控制信号的功能。信号线sl(j)具有供应图像信号的功能。公共布线、阴极布线及阳极布线的每一个被供应固定电位。可以将发光元件210的阳极一侧设定为高电位，而将阴极一侧设定为低于阳极一侧的电位。
[0161]
开关sw21被选择信号控制，并被用作用来控制像素200的选择状态的选择晶体管。
[0162]
晶体管m被用作根据供应到栅极的电位控制流过发光元件210的电流的驱动晶体管。当开关sw21处于导通状态时，提供到信号线sl(j)的图像信号被供应到晶体管m的栅极，可以根据其电位控制发光元件210的发光亮度。
[0163]
开关sw22具有根据控制信号控制晶体管m的栅极电位的功能。具体而言，开关sw22可以将使晶体管m成为非导通状态的电位供应到晶体管m的栅极。
[0164]
例如，开关sw22可以被用于脉冲宽度的控制。在基于控制信号的期间中，可以将电流从晶体管m供应到发光元件210。或者，发光元件210可以根据图像信号及控制信号表现灰度。
[0165]
在此，作为像素200(i，j)所包括的晶体管，优选应用其每一个的形成沟道的半导体层使用金属氧化物(氧化物半导体)的晶体管。
[0166]
使用具有比硅宽的带隙及比硅小的载流子密度的金属氧化物的晶体管可以实现极小的关态电流。由此，因为其关态电流小，所以能够长期间保持储存于与晶体管串联连接
的电容器中的电荷。因此，作为与电容器c1串联连接的开关sw21及开关sw22，尤其使用应用氧化物半导体的晶体管。此外，通过同样使其他晶体管使用应用氧化物半导体的晶体管，可以减少制造成本。
[0167]
另外，作为像素200(i，j)所包括的晶体管，可以使用形成沟道的半导体应用硅的晶体管。特别是，在使用单晶硅或多晶硅等结晶性高的硅时可以实现高场效应迁移率及更高速的工作，所以是优选的。
[0168]
此外，也可以采用如下结构：作为像素200(i，j)所包括的晶体管中的一个以上使用应用氧化物半导体的晶体管，作为其他晶体管使用应用硅的晶体管。
[0169]
注意，在图7中，晶体管表示为n沟道型晶体管，但是也可以使用p沟道型晶体管。
[0170]
[晶体管]接着，将说明可用于显示装置的晶体管。
[0171]
对显示装置所包括的晶体管结构没有特别的限制。例如，可以采用平面型晶体管、交错型晶体管或反交错型晶体管。此外，晶体管都可以具有顶栅结构或底栅结构。或者，也可以在沟道的上下设置有栅电极。
[0172]
作为显示装置所包括的晶体管，可以使用例如将金属氧化物用于沟道形成区域的晶体管。因此，可以实现关态电流极低的晶体管。
[0173]
或者，作为显示装置所包括的晶体管，可以使用在沟道形成区域中含有硅的晶体管。作为该晶体管可以举出例如含有非晶硅的晶体管、含有结晶硅(典型为低温多晶硅)的晶体管、以及含有单晶硅的晶体管等。
[0174]
[金属氧化物]以下，将说明可用于半导体层的金属氧化物。
[0175]
金属氧化物优选至少包含铟或锌。特别是，优选包含铟及锌。此外，优选除此之外还包含铝、镓、钇或锡等。此外，也可以包含选自硼、钛、铁、镍、锗、锆、钼、镧、铈、钕、铪、钽、钨或镁等中的一种或多种。
[0176]
在此，考虑金属氧化物是包含铟、元素m及锌的in
‑
m
‑
zn氧化物的情况。另外，元素m是铝、镓、钇或锡等。此外，作为可应用于元素m的元素，有硼、钛、铁、镍、锗、锆、钼、镧、铈、钕、铪、钽、钨、镁等。注意，有时作为元素m可以组合上述多种元素。
[0177]
金属氧化物膜可以通过溅射法形成。此外，还可以采用pld法、pecvd法、热cvd法、ald法、真空蒸镀法等。
[0178]
在本说明书等中，有时将包含氮的金属氧化物也称为金属氧化物(metal oxide)。此外，也可以将包含氮的金属氧化物称为金属氧氮化物(metal oxynitride)。例如，可以将锌氧氮化物(znon)等含有氮的金属氧化物用于半导体层。
[0179]
在本说明书等中，有时记载为caac(c
‑
axis aligned crystal)或cac(cloud
‑
aligned composite)。caac是指结晶结构的一个例子，cac是指功能或材料构成的一个例子。
[0180]
例如，作为半导体层，可以使用cac(cloud
‑
aligned composite)
‑
os。
[0181]
cac
‑
os或cac
‑
metal oxide在材料的一部分中具有导电性的功能，在材料的另一部分中具有绝缘性的功能，作为材料的整个部分具有半导体的功能。此外，在将cac
‑
os或cac
‑
metal oxide用于晶体管的半导体层的情况下，导电性的功能是使被用作载流子的电
子(或空穴)流过的功能，绝缘性的功能是不使被用作载流子的电子流过的功能。通过导电性的功能和绝缘性的功能的互补作用，可以使cac
‑
os或cac
‑
metal oxide具有开关功能(开启/关闭的功能)。通过在cac
‑
os或cac
‑
metal oxide中使各功能分离，可以最大限度地提高各功能。
[0182]
此外，cac
‑
os或cac
‑
metal oxide包括导电性区域及绝缘性区域。导电性区域具有上述导电性的功能，绝缘性区域具有上述绝缘性的功能。此外，在材料中，导电性区域和绝缘性区域有时以纳米粒子级分离。另外，导电性区域和绝缘性区域有时在材料中不均匀地分布。此外，有时观察到其边缘模糊而以云状连接的导电性区域。
[0183]
此外，在cac
‑
os或cac
‑
metal oxide中，导电性区域和绝缘性区域有时以0.5nm以上且10nm以下，优选为0.5nm以上且3nm以下的尺寸分散在材料中。
[0184]
此外，cac
‑
os或cac
‑
metal oxide由具有不同带隙的成分构成。例如，cac
‑
os或cac
‑
metal oxide由具有起因于绝缘性区域的宽隙的成分及具有起因于导电性区域的窄隙的成分构成。在该构成中，当使载流子流过时，载流子主要在具有窄隙的成分中流过。此外，具有窄隙的成分通过与具有宽隙的成分的互补作用，与具有窄隙的成分联动而使载流子流过具有宽隙的成分。因此，在将上述cac
‑
os或cac
‑
metal oxide用于晶体管的沟道形成区域时，在晶体管的导通状态中可以得到高电流驱动力，即大通态电流及高场效应迁移率。
[0185]
就是说，也可以将cac
‑
os或cac
‑
metal oxide称为基质复合材料(matrix composite)或金属基质复合材料(metal matrix composite)。
[0186]
氧化物半导体(金属氧化物)被分为单晶氧化物半导体和非单晶氧化物半导体。作为非单晶氧化物半导体例如有caac
‑
os(c
‑
axis aligned crystalline oxide semiconductor)、多晶氧化物半导体、nc
‑
os(nanocrystalline oxide semiconductor)、a
‑
like os(amorphous
‑
like oxide semiconductor)及非晶氧化物半导体等。
[0187]
caac
‑
os具有c轴取向性，其多个纳米晶在a
‑
b面方向上连结而结晶结构具有畸变。注意，畸变是指在多个纳米晶连结的区域中晶格排列一致的区域与其他晶格排列一致的区域之间的晶格排列的方向变化的部分。
[0188]
虽然纳米晶基本上是六角形，但是并不局限于正六角形，有不是正六角形的情况。此外，在畸变中有时具有五角形或七角形等晶格排列。另外，在caac
‑
os中，即使在畸变附近也难以观察到明确的晶界(grain boundary)。即，可知由于晶格排列畸变，可抑制晶界的形成。这是由于caac
‑
os因为a
‑
b面方向上的氧原子排列的低密度或因金属元素被取代而使原子间的键合距离产生变化等而能够包容畸变。
[0189]
caac
‑
os有具有层状结晶结构(也称为层状结构)的倾向，在该层状结晶结构中层叠有包含铟及氧的层(下面称为in层)和包含元素m、锌及氧的层(下面称为(m,zn)层)。另外，铟和元素m彼此可以取代，在用铟取代(m,zn)层中的元素m的情况下，也可以将该层表示为(in,m,zn)层。另外，在用元素m取代in层中的铟的情况下，也可以将该层表示为(in,m)层。
[0190]
caac
‑
os是结晶性高的金属氧化物。另一方面，在caac
‑
os中不容易观察明确的晶界，因此不容易发生起因于晶界的电子迁移率的下降。此外，金属氧化物的结晶性有时因杂质的进入或缺陷的生成等而降低，因此可以说caac
‑
os是杂质或缺陷(氧空位(也称为v
o
(oxygen vacancy))等)少的金属氧化物。因此，包含caac
‑
os的金属氧化物的物理性质稳
定。因此，包含caac
‑
os的金属氧化物具有高耐热性及高可靠性。
[0191]
在nc
‑
os中，微小的区域(例如1nm以上且10nm以下的区域，特别是1nm以上且3nm以下的区域)中的原子排列具有周期性。另外，nc
‑
os在不同的纳米晶之间观察不到结晶取向的规律性。因此，在膜整体中观察不到取向性。所以，有时nc
‑
os在某些分析方法中与a
‑
like os或非晶氧化物半导体没有差别。
[0192]
另外，在包含铟、镓和锌的金属氧化物的一种的铟
‑
镓
‑
锌氧化物(以下，igzo)有时在由上述纳米晶构成时具有稳定的结构。尤其是，igzo有在大气中不容易进行晶体生长的倾向，所以有时与在igzo由大结晶(在此，几mm的结晶或者几cm的结晶)形成时相比在igzo由小结晶(例如，上述纳米结晶)形成时在结构上稳定。
[0193]
a
‑
like os是具有介于nc
‑
os与非晶氧化物半导体之间的结构的金属氧化物。a
‑
like os包含空洞或低密度区域。也就是说，a
‑
like os的结晶性比nc
‑
os及caac
‑
os的结晶性低。
[0194]
氧化物半导体(金属氧化物)具有各种结构及各种特性。本发明的一个方式的氧化物半导体也可以包括非晶氧化物半导体、多晶氧化物半导体、a
‑
like os、nc
‑
os、caac
‑
os中的两种以上。
[0195]
用作半导体层的金属氧化物膜可以使用惰性气体和氧气体中的任一个或两个形成。注意，对形成金属氧化物膜时的氧流量比(氧分压)没有特别的限制。但是，在要获得场效应迁移率高的晶体管的情况下，形成金属氧化物膜时的氧流量比(氧分压)优选为0％以上且30％以下，更优选为5％以上且30％以下，进一步优选为7％以上且15％以下。
[0196]
金属氧化物的能隙优选为2ev以上，更优选为2.5ev以上，进一步优选为3ev以上。如此，通过使用能隙宽的金属氧化物，可以减少晶体管的关态电流。
[0197]
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合。
[0198]
(实施方式3)在本实施方式中，使用图8a至图12f对本发明的一个方式的电子设备进行说明。
[0199]
本实施方式的电子设备在显示部中包括本发明的一个方式的显示装置。本发明的一个方式的显示装置的显示质量高且功耗低。另外，本发明的一个方式的显示装置容易实现高精细化及大型化。因此，可以用于各种电子设备的显示部。
[0200]
作为电子设备，例如除了电视装置、台式或笔记本型个人计算机、用于计算机等的显示器、数字标牌、弹珠机等大型游戏机等具有较大的屏幕的电子设备以外，还可以举出数码相机、数码摄像机、数码相框、移动电话机、便携式游戏机、便携式信息终端、声音再现装置等。
[0201]
特别是，因为本发明的一个方式的显示装置可以提高清晰度，所以可以适当地用于包括较小的显示部的电子设备。可以将这种电子设备适当地用于可戴在头上的可穿戴设备等，例如手表型或手镯型信息终端设备(可穿戴设备)、头戴显示器等vr(virtual reality)用设备、眼镜型ar(augmented reality)用设备或mr(mixed reality)用设备等。
[0202]
本实施方式的电子设备也可以包括传感器(该传感器具有测量如下因素的功能：力、位移、位置、速度、加速度、角速度、转速、距离、光、液、磁、温度、化学物质、声音、时间、硬度、电场、电流、电压、电力、辐射线、流量、湿度、倾斜度、振动、气味或红外线)。
[0203]
本实施方式的电子设备可以具有各种功能。例如，可以具有如下功能：将各种信息
(静态图像、动态图像、文字图像等)显示在显示部上的功能；触摸面板的功能；显示日历、日期或时间等的功能；执行各种软件(程序)的功能；进行无线通信的功能；读出储存在存储介质中的程序或数据的功能；等。
[0204]
图8a示出眼镜型电子设备900的立体图。电子设备900包括一对显示面板901、一对框体902、一对光学构件903、一对安装部904等。
[0205]
电子设备900可以将由显示面板901显示的图像投影于光学构件903中的显示区域906。因为光学构件903具有透光性，所以使用者可以与经过光学构件903看到的透过图像重叠地看到显示于显示区域906的图像。因此，电子设备900是能够进行ar显示的电子设备。
[0206]
电子设备900所包括的显示面板901除了图像显示功能之外优选还具有摄像功能。此时，电子设备900可以经过光学构件903接收入射到显示面板901的光，并将其转换为电信号而输出。由此，可以拍摄使用者的眼睛或眼睛及其附近，将其输出到外部或电子设备900所包括的运算部作为图像信息。
[0207]
一个框体902设置有能够拍摄前面的照相机905。此外，虽然未图示，但是任一个框体902设置有无线接收器或能够与电缆连接的连接器，从而可以对框体902供应影像信号等。此外，通过在框体902配置陀螺传感器等加速度传感器，可以检测到使用者头部的方向而将对应于该方向的图像显示于显示区域906。另外，框体902优选设置有电池，优选能够以无线或有线对该电池进行充电。
[0208]
参照图8b说明相对于电子设备900的显示区域906的图像投影方法。框体902的内部设置有显示面板901、透镜911、反射板912。此外，相当于光学构件903的显示区域906的部分包括被用作半反射镜的反射面913。
[0209]
显示面板901所发射的光915经过透镜911而被反射板912反射到光学构件903一侧。在光学构件903的内部中，光915在光学构件903的端面反复全反射，在到达反射面913时，图像被投影于反射面913。由此，使用者可以看到反射在反射面913上的光915和经过光学构件903(包括反射面913)的透过光916的两个。
[0210]
图8a和图8b示出反射板912及反射面913都具有曲面的例子。由此，与它们是平面的情况相比，可以提高光学设计的自由度，从而可以减薄光学构件903的厚度。另外，反射板912及反射面913也可以是平面。
[0211]
作为反射板912，可以使用具有镜面的构件，并且该构件优选具有高反射率。此外，作为反射面913，也可以使用利用金属膜的反射的半反射镜，但是当使用利用全反射的棱镜等时，可以提高透过光916的透过率。
[0212]
在此，电子设备900优选具有调整透镜911和显示面板901之间的距离及角度中的一个或两个的机构。由此，可以进行焦点调整、图像的扩大、缩小等。例如，采用透镜911及显示面板901中的一个或两个能够在光轴方向上移动的结构，即可。
[0213]
电子设备900优选具有能够调整反射板912的角度的机构。通过改变反射板912的角度，可以改变显示图像的显示区域906的位置。由此，可以根据使用者的眼睛的位置将显示区域906配置于最合适的位置上。
[0214]
显示面板901可以应用本发明的一个方式的显示装置。因此，可以实现能够进行清晰度极高的显示的电子设备900。
[0215]
图9a、图9b示出护目镜型电子设备950的立体图。图9a是示出电子设备950的正面、
平面及左侧面的立体图，图9b是示出电子设备950的背面、底面及右侧面的立体图。
[0216]
电子设备950包括一对显示面板951、框体952、一对安装部954、缓冲构件955、一对透镜956等。一对显示面板951的每一个设置在框体952内部的能够经过透镜956看到的位置上。
[0217]
电子设备950是vr用电子设备。安装有电子设备950的使用者可以经过透镜956看到显示于显示面板951的图像。此外，通过使一对显示面板951显示互不相同的图像，也可以进行利用视差的三维显示。
[0218]
框体952的背面一侧设置有输入端子957和输出端子958。可以将供应来自影像输出设备等的影像信号或用来对设置在框体952内的电池进行充电的电力等的电缆连接到输入端子957。输出端子958例如被用作声音输出端子，可以与耳机或头戴式耳机等连接。另外，在能够通过无线通信输出声音数据的情况或从外部的影像输出设备输出声音的情况下，也可以不设置该声音输出端子。
[0219]
电子设备900优选具有一种机构，其中能够调整透镜956及显示面板951的左右位置，以根据使用者的眼睛的位置使透镜956及显示面板951位于最合适的位置上。此外，还优选具有一种机构，其中通过改变透镜956和显示面板951之间的距离来调整焦点。
[0220]
显示面板951可以应用本发明的一个方式的显示装置。因此，可以实现能够进行清晰度极高的显示的电子设备950。由此，使用者可以感受高逼真感。
[0221]
缓冲构件955是与使用者的脸(额头及脸颊等)接触的部分。通过使缓冲构件955与使用者的脸密接，可以防止漏光，从而可以进一步提高逼真感。缓冲构件955优选使用柔软的材料以在使用者安装电子设备950时与使用者的脸密接。例如，可以使用橡胶、硅酮橡胶、聚氨酯、海绵等材料。另外，当作为缓冲构件955使用用布或皮革(天然皮革或合成皮革)等覆盖海绵等的表面的构件时，在使用者的脸和缓冲构件955之间不容易产生空隙，从而可以适当地防止漏光。在缓冲构件955及安装部954等的接触于使用者的皮肤的构件采用可拆卸的结构时，容易进行清洗及交换，所以是优选的。
[0222]
图10a所示的电子设备6500是可以用作智能手机的便携式信息终端设备。
[0223]
电子设备6500包括外壳6501、显示部6502、电源按钮6503、按钮6504、扬声器6505、麦克风6506、照相机6507及光源6508等。显示部6502具有触摸面板功能。
[0224]
显示部6502可以使用本发明的一个方式的显示装置。
[0225]
图10b是包括外壳6501的麦克风6506一侧的端部的截面示意图。
[0226]
外壳6501的显示面一侧设置有具有透光性的保护构件6510，被外壳6501及保护构件6510包围的空间内设置有显示面板6511、光学构件6512、触摸传感器面板6513、印刷电路板6517、电池6518等。
[0227]
显示面板6511、光学构件6512及触摸传感器面板6513使用粘合层(未图示)固定到保护构件6510。
[0228]
在显示部6502的外侧的区域中，显示面板6511的一部分叠回，且该叠回部分连接有fpc6515。fpc6515安装有ic6516。fpc6515与设置于印刷电路板6517的端子连接。
[0229]
显示面板6511可以使用本发明的一个方式的柔性显示器。由此，可以实现极轻量的电子设备。此外，由于显示面板6511极薄，所以可以在抑制电子设备的厚度的情况下安装大容量的电池6518。此外，通过折叠显示面板6511的一部分以在像素部的背面设置与
fpc6515的连接部，可以实现窄边框的电子设备。
[0230]
图11a示出电视装置的一个例子。在电视装置7100中，框体7101中组装有显示部7000。在此示出利用支架7103支撑框体7101的结构。
[0231]
可以对显示部7000适用本发明的一个方式的显示装置。
[0232]
可以通过利用框体7101所具备的操作开关或另外提供的遥控操作机7111进行图11a所示的电视装置7100的操作。另外，也可以在显示部7000中具备触摸传感器，也可以通过用指头等触摸显示部7000进行电视装置7100的操作。另外，也可以在遥控操作机7111中具备显示从该遥控操作机7111输出的数据的显示部。通过利用遥控操作机7111所具备的操作键或触摸面板，可以进行频道及音量的操作，并可以对显示在显示部7000上的影像进行操作。
[0233]
另外，电视装置7100具备接收机及调制解调器等。可以通过利用接收机接收一般的电视广播。再者，通过调制解调器连接到有线或无线方式的通信网络，从而进行单向(从发送者到接收者)或双向(发送者和接收者之间或接收者之间等)的信息通信。
[0234]
图11b示出笔记型个人计算机的一个例子。笔记型个人计算机7200包括框体7211、键盘7212、指向装置7213、外部连接端口7214等。在框体7211中组装有显示部7000。
[0235]
可以对显示部7000适用本发明的一个方式的显示装置。
[0236]
图11c和图11d示出数字标牌的一个例子。
[0237]
图11c所示的数字标牌7300包括框体7301、显示部7000及扬声器7303等。此外，还可以包括led灯、操作键(包括电源开关或操作开关)、连接端子、各种传感器、麦克风等。
[0238]
图11d示出设置于圆柱状柱子7401上的数字标牌7400。数字标牌7400包括沿着柱子7401的曲面设置的显示部7000。
[0239]
在图11c和图11d中，可以对显示部7000适用本发明的一个方式的显示装置。
[0240]
显示部7000越大，一次能够提供的信息量越多。显示部7000越大，越容易吸引人的注意，例如可以提高广告宣传效果。
[0241]
通过将触摸面板用于显示部7000，不仅可以在显示部7000上显示静态图像或动态图像，使用者还能够直觉性地进行操作，所以是优选的。另外，在用于提供线路信息或交通信息等信息的用途时，可以通过直觉性的操作提高易用性。
[0242]
如图11c和图11d所示，数字标牌7300或数字标牌7400优选可以通过无线通信与使用者所携带的智能手机等信息终端设备7311或信息终端设备7411联动。例如，显示在显示部7000上的广告信息可以显示在信息终端设备7311或信息终端设备7411的屏幕上。此外，通过操作信息终端设备7311或信息终端设备7411，可以切换显示部7000的显示。
[0243]
此外，可以在数字标牌7300或数字标牌7400上以信息终端设备7311或信息终端设备7411的屏幕为操作单元(控制器)执行游戏。由此，不特定多个使用者可以同时参加游戏，享受游戏的乐趣。
[0244]
图12a至图12f所示的电子设备包括框体9000、显示部9001、扬声器9003、操作键9005(包括电源开关或操作开关)、连接端子9006、传感器9007(该传感器具有测量如下因素的功能：力、位移、位置、速度、加速度、角速度、转速、距离、光、液、磁、温度、化学物质、声音、时间、硬度、电场、电流、电压、电力、辐射线、流量、湿度、倾斜度、振动、气味或红外线)、麦克风9008等。
[0245]
图12a至图12f所示的电子设备具有各种功能。例如，可以具有如下功能：将各种信息(静态图像、动态图像及文字图像等)显示在显示部上的功能；触摸面板的功能；显示日历、日期或时间等的功能；通过利用各种软件(程序)控制处理的功能；进行无线通信的功能；读出储存在存储介质中的程序或数据并进行处理的功能；等。注意，电子设备可具有的功能不局限于上述功能，而可以具有各种功能。电子设备可以包括多个显示部。另外，也可以在电子设备中设置照相机等而使其具有如下功能：拍摄静态图像或动态图像，且将所拍摄的图像储存在存储介质(外部存储介质或内置于照相机的存储介质)中的功能；将所拍摄的图像显示在显示部上的功能；等。
[0246]
下面，详细地说明图12a至图12f所示的电子设备。
[0247]
图12a是示出便携式信息终端9101的立体图。可以将便携式信息终端9101例如用作智能手机。注意，在便携式信息终端9101中，也可以设置扬声器9003、连接端子9006、传感器9007等。另外，作为便携式信息终端9101，可以将文字或图像信息显示在其多个面上。在图12a中示出三个图标9050的例子。另外，可以将以虚线的矩形示出的信息9051显示在显示部9001的其他面上。作为信息9051的一个例子，可以举出提示收到电子邮件、sns或电话等的信息；电子邮件或sns等的标题；电子邮件或sns等的发送者姓名；日期；时间；电池余量；以及天线接收信号强度的显示等。或者，可以在显示有信息9051的位置上显示图标9050等。
[0248]
图12b是示出便携式信息终端9102的立体图。便携式信息终端9102具有将信息显示在显示部9001的三个以上的面上的功能。在此，示出信息9052、信息9053、信息9054分别显示于不同的面上的例子。例如，在将便携式信息终端9102放在上衣口袋里的状态下，使用者能够确认显示在从便携式信息终端9102的上方看到的位置上的信息9053。使用者可以确认到该显示而无需从口袋里拿出便携式信息终端9102，由此能够判断是否接电话。
[0249]
图12c是示出手表型便携式信息终端9200的立体图。可以将便携式信息终端9200例如用作智能手表。另外，显示部9001的显示面弯曲，可沿着其弯曲的显示面进行显示。此外，便携式信息终端9200例如通过与可进行无线通信的耳麦相互通信可以进行免提通话。此外，通过利用连接端子9006，便携式信息终端9200可以与其他信息终端进行数据传输或进行充电。充电也可以通过无线供电进行。
[0250]
图12d、图12e、图12f是示出可以折叠的便携式信息终端9201的立体图。另外，图12d是将便携式信息终端9201展开的状态的立体图、图12f是折叠的状态的立体图、图12e是从图12d的状态和图12f的状态中的一个转换成另一个时中途的状态的立体图。便携式信息终端9201在折叠状态下可携带性好，而在展开状态下因为具有无缝拼接较大的显示区域所以显示的浏览性强。便携式信息终端9201所包括的显示部9001被由铰链9055连结的三个框体9000支撑。显示部9001例如可以在曲率半径0.1mm以上且150mm以下的范围弯曲。
[0251]
本实施方式可以与其他实施方式及实施例适当地组合。
[实施例]
[0252]
在本实施例中说明制造本发明的一个方式的显示装置而得到的结果。
[0253]
在本实施例中，制造有源矩阵型显示装置，其中显示部的尺寸为对角线2.23英寸，有效像素数为20
×
20，像素尺寸为2000μm
×
2000μm(led封装的安装间距)。
[0254]
作为显示元件使用包括红色、绿色及蓝色的三种颜色的小型led芯片的1mm
□
的
led封装。
[0255]
作为晶体管使用将结晶金属氧化物用于半导体层的自对准型顶栅(top gate self
‑
alignment，tgsa)结构的晶体管。作为金属氧化物使用in
‑
ga
‑
zn类氧化物。
[0256]
没有内置栅极驱动器及源极驱动器。
[0257]
本实施例的显示装置的像素电路相当于图7所示的像素电路。
[0258]
本实施例的显示装置具有图1a至图1c所示的俯视结构及图2a至图2c及图3a至图3c所示的截面结构。另外，没有设置绝缘层104及树脂129。
[0259]
衬底102使用玻璃衬底。导电层131r、导电层131g、导电层131b及导电层132采用大约100nm厚的钛膜、大约400nm厚的铝膜及大约100nm厚的钛膜的叠层结构。也就是说，导电层131r、导电层131g、导电层131b及导电层132的每一个中的接触于导电体133的层是钛膜。保护层128使用大约2μm厚的丙烯酸树脂膜。
[0260]
在衬底102上形成从晶体管120到保护层128为止的叠层结构，然后在导电层131r、导电层131g、导电层131b及导电层132上涂敷银膏作为导电体133，安装led封装150。
[0261]
图13示出本实施例的显示装置的显示照片。
[0262]
如上所述，在本实施例中，通过在形成有将金属氧化物用于半导体层的晶体管的衬底上安装led封装，制造有源矩阵型显示装置。此外，如图13所示，在本实施例中制造的显示装置可以得到良好的显示结果。[符号说明]
[0263]
c1：电容器、gl1：扫描线、gl2：扫描线、sw21：开关、sw22：开关、100：显示装置、100a：显示装置、101：衬底、102：衬底、103：电极、104：绝缘层、106：电极、108：布线、109：电路、110：显示部、111：半导体层、112：电极、113：发光层、114：半导体层、115：电极、116：电极、117：半导体层、118：发光层、119：半导体层、120：晶体管、120a：晶体管、120b：晶体管、120c：晶体管、121：导电层、122：绝缘层、123：金属氧化物层、123i：沟道形成区域、123n：低电阻区域、124：绝缘层、124a：绝缘层、124b：绝缘层、125：导电层、126a：导电层、126b：导电层、127：绝缘层、128：保护层、129：树脂、130：像素、131b：导电层、131g：导电层、131r：导电层、132：导电层、133：导电体、141：衬底、142：外壳、143：引线、144：引线、145：密封层、146：粘合层、147：颜色转换层、150：led封装、151：衬底、151b：蓝色led芯片、151g：绿色led芯片、151r：红色led芯片、152b：电极、152g：电极、152r：电极、153：电极、154：散热片、155：led封装、161：导电层、162：绝缘层、163：绝缘层、164：绝缘层、165：金属氧化物层、166：导电层、167：绝缘层、168：导电层、171：绝缘层、172：导电层、173：绝缘层、174：衬底、175：绝缘层、181：绝缘层、182：绝缘层、183：绝缘层、184a：导电层、184b：导电层、185：绝缘层、186：绝缘层、187：导电层、188：绝缘层、189：导电层、190：晶体管、191：衬底、192：元件分离层、193：低电阻区域、194：绝缘层、195：导电层、196：绝缘层、198：导电层、199：绝缘层、200：像素、210：发光元件、900：电子设备、901：显示面板、902：框体、903：光学构件、904：装上部、905：照相机、906：显示区域、911：透镜、912：反射板、913：反射面、915：光、916：透过光、950：电子设备、951：显示面板、952：框体、954：装上部、955：缓冲构件、956：透镜、957：输入端子、958：输出端子、6500：电子设备、6501：框体、6502：显示部、6503：电源按钮、6504：按钮、6505：扬声器、6506：麦克风、6507：照相机、6508：光源、6510：保护构件、6511：显示面板、6512：光学构件、6513：触摸传感器面板、6515：fpc、6516：ic、6517：印刷电路板、6518：电池、7000：显示
部、7100：电视装置、7101：框体、7103：支架、7111：遥控操作机、7200：笔记型个人计算机、7211：框体、7212：键盘、7213：指向装置、7214：外部连接端口、7300：数字标牌、7301：框体、7303：扬声器、7311：信息终端设备、7400：数字标牌、7401：柱子、7411：信息终端设备、9000：框体、9001：显示部、9003：扬声器、9005：操作键、9006：连接端子、9007：传感器、9008：麦克风、9050：图标、9051：信息、9052：信息、9053：信息、9054：信息、9055：铰链、9101：便携式信息终端、9102：便携式信息终端、9200：便携式信息终端、9201：便携式信息终端