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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024133099
(43)【公開日】2024-10-01
(54)【発明の名称】表示装置
(51)【国際特許分類】
G09F 9/00 20060101AFI20240920BHJP
G09F 9/30 20060101ALI20240920BHJP
H10K 50/115 20230101ALI20240920BHJP
H10K 59/10 20230101ALI20240920BHJP
H10K 77/10 20230101ALI20240920BHJP
【ＦＩ】
G09F9/00 350Z
G09F9/30 308Z
H10K50/115
H10K59/10
H10K77/10
【審査請求】有
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024109841
(22)【出願日】2024-07-08
(62)【分割の表示】P 2021508346の分割
【原出願日】2020-03-13
(31)【優先権主張番号】P 2019058794
(32)【優先日】2019-03-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2019072577
(32)【優先日】2019-04-05
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000153878
【氏名又は名称】株式会社半導体エネルギー研究所
(72)【発明者】
【氏名】山崎 舜平
(72)【発明者】
【氏名】楠本 直人
(72)【発明者】
【氏名】吉住 健輔
(57)【要約】
【課題】携帯性の優れた折り畳み式の表示装置を提供する。
【解決手段】可撓性を有する表示パネルを有し、小さく折り畳むことが可能な表示装置である。当該表示装置は、三つ折りの機構を有し、表示装置の第１の面が向かい合うように折り畳まれる領域と、第１の面とは逆の第２の面が向かい合うように折り畳まれる領域を形成することができる。したがって、アスペクト比が比較的大きい表示パネルでも、折り目を短軸方向に設けることで小さく折り畳むことができ、携帯性を向上させることができる。
【選択図】図１
【解決手段】可撓性を有する表示パネルを有し、小さく折り畳むことが可能な表示装置である。当該表示装置は、三つ折りの機構を有し、表示装置の第１の面が向かい合うように折り畳まれる領域と、第１の面とは逆の第２の面が向かい合うように折り畳まれる領域を形成することができる。したがって、アスペクト比が比較的大きい表示パネルでも、折り目を短軸方向に設けることで小さく折り畳むことができ、携帯性を向上させることができる。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
可撓性を有する表示パネルと、第１乃至第３の筐体と、電池と、を有する表示装置であって、
前記表示パネルは、第１乃至第３の領域と、を有し、
前記第１の領域の少なくとも一部は、前記第１の筐体に固定され、
前記第２の領域の少なくとも一部は、前記第２の筐体に固定され、
前記第３の領域の少なくとも一部は、前記第３の筐体に固定され、
前記表示パネルを平坦に展開したとき、前記第２の領域は、前記第１の領域と前記第３の領域との間に設けられ、
前記第１の筐体は、第１の厚さを有する第１の部分と、前記第１の厚さよりも大きい第２の厚さを有し、且つ前記電池が内蔵される第２の部分と、を有し、
前記表示パネルを折り畳んだとき、前記第１の領域から前記第２の領域に亘って、表示面側を凸とする第１の曲面が形成され、
前記表示パネルを折り畳んだとき、前記第２の領域から前記第３の領域に亘って、前記表示面側を凹とする第２の曲面が形成され、
前記表示パネルを平坦に展開したとき、全体の重心は前記第２の部分に位置する、表示装置。
前記表示パネルは、第１乃至第３の領域と、を有し、
前記第１の領域の少なくとも一部は、前記第１の筐体に固定され、
前記第２の領域の少なくとも一部は、前記第２の筐体に固定され、
前記第３の領域の少なくとも一部は、前記第３の筐体に固定され、
前記表示パネルを平坦に展開したとき、前記第２の領域は、前記第１の領域と前記第３の領域との間に設けられ、
前記第１の筐体は、第１の厚さを有する第１の部分と、前記第１の厚さよりも大きい第２の厚さを有し、且つ前記電池が内蔵される第２の部分と、を有し、
前記表示パネルを折り畳んだとき、前記第１の領域から前記第２の領域に亘って、表示面側を凸とする第１の曲面が形成され、
前記表示パネルを折り畳んだとき、前記第２の領域から前記第３の領域に亘って、前記表示面側を凹とする第２の曲面が形成され、
前記表示パネルを平坦に展開したとき、全体の重心は前記第２の部分に位置する、表示装置。
【請求項2】
可撓性を有する表示パネルと、第１乃至第３の筐体と、電池と、を有する表示装置であって、
前記表示パネルは、第１乃至第３の領域と、を有し、
前記第１の領域の少なくとも一部は、前記第１の筐体に固定され、
前記第２の領域の少なくとも一部は、前記第２の筐体に固定され、
前記第３の領域の少なくとも一部は、前記第３の筐体に固定され、
前記表示パネルを平坦に展開したとき、前記第２の領域は、前記第１の領域と前記第３の領域との間に設けられ、
前記第１の筐体は、第１の厚さを有する第１の部分と、前記第１の厚さよりも大きい第２の厚さを有し、且つ前記電池が内蔵される第２の部分と、を有し、
前記表示パネルを折り畳んだとき、前記第１の領域から前記第２の領域に亘って、表示面側を凸とする第１の曲面が形成され、
前記表示パネルを折り畳んだとき、前記第２の領域から前記第３の領域に亘って、前記表示面側を凹とする第２の曲面が形成され、
前記表示パネルを折り畳んだとき、前記第２の曲面が前記第２の部分に面する領域を有する、表示装置。
前記表示パネルは、第１乃至第３の領域と、を有し、
前記第１の領域の少なくとも一部は、前記第１の筐体に固定され、
前記第２の領域の少なくとも一部は、前記第２の筐体に固定され、
前記第３の領域の少なくとも一部は、前記第３の筐体に固定され、
前記表示パネルを平坦に展開したとき、前記第２の領域は、前記第１の領域と前記第３の領域との間に設けられ、
前記第１の筐体は、第１の厚さを有する第１の部分と、前記第１の厚さよりも大きい第２の厚さを有し、且つ前記電池が内蔵される第２の部分と、を有し、
前記表示パネルを折り畳んだとき、前記第１の領域から前記第２の領域に亘って、表示面側を凸とする第１の曲面が形成され、
前記表示パネルを折り畳んだとき、前記第２の領域から前記第３の領域に亘って、前記表示面側を凹とする第２の曲面が形成され、
前記表示パネルを折り畳んだとき、前記第２の曲面が前記第２の部分に面する領域を有する、表示装置。
【請求項3】
可撓性を有する表示パネルと、第１乃至第３の筐体と、電池と、を有する表示装置であって、
前記表示パネルは、第１乃至第３の領域と、を有し、
前記第１の領域の少なくとも一部は、前記第１の筐体に固定され、
前記第２の領域の少なくとも一部は、前記第２の筐体に固定され、
前記第３の領域の少なくとも一部は、前記第３の筐体に固定され、
前記表示パネルを平坦に展開したとき、前記第２の領域は、前記第１の領域と前記第３の領域との間に設けられ、
前記第１の筐体は、第１の厚さを有する第１の部分と、前記第１の厚さよりも大きい第２の厚さを有し、且つ前記電池が内蔵される第２の部分と、を有し、
前記表示パネルを折り畳んだとき、前記第１の領域から前記第２の領域に亘って、表示面側を凸とする第１の曲面が形成され、
前記表示パネルを折り畳んだとき、前記第２の領域から前記第３の領域に亘って、前記表示面側を凹とする第２の曲面が形成され、
前記表示パネルを折り畳んだとき、前記第１の曲面の曲率半径Ｒ１は、前記第２の曲面の曲率半径Ｒ２よりも大きく、
前記表示パネルを折り畳んだとき、前記第２の曲面が前記第２の部分に面する領域を有する、表示装置。
前記表示パネルは、第１乃至第３の領域と、を有し、
前記第１の領域の少なくとも一部は、前記第１の筐体に固定され、
前記第２の領域の少なくとも一部は、前記第２の筐体に固定され、
前記第３の領域の少なくとも一部は、前記第３の筐体に固定され、
前記表示パネルを平坦に展開したとき、前記第２の領域は、前記第１の領域と前記第３の領域との間に設けられ、
前記第１の筐体は、第１の厚さを有する第１の部分と、前記第１の厚さよりも大きい第２の厚さを有し、且つ前記電池が内蔵される第２の部分と、を有し、
前記表示パネルを折り畳んだとき、前記第１の領域から前記第２の領域に亘って、表示面側を凸とする第１の曲面が形成され、
前記表示パネルを折り畳んだとき、前記第２の領域から前記第３の領域に亘って、前記表示面側を凹とする第２の曲面が形成され、
前記表示パネルを折り畳んだとき、前記第１の曲面の曲率半径Ｒ１は、前記第２の曲面の曲率半径Ｒ２よりも大きく、
前記表示パネルを折り畳んだとき、前記第２の曲面が前記第２の部分に面する領域を有する、表示装置。
【請求項4】
請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
前記表示パネルが折り畳まれて視認できない領域は表示されない、表示装置。
前記表示パネルが折り畳まれて視認できない領域は表示されない、表示装置。
【請求項5】
請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
前記表示パネルを平坦に展開したとき、前記表示パネルの傾きに応じて画像の向きを変化させる、表示装置。
前記表示パネルを平坦に展開したとき、前記表示パネルの傾きに応じて画像の向きを変化させる、表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、物、方法、または、製造方法に関する。または、本発明は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物（コンポジション・オブ・マター）に関する。特に、本発明の一態様は、半導体装置、発光装置、表示装置、電子機器、照明装置、それらの駆動方法、またはそれらの作製方法に関する。特に、表示面が可撓性を有する表示装置、その動作方法または作製方法に関する。
【0002】
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、発光装置、表示装置、照明装置および電子機器は半導体装置を有している場合がある。
【背景技術】
【0003】
携帯電話、スマートフォン、タブレット型コンピュータ、ラップトップコンピュータなどの電子機器は、その機能、使いやすさ、および携帯性に応じて適切なサイズに作られている。一方で、複数の電子機器を携帯することは不便である。そのため、複数の電子機器の機能を統合できる形態が望まれている。例えば、特許文献１には、三つ折り型の発光パネルが開示されている。当該発光パネルを用いることにより、複数の電子機器の機能を統合し、サイズが可変である電子機器を作製することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１５－１３０３２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明の一態様では、携帯性の優れた折り畳み式の表示装置を提供することを目的の一つとする。または、表示の視認性の優れた折り畳み式の表示装置を提供することを目的の一つとする。または、省電力機能を有する折り畳み式の表示装置を提供することを目的の一つとする。または、持ちやすさの優れた折り畳み式の表示装置を提供することを目的の一つとする。または、新規な表示装置を提供することを目的の一つとする。または、新規な表示装置の動作方法を提供することを目的の一つとする。
【0006】
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、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。また、上記以外の課題は、明細書等の記載から自ずと明らかになるものであり、明細書等の記載から上記以外の課題を抽出することが可能である。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一態様は、携帯性の優れた三つ折り型の折り畳み式の表示装置に関する。
【0008】
本発明の一態様は、可撓性を有する表示パネルを有し、表示パネルは、第１の領域と、第２の領域と、第３の領域と、を有し、平坦に展開したとき、第１の領域、第２の領域および第３の領域は、それぞれ平行に位置して面を成し、第２の領域は、第１の領域と第３の領域との間に設けられ、第１の領域から第２の領域に亘って、表示面側を凸とする第１の曲面を形成する機能と、第２の領域から第３の領域に亘って、表示面側を凹とする第２の曲面を形成する機能と、を有し、折り畳んだとき、第１の曲面の曲率半径Ｒ１は、第２の曲面の曲率半径Ｒ２よりも大きくなる表示装置である。
【0009】
本発明の他の一態様は、可撓性を有する表示パネルを有し、表示パネルは、第１の領域と、第２の領域と、第３の領域と、を有し、平坦に展開したとき、第１の領域、第２の領域および第３の領域は、それぞれ平行に位置して面を成し、第２の領域は、第１の領域と第３の領域との間に設けられ、第１の領域から第２の領域に亘って、表示面側を凸とする第１の曲面、平面、表示面側を凸とする第３の曲面を当該順序で連続して形成する機能と、第２の領域から第３の領域に亘って、表示面側を凹とする第２の曲面を形成する機能と、を有し、折り畳んだとき、第１の曲面の曲率半径Ｒ１は、第２の曲面の曲率半径Ｒ２よりも大きく、第３の曲面の曲率半径Ｒ３は、曲率半径Ｒ２よりも大きく、曲率半径Ｒ１は、曲率半径Ｒ３と略等しい表示装置である。
【0010】
上記二つの態様においては、さらに、第１の筐体と、第２の筐体と、第３の筐体と、第１のヒンジと、第２のヒンジと、を有し、第１の領域の少なくとも一部は、第１の筐体に固定され、第２の領域の少なくとも一部は、第２の筐体に固定され、第３の領域の少なくとも一部は、第３の筐体に固定され、第１の筐体と第２の筐体との間には、第１のヒンジが設けられ、第２の筐体と、第３の筐体との間には、第２のヒンジが設けられ、第１のヒンジは、第１の曲面を形成する機能を有し、第２のヒンジは、第２の曲面を形成する機能を有し、平坦に展開したとき、全体の重心は第１の筐体内または第３の筐体内にある構成とすることができる。
【0011】
第１の筐体内または第３の筐体内にはバッテリが設けられていてもよい。
【0012】
第３の筐体内にはワイヤレス充電用の受電コイルが設けられていてもよい。
【0013】
表示パネルは、発光デバイスを有することが好ましい。
【0014】
また、本発明の他の一態様は、折り畳んだとき、一部の領域のみで表示を行う表示装置の動作方法である。さらに、表示パネルを平坦に展開したとき、表示パネルの傾きに応じて画像の向きを変化させる動作を行ってもよい。
【発明の効果】
【0015】
本発明の一態様を用いることで、携帯性の優れた折り畳み式の表示装置を提供することができる。または、表示の視認性の優れた折り畳み式の表示装置を提供することができる。または、省電力機能を有する折り畳み式の表示装置を提供することができる。または、持ちやすさの優れた折り畳み式の表示装置を提供することができる。または、新規な表示装置を提供することができる。または、新規な表示装置の動作方法を提供することができる。
【0016】
なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【発明を実施するための形態】
【0018】
実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨およびその範囲から逸脱することなくその形態およ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。したがって、本発明は、以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分また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ことがある。なお、図を構成する同じ要素のハッチングは、異なる図面間で適宜省略または変更する場合もある。
【0019】
また、回路図上では単一の要素として図示されている場合であっても、機能的に不都合がなければ、当該要素が複数で構成されてもよい。例えば、スイッチとして動作するトランジスタは、複数が直列または並列に接続されてもよい場合がある。また、キャパシタを分割して複数の位置に配置する場合もある。
【0020】
また、一つの導電体が、配線、電極および端子などの複数の機能を併せ持っている場合があり、本明細書においては、同一の要素に対して複数の呼称を用いる場合がある。また、回路図上で要素間が直接接続されているように図示されている場合であっても、実際には当該要素間が一つまたは複数の導電体を介して接続されている場合があり、本明細書ではこのような構成でも直接接続の範疇に含める。
【0021】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置について、図面を参照して説明する。なお、本明細書において表示装置とは、表示を行う機能を有する機器全般を指す。すなわち、表示部を有する電子機器は、表示装置に含まれる。例えば、携帯電話、スマートフォン、スマートウォッチ、タブレット型コンピュータ、テレビジョン装置などの表示部を有する電子機器は、表示装置に含まれる。
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置について、図面を参照して説明する。なお、本明細書において表示装置とは、表示を行う機能を有する機器全般を指す。すなわち、表示部を有する電子機器は、表示装置に含まれる。例えば、携帯電話、スマートフォン、スマートウォッチ、タブレット型コンピュータ、テレビジョン装置などの表示部を有する電子機器は、表示装置に含まれる。
【0022】
本発明の一態様は、可撓性を有する表示パネルを有し、小さく折り畳むことが可能な表示装置である。当該表示装置は、三つ折りの機構を有し、表示装置の第１の面同士が向かい合うように折り畳まれる領域と、第１の面と対向する第２の面同士が向かい合うように折り畳まれる領域を形成することができる。したがって、例えば１６：９、１８：９、２１：９などのアスペクト比が比較的大きい表示パネルでも、折り目を短軸方向に設けることで小さく折り畳むことができ、携帯性を向上させることができる。また、小さく折り畳んだときに、視認できない表示領域を非表示とすることで、消費電力を大きく低減することができる。
【0023】
＜表示装置＞
図１Ａは、本発明の一態様の表示装置１００Ａを最小サイズに折り畳んだ状態を示す図である。表示装置１００Ａは、図２Ａ乃至図２Ｃに示すように変形することができる。初期が折り畳んだ状態（図２Ａ参照）であるとき、変形状態（図２Ｂ参照）を経て、平坦に展開した状態（図２Ｃ参照）にすることができる。逆の順序で変形させれば、折り畳むことができる。なお、表示装置１００Ａの変形は、手動で行うことができるが、電気的な動力、またはバネなどの機械的な動力を用いてもよい。
図１Ａは、本発明の一態様の表示装置１００Ａを最小サイズに折り畳んだ状態を示す図である。表示装置１００Ａは、図２Ａ乃至図２Ｃに示すように変形することができる。初期が折り畳んだ状態（図２Ａ参照）であるとき、変形状態（図２Ｂ参照）を経て、平坦に展開した状態（図２Ｃ参照）にすることができる。逆の順序で変形させれば、折り畳むことができる。なお、表示装置１００Ａの変形は、手動で行うことができるが、電気的な動力、またはバネなどの機械的な動力を用いてもよい。
【0024】
表示装置１００Ａは、可撓性を有する表示パネル１０１と、筐体１０２ａと、筐体１０２ｂと、筐体１０２ｃと、ヒンジ１０３ａと、ヒンジ１０３ｂを有する。なお、本実施の形態では、説明の明瞭化のため、表示パネル１０１を領域１０１ａ、領域１０１ｂ、領域１０１ｃの三領域に分ける（図２Ｃ参照）。領域１０１ａ、領域１０１ｂ、領域１０１ｃは、表示パネル１０１を平坦に展開したときに、水平方向（表示パネル１０１の面が延在する方向）に平行に位置して面を成す領域であって、ヒンジが設けられる位置またはその近傍を境とした領域である。なお、実際には、領域１０１ａ乃至１０１ｃのそれぞれ、およびそれらの境に構造的な違いはない。表示パネル１０１には、継ぎ目のない一枚の可撓性を有する表示パネルを用いることができる。
【0025】
【0026】
表示パネル１０１は、筐体１０２ａ乃至１０２ｃの第１の面側に設けられる。領域１０１ａの少なくとも一部は、筐体１０２ａに固定することができる。領域１０１ｂの少なくとも一部は、筐体１０２ｂに固定することができる。領域１０１ｃの少なくとも一部は、筐体１０２ｃに固定することができる。
【0027】
表示パネル１０１の筐体に固定される面を非表示面、表示パネル１０１の筐体に固定される面と対向する面を表示面とすると、図１Ａ、図１Ｂに示すように、折り畳んだときには、領域１０１ａと領域１０１ｂのそれぞれの非表示面が向かい合い、領域１０１ａから領域１０１ｂに亘って表示面を凸とする曲面１０４ａが形成される。曲面１０４ａは、領域１０１ａの一部および領域１０１ｂの一部で形成される領域とする。また、領域１０１ｂと領域１０１ｃのそれぞれ表示面が向かい合い、領域１０１ｂから領域１０１ｃに亘って表示面を凹とする曲面１０４ｂが形成される。曲面１０４ｂは、領域１０１ｂの一部および領域１０１ｃの一部で形成される領域とする。
【0028】
上記曲面の表面（表示面）を基準として曲率中心までの距離を曲率半径と定義し、表示パネル１０１を最小サイズに折り畳んだときの曲面１０４ａの曲率半径をＲ１、曲面１０４ｂの曲率半径をＲ２とする。このとき、Ｒ１＞Ｒ２とすることが好ましい。
【0029】
Ｒ１は、表示面を外曲げにしたときの曲率半径であり、筐体１０２ａ、１０２ａの厚さを適切な範囲で薄く形成したとしても、比較的大きな値となり、表示パネル１０１の曲面１０４ａを成す部分に与えるストレスは小さい。一方で、Ｒ２は、表示面を内曲げにしたときの曲率半径であり、筐体１０２ｂ、１０２ｃの厚さにかかわらず、比較的小さな値となり、表示パネル１０１の曲面１０４ｂを成す部分に与えるストレスは大きくなりやすい。
【0030】
そのため、Ｒ２をＲ１と同じ、またはそれ以上とすることで曲面１０４ｂ部に与えるストレスを軽減することができ、信頼性を向上させることができる。一方で、Ｒ２を大きくすると、折り畳んだときの全体の厚みが増すため、携帯性が劣ってしまう。
【0031】
本発明の一態様では、曲げストレスに強い表示パネルを用いるため、信頼性を損なうことなく、Ｒ１＞Ｒ２を実現することができる。曲げストレスに強い表示パネルは、チャネル形成領域に金属酸化物（酸化物半導体）を有するトランジスタ（以下、ＯＳトランジスタ）を画素回路に用いることで実現することができる。
【0032】
金属酸化物はスパッタ法などの成膜法で形成することができ、比較的低温のプロセスで作成することができる。したがって、トランジスタなどのデバイスおよび保護膜などの周辺部材に残留ストレスが少なく、後から加わる曲げストレスに対して強い耐性をもつ。
【0033】
一方で、ＯＳトランジスタと同等レベルの電気特性を有するトランジスタとしては、シリコン（低温ポリシリコン、単結晶シリコンなど）をチャネル形成領域に有するトランジスタ（以下、Ｓｉトランジスタ）が挙げられる。低温ポリシリコントランジスタの作製工程には、シリコン膜のレーザ結晶化工程が用いられる。シリコン膜は、レーザ結晶化工程で短時間ではあるが高温（少なくともシリコンの融点）まで温度が上がり、急速に冷やされる。したがって、シリコン膜および周辺部材に残留ストレスが多く、後から曲げストレスがさらに加わると電気特性などが悪化し、信頼性を低下させてしまう。
【0034】
したがって、本発明の一態様の表示装置では、Ｒ１＞Ｒ２とすることが容易であり、信頼性を損なわずに小さく折り畳むことができる。なお、曲げ耐性は、曲率半径、曲げ回数などによって異なるため、状況に応じて、Ｓｉトラジスタを画素回路に用いてもよい。
【0035】
ＯＳトランジスタに用いる半導体材料としては、エネルギーギャップが２ｅＶ以上、好ましくは２．５ｅＶ以上、より好ましくは３ｅＶ以上である金属酸化物を用いることができる。代表的には、インジウムを含む酸化物半導体などであり、例えば、後述するＣＡＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ＯＳなどを用いることができる。ＣＡＡＣ－ＯＳは結晶を構成する原子が安定であり、信頼性を重視するトランジスタなどに適する。また、ＣＡＣ－ＯＳは、高移動度特性を示すため、高速駆動を行うトランジスタなどに適する。
【0036】
ＯＳトランジスタは半導体層のエネルギーギャップが大きいため、数ｙＡ／μｍ（チャネル幅１μｍあたりの電流値）という極めて低いオフ電流特性を示すことができる。また、ＯＳトランジスタは、インパクトイオン化、アバランシェ降伏、および短チャネル効果などが生じないなどＳｉトランジスタとは異なる特徴を有し、信頼性の高い回路を形成することができる。また、Ｓｉトランジスタでは問題となる結晶性の不均一性に起因する電気特性のばらつきもＯＳトランジスタでは生じにくい。
【0037】
ＯＳトランジスタが有する半導体層は、例えばインジウム、亜鉛およびＭ（アルミニウム、チタン、ガリウム、ゲルマニウム、イットリウム、ジルコニウム、ランタン、セリウム、スズ、ネオジムまたはハフニウム等の金属）を含むＩｎ－Ｍ－Ｚｎ系酸化物で表記される膜とすることができる。また、ＯＳトランジスタが有する半導体層は、上記Ｉｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物以外に、Ｉｎ酸化物、Ｉｎ－Ｇａ酸化物、Ｉｎ－Ｚｎ酸化物を用いても良い。なお、インジウムの比率が高い組成の半導体層とすることで、ＯＳトランジスタのオン電流、または電界効果移動度などを高めることができる。Ｉｎ－Ｍ－Ｚｎ系酸化物は、例えば、スパッタリング法、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ ｌａｙｅｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、またはＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などを用いて形成することができる。
【0038】
Ｉｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物をスパッタリング法で成膜する場合、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、Ｚｎ≧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＝１：１：１、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１．２、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝３：１：２、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：３、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：４．１、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：３、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：６、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：７、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：８、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１０：１：３等が好ましい。また、半導体層を構成する酸化物半導体がＩｎ－Ｚｎ酸化物の場合、Ｉｎ－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≧Ｚｎ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：Ｚｎ＝１：１、Ｉｎ：Ｚｎ＝２：１、Ｉｎ：Ｚｎ＝５：１、Ｉｎ：Ｚｎ＝５：３、Ｉｎ：Ｚｎ＝１０：１、Ｉｎ：Ｚｎ＝１０：３等が好ましい。
【0039】
半導体層としては、キャリア濃度の低い酸化物半導体を用いる。例えば、半導体層は、キャリア濃度が１×１０１７／ｃｍ３以下、好ましくは１×１０１５／ｃｍ３以下、さらに好ましくは１×１０１３／ｃｍ３以下、より好ましくは１×１０１１／ｃｍ３以下、さらに好ましくは１×１０１０／ｃｍ３未満であり、１×１０－９／ｃｍ３以上のキャリア濃度の酸化物半導体を用いることができる。そのような酸化物半導体を、高純度真性または実質的に高純度真性な酸化物半導体と呼ぶ。当該酸化物半導体は、欠陥準位密度が低く、安定な特性を有する酸化物半導体であるといえる。
【0040】
なお、これらに限られず、必要とするトランジスタの半導体特性および電気特性（電界効果移動度、しきい値電圧等）に応じて適切な組成のものを用いればよい。また、必要とするトランジスタの半導体特性を得るために、半導体層のキャリア濃度や不純物濃度、欠陥密度、金属元素と酸素の原子数比、原子間距離、密度等を適切なものとすることが好ましい。
【0041】
なお、ヒンジ１０３ａ、１０３ｂは抽象化して図示しており、その形態は問わない。ヒンジ１０３ａ、１０３ｂの具体例は後述するが、ゴムなどの弾性体、連結した柱状体、または歯車などを用いることができる。なお、図１Ａ、図１Ｂでは、筐体とヒンジを異なる要素として示してあるが、境が明確でなく、筐体とヒンジが一体化している場合もある。また、表示パネル１０１は、ヒンジと接していない場合もある。
【0042】
【0043】
表示装置１００Ｂが有するヒンジ１０３ｃは、折り曲げたときに、領域１０１ａから領域１０１ｂに亘って、表示面を凸とする曲面１０５ａ、平面１０５、表示面を凸とする曲面１０５ｂを順に形成する機能を有する。なお、曲面１０５ａは領域１０１ａの一部で形成される領域とし、平面１０５は、領域１０１ａの一部および領域１０１ｂの一部で形成される領域とし、曲面１０５ｂは、領域１０１ｃの一部で形成される領域とする。
【0044】
図３Ｂの断面図に示すように、最小サイズに折り畳んだときの曲面１０５ａの曲率半径をＲ３、曲面１０５ｂの曲率半径をＲ４としたとき、Ｒ３＞Ｒ２、かつＲ４＞Ｒ２とすることが好ましい。Ｒ３＞Ｒ２かつＲ４＞Ｒ２とすることで、表示装置１００Ａと同様に全体の厚みを薄くすることができる。また、Ｒ３とＲ４は等しくする、または略等しくすることが好ましい。Ｒ３およびＲ４を等しくすることで対称性良く折り畳むことができ、ヒンジ機構の信頼性を向上させることができる。Ｒ３とＲ４が大きく異なると、折り畳み時または展開時に、曲面１０５ａが形成される領域または曲面１０５ｂが形成される領域の一方が他方より曲がりやすくなり、信頼性を損なうことがある。
【0045】
【0046】
【0047】
ヒンジ１０３ａは、短軸方向の断面を台形または略台形とした柱状体１１１を複数有する。それぞれの柱状体１１１は、底面（台形の下底に相当）が連続するように接続される。また、ヒンジ１０３ａの一方の端部にある柱状体１１１の底面は、筐体１０２ａの第１の面と連続するように接続される。また、ヒンジ１０３ａの他方の端部にある柱状体１１１の底面は、筐体１０２ｂの第１の面と連続するように接続される。なお、それぞれの柱状体１１１の上面（台形の上底に相当）の形状は、他の柱状体および筐体に干渉がない範囲で任意である。
【0048】
図４Ａに示すように、隣り合う柱状体１１１の側面（台形の脚に相当）同士が接するように変形させることで、折り畳んだ状態とすることができる。このとき、複数の柱状体１１１の底面が一定の角度を成して連なるため、全体として断面が略円弧状となる領域が形成される。したがって、可撓性を有する表示パネルは、当該領域と重なる部分で曲面を形成することができる。
【0049】
図４Ａの状態から変形動作（展開動作）を行うと、図４Ｂに示すように、それぞれの柱状体１１１の側面が離れる方向に動き、上記略円弧の曲率半径が大きくなるように変化する。このとき、表示パネルでも曲面部分の曲率半径が大きくなるように変化する。
【0050】
図４Ｂの状態からさらに変形動作を行うと、図４Ｃに示すように、筐体１０２ａの第１の面、それぞれの柱状体１１１の底面および筐体１０２ｂの第１の面が平坦になるように連なる。このとき、表示パネルでも曲面であった部分は平坦に変化し、全体として平坦に展開された状態となる。上記と逆の順序で変形動作を行えば、折り畳むことができる。
【0051】
なお、上記では、柱状体１１１の断面を台形状としたが、三角形状であってもよい。また、各柱状体および筐体を接続するための構成は限定されない。また、意図した方向と逆の曲げを生じさせないためのストッパを設けてもよい。また、折り畳み時に筐体間のギャップを維持するためのスペーサを設けてもよい。また、筐体またはヒンジは、表示パネルの設置に適した形状に適宜変更してもよい。これらは、次に説明するヒンジ１０３ｃにも適用することができる。
【0052】
【0053】
ヒンジ１０３ｃは、ヒンジ１０３ａと概略同等の要素を有するユニット１１３ａ、１１３ｂを有する。なお、ユニット１１３ａ、１１３ｂは、ヒンジ１０３ａとは、柱状体の数が異なっていてもよい。また、ユニット１１３ａとユニット１１３ｂの間には、底面が平坦であって、底面に垂直な側面を有する柱状体１１４を有する。柱状体１１４の上面形状は、他の柱状体および筐体に干渉がない範囲で任意である。
【0054】
図５Ａに示すように、ユニット１１３ａが有する柱状体の側面、ならびに柱状体１１４および１１３ｂが有する柱状体の側面がそれぞれ接するように変形させることで、折り畳んだ状態とすることができる。このとき、ユニット１１３ａが有する柱状体の底面が一定の角度を成して連なるため、断面が略円弧状となる領域が形成される。ユニット１１３ｂも同様である。したがって、可撓性を有する表示パネルは、当該領域と重なる部分で曲面、平面、曲面を形成することができる。
【0055】
ユニット１１３ａが有する柱状体、ならびに柱状体１１４およびユニット１１３ｂが有する柱状体は、底面が連続するように接続される。また、ユニット１１３ａの一方の端部にある柱状体の底面は、筐体１０２ａの第１の面と連続するように接続される。また、ユニット１１３ｂの一方の端部にある柱状体の底面は、筐体１０２ｂの第１の面と連続するように接続される。
【0056】
図５Ａの状態から変形動作（展開動作）を行うと、図５Ｂに示すように、ユニット１１３ａ、１１３ｂが有するそれぞれの柱状体の側面が離れる方向に動き、上記略円弧の曲率半径が大きくなるように変化する。このとき、表示パネルでも曲面部分の曲率半径が大きくなるように変化する。
【0057】
図５Ｂの状態からさらに変形動作を行うと、図５Ｃに示すように、筐体１０２ａの第１の面、ユニット１１３ａが有する柱状体の底面、柱状体１１４の底面、ユニット１１３ｂが有する柱状体の底面および筐体１０２ｂの第１の面が平坦になるように連なる。このとき、表示パネルでも曲面であった部分は平坦に変化し、全体として平坦に展開された状態となる。上記と逆の順序で変形動作を行えば、折り畳むことができる。
【0058】
【0059】
ヒンジ１０３ｂは、短軸方向の断面を矩形とした柱状体１１５を複数有する。それぞれの柱状体１１５は、底面が連続するように接続される。また、ヒンジ１０３ｂの一方の端部にある柱状体１１５の底面は、筐体１０２ａの第１の面と連続するように接続される。また、ヒンジ１０３ｂの他方の端部にある柱状体１１５の底面は、筐体１０２ｃの第１の面と連続するように接続される。なお、それぞれの柱状体１１５の上面の形状は、他の柱状体および筐体に干渉がない範囲で任意である。
【0060】
図６Ａに示すように、隣り合う柱状体１１５のそれぞれの側面が離れる方向に変形させることで、折り畳んだ状態とすることができる。このとき、複数の柱状体１１５の底面が一定の角度を成して連なるため、全体として断面が略円弧状となる領域が形成される。したがって、可撓性を有する表示パネルは、当該領域と重なる部分で曲面を形成することができる。
【0061】
図６Ａの状態から変形動作（展開動作）を行うと、図６Ｂに示すように、それぞれの柱状体１１５の側面が近づく方向に動き、上記略円弧の曲率半径が大きくなるように変化する。このとき、表示パネルでも曲面部分の曲率半径が大きくなるように変化する。
【0062】
図６Ｂの状態からさらに変形動作を行うと、図６Ｃに示すように、筐体１０２ｂの第１の面、それぞれの柱状体１１５の底面および筐体１０２ｃの第１の面が平坦になるように連なる。このとき、表示パネルでも曲面部分は平坦に変化し、全体として平坦に展開された状態となる。上記と逆の順序で変形動作を行えば、折り畳むことができる。
【0063】
なお、柱状体１１５の断面を矩形としているため、平坦に展開したときに柱状体１１５の側面同士が接することになる。したがって、ヒンジ１０３ｂは、表示パネルに逆方向の曲げを生じさせることがなく、ストッパを不要とすることができる。なお、折り畳み時に筐体間のギャップを維持するためのスペーサを設けてもよい。また、筐体またはヒンジは、表示パネルの設置に適した形状に適宜変形してもよい。
【0064】
【0065】
ヒンジ１０３ｂは、歯車１１６ａと歯車１１６ｂを有する。歯車１１６ａは、筐体１０２ａに固定される。歯車１１６ｂは、筐体１０２ｂに固定される。歯車１１６ａの中心軸は、筐体１０２ａの第１の面と重なることが好ましい。また、歯車１１６ｂの中心軸は、筐体１０２ｂの第１の面と重なることが好ましい。
【0066】
図７Ａに示すように、折り畳まれた状態のときに特定の位置で歯車１１６ａおよび歯車１１６ｂが噛み合わされた状態とする。このとき、二つの歯車の中心軸は、筐体の第１の面にあるため、筐体間（表示パネルの向かい合う表示面間）にギャップが生じる。したがって、可撓性を有する表示パネルは、当該ギャップの約１／２を曲率半径とする曲面を形成することができる。
【0067】
図７Ａの状態から変形動作（展開動作）を行うと、筐体１０２ｂおよび筐体１０２ｃは、歯車１１６ａおよび歯車１１６ｂの噛み合いに応じて同期し、ヒンジ１０３ｂを支点として開くように移動する（図７Ｂ参照）。このとき、表示パネルでも曲面部分の曲率半径が大きくなるように変化する。
【0068】
図７Ｂの状態からさらに変形動作を行うと、図７Ｃに示すように、筐体１０２ｂの第１の面および筐体１０２ｃの第１の面が平坦になるように連なる。このとき、表示パネルでも曲面であった部分は平坦に変化し、全体として平坦に展開された状態となる。上記と逆の順序で変形動作を行えば、折り畳むことができる。
【0069】
なお、歯車１１６ａおよび歯車１１６ｂの噛み合わせを保持する機構を設けてもよい。また、平坦に展開したときに筐体１０２ｃの側面と筐体１０２ｃの側面が接することになる。したがって、ヒンジ１０３ｂは、表示パネルに逆方向の曲げを生じさせることがなく、ストッパを不要とすることができる。なお、折り畳み時に筐体間のギャップを維持するためのスペーサを設けてもよい。または、ギャップを維持するための機構を歯車１１６ａおよび歯車１１６ｂに設けてもよい。また、筐体またはヒンジは、表示パネルの設置に適した形状に適宜変形してもよい。
【0070】
＜表示装置の変形例２＞
図８Ａは、表示装置１００Ａの変形例である表示装置１００Ｃを説明する図である。表示装置１００Ｃは、筐体１０２ｃの形状が表示装置１００Ａと異なる。
図８Ａは、表示装置１００Ａの変形例である表示装置１００Ｃを説明する図である。表示装置１００Ｃは、筐体１０２ｃの形状が表示装置１００Ａと異なる。
【0071】
表示装置１００Ｃが有する筐体１０２ｃは、筐体１０２ａおよび筐体１０２ｂよりも厚く形成されている。図８Ｂに示すように、筐体１０２ｃを厚く形成することにより、比較的サイズの大きいバッテリ１１７を内在させることができ、表示装置の動作を長時間行うことができる。また、筐体１０２ｃに比較的重量のあるバッテリ１１７を内在させることで、図８Ａの状態だけでなく図８Ｂの状態においても、表示装置１００Ｃの重心位置を筐体１０２ｃの内部にすることができる。筐体１０２ｃが厚いこと、および筐体１０２ｃ内部に重心があることによって、平坦に展開させたときに表示装置の持ちやすさを向上させることができる。
【0072】
また、表示装置１００Ｃは、利き手にかかわらず操作しやすい構成でもある。図９Ａは、左手で表示装置１００Ｃの筐体１０２ｃ側を持ち、右手で画面タッチ操作を行う場合を示している図である。また、図９Ｂは、右手で表示装置１００Ｃの筐体１０２ｃ側を持ち、左手で画面タッチ操作を行う場合を示している図である。いずれの場合も使用者が視認しやすい向きになるように画像を表示することができる。
【0073】
当該動作は、表示装置１００Ｃが有するセンサ１２０（加速度センサ、ジャイロセンサなど）で表示装置１００Ｃの傾きを検出し、その傾きから画像の表示の向きを決定することにより行われる。また、センサ１２０では、傾きの変化から表示装置１００Ｃの揺れを検知することができる。揺れには個人差があるため、揺れの情報を人工知能（ＡＩ）で学習させることで使用者を判断させることができる。当該機能を利用して、個人認証を行うこともできる。なお、センサ１２０は、本実施の形態に示す他の表示装置にも設けることができる。
【0074】
図１０は、センサ１２０を利用した表示画像の向きの確定動作および個人認証を行うためのフローチャートである。
【0075】
Ｓ１からＳ２を経る経路は、センサによる傾きの検知結果を利用して画像の表示の向きを確定する動作である。なお、傾きには、複数の方向があり、傾きＡ、傾きＢ、傾きＣには、複数の方向の傾きの条件が含まれている。ここでは、傾きＡを図９Ａに示す表示装置１００Ｃの傾きを含む範囲、傾きＣを図９Ｂに示す表示装置１００Ｃの傾きを含む範囲、傾きＢを表示装置１００Ｃの長軸方向を上下方向にしたときの傾きを含む範囲とする。なお、傾きＢは、上下が逆になる２通りがあるため、実際には４つの傾きの範囲に対して判断を行ってもよい。
【0076】
傾きＡと判断された場合は、Ａ表示が行われる。Ａ表示とは図９Ａに示した向きに画像を表示するモードである。傾きＣと判断された場合は、Ｃ表示が行われる。Ｃ表示とは図９Ｂに示した向きに画像を表示するモードである。傾きＢと判断された場合は、Ｂ表示が行われる。Ｂ表示とは、例えば、図９Ａに示した表示装置１００Ｃの画像を略９０度回転させて表示するモードである。このように、センサ１２０を利用して、視認しやすいように画像の向きを変化させて表示を行うことができる。
【0077】
Ｓ１、Ｓ３、Ｓ４の経路は、センサ１２０が検知した揺れのデータを蓄積し、当該データおよび個人を登録する動作である。ここで登録されたデータは、個人を判別するためのデータとなる。なお、当該データは、表示装置を利用する度に更新することができる。
【0078】
Ｓ１、Ｓ５、Ｓ６を経る経路は、上記データと、リアルタイムにセンサ１２０から出力される揺れに関するデータを照合し、個人を認証する動作である。照合には、揺れに関する個人の蓄積データを深層学習させた人工知能（ＡＩ）を用いることができる。なお、当該動作は、上記データベースに個人の情報が格納された後に行うことができる。このように、センサ１２０を利用して、個人認証を行うことができる。
【0079】
なお、個人が特定できれば、個人が好んで利用する表示装置１００Ｃの向きなどがわかるため、デフォルトの表示の向きを予め設定することができる。センサ１２０単体で表示装置１００Ｃの角度を判断する場合は、表示装置１００Ｃの微妙な揺れなどによってセンサ１２０が過敏に反応してしまうことがある。当該状況では、頻繁に画像が回転してしまうなど、画像を正常に視認できるまでに時間を要する場合がある。また、無駄な電力を消費することにもなる。デフォルトで表示の向きを設定しておくことで、視認に要する時間の短縮、および消費電力を低減させることができる。
【0080】
例えば、ある個人が図９Ａに示すように表示装置１００Ｃを持つことが多い場合、Ａ表示をデフォルトとすることができる。逆に、図９Ｂに示すように表示装置１００Ｃを持つことが多い場合、Ｃ表示をデフォルトとすることができる。なお、当該機能を利用せず、センサ１２０を用いた動作のみを行ってもよい。
【0081】
また、図８Ｃ、図８Ｄは、筐体１０２ａにバッテリを内在させた表示装置１００Ｄを説明する図である。表示装置１００Ｄは、筐体１０２ａの端部に握りやすいグリップ部１０６を有し、グリップ部１０６にバッテリ１１７を内在することができる。表示装置１００Ｄの重心が、重量のあるバッテリ１１７を内在するグリップ部１０６に位置するため、持ちやすさを向上させることができる。また、図８Ｄに示すように、平坦に展開させたときには、グリップ部が脚となって机上でも安定した形態で利用することができる。また、表示面が斜めとなるため、視認性を向上させることもできる。
【0082】
また、図８Ｂ、図８Ｄに示すように、バッテリ１１７には保護回路１１８を設けることが好ましい。バッテリ１１７としては容量を大きくできるリチウムイオン電池を用いることが好ましいが、稀にバッテリ内部の異常（マイクロショートなど）によって発火事故が起こることがある。
【0083】
保護回路１１８は、図１１Ａに示すように、コンパレータ１２１、トランジスタ１２２およびキャパシタ１２３を有する構成とすることができる。コンパレータ１２１は、バッテリ１１７の電圧（Ｖｂａｔ）と、例えば正常値の下限となる参照電位（Ｖｒｅｆ）を比較し、ＶｂａｔがＶｒｅｆを下回ったときに出力端子（ＯＵＴ）から出力する論理値を反転する。Ｖｒｅｆは、トランジスタ１２２、キャパシタ１２３およびコンパレータ１２１の入力端子の一方が接続するノードＮに書き込まれて保持することができる。
【0084】
なお、トランジスタ１２２と、キャパシタ１２３と、を用いてノードＮに書き込まれた電位を保持することができるため、トランジスタ１２２と、キャパシタ１２３と、を組み合わせた回路をメモリ回路、またはＤＯＳＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）と呼ぶことができる。ＤＯＳＲＡＭは、１つのトランジスタと、１つの容量で構成することができるため、メモリの高密度化を実現できる。また、ＯＳトランジスタを用いることで、データの保持期間を大きくすることができる。
【0085】
Ｖｒｅｆは、バッテリ１１７の充放電に伴う電圧の変化に応じて一定期間ごとに書き換えを行う。保護回路１１８では、トランジスタ１２２にＯＳトランジスタを用いることが好ましい。ＯＳトランジスタはオフ電流が低く、ノードＮに書き込まれた電位を実質的に変動がない状態で長時間保持することができる。
【0086】
また、トランジスタ１２２にＯＳトランジスタを用いた場合、上記メモリ回路を含む保護回路１１８を、ＢＴＯＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ、またはＢａｔｔｅｒｙ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）と呼称する場合がある。
【0087】
図１１Ｂに示すように、バッテリ１１７は保護回路１１８と電気的に接続され、保護回路１１８の出力は制御回路１１９に接続される。保護回路１１８は、バッテリ１１７の急激な電圧降下などを検知したとき、制御回路１１９に出力する信号の論理値を反転する。このとき、制御回路１１９は、バッテリ１１７に対して充放電を遮断する制御を行い、使用者の安全を確保する。
【0088】
また、図８Ｂ、図８Ｄに示すように、筐体１０２ａ内には、アンテナ１２５およびアンテナ１２６を設けることが好ましい。アンテナ１２５は第４世代移動通信システム（４Ｇ）通信用アンテナであり、アンテナ１２６は第５世代移動通信システム（５Ｇ）通信用アンテナである。５Ｇ通信は４Ｇ通信の１０乃至２０倍の高速通信を行うことができる。
【0089】
なお、図８Ｂ、図８Ｄにおいては、アンテナ１２５およびアンテナ１２６の双方を設ける構成について例示したが、これに限定されない。例えば、筐体１０２ａ内には、アンテナ１２５のみを設ける構成や、アンテナ１２６のみを設ける構成としても良い。また、図８Ｂ、図８Ｄにおいては、アンテナ１２５およびアンテナ１２６をそれぞれ１つずつ設ける構成について例示したがこれに限定されない。例えば、アンテナ１２５を複数設ける構成、またはアンテナ１２６を複数設ける構成としても良い。
【0090】
アンテナ１２５およびアンテナ１２６ともに、筐体１０２ａに設けることで、良好な通信が行いやすくなる。使用者は、折り畳んだ時でも表示が見やすいような使い方（置き方、持ち方など）をすることが多いため、筐体１０２ａを電波が進行してくる方向（上側、外側）に向ける機会が多く、電波が受信しやすくなる。
【0091】
なお、図８Ａ、図８Ｂでは、筐体１０２ｃの形状を他の筐体よりも厚くしてバッテリ等を内在させる例を示したが、図１２Ａに示す表示装置１００Ｅのように、筐体１０２ａの形状を他の筐体よりも厚くしてもよい。この場合は、外曲げに対応するヒンジ１０３ａを適度に折り曲げることで、机上などにバランスよく設置することができる。
【0092】
また、ヒンジ１０３ａを境に表示面の平面部を二つに分けることができるため、複数の画像を表示させる場合などに、それぞれの平面部に適切な画像を割り当てることができ、視認性を向上させることができる。また、平面部の一方を非表示にして、省電力化動作を行うこともできる。
【0093】
また、表示装置１００Ｃの筐体１０２ｃには、図１２Ｂに示すように、さらに受電コイル１０７および受電回路１０８などが設けられていてもよい。受電コイル１０７と充電器１０９が有する送電コイルを重ねることにより、ワイヤレス充電を行うことができる。
【0094】
充電器１０９が有する送電コイルに電流を流すと磁束が発生し、電磁誘導により受電コイル１０７には電流が発生する。当該電流は受電回路１０８で整流され、受電回路１０８と接続されたバッテリの充電に用いられる。
【0095】
表示装置１００Ｃでは、充電器１０９上に重心のある筐体１０２ｃを接触させて設置することができる。したがって、図１２Ｂに示すように、畳まない状態でも安定して充電器１０９上に置くことがきる。また、充電中であっても視認性を損なうことなく利用することができる。なお、受電コイル１０７は、筐体１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃのすべて、いずれか２つ、またはいずれか１つに設けることができる。
【0096】
＜表示動作例１＞
図１３Ａ乃至図１３Ｃは、本発明の一態様の表示装置１００Ａ乃至１００Ｅに共通した動作例を説明する図である。なお、図１３Ａ乃至図１３Ｃでは、代表的に表示装置１００Ａを用いた場合を示している。図１３Ａは、折り畳まれた状態において、領域１０１ａの平面部が表示状態であるとき、曲面１０４ａを非表示状態にしている動作である。このとき、図１３Ｂに示すＢ１－Ｂ２の断面図で示されるように、折り畳まれて視認できない領域（曲面１０４ｂを含む領域１０１ｂおよび領域１０１ｃ）も非表示状態とすることが好ましい。
図１３Ａ乃至図１３Ｃは、本発明の一態様の表示装置１００Ａ乃至１００Ｅに共通した動作例を説明する図である。なお、図１３Ａ乃至図１３Ｃでは、代表的に表示装置１００Ａを用いた場合を示している。図１３Ａは、折り畳まれた状態において、領域１０１ａの平面部が表示状態であるとき、曲面１０４ａを非表示状態にしている動作である。このとき、図１３Ｂに示すＢ１－Ｂ２の断面図で示されるように、折り畳まれて視認できない領域（曲面１０４ｂを含む領域１０１ｂおよび領域１０１ｃ）も非表示状態とすることが好ましい。
【0097】
または、図１３Ｃに示すように、領域１０１ａの平面部が非表示状態であるとき、曲面１０４ａを表示状態としてもよい。上記同様に、折り畳まれて視認できない領域も非表示状態とすることが好ましい。このように、折り畳んだ状態では、一部の領域のみを表示状態とすることで、省電力動作を行うことができる。
【0098】
【0099】
図１４Ａは、筐体１０２ｃと筐体１０２ｂが成す角度を鈍角、筐体１０２ｂと筐体１０２ａが成す角度を鋭角とすることで、机上にバランスよく設置する例を示す図である。筐体１０２ａを脚とすることで、ラップトップコンピュータのように利用することができる。例えば、領域１０１ｃにキーボード１３１、曲面１０４ｂにアイコン１３２、領域１０１ｂにアプリケーションソフトの画像１３０を表示させ、画面をタッチすることで操作を行うことができる。
【0100】
このとき、図１４Ｂに示すように、領域１０１ａにも領域１０１ｂと同じ画像１３０を表示するモードにしておけば、対面にいる人も視認性よく同じ画像を見ることができる。または、図１４Ｃに示すように、領域１０１ａを非表示状態として省電力モードで動作させてもよい。
【0101】
【0102】
図１５Ａは、筐体１０２ａと筐体１０２ｂが成す角度を概略６０°以上１８０°未満（例えば、約９０°など）とし、筐体１０２ｂと筐体１０２ｃが成す角度を概略１８０°とすることで、机上にバランスよく設置する例を示す図である。領域１０１ｂおよび領域１０１ｃを連続した平面として大画面化すること、および筐体１０２ａを脚として表示面（領域１０１ｂおよび領域１０１ｃ）を傾斜させることで視認性を高めることができる。
【0103】
このとき、図１５Ｂに示すように、領域１０１ａを非表示状態として省電力モードで動作させてもよい。
【0104】
図１５Ｃは、筐体１０２ｃと筐体１０２ｂが成す角度を概略１８０°より小さく９０°以上（例えば、約１３５°など）とし、筐体１０２ｂと筐体１０２ａが成す角度を概略１８０°とすることで、机上にバランスよく設置する例を示す図である。筐体１０２ａおよび筐体１０２ｂを机上などの平面に平行に置くことで、スタイラス１５０などを用いた入力を容易とすることができる。また、領域１０１ｃを傾斜させることで、視認性を高めることができる。
【0105】
＜応用例１＞
図１６Ａ、図１６Ｂは、本実施の形態に示した表示装置をスマートフォンなどの情報端末として応用する例を示した図である。なお、前述した表示装置と共通する要素には、同一の符号を付してある。表示装置２００は、音声の入出力ユニット１３５ａ、１３５ｂ、カメラ１３６ａ、１３６ｂ、センサ１３７、センサ１２０を有する。
図１６Ａ、図１６Ｂは、本実施の形態に示した表示装置をスマートフォンなどの情報端末として応用する例を示した図である。なお、前述した表示装置と共通する要素には、同一の符号を付してある。表示装置２００は、音声の入出力ユニット１３５ａ、１３５ｂ、カメラ１３６ａ、１３６ｂ、センサ１３７、センサ１２０を有する。
【0106】
音声の入出力ユニット１３５ａ、１３５ｂは、一方がマイクとして機能するとき、他方はスピーカとして機能させることができる。したがって、電話機能を利用するときなど、どちらの向きで把持しても不都合なく会話を行うことができる。マイク機能とスピーカ機能は、傾きを検知するセンサ１２０により切り替えることができる。また、カメラ１３６ａ、１３６ｂも同様にセンサ１２０によりいずれかを優先して機能させることができる。
【0107】
入出力ユニット１３５ａ、１３５ｂは、マイクとして機能するデバイスおよびスピーカとして機能するデバイスの両方を有していてもよいし、両者の機能を有する一つのデバイスを有していてもよい。
【0108】
また、入出力ユニット１３５ａ、１３５ｂの両方をマイクとして機能させ、ステレオ音響を録音することもできる。また、入出力ユニット１３５ａ、１３５ｂの両方をスピーカとして機能させ、ステレオ音響を再生することもできる。
【0109】
また、カメラ１３６ａ、１３６ｂの両方を機能させ、３Ｄ画像を撮像することもできる。センサ１３７は光センサであり、周囲の照度に合わせて視認しやすいように表示の輝度を調整することができる。
【0110】
また、図１６Ｂに示すように、表示装置２００の表示パネル１０１が設けられた前面とは逆側の後面に表示パネル１３８が設けられていてもよい。表示パネル１３８は、表示パネル１０１と同じ画像を表示できるほか、簡単な情報、絵、模様、写真などを表示するサブディスプレイ、または照明などとして利用することもできる。表示パネル１３８には発光デバイスまたは液晶デバイスを用いた表示パネルを用いることができるほか、低消費電力の電子ペーパーなどを用いてもよい。表示パネル１３８には、硬質基板を支持体とした表示パネルも用いることができる。
【0111】
なお、表示パネル１３８は、図１７Ａに示すように、筐体１０２ａ乃至１０２ｃのそれぞれに設けられていてもよい。または、図１７Ｂに示すように、表示装置２００の後面に可撓性を有する表示パネル１３９を設けてもよい。この場合、表示パネル１３９は曲げることができるため、前面に設けられた表示パネル１０１と同様に筐体１０２ａ乃至１０２ｃに亘って設けることができる。
【0112】
また、図１７Ｃに示すように、表示装置２００の後面に太陽電池１４０を設けてもよい。太陽電池１４０で発電した電力は、表示装置２００内のバッテリに充電することができるほか、外部インターフェイス１４５を介して外部への電力供給をすることができる。
【0113】
なお、図１７Ｃでは、硬質の支持体を有する太陽電池の例を示している。当該太陽電池としては、例えば、結晶シリコンを光電変換層としたシリコン太陽電池、またはシリコン太陽電池とペロブスカイト型太陽電池をタンデム構造とした太陽電池などを用いることができる。
【0114】
または、図１７Ｄに示すように、可撓性基板を支持体とする太陽電池であってもよい。当該太陽電池としては、例えば、非晶質シリコン太陽電池、ＣＩＧＳ（Ｃｕ－Ｉｎ－Ｇａ－Ｓｅ）型太陽電池、有機太陽電池、またはペロブスカイト型太陽電池などの薄膜太陽電池１４１などを用いることができる。可撓性基板を支持体とする太陽電池は、表示パネル１３９と同様に、筐体１０２ａ乃至１０２ｃに亘って設けることができる。
【0115】
【0116】
図１８Ａ、図１８Ｂは、本実施の形態に示した表示装置を飲食店などのオーダー端末として応用する例を示した図である。なお、前述した表示装置と共通する要素には、同一の符号を付してある。表示装置２１０は、送受信ユニット１４６、スピーカ１４７、カメラ１４８、マイク１４９などを有する。なお、表示装置２１０は、本発明の一態様の機能のほか、一般的なタブレット型コンピュータの機能を有していてもよい。
【0117】
通常時は、図１８Ａに示すように折り畳んだ状態とすることができ、店員の呼び出し機能やインターホン機能を利用することができる。展開するとメニューが表示され、注文を行うことができる。注文内容は、送受信ユニット１４６を介して送信することができる。また、注文の合計額の表示やカメラ１４８で撮像したバーコードで決済を行うことができる。
【0118】
図１９は、本実施の形態に示した表示装置をテレビジョン装置として応用する例を示したブロック図である。
【0119】
なお、図１９では、構成要素を機能ごとに分類し、互いに独立したブロックを図示しているが、実際の構成要素は機能ごとに完全に切り分けることが難しく、一つの構成要素が複数の機能に係わることもあり得る。
【0120】
テレビジョン装置６００は、制御部６０１、記憶部６０２、通信制御部６０３、画像処理回路６０４、デコーダ回路６０５、映像信号受信部６０６、タイミングコントローラ６０７、ソースドライバ６０８、ゲートドライバ６０９、表示パネル６２０等を有する。
【0121】
表示パネル６２０は実施の形態１に示した表示パネル１０１に相当し、その他の要素は、筐体１０２ａ乃至筐体１０２ｃのいずれかに内在することができる。なお、ソースドライバ６０８、ゲートドライバ６０９などのいくつかの要素は、表示パネル１０１の要素であってもよい。
【0122】
制御部６０１は、例えば中央演算装置（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）として機能することができる。例えば制御部６０１は、システムバス６３０を介して記憶部６０２、通信制御部６０３、画像処理回路６０４、デコーダ回路６０５、および映像信号受信部６０６等のコンポーネントを制御する機能を有する。
【0123】
制御部６０１と各コンポーネントとは、システムバス６３０を介して信号の伝達が行われる。また制御部６０１は、システムバス６３０を介して接続された各コンポーネントから入力される信号を処理する機能、各コンポーネントへ出力する信号を生成する機能等を有し、これによりシステムバス６３０に接続された各コンポーネントを統括的に制御することができる。
【0124】
記憶部６０２は、制御部６０１および画像処理回路６０４がアクセス可能なレジスタ、キャッシュメモリ、メインメモリ、二次メモリなどとして機能する。
【0125】
二次メモリとして用いることのできる記憶装置としては、例えば書き換え可能な不揮発性メモリが適用された記憶装置を用いることができる。例えば、フラッシュメモリ、ＭＲＡＭ（Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＰＲＡＭ（Ｐｈａｓｅ ｃｈａｎｇｅ ＲＡＭ）、ＲｅＲＡＭ（Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ ＲＡＭ）、ＦｅＲＡＭ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ＲＡＭ）などを用いることができる。
【0126】
また、レジスタ、キャッシュメモリ、メインメモリなどの一時メモリとして用いることのできる記憶装置としては、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ ＲＡＭ）や、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の揮発性メモリを用いてもよい。
【0127】
例えば、メインメモリに設けられるＲＡＭとしては、例えばＤＲＡＭが用いられ、制御部６０１の作業空間として仮想的にメモリ空間が割り当てられ利用される。記憶部６０２に格納されたオペレーティングシステム、アプリケーションプログラム、プログラムモジュール、プログラムデータ等は、実行のためにＲＡＭにロードされる。ＲＡＭにロードされたこれらのデータやプログラム、プログラムモジュールは、制御部６０１に直接アクセスされ、操作される。
【0128】
一方、ＲＯＭには書き換えを必要としないＢＩＯＳ（Ｂａｓｉｃ Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ Ｓｙｓｔｅｍ）やファームウェア等を格納することができる。ＲＯＭとしては、マスクＲＯＭや、ＯＴＰＲＯＭ（Ｏｎｅ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等を用いることができる。ＥＰＲＯＭとしては、紫外線照射により記憶データの消去を可能とするＵＶ－ＥＰＲＯＭ（Ｕｌｔｒａ－Ｖｉｏｌｅｔ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリなどが挙げられる。
【0129】
また、記憶部６０２の他に、取り外し可能な記憶装置を接続可能な構成としてもよい。例えばストレージデバイスとして機能するハードディスクドライブ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ：ＨＤＤ）やソリッドステートドライブ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ：ＳＳＤ）などの記録メディアドライブ、フラッシュメモリ、ブルーレイディスク、ＤＶＤなどの記録媒体と接続する端子を有することが好ましい。これにより、映像を記録することができる。
【0130】
通信制御部６０３は、コンピュータネットワークを介して行われる通信を制御する機能を有する。つまり、テレビジョン装置６００には、ＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ）の技術が適用されている。
【0131】
通信制御部６０３は、例えば、制御部６０１からの命令に応じてコンピュータネットワークに接続するための制御信号を制御し、当該信号をコンピュータネットワークに発信する。これによって、Ｗｏｒｌｄ Ｗｉｄｅ Ｗｅｂ（ＷＷＷ）の基盤であるインターネット、イントラネット、エクストラネット、ＰＡＮ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＣＡＮ（Ｃａｍｐｕｓ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＭＡＮ（Ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＷＡＮ（Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＧＡＮ（Ｇｌｏｂａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等のコンピュータネットワークに接続し、通信を行うことができる。
【0132】
また、通信制御部６０３は、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）等の通信規格を用いてコンピュータネットワークまたは他の電子機器と通信する機能を有していてもよい。
【0133】
通信制御部６０３は、無線により通信する機能を有していてもよい。例えばアンテナと高周波回路（ＲＦ回路）を設け、ＲＦ信号の送受信を行えばよい。高周波回路は、各国法制により定められた周波数帯域の電磁信号と電気信号とを相互に変換し、当該電磁信号を用いて無線で他の通信機器との間で通信を行うための回路である。実用的な周波数帯域として数１０ｋＨｚ乃至数１０ＧＨｚが一般に用いられている。アンテナと接続される高周波回路には、複数の周波数帯域に対応した高周波回路部を有し、高周波回路部は、増幅器（アンプ）、ミキサ、フィルタ、ＤＳＰ、ＲＦトランシーバ等を有する構成とすることができる。
【0134】
映像信号受信部６０６は、例えばアンテナ、復調回路、およびＡ－Ｄ変換回路（アナログ－デジタル変換回路）等を有する。復調回路は、アンテナから入力した信号を復調する機能を有する。またＡ－Ｄ変換回路は、復調されたアナログ信号をデジタル信号に変換する機能を有する。映像信号受信部６０６で処理された信号は、デコーダ回路６０５に送られる。
【0135】
デコーダ回路６０５は、映像信号受信部６０６から入力されるデジタル信号に含まれる映像データを、送信される放送規格の仕様に従ってデコードし、画像処理回路に送信する信号を生成する機能を有する。例えば８Ｋ放送における放送規格としては、Ｈ．２６５ ｜ ＭＰＥＧ－Ｈ Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｖｉｄｅｏ Ｃｏｄｉｎｇ（略称：ＨＥＶＣ）などがある。
【0136】
映像信号受信部６０６が有するアンテナにより受信できる放送電波としては、地上波、または衛星から送信される電波などが挙げられる。またアンテナにより受信できる放送電波として、アナログ放送、デジタル放送などがあり、また映像および音声、または音声のみの放送などがある。例えばＵＨＦ帯（約３００ＭＨｚ乃至３ＧＨｚ）またはＶＨＦ帯（３０ＭＨｚ乃至３００ＭＨｚ）のうちの特定の周波数帯域で送信される放送電波を受信することができる。また例えば、複数の周波数帯域で受信した複数のデータを用いることで、転送レートを高くすることができ、より多くの情報を得ることができる。これによりフルハイビジョンを超える解像度を有する映像を、表示パネル６２０に表示させることができる。例えば、４Ｋ２Ｋ、８Ｋ４Ｋ、１６Ｋ８Ｋ、またはそれ以上の解像度を有する映像を表示させることができる。
【0137】
また、映像信号受信部６０６およびデコーダ回路６０５は、コンピュータネットワークを介したデータ伝送技術により送信された放送のデータを用いて、画像処理回路６０４に送信する信号を生成する構成としてもよい。このとき、受信する信号がデジタル信号の場合には、映像信号受信部６０６は復調回路およびＡ－Ｄ変換回路等を有していなくてもよい。
【0138】
画像処理回路６０４は、デコーダ回路６０５から入力される映像信号に基づいて、タイミングコントローラ６０７に出力する映像信号を生成する機能を有する。
【0139】
タイミングコントローラ６０７は、画像処理回路６０４が処理を施した映像信号等に含まれる同期信号を基に、ゲートドライバ６０９およびソースドライバ６０８に出力する信号（クロック信号、スタートパルス信号などの信号）を生成する機能を有する。また、タイミングコントローラ６０７は、上記信号に加え、ソースドライバ６０８に出力するビデオ信号を生成する機能を有する。
【0140】
表示パネル６２０は、複数の画素６２１を有する。各画素６２１は、ゲートドライバ６０９およびソースドライバ６０８から供給される信号により駆動される。ここでは、画素数が７６８０×４３２０である、８Ｋ４Ｋ規格に応じた解像度を有する表示パネルの例を示している。なお、表示パネル６２０の解像度はこれに限られず、フルハイビジョン（画素数１９２０×１０８０）または４Ｋ２Ｋ（画素数３８４０×２１６０）等の規格に応じた解像度であってもよい。
【0141】
図１９に示す制御部６０１や画像処理回路６０４としては、例えばプロセッサを有する構成とすることができる。例えば、制御部６０１は、ＣＰＵとして機能するプロセッサを用いることができる。また、画像処理回路６０４として、例えばＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等の他のプロセッサを用いることができる。また制御部６０１や画像処理回路６０４に、上記プロセッサをＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）やＦＰＡＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ａｎａｌｏｇ Ａｒｒａｙ）といったＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）によって実現した構成としてもよい。
【0142】
プロセッサは、種々のプログラムからの命令を解釈し実行することで、各種のデータ処理やプログラム制御を行う。プロセッサにより実行しうるプログラムは、プロセッサが有するメモリ領域に格納されていてもよいし、別途設けられる記憶装置に格納されていてもよい。
【0143】
また、制御部６０１、記憶部６０２、通信制御部６０３、画像処理回路６０４、デコーダ回路６０５、および映像信号受信部６０６、およびタイミングコントローラ６０７のそれぞれが有する機能のうち、２つ以上の機能を１つのＩＣチップに集約させ、システムＬＳＩを構成してもよい。例えば、プロセッサ、デコーダ回路、チューナ回路、Ａ－Ｄ変換回路、ＤＲＡＭ、およびＳＲＡＭ等を有するシステムＬＳＩとしてもよい。
【0144】
なお、制御部６０１や、他のコンポーネントが有するＩＣ等に、チャネル形成領域に酸化物半導体を用い、極めて低いオフ電流が実現されたトランジスタを利用することもできる。当該トランジスタは、オフ電流が極めて低いため、当該トランジスタをメモリとして機能する容量に流入した電荷（データ）を保持するためのスイッチとして用いることで、データの保持期間を長期にわたり確保することができる。この特性を制御部６０１等のレジスタやキャッシュメモリに用いることで、必要なときだけ制御部６０１を動作させ、他の場合には直前の処理の情報を当該メモリに待避させることにより、ノーマリーオフコンピューティングが可能となる。これにより、テレビジョン装置６００の低消費電力化を図ることができる。
【0145】
なお、図１９のテレビジョン装置６００の構成は一例であり、全ての構成要素を含む必要はない。テレビジョン装置６００は、図１９に示す構成要素のうち必要な構成要素を有していればよい。また、テレビジョン装置６００は、図１９に示す構成要素以外の構成要素を有していてもよい。
【0146】
例えば、テレビジョン装置６００は、図１９に示す構成のほか、外部インターフェイス、音声出力部、タッチパネルユニット、センサユニット、カメラユニットなどを有していてもよい。例えば外部インターフェイスとしては、例えばＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）端子、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）接続用端子、電源受給用端子、音声出力用端子、音声入力用端子、映像出力用端子、映像入力用端子などの外部接続端子、赤外線、可視光、紫外線などを用いた光通信用の送受信機、筐体に設けられた物理ボタンなどがある。また、例えば音声入出力部としては、サウンドコントローラ、マイクロフォン、スピーカなどがある。
【0147】
以下では、画像処理回路６０４についてより詳細な説明を行う。
【0148】
画像処理回路６０４は、デコーダ回路６０５から入力される映像信号に基づいて、画像処理を実行する機能を有することが好ましい。
【0149】
画像処理としては、例えばノイズ除去処理、階調変換処理、色調補正処理、輝度補正処理などが挙げられる。色調補正処理や輝度補正処理としては、例えばガンマ補正などがある。
【0150】
また、画像処理回路６０４は、解像度のアップコンバートに伴う画素間補間処理や、フレーム周波数のアップコンバートに伴うフレーム間補間処理などの処理を実行する機能を有していることが好ましい。
【0151】
例えば、ノイズ除去処理としては、文字などの輪郭の周辺に生じるモスキートノイズ、高速の動画で生じるブロックノイズ、ちらつきを生じるランダムノイズ、解像度のアップコンバートにより生じるドットノイズなどのさまざまなノイズを除去する。
【0152】
階調変換処理は、画像の階調を表示パネル６２０の出力特性に対応した階調へ変換する処理である。例えば階調数を大きくする場合、小さい階調数で入力された画像に対して、各画素に対応する階調値を補間して割り当てることで、ヒストグラムを平滑化する処理を行うことができる。また、ダイナミックレンジを広げる、ハイダイナミックレンジ（ＨＤＲ）処理も、階調変換処理に含まれる。
【0153】
また、画素間補間処理は、解像度をアップコンバートした際に、本来存在しないデータを補間する。例えば、目的の画素の周囲の画素を参照し、それらの中間色を表示するようにデータを補間する。
【0154】
また、色調補正処理は、画像の色調を補正する処理である。また輝度補正処理は、画像の明るさ（輝度コントラスト）を補正する処理である。例えば、テレビジョン装置６００が設けられる空間の照明の種類や輝度、または色純度などを検知し、それに応じて表示パネル６２０に表示する画像の輝度や色調が最適となるように補正する。または、表示する画像と、あらかじめ保存してある画像リスト内の様々な場面の画像と、を照合し、最も近い場面の画像に適した輝度や色調に表示する画像を補正する機能を有していてもよい。
【0155】
フレーム間補間は、表示する映像のフレーム周波数を増大させる場合に、本来存在しないフレーム（補間フレーム）の画像を生成する。例えば、ある２枚の画像の差分から２枚の画像の間に挿入する補間フレームの画像を生成する。または２枚の画像の間に複数枚の補間フレームの画像を生成することもできる。例えばデコーダ回路６０５から入力される映像信号のフレーム周波数が６０Ｈｚであったとき、複数枚の補間フレームを生成することで、タイミングコントローラ６０７に出力する映像信号のフレーム周波数を、２倍の１２０Ｈｚ、または４倍の２４０Ｈｚ、または８倍の４８０Ｈｚなどに増大させることができる。
【0156】
本実施の形態で例示した構成例、およびそれらに対応する図面等は、少なくともその一部を他の構成例、または図面等と適宜組み合わせて実施することができる。
【0157】
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【0158】
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置に適用可能な表示パネルの構成例について説明する。
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置に適用可能な表示パネルの構成例について説明する。
【0159】
＜構成例＞
図２０に、表示パネル７００の上面図を示す。表示パネル７００は、可撓性を有する支持基板７４５が適用され、フレキシブルディスプレイとして用いることができる表示パネルである。また表示パネル７００は、可撓性を有する支持基板７４５上に設けられた画素部７０２を有する。また支持基板７４５上にはソースドライバ回路部７０４、一対のゲートドライバ回路部７０６、配線７１０等が設けられる。また画素部７０２には、複数の表示デバイスが設けられる。
図２０に、表示パネル７００の上面図を示す。表示パネル７００は、可撓性を有する支持基板７４５が適用され、フレキシブルディスプレイとして用いることができる表示パネルである。また表示パネル７００は、可撓性を有する支持基板７４５上に設けられた画素部７０２を有する。また支持基板７４５上にはソースドライバ回路部７０４、一対のゲートドライバ回路部７０６、配線７１０等が設けられる。また画素部７０２には、複数の表示デバイスが設けられる。
【0160】
また、支持基板７４５の一部に、ＦＰＣ７１６（ＦＰＣ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）が接続されるＦＰＣ端子部７０８が設けられている。ＦＰＣ７１６によって、ＦＰＣ端子部７０８および配線７１０を介して、画素部７０２、ソースドライバ回路部７０４、およびゲートドライバ回路部７０６のそれぞれに各種信号等が供給される。
【0161】
一対のゲートドライバ回路部７０６は、画素部７０２を挟んで両側に設けられている。なお、ゲートドライバ回路部７０６およびソースドライバ回路部７０４は、それぞれ半導体基板等に別途形成され、パッケージされたＩＣチップの形態であってもよい。当該ＩＣチップは、支持基板７４５上にＣＯＦ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｆｉｌｍ）技術等により実装することができる。
【0162】
画素部７０２、ソースドライバ回路部７０４、およびゲートドライバ回路部７０６が有するトランジスタに、ＯＳトランジスタを適用することが好ましい。
【0163】
画素部７０２に設けられる表示デバイスには、発光デバイス等を用いることができる。発光デバイスとしては、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ ＬＥＤ）、ＱＬＥＤ（Ｑｕａｎｔｕｍ－ｄｏｔ ＬＥＤ）、半導体レーザなどの、自発光性の発光デバイスが挙げられる。また、表示デバイスとして、透過型の液晶デバイス、反射型の液晶デバイス、半透過型の液晶デバイスなどの液晶デバイスを用いることもできる。また、シャッター方式または光干渉方式のＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）デバイスや、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、または電子粉流体（登録商標）方式等を適用した表示デバイスなどを用いることもできる。
【0164】
また、図２０では、支持基板７４５の、ＦＰＣ端子部７０８が設けられる部分が突出した形状を有する例を示している。支持基板７４５のＦＰＣ端子部７０８を含む一部は、図２０中の領域Ｐ１で、裏側に折り返すことができる。支持基板７４５の一部を折り返すことで、ＦＰＣ７１６を画素部７０２の裏側に重ねて配置した状態で、表示パネル７００を電子機器等に実装することができ、電子機器等の省スペース化、小型化を図ることができる。
【0165】
また、表示パネル７００に接続されるＦＰＣ７１６には、ＩＣ７１７が実装されている。ＩＣ７１７は、例えばソースドライバ回路としての機能を有する。このとき、表示パネル７００におけるソースドライバ回路部７０４は、保護回路、バッファ回路、デマルチプレクサ回路等の少なくとも一を含む構成とすることができる。
【0166】
＜断面構成例＞
以下では、表示デバイスとして有機ＥＬを用いる構成について、図２１および図２２を用いて説明する。図２１および図２２は、それぞれ図２０で示した表示パネル７００の、一点鎖線Ｓ－Ｔにおける断面概略図である。
以下では、表示デバイスとして有機ＥＬを用いる構成について、図２１および図２２を用いて説明する。図２１および図２２は、それぞれ図２０で示した表示パネル７００の、一点鎖線Ｓ－Ｔにおける断面概略図である。
【0167】
【0168】
図２１および図２２には、画素部７０２と、ゲートドライバ回路部７０６と、ＦＰＣ端子部７０８と、を含む断面を示している。画素部７０２は、トランジスタ７５０およびキャパシタ７９０を有する。ゲートドライバ回路部７０６は、トランジスタ７５２を有する。
【0169】
トランジスタ７５０およびトランジスタ７５２は、チャネルが形成される半導体層に、酸化物半導体を適用したトランジスタである。なお、これに限られず、半導体層に、シリコン（非晶質シリコン、多結晶シリコン、または単結晶シリコン）や、有機半導体を用いたトランジスタを適用することもできる。
【0170】
本実施の形態で用いるトランジスタは、高純度化し、酸素欠損の形成を抑制した酸化物半導体膜を有する。該トランジスタは、オフ電流を著しく低くできる。そのため、このようなトランジスタが適用された画素は、画像信号等の電気信号の保持時間を長くでき、画像信号等の書き込み間隔も長く設定できる。よって、リフレッシュ動作の頻度を少なくできるため、消費電力を低減することができる。
【0171】
また、本実施の形態で用いるトランジスタは、比較的高い電界効果移動度が得られるため、高速駆動が可能である。例えば、このような高速駆動が可能なトランジスタを表示パネルに用いることで、画素部のスイッチングトランジスタと、駆動回路部に使用するドライバトランジスタを同一基板上に形成することができる。すなわち、シリコンウェハ等により形成された駆動回路を適用しない構成も可能であり、表示装置の部品点数を削減することができる。また、画素部においても、高速駆動が可能なトランジスタを用いることで、高画質な画像を提供することができる。
【0172】
キャパシタ７９０は、トランジスタ７５０が有する第１のゲート電極と同一の膜を加工して形成される下部電極と、半導体層と同一の金属酸化物膜を加工して形成される上部電極と、を有する。上部電極は、トランジスタ７５０のソース領域およびドレイン領域と同様に低抵抗化されている。また、下部電極と上部電極との間には、トランジスタ７５０の第１のゲート絶縁層として機能する絶縁膜の一部が設けられる。すなわち、キャパシタ７９０は、一対の電極間に誘電体膜として機能する絶縁膜が挟持された積層型の構造を有する。また、上部電極には、トランジスタ７５０のソース電極およびドレイン電極と同一の膜を加工して得られる配線が接続されている。
【0173】
また、トランジスタ７５０、トランジスタ７５２、およびキャパシタ７９０上には、平坦化膜として機能する絶縁層７７０が設けられている。
【0174】
画素部７０２が有するトランジスタ７５０と、ゲートドライバ回路部７０６が有するトランジスタ７５２とは、異なる構造のトランジスタを用いてもよい。例えば、いずれか一方にトップゲート型のトランジスタを適用し、他方にボトムゲート型のトランジスタを適用した構成としてもよい。なお、上記ソースドライバ回路部７０４についても、ゲートドライバ回路部７０６と同様である。
【0175】
ＦＰＣ端子部７０８は、一部が接続電極として機能する配線７６０、異方性導電膜７８０、およびＦＰＣ７１６を有する。配線７６０は、異方性導電膜７８０を介してＦＰＣ７１６が有する端子と電気的に接続される。ここでは、配線７６０は、トランジスタ７５０等のソース電極およびドレイン電極と同じ導電膜で形成されている。
【0176】
続いて、図２１に示す表示パネル７００について説明する。
【0177】
図２１に示す表示パネル７００は、支持基板７４５と、支持基板７４０とを有する。支持基板７４５および支持基板７４０としては、例えばガラス基板、またはプラスチック基板等の可撓性を有する基板を用いることができる。
【0178】
トランジスタ７５０、トランジスタ７５２、キャパシタ７９０等は、絶縁層７４４上に設けられる。支持基板７４５と絶縁層７４４とは、接着層７４２によって貼り合されている。
【0179】
また表示パネル７００は、発光デバイス７８２、着色層７３６、遮光層７３８等を有する。
【0180】
発光デバイス７８２は、導電層７７２、ＥＬ層７８６、および導電層７８８を有する。導電層７７２は、トランジスタ７５０が有するソース電極またはドレイン電極と電気的に接続される。導電層７７２は、絶縁層７７０上に設けられ、画素電極として機能する。また導電層７７２の端部を覆って絶縁層７３０が設けられ、絶縁層７３０および導電層７７２上にＥＬ層７８６と導電層７８８が積層して設けられている。
【0181】
導電層７７２には、可視光に対して反射性を有する材料を用いることができる。例えば、アルミニウム、銀等を含む材料を用いることができる。また、導電層７８８には、可視光に対して透光性を有する材料を用いることができる。例えば、インジウム、亜鉛、スズ等を含む酸化物材料を用いるとよい。そのため、発光デバイス７８２は、被形成面とは反対側（支持基板７４０側）に光を射出する、トップエミッション型の発光デバイスである。
【0182】
ＥＬ層７８６は、有機化合物、または量子ドットなどの無機化合物を有する。ＥＬ層７８６は、電流が流れた際に青色の光を呈する発光材料を含む。
【0183】
発光材料としては、蛍光材料、燐光材料、熱活性化遅延蛍光（Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｄｅｌａｙｅｄ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ：ＴＡＤＦ）材料、無機化合物（量子ドット材料など）などを用いることができる。量子ドットに用いることのできる材料としては、コロイド状量子ドット材料、合金型量子ドット材料、コア・シェル型量子ドット材料、コア型量子ドット材料、などが挙げられる。
【0184】
遮光層７３８と、着色層７３６は、絶縁層７４６の一方の面に設けられている。着色層７３６は、発光デバイス７８２と重なる位置に設けられている。また、遮光層７３８は、画素部７０２において、発光デバイス７８２と重ならない領域に設けられている。また遮光層７３８は、ゲートドライバ回路部７０６等にも重ねて設けられていてもよい。
【0185】
支持基板７４０は、絶縁層７４６の他方の面に、接着層７４７によって貼り合されている。また、支持基板７４０と支持基板７４５とは、封止層７３２によって貼り合されている。
【0186】
ここでは、発光デバイス７８２が有するＥＬ層７８６として、白色の発光を呈する発光材料が適用されている。発光デバイス７８２が発する白色の発光は、着色層７３６により着色されて外部に射出される。ＥＬ層７８６は、異なる色を呈する画素に亘って設けられる。画素部には、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、または青色（Ｂ）のいずれかを透過する着色層７３６が設けられた画素をマトリクス状に配置することで、表示パネル７００は、フルカラーの表示を行うことができる。
【0187】
また、導電層７８８として、半透過性、半反射性を有する導電膜を用いてもよい。このとき、導電層７７２と導電層７８８との間で微小共振器（マイクロキャビティ）構造を実現し、特定の波長の光を強めて射出する構成とすることができる。またこのとき、導電層７７２と導電層７８８との間に光学距離を調整するための光学調整層を配置し、当該光学調整層の厚さを異なる色の画素間で異ならせることで、それぞれの画素から射出される光の色純度を高める構成としてもよい。
【0188】
なお、ＥＬ層７８６を画素毎に島状または画素列毎に縞状に形成する、すなわち塗り分けにより形成する場合においては、着色層７３６や、上述した光学調整層を設けない構成としてもよい。
【0189】
ここで、絶縁層７４４と絶縁層７４６とは、それぞれ透湿性の低いバリア膜として機能する無機絶縁膜を用いることが好ましい。このような絶縁層７４４と絶縁層７４６との間に、発光デバイス７８２やトランジスタ７５０等が挟持された構成とすることで、これらの劣化が抑制され、信頼性の高い表示パネルを実現できる。
【0190】
【0191】
樹脂層７４３は、ポリイミドやアクリルなどの有機樹脂を含む層である。絶縁層７４４は、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化シリコン等の無機絶縁膜を含む。樹脂層７４３と支持基板７４５とは、接着層７４２によって貼りあわされている。樹脂層７４３は、支持基板７４５よりも薄いことが好ましい。
【0192】
保護層７４９は、封止層７３２と貼りあわされている。保護層７４９としては、ガラス基板や樹脂フィルムなどを用いることができる。また、保護層７４９として、偏光板（円偏光板を含む）、散乱板などの光学部材や、タッチセンサパネルなどの入力装置、またはこれらを２つ以上積層した構成を適用してもよい。
【0193】
また、発光デバイス７８２が有するＥＬ層７８６は、絶縁層７３０および導電層７７２上に島状に設けられている。ＥＬ層７８６を、副画素毎に発光色が異なるように作り分けることで、着色層７３６を用いずにカラー表示を実現することができる。
【0194】
また、発光デバイス７８２を覆って、保護層７４１が設けられている。保護層７４１は発光デバイス７８２に水などの不純物が拡散することを防ぐ機能を有する。保護層７４１は、導電層７８８側から絶縁層７４１ａ、絶縁層７４１ｂ、および絶縁層７４１ｃがこの順で積層された積層構造を有している。このとき、絶縁層７４１ａと絶縁層７４１ｃには、水などの不純物に対してバリア性の高い無機絶縁膜を、絶縁層７４１ｂには平坦化膜として機能する有機絶縁膜を、それぞれ用いることが好ましい。また、保護層７４１は、ゲートドライバ回路部７０６にも延在して設けられていることが好ましい。
【0195】
また、封止層７３２よりも内側において、トランジスタ７５０やトランジスタ７５２等を覆う有機絶縁膜が島状に形成されることが好ましい。言い換えると、当該有機絶縁膜の端部が、封止層７３２の内側、または封止層７３２の端部と重なる領域に位置することが好ましい。図２２では、絶縁層７７０、絶縁層７３０、および絶縁層７４１ｂが、島状に加工されている例を示している。例えば封止層７３２と重なる部分では、絶縁層７４１ｃおよび絶縁層７４１ａが接して設けられている。このように、トランジスタ７５０やトランジスタ７５２を覆う有機絶縁膜の表面が、封止層７３２よりも外側に露出しない構成とすることで、外部から当該有機絶縁膜を介してトランジスタ７５０やトランジスタ７５２に水や水素が拡散することを好適に防ぐことができる。これにより、トランジスタの電気特性の変動が抑えられ、極めて信頼性の高い表示装置を実現できる。
【0196】
また、図２２において、折り曲げ可能な領域Ｐ１では、支持基板７４５、接着層７４２の他、絶縁層７４４等の無機絶縁膜が設けられていない部分を有する。また領域Ｐ１において、配線７６０が露出することを防ぐために、有機材料を含む絶縁層７７０が配線７６０を覆う構成を有している。折り曲げ可能な領域Ｐ１に、無機絶縁膜をできるだけ設けず、且つ、金属または合金を含む導電層と、有機材料を含む層のみを積層した構成とすることで、曲げた際にクラックが生じることを防ぐことができる。また領域Ｐ１に支持基板７４５を設けないことで、極めて小さい曲率半径で、表示パネル７００Ａの一部を曲げることができる。
【0197】
また、図２２において、保護層７４１上には導電層７６１が設けられている。導電層７６１は、配線や電極として用いることができる。
【0198】
また、導電層７６１は、表示パネル７００Ａに重ねてタッチセンサが設けられる場合に、画素を駆動する際の電気的なノイズが、当該タッチセンサに伝わることを防ぐための静電遮蔽膜として機能させることができる。このとき、導電層７６１には所定の定電位が与えられる構成とすればよい。
【0199】
または、導電層７６１は、例えばタッチセンサの電極として用いることができる。これにより、表示パネル７００Ａをタッチパネルとして機能させることができる。例えば、導電層７６１は、静電容量方式のタッチセンサの電極または配線として用いることができる。このとき、導電層７６１は、検知回路が接続される配線または電極や、センサ信号が入力される配線または電極として用いることができる。このように、発光デバイス７８２上にタッチセンサを作りこむことで、部品点数を削減でき、電子機器等の製造コストを削減することができる。
【0200】
導電層７６１は、発光デバイス７８２と重ならない部分に設けられることが好ましい。例えば導電層７６１は、絶縁層７３０と重なる位置に設けることができる。これにより、導電層７６１として、比較的導電性の低い透明導電膜を用いる必要がなく、導電性の高い金属や合金などを用いることができるため、センサの感度を高めることができる。
【0201】
なお、導電層７６１を用いて構成することのできるタッチセンサの方式としては、静電容量方式に限られず、抵抗膜方式、表面弾性波方式、赤外線方式、光学方式、感圧方式など様々な方式を用いることができる。または、これら２つ以上を組み合わせて用いてもよい。
【0202】
＜構成要素＞
以下では、表示装置に適用可能なトランジスタ等の構成要素について説明する。
以下では、表示装置に適用可能なトランジスタ等の構成要素について説明する。
【0203】
〔トランジスタ〕
トランジスタは、ゲート電極として機能する導電層と、半導体層と、ソース電極として機能する導電層と、ドレイン電極として機能する導電層と、ゲート絶縁層として機能する絶縁層と、を有する。
トランジスタは、ゲート電極として機能する導電層と、半導体層と、ソース電極として機能する導電層と、ドレイン電極として機能する導電層と、ゲート絶縁層として機能する絶縁層と、を有する。
【0204】
なお、本発明の一態様の表示装置が有するトランジスタの構造は特に限定されない。例えば、プレーナ型のトランジスタとしてもよいし、スタガ型のトランジスタとしてもよいし、逆スタガ型のトランジスタとしてもよい。また、トップゲート型またはボトムゲート型のいずれのトランジスタ構造としてもよい。または、チャネルの上下にゲート電極が設けられていてもよい。
【0205】
トランジスタに用いる半導体材料の結晶性についても特に限定されず、非晶質半導体、結晶性を有する半導体（微結晶半導体、多結晶半導体、単結晶半導体、または一部に結晶領域を有する半導体）のいずれを用いてもよい。結晶性を有する半導体を用いると、トランジスタ特性の劣化を抑制できるため好ましい。
【0206】
＜導電層＞
トランジスタのゲート、ソースおよびドレインのほか、表示装置を構成する各種配線およ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。また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。例えば、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構造、チタン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、タングステン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、銅－マグネシウム－アルミニウム合金膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜上に銅膜を積層する二層構造、タングステン膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜または窒化チタン膜と、その上に重ねてアルミニウム膜または銅膜を積層し、さらにその上にチタン膜または窒化チタン膜を形成する三層構造、モリブデン膜または窒化モリブデン膜と、その上に重ねてアルミニウム膜または銅膜を積層し、さらにその上にモリブデン膜または窒化モリブデン膜を形成する三層構造等がある。なお、酸化インジウム、酸化錫または酸化亜鉛等の酸化物を用いてもよい。また、マンガンを含む銅を用いると、エッチングによる形状の制御性が高まるため好ましい。
トランジスタのゲート、ソースおよびドレインのほか、表示装置を構成する各種配線およ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。また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。例えば、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構造、チタン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、タングステン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、銅－マグネシウム－アルミニウム合金膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜上に銅膜を積層する二層構造、タングステン膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜または窒化チタン膜と、その上に重ねてアルミニウム膜または銅膜を積層し、さらにその上にチタン膜または窒化チタン膜を形成する三層構造、モリブデン膜または窒化モリブデン膜と、その上に重ねてアルミニウム膜または銅膜を積層し、さらにその上にモリブデン膜または窒化モリブデン膜を形成する三層構造等がある。なお、酸化インジウム、酸化錫または酸化亜鉛等の酸化物を用いてもよい。また、マンガンを含む銅を用いると、エッチングによる形状の制御性が高まるため好ましい。
【0207】
＜絶縁層＞
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、シロキサン結合を有する樹脂の他、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を用いることもできる。
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、シロキサン結合を有する樹脂の他、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を用いることもできる。
【0208】
また、発光デバイスは、一対の透水性の低い絶縁膜の間に設けられていることが好ましい。これにより、発光デバイスに水等の不純物が侵入することを抑制でき、装置の信頼性の低下を抑制できる。
【0209】
透水性の低い絶縁膜としては、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜等の窒素と珪素を含む膜や、窒化アルミニウム膜等の窒素とアルミニウムを含む膜等が挙げられる。また、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等を用いてもよい。
【0210】
例えば、透水性の低い絶縁膜の水蒸気透過量は、１×１０－５［ｇ／（ｍ２・ｄａｙ）］以下、好ましくは１×１０－６［ｇ／（ｍ２・ｄａｙ）］以下、より好ましくは１×１０－７［ｇ／（ｍ２・ｄａｙ）］以下、さらに好ましくは１×１０－８［ｇ／（ｍ２・ｄａｙ）］以下とする。
【0211】
以上が、構成要素についての説明である。
【0212】
本実施の形態で例示した構成例、およびそれらに対応する図面等は、少なくともその一部を他の構成例、または図面等と適宜組み合わせて実施することができる。
【0213】
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【0214】
【0215】
図２３Ａに示す表示装置は、画素部５０２と、駆動回路部５０４と、保護回路５０６と、端子部５０７と、を有する。なお、保護回路５０６は、設けない構成としてもよい。
【0216】
画素部５０２は、Ｘ行Ｙ列（Ｘ、Ｙはそれぞれ独立に２以上の自然数）に配置された複数の表示デバイスを駆動する複数の画素回路５０１を有する。
【0217】
駆動回路部５０４は、ゲート線ＧＬ＿１乃至ＧＬ＿Ｘに走査信号を出力するゲートドライバ５０４ａ、データ線ＤＬ＿１乃至ＤＬ＿Ｙにデータ信号を供給するソースドライバ５０４ｂなどの駆動回路を有する。ゲートドライバ５０４ａは、少なくともシフトレジスタを有する構成とすればよい。またソースドライバ５０４ｂは、例えば複数のアナログスイッチなどを用いて構成される。また、シフトレジスタなどを用いてソースドライバ５０４ｂを構成してもよい。
【0218】
端子部５０７は、外部の回路から表示装置に電源、制御信号、および画像信号等を入力するための端子が設けられた部分をいう。
【0219】
保護回路５０６は、自身が接続する配線に一定の範囲外の電位が与えられたときに、該配線と別の配線とを導通状態にする回路である。図２３Ａに示す保護回路５０６は、例えば、ゲートドライバ５０４ａと画素回路５０１の間の配線であるゲート線ＧＬ、またはソースドライバ５０４ｂと画素回路５０１の間の配線であるデータ線ＤＬ等の各種配線に接続される。
【0220】
また、ゲートドライバ５０４ａとソースドライバ５０４ｂは、それぞれ画素部５０２と同じ基板上に設けられていてもよいし、ゲートドライバ回路またはソースドライバ回路が別途形成された基板（例えば、単結晶半導体膜または多結晶半導体膜で形成された駆動回路基板）をＣＯＦ、ＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）などによって基板に実装する構成としてもよい。
【0221】
【0222】
図２３Ｂに示す画素回路５０１は、液晶デバイス５７０と、トランジスタ５５０と、キャパシタ５６０と、を有する。また画素回路５０１には、データ線ＤＬ＿ｎ、ゲート線ＧＬ＿ｍ、電位供給線ＶＬ等が接続されている。
【0223】
液晶デバイス５７０の一対の電極の一方の電位は、画素回路５０１の仕様に応じて適宜設定される。液晶デバイス５７０は、書き込まれるデータにより配向状態が設定される。なお、複数の画素回路５０１のそれぞれが有する液晶デバイス５７０の一対の電極の一方に共通の電位（コモン電位）を与えてもよい。また、各行の画素回路５０１の液晶デバイス５７０の一対の電極の一方に異なる電位を与えてもよい。
【0224】
また、図２３Ｃに示す画素回路５０１は、トランジスタ５５２、５５４と、キャパシタ５６２と、発光デバイス５７２と、を有する。また画素回路５０１には、データ線ＤＬ＿ｎ、ゲート線ＧＬ＿ｍ、電位供給線ＶＬ＿ａ、電位供給線ＶＬ＿ｂ等が接続されている。
【0225】
なお、電位供給線ＶＬ＿ａおよび電位供給線ＶＬ＿ｂの一方には、高電源電位ＶＤＤが与えられ、他方には、低電源電位ＶＳＳが与えられる。トランジスタ５５４のゲートに与えられる電位に応じて、発光デバイス５７２に流れる電流が制御されることにより、発光デバイス５７２からの発光輝度が制御される。
【0226】
本実施の形態で例示した構成例、およびそれらに対応する図面等は、少なくともその一部を他の構成例、または図面等と適宜組み合わせて実施することができる。
【0227】
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【0228】
（実施の形態４）
以下では、画素に表示される階調を補正するためのメモリを備える画素回路と、これを有する表示装置について説明する。
以下では、画素に表示される階調を補正するためのメモリを備える画素回路と、これを有する表示装置について説明する。
【0229】
＜回路構成＞
図２４Ａに、画素回路４００の回路図を示す。画素回路４００は、トランジスタＭ１、トランジスタＭ２、容量Ｃ１、および回路４０１を有する。また画素回路４００には、配線Ｓ１、配線Ｓ２、配線Ｇ１、および配線Ｇ２が接続される。
図２４Ａに、画素回路４００の回路図を示す。画素回路４００は、トランジスタＭ１、トランジスタＭ２、容量Ｃ１、および回路４０１を有する。また画素回路４００には、配線Ｓ１、配線Ｓ２、配線Ｇ１、および配線Ｇ２が接続される。
【0230】
トランジスタＭ１は、ゲートが配線Ｇ１と、ソースおよびドレインの一方が配線Ｓ１と、他方が容量Ｃ１の一方の電極と、それぞれ接続する。トランジスタＭ２は、ゲートが配線Ｇ２と、ソースおよびドレインの一方が配線Ｓ２と、他方が容量Ｃ１の他方の電極、および回路４０１と、それぞれ接続する。
【0231】
回路４０１は、少なくとも一の表示デバイスを含む回路である。表示デバイスとしては様々なデバイスを用いることができるが、代表的には有機ＥＬデバイスやＬＥＤデバイスなどの発光デバイス、液晶デバイス、またはＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）デバイス等を適用することができる。
【0232】
トランジスタＭ１と容量Ｃ１とを接続するノードをノードＮ１、トランジスタＭ２と回路４０１とを接続するノードをノードＮ２とする。
【0233】
画素回路４００は、トランジスタＭ１をオフ状態とすることで、ノードＮ１の電位を保持することができる。また、トランジスタＭ２をオフ状態とすることで、ノードＮ２の電位を保持することができる。また、トランジスタＭ２をオフ状態とした状態で、トランジスタＭ１を介してノードＮ１に所定の電位を書き込むことで、容量Ｃ１を介した容量結合により、ノードＮ１の電位の変位に応じてノードＮ２の電位を変化させることができる。
【0234】
ここで、トランジスタＭ１、トランジスタＭ２のうちの一方または両方に、実施の形態１で例示した、酸化物半導体が適用されたトランジスタを適用することができる。そのため極めて低いオフ電流により、ノードＮ１およびノードＮ２の電位を長期間に亘って保持することができる。なお、各ノードの電位を保持する期間が短い場合（具体的には、フレーム周波数が３０Ｈｚ以上である場合等）には、シリコン等の半導体を適用したトランジスタを用いてもよい。
【0235】
＜駆動方法例＞
続いて、図２４Ｂを用いて、画素回路４００の動作方法の一例を説明する。図２４Ｂは、画素回路４００の動作に係るタイミングチャートである。なおここでは説明を容易にするため、配線抵抗などの各種抵抗や、トランジスタや配線などの寄生容量、およびトランジスタのしきい値電圧などの影響は考慮しない。
続いて、図２４Ｂを用いて、画素回路４００の動作方法の一例を説明する。図２４Ｂは、画素回路４００の動作に係るタイミングチャートである。なおここでは説明を容易にするため、配線抵抗などの各種抵抗や、トランジスタや配線などの寄生容量、およびトランジスタのしきい値電圧などの影響は考慮しない。
【0236】
図２４Ｂに示す動作では、１フレーム期間を期間Ｔ１と期間Ｔ２とに分ける。期間Ｔ１はノードＮ２に電位を書き込む期間であり、期間Ｔ２はノードＮ１に電位を書き込む期間である。
【0237】
期間Ｔ１では、配線Ｇ１と配線Ｇ２の両方に、トランジスタをオン状態にする電位を与える。また、配線Ｓ１には固定電位である電位Ｖｒｅｆを供給し、配線Ｓ２には第１データ電位Ｖｗを供給する。
【0238】
ノードＮ１には、トランジスタＭ１を介して配線Ｓ１から電位Ｖｒｅｆが与えられる。また、ノードＮ２には、トランジスタＭ２を介して配線Ｓ２から第１データ電位Ｖｗが与えられる。したがって、容量Ｃ１には電位差Ｖｗ－Ｖｒｅｆが保持された状態となる。
【0239】
続いて期間Ｔ２では、配線Ｇ１にはトランジスタＭ１をオン状態とする電位を与え、配線Ｇ２にはトランジスタＭ２をオフ状態とする電位を与える。また、配線Ｓ１には第２データ電位Ｖｄａｔａを供給する。配線Ｓ２には所定の定電位を与える、またはフローティングとしてもよい。
【0240】
ノードＮ１には、トランジスタＭ１を介して配線Ｓ１から第２データ電位Ｖｄａｔａが与えられる。このとき、容量Ｃ１による容量結合により、第２データ電位Ｖｄａｔａに応じてノードＮ２の電位が電位ｄＶだけ変化する。すなわち、回路４０１には、第１データ電位Ｖｗと電位ｄＶを足した電位が入力されることとなる。なお、図２４Ｂでは電位ｄＶが正の値であるように示しているが、負の値であってもよい。すなわち、第２データ電位Ｖｄａｔａが電位Ｖｒｅｆより低くてもよい。
【0241】
ここで、電位ｄＶは、容量Ｃ１の容量値と、回路４０１の容量値によって概ね決定される。容量Ｃ１の容量値が回路４０１の容量値よりも十分に大きい場合、電位ｄＶは第２データ電位Ｖｄａｔａに近い電位となる。
【0242】
このように、画素回路４００は、２種類のデータ信号を組み合わせて表示デバイスを含む回路４０１に供給する電位を生成することができるため、画素回路４００内で階調の補正を行うことが可能となる。
【0243】
また画素回路４００は、配線Ｓ１および配線Ｓ２に供給可能な最大電位を超える電位を生成することも可能となる。例えば発光デバイスを用いた場合では、ハイダイナミックレンジ（ＨＤＲ）表示等を行うことができる。また、液晶デバイスを用いた場合では、オーバードライブ駆動等を実現できる。
【0244】
【0245】
液晶デバイスＬＣは、一方の電極がノードＮ２および容量Ｃ２の一方の電極と、他方の電極が電位Ｖｃｏｍ２が与えられる配線と接続する。容量Ｃ２は、他方の電極が電位Ｖｃｏｍ１が与えられる配線と接続する。
【0246】
容量Ｃ２は保持容量として機能する。なお、容量Ｃ２は不要であれば省略することができる。
【0247】
画素回路４００ＬＣは、液晶デバイスＬＣに高い電圧を供給することができるため、例えばオーバードライブ駆動により高速な表示を実現すること、駆動電圧の高い液晶材料を適用することなどができる。また、配線Ｓ１または配線Ｓ２に補正信号を供給することで、使用温度や液晶デバイスＬＣの劣化状態等に応じて階調を補正することもできる。
【0248】
〔発光デバイスを用いた例〕
図２４Ｄに示す画素回路４００ＥＬは、回路４０１ＥＬを有する。回路４０１ＥＬは、発光デバイスＥＬ、トランジスタＭ３、および容量Ｃ２を有する。
図２４Ｄに示す画素回路４００ＥＬは、回路４０１ＥＬを有する。回路４０１ＥＬは、発光デバイスＥＬ、トランジスタＭ３、および容量Ｃ２を有する。
【0249】
トランジスタＭ３は、ゲートがノードＮ２および容量Ｃ２の一方の電極と、ソースおよびドレインの一方が電位ＶＨが与えられる配線と、他方が発光デバイスＥＬの一方の電極と、それぞれ接続される。容量Ｃ２は、他方の電極が電位Ｖｃｏｍが与えられる配線と接続する。発光デバイスＥＬは、他方の電極が電位ＶＬが与えられる配線と接続する。
【0250】
トランジスタＭ３は、発光デバイスＥＬに供給する電流を制御する機能を有する。容量Ｃ２は保持容量として機能する。容量Ｃ２は不要であれば省略することができる。
【0251】
なお、ここでは発光デバイスＥＬのアノード側がトランジスタＭ３と接続する構成を示しているが、カソード側にトランジスタＭ３を接続してもよい。そのとき、電位ＶＨと電位ＶＬの値を適宜変更することができる。
【0252】
画素回路４００ＥＬは、トランジスタＭ３のゲートに高い電位を与えることで、発光デバイスＥＬに大きな電流を流すことができるため、例えばＨＤＲ表示などを実現することができる。また、配線Ｓ１または配線Ｓ２に補正信号を供給することで、トランジスタＭ３や発光デバイスＥＬの電気特性のばらつきの補正を行うこともできる。
【0253】
【0254】
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【0255】
（実施の形態５）
以下では、本発明の一態様の表示パネルの画素の構成例について説明する。
以下では、本発明の一態様の表示パネルの画素の構成例について説明する。
【0256】
【0257】
画素３００は、複数の画素３０１を有する。複数の画素３０１は、それぞれ、副画素として機能する。それぞれ異なる色を呈する複数の画素３０１によって１つの画素３００が構成されることで、表示部では、フルカラーの表示を行うことができる。
【0258】
図２５Ａ、図２５Ｂに示す画素３００は、それぞれ、３つの副画素を有する。図２５Ａに示す画素３００が有する画素３０１が呈する色の組み合わせは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、および青（Ｂ）である。図２５Ｂに示す画素３００が有する画素３０１が呈する色の組み合わせは、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、黄色（Ｙ）である。
【0259】
図２５Ｃ乃至図２５Ｅに示す画素３００は、それぞれ、４つの副画素を有する。図２５Ｃに示す画素３００が有する画素３０１が呈する色の組み合わせは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、白（Ｗ）である。白色を呈する副画素を用いることで、表示部の輝度を高めることができる。図２５Ｄに示す画素３００が有する画素３０１が呈する色の組み合わせは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、黄（Ｙ）である。図２５Ｅに示す画素３００が有する画素３０１が呈する色の組み合わせは、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、黄色（Ｙ）、白（Ｗ）である。
【0260】
１つの画素として機能させる副画素の数を増やし、赤、緑、青、シアン、マゼンタ、および黄などの色を呈する副画素を適宜組み合わせることにより、中間調の再現性を高めることができる。よって、表示品位を高めることができる。
【0261】
また、本発明の一態様の表示装置は、さまざまな規格の色域を再現することができる。例えば、テレビ放送で使われるＰＡＬ（Ｐｈａｓｅ Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ Ｌｉｎｅ）規格およびＮＴＳＣ（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ）規格、パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、プリンタなどの電子機器に用いる表示装置で広く使われているｓＲＧＢ（ｓｔａｎｄａｒｄ ＲＧＢ）規格およびＡｄｏｂｅ ＲＧＢ規格、ＨＤＴＶ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ、ハイビジョンともいう）で使われるＩＴＵ－Ｒ ＢＴ．７０９（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｕｎｉｏｎ Ｒａｄｉｏｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｅｃｔｏｒ Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ Ｓｅｒｖｉｃｅ（Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ） ７０９）規格、デジタルシネマ映写で使われるＤＣＩ－Ｐ３（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｉｎｅｍａ Ｉｎｉｔｉａｔｉｖｅｓ Ｐ３）規格、ＵＨＤＴＶ（Ｕｌｔｒａ Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ、スーパーハイビジョンともいう）で使われるＩＴＵ－Ｒ ＢＴ．２０２０（ＲＥＣ．２０２０（Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ ２０２０））規格などの色域を再現することができる。
【0262】
また、画素３００を１９２０×１０８０のマトリクス状に配置すると、いわゆるフルハイビジョン（「２Ｋ解像度」、「２Ｋ１Ｋ」、または「２Ｋ」などともいう）の解像度でフルカラー表示可能な表示装置を実現することができる。また、例えば、画素３００を３８４０×２１６０のマトリクス状に配置すると、いわゆるウルトラハイビジョン（「４Ｋ解像度」、「４Ｋ２Ｋ」、または「４Ｋ」などともいう）の解像度でフルカラー表示可能な表示装置を実現することができる。また、例えば、画素３００を７６８０×４３２０のマトリクス状に配置すると、いわゆるスーパーハイビジョン（「８Ｋ解像度」、「８Ｋ４Ｋ」、または「８Ｋ」などともいう）の解像度でフルカラー表示可能な表示装置を実現することができる。画素３００を増やすことで、１６Ｋや３２Ｋの解像度でフルカラー表示可能な表示装置を実現することも可能である。
【0263】
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【0264】
（実施の形態６）
本実施の形態では、他の実施の形態で説明したＯＳトランジスタに用いることができる金属酸化物であるＣＡＣ－ＯＳ（Ｃｌｏｕｄ－Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、およびＣＡＡＣ－ＯＳ（ｃ－ａｘｉｓ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）について説明する。
本実施の形態では、他の実施の形態で説明したＯＳトランジスタに用いることができる金属酸化物であるＣＡＣ－ＯＳ（Ｃｌｏｕｄ－Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、およびＣＡＡＣ－ＯＳ（ｃ－ａｘｉｓ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）について説明する。
【0265】
＜金属酸化物の構成＞
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。
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。
【0266】
また、ＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅは、導電性領域、およ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。
【0267】
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。
【0268】
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形成領域に用いる場合、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、および高い電界効果移動度を得ることができる。
【0269】
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。
【0270】
＜金属酸化物の構造＞
酸化物半導体は、単結晶酸化物半導体と、それ以外の非単結晶酸化物半導体と、に分けられる。非単結晶酸化物半導体としては、例えば、ＣＡＡＣ－ＯＳ、多結晶酸化物半導体、ｎｃ－ＯＳ（ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、擬似非晶質酸化物半導体（ａ－ｌｉｋｅ ＯＳ：ａｍｏｒｐｈｏｕｓ－ｌｉｋｅ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）および非晶質酸化物半導体などがある。
酸化物半導体は、単結晶酸化物半導体と、それ以外の非単結晶酸化物半導体と、に分けられる。非単結晶酸化物半導体としては、例えば、ＣＡＡＣ－ＯＳ、多結晶酸化物半導体、ｎｃ－ＯＳ（ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、擬似非晶質酸化物半導体（ａ－ｌｉｋｅ ＯＳ：ａｍｏｒｐｈｏｕｓ－ｌｉｋｅ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）および非晶質酸化物半導体などがある。
【0271】
また、酸化物半導体は、結晶構造に着目した場合、上記とは異なる分類となる場合がある。ここで、酸化物半導体における、結晶構造の分類について、図２６Ａを用いて説明を行う。図２６Ａは、酸化物半導体、代表的にはＩＧＺＯ（Ｉｎと、Ｇａと、Ｚｎと、を含む金属酸化物）の結晶構造の分類を説明する図である。
【0272】
図２６Ａに示すように、ＩＧＺＯは、大きく分けてＡｍｏｒｐｈｏｕｓ（無定形）と、Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ（結晶性）と、Ｃｒｙｓｔａｌ（結晶）と、に分類される。また、Ａｍｏｒｐｈｏｕｓの中には、ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ ａｍｏｒｐｈｏｕｓが含まれる。また、Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅの中には、ＣＡＡＣ（ｃ－ａｘｉｓ ａｌｉｇｎｅｄ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）、ｎｃ（ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）、およびＣＡＣ（Ｃｌｏｕｄ－Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）が含まれる。なお、Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅの分類には、ｓｉｎｇｌｅ ｃｒｙｓｔａｌ、ｐｏｌｙ ｃｒｙｓｔａｌ、およびｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ ａｍｏｒｐｈｏｕｓは除かれる。また、Ｃｒｙｓｔａｌの中には、ｓｉｎｇｌｅ ｃｒｙｓｔａｌ、およびｐｏｌｙ ｃｒｙｓｔａｌが含まれる。
【0273】
なお、図２６Ａに示す太枠内の構造は、Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ（無定形）と、Ｃｒｙｓｔａｌ（結晶）との間の中間状態であり、新しい境界領域（Ｎｅｗ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｐｈａｓｅ）に属する構造である。当該構造は、Ａｍｏｒｐｈｏｕｓと、Ｃｒｙｓｔａｌとの間の境界領域にある。すなわち、当該構造は、エネルギー的に不安定なＡｍｏｒｐｈｏｕｓ（無定形）や、Ｃｒｙｓｔａｌ（結晶）とは全く異なる構造と言い換えることができる。
【0274】
なお、膜または基板の結晶構造は、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ－Ｒａｙ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）像を用いて評価することができる。ここで、石英ガラス、およびＣｒｙｓｔａｌｌｉｎｅに分類される結晶構造を有するＩＧＺＯ（結晶性ＩＧＺＯともいう。）のＸＲＤスペクトルを図２６Ｂ、図２６Ｃに示す。また、図２６Ｂが石英ガラス、図２６Ｃが結晶性ＩＧＺＯのＸＲＤスペクトルである。なお、図２６Ｃに示す結晶性ＩＧＺＯの組成は、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：３［原子数比］近傍である。また、図２６Ｃに示す結晶性ＩＧＺＯの厚さは、５００ｎｍである。
【0275】
図２６Ｂの矢印に示すように、石英ガラスは、ＸＲＤスペクトルのピークの形状がほぼ左右対称である。一方で、図２６Ｃの矢印に示すように、結晶性ＩＧＺＯは、ＸＲＤスペクトルのピークの形状が左右非対称である。ＸＲＤスペクトルのピークの形状が左右非対称であることは、結晶の存在を明示している。別言すると、ＸＲＤスペクトルのピークの形状で左右対称でないと、Ａｍｏｒｐｈｏｕｓであるとは言えない。なお、図２６Ｃには、２θ＝３１°、またはその近傍に結晶相（ＩＧＺＯ ｃｒｙｓｔａｌ ｐｈａｓｅ）を明記してある。ＸＲＤスペクトルのピークにおいて、形状が左右非対称となる由来は当該結晶相（微結晶）に起因すると推定される。
【0276】
具体的には、図２６Ｃに示す、結晶性ＩＧＺＯのＸＲＤスペクトルにおいて、２θ＝３４°またはその近傍にピークを有する。また、微結晶は、２θ＝３１°またはその近傍にピークを有する。酸化物半導体膜をＸ線回折像を用いて評価する場合、図２６Ｃに示すように、２θ＝３４°またはその近傍のピークよりも低角度側のスペクトルの幅が広くなる。これは、酸化物半導体膜中に、２θ＝３１°またはその近傍にピークを有する微結晶が内在することを示唆している。
【0277】
また、膜の結晶構造は、極微電子線回折法（ＮＢＥＤ：Ｎａｎｏ Ｂｅａｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）によって観察される回折パターン（極微電子線回折パターンともいう。）にて評価することができる。基板温度を室温として成膜したＩＧＺＯ膜の回折パターンを図２６Ｄに示す。なお、図２６Ｄに示すＩＧＺＯ膜は、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１［原子数比］である酸化物ターゲットを用いて、スパッタリング法によって成膜される。また、極微電子線回折法では、プローブ径を１ｎｍとして電子線回折が行われた。
【0278】
図２６Ｄに示すように、室温成膜したＩＧＺＯ膜の回折パターンでは、ハローではなく、スポット状のパターンが観察される。このため、室温成膜したＩＧＺＯ膜は、結晶状態でもなく、非晶質状態でもない、中間状態であり、非晶質状態であると結論することはできないと推定される。
【0279】
ＣＡＡＣ－ＯＳは、ｃ軸配向性を有し、かつａ－ｂ面方向において複数のナノ結晶が連結し、歪みを有した結晶構造となっている。なお、歪みとは、複数のナノ結晶が連結する領域において、格子配列の揃った領域と、別の格子配列の揃った領域と、の間で格子配列の向きが変化している箇所を指す。
【0280】
ナノ結晶は、六角形を基本とするが、正六角形状とは限らず、非正六角形状である場合がある。また、歪みにおいて、五角形、および七角形などの格子配列を有する場合がある。なお、ＣＡＡＣ－ＯＳにおいて、歪み近傍においても、明確な結晶粒界（グレインバウンダリーともいう）を確認することはできない。即ち、格子配列の歪みによって、結晶粒界の形成が抑制されていることがわかる。これは、ＣＡＡＣ－ＯＳが、ａ－ｂ面方向において酸素原子の配列が稠密でないことや、金属元素が置換することで原子間の結合距離が変化することなどによって、歪みを許容することができるためと考えられる。
【0281】
なお、明確な結晶粒界（グレインバウンダリー）が確認される結晶構造は、いわゆる多結晶（ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌ）と呼ばれる。結晶粒界は、再結合中心となり、キャリアが捕獲されトランジスタのオン電流の低下、または電界効果移動度の低下を引き起こす可能性が高い。よって、明確な結晶粒界が確認されないＣＡＡＣ－ＯＳは、トランジスタの半導体層に好適な結晶構造を有する結晶性の酸化物の一つである。なお、ＣＡＡＣ－ＯＳを構成するには、Ｚｎを有する構成が好ましい。例えば、Ｉｎ－Ｚｎ酸化物、およびＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物は、Ｉｎ酸化物よりも結晶粒界の発生を抑制できるため好適である。
【0282】
また、ＣＡＡＣ－ＯＳは、インジウム、および酸素を有する層（以下、Ｉｎ層）と、元素Ｍ、亜鉛、および酸素を有する層（以下、（Ｍ，Ｚｎ）層）とが積層した、層状の結晶構造（層状構造ともいう）を有する傾向がある。なお、インジウムと元素Ｍは、互いに置換可能であり、（Ｍ，Ｚｎ）層の元素Ｍがインジウムと置換した場合、（Ｉｎ，Ｍ，Ｚｎ）層と表すこともできる。また、Ｉｎ層のインジウムが元素Ｍと置換した場合、（Ｉｎ，Ｍ）層と表すこともできる。
【0283】
ＣＡＡＣ－ＯＳは結晶性の高い酸化物半導体である。一方、ＣＡＡＣ－ＯＳは、明確な結晶粒界を確認することはできないため、結晶粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。また、酸化物半導体の結晶性は不純物の混入や欠陥の生成などによって低下する場合があるため、ＣＡＡＣ－ＯＳは不純物や欠陥（酸素欠損など）の少ない酸化物半導体ともいえる。したがって、ＣＡＡＣ－ＯＳを有する酸化物半導体は、物理的性質が安定する。そのため、ＣＡＡＣ－ＯＳを有する酸化物半導体は熱に強く、信頼性が高い。また、ＣＡＡＣ－ＯＳは、製造工程における高い温度（所謂サーマルバジェット）に対しても安定である。したがって、ＯＳトランジスタにＣＡＡＣ－ＯＳを用いると、製造工程の自由度を広げることが可能となる。
【0284】
ｎｃ－ＯＳは、微小な領域（例えば、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の領域、特に１ｎｍ以上３ｎｍ以下の領域）において原子配列に周期性を有する。また、ｎｃ－ＯＳは、異なるナノ結晶間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、膜全体で配向性が見られない。したがって、ｎｃ－ＯＳは、分析方法によっては、ａ－ｌｉｋｅ ＯＳや非晶質酸化物半導体と区別が付かない場合がある。
【0285】
ａ－ｌｉｋｅ ＯＳは、ｎｃ－ＯＳと非晶質酸化物半導体との間の構造を有する酸化物半導体である。ａ－ｌｉｋｅ ＯＳは、鬆または低密度領域を有する。即ち、ａ－ｌｉｋｅ ＯＳは、ｎｃ－ＯＳおよびＣＡＡＣ－ＯＳと比べて、結晶性が低い。
【0286】
酸化物半導体は、多様な構造をとり、それぞれが異なる特性を有する。本発明の一態様の酸化物半導体は、非晶質酸化物半導体、多結晶酸化物半導体、ａ－ｌｉｋｅ ＯＳ、ｎｃ－ＯＳ、ＣＡＡＣ－ＯＳのうち、二種以上を有していてもよい。
【0287】
＜酸化物半導体を有するトランジスタ＞
続いて、上記酸化物半導体をトランジスタに用いる場合について説明する。
続いて、上記酸化物半導体をトランジスタに用いる場合について説明する。
【0288】
上記酸化物半導体をトランジスタに用いることで、高い電界効果移動度のトランジスタを実現することができる。また、信頼性の高いトランジスタを実現することができる。
【0289】
また、トランジスタには、キャリア濃度の低い酸化物半導体を用いることが好ましい。酸化物半導体膜のキャリア濃度を低くする場合においては、酸化物半導体膜中の不純物濃度を低くし、欠陥準位密度を低くすればよい。本明細書等において、不純物濃度が低く、欠陥準位密度の低いことを高純度真性または実質的に高純度真性と言う。
【0290】
また、高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜は、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。
【0291】
また、酸化物半導体のトラップ準位に捕獲された電荷は、消失するまでに要する時間が長く、あたかも固定電荷のように振る舞うことがある。そのため、トラップ準位密度の高い酸化物半導体にチャネル形成領域が形成されるトランジスタは、電気特性が不安定となる場合がある。
【0292】
したがって、トランジスタの電気特性を安定にするためには、酸化物半導体中の不純物濃度を低減することが有効である。また、酸化物半導体中の不純物濃度を低減するためには、近接する膜中の不純物濃度も低減することが好ましい。不純物としては、水素、窒素、アルカリ金属、アルカリ土類金属、鉄、ニッケル、シリコン等がある。
【0293】
＜不純物＞
ここで、酸化物半導体中における各不純物の影響について説明する。
ここで、酸化物半導体中における各不純物の影響について説明する。
【0294】
酸化物半導体において、第１４族元素の一つであるシリコンや炭素が含まれると、酸化物半導体において欠陥準位が形成される。このため、酸化物半導体におけるシリコンや炭素の濃度と、酸化物半導体との界面近傍のシリコンや炭素の濃度（二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）により得られる濃度）を、２×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下とする。
【0295】
また、酸化物半導体にアルカリ金属またはアルカリ土類金属が含まれると、欠陥準位を形成し、キャリアを生成する場合がある。したがって、アルカリ金属またはアルカリ土類金属が含まれている酸化物半導体を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。このため、酸化物半導体中のアルカリ金属またはアルカリ土類金属の濃度を低減することが好ましい。具体的には、ＳＩＭＳにより得られる酸化物半導体中のアルカリ金属またはアルカリ土類金属の濃度を、１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは２×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下にする。
【0296】
また、酸化物半導体において、窒素が含まれると、キャリアである電子が生じ、キャリア濃度が増加し、ｎ型化しやすい。この結果、窒素が含まれている酸化物半導体を半導体に用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。したがって、該酸化物半導体において、窒素はできる限り低減されていることが好ましい、例えば、酸化物半導体中の窒素濃度は、ＳＩＭＳにおいて、５×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満、好ましくは５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、より好ましくは１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、さらに好ましくは５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下とする。
【0297】
また、酸化物半導体に含まれる水素は、金属原子と結合する酸素と反応して水になるため、酸素欠損を形成する場合がある。該酸素欠損に水素が入ることで、キャリアである電子が生成される場合がある。また、水素の一部が金属原子と結合する酸素と結合して、キャリアである電子を生成することがある。したがって、水素が含まれている酸化物半導体を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。このため、酸化物半導体中の水素はできる限り低減されていることが好ましい。具体的には、酸化物半導体において、ＳＩＭＳにより得られる水素濃度を、１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満、好ましくは１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満、より好ましくは５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満、さらに好ましくは１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満とする。
【0298】
不純物が十分に低減された酸化物半導体をトランジスタのチャネル形成領域に用いることで、安定した電気特性を付与することができる。
【0299】
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【0300】
（実施の形態７）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置に適用可能な発光デバイス、および発光デバイスの発光モデルについて、説明を行う。
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置に適用可能な発光デバイス、および発光デバイスの発光モデルについて、説明を行う。
【0301】
【0302】
＜シングル構造の発光デバイス＞
まず、図２７Ａに示すシングル構造の発光デバイスについて、説明を行う。
まず、図２７Ａに示すシングル構造の発光デバイスについて、説明を行う。
【0303】
図２７Ａに示す発光デバイスは、第１の電極１１０１および第２の電極１１０２の間にＥＬ層１１０３を有する。また、ＥＬ層１１０３は、正孔注入層１１１１と、正孔輸送層１１１２と、発光層１１１３と、電子輸送層１１１４と、電子注入層１１１５と、を有する。
【0304】
以下では、本発明の一態様の発光デバイスに用いることの出来る材料について説明を行う。
【0305】
＜第１の電極、および第２の電極＞
第１の電極１１０１は、陽極および陰極のいずれか一方の機能を有する。また、第２の電極１１０２は、陽極および陰極のいずれか一方の機能を有する。本実施の形態においては、第１の電極１１０１を陽極として、第２の電極１１０２を陰極として説明する。また、本実施の形態においては、第１の電極１１０１は可視光に対する反射性を有し、第２の電極１１０２は、可視光に対する透過性を有する。ただし、本発明の一態様はこれに限定されず、第２の電極１１０２は、可視光に対する反射性と、可視光に対する透過性と、を有していてもよい。例えば、マイクロキャビティ構造を有する発光デバイスを作製する場合は、可視光に対する反射性を有する電極と、可視光に対する反射性および透過性の双方を有する電極とを好適に用いることができる。
第１の電極１１０１は、陽極および陰極のいずれか一方の機能を有する。また、第２の電極１１０２は、陽極および陰極のいずれか一方の機能を有する。本実施の形態においては、第１の電極１１０１を陽極として、第２の電極１１０２を陰極として説明する。また、本実施の形態においては、第１の電極１１０１は可視光に対する反射性を有し、第２の電極１１０２は、可視光に対する透過性を有する。ただし、本発明の一態様はこれに限定されず、第２の電極１１０２は、可視光に対する反射性と、可視光に対する透過性と、を有していてもよい。例えば、マイクロキャビティ構造を有する発光デバイスを作製する場合は、可視光に対する反射性を有する電極と、可視光に対する反射性および透過性の双方を有する電極とを好適に用いることができる。
【0306】
第１の電極１１０１、および第２の電極１１０２としては、それぞれ、金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを適宜用いることができる。具体的には、Ｉｎ－Ｓｎ酸化物（ＩＴＯともいう）、Ｉｎ－Ｓｉ－Ｓｎ酸化物（ＩＴＳＯともいう）、Ｉｎ－Ｚｎ酸化物、Ｉｎ－Ｗ－Ｚｎ酸化物が挙げられる。その他、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、イットリウム（Ｙ）、ネオジム（Ｎｄ）などの金属、およびこれらを適宜組み合わせて含む合金を用いることもできる。その他、上記例示のない元素周期表の第１族または第２族に属する元素（例えば、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ））、ユウロピウム（Ｅｕ）、イッテルビウム（Ｙｂ）などの希土類金属およびこれらを適宜組み合わせて含む合金、グラフェン等を用いることができる。
【0307】
なお、第１の電極１１０１、および第２の電極１１０２は、スパッタリング法や真空蒸着法を用いて形成することができる。
【0308】
＜正孔注入層＞
正孔注入層１１１１は、第１の有機化合物と、第２の有機化合物と、を有することが好ましい。第１の有機化合物は、第２の有機化合物に対し、電子受容性を示す材料である。また、第２の有機化合物は、最高被占有軌道準位（ＨＯＭＯ準位）が－５．７ｅＶ以上－５．４ｅＶ以下の比較的深いＨＯＭＯ準位を有する材料である。第２の有機化合物が比較的深いＨＯＭＯ準位を有することによって、正孔輸送層１１１２への正孔の注入が容易となる。
正孔注入層１１１１は、第１の有機化合物と、第２の有機化合物と、を有することが好ましい。第１の有機化合物は、第２の有機化合物に対し、電子受容性を示す材料である。また、第２の有機化合物は、最高被占有軌道準位（ＨＯＭＯ準位）が－５．７ｅＶ以上－５．４ｅＶ以下の比較的深いＨＯＭＯ準位を有する材料である。第２の有機化合物が比較的深いＨＯＭＯ準位を有することによって、正孔輸送層１１１２への正孔の注入が容易となる。
【0309】
第１の有機化合物は、電子吸引基（特にフルオロ基のようなハロゲン基やシアノ基）を有する有機化合物等を用いることができ、そのような材料の中から、上記第２の有機化合物に対して電子受容性を示す材料を適宜選択すればよい。このような有機化合物としては、例えば、７，７，８，８－テトラシアノ－２，３，５，６－テトラフルオロキノジメタン（略称：Ｆ４－ＴＣＮＱ）、クロラニル、２，３，６，７，１０，１１－ヘキサシアノ－１，４，５，８，９，１２－ヘキサアザトリフェニレン（略称：ＨＡＴ－ＣＮ）、１，３，４，５，７，８－ヘキサフルオロテトラシアノ－ナフトキノジメタン（略称：Ｆ６－ＴＣＮＮＱ）、２－（７－ジシアノメチレン－１，３，４，５，６，８，９，１０－オクタフルオロ－７Ｈ－ピレン－２－イリデン）マロノニトリル等を挙げることができる。特に、ＨＡＴ－ＣＮのように複素原子を複数有する縮合芳香環に電子吸引基が結合している化合物が、熱的に安定であり好ましい。また、電子吸引基（特にフルオロ基のようなハロゲン基やシアノ基）を有する［３］ラジアレン誘導体は、電子受容性が非常に高いため好ましく、具体的にはα，α’，α’’－１，２，３－シクロプロパントリイリデントリス［４－シアノ－２，３，５，６－テトラフルオロベンゼンアセトニトリル］、α，α’，α’’－１，２，３－シクロプロパントリイリデントリス［２，６－ジクロロ－３，５－ジフルオロ－４－（トリフルオロメチル）ベンゼンアセトニトリル］、α，α’，α’’－１，２，３－シクロプロパントリイリデントリス［２，３，４，５，６－ペンタフルオロベンゼンアセトニトリル］などが挙げられる。
【0310】
第２の有機化合物は、正孔輸送性を有する有機化合物であることが好ましく、カルバゾール骨格、ジベンゾフラン骨格、ジベンゾチオフェン骨格およびアントラセン骨格の少なくともいずれか一つを有していることが好ましい。特に、ジベンゾフラン環またはジベンゾチオフェン環を含む置換基を有する芳香族アミン、ナフタレン環を有する芳香族モノアミン、または９－フルオレニル基がアリーレン基を介してアミンの窒素に結合する芳香族モノアミンであってもよい。
【0311】
なお、第２の有機化合物が、Ｎ，Ｎ－ビス（４－ビフェニル）アミノ基を有する材料であると、寿命の良好な発光デバイスを作製することができるため好ましい。
【0312】
＜正孔輸送層＞
正孔輸送層１１１２は、２層以上の積層構造であると好ましい。例えば、正孔輸送層１１１２は、第１の層と、第１の層上の第２の層とを有し、第１の層は、第３の有機化合物を有し、第２の層は、第４の有機化合物を有すると好ましい。
正孔輸送層１１１２は、２層以上の積層構造であると好ましい。例えば、正孔輸送層１１１２は、第１の層と、第１の層上の第２の層とを有し、第１の層は、第３の有機化合物を有し、第２の層は、第４の有機化合物を有すると好ましい。
【0313】
第３の有機化合物、および第４の有機化合物は、それぞれ正孔輸送性を有する有機化合物であることが好ましい。第３の有機化合物、および第４の有機化合物は、上記第２の有機化合物として用いることが可能な有機化合物と同様の材料を用いることができる。
【0314】
第２の有機化合物のＨＯＭＯ準位と第３の有機化合物のＨＯＭＯ準位では、第３の有機化合物のＨＯＭＯ準位の方が深く、その差が０．２ｅＶ以下になるように各々材料を選択することが好ましい。なお、第２の有機化合物と第３の有機化合物は同じ材料であることがさらに好ましい。
【0315】
また、第３の有機化合物のＨＯＭＯ準位と、第４の有機化合物のＨＯＭＯ準位では、第４の有機化合物のＨＯＭＯ準位の方が深いことが好ましい。さらに、その差が０．２ｅＶ以下になるように各々材料を選択するとよい。第２の有機化合物乃至第４の有機化合物のＨＯＭＯ準位が以上のような関係であることによって、各層にスムーズに正孔が注入され、駆動電圧の上昇や発光層における正孔の過少状態を防ぐことができる。
【0316】
なお、第２の有機化合物乃至第４の有機化合物は、各々正孔輸送性骨格を有することが好ましい。当該正孔輸送性骨格としては、これら有機化合物のＨＯＭＯ準位が浅くなりすぎないカルバゾール骨格、ジベンゾフラン骨格、ジベンゾチオフェン骨格およびアントラセン骨格が好ましい。また、上記の正孔輸送性骨格が隣り合う層同士の材料（例えば第２の有機化合物と第３の有機化合物または第３の有機化合物と第４の有機化合物）で共通していると、正孔の注入がスムーズになるため好ましい。特にこれらの正孔輸送性骨格としては、ジベンゾフラン骨格が好ましい。
【0317】
また、隣り合う層に含まれる材料（例えば第２の有機化合物と第３の有機化合物、または第３の有機化合物と第４の有機化合物）が同じ材料であるとより正孔の注入がスムーズとなるため好ましい構成である。特に第２の有機化合物と第３の有機化合物が同じ材料である構成が好ましい。
【0318】
＜発光層＞
発光層１１１３は、第５の有機化合物と、第６の有機化合物と、を有すると好ましい。第５の有機化合物は発光中心材料を有する材料（発光材料、またはゲスト材料ともいう）であり、第６の有機化合物は、第５の有機化合物を分散するためのホスト材料である。なお、第６の有機化合物を１種または複数種（例えば、ホスト材料、およびアシスト材料の２種類）の有機化合物によって構成してもよい。１種または複数種の有機化合物としては、本実施の形態で説明する正孔輸送性材料および電子輸送性材料の一方または双方を用いることができる。また、１種または複数種の有機化合物として、バイポーラ性材料を用いてもよい。
発光層１１１３は、第５の有機化合物と、第６の有機化合物と、を有すると好ましい。第５の有機化合物は発光中心材料を有する材料（発光材料、またはゲスト材料ともいう）であり、第６の有機化合物は、第５の有機化合物を分散するためのホスト材料である。なお、第６の有機化合物を１種または複数種（例えば、ホスト材料、およびアシスト材料の２種類）の有機化合物によって構成してもよい。１種または複数種の有機化合物としては、本実施の形態で説明する正孔輸送性材料および電子輸送性材料の一方または双方を用いることができる。また、１種または複数種の有機化合物として、バイポーラ性材料を用いてもよい。
【0319】
また、発光層１１１３は、単層構造、または２層以上の積層構造であってもよい。なお、２層以上の積層構造の場合、複数の層に異なる発光材料が含まれていてもよい。
【0320】
また、第５の有機化合物は、発光材料であり、当該発光材料の発光色としては、青色、紫色、青紫色、緑色、黄緑色、黄色、橙色、赤色などとすればよい。なお、本発明の一態様においては、発光層１１１３が蛍光発光材料を有する場合、特に、発光色を青色とすることが好適である。
【0321】
なお、発光層１１１３に用いることができる発光材料としては、特に限定は無く、一重項励起エネルギーを可視光領域もしくは近赤外光領域の発光に変える発光材料（蛍光発光材料）、または三重項励起エネルギーを可視光領域もしくは近赤外光領域の発光に変える発光材料（燐光発光材料または熱活性化遅延蛍光（Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｄｅｌａｙｅｄ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ：ＴＡＤＦ）材料）を用いることができる。
【0322】
＜蛍光発光材料＞
一重項励起エネルギーを発光に変える発光材料としては、蛍光発光材料が挙げられ、例えば、ピレン誘導体、アントラセン誘導体、トリフェニレン誘導体、フルオレン誘導体、カルバゾール誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ジベンゾキノキサリン誘導体、キノキサリン誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、フェナントレン誘導体、ナフタレン誘導体などが挙げられる。特にピレン誘導体は発光量子収率が高いので好ましい。ピレン誘導体の具体例としては、Ｎ，Ｎ’－ビス（３－メチルフェニル）－Ｎ，Ｎ’－ビス［３－（９－フェニル－９Ｈ－フルオレン－９－イル）フェニル］ピレン－１，６－ジアミン（略称：１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ）、Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－Ｎ，Ｎ’－ビス［４－（９－フェニル－９Ｈ－フルオレン－９－イル）フェニル］ピレン－１，６－ジアミン（略称：１，６ＦＬＰＡＰｒｎ）、Ｎ，Ｎ’－ビス（ジベンゾフラン－２－イル）－Ｎ，Ｎ’－ジフェニルピレン－１，６－ジアミン（略称：１，６ＦｒＡＰｒｎ）、Ｎ，Ｎ’－ビス（ジベンゾチオフェン－２－イル）－Ｎ，Ｎ’－ジフェニルピレン－１，６－ジアミン（略称：１，６ＴｈＡＰｒｎ）、Ｎ，Ｎ’－（ピレン－１，６－ジイル）ビス［（Ｎ－フェニルベンゾ［ｂ］ナフト［１，２－ｄ］フラン）－６－アミン］（略称：１，６ＢｎｆＡＰｒｎ）、Ｎ，Ｎ’－（ピレン－１，６－ジイル）ビス［（Ｎ－フェニルベンゾ［ｂ］ナフト［１，２－ｄ］フラン）－８－アミン］（略称：１，６ＢｎｆＡＰｒｎ－０２）、Ｎ，Ｎ’－（ピレン－１，６－ジイル）ビス［（６，Ｎ－ジフェニルベンゾ［ｂ］ナフト［１，２－ｄ］フラン）－８－アミン］（略称：１，６ＢｎｆＡＰｒｎ－０３）などが挙げられる。
一重項励起エネルギーを発光に変える発光材料としては、蛍光発光材料が挙げられ、例えば、ピレン誘導体、アントラセン誘導体、トリフェニレン誘導体、フルオレン誘導体、カルバゾール誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ジベンゾキノキサリン誘導体、キノキサリン誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、フェナントレン誘導体、ナフタレン誘導体などが挙げられる。特にピレン誘導体は発光量子収率が高いので好ましい。ピレン誘導体の具体例としては、Ｎ，Ｎ’－ビス（３－メチルフェニル）－Ｎ，Ｎ’－ビス［３－（９－フェニル－９Ｈ－フルオレン－９－イル）フェニル］ピレン－１，６－ジアミン（略称：１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ）、Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－Ｎ，Ｎ’－ビス［４－（９－フェニル－９Ｈ－フルオレン－９－イル）フェニル］ピレン－１，６－ジアミン（略称：１，６ＦＬＰＡＰｒｎ）、Ｎ，Ｎ’－ビス（ジベンゾフラン－２－イル）－Ｎ，Ｎ’－ジフェニルピレン－１，６－ジアミン（略称：１，６ＦｒＡＰｒｎ）、Ｎ，Ｎ’－ビス（ジベンゾチオフェン－２－イル）－Ｎ，Ｎ’－ジフェニルピレン－１，６－ジアミン（略称：１，６ＴｈＡＰｒｎ）、Ｎ，Ｎ’－（ピレン－１，６－ジイル）ビス［（Ｎ－フェニルベンゾ［ｂ］ナフト［１，２－ｄ］フラン）－６－アミン］（略称：１，６ＢｎｆＡＰｒｎ）、Ｎ，Ｎ’－（ピレン－１，６－ジイル）ビス［（Ｎ－フェニルベンゾ［ｂ］ナフト［１，２－ｄ］フラン）－８－アミン］（略称：１，６ＢｎｆＡＰｒｎ－０２）、Ｎ，Ｎ’－（ピレン－１，６－ジイル）ビス［（６，Ｎ－ジフェニルベンゾ［ｂ］ナフト［１，２－ｄ］フラン）－８－アミン］（略称：１，６ＢｎｆＡＰｒｎ－０３）などが挙げられる。
【0323】
その他にも、５，６－ビス［４－（１０－フェニル－９－アントリル）フェニル］－２，２’－ビピリジン（略称：ＰＡＰ２ＢＰｙ）、５，６－ビス［４’－（１０－フェニル－９－アントリル）ビフェニル－４－イル］－２，２’－ビピリジン（略称：ＰＡＰＰ２ＢＰｙ）、Ｎ，Ｎ’－ビス［４－（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）フェニル］－Ｎ，Ｎ’－ジフェニルスチルベン－４，４’－ジアミン（略称：ＹＧＡ２Ｓ）、４－（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）－４’－（１０－フェニル－９－アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＹＧＡＰＡ）、４－（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）－４’－（９，１０－ジフェニル－２－アントリル）トリフェニルアミン（略称：２ＹＧＡＰＰＡ）、Ｎ，９－ジフェニル－Ｎ－［４－（１０－フェニル－９－アントリル）フェニル］－９Ｈ－カルバゾール－３－アミン（略称：ＰＣＡＰＡ）、４－（１０－フェニル－９－アントリル）－４’－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡＰＡ）、４－［４－（１０－フェニル－９－アントリル）フェニル］－４’－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡＰＢＡ）、ペリレン、２，５，８，１１－テトラ（ｔｅｒｔ－ブチル）ペリレン（略称：ＴＢＰ）、Ｎ，Ｎ’’－（２－ｔｅｒｔ－ブチルアントラセン－９，１０－ジイルジ－４，１－フェニレン）ビス［Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－トリフェニル－１，４－フェニレンジアミン］（略称：ＤＰＡＢＰＡ）、Ｎ，９－ジフェニル－Ｎ－［４－（９，１０－ジフェニル－２－アントリル）フェニル］－９Ｈ－カルバゾール－３－アミン（略称：２ＰＣＡＰＰＡ）、Ｎ－［４－（９，１０－ジフェニル－２－アントリル）フェニル］－Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－トリフェニル－１，４－フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＰＰＡ）等を用いることができる。
【0324】
三重項励起エネルギーを発光に変える発光材料としては、例えば、燐光発光材料や熱活性化遅延蛍光を示すＴＡＤＦ材料が挙げられる。ＴＡＤＦ材料の詳細については、後述する。
【0325】
＜燐光発光材料＞
燐光発光材料としては、例えば、４Ｈ－トリアゾール骨格、１Ｈ－トリアゾール骨格、イミダゾール骨格、ピリミジン骨格、ピラジン骨格、またはピリジン骨格を有する有機金属錯体（特にイリジウム錯体）、電子吸引基を有するフェニルピリジン誘導体を配位子とする有機金属錯体（特にイリジウム錯体）、白金錯体、希土類金属錯体等が挙げられる。
燐光発光材料としては、例えば、４Ｈ－トリアゾール骨格、１Ｈ－トリアゾール骨格、イミダゾール骨格、ピリミジン骨格、ピラジン骨格、またはピリジン骨格を有する有機金属錯体（特にイリジウム錯体）、電子吸引基を有するフェニルピリジン誘導体を配位子とする有機金属錯体（特にイリジウム錯体）、白金錯体、希土類金属錯体等が挙げられる。
【0326】
青色または緑色を呈し、発光スペクトルのピーク波長が４５０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下である燐光発光材料としては、以下のような材料が挙げられる。
【0327】
例えば、トリス｛２－［５－（２－メチルフェニル）－４－（２，６－ジメチルフェニル）－４Ｈ－１，２，４－トリアゾール－３－イル－κＮ２］フェニル－κＣ｝イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｐｔｚ－ｄｍｐ）３］）、トリス（５－メチル－３，４－ジフェニル－４Ｈ－１，２，４－トリアゾラト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（Ｍｐｔｚ）３］）、トリス［４－（３－ビフェニル）－５－イソプロピル－３－フェニル－４Ｈ－１，２，４－トリアゾラト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｉＰｒｐｔｚ－３ｂ）３］）、トリス［３－（５－ビフェニル）－５－イソプロピル－４－フェニル－４Ｈ－１，２，４－トリアゾラト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｉＰｒ５ｂｔｚ）３］）、のような４Ｈ－トリアゾール骨格を有する有機金属錯体、トリス［３－メチル－１－（２－メチルフェニル）－５－フェニル－１Ｈ－１，２，４－トリアゾラト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（Ｍｐｔｚ１－ｍｐ）３］）、トリス（１－メチル－５－フェニル－３－プロピル－１Ｈ－１，２，４－トリアゾラト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（Ｐｒｐｔｚ１－Ｍｅ）３］）のような１Ｈ－トリアゾール骨格を有する有機金属錯体、ｆａｃ－トリス［１－（２，６－ジイソプロピルフェニル）－２－フェニル－１Ｈ－イミダゾール］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｉＰｒｐｍｉ）３］）、トリス［３－（２，６－ジメチルフェニル）－７－メチルイミダゾ［１，２－ｆ］フェナントリジナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｄｍｐｉｍｐｔ－Ｍｅ）３］）のようなイミダゾール骨格を有する有機金属錯体、ビス［２－（４’，６’－ジフルオロフェニル）ピリジナト－Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）テトラキス（１－ピラゾリル）ボラート（略称：ＦＩｒ６）、ビス［２－（４’，６’－ジフルオロフェニル）ピリジナト－Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：ＦＩｒｐｉｃ）、ビス｛２－［３’，５’－ビス（トリフルオロメチル）フェニル］ピリジナト－Ｎ，Ｃ２’｝イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：［Ｉｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ）］）、ビス［２－（４’，６’－ジフルオロフェニル）ピリジナト－Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：ＦＩｒ（ａｃａｃ））のように電子吸引基を有するフェニルピリジン誘導体を配位子とする有機金属錯体等が挙げられる。
【0328】
緑色または黄色を呈し、発光スペクトルのピーク波長が４９５ｎｍ以上５９０ｎｍ以下である燐光発光材料としては、以下のような材料が挙げられる。
【0329】
例えば、トリス（４－メチル－６－フェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）３］）、トリス（４－ｔ－ブチル－６－フェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）３］）、（アセチルアセトナト）ビス（６－メチル－４－フェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）、（アセチルアセトナト）ビス（６－ｔｅｒｔ－ブチル－４－フェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）、（アセチルアセトナト）ビス［６－（２－ノルボルニル）－４－フェニルピリミジナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｎｂｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）、（アセチルアセトナト）ビス［５－メチル－６－（２－メチルフェニル）－４－フェニルピリミジナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｍｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）、（アセチルアセトナト）ビス｛４，６－ジメチル－２－［６－（２，６－ジメチルフェニル）－４－ピリミジニル－κＮ３］フェニル－κＣ｝イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｄｍｐｐｍ－ｄｍｐ）２（ａｃａｃ）］）、（アセチルアセトナト）ビス（４，６－ジフェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）のようなピリミジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体、（アセチルアセトナト）ビス（３，５－ジメチル－２－フェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｐｒ－Ｍｅ）２（ａｃａｃ）］）、（アセチルアセトナト）ビス（５－イソプロピル－３－メチル－２－フェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｐｒ－ｉＰｒ）２（ａｃａｃ）］）のようなピラジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体、トリス（２－フェニルピリジナト－Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｐｐｙ）３］）、ビス（２－フェニルピリジナト－Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：［Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ）］）、ビス（ベンゾ［ｈ］キノリナト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：［Ｉｒ（ｂｚｑ）２（ａｃａｃ）］）、トリス（ベンゾ［ｈ］キノリナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｂｚｑ）３］）、トリス（２－フェニルキノリナト－Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｐｑ）３］）、ビス（２－フェニルキノリナト－Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：［Ｉｒ（ｐｑ）２（ａｃａｃ）］）、［２－（４－フェニル－２－ピリジニル－κＮ）フェニル－κＣ］ビス［２－（２－ピリジニル－κＮ）フェニル－κＣ］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｐｐｙ）２（４ｄｐｐｙ）］）、ビス［２－（２－ピリジニル－κＮ）フェニル－κＣ］［２－（４－メチル－５－フェニル－２－ピリジニル－κＮ）フェニル－κＣ］のようなピリジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体、ビス（２，４－ジフェニル－１，３－オキサゾラト－Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：［Ｉｒ（ｄｐｏ）２（ａｃａｃ）］）、ビス｛２－［４’－（パーフルオロフェニル）フェニル］ピリジナト－Ｎ，Ｃ２’｝イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：［Ｉｒ（ｐ－ＰＦ－ｐｈ）２（ａｃａｃ）］）、ビス（２－フェニルベンゾチアゾラト－Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：［Ｉｒ（ｂｔ）２（ａｃａｃ）］）などの有機金属錯体の他、トリス（アセチルアセトナト）（モノフェナントロリン）テルビウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｔｂ（ａｃａｃ）３（Ｐｈｅｎ）］）のような希土類金属錯体が挙げられる。
【0330】
黄色または赤色を呈し、発光スペクトルのピーク波長が５７０ｎｍ以上７５０ｎｍ以下である燐光発光材料としては、以下のような材料が挙げられる。
【0331】
例えば、（ジイソブチリルメタナト）ビス［４，６－ビス（３－メチルフェニル）ピリミジナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（５ｍｄｐｐｍ）２（ｄｉｂｍ）］）、ビス［４，６－ビス（３－メチルフェニル）ピリミジナト］（ジピバロイルメタナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（５ｍｄｐｐｍ）２（ｄｐｍ）］）、ビス［４，６－ジ（ナフタレン－１－イル）ピリミジナト］（ジピバロイルメタナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｄ１ｎｐｍ）２（ｄｐｍ）］）、トリス（４－ｔ－ブチル－６－フェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）３］）のようなピリミジン骨格を有する有機金属錯体、（アセチルアセトナト）ビス（２，３，５－トリフェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ａｃａｃ）］）、ビス（２，３，５－トリフェニルピラジナト）（ジピバロイルメタナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｔｐｐｒ）２（ｄｐｍ）］）、ビス｛４，６－ジメチル－２－［３－（３，５－ジメチルフェニル）－５－フェニル－２－ピラジニル－κＮ］フェニル－κＣ｝（２，６－ジメチル－３，５－ヘプタンジオナト－κ２Ｏ，Ｏ’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ－Ｐ）２（ｄｉｂｍ）］）、ビス｛４，６－ジメチル－２－［５－（４－シアノ－２，６－ジメチルフェニル）－３－（３，５－ジメチルフェニル）－２－ピラジニル－κＮ］フェニル－κＣ｝（２，２，６，６－テトラメチル－３，５－ヘプタンジオナト－κ２Ｏ，Ｏ’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ－ｄｍＣＰ）２（ｄｐｍ）］）、（アセチルアセトナト）ビス［２－メチル－３－フェニルキノキサリナト－Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｍｐｑ）２（ａｃａｃ）］）、（アセチルアセトナト）ビス（２，３－ジフェニルキノキサリナト－Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｄｐｑ）２（ａｃａｃ）］）、（アセチルアセトナト）ビス［２，３－ビス（４－フルオロフェニル）キノキサリナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ）］）、ビス｛４，６－ジメチル－２－［５－（５－シアノ－２－メチルフェニル）－３－（３，５－ジメチルフェニル）－２－ピラジニル－κＮ］フェニル－κＣ｝（２，２，６，６－テトラメチル－３，５－ヘプタンジオナト－κ２Ｏ，Ｏ’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ－ｍ５ＣＰ）２（ｄｐｍ）］）のようなピラジン骨格を有する有機金属錯体や、トリス（１－フェニルイソキノリナト－Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｐｉｑ）３］）、ビス（１－フェニルイソキノリナト－Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：［Ｉｒ（ｐｉｑ）２（ａｃａｃ）］）、ビス［４，６－ジメチル－２－（２－キノリニル－κＮ）フェニル－κＣ］（２，４－ペンタンジオナト－κ２Ｏ，Ｏ’）イリジウム（ＩＩＩ）のようなピリジン骨格を有する有機金属錯体、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８－オクタエチル－２１Ｈ，２３Ｈ－ポルフィリン白金（ＩＩ）（略称：［ＰｔＯＥＰ］）のような白金錯体、トリス（１，３－ジフェニル－１，３－プロパンジオナト）（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｅｕ（ＤＢＭ）３（Ｐｈｅｎ）］）、トリス［１－（２－テノイル）－３，３，３－トリフルオロアセトナト］（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｅｕ（ＴＴＡ）３（Ｐｈｅｎ）］）のような希土類金属錯体が挙げられる。
【0332】
発光層に用いる有機化合物（ホスト材料、アシスト材料等）としては、発光材料のエネルギーギャップより大きなエネルギーギャップを有する材料を、一種もしくは複数種選択して用いることができる。
【0333】
蛍光発光材料と組み合わせて用いる有機化合物（ホスト材料）としては、一重項励起状態のエネルギー準位が大きく、三重項励起状態のエネルギー準位が小さい有機化合物を用いるのが好ましい。
【0334】
一部上記の具体例と重複するが、発光材料（蛍光発光材料、燐光発光材料）との好ましい組み合わせという観点から、以下に有機化合物の具体例を示す。
【0335】
蛍光発光材料と組み合わせて用いることができる有機化合物（ホスト材料）としては、アントラセン誘導体、テトラセン誘導体、フェナントレン誘導体、ピレン誘導体、クリセン誘導体、ジベンゾ［ｇ，ｐ］クリセン誘導体等の縮合多環芳香族化合物が挙げられる。
【0336】
蛍光発光材料と組み合わせて用いる有機化合物（ホスト材料）の具体例としては、９－フェニル－３－［４－（１０－フェニル－９－アントリル）フェニル］－９Ｈ－カルバゾール（略称：ＰＣｚＰＡ）、３，６－ジフェニル－９－［４－（１０－フェニル－９－アントリル）フェニル］－９Ｈ－カルバゾール（略称：ＤＰＣｚＰＡ）、３－［４－（１－ナフチル）－フェニル］－９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール（略称：ＰＣＰＮ）、９，１０－ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、Ｎ，Ｎ－ジフェニル－９－［４－（１０－フェニル－９－アントリル）フェニル］－９Ｈ－カルバゾール－３－アミン（略称：ＣｚＡ１ＰＡ）、４－（１０－フェニル－９－アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＤＰｈＰＡ）、ＹＧＡＰＡ、ＰＣＡＰＡ、Ｎ，９－ジフェニル－Ｎ－｛４－［４－（１０－フェニル－９－アントリル）フェニル］フェニル｝－９Ｈ－カルバゾール－３－アミン（略称：ＰＣＡＰＢＡ）、Ｎ－（９，１０－ジフェニル－２－アントリル）－Ｎ，９－ジフェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）、６，１２－ジメトキシ－５，１１－ジフェニルクリセン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’，Ｎ’’’，Ｎ’’’－オクタフェニルジベンゾ［ｇ，ｐ］クリセン－２，７，１０，１５－テトラアミン（略称：ＤＢＣ１）、９－［４－（１０－フェニル－９－アントラセニル）フェニル］－９Ｈ－カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）、７－［４－（１０－フェニル－９－アントリル）フェニル］－７Ｈ－ジベンゾ［ｃ，ｇ］カルバゾール（略称：ｃｇＤＢＣｚＰＡ）、６－［３－（９，１０－ジフェニル－２－アントリル）フェニル］－ベンゾ［ｂ］ナフト［１，２－ｄ］フラン（略称：２ｍＢｎｆＰＰＡ）、９－フェニル－１０－｛４－（９－フェニル－９Ｈ－フルオレン－９－イル）－ビフェニル－４’－イル｝－アントラセン（略称：ＦＬＰＰＡ）、９，１０－ビス（３，５－ジフェニルフェニル）アントラセン（略称：ＤＰＰＡ）、９，１０－ジ（２－ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、２－ｔｅｒｔ－ブチル－９，１０－ジ（２－ナフチル）アントラセン（略称：ｔ－ＢｕＤＮＡ）、９，９’－ビアントリル（略称：ＢＡＮＴ）、９，９’－（スチルベン－３，３’－ジイル）ジフェナントレン（略称：ＤＰＮＳ）、９，９’－（スチルベン－４，４’－ジイル）ジフェナントレン（略称：ＤＰＮＳ２）、１，３，５－トリ（１－ピレニル）ベンゼン（略称：ＴＰＢ３）、５，１２－ジフェニルテトラセン、５，１２－ビス（ビフェニル－２－イル）テトラセンなどが挙げられる。
【0337】
燐光発光材料と組み合わせて用いる有機化合物（ホスト材料）としては、発光材料の三重項励起エネルギー（基底状態と三重項励起状態とのエネルギー差）よりも三重項励起エネルギーの大きい有機化合物を選択すればよい。
【0338】
励起錯体を形成させるべく複数の有機化合物（例えば、第１のホスト材料、および第２のホスト材料（またはアシスト材料）等）を発光材料と組み合わせて用いる場合は、これらの複数の有機化合物を燐光発光材料（特に有機金属錯体）と混合して用いることが好ましい。
【0339】
このような構成とすることにより、励起錯体から発光材料へのエネルギー移動であるＥｘＴＥＴ（Ｅｘｃｉｐｌｅｘ－Ｔｒｉｐｌｅｔ Ｅｎｅｒｇｙ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）を用いた発光を効率よく得ることができる。なお、複数の有機化合物の組み合わせとしては、励起錯体が形成しやすいものがよく、正孔を受け取りやすい化合物（正孔輸送性材料）と、電子を受け取りやすい化合物（電子輸送性材料）とを組み合わせることが特に好ましい。発光材料の最も低エネルギー側の吸収帯の波長と重なるような発光を呈する励起錯体を形成するような組み合わせを選択することで、エネルギー移動がスムーズとなり、効率よく発光を得ることができる。なお、正孔輸送性材料および電子輸送性材料の具体例については、本実施の形態で示す材料を用いることができる。この構成により、発光デバイスの高効率、低電圧、長寿命を同時に実現できる。
【0340】
励起錯体を形成する材料の組み合わせとしては、正孔輸送性材料のＨＯＭＯ準位が電子輸送性材料のＨＯＭＯ準位以上の値であると好ましい。正孔輸送性材料のＬＵＭＯ準位（最低空軌道準位）が電子輸送性材料のＬＵＭＯ準位以上の値であると好ましい。材料のＬＵＭＯ準位およびＨＯＭＯ準位は、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定によって測定される材料の電気化学特性（還元電位および酸化電位）から導出することができる。
【0341】
励起錯体の形成は、例えば正孔輸送性材料の発光スペクトル、電子輸送性材料の発光スペクトル、およびこれら材料を混合した混合膜の発光スペクトルを比較し、混合膜の発光スペクトルが、各材料の発光スペクトルよりも長波長シフトする（または長波長側に新たなピークを持つ）現象を観測することにより確認することができる。または、正孔輸送性材料の過渡フォトルミネッセンス（ＰＬ）、電子輸送性材料の過渡ＰＬ、およびこれら材料を混合した混合膜の過渡ＰＬを比較し、混合膜の過渡ＰＬ寿命が、各材料の過渡ＰＬ寿命よりも長寿命成分を有する、または遅延成分の割合が大きくなるなどの過渡応答の違いを観測することにより、確認することができる。また、上述の過渡ＰＬは過渡エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）と読み替えても構わない。すなわち、正孔輸送性材料の過渡ＥＬ、電子輸送性を有する材料の過渡ＥＬ、およびこれらの混合膜の過渡ＥＬを比較し、過渡応答の違いを観測することによっても、励起錯体の形成を確認することができる。
【0342】
燐光発光材料と組み合わせて用いることができる有機化合物としては、芳香族アミン（芳香族アミン骨格を有する化合物）、カルバゾール誘導体（カルバゾール骨格を有する化合物）、ジベンゾチオフェン誘導体（チオフェン誘導体）、ジベンゾフラン誘導体（フラン誘導体）、亜鉛やアルミニウム系の金属錯体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、キノキサリン誘導体、ジベンゾキノキサリン誘導体、ピリミジン誘導体、トリアジン誘導体、ピリジン誘導体、ビピリジン誘導体、フェナントロリン誘導体等が挙げられる。
【0343】
正孔輸送性の高い有機化合物である芳香族アミン、カルバゾール誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、ジベンゾフラン誘導体の具体例としては、以下の材料が挙げられる。
【0344】
カルバゾール誘導体としては、ビカルバゾール誘導体（例えば、３，３’－ビカルバゾール誘導体）、カルバゾリル基を有する芳香族アミン等が挙げられる。
【0345】
ビカルバゾール誘導体（例えば、３，３’－ビカルバゾール誘導体）としては、具体的には、３，３’－ビス（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール）（略称：ＰＣＣＰ）、９，９’－ビス（１，１’－ビフェニル－４－イル）－３，３’－ビ－９Ｈ－カルバゾール、９，９’－ビス（１，１’－ビフェニル－３－イル）－３，３’－ビ－９Ｈ－カルバゾール、９－（１，１’－ビフェニル－３－イル）－９’－（１，１’－ビフェニル－４－イル）－９Ｈ，９’Ｈ－３，３’－ビカルバゾール（略称：ｍＢＰＣＣＢＰ）、９－（２－ナフチル）－９’－フェニル－９Ｈ，９’Ｈ－３，３’－ビカルバゾール（略称：βＮＣＣＰ）などが挙げられる。
【0346】
カルバゾリル基を有する芳香族アミンとしては、具体的には、ＰＣＢＡ１ＢＰ、Ｎ－（４－ビフェニル）－Ｎ－（９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－イル）－９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－アミン（略称：ＰＣＢｉＦ）、ＰＣＢＢｉＦ、ＰＣＢＢｉ１ＢＰ、ＰＣＢＡＮＢ、ＰＣＢＮＢＢ、４－フェニルジフェニル－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）アミン（略称：ＰＣＡ１ＢＰ）、Ｎ，Ｎ’－ビス（９－フェニルカルバゾール－３－イル）－Ｎ，Ｎ’－ジフェニルベンゼン－１，３－ジアミン（略称：ＰＣＡ２Ｂ）、Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’－トリフェニル－Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’－トリス（９－フェニルカルバゾール－３－イル）ベンゼン－１，３，５－トリアミン（略称：ＰＣＡ３Ｂ）、９，９－ジメチル－Ｎ－フェニル－Ｎ－［４－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）フェニル］フルオレン－２－アミン（略称：ＰＣＢＡＦ）、ＰＣＢＡＳＦ、３－［Ｎ－（９－フェニルカルバゾール－３－イル）－Ｎ－フェニルアミノ］－９－フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）、３，６－ビス［Ｎ－（９－フェニルカルバゾール－３－イル）－Ｎ－フェニルアミノ］－９－フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）、３－［Ｎ－（１－ナフチル）－Ｎ－（９－フェニルカルバゾール－３－イル）アミノ］－９－フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＮ１）、３－［Ｎ－（４－ジフェニルアミノフェニル）－Ｎ－フェニルアミノ］－９－フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＤＰＡ１）、３，６－ビス［Ｎ－（４－ジフェニルアミノフェニル）－Ｎ－フェニルアミノ］－９－フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＤＰＡ２）、３，６－ビス［Ｎ－（４－ジフェニルアミノフェニル）－Ｎ－（１－ナフチル）アミノ］－９－フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＴＰＮ２）、２－［Ｎ－（９－フェニルカルバゾール－３－イル）－Ｎ－フェニルアミノ］スピロ－９，９’－ビフルオレン（略称：ＰＣＡＳＦ）、Ｎ－［４－（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）フェニル］－Ｎ－（４－フェニル）フェニルアニリン（略称：ＹＧＡ１ＢＰ）、Ｎ，Ｎ’－ビス［４－（カルバゾール－９－イル）フェニル］－Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－９，９－ジメチルフルオレン－２，７－ジアミン（略称：ＹＧＡ２Ｆ）、４，４’，４’’－トリス（カルバゾール－９－イル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）などが挙げられる。
【0347】
カルバゾール誘導体としては、上記に加えて、３－［４－（９－フェナントリル）－フェニル］－９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール（略称：ＰＣＰＰｎ）、ＰＣＰＮ、１，３－ビス（Ｎ－カルバゾリル）ベンゼン（略称：ｍＣＰ）、４，４’－ジ（Ｎ－カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、３，６－ビス（３，５－ジフェニルフェニル）－９－フェニルカルバゾール（略称：ＣｚＴＰ）、１，３，５－トリス［４－（Ｎ－カルバゾリル）フェニル］ベンゼン（略称：ＴＣＰＢ）、ＣｚＰＡ等が挙げられる。
【0348】
チオフェン誘導体（チオフェン骨格を有する化合物）およびフラン誘導体（フラン骨格を有する化合物）としては、具体的には、４，４’，４’’－（ベンゼン－１，３，５－トリイル）トリ（ジベンゾチオフェン）（略称：ＤＢＴ３Ｐ－ＩＩ）、２，８－ジフェニル－４－［４－（９－フェニル－９Ｈ－フルオレン－９－イル）フェニル］ジベンゾチオフェン（略称：ＤＢＴＦＬＰ－ＩＩＩ）、４－［４－（９－フェニル－９Ｈ－フルオレン－９－イル）フェニル］－６－フェニルジベンゾチオフェン（略称：ＤＢＴＦＬＰ－ＩＶ）などのチオフェン骨格を有する化合物、４－｛３－［３－（９－フェニル－９Ｈ－フルオレン－９－イル）フェニル］フェニル｝ジベンゾフラン（略称：ｍｍＤＢＦＦＬＢｉ－ＩＩ）等が挙げられる。
【0349】
芳香族アミンとしては、具体的には、４，４’－ビス［Ｎ－（１－ナフチル）－Ｎ－フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢまたはα－ＮＰＤ）、Ｎ，Ｎ’－ビス（３－メチルフェニル）－Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－［１，１’－ビフェニル］－４，４’－ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４，４’－ビス［Ｎ－（スピロ－９，９’－ビフルオレン－２－イル）－Ｎ－フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＳＰＢ）、ＢＰＡＦＬＰ、ｍＢＰＡＦＬＰ、Ｎ－（９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－イル）－Ｎ－｛９，９－ジメチル－２－［Ｎ’－フェニル－Ｎ’－（９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－イル）アミノ］－９Ｈ－フルオレン－７－イル｝フェニルアミン（略称：ＤＦＬＡＤＦＬ）、Ｎ－（９，９－ジメチル－２－ジフェニルアミノ－９Ｈ－フルオレン－７－イル）ジフェニルアミン（略称：ＤＰＮＦ）、２－［Ｎ－（４－ジフェニルアミノフェニル）－Ｎ－フェニルアミノ］スピロ－９，９’－ビフルオレン（略称：ＤＰＡＳＦ）、２，７－ビス［Ｎ－（４－ジフェニルアミノフェニル）－Ｎ－フェニルアミノ］－スピロ－９，９’－ビフルオレン（略称：ＤＰＡ２ＳＦ）、４，４’，４’’－トリス［Ｎ－（１－ナフチル）－Ｎ－フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：１’－ＴＮＡＴＡ）、４，４’，４’’－トリス（Ｎ，Ｎ－ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’－トリス［Ｎ－（３－メチルフェニル）－Ｎ－フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、Ｎ，Ｎ’－ジ（ｐ－トリル）－Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－ｐ－フェニレンジアミン（略称：ＤＴＤＰＰＡ）、４，４’－ビス［Ｎ－（４－ジフェニルアミノフェニル）－Ｎ－フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＰＡＢ）、４，４’－ビス（Ｎ－｛４－［Ｎ’－（３－メチルフェニル）－Ｎ’－フェニルアミノ］フェニル｝－Ｎ－フェニルアミノ）ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）、１，３，５－トリス［Ｎ－（４－ジフェニルアミノフェニル）－Ｎ－フェニルアミノ］ベンゼン（略称：ＤＰＡ３Ｂ）等が挙げられる。
【0350】
正孔輸送性の高い有機化合物としては、ポリ（Ｎ－ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）、ポリ（４－ビニルトリフェニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）、ポリ［Ｎ－（４－｛Ｎ’－［４－（４－ジフェニルアミノ）フェニル］フェニル－Ｎ’－フェニルアミノ｝フェニル）メタクリルアミド］（略称：ＰＴＰＤＭＡ）、ポリ［Ｎ，Ｎ’－ビス（４－ブチルフェニル）－Ｎ，Ｎ’－ビス（フェニル）ベンジジン］（略称：Ｐｏｌｙ－ＴＰＤ）などの高分子化合物を用いることもできる。
【0351】
電子輸送性の高い有機化合物である、亜鉛やアルミニウム系の金属錯体の具体例としては、トリス（８－キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌｑ）、トリス（４－メチル－８－キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０－ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（ＩＩ）（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２－メチル－８－キノリノラト）（４－フェニルフェノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：ＢＡｌｑ）、ビス（８－キノリノラト）亜鉛（ＩＩ）（略称：Ｚｎｑ）など、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等が挙げられる。
【0352】
この他、ビス［２－（２－ベンゾオキサゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＰＢＯ）、ビス［２－（２－ベンゾチアゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＢＴＺ）などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体なども用いることができる。
【0353】
電子輸送性の高い有機化合物である、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、キノキサリン誘導体、ジベンゾキノキサリン誘導体、フェナントロリン誘導体の具体例としては、２－（４－ビフェニリル）－５－（４－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル）－１，３，４－オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３－ビス［５－（ｐ－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル）－１，３，４－オキサジアゾール－２－イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ－７）、９－［４－（５－フェニル－１，３，４－オキサジアゾール－２－イル）フェニル］－９Ｈ－カルバゾール（略称：ＣＯ１１）、３－（４－ビフェニリル）－４－フェニル－５－（４－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル）－１，２，４－トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、３－（４－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル）－４－（４－エチルフェニル）－５－（４－ビフェニリル）－１，２，４－トリアゾール（略称：ｐ－ＥｔＴＡＺ）、２，２’，２’’－（１，３，５－ベンゼントリイル）トリス（１－フェニル－１Ｈ－ベンゾイミダゾール）（略称：ＴＰＢＩ）、２－［３－（ジベンゾチオフェン－４－イル）フェニル］－１－フェニル－１Ｈ－ベンゾイミダゾール（略称：ｍＤＢＴＢＩｍ－ＩＩ）、４，４’－ビス（５－メチルベンゾオキサゾール－２－イル）スチルベン（略称：ＢｚＯｓ、バソフェナントロリン（略称：Ｂｐｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）、２，９－ビス（ナフタレン－２－イル）－４，７－ジフェニル－１，１０－フェナントロリン（略称：ＮＢｐｈｅｎ）、２－［３－（ジベンゾチオフェン－４－イル）フェニル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＤＢＴＰＤＢｑ－ＩＩ）、２－［３’－（ジベンゾチオフェン－４－イル）ビフェニル－３－イル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ－ＩＩ）、２－［３’－（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）ビフェニル－３－イル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＣｚＢＰＤＢｑ）、２－［４－（３，６－ジフェニル－９Ｈ－カルバゾール－９－イル）フェニル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ＣｚＰＤＢｑ－ＩＩＩ）、７－［３－（ジベンゾチオフェン－４－イル）フェニル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：７ｍＤＢＴＰＤＢｑ－ＩＩ）、および６－［３－（ジベンゾチオフェン－４－イル）フェニル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：６ｍＤＢＴＰＤＢｑ－ＩＩ）などが挙げられる。
【0354】
電子輸送性の高い有機化合物である、ジアジン骨格を有する複素環化合物、トリアジン骨格を有する複素環化合物、ピリジン骨格を有する複素環化合物の具体例としては、４，６－ビス［３－（フェナントレン－９－イル）フェニル］ピリミジン（略称：４，６ｍＰｎＰ２Ｐｍ）、４，６－ビス［３－（４－ジベンゾチエニル）フェニル］ピリミジン（略称：４，６ｍＤＢＴＰ２Ｐｍ－ＩＩ）、４，６－ビス［３－（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）フェニル］ピリミジン（略称：４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍ）、２－｛４－［３－（Ｎ－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）－９Ｈ－カルバゾール－９－イル］フェニル｝－４，６－ジフェニル－１，３，５－トリアジン（略称：ＰＣＣｚＰＴｚｎ）、９－［３－（４，６－ジフェニル－１，３，５－トリアジン－２－イル）フェニル］－９’－フェニル－２，３’－ビ－９Ｈ－カルバゾール（略称：ｍＰＣＣｚＰＴｚｎ－０２）、３，５－ビス［３－（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）フェニル］ピリジン（略称：３５ＤＣｚＰＰｙ）、１，３，５－トリ［３－（３－ピリジル）フェニル］ベンゼン（略称：ＴｍＰｙＰＢ）などが挙げられる。
【0355】
電子輸送性の高い有機化合物としては、ポリ（２，５－ピリジンジイル）（略称：ＰＰｙ）、ポリ［（９，９－ジヘキシルフルオレン－２，７－ジイル）－ｃｏ－（ピリジン－３，５－ジイル）］（略称：ＰＦ－Ｐｙ）、ポリ［（９，９－ジオクチルフルオレン－２，７－ジイル）－ｃｏ－（２，２’－ビピリジン－６，６’－ジイル）］（略称：ＰＦ－ＢＰｙ）のような高分子化合物を用いることもできる。
【0356】
＜ＴＡＤＦ材料＞
ＴＡＤＦ材料とは、Ｓ１準位（一重項励起状態のエネルギー準位）とＴ１準位（三重項励起状態のエネルギー準位）との差が小さく、逆項間交差によって三重項励起エネルギーから一重項励起エネルギーへエネルギーを変換することができる機能を有する材料である。そのため、三重項励起エネルギーをわずかな熱エネルギーによって一重項励起エネルギーにアップコンバート（逆項間交差）が可能で、一重項励起状態を効率よく生成することができる。また、三重項励起エネルギーを発光に変換することができる。熱活性化遅延蛍光が効率良く得られる条件としては、Ｓ１準位とＴ１準位のエネルギー差が０ｅＶ以上０．２ｅＶ以下、好ましくは０ｅＶ以上０．１ｅＶ以下であることが挙げられる。また、ＴＡＤＦ材料における遅延蛍光とは、通常の蛍光と同様のスペクトルを持ちながら、寿命が著しく長い発光をいう。その寿命は、１０－６秒以上、好ましくは１０－３秒以上である。
ＴＡＤＦ材料とは、Ｓ１準位（一重項励起状態のエネルギー準位）とＴ１準位（三重項励起状態のエネルギー準位）との差が小さく、逆項間交差によって三重項励起エネルギーから一重項励起エネルギーへエネルギーを変換することができる機能を有する材料である。そのため、三重項励起エネルギーをわずかな熱エネルギーによって一重項励起エネルギーにアップコンバート（逆項間交差）が可能で、一重項励起状態を効率よく生成することができる。また、三重項励起エネルギーを発光に変換することができる。熱活性化遅延蛍光が効率良く得られる条件としては、Ｓ１準位とＴ１準位のエネルギー差が０ｅＶ以上０．２ｅＶ以下、好ましくは０ｅＶ以上０．１ｅＶ以下であることが挙げられる。また、ＴＡＤＦ材料における遅延蛍光とは、通常の蛍光と同様のスペクトルを持ちながら、寿命が著しく長い発光をいう。その寿命は、１０－６秒以上、好ましくは１０－３秒以上である。
【0357】
２種類の材料で励起状態を形成する励起錯体は、Ｓ１準位とＴ１準位との差が極めて小さく、三重項励起エネルギーを一重項励起エネルギーに変換することが可能なＴＡＤＦ材料としての機能を有する。
【0358】
Ｔ１準位の指標としては、低温（例えば７７Ｋから１０Ｋ）で観測される燐光スペクトルを用いればよい。ＴＡＤＦ材料としては、その蛍光スペクトルの短波長側の裾において接線を引き、その外挿線の波長のエネルギーをＳ１準位とし、燐光スペクトルの短波長側の裾において接線を引き、その外挿線の波長のエネルギーをＴ１準位とした際に、そのＳ１とＴ１の差が０．３ｅＶ以下であることが好ましく、０．２ｅＶ以下であることがさらに好ましい。
【0359】
ＴＡＤＦ材料としては、例えば、フラーレンやその誘導体、プロフラビン等のアクリジン誘導体、エオシン等が挙げられる。また、マグネシウム（Ｍｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）、スズ（Ｓｎ）、白金（Ｐｔ）、インジウム（Ｉｎ）、もしくはパラジウム（Ｐｄ）等を含む金属含有ポルフィリンが挙げられる。金属含有ポルフィリンとしては、例えば、プロトポルフィリン－フッ化スズ錯体（略称：ＳｎＦ２（Ｐｒｏｔｏ ＩＸ））、メソポルフィリン－フッ化スズ錯体（略称：ＳｎＦ２（Ｍｅｓｏ ＩＸ））、ヘマトポルフィリン－フッ化スズ錯体（略称：ＳｎＦ２（Ｈｅｍａｔｏ ＩＸ））、コプロポルフィリンテトラメチルエステル－フッ化スズ錯体（略称：ＳｎＦ２（Ｃｏｐｒｏ ＩＩＩ－４Ｍｅ））、オクタエチルポルフィリン－フッ化スズ錯体（略称：ＳｎＦ２（ＯＥＰ））、エチオポルフィリン－フッ化スズ錯体（略称：ＳｎＦ２（Ｅｔｉｏ Ｉ））、オクタエチルポルフィリン－塩化白金錯体（略称：ＰｔＣｌ２ＯＥＰ）等が挙げられる。
【0360】
その他にも、２－（ビフェニル－４－イル）－４，６－ビス（１２－フェニルインドロ［２，３－ａ］カルバゾール－１１－イル）－１，３，５－トリアジン（略称：ＰＩＣ－ＴＲＺ）、ＰＣＣｚＰＴｚｎ、２－［４－（１０Ｈ－フェノキサジン－１０－イル）フェニル］－４，６－ジフェニル－１，３，５－トリアジン（略称：ＰＸＺ－ＴＲＺ）、３－［４－（５－フェニル－５，１０－ジヒドロフェナジン－１０－イル）フェニル］－４，５－ジフェニル－１，２，４－トリアゾール（略称：ＰＰＺ－３ＴＰＴ）、３－（９，９－ジメチル－９Ｈ－アクリジン－１０－イル）－９Ｈ－キサンテン－９－オン（略称：ＡＣＲＸＴＮ）、ビス［４－（９，９－ジメチル－９，１０－ジヒドロアクリジン）フェニル］スルホン（略称：ＤＭＡＣ－ＤＰＳ）、１０－フェニル－１０Ｈ，１０’Ｈ－スピロ［アクリジン－９，９’－アントラセン］－１０’－オン（略称：ＡＣＲＳＡ）、４－（９’－フェニル－３，３’－ビ－９Ｈ－カルバゾール－９－イル）ベンゾフロ［３，２－ｄ］ピリミジン（略称：４ＰＣＣｚＢｆｐｍ）、４－［４－（９’－フェニル－３，３’－ビ－９Ｈ－カルバゾール－９－イル）フェニル］ベンゾフロ［３，２－ｄ］ピリミジン（略称：４ＰＣＣｚＰＢｆｐｍ）、９－［３－（４，６－ジフェニル－１，３，５－トリアジン－２－イル）フェニル］－９’－フェニル－２，３’－ビ－９Ｈ－カルバゾール（略称：ｍＰＣＣｚＰＴｚｎ－０２）等のπ電子過剰型複素芳香環およびπ電子不足型複素芳香環を有する複素環化合物を用いることができる。
【0361】
該複素環化合物は、π電子過剰型複素芳香環およびπ電子不足型複素芳香環を有するため、電子輸送性および正孔輸送性が共に高く、好ましい。中でも、π電子不足型複素芳香環を有する骨格のうち、ピリジン骨格、ジアジン骨格（ピリミジン骨格、ピラジン骨格、ピリダジン骨格）、およびトリアジン骨格は、安定で信頼性が良好なため好ましい。特に、ベンゾフロピリミジン骨格、ベンゾチエノピリミジン骨格、ベンゾフロピラジン骨格、ベンゾチエノピラジン骨格は電子受容性が高く、信頼性が良好なため好ましい。
【0362】
また、π電子過剰型複素芳香環を有する骨格の中でも、アクリジン骨格、フェノキサジン骨格、フェノチアジン骨格、フラン骨格、チオフェン骨格、およびピロール骨格は、安定で信頼性が良好なため、当該骨格の少なくとも一つを有することが好ましい。なお、フラン骨格としてはジベンゾフラン骨格が、チオフェン骨格としてはジベンゾチオフェン骨格が、それぞれ好ましい。また、ピロール骨格としては、インドール骨格、カルバゾール骨格、インドロカルバゾール骨格、ビカルバゾール骨格、３－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）－９Ｈ－カルバゾール骨格が特に好ましい。
【0363】
なお、π電子過剰型複素芳香環とπ電子不足型複素芳香環とが直接結合した材料は、π電子過剰型複素芳香環の電子供与性とπ電子不足型複素芳香環の電子受容性が共に強くなり、Ｓ１準位とＴ１準位のエネルギー差が小さくなるため、熱活性化遅延蛍光を効率よく得られることから特に好ましい。なお、π電子不足型複素芳香環の代わりに、シアノ基のような電子吸引基が結合した芳香環を用いてもよい。また、π電子過剰型骨格として、芳香族アミン骨格、フェナジン骨格等を用いることができる。また、π電子不足型骨格として、キサンテン骨格、チオキサンテンジオキサイド骨格、オキサジアゾール骨格、トリアゾール骨格、イミダゾール骨格、アントラキノン骨格、フェニルボランやボラントレン等の含ホウ素骨格、ベンゾニトリルまたはシアノベンゼン等のニトリル基またはシアノ基を有する芳香環や複素芳香環、ベンゾフェノン等のカルボニル骨格、ホスフィンオキシド骨格、スルホン骨格等を用いることができる。
【0364】
このように、π電子不足型複素芳香環およびπ電子過剰型複素芳香環の少なくとも一方の代わりにπ電子不足型骨格およびπ電子過剰型骨格の少なくとも一方を用いることができる。
【0365】
なお、ＴＡＤＦ材料を用いる場合、他の有機化合物と組み合わせて用いることもできる。特に、上述したホスト材料、正孔輸送性材料、電子輸送性材料と組み合わせることができる。ＴＡＤＦ材料を用いる場合、ホスト材料のＳ１準位はＴＡＤＦ材料のＳ１準位より高い方が好ましい。また、ホスト材料のＴ１準位はＴＡＤＦ材料のＴ１準位より高いことが好ましい。
【0366】
また、ＴＡＤＦ材料をホスト材料に用い、蛍光発光材料をゲスト材料に用いてもよい。ＴＡＤＦ材料をホスト材料として用いると、ＴＡＤＦ材料で生成した三重項励起エネルギーが、逆項間交差によって一重項励起エネルギーに変換され、さらに発光材料へエネルギー移動することで、発光デバイスの発光効率を高めることができる。このとき、ＴＡＤＦ材料がエネルギードナーとして機能し、発光材料がエネルギーアクセプターとして機能する。したがって、ホスト材料としてＴＡＤＦ材料を用いることは、ゲスト材料として蛍光発光材料を用いる場合に非常に有効である。また、このとき、高い発光効率を得るためには、ＴＡＤＦ材料のＳ１準位は、蛍光発光材料のＳ１準位より高いことが好ましい。また、ＴＡＤＦ材料のＴ１準位は、蛍光発光材料のＳ１準位より高いことが好ましい。したがって、ＴＡＤＦ材料のＴ１準位は、蛍光発光材料のＴ１準位より高いことが好ましい。
【0367】
また、蛍光発光材料の最も低エネルギー側の吸収帯の波長と重なるような発光を呈するＴＡＤＦ材料を用いることが好ましい。そうすることで、ＴＡＤＦ材料から蛍光発光材料への励起エネルギーの移動がスムーズとなり、効率よく発光が得られるため、好ましい。
【0368】
また、効率よく三重項励起エネルギーから逆項間交差によって一重項励起エネルギーが生成されるためには、ＴＡＤＦ材料でキャリア再結合が生じることが好ましい。また、ＴＡＤＦ材料で生成した三重項励起エネルギーが蛍光発光材料の三重項励起エネルギーに移動しないことが好ましい。そのためには、蛍光発光材料は、蛍光発光材料が有する発光団（発光の原因となる骨格）の周囲に保護基を有すると好ましい。該保護基としては、π結合を有さない置換基が好ましく、飽和炭化水素が好ましく、具体的には炭素数３以上１０以下のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数３以上１０以下のシクロアルキル基、炭素数３以上１０以下のトリアルキルシリル基が挙げられ、保護基が複数あるとさらに好ましい。π結合を有さない置換基は、キャリアを輸送する機能に乏しいため、キャリア輸送やキャリア再結合に影響をほとんど与えずに、ＴＡＤＦ材料と蛍光発光材料の発光団との距離を遠ざけることができる。ここで、発光団とは、蛍光発光材料において発光の原因となる原子団（骨格）を指す。発光団は、π結合を有する骨格が好ましく、芳香環を含むことが好ましく、縮合芳香環または縮合複素芳香環を有すると好ましい。縮合芳香環または縮合複素芳香環としては、フェナントレン骨格、スチルベン骨格、アクリドン骨格、フェノキサジン骨格、フェノチアジン骨格等が挙げられる。特にナフタレン骨格、アントラセン骨格、フルオレン骨格、クリセン骨格、トリフェニレン骨格、テトラセン骨格、ピレン骨格、ペリレン骨格、クマリン骨格、キナクリドン骨格、ナフトビスベンゾフラン骨格を有する蛍光発光材料は蛍光量子収率が高いため好ましい。
【0369】
なお、上記のＴＡＤＦ材料は、発光層のホスト材料として用いてもよい。
【0370】
＜電子輸送層＞
電子輸送層１１１４は、発光層１１１３に接して設けられる。また、電子輸送層１１１４は、電子輸送性を有し、且つそのＨＯＭＯ準位が－６．０ｅＶ以上の第７の有機化合物を有すると好ましい。また、第７の有機化合物はアントラセン骨格を含むことが好ましい。また、電子輸送層１１１４は、第７の有機化合物に加え、さらに第８の有機化合物を有していてもよい。第８の有機化合物は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の有機錯体を含むと好ましい。すなわち、電子輸送層１１１４の構成としては、第７の有機化合物のみで形成される構成、第７の有機化合物と、第８の有機化合物と、の複数の有機化合物で形成される構成などが挙げられる。
電子輸送層１１１４は、発光層１１１３に接して設けられる。また、電子輸送層１１１４は、電子輸送性を有し、且つそのＨＯＭＯ準位が－６．０ｅＶ以上の第７の有機化合物を有すると好ましい。また、第７の有機化合物はアントラセン骨格を含むことが好ましい。また、電子輸送層１１１４は、第７の有機化合物に加え、さらに第８の有機化合物を有していてもよい。第８の有機化合物は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の有機錯体を含むと好ましい。すなわち、電子輸送層１１１４の構成としては、第７の有機化合物のみで形成される構成、第７の有機化合物と、第８の有機化合物と、の複数の有機化合物で形成される構成などが挙げられる。
【0371】
なお、上記第７の有機化合物は、アントラセン骨格と複素環骨格とを含むことがさらに好ましい。上記複素環骨格としては、含窒素５員環骨格が好ましい。含窒素５員環骨格としては、ピラゾール環、イミダゾール環、オキサゾール環、またはチアゾール環のように２つの複素原子を環に有することが特に好ましい。
【0372】
その他、第７の有機化合物として用いることが可能な電子輸送性を有する材料としては、上記ホスト材料に用いることが可能な電子輸送性を有する材料、または上記蛍光発光材料のホスト材料として用いることが可能な材料を用いることができる。
【0373】
また、上記アルカリ金属またはアルカリ土類金属の有機錯体としては、リチウムの有機錯体が好ましく、特に、８－キノリノラト－リチウム（略称：Ｌｉｑ）が好ましい。
【0374】
また、電子輸送層１１１４を構成する材料は、その電界強度［Ｖ／ｃｍ］の平方根が６００における電子移動度が１×１０－７ｃｍ２／Ｖｓ以上５×１０－５ｃｍ２／Ｖｓ以下であると好ましい。
【0375】
また、電子輸送層１１１４を構成する材料の電界強度［Ｖ／ｃｍ］の平方根が６００における電子移動度が第６の有機化合物または発光層１１１３を構成する材料の電界強度［Ｖ／ｃｍ］の平方根が６００における電子移動度よりも小さいことが好ましい。電子輸送層における電子の輸送性を低くすることにより発光層への電子の注入量を制御することができ、発光層が電子過多の状態になることを防ぐことができる。
【0376】
＜電子注入層＞
電子注入層１１１５は、第２の電極１１０２からの電子の注入効率を高める層である。第２の電極１１０２の材料の仕事関数の値と、電子注入層１１１５に用いる材料のＬＵＭＯ準位の値と、の差は、小さい（０．５ｅＶ以内）ことが好ましい。
電子注入層１１１５は、第２の電極１１０２からの電子の注入効率を高める層である。第２の電極１１０２の材料の仕事関数の値と、電子注入層１１１５に用いる材料のＬＵＭＯ準位の値と、の差は、小さい（０．５ｅＶ以内）ことが好ましい。
【0377】
電子注入層１１１５には、リチウム、セシウム、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）、８－（キノリノラト）リチウム（略称：Ｌｉｑ）、２－（２－ピリジル）フェノラトリチウム（略称：ＬｉＰＰ）、２－（２－ピリジル）－３－ピリジノラトリチウム（略称：ＬｉＰＰｙ）、４－フェニル－２－（２－ピリジル）フェノラトリチウム（略称：ＬｉＰＰＰ）、リチウム酸化物（ＬｉＯｘ）、炭酸セシウム等のようなアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはそれらの化合物を用いることができる。また、フッ化エルビウム（ＥｒＦ３）のような希土類金属化合物を用いることができる。また、電子注入層にエレクトライドを用いてもよい。エレクトライドとしては、例えば、カルシウムとアルミニウムの混合酸化物に電子を高濃度添加した材料等が挙げられる。なお、上述した電子輸送層を構成する材料を用いることもできる。
【0378】
また、電子注入層１１１５に、電子輸送性材料とドナー性材料（電子供与性材料）とを含む複合材料を用いてもよい。このような複合材料は、電子供与体によって有機化合物に電子が発生するため、電子注入性および電子輸送性に優れている。この場合、有機化合物としては、発生した電子の輸送に優れた材料であることが好ましく、具体的には、例えば上述した電子輸送性材料（金属錯体や複素芳香族化合物等）を用いることができる。電子供与体としては、有機化合物に対し電子供与性を示す材料であればよい。具体的には、アルカリ金属やアルカリ土類金属や希土類金属が好ましく、リチウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、エルビウム、イッテルビウム等が挙げられる。また、アルカリ金属酸化物やアルカリ土類金属酸化物が好ましく、リチウム酸化物、カルシウム酸化物、バリウム酸化物等が挙げられる。また、酸化マグネシウムのようなルイス塩基を用いることもできる。また、テトラチアフルバレン（略称：ＴＴＦ）等の有機化合物を用いることもできる。
【0379】
なお、本発明の一態様の発光デバイスの作製には、蒸着法などの真空プロセスや、スピンコート法やインクジェット法などの溶液プロセスを用いることができる。蒸着法を用いる場合には、スパッタ法、イオンプレーティング法、イオンビーム蒸着法、分子線蒸着法、真空蒸着法などの物理蒸着法（ＰＶＤ法）や、化学蒸着法（ＣＶＤ法）等を用いることができる。特にＥＬ層に含まれる機能層（正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層）については、蒸着法（真空蒸着法等）、塗布法（ディップコート法、ダイコート法、バーコート法、スピンコート法、スプレーコート法等）、印刷法（インクジェット法、スクリーン（孔版印刷）法、オフセット（平版印刷）法、フレキソ（凸版印刷）法、グラビア法、マイクロコンタクト法等）などの方法により形成することができる。
【0380】
また、発光デバイスを構成する各機能層の材料は、それぞれ、上述の材料に限定されない。例えば、機能層の材料として、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）、中分子化合物（低分子と高分子の中間領域の化合物：分子量４００乃至４０００）、無機化合物（量子ドット材料等）等を用いてもよい。なお、量子ドット材料としては、コロイド状量子ドット材料、合金型量子ドット材料、コア・シェル型量子ドット材料、コア型量子ドット材料などを用いることができる。
【0381】
なお、本発明の一態様の発光デバイスにおいては、上記に記載の層以外の機能層を有していてもよい。機能層としては、例えば、キャリアブロック層、励起子ブロック層など、様々な層を適用することができる。
【0382】
【0383】
【0384】
【0385】
図２８Ａに示すように、発光層１１１３が電子過多の状態になると、発光層１１１３内の局所的な領域に発光領域１１２０が形成される。別言すると、発光領域１１２０の幅が狭い。そのため、発光層１１１３の局所的な領域において、集中的に電子とホールとの再結合が行なわれるため、劣化が促進される。また、発光層１１１３において、再結合できない電子が発光層１１１３を通過することで、寿命、または発光効率が低下する場合がある。
【0386】
一方で、図２８Ｂ、図２８Ｃに示すように、本発明の一態様の発光デバイスにおいては、電子輸送層１１１４における電子の輸送性を低下させることにより、発光層１１１３における、発光領域１１２０の幅を広げることができる。発光領域１１２０の幅を広げることによって、発光層１１１３における電子とホールとの再結合領域を分散させることができる。したがって、寿命が長く発光効率の良好な発光デバイスを提供することができる。
【0387】
また、本発明の一態様の発光デバイスでは、電流密度一定の条件における駆動試験によって得られた輝度の劣化曲線において、劣化曲線が極大値を有する場合がある。別言すると、本発明の一態様の発光デバイスは、時間の経過に伴って、輝度上昇する挙動を示す場合がある。当該挙動は、駆動初期の急激な劣化（いわゆる初期劣化）を相殺することが可能となる。したがって、初期劣化が小さく、且つ非常に良好な駆動寿命を有する発光デバイスを提供することができる。
【0388】
なお、極大値を有する劣化曲線の微分を取ると、その値が０となる部分が存在する。したがって、劣化曲線の微分に０となる部分が存在する発光デバイスを、本発明の一態様の発光デバイスと言い換えることができる。
【0389】
ここで、本発明の一態様の発光デバイスおよび比較用の発光デバイスにおける時間経過に伴う規格化輝度について、図２８Ｄを用いて、説明する。
【0390】
図２８Ｄにおいて、太い実線は本発明の一態様の発光デバイスの規格化輝度の劣化曲線であり、太い破線は比較用の発光デバイスの規格化輝度の劣化曲線である。
【0391】
図２８Ｄに示すように、本発明の一態様の発光デバイスと、比較用の発光デバイスとは、規格化輝度の劣化曲線の傾きが互いに異なる。具体的には、本発明の一態様の発光デバイスの劣化曲線の傾きθ２は、比較用の発光デバイスの劣化曲線の傾きθ１よりも小さい。
【0392】
図２８Ｄに示すように、本発明の一態様の発光デバイスは、電流密度一定の条件における駆動試験によって得られる輝度の劣化曲線において、極大値を有する形状を示す場合がある。すなわち、本発明の一態様の発光デバイスの劣化曲線は、時間の経過に従って輝度が上昇する部分を有する形状となる場合がある。このような劣化挙動を示す発光デバイスは、いわゆる初期劣化と呼ばれる駆動初期の急激な劣化を当該輝度上昇により相殺することが可能となり、初期劣化が小さく、且つ非常に長い駆動寿命を有する発光デバイスとすることが可能となる。
【0393】
また、本発明の一態様の発光デバイスは、図２８Ｂに示すように、駆動初期において、発光層１１１３に形成される発光領域１１２０が電子輸送層１１１４側まで広がる場合がある。
【0394】
すなわち、本発明の一態様の発光デバイスでは、駆動初期では正孔の注入障壁が小さいこと、および電子輸送層１１１４の電子輸送性が比較的低いことにより、発光領域１１２０（すなわち再結合領域）が電子輸送層１１１４側に寄った状態で形成される。また、電子輸送層１１１４に含まれる第７の有機化合物のＨＯＭＯ準位が－６．０ｅＶ以上と比較的高いことから、正孔の一部が電子輸送層１１１４まで達しており、電子輸送層１１１４でも再結合が起こり、非発光再結合領域が形成される。なお、この現象は、第６の有機化合物と第７の有機化合物のＨＯＭＯ準位の差が０．２ｅＶ以内である場合にも起こる場合がある。
【0395】
また、本発明の一態様の発光デバイスでは、駆動時間が経過することによって、キャリアバランスが変化し、図２８Ｃに示すように発光領域１１２０（再結合領域）が正孔輸送層１１１２側に移動し、発光層１１１３内に位置するようになる。
【0396】
上記、図２８Ｂ、図２８Ｃに示すように、本発明の一態様の発光デバイスは、駆動時間の経過に伴い、発光層１１１３内に発光領域１１２０を移動させることで、再結合したキャリアのエネルギーを有効に発光に寄与させることが可能となり、駆動初期と比較して輝度上昇が起こりうる。この輝度上昇が発光デバイスの駆動初期に現れる急激な輝度低下、いわゆる初期劣化を相殺することで初期劣化が小さく、また駆動寿命の長い発光デバイスを提供できる。なお、本明細書等において、上記の発光デバイスをＲｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ－Ｓｉｔｅ Ｔａｉｌｏｒｉｎｇ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ構造（ＲｅＳＴＩ構造）と呼称する場合がある。
【0397】
また、本発明の一態様の発光デバイスにおいて、電子輸送層１１１４は、厚さ方向において、電子輸送性材料と、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の有機金属錯体と、の混合比が異なる部分、またはアルカリ金属またはアルカリ土類金属の有機金属錯体の濃度が異なる部分を有すると好ましい。
【0398】
電子輸送層１１１４における、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の有機金属錯体の濃度に関しては、飛行時間型二次イオン質量分析（ＴｏＦ－ＳＩＭＳ：Ｔｉｍｅ－ｏｆ－ｆｌｉｇｈｔ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｉｏｎ ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）で得られる原子や分子の検出量により推察できる。
【0399】
電子輸送層１１１４における有機金属錯体の含有量は、第１の電極１１０１側に比べて、第２の電極１１０２側の方が少ないことが好ましい。つまり、有機金属錯体の濃度が、第２の電極１１０２側から第１の電極１１０１側に向かって上昇するように、電子輸送層１１１４が形成されることが好ましい。すなわち、電子輸送層１１１４には、電子輸送性材料の存在量が多い部分よりも発光層１１１３側に電子輸送性材料の存在量が少ない部分を有することになる。換言すると、電子輸送層１１１４は、有機金属錯体の存在量が少ない部分よりも発光層１１１３側に有機金属錯体の存在量が多い部分を有する構造ということができる。
【0400】
電子輸送性材料の存在量が多い部分（有機金属錯体の存在量が少ない部分）における電子移動度は、電界強度［Ｖ／ｃｍ］の平方根が６００において１×１０－７ｃｍ２／Ｖｓ以上５×１０－５ｃｍ２／Ｖｓ以下であることが好ましい。
【0401】
例えば、電子輸送層１１１４における有機金属錯体の含有量、すなわち電子輸送層１１１４における有機金属錯体の濃度は、図２９Ａ乃至図２９Ｄに示す構成とすることができる。なお、図２９Ａ、図２９Ｂは、電子輸送層１１１４内に明確な境界がない場合を表し、図２９Ｃ、図２９Ｄは、電子輸送層１１１４内に明確な境界がある場合を表している。
【0402】
電子輸送層１１１４内に明確な境界が無い場合、電子輸送性材料と有機金属錯体との濃度は、図２９Ａ、図２９Ｂに示すように連続的に変化する。また、電子輸送層１１１４内に明確な境界がある場合、電子輸送性材料と有機金属錯体との濃度は、図２９Ｃ、図２９Ｄに示すように階段状に変化する。なお、階段状に変化する場合においては、電子輸送層１１１４は、複数の層により積層されていると示唆される。例えば、図２９Ｃは、電子輸送層１１１４が２層の積層構造である場合を表し、図２９Ｄは、電子輸送層１１１４が３層の積層構造である場合を表す。なお、図２９Ｃ、図２９Ｄにおいて、破線は、複数の層の境界の領域を表す。
【0403】
また、本発明の一態様の発光デバイスにおけるキャリアバランスの変化は、電子輸送層１１１４の電子移動度の変化によってもたらされると考えられる。本発明の一態様の発光デバイスは、電子輸送層１１１４内部に、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の有機金属錯体の濃度差が存在する。電子輸送層１１１４は、当該有機金属錯体の濃度が低い領域と発光層１１１３との間に、当該有機金属錯体の濃度が高い領域を有する。すなわち、有機金属錯体の濃度が低い領域が高い領域よりも第２の電極１１０２側に位置する構成を有する。
【0404】
以上のような構成を有する本発明の一態様の発光デバイスは、寿命が非常に長い。特に、初期輝度を１００％とした場合、輝度が９５％になるまでの時間（ＬＴ９５ともいう）を極めて長くすることが可能である。
【0405】
【0406】
図２７Ｂ乃至図２７Ｄに示す発光デバイスは、第１の電極１１０１および第２の電極１１０２の間に複数の発光ユニットを有する。図２７Ｂ乃至図２７Ｄに示すように、２つの発光ユニットの間には、電荷発生層１１０９を設けることが好ましい。
【0407】
なお、発光ユニット１１２３（１）および発光ユニット１１２３（２）は、それぞれ、図２７Ａに示す、正孔注入層１１１１、正孔輸送層１１１２、発光層１１１３、電子輸送層１１１４、電子注入層１１１５、などを有する。
【0408】
＜電荷発生層＞
電荷発生層１１０９は、第１の電極１１０１と第２の電極１１０２に電圧を印加したときに、発光ユニット１１２３（１）および発光ユニット１１２３（２）のうち、一方に電子を注入し、他方に正孔（ホール）を注入する機能を有する。したがって、図２７Ｂにおいて、第１の電極１１０１に第２の電極１１０２よりも電位が高くなるように電圧を印加すると、電荷発生層１１０９から発光ユニット１１２３（１）に電子が注入され、発光ユニット１１２３（２）に正孔が注入されることとなる。
電荷発生層１１０９は、第１の電極１１０１と第２の電極１１０２に電圧を印加したときに、発光ユニット１１２３（１）および発光ユニット１１２３（２）のうち、一方に電子を注入し、他方に正孔（ホール）を注入する機能を有する。したがって、図２７Ｂにおいて、第１の電極１１０１に第２の電極１１０２よりも電位が高くなるように電圧を印加すると、電荷発生層１１０９から発光ユニット１１２３（１）に電子が注入され、発光ユニット１１２３（２）に正孔が注入されることとなる。
【0409】
なお、電荷発生層１１０９は、光の取り出し効率の点から、可視光を透過する（具体的には、電荷発生層１１０９の可視光の透過率が、４０％以上である）ことが好ましい。また、電荷発生層１１０９は、第１の電極１１０１や第２の電極１１０２よりも低い導電率であっても機能する。
【0410】
図２７Ｃに示すＥＬ層１１０３は、第１の発光ユニット１１２３（１）と第２の発光ユニット１１２３（２）との間に、電荷発生層１１０９を有し、第２の発光ユニット１１２３（２）と第３の発光ユニット１１２３（３）との間に、電荷発生層１１０９を有する。また、図２７Ｄに示す発光素子は、ｍ層の発光ユニット（ｍは２以上の自然数）と、ｎ層の発光ユニット（ｎはｍ以上の自然数）と、を、有し、各発光ユニットの間には、電荷発生層１１０９を有する。また、第３の発光ユニット１１２３（３）、発光ユニット１１２３（ｍ）、発光ユニット１１２３（ｎ）は、それぞれ、図２７Ａに示す、正孔注入層１１１１、正孔輸送層１１１２、発光層１１１３、電子輸送層１１１４、電子注入層１１１５、などを有する。なお、各発光ユニットは同じ構成としてもよいし、それぞれ異なる構成としてもよい。
【0411】
ここで、発光ユニット１１２３（ｍ）と発光ユニット１１２３（ｍ＋１）との間に設けられる電荷発生層１１０９における電子と正孔の挙動について説明する。第１の電極１１０１と第２の電極１１０２との間に、発光デバイスのしきい値電圧より高い電圧を印加すると、電荷発生層１１０９において正孔と電子が発生し、正孔は第２の電極１１０２側に設けられた発光ユニット１１２３（ｍ＋１）へ移動し、電子は第１の電極１１０１側に設けられた発光ユニット１１２３（ｍ）へ移動する。発光ユニット１１２３（ｍ＋１）に注入された正孔は、第２の電極１１０２側から注入された電子と再結合し、発光ユニット１１２３（ｍ＋１）に含まれる発光材料が発光する。また、発光ユニット１１２３（ｍ）に注入された電子は、第１の電極１１０１側から注入された正孔と再結合し、発光ユニット１１２３（ｍ）に含まれる発光材料が発光する。よって、電荷発生層１１０９において発生した正孔と電子は、それぞれ異なる発光ユニットにおいて発光する。
【0412】
なお、発光ユニット同士を接して設けることで、両者の間に電荷発生層１１０９と同じ構成が形成される場合は、電荷発生層１１０９を介さずに発光ユニット同士を接して設けることができる。例えば、発光ユニットの一方の面に電荷発生領域が形成されている場合、その面に接して発光ユニットを設けることができる。
【0413】
タンデム構造の発光デバイスは、シングル構造の発光デバイスに比べて、電流効率が高く、同一の輝度で光らせる場合に必要な電流が少ない。そのため、発光デバイスの寿命、および信頼性を高めることができる。
【0414】
なお、複数の発光ユニットは、同じ発光材料を有していてもよく、異なる発光材料を有していてもよい。また、各発光ユニットの発光材料は、特に限定されない。信頼性を高めるため、蛍光発光の発光ユニットが複数積層されていることが好ましい。例えば、同じ発光材料を有する場合においては、青色の蛍光発光ユニットと、青色の蛍光発光ユニットと、を組み合わせることで信頼性の高い発光デバイスを提供することができる。また、蛍光発光の発光ユニットと、燐光発光の発光ユニットと、がそれぞれ１つ以上積層されていてもよい。例えば、青色の蛍光発光ユニットと、赤色の燐光発光ユニットと、緑色の発光ユニットと、を組み合わせることで、白色発光が可能な発光デバイスを提供することができる。または、信頼性が高い発光ユニットの組み合わせとして、青色、赤色、緑色のそれぞれを蛍光発光の発光ユニットとしてもよい。
【0415】
なお、上述の青色の蛍光発光ユニットと、青色の蛍光発光ユニットと、を組み合わせる構成の場合、発光ユニットから射出される青色の光を他の色に変換できる機能を有するデバイス（例えば、量子ドットデバイスなど）と組み合わせて用いると好適である。
【0416】
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【0417】
１００Ａ：表示装置、１００Ｂ：表示装置、１００Ｃ：表示装置、１００Ｄ：表示装置、１００Ｅ：表示装置、１０１：表示パネル、１０１ａ：領域、１０１ｂ：領域、１０１ｃ：領域、１０２ａ：筐体、１０２ｂ：筐体、１０２ｃ：筐体、１０３ａ：ヒンジ、１０３ｂ：ヒンジ、１０３ｃ：ヒンジ、１０４ａ：曲面、１０４ｂ：曲面、１０５：平面、１０５ａ：曲面、１０５ｂ：曲面、１０６：グリップ部、１０７：受電コイル、１０８：受電回路、１０９：充電器、１１１：柱状体、１１３ａ：ユニット、１１３ｂ：ユニット、１１４：柱状体、１１５：柱状体、１１６ａ：歯車、１１６ｂ：歯車、１１７：バッテリ、１１８：保護回路、１１９：制御回路、１２０：センサ、１２１：コンパレータ、１２２：トランジスタ、１２３：キャパシタ、１２５：アンテナ、１２６：アンテナ、１３０：画像、１３１：キーボード、１３２：アイコン、１３５ａ：入出力ユニット、１３５ｂ：入出力ユニット、１３６ａ：カメラ、１３６ｂ：カメラ、１３７：センサ、１３８：表示パネル、１３９：表示パネル、１４０：太陽電池、１４１：薄膜太陽電池、１４５：外部インターフェイス、１４６：送受信ユニット、１４７：スピーカ、１４８：カメラ、１４９：マイク、１５０：スタイラス、２００：表示装置、２１０：表示装置、３００：画素、３０１：画素、４００：画素回路、４００ＥＬ：画素回路、４００ＬＣ：画素回路、４０１：回路、４０１ＥＬ：回路、４０１ＬＣ：回路、５０１：画素回路、５０２：画素部、５０４：駆動回路部、５０４ａ：ゲートドライバ、５０４ｂ：ソースドライバ、５０６：保護回路、５０７：端子部、５５０：トランジスタ、５５２：トランジスタ、５５４：トランジスタ、５６０：キャパシタ、５６２：キャパシタ、５７０：液晶デバイス、５７２：発光デバイス、６００：テレビジョン装置、６０１：制御部、６０２：記憶部、６０３：通信制御部、６０４：画像処理回路、６０５：デコーダ回路、６０６：映像信号受信部、６０７：タイミングコントローラ、６０８：ソースドライバ、６０９：ゲートドライバ、６２０：表示パネル、６２１：画素、６３０：システムバス、７００：表示パネル、７００Ａ：表示パネル、７０２：画素部、７０４：ソースドライバ回路部、７０６：ゲートドライバ回路部、７０８：ＦＰＣ端子部、７１０：配線、７１６：ＦＰＣ、７１７：ＩＣ、７３０：絶縁層、７３２：封止層、７３６：着色層、７３８：遮光層、７４０：支持基板、７４１：保護層、７４１ａ：絶縁層、７４１ｂ：絶縁層、７４１ｃ：絶縁層、７４２：接着層、７４３：樹脂層、７４４：絶縁層、７４５：支持基板、７４６：絶縁層、７４７：接着層、７４９：保護層、７５０：トランジスタ、７５２：トランジスタ、７６０：配線、７６１：導電層、７７０：絶縁層、７７２：導電層、７８０：異方性導電膜、７８２：発光デバイス、７８６：ＥＬ層、７８８：導電層、７９０：キャパシタ、１１０１：電極、１１０２：電極、１１０３：ＥＬ層、１１０９：電荷発生層、１１１１：正孔注入層、１１１２：正孔輸送層、１１１３：発光層、１１１４：電子輸送層、１１１５：電子注入層、１１２０：発光領域、１１２３：発光ユニット
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】