特開 2023-164389 表示装置、および電子機器

(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】P2023164389

(43)【公開日】2023-11-10

(54)【発明の名称】表示装置、および電子機器

(51)【国際特許分類】

   G09F 9/30 20060101AFI20231102BHJP

   G09F 9/00 20060101ALI20231102BHJP

   H10K 50/10 20230101ALI20231102BHJP

   H10K 59/12 20230101ALI20231102BHJP

   H10K 59/122 20230101ALI20231102BHJP

   H10K 50/82 20230101ALI20231102BHJP

   H10K 50/81 20230101ALI20231102BHJP

   H10K 59/131 20230101ALI20231102BHJP

   H10K 59/124 20230101ALI20231102BHJP

   H10K 59/123 20230101ALI20231102BHJP

   H10K 59/40 20230101ALI20231102BHJP

【ＦＩ】

G09F9/30 330

G09F9/30 365

G09F9/30 338

G09F9/30 348A

G09F9/00 366Z

H10K50/10

H10K59/12

H10K59/122

H10K50/82

H10K50/81

H10K59/131

H10K59/124

H10K59/123

H10K59/40

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023073926

(22)【出願日】2023-04-28

(31)【優先権主張番号】P 2022075019

(32)【優先日】2022-04-28

(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】佐藤 学

(72)【発明者】

【氏名】松本 裕功

(72)【発明者】

【氏名】中田 昌孝

【テーマコード（参考）】

3K107

5C094

5G435

【Ｆターム（参考）】

3K107AA01

3K107AA03

3K107BB01

3K107CC43

3K107DD21

3K107DD26

3K107DD38

3K107DD39

3K107DD58

3K107EE04

3K107EE68

3K107HH04

3K107HH05

5C094AA15

5C094AA31

5C094AA44

5C094BA03

5C094BA27

5C094DA09

5C094DA13

5C094DA15

5C094DB01

5C094FB14

5C094HA08

5G435BB05

5G435EE49

5G435LL04

5G435LL07

5G435LL08

(57)【要約】

【課題】狭額縁で安価な表示装置を提供する。
【解決手段】発光デバイスを有する第１の画素、受光デバイスを有する第２の画素、および第２の画素で取得した情報を読み出すための読み出し回路を有する表示装置であって、当該読み出し回路は、実装されたＩＣチップが有する第１の回路、および画素回路が形成された基板にモノリシック型で形成された第２の回路を有する。当該構成とすることによって、ＩＣチップから第２の回路に相当する回路を省くことができるため、ＩＣチップを小型化することができる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の画素回路と、Ａ／Ｄ変換回路を有し、
前記Ａ／Ｄ変換回路は、第１の回路を有し、
前記第１の画素回路および前記第１の回路は、同一の基板上に形成され、
前記第１の回路は、抵抗分圧回路を有し、
前記抵抗分圧回路は、ドレインと第１のゲートが電気的に接続されたトランジスタを複数有し、
前記トランジスタは、半導体層に金属酸化物を有し、
前記トランジスタは、絶縁層の側面に沿ってチャネル形成領域が設けられている表示装置。

【請求項2】

請求項１において、
前記複数のトランジスタは、隣接する２つのトランジスタにおいて、一方のトランジスタのソースと、他方のトランジスタのドレインおよび第１のゲートが電気的に接続されるように直列に接続される表示装置。

【請求項3】

請求項１または２において、
前記複数のトランジスタは、それぞれ第２のゲートを有し、
前記複数のトランジスタに含まれる第１のトランジスタおよび第２のトランジスタにおいて、
前記第２のトランジスタのソース電位は、前記第１のトランジスタのソース電位よりも低く、前記第１のトランジスタの第２のゲートは、前記第２のトランジスタのソースと電気的に接続される表示装置。

【請求項4】

請求項１または２において、
前記基板上に第１の導電層と、前記絶縁層と、第２の導電層とを有し、前記第１の導電層に達するように前記絶縁層と前記第２の導電層に開口が設けられている表示装置。

【請求項5】

請求項４において、
前記絶縁層の側面に沿ってチャネル形成領域が設けられたトランジスタは、前記開口を覆うように設けられた金属酸化物を有する半導体層と、前記開口に由来する凹部を覆うように前記金属酸化物を有する半導体層および前記第２の導電層上に設けられた第２の絶縁層と、前記開口に由来する凹部を覆うように前記第２の絶縁層上に設けられた第３の導電層を有する表示装置。

【請求項6】

請求項１または２において、
前記絶縁層の側面に沿ってチャネル形成領域が設けられたトランジスタが有する半導体層のチャネルとドレインとの間にオフセット領域が設けられている表示装置。

【請求項7】

請求項１または２において、
前記Ａ／Ｄ変換回路は、第２の回路を有し、
前記第２の回路は、前記基板に実装されたＩＣチップに設けられ、
前記第２の回路は、前記第１の回路と電気的に接続されている表示装置。

【請求項8】

請求項１または２において、
前記第１の画素回路は、受光デバイスを有する表示装置。

【請求項9】

請求項８において、
第２の画素回路を有し、
前記第２の画素回路は、発光デバイスを有する表示装置。

【請求項10】

請求項１または２に記載の表示装置を有し、前記第１の画素回路で指紋の画像を取得し、指紋認証を行う電子機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の一態様は、表示装置に関する。

【0002】

なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、電子機器、照明装置、入力装置（例えば、タッチセンサ）、入出力装置（例えば、タッチパネル）、それらの駆動方法、またはそれらの製造方法を一例として挙げることができる。

【背景技術】

【0003】

近年、表示装置は様々な用途に応用されている。大型の表示装置の用途としては、家庭用のテレビジョン装置、デジタルサイネージ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｇｅ：電子看板）、およびＰＩＤ（Ｐｕｂｌｉｃ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）等が挙げられる。また、表示装置は、タッチパネルを備えるスマートフォンおよびタブレット端末などにも多く用いられている。

【0004】

表示装置としては、発光デバイス（発光素子ともいう）を有する発光装置が開発されている。エレクトロルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ、以下ＥＬと記す）現象を利用した発光デバイス（ＥＬデバイス、ＥＬ素子ともいう）は、薄型軽量化が容易である、入力信号に対し高速に応答可能である、直流定電圧電源を用いて駆動可能である等の特徴を有する。

【0005】

特許文献１には、有機ＥＬ素子を用いた表示装置の一例が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００２－３２４６７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

画素に受光デバイスを設けることで、表示装置に撮像機能を付与させることができる。撮像機能を有する表示装置では、パネル表面に指または掌を接触させて撮像することで、個人認証に適用可能な指紋または掌紋などの画像を得ることができる。また、受光デバイスの撮像機能をタッチセンサとして用いることもできる。

【0008】

ここで、表示装置には、発光デバイスを有する画素および受光デバイスを有する画素のそれぞれを駆動する駆動回路が設けられる。また、表示装置には、受光デバイスを有する画素からデータを読み出すための読み出し回路が設けられる。

【0009】

これらの駆動回路および読み出し回路の一部または全てには、ＩＣチップが用いられる。当該ＩＣチップは、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）、ＣＯＦ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｆｉｌｍ）、またはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）などの技術を用いて、画素回路が形成された基板の額縁などに実装される。

【0010】

実装するＩＣチップの数が多くなると、表示装置の製造コストが増加する。また、狭額縁化の妨げにもなる。これらの課題に対して、駆動回路および読み出し回路の一部を画素回路と同一基板上にモノリシック型で形成し、ＩＣチップの数を削減すること、またはＩＣチップを小型化することが望まれる。

【0011】

したがって、本発明の一態様は、狭額縁で安価な表示装置を提供することを課題の一つとする。または、読み出し回路の一部をモノリシック型で形成した表示装置を提供することを課題の一つとする。または、狭額縁の表示装置を提供することを課題の一つとする。または、認証機能を有する表示装置を提供することを課題の一つとする。または、信頼性の高い表示装置を提供することを課題の一つとする。または、上記表示装置を有する電子機器を提供することを課題の一つとする。

【0012】

なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。本発明の一態様は、必ずしも、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。明細書、図面、請求項の記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明の一態様は、第１の画素回路と、Ａ／Ｄ変換回路を有し、Ａ／Ｄ変換回路は、第１の回路を有し、第１の画素回路および第１の回路は、同一の基板上に形成され、第１の回路は、抵抗分圧回路を有し、抵抗分圧回路は、ドレインと第１のゲートが電気的に接続されたトランジスタを複数有し、トランジスタは、半導体層に金属酸化物を有し、トランジスタは、絶縁層の側面に沿ってチャネル形成領域が設けられている表示装置である。

【0014】

複数のトランジスタは、隣接する２つのトランジスタにおいて、一方のトランジスタのソースと、他方のトランジスタのドレインおよび第１のゲートが電気的に接続されるように直列に接続することができる。

【0015】

複数のトランジスタは、それぞれ第２のゲートを有し、複数のトランジスタに含まれる第１のトランジスタおよび第２のトランジスタにおいて、第２のトランジスタのソース電位は、第１のトランジスタのソース電位よりも低く、第１のトランジスタの第２のゲートは、第２のトランジスタのソースと電気的に接続することができる。

【0016】

基板上に第１の導電層と、絶縁層と、第２の導電層とを有し、第１の導電層に達するように絶縁層と第２の導電層に開口を設けることができる。

【0017】

絶縁層の側面に沿ってチャネル形成領域が設けられたトランジスタは、開口を覆うように設けられた金属酸化物を有する半導体層と、開口に由来する凹部を覆うように金属酸化物を有する半導体層および第２の導電層上に設けられた第２の絶縁層と、開口に由来する凹部を覆うように第２の絶縁層上に設けられた第３の導電層を有することができる。

【0018】

絶縁層の側面に沿ってチャネル形成領域が設けられたトランジスタが有する半導体層のチャネルとドレインとの間には、オフセット領域が設けられていてもよい。

【0019】

Ａ／Ｄ変換回路は、第２の回路を有し、第２の回路は、基板に実装されたＩＣチップに設けられ、第２の回路は、第１の回路と電気的に接続することができる。

【0020】

第１の画素回路は、受光デバイスを有する。また、表示装置は第２の画素回路を有し、第２の画素回路は、発光デバイスを有する。

【0021】

また、本発明の他の一態様は、上記表示装置を有し、第１の画素回路で指紋の画像を取得し、指紋認証を行う電子機器である。

【発明の効果】

【0022】

本発明の一態様により、狭額縁で安価な表示装置を提供することができる。または、読み出し回路の一部をモノリシック型で形成した表示装置を提供することができる。または、狭額縁の表示装置を提供することができる。または、認証機能を有する表示装置を提供することができる。または、信頼性の高い表示装置を提供することができる。または、上記表示装置を有する電子機器を提供することができる。

【0023】

なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。明細書、図面、請求項の記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】図１は、表示装置を説明するブロック図である。

【図2】図２は、Ａ／Ｄ変換回路を説明する図である。

【図3】図３は、Ａ／Ｄ変換回路を説明する図である。

【図4】図４は、Ａ／Ｄ変換回路を説明する図である。

【図5】図５（Ａ）は抵抗分圧回路を説明する図である。図５（Ｂ）は、トランジスタのバックゲートに供給される電位を説明する図である。図５（Ｃ）は、トランジスタのしきい値電圧のシフトを説明する図である。

【図6】図６（Ａ）および図６（Ｂ）は、抵抗分圧回路を説明する図である。

【図7】図７（Ａ）および図７（Ｂ）は、縦型トランジスタを説明する図である。

【図8】図８（Ａ）および図８（Ｂ）は、縦型トランジスタを説明する図である。

【図9】図９（Ａ）および図９（Ｂ）は、トランジスタのダイオード接続および直列接続を説明する図である。

【図10】図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）は、トランジスタのダイオード接続および直列接続を説明する図である。

【図11】図１１（Ａ）および図１１（Ｃ）は、トランジスタのダイオード接続および直列接続を説明する図である。図１１（Ｂ）は、トランジスタのバックゲートに接続される配線を説明する図である。

【図12】図１２（Ａ）および図１２（Ｃ）は、トランジスタのダイオード接続および直列接続を説明する図である。図１２（Ｂ）は、トランジスタのバックゲートに接続される配線を説明する図である。

【図13】図１３（Ａ）乃至図１３（Ｃ）は、トランジスタのオフセット領域を説明する図である。

【図14】図１４（Ａ）乃至図１４（Ｃ）は、発光デバイスを有する画素回路を説明する図である。図１４（Ｄ）は、受光デバイスを有する画素回路を説明する図である。

【図15】図１５（Ａ）は、表示装置の一例を説明する上面図である。図１５（Ｂ）および図１５（Ｃ）は、表示装置の一例を説明する断面図である。

【図16】図１６は、表示装置の要素を説明する断面図である。

【図17】図１７（Ａ）乃至図１７（Ｋ）は、画素の一例を説明する図である。

【図18】図１８は、表示装置の一例を説明する斜視図である。

【図19】図１９（Ａ）は、表示装置の一例を説明する断面図である。図１９（Ｂ）および図１９（Ｃ）は、トランジスタの一例を説明する断面図である。

【図20】図２０（Ａ）乃至図２０（Ｆ）は、発光デバイスの構成例を説明する図である。

【図21】図２１（Ａ）乃至図２１（Ｃ）は、発光デバイスの構成例を説明する図である。

【図22】図２２（Ａ）および図２２（Ｂ）は、受光デバイスの構成例を説明する図である。図２２（Ｃ）乃至図２２（Ｅ）は、表示装置の構成例を説明する図である。

【図23】図２３（Ａ）乃至図２３（Ｆ）は、電子機器の一例を説明する図である。

【図24】図２４（Ａ）乃至図２４（Ｇ）は、電子機器の一例を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

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を異なる図面間で適宜省略または変更する場合もある。

【0026】

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。

【0027】

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以上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。

【0028】

（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用いて説明する。

【0029】

本発明の一態様は、発光デバイスを有する第１の画素、受光デバイスを有する第２の画素、および第２の画素で取得した情報を読み出すための読み出し回路を有する表示装置である。当該読み出し回路は、実装されたＩＣチップが有する第１の回路、および画素回路が形成された基板にモノリシック型で形成された第２の回路を有する。

【0030】

画素回路および第２の回路は、半導体層に金属酸化物を有するトランジスタを有する。また、第２の回路が有するトランジスタは、画素回路が有するトランジスタよりも小型化しやすい構造を有する。したがって、第２の回路の占有面積を小さくすることができ、狭額縁化の妨げになりにくい。

【0031】

当該構成とすることによって、ＩＣチップから第２の回路に相当する回路を省くことができるため、ＩＣチップを小型化することができる。したがって、ＩＣチップの製造工程において、１枚の半導体ウェハから取り出せる数を増加させることができ、ＩＣチップの価格を低減させることができる。すなわち、表示装置の製造コストを低減させることができる。また、ＩＣチップの実装に要する面積を小さくすることができ、表示装置を狭額縁化することができる。

【0032】

図１は、本発明の一態様の表示装置を説明するブロック図である。表示装置３０は、画素アレイ１３と、回路１４と、回路１５と、回路１６と、回路２０を有する。画素アレイ１３は、列方向および行方向に配置された画素１０を有する。

【0033】

画素１０は、副画素１１、１２を有することができる。例えば、副画素１１は、表示用の光を発する機能を有する。副画素１２は、表示装置３０に照射された光を検出する機能を有する。なお、１つの画素１０が有する副画素１１、１２は、それぞれ複数であってもよい。

【0034】

なお、本明細書では、一つの「画素」の中で独立した動作が行われる最小単位を便宜的に「副画素」と定義して説明を行うが、「画素」を「領域」と置き換え、「副画素」を「画素」と置き換えてもよい。

【0035】

副画素１１は、可視光を発する発光デバイスを有する。発光デバイスとしては、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）またはＱＬＥＤ（Ｑｕａｎｔｕｍ－ｄｏｔ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などのＥＬ素子を用いることが好ましい。ＥＬ素子が有する発光物質としては、蛍光を発する物質（蛍光材料）、燐光を発する物質（燐光材料）、熱活性化遅延蛍光を示す物質（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）などが挙げられる。また、発光デバイスとして、マイクロＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などのＬＥＤを用いることもできる。

【0036】

副画素１２は、可視光または赤外光に感度を有する受光デバイスを有する。赤外光としては、例えば、近赤外光を用いることができる。受光デバイスには、入射する光を検出し電荷を発生させる光電変換素子を用いることができる。受光デバイスでは、入射する光量に基づき、発生する電荷量が決まる。受光デバイスとしては、例えば、ｐｎ型またはｐｉｎ型のフォトダイオードを用いることができる。

【0037】

受光デバイスとしては、有機化合物を光電変換層に有する有機フォトダイオードを用いることが好ましい。有機フォトダイオードは、薄型化、軽量化および大面積化が容易である。また、形状およびデザインの自由度が高いため、様々な表示装置に適用できる。または、結晶性のシリコン（単結晶シリコン、多結晶シリコン、微結晶シリコンなど）を用いたフォトダイオードを受光デバイスに用いることもできる。

【0038】

本発明の一態様では、発光デバイスとして有機ＥＬ素子を用い、受光デバイスとして有機フォトダイオードを用いる。有機フォトダイオードは、有機ＥＬ素子と共通の要素を有する構成とすることもできる。そのため、作製工程を大幅に増やすことなく、表示装置３０に受光デバイスを内蔵することができる。例えば、受光デバイスの光電変換層と発光デバイスの発光層とを作り分け、それ以外の層で、発光デバイスと受光デバイスとで同一の構成を含むようにしてもよい。

【0039】

回路１４および回路１５は、副画素１１を駆動するためのドライバ回路である。回路１４はソースドライバ、回路１５はゲートドライバとしての機能を有することができる。回路１４および回路１５には、例えば、シフトレジスタ回路などを用いることができる。

【0040】

回路１６は、副画素１２を駆動するためのドライバ回路である。回路１６はロードライバとしての機能を有することができる。回路１６および後述する回路２２には、例えば、シフトレジスタ回路またはデコーダ回路などを用いることができる。

【0041】

回路１４、回路１５および回路１６は、画素１０が形成された基板上にＩＣチップを実装することで設けることができる。また、回路１４、回路１５および回路１６のいずれか一つ以上、または回路１４、回路１５および回路１６を構成する回路の一部を画素１０が形成された基板上にモノリシック型で形成することもできる。

【0042】

回路２０は、副画素１２が出力するデータの読み出し回路である。回路２０は、副画素１２の出力データに対して相関二重サンプリング処理を行う相関二重サンプリング（ＣＤＳ）回路１７、ＣＤＳ回路１７が出力するアナログデータをデジタルデータに変換するアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換回路２１、生成されたデジタルデータを列ごと外部に出力するカラムドライバとして機能する回路２２などを有する。

【0043】

回路２０は、画素１０が形成される基板上に実装するＩＣチップが有する回路と、モノリシック型で形成する回路を組み合わせた構成とすることができる。次に、Ａ／Ｄ変換回路２１の一部をモノリシック型で形成する本発明の一態様について説明する。

【0044】

図２は、Ａ／Ｄ変換回路２１として用いることができるフラッシュ型のＡ／Ｄ変換回路の従来例を説明する図である。

【0045】

Ａ／Ｄ変換回路２１は、電圧生成回路に相当する回路１８と、コンパレータ２３およびエンコーダ２４を有し、２ビットデータを並列出力する回路１９を有する。回路１９は、ＣＤＳ回路１７から出力されたデータ（Ｖ_ｄａｔ）と回路１８で参照電圧（Ｖ_ｒｅｆ）が分圧された電圧とをコンパレータ２３で比較し、コンパレータの出力に従ってｎビット（ｎｂｉｔ、階調数に相当）のデジタルデータを回路２２に出力することができる。

【0046】

ここで、図２に示す回路１８は、抵抗ストリング（抵抗分圧回路）であり、抵抗Ｒ（１）から抵抗Ｒ（２^ｎ＋１）まで、階調分の抵抗素子が直列接続された構成を有する。ここで、８ビット階調であれば抵抗素子は２５７個、１０ビット階調であれば抵抗素子は１０２５個にもなる。

【0047】

高速動作を考慮すると、回路１８を有するＡ／Ｄ変換回路２１は、最大で画素アレイ１３の列数分設ける必要がある。つまり、回路１８がＩＣチップ内に設けられた場合、その占有面積は非常に大きくなる。逆に、回路１８をＩＣチップ外に設けることができれば、ＩＣチップの面積を小さくすることができ、ＩＣチップの価格を下げることができる。すなわち、表示装置の製造コストを低減させることができる。

【0048】

そこで、本発明の一態様では、画素回路を形成する基板上に、回路１８をモノリシック型で形成する。なお、ＣＤＳ回路１７もモノリシック型で形成することができる。

【0049】

図３は、本発明の一態様のＡ／Ｄ変換回路２１を説明する図である。回路１８をモノリシック型で形成する場合、薄膜半導体などを抵抗素子として用いて形成することも可能であるが、極めて多くの抵抗素子において、抵抗値が均一になるように作製することは困難である。また、薄膜半導体の抵抗が十分に下げられない場合は、占有面積が大きくなってしまう。

【0050】

したがって、本発明の一態様では、抵抗素子の代わりにドレインとゲートが電気的に接続されたダイオード接続のトランジスタを用いる。また、当該トランジスタとしては、ｎ型の縦型トランジスタを用いる。

【0051】

縦型トランジスタとは、絶縁層の側面に沿って形成された半導体層にチャネル形成領域が設けられた構成で、絶縁層の厚さでチャネル長を決定することができるトランジスタである。縦型トランジスタは、ソース電極またはドレイン電極の一方とゲート電極を重ねて形成することができるため、サイズを小さくすることができ、抵抗ストリングの面積を小さくすることができる。

【0052】

縦型トランジスタが有する半導体層としては、多結晶シリコン、非晶質シリコン、または、金属酸化物などを用いることができる。特に、結晶化工程などが不要な金属酸化物を用いることが好ましい。本実施の形態では、半導体層に金属酸化物を用いた縦型トランジスタを用いる。

【0053】

なお、回路１８に用いることができ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、フィン型のトランジスタ、スタガ型のトランジスタ、逆スタガ型のトランジスタ等を用いることができる。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。

【0054】

ダイオード接続のｎ型トランジスタは、しきい値電圧（Ｖ_ｔｈ）以上の電圧をゲートにかけることで、電圧（ドレイン電圧およびゲート電圧）に比例して電流が流れる。したがって、抵抗として用いることができる。

【0055】

図３に示す回路１８の構成で、所望の抵抗としてトランジスタ（Ｔｒ（１）乃至Ｔｒ（２^ｎ＋１））を動作させるには、トランジスタの移動度、しきい値電圧、およびオン電流などが適切になるように、トランジスタの構造および構成材料などを適宜選択すればよい。

【0056】

なお、所望の抵抗値を得るために、図４に示すように、トランジスタ（Ｔｒ（１）乃至Ｔｒ（２^ｎ＋１））にバックゲートを設ける構成としてもよい。それぞれのトランジスタのバックゲートには、同じトランジスタのソース電位よりも小さい電位、すなわち、ソース電位が０Ｖであるとすると、負の電位が印加される構成とする。

【0057】

なお、トランジスタのバックゲートとは、２つのゲートを有するトランジスタにおいて、一方のゲートをフロントゲートと呼称する場合の他方ゲートに対する呼称である。また、２つのゲートにおいては、フロントゲートとバックゲートとを可逆的に用いる場合がある。また、フロントゲートおよびバックゲートの一方を第１のゲート、他方を第２のゲートと呼ぶ場合がある。

【0058】

バックゲートに負の電位を印加するには、例えば、図４に示すように、トランジスタＴｒ（２）のソースをトランジスタＴｒ（１）のバックゲートに電気的に接続すればよい。このような構成とすることで負電位の生成回路を不要にすることができる。

【0059】

図５（Ａ）に示すように、抵抗分圧回路では、抵抗Ｒ（２）と抵抗Ｒ（３）の間の電圧（Ｖ_ＯＵＴ２）は、抵抗Ｒ（１）と抵抗Ｒ（２）の間の電圧（Ｖ_ＯＵＴ１）よりも小さくなる。

【0060】

ここで、図５（Ｂ）に示すように、抵抗をトランジスタに置き換えると、Ｖ_ＯＵＴ１はトランジスタＴｒ（１）のソース電位（Ｖ_Ｓ１）に相当し、Ｖ_ＯＵＴ２はトランジスタＴｒ（２）のソース電位（Ｖ_Ｓ２）に相当することになる。

【0061】

図５（Ａ）、（Ｂ）より、Ｖ_ＯＵＴ２＜Ｖ_ＯＵＴ１であって、トランジスタＴｒ（２）のソース電位（Ｖ_ＯＵＴ２）がトランジスタＴｒ（１）のバックゲート電位（Ｖ_ＢＧ１）となるから、Ｖ_ＢＧ１＜Ｖ_Ｓ１となる。すなわち、トランジスタＴｒ（１）のバックゲート電位（Ｖ_ＢＧ１）は、ソース電位（Ｖ_Ｓ１）に対して負になる。

【0062】

ダイオード接続されたｎ型トランジスタのバックゲートに負の電位を印加すると、チャネルを生成するためにゲートに高い電圧をかける必要がある。換言するとしきい値電圧（Ｖ_ｔｈ）がプラス方向にシフトする。したがって、図５（Ｃ）に示すＩ_ｄ－Ｖ_ｄ（Ｖ_ｇ）特性のように、トランジスタＴｒ（１）ではＶ_ＢＧ１＝Ｖ_Ｓ１よりもＶ_ＢＧ１＜Ｖ_Ｓ１のほうが、Ｖ_ｔｈが高くなる。Ｖ_ｔｈを高めることは、抵抗値を高めることと同意である。

【0063】

なお、トランジスタＴｒ（１）のバックゲートをトランジスタＴｒ（２）のソースに接続する形態と同様に、トランジスタＴｒ（２^ｎ）のバックゲートは、トランジスタＴｒ（２^ｎ＋１）のソースに接続される。

【0064】

このとき、トランジスタＴｒ（２^ｎ＋１）の抵抗を他のトランジスタと同様にするには、トランジスタＴｒ（２^ｎ＋１）のバックゲートに印加する電位を生成する次段のトランジスタが必要になる。しかしながら、階調制御に必要なトランジスタ数よりも多くのトランジスタを設けることは適切ではない。したがって、トランジスタＴｒ（２^ｎ＋１）のバックゲートには、適切な電位Ｖ_ｂを外部から入力することが好ましい。

【0065】

なお、トランジスタＴｒ（２^ｎ＋２）は、階調に寄与しない抵抗であるため、図４ではバックゲートは不要であるが、バックゲートを設けてもよい。この場合、トランジスタＴｒ（２^ｎ＋１）と同様に、トランジスタＴｒ（２^ｎ＋２）のバックゲートには、適切な電位を外部から入力すればよい。

【0066】

また、図４に示す回路１８では、トランジスタＴｒ（１）のバックゲートがトランジスタＴｒ（２）のソースと接続する形態を示したが、これに限定されない。例えば、図６（Ａ）に示すように、トランジスタＴｒ（１）のバックゲートがトランジスタＴｒ（３）のソースと接続する形態としてもよい。このとき、トランジスタＴｒ（１）のバックゲートの電位（Ｖ_ＢＧ１）は、トランジスタＴｒ（３）のソース電位であるＶ_ＯＵＴ３になる。

【0067】

なお、図６（Ａ）に示す形態では、直列接続されたｘ番目のトランジスタＴｒ（ｘ）のソース電位をＶ_ＯＵＴｘ、バックゲートの電位をＶ_ＢＧｘとしたとき、Ｖ_ＢＧｘ＝Ｖ_{ＯＵＴｘ＋２}となる。また、Ｖ_ＢＧｘ＝Ｖ_{ＯＵＴｘ＋ｙ}としたとき、ｙを３以上とする形態としてもよい。ｙの値は、トランジスタが適切な抵抗となるように階調数の１／４、好ましくは１／８、より好ましくは１／１６、さらに好ましくは１／３２より小さい値に適宜設定することができる。

【0068】

また、これまで、トランジスタのフロントゲートとドレインとを電気的に接続したダイオード接続を例示して説明したが、トランジスタのバックゲートとドレインとを電気的に接続したダイオード接続であってもよい。図６（Ｂ）にトランジスタのバックゲートとドレインとを電気的に接続した例を示す。

【0069】

なお、図６（Ａ）と同様の構成である図６（Ｂ）に示す形態では、直列接続されたｘ番目のトランジスタＴｒ（ｘ）のソース電位をＶ_ＯＵＴｘ、フロントゲートの電位をＶ_ＦＧｘとしたとき、Ｖ_ＦＧｘ＝Ｖ_{ＯＵＴｘ＋２}となる。

【0070】

以上の本発明の一態様を用いて表示装置を作製することで、ＩＣチップから第２の回路に相当する回路を省くことができるため、ＩＣチップを小型化することができる。したがって、ＩＣチップの価格を低減させることができ、製造コストを低減させることができる。また、ＩＣチップの実装に要する面積を小さくすることができ、表示装置を狭額縁化することができる。

【0071】

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。

【0072】

（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１に示した回路１８に用いることができる縦型トランジスタについて説明する。なお、本実施の形態では、縦型トランジスタの基本構造等を説明し、ダイオード接続およびトランジスタ間の電気的な接続の構成については、実施の形態３で説明する。

【0073】

図７（Ａ）および図７（Ｂ）は、縦型トランジスタを説明する図である。図７（Ａ）は、上面図である。図７（Ｂ）は、図７（Ａ）にハッチングで示す領域ｄの深さ方向を図示した断面斜視図である。なお、明瞭化のため、図７（Ａ）、（Ｂ）では一部の要素の図示を省略している。

【0074】

縦型のトランジスタであるトランジスタ１００Ｔは、基板１０２上に設けることができる。トランジスタ１００Ｔは、導電層１０４と、導電層１０４ｅと、絶縁層１０６と、半導体層１０８と、導電層１１２ａと、導電層１１２ｂと、を有する。導電層１０４はゲート配線であり、ゲート電極として機能する導電層１０４ｅと電気的に接続される。絶縁層１０６の一部は、ゲート絶縁層として機能する。導電層１１２ａは、ソース電極またはドレイン電極の一方として機能する。導電層１１２ｂは、ソース電極またはドレイン電極の他方として機能する。

【0075】

半導体層１０８のうち、ソース電極とドレイン電極との間において、ゲート絶縁層を介してゲート電極と重なる領域の全体がチャネル形成領域として機能する。また、半導体層１０８のうち、ソース電極と接する領域はソース領域として機能し、ドレイン電極と接する領域はドレイン領域として機能する。

【0076】

基板１０２上には導電層１１２ａが設けられ、導電層１１２ａ上に絶縁層１０７が設けられ、絶縁層１０７上に導電層１１２ｂが設けられる。絶縁層１０７は、例えば、絶縁層１０７ａ、絶縁層１０７ｂ、絶縁層１０７ｃの３層とすることができ、導電層１１２ａと導電層１１２ｂに挟持される領域を有する。導電層１１２ａは、絶縁層１０７を介して導電層１１２ｂと重なる領域を有する。絶縁層１０７および導電層１１２ｂは、導電層１１２ａに達する開口１４１を有する。

【0077】

導電層１１２ａおよび導電層１１２ｂはそれぞれ、積層構造を有してもよい。図７（Ｂ）等では、導電層１１２ａが導電層１１２ａ＿１および導電層１１２ａ＿２の積層構造である例を示している。なお、図７（Ｂ）では、導電層１１２ａ＿１上に導電層１１２ａ＿２が設けられない領域を有し、当該領域において半導体層１０８と接する例を示しているが、導電層１１２ａ＿２と半導体層１０８が接する構成とすることもできる。また、導電層１１２ａ＿２が設けられない構成であってもよい。

【0078】

開口１４１の上面形状は、例えば、円形、または楕円形とすることができる。開口１４１の上面形状を円形とすることにより、開口１４１を形成する際の加工精度を高めることができ、微細なサイズの開口１４１を形成することができる。なお、開口１４１の上面形状は、三角形、四角形（長方形、菱形、正方形を含む）、五角形などの多角形、またはこれら多角形の角が丸い形状としてもよい。開口１４１は、例えば、レジストマスクを用いて形成することができる。

【0079】

半導体層１０８は、開口１４１の内壁及び底部を覆うように設けられる。半導体層１０８は、導電層１１２ｂの上面および側面、絶縁層１０７の側面、並びに導電層１１２ａの上面と接する領域を有する。半導体層１０８は、開口１４１を介して、導電層１１２ａと電気的に接続される。半導体層１０８は、導電層１１２ｂの上面および側面、絶縁層１０７の側面、並びに導電層１１２ａの上面の形状に沿った形状を有する。

【0080】

なお、図７（Ｂ）等では半導体層１０８を単層構造で示しているが、本発明の一態様はこれに限られない。半導体層１０８を２層以上の積層構造としてもよい。

【0081】

トランジスタ１００Ｔのゲート絶縁層として機能する絶縁層１０６は、開口１４１に由来する凹部を覆うように、半導体層１０８、導電層１１２ｂ、および絶縁層１０７上に設けられる。

【0082】

トランジスタ１００Ｔの導電層１０４ｅは、開口１４１に由来する凹部を覆うように、絶縁層１０６上に設けられる。ここで、導電層１０４ｅおよび絶縁層１０６上には、絶縁層（図示なし）が設けられていることが好ましい。当該絶縁層に導電層１０４ｅに達する開口が設けられ、当該開口において、ゲート配線として機能する導電層１０４と導電層１０４ｅが電気的に接続される。

【0083】

開口１４１において、導電層１０４ｅは、絶縁層１０６を介して半導体層１０８と重なる領域を有する。また、導電層１０４ｅは、絶縁層１０６および半導体層１０８を介して導電層１１２ａと重なる領域と、導電層１１２ｂと重なる領域を有する。導電層１０４ｅは、導電層１１２ｂの開口１４１側の端部を覆っていることが好ましい。このような構成とすることで、半導体層１０８のうち、ソース電極とドレイン電極との間において、ゲート絶縁層を介してゲート電極と重なる領域の全体がチャネル形成領域として機能することができる。

【0084】

トランジスタ１００Ｔは、半導体層１０８よりも上方にゲート電極を有する、いわゆるトップゲート型のトランジスタである。さらに、半導体層１０８の下面がソース電極またはドレイン電極と接することから、ＴＧＢＣ（Ｔｏｐ Ｇａｔｅ Ｂｏｔｔｏｍ Ｃｏｎｔａｃｔ）型のトランジスタということができる。

【0085】

導電層１１２ａ、導電層１１２ｂおよび導電層１０４はそれぞれ、配線として機能することができ、トランジスタ１００Ｔはこれらの配線が重なる領域に設けることができる。つまり、トランジスタ１００Ｔおよび当該配線を有する回路において、トランジスタ１００Ｔおよび配線の占有面積を縮小することができる。したがって、回路の占有面積を縮小することができる。

【0086】

本発明の一態様のトランジスタにおいて、配線として機能する導電層１１２ａ、導電層１１２ｂ、および導電層１０４はそれぞれ、異なる導電膜を加工して設けることができる。したがって、いずれかの導電層に対して、他の導電層を一つ以上重ねて配置することができるため、レイアウトの自由度が高まり、回路の占有面積を縮小することができる。

【0087】

次に、トランジスタ１００Ｔのチャネル長およびチャネル幅について説明する。半導体層１０８において、導電層１１２ａと接する領域はソース領域およびドレイン領域の一方として機能し、導電層１１２ｂと接する領域はソース領域またはドレイン領域の他方として機能し、ソース領域とドレイン領域の間の領域はチャネル形成領域として機能する。

【0088】

トランジスタ１００Ｔのチャネル長は、ソース領域とドレイン領域の間の距離となる。図７（Ｂ）には、トランジスタ１００Ｔのチャネル長Ｌ１００を破線の両矢印で示している。チャネル長Ｌ１００は、断面視において、半導体層１０８と導電層１１２ａが接する領域の端部と、半導体層１０８と導電層１１２ｂが接する領域の端部との距離となる。

【0089】

つまり、チャネル長Ｌ１００は、絶縁層１０７の膜厚、および絶縁層１０７の開口１４１側の側面と導電層１１２ａの上面とのなす角で決まり、トランジスタの作製に用いる露光装置の性能に影響されない。したがって、チャネル長Ｌ１００を露光装置の限界解像度よりも小さな値とすることができ、微細なサイズのトランジスタを実現することができる。

【0090】

チャネル長Ｌ１００を小さくすることにより、トランジスタ１００Ｔのオン電流を高くすることができる。トランジスタ１００Ｔを用いることにより、高速動作が可能な回路を作製することができる。さらにはトランジスタを小型化することができるため、回路の占有面積を縮小することが可能となる。

【0091】

なお、図７（Ｂ）等では、断面視において、絶縁層１０７の開口１４１側の側面の形状が直線である構成を示しているが、本発明の一態様はこれに限られない。断面視において、絶縁層１０７の開口１４１側の側面の形状は曲線であってもよく、また側面の形状が直線である領域と曲線である領域の双方を有してもよい。

【0092】

トランジスタ１００Ｔのチャネル幅は、チャネル長方向と直交する方向における、ソース領域の幅、またはドレイン領域の幅となる。つまり、チャネル幅は、チャネル長方向と直交する方向における、半導体層１０８と導電層１１２ａが接する領域の幅、または半導体層１０８と導電層１１２ｂが接する領域の幅となる。ここでは、トランジスタ１００Ｔのチャネル幅は、チャネル長方向と直交する方向における、半導体層１０８と導電層１１２ｂが接する領域の幅として説明する。図７（Ｂ）には、トランジスタ１００Ｔのチャネル幅Ｗ１００を実線の両矢印で示している。チャネル幅Ｗ１００は、上面視において、開口１４１側の導電層１１２ｂの下面端部の長さとなる。

【0093】

チャネル幅Ｗ１００は、開口１４１の上面形状で決まる。なお、開口１４１の上面形状が円形の場合、開口１４１の直径をＤ１４１とし、導電層１１２ｂの膜厚分が無視できるとすると、チャネル幅Ｗ１００は“Ｄ１４１×π”と算出することができる。

【0094】

すなわち、トランジスタ１００Ｔでは、占有面積に対してチャネル幅の大きいトランジスタであるということができる。チャネル幅Ｗ１００を大きくすることにより、トランジスタ１００Ｔのオン電流を高くすることができ、高速動作が可能な回路を作製することができる。

【0095】

図８（Ａ）、（Ｂ）は、図７（Ａ）、（Ｂ）の構成にバックゲートを付加した例を説明する図である。バックゲート電極として作用する導電層１１５は、絶縁層１０７（絶縁層１０７ａ、１０７ｃ）に埋め込まれるように設けられ、半導体層１０８と導電層１１５との間に設けられる絶縁層１０７ｃの一部がゲート絶縁層として機能する。なお、絶縁層１０７ｃとは異なる絶縁層をゲート絶縁層としてもよい。

【0096】

以下では、本実施の形態のトランジスタ１００Ｔに含まれる構成要素について説明する。

【0097】

＜トランジスタの構成要素＞
［半導体層１０８］
半導体層１０８に用いることができる半導体材料は、特に限定されない。例えば、単体半導体、または化合物半導体を用いることができる。単体半導体として、例えば、シリコンまたはゲルマニウムを用いることができる。化合物半導体として、例えば、ヒ化ガリウム、シリコンゲルマニウムが挙げられる。化合物半導体として、半導体特性を有する有機物、または半導体特性を有する金属酸化物（酸化物半導体ともいう）を用いることができる。なお、これらの半導体材料に、ドーパントとして不純物が含まれてもよい。

【0098】

半導体層１０８に用いる半導体材料の結晶性は特に限定されず、非晶質半導体、または結晶性を有する半導体（単結晶性半導体、多結晶半導体、微結晶半導体、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。

【0099】

半導体層１０８は、金属酸化物（酸化物半導体）を有することが好ましい。半導体層１０８に用いることができる金属酸化物として、例えば、インジウム酸化物、ガリウム酸化物、および亜鉛酸化物が挙げられる。金属酸化物は、少なくともインジウム（Ｉｎ）または亜鉛（Ｚｎ）を含むことが好ましい。また、金属酸化物は、インジウムと、元素Ｍと、亜鉛と、の中から選ばれる二または三を有することが好ましい。なお、元素Ｍは、ガリウム、アルミニウム、シリコン、ホウ素、イットリウム、スズ、アンチモン、銅、バナジウム、ベリリウム、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、コバルト、およびマグネシウムから選ばれた一種または複数種である。特に、元素Ｍは、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、およびスズから選ばれた一種または複数種であることが好ましい。元素Ｍは、ガリウムがより好ましい。

【0100】

半導体層１０８は、例えば、酸化インジウム、インジウムガリウム酸化物（Ｉｎ－Ｇａ酸化物）、インジウム亜鉛酸化物（Ｉｎ－Ｚｎ酸化物）、インジウムスズ酸化物（Ｉｎ－Ｓｎ酸化物）、インジウムチタン酸化物（Ｉｎ－Ｔｉ酸化物）、ガリウム亜鉛酸化物（Ｇａ－Ｚｎ酸化物）、インジウムアルミニウム亜鉛酸化物（Ｉｎ－Ａｌ－Ｚｎ酸化物、ＩＡＺＯとも記す）、インジウムスズ亜鉛酸化物（Ｉｎ－Ｓｎ－Ｚｎ酸化物）、インジウムチタン亜鉛酸化物（Ｉｎ－Ｔｉ－Ｚｎ酸化物）、インジウムガリウム亜鉛酸化物（Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物、ＩＧＺＯとも記す）、インジウムガリウムスズ亜鉛酸化物（Ｉｎ－Ｇａ－Ｓｎ－Ｚｎ酸化物、ＩＧＺＴＯとも記す）、インジウムガリウムアルミニウム亜鉛酸化物（Ｉｎ－Ｇａ－Ａｌ－Ｚｎ酸化物、ＩＧＡＺＯまたはＩＡＧＺＯとも記す）などを用いることができる。または、シリコンを含むインジウムスズ酸化物などを用いることができる。

【0101】

ここで、半導体層１０８が有する金属酸化物の組成は、トランジスタ１００Ｔの電気的特性、および信頼性に大きく影響する。例えば、金属酸化物の含有される全ての金属元素の原子数の和に対するインジウムの原子数の割合を高くすることにより、オン電流の大きいトランジスタを実現することができる。

【0102】

半導体層１０８にＩｎ－Ｚｎ酸化物を用いる場合、インジウムの原子数比が亜鉛の原子数比以上である金属酸化物を適用することが好ましい。例えば、金属元素の原子数比が、Ｉｎ：Ｚｎ＝１：１、Ｉｎ：Ｚｎ＝２：１、Ｉｎ：Ｚｎ＝３：１、Ｉｎ：Ｚｎ＝４：１、Ｉｎ：Ｚｎ＝５：１、Ｉｎ：Ｚｎ＝７：１、またはＩｎ：Ｚｎ＝１０：１、またはこれらの近傍の金属酸化物を用いることができる。

【0103】

半導体層１０８にＩｎ－Ｓｎ酸化物を用いる場合、インジウムの原子数比がスズの原子数比以上である金属酸化物を適用することが好ましい。例えば、金属元素の原子数比が、Ｉｎ：Ｓｎ＝１：１、Ｉｎ：Ｓｎ＝２：１、Ｉｎ：Ｓｎ＝３：１、Ｉｎ：Ｓｎ＝４：１、Ｉｎ：Ｓｎ＝５：１、Ｉｎ：Ｓｎ＝７：１、またはＩｎ：Ｓｎ＝１０：１、またはこれらの近傍の金属酸化物を用いることができる。

【0104】

半導体層１０８にＩｎ－Ｓｎ－Ｚｎ酸化物を用いる場合、インジウムの原子数比が、スズの原子数比よりも高い金属酸化物を適用することができる。さらには、亜鉛の原子数比が、スズの原子数比よりも高い金属酸化物を用いることが好ましい。例えば、金属元素の原子数比が、Ｉｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝２：１：３、Ｉｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝３：１：２、Ｉｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝４：２：３、Ｉｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝４：２：４．１、Ｉｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝５：１：３、Ｉｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝５：１：６、Ｉｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝５：１：７、Ｉｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝５：１：８、Ｉｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝６：１：６、Ｉｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝１０：１：３、Ｉｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝１０：１：６、Ｉｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝１０：１：７、Ｉｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝１０：１：８、Ｉｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝５：２：５、Ｉｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝１０：１：１０、Ｉｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝２０：１：１０、Ｉｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝４０：１：１０、またはこれらの近傍の金属酸化物を用いることができる。

【0105】

半導体層１０８にＩｎ－Ａｌ－Ｚｎ酸化物を用いる場合、インジウムの原子数比が、アルミニウムの原子数比よりも高い金属酸化物を適用することができる。さらには、亜鉛の原子数比が、アルミニウムの原子数比よりも高い金属酸化物を用いることが好ましい。例えば、金属元素の原子数比が、Ｉｎ：Ａｌ：Ｚｎ＝２：１：３、Ｉｎ：Ａｌ：Ｚｎ＝３：１：２、Ｉｎ：Ａｌ：Ｚｎ＝４：２：３、Ｉｎ：Ａｌ：Ｚｎ＝４：２：４．１、Ｉｎ：Ａｌ：Ｚｎ＝５：１：３、Ｉｎ：Ａｌ：Ｚｎ＝５：１：６、Ｉｎ：Ａｌ：Ｚｎ＝５：１：７、Ｉｎ：Ａｌ：Ｚｎ＝５：１：８、Ｉｎ：Ａｌ：Ｚｎ＝６：１：６、Ｉｎ：Ａｌ：Ｚｎ＝１０：１：３、Ｉｎ：Ａｌ：Ｚｎ＝１０：１：６、Ｉｎ：Ａｌ：Ｚｎ＝１０：１：７、Ｉｎ：Ａｌ：Ｚｎ＝１０：１：８、Ｉｎ：Ａｌ：Ｚｎ＝５：２：５、Ｉｎ：Ａｌ：Ｚｎ＝１０：１：１０、Ｉｎ：Ａｌ：Ｚｎ＝２０：１：１０、Ｉｎ：Ａｌ：Ｚｎ＝４０：１：１０、またはこれらの近傍の金属酸化物を用いることができる。

【0106】

半導体層１０８にＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物を用いる場合、含有される全ての金属元素の原子数の和に対するインジウムの原子数比が、ガリウムの原子数比よりも高い金属酸化物を適用することができる。さらには、亜鉛の原子数比が、ガリウムの原子数比よりも高い金属酸化物を用いることが、より好ましい。例えば、半導体層１０８は、金属元素の原子数比が、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝２：１：３、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝３：１：２、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：３、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：４．１、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝５：１：３、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝５：１：６、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝５：１：７、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝５：１：８、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝６：１：６、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１０：１：３、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１０：１：６、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１０：１：７、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１０：１：８、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝５：２：５、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１０：１：１０、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝２０：１：１０、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４０：１：１０、またはこれらの近傍の金属酸化物を用いることができる。

【0107】

半導体層１０８にＩｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物を用いる場合、含有される全ての金属元素の原子数の和に対するインジウムの原子数比が、元素Ｍの原子数比よりも高い金属酸化物を適用することができる。さらには、亜鉛の原子数比が、元素Ｍの原子数比よりも高い金属酸化物を用いることが、より好ましい。例えば、半導体層１０８は、金属元素の原子数比が、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝２：１：３、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＝６：１：６、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１０：１：３、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１０：１：６、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１０：１：７、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１０：１：８、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：２：５、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１０：１：１０、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝２０：１：１０、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４０：１：１０、またはこれらの近傍の金属酸化物を用いることができる。

【0108】

金属酸化物のインジウムの含有率を高くすることにより、オン電流の大きいトランジスタとすることができる。当該トランジスタを高いオン電流が求められるトランジスタに適用することにより、優れた電気特性を有する回路を形成することができる。

【0109】

金属酸化物の組成の分析は、例えば、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ：Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ－ｒａｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ：Ｘ－ｒａｙ Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）、誘導結合プラズマ質量分析法（ＩＣＰ－ＭＳ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ－Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）、または誘導結合プラズマ発光分光法（ＩＣＰ－ＡＥＳ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ－Ａｔｏｍｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）を用いることができる。または、これらの手法を複数組み合わせて分析を行ってもよい。なお、含有率が低い元素は、分析精度の影響により、実際の含有率と分析によって得られた含有率が異なる場合がある。例えば、元素Ｍの含有率が低い場合、分析によって得られた元素Ｍの含有率が、実際の含有率より低くなる場合がある。

【0110】

本明細書等において、近傍の組成とは、所望の原子数比の±３０％の範囲を含む。例えば、原子数比がＩｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：３またはその近傍の組成と記載する場合、インジウムの原子数比を４としたとき、Ｍの原子数比が１以上３以下であり、亜鉛の原子数比が２以上４以下である場合を含む。また、原子数比がＩｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：６またはその近傍の組成と記載する場合、インジウムの原子数比を５としたときに、Ｍの原子数比が０．１より大きく２以下であり、亜鉛の原子数比が５以上７以下である場合を含む。また、原子数比がＩｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１またはその近傍の組成と記載する場合、インジウムの原子数比を１としたときに、Ｍの原子数比が０．１より大きく２以下であり、亜鉛の原子数比が０．１より大きく２以下である場合を含む。

【0111】

金属酸化物の形成は、スパッタリング法、または原子層堆積（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を好適に用いることができる。なお、金属酸化物をスパッタリング法で形成する場合、ターゲットの原子数比と、当該金属酸化物の原子数比が異なる場合がある。特に、亜鉛は、ターゲットの原子数比よりも金属酸化物の原子数比が小さくなる場合がある。具体的には、ターゲットに含まれる亜鉛の原子数比の４０％以上９０％以下程度となる場合がある。

【0112】

半導体層１０８は、２以上の金属酸化物層を有する積層構造としてもよい。半導体層１０８が有する２以上の金属酸化物層は、組成が互いに同じ、または概略同じであってもよい。組成が同じ金属酸化物層の積層構造とすることで、例えば、同じスパッタリングターゲットを用いて形成できるため、製造コストを削減できる。

【0113】

半導体層１０８が有する２以上の金属酸化物層は、組成が互いに異なってもよい。例えば、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：３：４［原子数比］もしくはその近傍の組成の第１の金属酸化物層と、当該第１の金属酸化物層上に設けられるＩｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１［原子数比］もしくはその近傍の組成の第２の金属酸化物層と、の積層構造を好適に用いることができる。また、元素Ｍとして、ガリウムまたはアルミニウムを用いることが特に好ましい。例えば、インジウム酸化物、インジウムガリウム酸化物、およびＩＧＺＯの中から選ばれるいずれか一と、ＩＡＺＯ、ＩＡＧＺＯ、およびＩＴＺＯ（登録商標）の中から選ばれるいずれか一と、の積層構造を用いてもよい。

【0114】

半導体層１０８は、結晶性を有する金属酸化物層を用いることが好ましい。例えば、ＣＡＡＣ（ｃ－ａｘｉｓ ａｌｉｇｎｅｄ ｃｒｙｓｔａｌ）構造、多結晶構造、微結晶（ｎｃ：ｎａｎｏ－ｃｒｙｓｔａｌ）構造等を有する金属酸化物層を用いることができる。結晶性を有する金属酸化物層を半導体層１０８に用いることにより、半導体層１０８中の欠陥準位密度を低減でき、信頼性の高いトランジスタを実現できる。

【0115】

半導体層１０８に用いる金属酸化物層の結晶性が高いほど、半導体層１０８中の欠陥準位密度を低減できる。一方、結晶性の低い金属酸化物層を用いることで、大きな電流を流すことができるトランジスタを実現することができる。

【0116】

半導体層１０８は、結晶性が異なる２以上の金属酸化物層の積層構造としてもよい。例えば、第１の金属酸化物層と、当該第１の金属酸化物層上に設けられる第２の金属酸化物層と、の積層構造とし、第２の金属酸化物層は、第１の金属酸化物層より結晶性が高い領域を有する構成とすることができる。または、第２の金属酸化物層は、第１の金属酸化物層より結晶性が低い領域を有する構成とすることができる。半導体層１０８が有する２以上の金属酸化物層は、組成が互いに同じ、または概略同じであってもよい。組成が同じ金属酸化物層の積層構造とすることで、例えば、同じスパッタリングターゲットを用いて形成できるため、製造コストを削減できる。例えば、同じスパッタリングターゲットを用いて、酸素流量比を異ならせることにより、結晶性が異なる２以上の金属酸化物層の積層構造を形成することができる。なお、半導体層１０８が有する２以上の金属酸化物層は、組成が互いに異なってもよい。

【0117】

半導体層１０８に酸化物半導体を用いる場合、チャネル形成領域として機能する領域の酸化物半導体のキャリア濃度は、１×１０^１８ｃｍ^－３以下であることが好ましく、１×１０^１７ｃｍ^－３未満であることがより好ましく、１×１０^１６ｃｍ^－３未満であることがさらに好ましく、１×１０^１３ｃｍ^－３未満であることがさらに好ましく、１×１０^１２ｃｍ^－３未満であることがさらに好ましい。なお、チャネル形成領域として機能する領域の酸化物半導体のキャリア濃度の下限値については、特に限定は無いが、例えば、１×１０^－９ｃｍ^－３とすることができる。

【0118】

酸化物半導体を用いたトランジスタ（以下、ＯＳトランジスタ）は、非晶質シリコンを用いたトランジスタと比較して電界効果移動度が極めて高い。また、ＯＳトランジスタは、オフ状態におけるソース－ドレイン間のリーク電流（以下、オフ電流ともいう）が著しく小さく、当該トランジスタと直列に接続された容量に蓄積した電荷を長期間に亘って保持することが可能である。また、ＯＳトランジスタを適用することで、半導体装置の消費電力を低減することができる。

【0119】

［絶縁層１０７］
半導体層１０８に酸化物半導体を用いる場合、絶縁層１０７（絶縁層１０７ａ、絶縁層１０７ｂおよび絶縁層１０７ｃ）には、無機絶縁材料を好適に用いることができる。なお、絶縁層１０７は、無機絶縁材料と有機絶縁材料の積層構造としてもよい。

【0120】

無機絶縁材料として、酸化物、酸化窒化物、窒化酸化物、および窒化物の一または複数を用いることができる。絶縁層１０７は、例えば、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、酸化マグネシウム、酸化ランタン、酸化セリウム、酸化ネオジム、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、および窒化アルミニウムの一または複数を用いることができる。

【0121】

なお、本明細書等において、酸化窒化物とは、その組成として窒素よりも酸素の含有量が多い材料を指す。窒化酸化物とは、その組成として酸素よりも窒素の含有量が多い材料を指す。例えば、酸化窒化シリコンとは、その組成として窒素よりも酸素の含有量が多い材料を指し、窒化酸化シリコンとは、その組成として酸素よりも窒素の含有量が多い材料を示す。

【0122】

絶縁層１０７ｂには、酸化物または酸化窒化物を用いることが好ましい。絶縁層１０７ｂは、加熱により酸素を放出する膜を用いることが好ましい。絶縁層１０７ｂは、例えば、酸化シリコンまたは酸化窒化シリコンを好適に用いることができる。

【0123】

絶縁層１０７ｂが酸素を放出することで、絶縁層１０７ｂから半導体層１０８に酸素を供給することができる。絶縁層１０７ｂから半導体層１０８、特に半導体層１０８のチャネル形成領域に酸素を供給することで、半導体層１０８中の酸素欠損（Ｖ_Ｏ）およびＶ_ＯＨ（酸素欠損に水素が入った欠陥）を低減することができ、良好な電気特性を示し、かつ信頼性の高いトランジスタとすることができる。絶縁層１０７ｂは、酸素の拡散係数が高いことが好ましい。絶縁層１０７ｂの酸素の拡散係数を高くすることで、絶縁層１０７ｂ中を酸素が拡散しやすくなり、効率よく絶縁層１０７ｂから半導体層１０８に酸素を供給することができる。なお、半導体層１０８に酸素を供給する処理は、他に、酸素を含む雰囲気での加熱処理、または酸素を含む雰囲気下におけるプラズマ処理などがある。

【0124】

トランジスタ１００Ｔのチャネル形成領域の酸素欠損（Ｖ_Ｏ）およびＶ_ＯＨは、少ないことが好ましい。特に、チャネル長Ｌ１００が短い場合、チャネル形成領域の酸素欠損（Ｖ_Ｏ）およびＶ_ＯＨの電気特性および信頼性への影響が大きくなる。例えば、ソース領域またはドレイン領域からチャネル形成領域にＶ_ＯＨが拡散することでチャネル形成領域のキャリア濃度が高まり、トランジスタ１００Ｔのしきい値電圧の変動、または信頼性の低下が生じる場合がある。このようなＶ_ＯＨの拡散による電気特性および信頼性への影響は、トランジスタ１００Ｔのチャネル長Ｌ１００が短いほど、大きくなる。絶縁層１０７ｂから半導体層１０８、特に半導体層１０８のチャネル形成領域に酸素を供給することにより、酸素欠損（Ｖ_Ｏ）およびＶ_ＯＨを低減することができる。したがって、良好な電気特性および高い信頼性を有するチャネル長の短いトランジスタを実現することができる。

【0125】

絶縁層１０７ａおよび絶縁層１０７ｃはそれぞれ、酸素を透過しづらいことが好ましい。絶縁層１０７ａおよび絶縁層１０７ｃは、絶縁層１０７ｂから酸素が脱離することを抑制するブロッキング膜として機能する。さらに、絶縁層１０７ａおよび絶縁層１０７ｃはそれぞれ、水素を透過しづらいことが好ましい。絶縁層１０７ａおよび絶縁層１０７ｃは、トランジスタの外から絶縁層１０７を介して半導体層１０８へ水素が拡散することを抑制するブロッキング膜として機能する。絶縁層１０７ａおよび絶縁層１０７ｃの膜密度は高いことが好ましい。絶縁層１０７ａおよび絶縁層１０７ｃの膜密度を高くすることで、酸素および水素のブロッキング性を高めることができる。絶縁層１０７ａおよび絶縁層１０７ｃの膜密度はそれぞれ、絶縁層１０７ｂの膜密度より高いことが好ましい。絶縁層１０７ｂに酸化シリコンまたは酸化窒化シリコンを用いる場合、絶縁層１０７ａおよび絶縁層１０７ｃはそれぞれ、例えば、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、または酸化アルミニウムを好適に用いることができる。絶縁層１０７ａおよび絶縁層１０７ｃはそれぞれ、例えば、絶縁層１０７ｂより窒素の含有量が多い領域を有することが好ましい。絶縁層１０７ａおよび絶縁層１０７ｃはそれぞれ、例えば、絶縁層１０７ｂより窒素の含有量が多い材料を用いることができる。絶縁層１０７ａおよび絶縁層１０７ｃはそれぞれ、窒化物または窒化酸化物を用いることが好ましい。絶縁層１０７ａおよび絶縁層１０７ｃは、例えば、窒化シリコンまたは窒化酸化シリコンを好適に用いることができる。

【0126】

絶縁層１０７ｂに含まれる酸素が、絶縁層１０７ｂの半導体層１０８と接しない領域（例えば、絶縁層１０７ｂの上面）から上方へ拡散すると、絶縁層１０７ｂから半導体層１０８へ供給される酸素の量が少なくなってしまう場合がある。絶縁層１０７ｂ上に絶縁層１０７ｃを設けることにより、絶縁層１０７ｂに含まれる酸素が、絶縁層１０７の半導体層１０８と接しない領域から拡散することを抑制できる。同様に、絶縁層１０７ｂの下に絶縁層１０７ａを設けることにより、絶縁層１０７の半導体層１０８と接しない領域から下方に拡散することを抑制できる。したがって、絶縁層１０７ｂから半導体層１０８へ供給される酸素の量が増え、半導体層１０８中の酸素欠損（Ｖ_Ｏ）およびＶ_ＯＨを低減することができる。したがって、良好な電気特性を示し、かつ信頼性の高いトランジスタとすることができる。

【0127】

絶縁層１０７ｂに含まれる酸素によって、導電層１１２ａおよび導電層１１２ｂが酸化され、抵抗が高くなってしまう場合がある。また、絶縁層１０７ｂに含まれる酸素によって導電層１１２ａおよび導電層１１２ｂが酸化されることにより、絶縁層１０７ｂから半導体層１０８に供給される酸素の量が少なくなってしまう場合がある。絶縁層１０７ｂと導電層１１２ａとの間に絶縁層１０７ａを設けることにより、導電層１１２ａが酸化され、抵抗が高くなることを抑制できる。同様に、絶縁層１０７ｂと導電層１１２ｂとの間に絶縁層１０７ｃを設けることにより、導電層１１２ｂが酸化され、抵抗が高くなることを抑制できる。それとともに、絶縁層１０７ｂから半導体層１０８へ供給される酸素の量が増え、半導体層１０８中の酸素欠損（Ｖ_Ｏ）およびＶ_ＯＨを低減することができ、良好な電気特性を示し、かつ信頼性の高いトランジスタとすることができる。

【0128】

半導体層１０８に水素が拡散すると、酸化物半導体に含まれる酸素原子と反応して水になり、酸素欠損（Ｖ_Ｏ）が形成される場合がある。さらに、Ｖ_ＯＨが形成され、キャリア密度が高くなってしまう場合がある。絶縁層１０７ａおよび絶縁層１０７ｃを設けることにより、半導体層１０８中の酸素欠損（Ｖ_Ｏ）およびＶ_ＯＨを低減することができ、良好な電気特性を示し、かつ信頼性の高いトランジスタとすることができる。

【0129】

絶縁層１０７ａおよび絶縁層１０７ｃは、酸素および水素のブロッキング膜として機能する膜厚であることが好ましい。絶縁層１０７ａおよび絶縁層１０７ｃの膜厚が薄いと、ブロッキング膜としての機能が低くなってしまう場合がある。一方、絶縁層１０７ａおよび絶縁層１０７ｃの膜厚が厚いと、絶縁層１０７ｂと接する半導体層１０８の領域が狭くなり、絶縁層１０７ｂから半導体層１０８へ供給される酸素の量が少なくなってしまう場合がある。絶縁層１０７ａおよび絶縁層１０７ｃの膜厚はそれぞれ、絶縁層１０７ｂの膜厚より薄くてもよい。

【0130】

トランジスタ１００Ｔにおいて、絶縁層１０７から半導体層１０８に酸素が供給されることにより、チャネル形成領域の酸素欠損（Ｖ_Ｏ）およびＶ_ＯＨが低減される。したがって、良好な電気特性を示し、かつ信頼性の高いトランジスタとすることができる。

【0131】

なお、絶縁層１０７ａ、絶縁層１０７ｃのいずれか、または両方を設けない構成としてもよい。

【0132】

［導電層１１２ａ、導電層１１２ｂ、導電層１０４ｅ、導電層１１５］
ソース電極、ドレイン電極またはゲート電極として機能する導電層１１２ａ、導電層１１２ｂ、導電層１０４ｅ、および導電層１１５はそれぞれ、クロム、銅、アルミニウム、金、銀、亜鉛、タンタル、チタン、タングステン、マンガン、ニッケル、鉄、コバルト、モリブデン、およびニオブの一または複数、もしくは前述した金属の一または複数を成分とする合金を用いてそれぞれ形成することができる。導電層１１２ａ、導電層１１２ｂ、導電層１０４ｅ、および導電層１１５はそれぞれ、銅、銀、金、またはアルミニウムの一または複数を含む、低抵抗な導電性材料を好適に用いることができる。特に、銅またはアルミニウムは量産性に優れるため好ましい。

【0133】

導電層１１２ａ、導電層１１２ｂ、導電層１０４ｅ、および導電層１１５はそれぞれ、金属酸化物膜（酸化物導電体（ＯＣ：Ｏｘｉｄｅ Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）ともいう）を用いることができる。酸化物導電体として、例えば、Ｉｎ－Ｓｎ酸化物（ＩＴＯ）、Ｉｎ－Ｗ酸化物、Ｉｎ－Ｗ－Ｚｎ酸化物、Ｉｎ－Ｔｉ酸化物、Ｉｎ－Ｔｉ－Ｓｎ酸化物、Ｉｎ－Ｚｎ酸化物、Ｉｎ－Ｓｎ－Ｓｉ酸化物（ＩＴＳＯ）、およびＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物が挙げられる。

【0134】

ここで、酸化物導電体について説明を行う。例えば、半導体特性を有する金属酸化物に酸素欠損を形成し、該酸素欠損に水素を添加すると、伝導帯近傍にドナー準位が形成される。この結果、金属酸化物は、導電性が高くなり導電体化する。導電体化された金属酸化物を、酸化物導電体ということができる。

【0135】

導電層１１２ａ、導電層１１２ｂ、導電層１０４ｅ、および導電層１１５はそれぞれ、前述の酸化物導電体（金属酸化物）を含む導電膜と、金属または合金を含む導電膜の積層構造としてもよい。金属または合金を含む導電膜を用いることで、配線抵抗を小さくすることができる。

【0136】

導電層１１２ａ、導電層１１２ｂ、導電層１０４ｅ、および導電層１１５はそれぞれ、Ｃｕ－Ｘ合金膜（Ｘは、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｔａ、またはＴｉ）を適用してもよい。Ｃｕ－Ｘ合金膜を用いることで、ウエットエッチングプロセスで加工できるため、製造コストを抑制することが可能となる。

【0137】

なお、導電層１１２ａ、導電層１１２ｂ、導電層１０４ｅ、および導電層１１５のそれぞれに同じ材料を用いてもよく、異なる材料を用いてもよい。

【0138】

ここで、半導体層１０８に金属酸化物を用いる構成を例に挙げて、導電層１１２ａ、導電層１１２ｂについて具体的に説明する。

【0139】

半導体層１０８に酸化物半導体を用いる場合、半導体層１０８に含まれる酸素によって導電層１１２ａおよび導電層１１２ｂが酸化され、抵抗が高くなってしまう場合がある。絶縁層１０７ｂに含まれる酸素によって、導電層１１２ａおよび導電層１１２ｂが酸化され、抵抗が高くなってしまう場合がある。また、半導体層１０８に含まれる酸素によって導電層１１２ａおよび導電層１１２ｂが酸化されることにより、半導体層１０８中の酸素欠損（Ｖ_Ｏ）が増加してしまう場合がある。絶縁層１０７ｂに含まれる酸素によって導電層１１２ａおよび導電層１１２ｂが酸化されることにより、絶縁層１０７ｂから半導体層１０８に供給される酸素の量が少なくなってしまう場合がある。

【0140】

導電層１１２ａ、導電層１１２ｂはそれぞれ、酸化されにくい材料を用いることが好ましい。導電層１１２ａおよび導電層１１２ｂはそれぞれ、酸化物導電体を用いることが好ましい。例えば、Ｉｎ－Ｓｎ酸化物（ＩＴＯ）、またはＩｎ－Ｓｎ－Ｓｉ酸化物（ＩＴＳＯ）を好適に用いることができる。導電層１１２ａには、窒化物導電体を用いてもよい。窒化物導電体として、窒化タンタル、および窒化チタンが挙げられる。導電層１１２ａには、前述の材料の積層構造を有してもよい。

【0141】

導電層１１２ａ、および導電層１１２ｂに酸化されにくい材料を用いることにより、半導体層１０８に含まれる酸素または絶縁層１０７ｂに含まれる酸素によって酸化され、抵抗が高くなることを抑制できる。また、半導体層１０８中の酸素欠損（Ｖ_Ｏ）の増加が抑制されるとともに、絶縁層１０７ｂから半導体層１０８に供給される酸素の量を増やすことができる。したがって、半導体層１０８中の酸素欠損（Ｖ_Ｏ）およびＶ_ＯＨを低減することができ、良好な電気特性を示し、かつ信頼性の高いトランジスタとすることができる。

【0142】

なお、導電層１１２ａ、導電層１１２ｂのそれぞれに同じ材料を用いてもよく、異なる材料を用いてもよい。

【0143】

導電層１１２ｂは、トランジスタ１００Ｔと接する領域を有する。導電層１１２ｂに酸化されにくい材料を用いることにより、半導体層１０８中の酸素欠損（Ｖ_Ｏ）およびＶ_ＯＨを低減することができる。

【0144】

前述したように、半導体層１０８と接する導電層１１２ａおよび導電層１１２ｂは、酸化されにくい材料を用いることが好ましい。しかしながら、酸化されにくい材料を用いる場合、抵抗が高くなってしまう場合がある。導電層１１２ａおよび導電層１１２ｂは配線として機能するため、抵抗は低いことが好ましい。そこで、半導体層１０８と接する領域を有する導電層１１２ａ＿１に酸化されにくい材料を用い、半導体層１０８と接する領域を有さない導電層１１２ａ＿２に抵抗の低い材料を用いることで、導電層１１２ａの抵抗を低くすることができる。さらに、半導体層１０８中の酸素欠損（Ｖ_Ｏ）およびＶ_ＯＨを低減することができ、良好な電気特性を示し、かつ信頼性の高いトランジスタとすることができる。

【0145】

前述したように、特に、チャネル長Ｌ１００が短い場合、チャネル形成領域の酸素欠損（Ｖ_Ｏ）およびＶ_ＯＨの電気特性および信頼性への影響が大きくなる。導電層１１２ａ＿１に酸化されにくい材料を用いることにより、半導体層１０８中の酸素欠損（Ｖ_Ｏ）およびＶ_ＯＨの増加を抑制することができる。したがって、良好な電気特性および高い信頼性を有するチャネル長の短いトランジスタを実現することができる。

【0146】

導電層１１２ａ＿１は、酸化物導電体および窒化物導電体の一または複数を好適に用いることができる。導電層１１２ａ＿２は、導電層１１２ａ＿１より抵抗の低い材料を用いることが好ましい。導電層１１２ａ＿２は、例えば、銅、アルミニウム、チタン、タングステン、およびモリブデンの一または複数、もしくは前述した金属の一または複数を成分とする合金を好適に用いることができる。具体的には、導電層１１２ａ＿１にＩｎ－Ｓｎ－Ｓｉ酸化物（ＩＴＳＯ）を、導電層１１２ａ＿２にタングステンを好適に用いることができる。

【0147】

なお、導電層１１２ａの構成は、導電層１１２ａに求められる配線抵抗に応じて決めればよい。例えば、配線（導電層１１２ａ）の長さが短く、求められる配線抵抗が比較的高い場合は、導電層１１２ａを単層構造とし、酸化されにくい材料を適用してもよい。一方、配線（導電層１１２ａ）の長さが長く、求められる配線抵抗が比較的低い場合は、導電層１１２ａを酸化されにくい材料と抵抗の低い材料との積層構造を適用することが好ましい。

【0148】

なお、導電層１１２ａの構成は、他の導電層に適用することができる。

【0149】

［絶縁層１０６］
ゲート絶縁層として機能する絶縁層１０６は、欠陥密度が低いことが好ましい。絶縁層１０６の欠陥密度が低いことにより、良好な電気特性を示すトランジスタとすることができる。さらに、絶縁層１０６は、絶縁耐圧が高いことが好ましい。絶縁層１０６の絶縁耐圧が高いことにより、信頼性の高いトランジスタとすることができる。

【0150】

絶縁層１０６は、例えば、絶縁性を有する酸化物、酸化窒化物、窒化酸化物、および窒化物の一または複数を用いることができる。絶縁層１０６は、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化窒化ハフニウム、酸化ガリウム、酸化窒化ガリウム、酸化イットリウム、酸化窒化イットリウム、およびＧａ－Ｚｎ酸化物の一または複数を用いることができる。絶縁層１０６は、単層でもよく、積層であってもよい。絶縁層１０６は、例えば、酸化物と窒化物の積層構造としてもよい。

【0151】

なお、微細なトランジスタにおいて、ゲート絶縁層の膜厚が薄くなると、リーク電流が大きくなってしまう場合がある。ゲート絶縁層に、比誘電率の高い材料（ｈｉｇｈ－ｋ材料ともいう）を用いることで物理膜厚を保ちながら、トランジスタ動作時の低電圧化が可能となる。ｈｉｇｈ－ｋ材料として、酸化ガリウム、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウム、アルミニウムおよびハフニウムを有する酸化物、アルミニウムおよびハフニウムを有する酸化窒化物、シリコンおよびハフニウムを有する酸化物、シリコンおよびハフニウムを有する酸化窒化物、またはシリコンおよびハフニウムを有する窒化物が挙げられる。

【0152】

絶縁層１０６は、自身からの不純物（例えば、水、および水素）の放出が少ないことが好ましい。絶縁層１０６からの不純物の放出が少ないことにより、不純物が半導体層１０８に拡散することが抑制され、良好な電気特性を示し、かつ信頼性の高いトランジスタとすることができる。

【0153】

ここで、半導体層１０８に金属酸化物を用いる構成を例に挙げて、絶縁層１０６について具体的に説明する。

【0154】

半導体層１０８との界面特性を向上させるため、絶縁層１０６の少なくとも半導体層１０８と接する側は酸化物を用いることが好ましい。絶縁層１０６は、例えば、酸化シリコン、および酸化窒化シリコンの一以上を好適に用いることができる。また、絶縁層１０６には、加熱により酸素を放出する膜を用いるとより好ましい。

【0155】

なお、絶縁層１０６を積層構造としてもよい。絶縁層１０６は、半導体層１０８と接する側の酸化物膜と、導電層１０４ｅと接する側の窒化物膜との積層構造とすることができる。当該酸化物膜として、例えば、酸化シリコン、および酸化窒化シリコンの一以上を好適に用いることができる。当該窒化物膜として、窒化シリコンを好適に用いることができる。

【0156】

［基板１０２］
基板１０２の材質に大きな制限はないが、少なくとも、後の熱処理に耐えうる程度の耐熱性を有している必要がある。例えば、シリコン、または炭化シリコンを材料とした単結晶半導体基板、多結晶半導体基板、シリコンゲルマニウム等の化合物半導体基板、ＳＯＩ基板、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、セラミックス基板、または有機樹脂基板を、基板１０２として用いてもよい。また、これらの基板上に半導体素子が設けられたものを、基板１０２として用いてもよい。なお、半導体基板、および絶縁性基板の形状は円形であってもよく、角形であってもよい。

【0157】

基板１０２として、可撓性基板を用い、可撓性基板上に直接、トランジスタ１００Ｔ等を形成してもよい。または、基板１０２とトランジスタ１００Ｔ等の間に剥離層を設けてもよい。剥離層は、その上に半導体装置を一部あるいは全部完成させた後、基板１０２より分離し、他の基板に転載するために用いることができる。その際、トランジスタ１００Ｔ等を耐熱性の劣る基板、または可撓性基板にも転載できる。

【0158】

以上がトランジスタ１００Ｔの構成要素についての説明である。

【0159】

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。

【0160】

（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態２で説明した縦型トランジスタをダイオード接続し、実施の形態１に示した回路１８に適用する場合の構成について説明する。なお、各トランジスタの基本構成は、図７（Ａ）、（Ｂ）または図８（Ａ）、（Ｂ）に示すトランジスタ１００Ｔと同じであり、各要素の説明は省略する。また、本実施の形態で説明する図面では、図７（Ａ）、（Ｂ）および図８（Ａ）、（Ｂ）に示すトランジスタ１００Ｔと共通の符号を用いている。

【0161】

図９（Ａ）は、図３に示す回路１８における直列接続されたトランジスタについて、ｘ－１番目のトランジスタＴｒ（ｘ－１）、ｘ番目のトランジスタＴｒ（ｘ）およびｘ＋１番目のトランジスタＴｒ（ｘ＋１）の接続構成を説明する断面図である。

【0162】

図９（Ａ）に示す構成では、いずれのトランジスタも導電層１１２ｂがドレイン（Ｄ）、導電層１１２ａがソース（Ｓ）に固定される。また、下記では、代表的にトランジスタＴｒ（ｘ）の電極の電気的な接続形態について説明するが、他のトランジスタの電極も同様に接続することができる。

【0163】

トランジスタＴｒ（ｘ）において、導電層１１２ｂは絶縁層１０６に設けられる開口１４２まで延在し、ゲート（Ｇ）電極として作用する導電層１０４ｅと電気的に接続される。当該構成で、トランジスタＴｒ（ｘ）はドレイン電極とゲート電極が電気的に接続したダイオード接続となる。

【0164】

また、導電層１１２ｂは、絶縁層１０７に設けられる開口１４１ａまで延在し、トランジスタＴｒ（ｘ－１）が有する導電層１１２ａと電気的に接続される。当該構成で、トランジスタＴｒ（ｘ）のドレインおよびゲートは、トランジスタＴｒ（ｘ－１）のソースと電気的に接続される。

【0165】

また、トランジスタＴｒ（ｘ）において、導電層１１２ａは絶縁層１０７に設けられる開口１４１ｂまで延在し、トランジスタＴｒ（ｘ＋１）が有する導電層１１２ｂおよび導電層１０４ｅと電気的に接続される。当該構成で、トランジスタＴｒ（ｘ）のソースは、トランジスタＴｒ（ｘ＋１）のドレインおよびゲートと電気的に接続される。

【0166】

以上が、トランジスタＴｒ（ｘ－１）乃至Ｔｒ（ｘ＋１）のダイオード接続および直列接続の説明である。

【0167】

なお、図９（Ａ）では、開口１４１ａと開口１４２を離隔して設ける例を示したが、図９（Ｂ）に示すように、開口１４２を開口１４１ａと重なる領域を有するように設けてもよい。図９（Ｂ）に示す構成とすることで、コンタクト部（開口）の面積を削減することができるため、回路の集積度を高めることができる。

【0168】

図１０（Ａ）に図９（Ａ）、（Ｂ）とは異なる形態を示す。図１０（Ａ）は、図３に示す回路１８における直列接続されたトランジスタについて、ｘ－１番目のトランジスタＴｒ（ｘ－１）、ｘ番目のトランジスタＴｒ（ｘ）、ｘ＋１番目のトランジスタＴｒ（ｘ＋１）およびｘ＋２番目のトランジスタＴｒ（ｘ＋２）の接続構成を説明する断面図である。

【0169】

図１０（Ａ）に示す構成では、導電層１１２ｂがドレイン、導電層１１２ａがソースになる第１のトランジスタと、導電層１１２ｂがソース、導電層１１２ａがドレインになる第２のトランジスタが交互に直列接続された構成を有する。図１０（Ａ）では、トランジスタＴｒ（ｘ）およびトランジスタＴｒ（ｘ＋２）が第１のトランジスタ、トランジスタＴｒ（ｘ－１）およびトランジスタＴｒ（ｘ＋１）が第２のトランジスタである例を示している。

【0170】

トランジスタＴｒ（ｘ－１）乃至トランジスタＴｒ（ｘ＋２）の電気的な接続形態について、各トランジスタのソース（Ｓ）、ゲート（Ｇ）、ドレイン（Ｄ）を図示した図１０（Ｂ）を援用して説明する。

【0171】

トランジスタＴｒ（ｘ）において、ゲート（Ｇ）電極として作用する導電層１０４ｅは、絶縁層１０６に設けられる開口１４４ａまで延在し、ドレイン電極（Ｄ）として作用する導電層１１２ｂと電気的に接続される。当該構成で、トランジスタＴｒ（ｘ）はドレイン電極とゲート電極が電気的に接続したダイオード接続となる。

【0172】

また、トランジスタＴｒ（ｘ）が有する導電層１１２ｂは、トランジスタＴｒ（ｘ－１）と共有される。トランジスタＴｒ（ｘ－１）において、導電層１１２ｂはソース電極（Ｓ）として作用する。すなわち、当該構成により、トランジスタＴｒ（ｘ）のドレインおよびゲートは、トランジスタＴｒ（ｘ－１）のソースと電気的に接続される。

【0173】

また、トランジスタＴｒ（ｘ）において、ソース電極（Ｓ）として作用する導電層１１２ａは、トランジスタＴｒ（ｘ＋１）と共有される。トランジスタＴｒ（ｘ＋１）において、導電層１１２ａはドレイン電極（Ｄ）として作用する。また、導電層１１２ａは、絶縁層１０７および絶縁層１０６に設けられる開口１４４ｂでトランジスタＴｒ（ｘ＋１）のゲート電極（Ｇ）として作用する導電層１０４ｅと電気的に接続される。当該構成で、トランジスタＴｒ（ｘ）のソースは、トランジスタＴｒ（ｘ＋１）のドレインおよびゲートと電気的に接続される。

【0174】

以上が、トランジスタＴｒ（ｘ－１）乃至Ｔｒ（ｘ＋２）のダイオード接続および直列接続の説明である。

【0175】

なお、トランジスタＴｒ（ｘ）と同じく第１のトランジスタとして作用するトランジスタＴｒ（ｘ＋２）と、その前後のトランジスタとの接続形態は、上記の説明と同様の接続形態となる。また、第２のトランジスタとして作用するトランジスタＴｒ（ｘ－１）およびトランジスタＴｒ（ｘ＋１）と、その前後のトランジスタとの接続形態は、上記の説明とソースおよびドレインが入れ替わった接続形態となる。

【0176】

図１１（Ａ）は、図４に示す回路１８における直列接続されたトランジスタについて、ｘ－１番目のトランジスタＴｒ（ｘ－１）、ｘ番目のトランジスタＴｒ（ｘ）およびｘ＋１番目のトランジスタＴｒ（ｘ＋１）の接続構成を説明する断面図である。

【0177】

図１１（Ａ）に示す構成では、いずれのトランジスタも導電層１１２ｂがドレイン（Ｄ）、導電層１１２ａがソース（Ｓ）に固定される。トランジスタＴｒ（ｘ－１）乃至トランジスタＴｒ（ｘ＋１）において、各トランジスタのゲート、ソースおよびドレインの接続構成は図９（Ａ）と同様であり、バックゲートおよびバックゲートに電位を供給する配線を有する点が図９（Ａ）と異なる。

【0178】

トランジスタＴｒ（ｘ－１）は、バックゲートとして作用する導電層１１５（ｘ－１）を有する。トランジスタＴｒ（ｘ－１）と同様に、トランジスタＴｒ（ｘ）は導電層１１５（ｘ）を有し、トランジスタＴｒ（ｘ＋１）は導電層１１５（ｘ＋１）を有する。

【0179】

また、トランジスタＴｒ（ｘ－１）のソース電極（導電層１１２ａ）には、導電層１１６（ｘ－１）が電気的に接続される。なお、図１１（Ａ）では、導電層１１６（ｘ－１）が導電層１１２ｂおよび導電層１０４ｅを介して導電層１１２ａと電気的に接続される例を示しているが、導電層１１６（ｘ－１）が導電層１０４ｅを介さずに導電層１１２ｂと接続されていてもよい。または、導電層１１６（ｘ－１）が導電層１１２ｂおよび導電層１０４ｅを介さずに導電層１１２ａと接続されていてもよい。

【0180】

トランジスタＴｒ（ｘ－１）と同様に、トランジスタＴｒ（ｘ）のソース電極（導電層１１２ａ）には、導電層１１６（ｘ）が電気的に接続される。また、トランジスタＴｒ（ｘ＋１）のソース電極（導電層１１２ａ）には、導電層１１６（ｘ＋１）が電気的に接続される。導電層１１６（ｘ）および導電層１１６（ｘ＋１）についても導電層１１６（ｘ－１）と同様に、導電層１０４ｅを介さずに導電層１１２ｂと接続されていてもよい。または、導電層１１２ｂおよび導電層１０４ｅを介さずに導電層１１２ａと接続されていてもよい。

【0181】

ここで、導電層１１６（ｘ）は、図１１（Ｂ）に示す回路図の通り、トランジスタＴｒ（ｘ－１）のバックゲートとトランジスタＴｒ（ｘ）のソースを接続する配線に相当する。すなわち、トランジスタＴｒ（ｘ－１）のバックゲートとして作用する導電層１１５（ｘ－１）は、トランジスタＴｒ（ｘ）のソースと電気的に接続する導電層１１６（ｘ）と電気的に接続される。

【0182】

同様に、導電層１１６（ｘ－１）は、トランジスタＴｒ（ｘ－２）（図示なし）のバックゲートとして作用する導電層と電気的に接続される。また、導電層１１６（ｘ＋１）は、トランジスタＴｒ（ｘ）のバックゲートとして作用する導電層１１５（ｘ）と電気的に接続される。

【0183】

なお、図１１（Ｃ）に示すように、各トランジスタのゲート、ソースおよびドレインの接続構成を図９（Ｂ）と同様にすることもできる。

【0184】

図１２（Ａ）に図１１（Ａ）、（Ｂ）とは異なる形態を示す。図１２（Ａ）は、図３に示す回路１８における直列接続されたトランジスタについて、ｘ－１番目のトランジスタＴｒ（ｘ－１）、ｘ番目のトランジスタＴｒ（ｘ）、ｘ＋１番目のトランジスタＴｒ（ｘ＋１）およびｘ＋２番目のトランジスタＴｒ（ｘ＋２）の接続構成を説明する断面図である。

【0185】

図１２（Ａ）に示す構成では、導電層１１２ｂがドレイン、導電層１１２ａがソースになる第１のトランジスタと、導電層１１２ｂがソース、導電層１１２ａがドレインになる第２のトランジスタが交互に直列接続された構成を有する。図１２（Ａ）では、トランジスタＴｒ（ｘ）およびトランジスタＴｒ（ｘ＋２）が第１のトランジスタ、トランジスタＴｒ（ｘ－１）およびトランジスタＴｒ（ｘ＋１）が第２のトランジスタである例を示している。

【0186】

トランジスタＴｒ（ｘ－１）乃至トランジスタＴｒ（ｘ＋２）の電気的な接続形態について、各トランジスタのソース（Ｓ）、ゲート（Ｇ）、ドレイン（Ｄ）、バックゲート（ＢＧ）を図示した図１２（Ｃ）を援用して説明する。

【0187】

トランジスタＴｒ（ｘ－１）乃至トランジスタＴｒ（ｘ＋２）において、各トランジスタのゲート、ソースおよびドレインの接続構成は図１０（Ａ）と同様であり、バックゲートおよびバックゲートに電位を供給する配線を有する点が図１０（Ａ）と異なる。

【0188】

トランジスタＴｒ（ｘ－１）は、バックゲートとして作用する導電層１１５（ｘ－１）を有する。トランジスタＴｒ（ｘ－１）と同様に、トランジスタＴｒ（ｘ）は導電層１１５（ｘ）を有し、トランジスタＴｒ（ｘ＋１）は導電層１１５（ｘ＋１）を有し、トランジスタＴｒ（ｘ＋２）は導電層１１５（ｘ＋２）を有する。

【0189】

また、トランジスタＴｒ（ｘ－１）のソース電極（導電層１１２ｂ）には、導電層１１６（ｘ－１）が電気的に接続される。なお、図１２（Ａ）では、導電層１１６（ｘ－１）が導電層１０４ｅを介して導電層１１２ｂと電気的に接続される例を示しているが、導電層１１６（ｘ－１）が導電層１０４ｅを介さずに導電層１１２ｂと接続されていてもよい。

【0190】

トランジスタＴｒ（ｘ－１）と同様に、トランジスタＴｒ（ｘ＋１）のソース電極（導電層１１２ｂ）には、導電層１０４ｅを介して導電層１１６（ｘ＋１）が電気的に接続される。なお、導電層１１６（ｘ－１）と同様に、導電層１１６（ｘ＋１）が導電層１０４ｅを介さずに導電層１１２ｂと接続されていてもよい。

【0191】

また、トランジスタＴｒ（ｘ）のソース電極（導電層１１２ａ）には、導電層１０４ｅを介して導電層１１６（ｘ）が電気的に接続される。トランジスタＴｒ（ｘ）と同様に、トランジスタＴｒ（ｘ＋２）のソース電極（導電層１１２ａ）には、導電層１０４ｅを介して導電層１１６（ｘ＋２）が電気的に接続される。なお、導電層１１６（ｘ）および導電層１１６（ｘ＋２）は、それぞれ導電層１０４ｅを介さず、導電層１１２ａと接続されていてもよい。

【0192】

ここで、導電層１１６（ｘ）は、図１２（Ｂ）に示す回路図の通り、トランジスタＴｒ（ｘ－１）のバックゲートとトランジスタＴｒ（ｘ）のソースを接続する配線に相当する。すなわち、トランジスタＴｒ（ｘ－１）のバックゲートとして作用する導電層１１５（ｘ－１）は、トランジスタＴｒ（ｘ）のソースと電気的に接続する導電層１１６（ｘ）と電気的に接続される。

【0193】

同様に、導電層１１６（ｘ－１）は、トランジスタＴｒ（ｘ－２）（図示なし）のバックゲートとして作用する導電層と電気的に接続される。また、導電層１１６（ｘ＋１）は、トランジスタＴｒ（ｘ）のバックゲートとして作用する導電層１１５（ｘ）と電気的に接続される。また、導電層１１６（ｘ＋２）は、トランジスタＴｒ（ｘ＋１）のバックゲートとして作用する導電層１１５（ｘ＋１）と電気的に接続される。

【0194】

なお、回路１８に用いることができるトランジスタでは、半導体層のチャネルとなる領域とソースまたはドレインとなる領域との間にゲートの電界がかかりにくいオフセット領域を設けてもよい。

【0195】

例えば、図１３（Ａ）に示すように、半導体層１０８において、導電層１１２ｂと接しない領域であって、導電層１０４ｅと重ならない領域をオフセット領域ＯＦ１とすることができる。当該構成は、リソグラフィ工程を用いて形成することができる。

【0196】

または、図１３（Ｂ）に示すように、半導体層１０８において、導電層１１２ａと接しない領域であって、開口１４１における導電層１０４ｅの底部Ｂ（導電層１０４ｅと絶縁層１０６の界面）よりも下方に設けられている領域をオフセット領域ＯＦ２とすることができる。当該構成は、開口１４１の底部に設けられた半導体層１０８上に絶縁層１０９を設けることで形成することができる。なお、絶縁層１０６を厚く形成することによってもオフセット領域ＯＦ２を設けることができる。

【0197】

または、図１３（Ｃ）に示すように、オフセット領域ＯＦ１およびオフセット領域ＯＦ２の両方を設けてもよい。また、図１３（Ａ）乃至（Ｃ）の構成は一例であり、オフセット領域を他の構造で形成することもできる。

【0198】

オフセット領域は、チャネルに直列に接続される抵抗となる。したがって、トランジスタの抵抗値を調整するために用いることができる。なお、チャネルに直列に接続される抵抗として、導電層１１２ａおよび導電層１１２ｂの一部または全てに金属よりも抵抗値が高い酸化物導電体を用いることもできる。

【0199】

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。

【0200】

（実施の形態４）
本実施の形態では、表示装置３０が有する画素の回路について説明する。

【0201】

図１に示したように、本発明の一態様の表示装置の画素は、副画素１１、１２を有する。副画素１１の画素回路ＰＩＸ１は、可視光を発する発光デバイスを有する。副画素１２の画素回路ＰＩＸ２は、受光デバイスを有する。

【0202】

図１４（Ａ）に副画素１１の画素回路ＰＩＸ１の一例を示す。画素回路ＰＩＸ１は、発光デバイスＥＬ１、トランジスタＭ１、トランジスタＭ２、トランジスタＭ３およびキャパシタＣ１を有する。ここでは、発光デバイスＥＬ１として、発光ダイオードを用いた例を示している。発光デバイスＥＬ１には、可視光を発する有機ＥＬ素子を用いることが好ましい。

【0203】

トランジスタＭ１は、ゲートが配線Ｇ１と電気的に接続し、ソースまたはドレインの一方が配線Ｓ１と電気的に接続し、ソースまたはドレインの他方が、キャパシタＣ１の一方の電極およびトランジスタＭ２のゲートと電気的に接続する。トランジスタＭ２のソースまたはドレインの一方は配線Ｖ２と電気的に接続し、他方は発光デバイスＥＬ１のアノードおよびトランジスタＭ３のソースまたはドレインの一方と電気的に接続する。トランジスタＭ３は、ゲートが配線Ｇ２と電気的に接続し、ソースまたはドレインの他方が配線Ｖ０と電気的に接続する。発光デバイスＥＬ１のカソードは、配線Ｖ１と電気的に接続する。

【0204】

配線Ｖ１および配線Ｖ２には、それぞれ定電位が供給される。発光デバイスＥＬ１のアノード側を高電位、カソード側を低電位にすることで発光を行うことができる。トランジスタＭ１は、配線Ｇ１に供給される信号により制御され、画素回路ＰＩＸ１の選択状態を制御するための選択トランジスタとして機能する。また、トランジスタＭ２は、ゲートに供給される電位に応じて発光デバイスＥＬ１に流れる電流を制御する駆動トランジスタとして機能する。

【0205】

トランジスタＭ１が導通状態のとき、配線Ｓ１に供給される電位がトランジスタＭ２のゲートに供給され、その電位に応じて発光デバイスＥＬ１の発光輝度を制御することができる。トランジスタＭ３は、配線Ｇ２に供給される信号により制御される。これにより、トランジスタＭ２と発光デバイスＥＬ１との間の電位を配線Ｖ０から供給される一定の電位にリセットすることができ、トランジスタＭ２のソース電位を安定化させた状態でトランジスタＭ２のゲートへの電位書き込みを行うことができる。

【0206】

図１４（Ｂ）に画素回路ＰＩＸ１とは異なる画素回路ＰＩＸ２の一例を示す。画素回路ＰＩＸ２は昇圧機能を有する。画素回路ＰＩＸ２は、発光デバイスＥＬ２、トランジスタＭ４、トランジスタＭ５、トランジスタＭ６、トランジスタＭ７、キャパシタＣ２およびキャパシタＣ３を有する。ここでは、発光デバイスＥＬ２として、発光ダイオードを用いた例を示している。画素回路ＰＩＸ２は、画素１０が有する副画素１１の一つ以上に用いることができる。

【0207】

トランジスタＭ４は、ゲートが配線Ｇ１と電気的に接続し、ソースまたはドレインの一方が配線Ｓ４と電気的に接続し、ソースまたはドレインの他方が、キャパシタＣ２の一方の電極、キャパシタＣ３の一方の電極およびトランジスタＭ６のゲートと電気的に接続する。トランジスタＭ５は、ゲートが配線Ｇ６と電気的に接続し、ソースまたはドレインの一方が配線Ｓ５と電気的に接続し、ソースまたはドレインの他方が、キャパシタＣ３の他方の電極と電気的に接続する。

【0208】

トランジスタＭ６のソースまたはドレインの一方は配線Ｖ２と電気的に接続し、他方は、発光デバイスＥＬ２のアノードおよびトランジスタＭ７のソースまたはドレインの一方と電気的に接続する。トランジスタＭ７は、ゲートが配線Ｇ２と電気的に接続し、ソースまたはドレインの他方が配線Ｖ０と電気的に接続する。発光デバイスＥＬ２のカソードは、配線Ｖ１と電気的に接続する。

【0209】

トランジスタＭ４は、配線Ｇ１に供給される信号により制御され、トランジスタＭ５は配線Ｇ６に供給される信号により制御される。トランジスタＭ６は、ゲートに供給される電位に応じて発光デバイスＥＬ２に流れる電流を制御する駆動トランジスタとして機能する。

【0210】

トランジスタＭ６のゲートに供給された電位に応じて発光デバイスＥＬ２の発光輝度を制御することができる。トランジスタＭ７は、配線Ｇ２に供給される信号により制御される。トランジスタＭ６と発光デバイスＥＬ２との間の電位を配線Ｖ０から供給される一定の電位にリセットすることができ、トランジスタＭ６のソース電位を安定化させた状態でトランジスタＭ６のゲートへの電位書き込みを行うことができる。また、配線Ｖ０から供給される電位を配線Ｖ１と同じ電位、または配線Ｖ１よりも低い電位とすることで発光デバイスＥＬ２の発光を抑えることができる。

【0211】

以下に、画素回路ＰＩＸ２が有する昇圧機能を説明する。

【0212】

まず、トランジスタＭ６のゲートにトランジスタＭ４を介して配線Ｓ４の電位“Ｄ１”を供給し、これと重なるタイミングでキャパシタＣ３の他方の電極にトランジスタＭ５を介して基準電位“Ｖ_ｒｅｆ”を供給する。このとき、キャパシタＣ３には“Ｄ１－Ｖ_ｒｅｆ”が保持される。次に、トランジスタＭ６のゲートをフローティングとし、トランジスタＭ５を介してキャパシタＣ３の他方の電極に配線Ｓ５の電位“Ｄ２”を供給する。ここで、電位“Ｄ２”は加算用の電位である。

【0213】

このとき、キャパシタＣ３の容量値をＣ_３、キャパシタＣ２の容量値をＣ_２、トランジスタＭ６のゲートの容量値をＣ_Ｍ６とすると、トランジスタＭ６のゲートの電位は、Ｄ１＋（Ｃ_３／（Ｃ_３＋Ｃ_２＋Ｃ_Ｍ６））×（Ｄ２－Ｖ_ｒｅｆ））となる。ここで、Ｃ_３の値がＣ_２＋Ｃ_Ｍ６の値より十分に大きい場合を想定すると、Ｃ_３／（Ｃ_３＋Ｃ_２＋Ｃ_Ｍ６）は１に近似する。したがって、トランジスタＭ６のゲートの電位は“Ｄ１＋（Ｄ２－Ｖ_ｒｅｆ）”に近似するといえる。そして、Ｄ１＝Ｄ２であって、Ｖ_ｒｅｆ＝０であれば、“Ｄ１＋（Ｄ２－Ｖ_ｒｅｆ））”＝“２Ｄ１”となる。

【0214】

つまり、回路を適切に設計すれば、配線Ｓ４またはＳ５から入力できる電位の約２倍の電位をトランジスタＭ６のゲートに供給できることになる。

【0215】

当該作用により、画素回路内で高い電圧を生成することができる。したがって、画素回路に入力する電圧を低くすることができ、駆動回路の消費電力を低減させることができる。

【0216】

また、画素回路ＰＩＸ２は、図１４（Ｃ）に示す構成であってもよい。図１４（Ｃ）に示す画素回路ＰＩＸ２は、トランジスタＭ８を有する点が図１４（Ｂ）に示す画素回路ＰＩＸ２と異なる。トランジスタＭ８のゲートは配線Ｇ１と電気的に接続され、ソースまたはドレインの一方はトランジスタＭ５のソースまたはドレインの他方およびキャパシタＣ３の他方の電極と電気的に接続され、ソースまたはドレインの他方は配線Ｖ０と電気的に接続される。また、トランジスタＭ５のソースまたはドレインの一方は、配線Ｓ４と接続される。

【0217】

図１４（Ｂ）に示す画素回路ＰＩＸ２では、上述したようにトランジスタＭ５を介して基準電位および加算用の電位をキャパシタＣ３の他方の電極に供給する動作が行われる。この場合、配線Ｓ４、Ｓ５の２本が必要であり、配線Ｓ５では基準電位と加算用の電位を交互に書き換える必要がある。

【0218】

図１４（Ｃ）に示す画素回路ＰＩＸ２では、トランジスタＭ８は増えるが、基準電位を供給する専用の経路が設けられるため、配線Ｓ５を削減することができる。また、トランジスタＭ８のゲートは配線Ｇ１と接続することができ、基準電位を供給する配線には配線Ｖ０を用いることができるため、トランジスタＭ８と接続する配線は増加しない。また、一つの配線で基準電位と加算用の電位を交互に書き換えることがないため、低消費電力で高速動作が可能である。

【0219】

なお、図１４（Ｂ）および図１４（Ｃ）では、基準電位“Ｖ_ｒｅｆ”として“Ｄ１”の反転電位“Ｄ１Ｂ”を用いてもよい。この場合は、配線Ｓ４またはＳ５から入力できる電位の約３倍の電位をトランジスタＭ６のゲートに供給できることになる。なお、反転電位とは、ある基準電位との差の絶対値が同じ（または概略同じ）であって、元の電位とは異なる電位を意味する。元の電位を“Ｄ１”、反転電位を“Ｄ１Ｂ”、基準電位をＶ_０とするとき、Ｖ_０＝（Ｄ１＋Ｄ１Ｂ）／２の関係であればよい。

【0220】

本実施の形態の表示装置では、発光デバイスをパルス状に発光させることで、画像を表示してもよい。発光デバイスの駆動時間を短縮することで、表示装置の消費電力の低減、および発熱の抑制を図ることができる。特に、有機ＥＬ素子は周波数特性が優れているため、好適である。周波数は、例えば、１ｋＨｚ以上１００ＭＨｚ以下とすることができる。

【0221】

図１４（Ｄ）に、副画素１２の画素回路ＰＩＸ３の一例を示す。画素回路ＰＩＸ３は、受光デバイスＰＤ、トランジスタＭ９、トランジスタＭ１０、トランジスタＭ１１、トランジスタＭ１２およびキャパシタＣ４を有する。ここでは、受光デバイスＰＤとして、フォトダイオードを用いた例を示している。

【0222】

受光デバイスＰＤは、カソードが配線Ｖ１と電気的に接続し、アノードがトランジスタＭ９のソースまたはドレインの一方と電気的に接続する。トランジスタＭ９は、ゲートが配線Ｇ３と電気的に接続し、ソースまたはドレインの他方がキャパシタＣ４の一方の電極、トランジスタＭ１０のソースまたはドレインの一方およびトランジスタＭ１１のゲートと電気的に接続する。トランジスタＭ１０は、ゲートが配線Ｇ４と電気的に接続し、ソースまたはドレインの他方が配線Ｖ３と電気的に接続する。トランジスタＭ１１は、ソースまたはドレインの一方が配線Ｖ４と電気的に接続し、ソースまたはドレインの他方がトランジスタＭ１２のソースまたはドレインの一方と電気的に接続する。トランジスタＭ１２は、ゲートが配線Ｇ５と電気的に接続し、ソースまたはドレインの他方が配線ＯＵＴと電気的に接続する。

【0223】

配線Ｖ１、配線Ｖ３および配線Ｖ４には、それぞれ定電位が供給される。受光デバイスＰＤを逆バイアスで駆動させる場合には、配線Ｖ３に、配線Ｖ１の電位よりも低い電位を供給する。トランジスタＭ１０は、配線Ｇ５に供給される信号により制御され、トランジスタＭ１１のゲートに接続するノードの電位を配線Ｖ３に供給される電位にリセットする機能を有する。トランジスタＭ９は、配線Ｇ３に供給される信号により制御され、受光デバイスＰＤに流れる電流に応じて上記ノードの電位が変化するタイミングを制御する機能を有する。トランジスタＭ１１は、上記ノードの電位に応じた出力を行う増幅トランジスタとして機能する。トランジスタＭ１２は、配線Ｇ６に供給される信号により制御され、上記ノードの電位に応じた出力を配線ＯＵＴに接続する外部回路で読み出すための選択トランジスタとして機能する。

【0224】

ここで、画素回路ＰＩＸ１乃至ＰＩＸ３が有するトランジスタＭ１乃至Ｍ１２には、それぞれチャネルが形成される半導体層に金属酸化物（酸化物半導体）を用いたトランジスタを適用することが好ましい。

【0225】

シリコンよりもバンドギャップが広く、かつキャリア密度の小さい金属酸化物を用いたトランジスタは、極めて小さいオフ電流を実現することができる。そのため、その小さいオフ電流により、トランジスタと直列に接続されたキャパシタに蓄積した電荷を長期間に亘って保持することが可能である。

【0226】

そのため、特にキャパシタＣ１、キャパシタＣ２、キャパシタＣ３またはキャパシタＣ４にソースまたはドレインの一方または他方が接続されるトランジスタＭ１、トランジスタＭ４、トランジスタＭ５、トランジスタＭ８、トランジスタＭ９およびトランジスタＭ１０には、酸化物半導体が適用されたトランジスタを用いることが好ましい。副画素１２に酸化物半導体が適用されたトランジスタを用いることで、回路構成および動作方法を複雑にすることなく、全画素で同時に電荷の蓄積動作を行うグローバルシャッタ方式を適用することができる。

【0227】

また、これ以外のトランジスタも同様に酸化物半導体を適用したトランジスタを用いることで、作製コストを低減することができる。

【0228】

また、トランジスタＭ１乃至トランジスタＭ１２に、チャネルが形成される半導体にシリコンを適用したトランジスタを用いることもできる。特に単結晶シリコンまたは多結晶シリコンなどの結晶性の高いシリコンを用いることで、高い電界効果移動度を実現することができ、より高速な動作が可能となるため好ましい。

【0229】

また、トランジスタＭ１乃至Ｍ１２のうち、一つ以上に酸化物半導体を適用したトランジスタを用い、それ以外にシリコンを適用したトランジスタを用いる構成としてもよい。

【0230】

なお、図１４（Ａ）乃至図１４（Ｄ）においては、ｎチャネル型のトランジスタを用いた例を図示しているが、ｐチャネル型のトランジスタを用いることもできる。

【0231】

画素回路ＰＩＸ１が有するトランジスタ、画素回路ＰＩＸ２が有するトランジスタおよび画素回路ＰＩＸ３が有するトランジスタは、同一基板上に並べて形成されることが好ましい。

【0232】

また、受光デバイスＰＤ、発光デバイスＥＬ１または発光デバイスＥＬ２と重なる位置に、トランジスタおよびキャパシタの一方または双方を有する層を１つまたは複数設けることが好ましい。これにより、各画素回路の実効的な占有面積を小さくでき、高精細な受光部または表示部を実現できる。

【0233】

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。

【0234】

（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置における表示部の構成について説明する。なお、本実施の形態で説明する画素１１０、発光デバイスを有する副画素、受光デバイスを有する副画素のそれぞれは、実施の形態１における画素１０、副画素１１、副画素１２に相当する。

【0235】

図１５（Ａ）に、発光デバイスおよび受光デバイスを有する表示装置１００の上面図を示す。表示装置１００は、複数の画素１１０が配置された表示部を有する。図１５（Ａ）では、一部の副画素を示しており、等間隔に配置された複数の副画素（副画素１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ）で画素１１０が構成される例を示している。

【0236】

なお、本明細書等において、行方向をＸ方向、列方向をＹ方向という場合がある。Ｘ方向とＹ方向は交差し、垂直または略垂直に交差する（図１５（Ａ）参照）。

【0237】

図１５（Ａ）に示す副画素の上面形状は、発光領域または受光領域の上面形状に相当する。なお、副画素の上面形状は、三角形、四角形（長方形、正方形を含む）、五角形などの多角形、これら多角形の角が丸い形状、楕円形、または円形などであってもよい。

【0238】

また、副画素が有する回路のレイアウトは、図１５（Ａ）に示す副画素の範囲に限定されず、回路の構成要素は、その外側に配置されていてもよい。例えば、副画素１１０ａが有するトランジスタは、副画素１１０ｂの範囲内に位置してもよく、一部または全てが副画素１１０ａの範囲外に位置してもよい。

【0239】

副画素１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄの開口率は、それぞれ適宜決定することができる。副画素１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄの開口率は、それぞれ、異なっていてもよく、２つ以上が等しいまたは概略等しくてもよい。

【0240】

本発明の一態様の表示装置は、画素に受光デバイスを有する。例えば、図１５（Ａ）に示す画素１１０が有する４つの副画素のうち、３つが発光デバイスを有する構成とし、１つが受光デバイスを有する構成とすることができる。

【0241】

３つの副画素は、それぞれ発光色の異なる発光デバイスを有することができる。例えば、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色の副画素、黄色（Ｙ）、シアン（Ｃ）、およびマゼンタ（Ｍ）の３色の副画素などが挙げられる。

【0242】

なお、以下の説明では、副画素１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃがそれぞれ発光デバイスを有し、副画素１１０ｄが受光デバイス１５０を有する例として説明する。また、発光デバイスを構成する要素としては、副画素１１０ｃが有する発光デバイス１３０ｃについて説明するが、共通する要素は副画素１１０ａ、１１０ｂがそれぞれ有する発光デバイスにも適用できる。

【0243】

図１５（Ｂ）に、図１５（Ａ）における一点鎖線Ｘ１－Ｘ２間の断面図を示す。図１５（Ｂ）に示すように、トランジスタを含む層１０１上には絶縁層が設けられ、絶縁層上に発光デバイス１３０ｃおよび受光デバイス１５０が設けられる。また、発光デバイス１３０ｃおよび受光デバイス１５０を覆うように保護層１３１が設けられている。

【0244】

保護層１３１上に、遮光層１３５が接着層１２２を介して貼り合わされている。遮光層１３５は、隣り合う一方の副画素と他方の副画素との間に設けられている。

【0245】

図１５（Ｂ）では、発光デバイス１３０ｃが発する光が基板１２０側に射出され、基板１２０側から入る光が受光デバイス１５０に入射する例を示している（光Ｌｅｍおよび光Ｌｉｎ参照）。

【0246】

また、隣り合う発光デバイス１３０ｃと受光デバイス１５０の間の領域には、絶縁層１２５と、絶縁層１２５上の絶縁層１２７と、が設けられている。なお、図１５（Ｂ）には図示されていないが、隣り合う発光デバイス同士の間の領域にも絶縁層１２５および絶縁層１２７が設けられる。

【0247】

［発光デバイス］
まず、発光デバイスについて説明する。本発明の一態様の表示装置は、発光デバイスが形成されている基板とは反対方向に光を射出する上面射出型（トップエミッション型）である。

【0248】

トランジスタを含む層１０１には、基板上に設けられた複数のトランジスタと、これらのトランジスタを覆う絶縁層を有する積層構造を適用することができる。トランジスタ上の絶縁層は単層構造であってもよく、積層構造であってもよい。図１５（Ｂ）では、トランジスタ上の絶縁層のうち、絶縁層２５５ａ、絶縁層２５５ａ上の絶縁層２５５ｂ、および絶縁層２５５ｂ上の絶縁層２５５ｃを示している。

【0249】

絶縁層２５５ａ、絶縁層２５５ｂ、および絶縁層２５５ｃとしては、それぞれ、酸化絶縁膜、窒化絶縁膜、酸化窒化絶縁膜、および窒化酸化絶縁膜などの各種無機絶縁膜を好適に用いることができる。絶縁層２５５ａおよび絶縁層２５５ｃとしては、それぞれ、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜などの酸化絶縁膜または酸化窒化絶縁膜を用いることが好ましい。絶縁層２５５ｂとしては、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜などの窒化絶縁膜または窒化酸化絶縁膜を用いることが好ましい。より具体的には、絶縁層２５５ａおよび絶縁層２５５ｃとして酸化シリコン膜を用い、絶縁層２５５ｂとして窒化シリコン膜を用いることが好ましい。絶縁層２５５ｂは、エッチング保護膜としての機能を有することが好ましい。

【0250】

なお、本明細書等において、酸化窒化物とは、その組成として、窒素よりも酸素の含有量が多い材料を指し、窒化酸化物とは、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多い材料を指す。例えば、酸化窒化シリコンと記載した場合は、その組成として窒素よりも酸素の含有量が多い材料を指し、窒化酸化シリコンと記載した場合は、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多い材料を示す。

【0251】

発光デバイスの発光色は、赤外、赤、緑、青、シアン、マゼンタ、黄、または白などとすることができる。また、発光デバイスにマイクロキャビティ構造を付与することにより色純度を高めることができる。発光デバイス１３０ｃは、例えば、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色のうち、いずれか１色の光を発することができる。

【0252】

発光デバイスとしては、ＯＬＥＤ、またはＱＬＥＤを用いることが好ましい。発光デバイスが有する発光物質としては、蛍光を発する物質（蛍光材料）、燐光を発する物質（燐光材料）、ＴＡＤＦ材料が挙げられる。発光デバイスが有する発光物質としては、有機化合物だけでなく、無機化合物（量子ドット材料など）を用いることができる。また、発光デバイスとして、マイクロＬＥＤなどのＬＥＤを用いることもできる。

【0253】

発光デバイスが有する一対の電極のうち、一方の電極は陰極として機能し、他方の電極は陽極として機能する。以下では、画素電極が陽極として機能し、共通電極が陰極として機能する場合を例に挙げて説明する場合がある。

【0254】

発光デバイス１３０ｃは、絶縁層２５５ｃ上の画素電極１１１ｃと、画素電極１１１ｃ上の島状の層１１３ｃと、層１１３ｃ上の共通層１１４と、共通層１１４上の共通電極１１７と、を有する。発光デバイス１３０ｃにおいて、層１１３ｃ、および共通層１１４をまとめてＥＬ層と呼ぶことができる。

【0255】

ＥＬ層を発光デバイスごとに島状に設けることで、隣接する発光デバイス間のリーク電流を抑制することができる。これにより、意図しない発光に起因したクロストークを防ぐことができ、コントラストの極めて高い表示装置を実現できる。特に、低輝度における電流効率の高い表示装置を実現できる。

【0256】

本実施の形態の発光デバイスには、シングル構造（発光ユニットを１つだけ有する構造）を適用することができる。

【0257】

シングル構造の発光デバイスを用いる場合、層１１３ｃは、赤色、緑色または青色の光を発する発光層を有することができる。

【0258】

シングル構造の発光デバイスにおいて、層１１３ｃは、正孔注入層、正孔輸送層、正孔ブロック層、電荷発生層、電子ブロック層、電子輸送層、および電子注入層のうち１つ以上を有してもよい。

【0259】

層１１３ｃは、例えば、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、および電子輸送層をこの順で有することができる。また、正孔輸送層と発光層との間に電子ブロック層を有していてもよい。また、電子輸送層と発光層との間に正孔ブロック層を有していてもよい。また、電子輸送層上に電子注入層を有していてもよい。

【0260】

または、層１１３ｃは、電子注入層、電子輸送層、発光層、および正孔輸送層をこの順で有することができる。また、電子輸送層と発光層との間に正孔ブロック層を有していてもよい。また、正孔輸送層と発光層との間に電子ブロック層を有していてもよい。また、正孔輸送層上に正孔注入層を有していてもよい。

【0261】

また、本実施の形態の発光デバイスには、タンデム構造を適用することができる。タンデム構造の発光デバイスは、層１１３ｃに２以上の複数の発光ユニットを有し、各発光ユニットは、１以上の発光層を含む構成とすることができる。また、各発光ユニットは、正孔注入層、正孔輸送層、正孔ブロック層、電子ブロック層、電子輸送層、および電子注入層のうち１つ以上を有してもよい。各発光ユニットの間には、電荷発生層を設けることが好ましい。電荷発生層は、少なくとも電荷発生領域を有する。

【0262】

例えば、層１１３ｃは、発光ユニット１１３＿１と、電荷発生層１１３＿３と、発光ユニット１１３＿２との積層構造とすることができる（図１６の層１１３ｃの拡大図参照）。なお、本実施の形態で用いる図面では、電荷発生層を破線で示している場合がある。

【0263】

タンデム構造の発光デバイスを用いる場合、層１１３ｃは、同色の光を発する発光ユニットを複数有することができる。例えば、図１６に示す構成では、発光ユニット１１３＿１および発光ユニット１１３＿２の双方に赤色、緑色または青色の光を発する同じ種類の発光ユニットを用いることができる。

【0264】

また、白色発光を行うために、発光色の異なる発光ユニットを組み合わせたタンデム構造とすることもできる。白色発光を得るには、複数の発光ユニットが発する光を合わせて白色発光が得られる構成とすればよい。例えば、図１６に示す構成では、発光ユニット１１３＿１および発光ユニット１１３＿２の一方を青色発光の発光ユニットとし、他方を黄色発光の発光ユニットとすればよい。または、赤色発光の発光ユニットとシアン発光の発光ユニットを組み合わせてもよい。または、緑色発光の発光ユニットとマゼンタ発光の発光ユニットを組み合わせてもよい。

【0265】

または、３つ発光ユニットを組み合わせた構成としてもよい。例えば、赤色発光の発光ユニット、緑色発光の発光ユニットおよび青色発光の発光ユニットの３つ発光ユニットを組み合わせた構成とすることができる。または、青色発光の発光ユニット、黄色または黄緑色発光の発光ユニットおよび青色発光の発光ユニットの３つ発光ユニットを組み合わせた構成としてもよい。または、青色発光の発光ユニットと、緑色および赤色の発光の発光ユニットと、青色発光の発光ユニットとの３つ発光ユニットを組み合わせた構成としてもよい。

【0266】

発光ユニットの積層数と色の順番としては、陽極側から、Ｂ（青色発光の発光ユニット）、Ｙ（黄色発光の発光ユニット）の２段構造、Ｂと発光ユニットＸとの２段構造、Ｂ、Ｙ、Ｂの３段構造、Ｂ、Ｘ、Ｂの３段構造が挙げられ、発光ユニットＸにおける発光層の積層数と色の順番としては、陽極側から、Ｒ（赤色発光の発光層）、Ｙ（黄色発光の発光層）の２層構造、Ｒ、Ｇ（緑色発光の発光層）の２層構造、Ｇ、Ｒの２層構造、Ｇ、Ｒ、Ｇの３層構造、または、Ｒ、Ｇ、Ｒの３層構造などとすることができる。また、２つの発光層の間に他の層が設けられていてもよい。

【0267】

複数の発光ユニットから発光が得られるタンデム型発光デバイスは、発光に比較的高い電圧を要するが、シングル型発光デバイス（発光ユニットが一つの構成）と同じ発光強度を得るための電流は小さくなる。したがって、タンデム構造では、発光ユニットあたりの電流ストレスを少なくすることができ、素子寿命を延ばすことができる。すなわち、タンデム型発光デバイスを用いることで、信頼性の高い表示装置を形成することができる。

【0268】

図１６に示す構成において、発光ユニット１１３＿２は、発光層と、発光層上のキャリア輸送層（電子輸送層または正孔輸送層）と、を有することが好ましい。または、発光ユニット１１３＿２は、発光層と、発光層上のキャリアブロック層（正孔ブロック層または電子ブロック層）と、を有することが好ましい。または、発光ユニット１１３＿２は、発光層と、発光層上のキャリアブロック層と、キャリアブロック層上のキャリア輸送層と、を有することが好ましい。発光ユニット１１３＿２の表面は、表示装置の作製工程中に露出するため、キャリア輸送層およびキャリアブロック層の一方または双方を発光層上に設けることで、発光層が最表面に露出することを抑制し、発光層が受けるダメージを低減することができる。これにより、発光デバイスの信頼性を高めることができる。なお、発光ユニットを３つ以上有する場合は、最も上層に設けられる発光ユニットにおいて、発光層と、発光層上のキャリア輸送層およびキャリアブロック層の一方または双方と、を有することが好ましい。

【0269】

タンデム型発光デバイスの構成および材料については、他の実施の形態で詳述する。

【0270】

共通層１１４は、電子注入層、または正孔注入層を有することができる。または、共通層１１４は、電子輸送層と電子注入層とを積層して有していてもよく、正孔輸送層と正孔注入層とを積層して有していてもよい。共通層１１４および共通電極１１７は、各副画素が有する発光デバイスで共有されている。

【0271】

図１５（Ｂ）において、層１１３ｃは、画素電極１１１ｃの端部を覆うように形成されている。また、発光デバイス１３０ｃが有する層１１３ｃ上には、マスク層１１８ｃが位置する。マスク層１１８ｃは、層１１３ｃを加工する際に層１１３ｃの上面に接して設けたマスク層の一部が残存しているものである。

【0272】

図１５（Ｂ）において、マスク層１１８ｃの一方の端部は、層１１３ｃの端部と揃っている、または概略揃っており、マスク層１１８ｃの他方の端部は、層１１３ｃ上に位置する。ここで、マスク層１１８ｃの他方の端部は、層１１３ｃおよび画素電極１１１ｃと重なることが好ましい。

【0273】

層１１３ｃの側面は、絶縁層１２５によって覆われている。絶縁層１２７は、絶縁層１２５を介して、層１１３ｃの側面と重なる。

【0274】

また、層１１３ｃの上面の一部は、マスク層１１８ｃによって覆われている。絶縁層１２５および絶縁層１２７は、マスク層１１８ｃを介して、層１１３ｃの上面の一部と重なる。なお、層１１３ｃの上面としては、画素電極の上面と重なる平坦部の上面のみに限られず、画素電極の上面の外側に位置する傾斜部および平坦部の上面を含むことができる。

【0275】

層１１３ｃの上面の一部および側面が、絶縁層１２５、絶縁層１２７、およびマスク層１１８ｃの少なくとも一つによって覆われていることで、共通層１１４（または共通電極１１７）が、画素電極１１１ｃ、および層１１３ｃの側面と接することを抑制できる。したがって、発光デバイスが有する上下の層のショートを抑制することができる。

【0276】

絶縁層１２７は、絶縁層１２５が形成された凹部を充填するように、絶縁層１２５上に設けられる。絶縁層１２７は、絶縁層１２５を介して、層１１３ｃの上面の一部および側面と重なる構成とすることができる。絶縁層１２７は、絶縁層１２５の側面の少なくとも一部を覆うことが好ましい。

【0277】

絶縁層１２５および絶縁層１２７を設けることで、隣り合う島状の層の間を埋めることができるため、島状の層上に設ける層（例えばキャリア注入層、および共通電極など）の被形成面の極端な凹凸を低減し、より平坦にすることができる。したがって、キャリア注入層および共通電極などの被覆性を高めることができる。

【0278】

共通層１１４および共通電極１１７は、層１１３ｃ、マスク層１１８ｃ、絶縁層１２５、および絶縁層１２７上に設けられる。絶縁層１２５および絶縁層１２７を設ける前の段階では、画素電極および島状のＥＬ層が設けられる領域と、画素電極および島状のＥＬ層が設けられない領域（発光デバイス間の領域）と、に起因する段差が生じている。

【0279】

本発明の一態様の表示装置は、絶縁層１２５および絶縁層１２７を有することで当該段差を平坦化させることができ、共通層１１４および共通電極１１７の被覆性を向上させることができる。したがって、段切れによる接続不良を抑制することができる。また、段差によって共通電極１１７が局所的に薄膜化して電気抵抗が上昇することを抑制することができる。

【0280】

絶縁層１２７の上面はより平坦性の高い形状を有することが好ましいが、凸部、凸曲面、凹曲面、または凹部を有していてもよい。

【0281】

図１５（Ｂ）に示すように、マスク層１１８ｃ、絶縁層１２５および絶縁層１２７を設けることにより、共通層１１４および共通電極１１７を被覆性高く形成することができる。そして、共通層１１４および共通電極１１７に分断された箇所、および局所的に膜厚が薄い箇所が形成されることを防ぐことができる。

【0282】

よって、各発光デバイス間において、共通層１１４および共通電極１１７に、分断された箇所に起因する接続不良、および局所的に膜厚が薄い箇所に起因する電気抵抗の上昇が発生することを抑制できる。これにより、本発明の一態様に係る表示装置は、表示品位を向上させることができる。

【0283】

次に、絶縁層１２５および絶縁層１２７の材料の例について説明する。

【0284】

絶縁層１２５は、無機材料を有する絶縁層とすることができる。絶縁層１２５には、例えば、酸化絶縁膜、窒化絶縁膜、酸化窒化絶縁膜、および窒化酸化絶縁膜等の無機絶縁膜を用いることができる。絶縁層１２５は単層構造であってもよく積層構造であってもよい。酸化絶縁膜としては、酸化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化マグネシウム膜、インジウムガリウム亜鉛酸化物膜、酸化ガリウム膜、酸化ゲルマニウム膜、酸化イットリウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化ランタン膜、酸化ネオジム膜、酸化ハフニウム膜、および酸化タンタル膜等が挙げられる。窒化絶縁膜としては、窒化シリコン膜および窒化アルミニウム膜等が挙げられる。酸化窒化絶縁膜としては、酸化窒化シリコン膜、および酸化窒化アルミニウム膜等が挙げられる。窒化酸化絶縁膜としては、窒化酸化シリコン膜、および窒化酸化アルミニウム膜等が挙げられる。特に、酸化アルミニウムは、エッチングにおいて、ＥＬ層との選択比が高く、後述する絶縁層１２７の形成において、ＥＬ層を保護する機能を有するため、好ましい。

【0285】

特にＡＬＤ法により形成した酸化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜、または酸化シリコン膜等の無機絶縁膜を絶縁層１２５に適用することで、ピンホールが少なく、ＥＬ層を保護する機能に優れた絶縁層１２５を形成することができる。また、絶縁層１２５は、ＡＬＤ法により形成した膜と、スパッタリング法により形成した膜と、の積層構造としてもよい。絶縁層１２５は、例えば、ＡＬＤ法によって形成された酸化アルミニウム膜と、スパッタリング法によって形成された窒化シリコン膜と、の積層構造であってもよい。

【0286】

絶縁層１２５は、水および酸素の少なくとも一方に対するバリア絶縁層としての機能を有することが好ましい。また、絶縁層１２５は、水および酸素の少なくとも一方の拡散を抑制する機能を有することが好ましい。また、絶縁層１２５は、水および酸素の少なくとも一方を捕獲、または固着する（ゲッタリングともいう）機能を有することが好ましい。

【0287】

なお、本明細書等において、バリア絶縁層とは、バリア性を有する絶縁層のことを示す。また、本明細書等において、バリア性とは、対応する物質の拡散を抑制する機能（透過性が低いともいう）とする。または、対応する物質を、捕獲、または固着する（ゲッタリングともいう）機能とする。

【0288】

絶縁層１２５が、バリア絶縁層としての機能、またはゲッタリング機能を有することで、外部から各発光デバイスに拡散しうる不純物（代表的には、水および酸素の少なくとも一方）の侵入を抑制することが可能な構成となる。当該構成とすることで、信頼性の高い発光デバイス、さらには、信頼性の高い表示装置を提供することができる。

【0289】

なお、絶縁層１２５とマスク層１１８ｃには同じ材料を用いることができる。この場合、マスク層１１８ｃと絶縁層１２５との境界が不明瞭となり、マスク層１１８ｃと絶縁層１２５とが、１つの層として確認される場合がある。

【0290】

絶縁層１２５上に設けられる絶縁層１２７は、隣接する発光デバイス間に形成された絶縁層１２５の極端な凹凸を平坦化する機能を有する。

【0291】

絶縁層１２７としては、有機材料を有する絶縁層を好適に用いることができる。有機材料としては、感光性の有機樹脂を用いることが好ましく、例えば、アクリル樹脂を含む感光性の樹脂組成物を用いる。なお、本明細書などにおいて、アクリル樹脂とは、ポリメタクリル酸エステル、またはメタクリル樹脂だけを指すものではなく、広義のアクリル系ポリマー全体を指す場合がある。

【0292】

また、絶縁層１２７として、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、イミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミドアミド樹脂、シリコーン樹脂、シロキサン樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂、フェノール樹脂、およびこれら樹脂の前駆体等を用いてもよい。また、絶縁層１２７として、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルブチラール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリグリセリン、プルラン、水溶性のセルロース、またはアルコール可溶性のポリアミド樹脂等の有機材料を用いてもよい。また、感光性の樹脂としてはフォトレジストを用いてもよい。感光性の有機樹脂として、ポジ型の材料およびネガ型の材料のどちらを用いてもよい。

【0293】

絶縁層１２７には可視光を吸収する材料を用いてもよい。絶縁層１２７が発光デバイスからの発光を吸収することで、発光デバイスから絶縁層１２７を介して隣接する発光デバイスまたは受光デバイスに光が漏れること（迷光）を抑制することができる。これにより、表示装置の表示品位および撮像性能を高めることができる。また、表示装置に偏光板を用いなくても、表示品位を高めることができるため、表示装置の軽量化および薄型化を図ることができる。

【0294】

可視光を吸収する材料としては、黒色などの顔料を含む材料、染料を含む材料、光吸収性を有する樹脂材料（例えばポリイミドなど）、およびカラーフィルタに用いることのできる樹脂材料（カラーフィルタ材料）が挙げられる。特に、２色、または３色以上のカラーフィルタ材料を積層または混合した樹脂材料を用いると、可視光の遮蔽効果を高めることができるため好ましい。特に３色以上のカラーフィルタ材料を混合させることで、黒色または黒色近傍の樹脂層とすることが可能となる。

【0295】

また、図１５（Ｃ）に示すように、発光デバイス１３０ｃと重なる領域にカラーフィルタなどの着色層１３７を設けてもよい。例えば、発光デバイス１３０ｃが白色発光の場合、着色層１３７を設けることで、赤色、緑色または青色などの光を発する副画素を構成することができる。または、発光デバイス１３０ｃが発する光の色と着色層１３７の色を同色としてもよい。当該構成とすることで、色純度を向上させた光を発する副画素とすることができる。

【0296】

［受光デバイス］
次に、受光デバイス１５０について説明する。なお、発光デバイス１３０ｃと共通の要素、および目的が共通する要素の説明は省略する。

【0297】

受光デバイスとしては、ｐｎ型またはｐｉｎ型のフォトダイオードを用いることができる。受光デバイスは、受光デバイスに入射する光を検出し電荷を発生させる光電変換デバイス（光電変換素子ともいう）として機能する。受光デバイスに入射する光量に基づき、受光デバイスから発生する電荷量が決まる。

【0298】

受光デバイスは、可視光および赤外光の一方または双方を検出することができる。赤外光を検出する場合、暗い場所でも対象物の検出が可能となる。

【0299】

受光デバイスとしては、有機化合物を含む層を有する有機フォトダイオードを用いることが好ましい。有機フォトダイオードは、薄型化、軽量化、および大面積化が容易であり、また、形状およびデザインの自由度が高いため、様々な表示装置に適用できる。

【0300】

本発明の一態様では、発光デバイスとして有機ＥＬデバイスを用い、受光デバイスとして有機フォトダイオードを用いる。有機ＥＬデバイスおよび有機フォトダイオードは、同一基板上に形成することができる。したがって、有機ＥＬデバイスを用いた表示装置に有機フォトダイオードを内蔵することができる。

【0301】

受光デバイスは、画素電極と共通電極との間に逆バイアスをかけて駆動することで、受光デバイスに入射する光を検出し、電荷を発生させ、電流として取り出すことができる。

【0302】

受光デバイスについても、発光デバイスと同様の作製方法を適用することができる。受光デバイスが有する島状の活性層（光電変換層ともいう）は、ファインメタルマスクを用いて形成されるのではなく、活性層となる膜を一面に成膜した後に加工することで形成されるため、島状の活性層を均一の厚さで形成することができる。また、活性層上にマスク層を設けることで、表示装置の作製工程中に活性層が受けるダメージを低減し、受光デバイスの信頼性を高めることができる。

【0303】

受光デバイス１５０は、絶縁層２５５ｃ上の画素電極１１１ｄと、画素電極１１１ｄ上の層１１３ｄと、層１１３ｄ上の共通層１１４と、共通層１１４上の共通電極１１７と、を有する。

【0304】

ここで、層１１３ｄは、少なくとも活性層を含み、好ましくは複数の機能層を有する。例えば、機能層として、キャリア輸送層（正孔輸送層および電子輸送層）、および、キャリアブロック層（正孔ブロック層および電子ブロック層）などが挙げられる。また、活性層上に１層以上の層を有することが好ましい。活性層とマスク層との間に他の層を有することで、表示装置の作製工程中に活性層が最表面に露出することを抑制し、活性層が受けるダメージを低減することができる。これにより、受光デバイス１５０の信頼性を高めることができる。したがって、層１１３ｄは、活性層と、活性層上のキャリアブロック層（正孔ブロック層または電子ブロック層）、もしくはキャリア輸送層（電子輸送層または正孔輸送層）と、を有することが好ましい。

【0305】

層１１３ｄは、受光デバイス１５０に設けられ、発光デバイス１３０ｃには設けられない層である。ただし、層１１３ｄに含まれる活性層以外の機能層は、層１１３ｃに含まれる発光層以外の機能層と同じ材料を有する場合がある。一方、共通層１１４は、受光デバイス１５０と発光デバイス１３０ｃが共有する一続きの層である。

【0306】

ここで、受光デバイスと発光デバイスが共通で有する層は、発光デバイスにおける機能と受光デバイスにおける機能とが異なる場合がある。本明細書中では、発光デバイスにおける機能に基づいて構成要素を呼称することがある。例えば、正孔注入層は、発光デバイスにおいて正孔注入層として機能し、受光デバイスにおいて正孔輸送層として機能する。同様に、電子注入層は、発光デバイスにおいて電子注入層として機能し、受光デバイスにおいて電子輸送層として機能する。また、受光デバイスと発光デバイスが共通で有する層は、発光デバイスにおける機能と受光デバイスにおける機能とが同一である場合もある。例えば、正孔輸送層は、発光デバイスおよび受光デバイスのいずれにおいても、正孔輸送層として機能し、電子輸送層は、発光デバイスおよび受光デバイスのいずれにおいても、電子輸送層として機能する。

【0307】

層１１３ｃと絶縁層１２５との間にはマスク層１１８ｃが位置し、層１１３ｄと絶縁層１２５との間にはマスク層１１８ｄが位置する。マスク層１１８ｃは、層１１３ｃを加工する際に層１１３ｃ上に設けたマスク層の一部が残存しているものである。また、マスク層１１８ｄは、活性層を含む層である層１１３ｄを加工する際に層１１３ｄの上面に接して設けたマスク層の一部が残存しているものである。マスク層１１８ｃとマスク層１１８ｄは同じ材料を有していてもよく、異なる材料を有していてもよい。

【0308】

副画素１１０ｄは、副画素１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃの少なくとも一つよりも開口率が高くてもよい。副画素１１０ｄの受光面積が広いことで、対象物の検出をより容易にできる場合がある。例えば、表示装置の精細度、および副画素の回路構成等によっては、副画素１１０ｄの開口率が、他の副画素の開口率に比べて高くなる場合がある。

【0309】

また、副画素１１０ｄは、副画素１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃの少なくとも一つよりも開口率が低くてもよい。副画素１１０ｄの開口率を低くすることで、ピンホール効果を高めることができ、より鮮明な画像を得ることができる。

【0310】

このように、副画素１１０ｄは、用途に応じて検出波長、精細度、および開口率を変化させることが好ましい。

【0311】

発光デバイス１３０ｃ上および受光デバイス１５０上に設ける保護層１３１は単層構造でもよく、２層以上の積層構造であってもよい。保護層１３１を設けることで、発光デバイス１３０ｃおよび受光デバイス１５０の信頼性を高めることができる。

【0312】

保護層１３１の導電性は問わない。保護層１３１としては、絶縁膜、半導体膜、および導電膜の少なくとも一種を用いることができる。

【0313】

保護層１３１が無機膜を有することで、共通電極１１７の酸化を防止する、発光デバイスおよび受光デバイスに不純物（水分および酸素等）が入り込むことを抑制する、等、発光デバイスおよび受光デバイスの劣化を抑制し、表示装置の信頼性を高めることができる。

【0314】

保護層１３１には、例えば、酸化絶縁膜、窒化絶縁膜、酸化窒化絶縁膜、および窒化酸化絶縁膜等の無機絶縁膜を用いることができる。これらの無機絶縁膜の具体例は、絶縁層１２５の説明で挙げた通りである。特に、保護層１３１は、窒化絶縁膜または窒化酸化絶縁膜を有することが好ましく、窒化絶縁膜を有することがより好ましい。

【0315】

また、保護層１３１には、Ｉｎ－Ｓｎ酸化物（ＩＴＯともいう）、Ｉｎ－Ｚｎ酸化物、Ｇａ－Ｚｎ酸化物、Ａｌ－Ｚｎ酸化物、またはインジウムガリウム亜鉛酸化物（Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物、ＩＧＺＯともいう）等を含む無機膜を用いることもできる。当該無機膜は、高抵抗であることが好ましく、具体的には、共通電極１１７よりも高抵抗であることが好ましい。当該無機膜は、さらに窒素を含んでいてもよい。

【0316】

保護層１３１は、可視光に対する透過性が高いことが好ましい。ＩＴＯ、ＩＧＺＯ、および酸化アルミニウムは、それぞれ、可視光に対する透過性が高い無機材料であるため、好ましい。

【0317】

保護層１３１としては、例えば、酸化アルミニウム膜と、酸化アルミニウム膜上の窒化シリコン膜と、の積層構造、または、酸化アルミニウム膜と、酸化アルミニウム膜上のＩＧＺＯ膜と、の積層構造等を用いることができる。当該積層構造を用いることで、ＥＬ層側に入り込む不純物（水および酸素等）を抑制することができる。

【0318】

さらに、保護層１３１は、有機膜を有していてもよい。保護層１３１は、有機膜と無機膜の双方を有していてもよい。保護層１３１に用いることができる有機材料としては、絶縁層１２７に用いることができる有機絶縁材料などが挙げられる。

【0319】

保護層１３１は、異なる成膜方法を用いて形成された２層構造であってもよい。具体的には、ＡＬＤ法を用いて保護層１３１の第１層目を形成し、スパッタリング法を用いて保護層１３１の第２層目を形成してもよい。

【0320】

接着層１２２としては、紫外線硬化型等の光硬化型接着剤、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤を用いることができる。これら接着剤としてはエポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、イミド樹脂、ＰＶＣ（ポリビニルクロライド）樹脂、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）樹脂、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）樹脂等が挙げられる。特に、エポキシ樹脂等の透湿性が低い材料が好ましい。また、二液混合型の樹脂を用いてもよい。また、接着シート等を用いてもよい。

【0321】

基板１２０には、ガラス、石英、セラミックス、サファイア、樹脂、金属、合金、半導体などを用いることができる。発光デバイスからの光を取り出す側の基板には、当該光を透過する材料を用いる。基板１２０に可撓性を有する材料を用いると、表示装置の可撓性を高めることができる。また、基板１２０として偏光板を用いてもよい。

【0322】

基板１２０としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）樹脂、ポリアミド樹脂（ナイロン、アラミド等）、ポリシロキサン樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂、ＡＢＳ樹脂、セルロースナノファイバー等を用いることができる。基板１２０に、可撓性を有する程度の厚さのガラスを用いてもよい。

【0323】

なお、表示装置に円偏光板を重ねる場合、表示装置が有する基板には、光学等方性の高い基板を用いることが好ましい。光学等方性が高い基板は、複屈折が小さい（複屈折量が小さい、ともいえる）。

【0324】

光学等方性が高い基板のリタデーション（位相差）値の絶対値は、３０ｎｍ以下が好ましく、２０ｎｍ以下がより好ましく、１０ｎｍ以下がさらに好ましい。

【0325】

光学等方性が高いフィルムとしては、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ、セルローストリアセテートともいう）フィルム、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）フィルム、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）フィルム、およびアクリル樹脂フィルム等が挙げられる。

【0326】

また、基板としてフィルムを用いる場合、フィルムが吸水することで、表示装置にしわが発生するなどの形状変化が生じる恐れがある。そのため、基板には、吸水率の低いフィルムを用いることが好ましい。例えば、吸水率が１％以下のフィルムを用いることが好ましく、０．１％以下のフィルムを用いることがより好ましく、０．０１％以下のフィルムを用いることがさらに好ましい。

【0327】

基板１２０の外側には各種光学部材を配置することができる。光学部材としては、偏光板、位相差板、光拡散層（拡散フィルムなど）、反射防止層、および集光フィルム等が挙げられる。また、基板１２０の外側には、ゴミの付着を抑制する帯電防止膜、汚れを付着しにくくする撥水性の膜、使用に伴う傷の発生を抑制するハードコート膜、衝撃吸収層等の表面保護層を配置してもよい。

【0328】

表面保護層として、ガラス層またはシリカ層（ＳｉＯ_ｘ層）を設けることで、表面汚染および傷の発生を抑制することができ、好ましい。また、表面保護層としては、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）、酸化アルミニウム（ＡｌＯ_ｘ）、ポリエステル系材料、またはポリカーボネート系材料などを用いてもよい。なお、表面保護層には、可視光に対する透過率が高い材料を用いることが好ましい。また、表面保護層には、硬度が高い材料を用いることが好ましい。

【0329】

本発明の一態様の表示装置は、発光デバイスごとにＥＬ層が島状に設けられていることで、副画素間にリーク電流が発生することを抑制することができる。これにより、意図しない発光に起因したクロストークを防ぐことができ、コントラストの極めて高い表示装置を実現できる。また、隣り合う島状のＥＬ層の間に、端部にテーパ形状を有する絶縁層を設けることで、共通電極の形成時に段切れが生じることを抑制することができる。これにより、共通層および共通電極において、分断された箇所に起因する接続不良を抑制できる。したがって、本発明の一態様の表示装置は、高精細化と高い表示品位の両立が可能となる。

【0330】

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。

【0331】

（実施の形態６）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置に適用できる画素レイアウトについて説明する。

【0332】

［画素のレイアウト］
副画素の配列に特に限定はなく、様々な方法を適用することができる。副画素の配列としては、例えば、ストライプ配列、Ｓストライプ配列、マトリクス配列、デルタ配列、ベイヤー配列、ペンタイル配列などが挙げられる。

【0333】

本実施の形態で図に示す副画素の上面形状は、発光領域または受光領域の上面形状に相当する。

【0334】

なお、副画素の上面形状としては、例えば、三角形、四角形（長方形、正方形を含む）、五角形などの多角形、これら多角形の角が丸い形状、楕円形、または円形などが挙げられる。

【0335】

また、副画素を構成する回路レイアウトは、図に示す副画素の範囲に限定されず、回路の構成要素は、その外側に配置されていてもよい。

【0336】

図１７（Ａ）乃至（Ｃ）に示す画素１１０は、ストライプ配列が適用されている。

【0337】

図１７（Ａ）は、各副画素が、長方形の上面形状を有する例であり、図１７（Ｂ）は、各副画素が、２つの半円と長方形をつなげた上面形状を有する例であり、図１７（Ｃ）は、各副画素が、楕円形の上面形状を有する例である。

【0338】

図１７（Ｄ）乃至（Ｆ）に示す画素１１０は、マトリクス配列が適用されている。

【0339】

図１７（Ｄ）は、各副画素が、正方形の上面形状を有する例であり、図１７（Ｅ）は、各副画素が、角が丸い略正方形の上面形状を有する例であり、図１７（Ｆ）は、各副画素が、円形の上面形状を有する例である。

【0340】

図１７（Ｇ）、（Ｈ）では、１つの画素１１０が、２行３列で構成されている例を示す。

【0341】

図１７（Ｇ）に示す画素１１０は、上の行（１行目）に、３つの副画素（副画素１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ）を有し、下の行（２行目）に、１つの副画素（副画素１１０ｄ）を有する。言い換えると、画素１１０は、左の列（１列目）に、副画素１１０ａを有し、中央の列（２列目）に副画素１１０ｂを有し、右の列（３列目）に副画素１１０ｃを有し、さらに、この３列にわたって、副画素１１０ｄを有する。

【0342】

図１７（Ｈ）に示す画素１１０は、上の行（１行目）に、３つの副画素（副画素１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ）を有し、下の行（２行目）に、３つの副画素１１０ｄを有する。言い換えると、画素１１０は、左の列（１列目）に、副画素１１０ａおよび副画素１１０ｄを有し、中央の列（２列目）に副画素１１０ｂおよび副画素１１０ｄを有し、右の列（３列目）に副画素１１０ｃおよび副画素１１０ｄを有する。図１７（Ｈ）に示すように、上の行と下の行との副画素の配置を揃える構成とすることで、製造プロセスで生じうるゴミなどを効率よく除去することが可能となる。したがって、表示品位の高い表示装置を提供することができる。

【0343】

図１７（Ｉ）では、１つの画素１１０が、３行２列で構成されている例を示す。

【0344】

図１７（Ｉ）に示す画素１１０は、上の行（１行目）に、副画素１１０ａを有し、中央の行（２行目）に、副画素１１０ｂを有し、１行目から２行目にわたって副画素１１０ｃを有し、下の行（３行目）に、１つの副画素（副画素１１０ｄ）を有する。言い換えると、画素１１０は、左の列（１列目）に、副画素１１０ａ、１１０ｂを有し、右の列（２列目）に副画素１１０ｃを有し、さらに、この２列にわたって、副画素１１０ｄを有する。

【0345】

図１７（Ａ）乃至（Ｉ）に示す画素１１０は、副画素１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄの、４つの副画素から構成される。例えば、副画素１１０ａ乃至副画素１１０ｄのいずれか一つに受光デバイスを設け、他の３つに発光デバイスを設けることができる。

【0346】

図１７（Ａ）乃至（Ｉ）に示す各画素１１０において、例えば、副画素１１０ａを赤色の光を呈する副画素Ｒとし、副画素１１０ｂを緑色の光を呈する副画素Ｇとし、副画素１１０ｃを青色の光を呈する副画素Ｂとし、副画素１１０ｄを、受光デバイスを有する副画素Ｓとすることが好ましい。このような構成とする場合、図１７（Ｇ）、（Ｈ）に示す画素１１０では、Ｒ、Ｇ、Ｂのレイアウトがストライプ配列となるため、表示品位を高めることができる。また、図１７（Ｉ）に示す画素１１０では、Ｒ、Ｇ、ＢのレイアウトがいわゆるＳストライプ配列となるため、表示品位を高めることができる。

【0347】

受光デバイスを有する副画素Ｓが検出する光の波長は特に限定されない。副画素Ｓは、可視光および赤外光の一方または双方を検出する構成とすることができる。

【0348】

なお、受光デバイスが設けられない場合は、副画素１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄとして、Ｒ、Ｇ、Ｂ、白色（Ｗ）の４色の副画素、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｙの４色の副画素、または、Ｒ、Ｇ、Ｂ、赤外光（ＩＲ）の副画素などとすることができる。

【0349】

図１７（Ｊ）、（Ｋ）に示すように、画素は副画素を５種類有する構成とすることができる。

【0350】

図１７（Ｊ）では、１つの画素１１０が、２行３列で構成されている例を示す。

【0351】

図１７（Ｊ）に示す画素１１０は、上の行（１行目）に、３つの副画素（副画素１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ）を有し、下の行（２行目）に、２つの副画素（副画素１１０ｄ、１１０ｅ）を有する。言い換えると、画素１１０は、左の列（１列目）に、副画素１１０ａ、１１０ｄを有し、中央の列（２列目）に副画素１１０ｂを有し、右の列（３列目）に副画素１１０ｃを有し、さらに、２列目から３列目にわたって、副画素１１０ｅを有する。

【0352】

図１７（Ｋ）では、１つの画素１１０が、３行２列で構成されている例を示す。

【0353】

図１７（Ｋ）に示す画素１１０は、上の行（１行目）に、副画素１１０ａを有し、中央の行（２行目）に、副画素１１０ｂを有し、１行目から２行目にわたって副画素１１０ｃを有し、下の行（３行目）に、２つの副画素（副画素１１０ｄ、１１０ｅ）を有する。言い換えると、画素１１０は、左の列（１列目）に、副画素１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｄを有し、右の列（２列目）に副画素１１０ｃ、１１０ｅを有する。

【0354】

図１７（Ｊ）、（Ｋ）に示す各画素１１０において、例えば、副画素１１０ａを赤色の光を呈する副画素Ｒとし、副画素１１０ｂを緑色の光を呈する副画素Ｇとし、副画素１１０ｃを青色の光を呈する副画素Ｂとすることが好ましい。このような構成とする場合、図１７（Ｊ）に示す画素１１０では、Ｒ、Ｇ、Ｂのレイアウトがストライプ配列となるため、表示品位を高めることができる。また、図１７（Ｋ）に示す画素１１０では、Ｒ、Ｇ、ＢのレイアウトがいわゆるＳストライプ配列となるため、表示品位を高めることができる。

【0355】

また、図１７（Ｊ）、（Ｋ）に示す各画素１１０において、例えば、副画素１１０ｄと副画素１１０ｅのうち、少なくとも一方に、受光デバイスを有する副画素Ｓを適用することが好ましい。副画素１１０ｄと副画素１１０ｅの両方に受光デバイスを用いる場合、受光デバイスの構成が互いに異なっていてもよい。例えば、互いに検出する光の波長域が少なくとも一部が異なっていてもよい。具体的には、副画素１１０ｄと副画素１１０ｅのうち、一方は主に可視光を検出する受光デバイスを有し、他方は主に赤外光を検出する受光デバイスを有していてもよい。

【0356】

また、図１７（Ｊ）、（Ｋ）に示す各画素１１０において、例えば、副画素１１０ｄと副画素１１０ｅのうち、一方に、受光デバイスを有する副画素Ｓを適用し、他方に、光源として用いることが可能な発光デバイスを有する副画素を適用することが好ましい。例えば、副画素１１０ｄと副画素１１０ｅのうち、一方は赤外光を呈する副画素ＩＲとし、他方は赤外光を検出する受光デバイスを有する副画素Ｓとすることが好ましい。

【0357】

副画素Ｒ、Ｇ、Ｂ、ＩＲ、Ｓを有する画素では、副画素Ｒ、Ｇ、Ｂを用いて画像を表示しながら、副画素ＩＲを光源として用いて、副画素Ｓにて副画素ＩＲが発する赤外光の反射光を検出することができる。

【0358】

以上のように、本発明の一態様の表示装置は、発光デバイスを有する副画素からなる構成の画素について、様々なレイアウトを適用することができる。また、本発明の一態様の表示装置は、画素に発光デバイスと受光デバイスとの双方を有する構成を適用することができる。この場合においても、様々なレイアウトを適用することができる。

【0359】

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。

【0360】

（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ついて説明する。

【0361】

本発明の一態様の表示装置は、高解像度の表示装置または大型な表示装置とすることができる。したがって、本実施の形態の表示装置は、例えば、テレビジョン装置、デスクトップ型もしくはノート型のパーソナルコンピュータ、コンピュータ用などのモニタ、デジタルサイネージ、およびパチンコ機などの大型ゲーム機などの比較的大きな画面を備える電子機器の他、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、および音響再生装置の表示部に用いることができる。

【0362】

［表示装置１００Ａ］
図１８に、本発明の一態様の表示装置である表示装置１００Ａの斜視図を示し、図１９（Ａ）に、表示装置１００Ａの断面図を示す。

【0363】

表示装置１００Ａは、基板１５１と基板１５２とが貼り合された構成を有する。図１８では、基板１５２を破線で示している。

【0364】

表示装置１００Ａは、表示部１６２、回路１６４ａ、回路１６４ｂ、配線１６５ａ、配線１６５ｂ等を有する。また、図１８では、表示装置１００ＡにＩＣチップ（集積回路）１７３ａ、ＦＰＣ１７２ａ、ＩＣチップ１７３ｂおよびＦＰＣ１７２ｂが実装されている例を示している。したがって、図１８に示す構成は、表示装置１００Ａ、ＩＣチップ、およびＦＰＣを有する表示モジュールということもできる。

【0365】

回路１６４ａとしては、表示を行うためのゲートドライバを用いることができる。回路１６４ｂとしては、撮像（光感知）を行うためのロードライバを用いることができる。

【0366】

配線１６５ａは、図１に示す副画素１１、１２および回路１６４ａ、１６４ｂに信号および電力を供給する機能を有する。当該信号および電力は、ＦＰＣ１７２ａを介して外部から入力されるか、またはＩＣチップ１７３ａから配線１６５ａに入力される。

【0367】

図１８では、ＣＯＦ方式で基板１５１にＩＣチップ１７３ａ、１７３ｂが実装されている例を示しているが、ＴＣＰ方式またはＣＯＧ方式などを用いて実装してもよい。

【0368】

ＩＣチップ１７３ａには、例えば、図１に示す副画素１１と接続するソースドライバの機能を有するＩＣチップを用いることができる。また、ＩＣチップ１７３ｂには、例えば、副画素１２と接続するカラムドライバおよびＡ／Ｄコンバータなどの読み出し回路の機能を有するＩＣチップを用いることができる。

【0369】

なお、基板１５１上には、画素の回路を構成するトランジスタ等と同様に図１に示す回路１８等を有する回路１６７が設けられ、配線１６５ｂを介してＩＣチップ１７３ｂと電気的に接続される。また、ソースドライバおよびカラムドライバを構成する回路の一部または全てを基板１５１上に設けてもよい。

【0370】

図１９（Ａ）に図１８で示した表示装置１００ＡにおけるＦＰＣ１７２ａを含む領域の一部、回路１６４ａを含む領域の一部、表示部１６２を含む領域の一部、回路１６７を含む領域の一部、および端部を含む領域の一部の断面の一例を示す。

【0371】

図１９（Ａ）に示す表示装置１００Ａは、基板１５１と基板１５２の間に、トランジスタ２０１、トランジスタ２０５、トランジスタ２０６、赤色の光を発する発光デバイス１３０Ｒ、緑色の光を発する発光デバイス１３０Ｇ、および受光デバイス１５０Ｐ等を有する。

【0372】

発光デバイス１３０Ｒ、１３０Ｇ、および受光デバイス１５０Ｐは、画素電極の構成が異なる点以外は、それぞれ、図１５（Ｂ）に示す発光デバイスおよび受光デバイスと同様の積層構造を有する。

【0373】

発光デバイス１３０Ｒは、導電層１１２ａと、導電層１１２ａ上の導電層１２６ａと、導電層１２６ａ上の導電層１２９ａと、を有する。導電層１１２ａ、１２６ａ、１２９ａの全てを画素電極と呼ぶこともでき、一部を画素電極と呼ぶこともできる。

【0374】

発光デバイス１３０Ｇは、導電層１１２ｂと、導電層１１２ｂ上の導電層１２６ｂと、導電層１２６ｂ上の導電層１２９ｂと、を有する。

【0375】

受光デバイス１５０Ｐは、導電層１１２ｄと、導電層１１２ｄ上の導電層１２６ｄと、導電層１２６ｄ上の導電層１２９ｄと、を有する。

【0376】

導電層１１２ａは、絶縁層２１４に設けられた開口を介して、トランジスタ２０５が有する導電層２２２ｂと接続されている。導電層１１２ａの端部よりも外側に導電層１２６ａの端部が位置している。導電層１２６ａの端部と導電層１２９ａの端部は、揃っている、または概略揃っている。例えば、導電層１１２ａおよび導電層１２６ａに反射電極として機能する導電層を用い、導電層１２９ａに、透明電極として機能する導電層を用いることができる。

【0377】

発光デバイス１３０Ｇにおける導電層１１２ｂ、１２６ｂ、１２９ｂ、および受光デバイス１５０Ｐにおける導電層１１２ｄ、１２６ｄ、１２９ｄについては、発光デバイス１３０Ｒにおける導電層１１２ａ、１２６ａ、１２９ａと同様であるため詳細な説明は省略する。

【0378】

導電層１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｄには、絶縁層２１４に設けられた開口を覆うように凹部が形成される。当該凹部には、層１２８が埋め込まれている。

【0379】

層１２８は、導電層１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｄの凹部を平坦化する機能を有する。導電層１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｄおよび層１２８上には、導電層１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｄと電気的に接続される導電層１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｄが設けられている。したがって、導電層１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｄの凹部と重なる領域も発光領域または受光領域として使用でき、画素の開口率を高めることができる。

【0380】

層１２８は、絶縁層であってもよく、導電層であってもよい。層１２８には、各種無機絶縁材料、有機絶縁材料、および導電材料を適宜用いることができる。特に、層１２８は、絶縁材料を用いて形成されることが好ましく、有機絶縁材料を用いて形成されることが特に好ましい。層１２８には、例えば、前述の絶縁層１２７に用いることができる有機絶縁材料を適用することができる。

【0381】

発光デバイス１３０Ｒ、１３０Ｇ、および受光デバイス１５０Ｐ上には保護層１３１が設けられている。発光デバイスおよび受光デバイスの封止には、固体封止構造または中空封止構造などが適用できる。図１９（Ａ）では、基板１５２と基板１５１との間の空間が、接着層１２２で充填されており、固体封止構造が適用されている。

【0382】

または、当該空間を不活性ガス（窒素またはアルゴンなど）で充填し、中空封止構造を適用してもよい。このとき、接着層１２２は、発光デバイスおよび受光デバイスと重ならないように設けられていてもよい。また、当該空間を、枠状に設けられた接着層１２２とは異なる樹脂で充填してもよい。

【0383】

表示装置１００Ａは、トップエミッション型である。発光デバイスが発する光は、基板１５２側に射出される。基板１５２には、可視光に対する透過性が高い材料を用いることが好ましい。画素電極は可視光を反射する材料を含み、対向電極（共通電極１１７）は可視光を透過する材料を含む。

【0384】

基板１５１から絶縁層２１４までの積層構造が、実施の形態１におけるトランジスタを含む層１０１に相当する。

【0385】

トランジスタ２０１、トランジスタ２０５およびトランジスタ２０６は、いずれも基板１５１上に形成されている。トランジスタ２０１およびトランジスタ２０５は、同一の材料および同一の工程により作製することができる。

【0386】

トランジスタ２０６は、回路１６７が有する縦型トランジスタである。縦型トランジスタの詳細は、実施の形態２を参照することができる。トランジスタ２０１、トランジスタ２０５およびトランジスタ２０６では、半導体層、絶縁層および導電層に共通の材料を用いることができる。

【0387】

基板１５１上には、絶縁層２１１、絶縁層２１３、絶縁層２１５、および絶縁層２１４がこの順で設けられている。絶縁層２１１は、その一部が各トランジスタのゲート絶縁層として機能する。絶縁層２１３は、その一部が各トランジスタのゲート絶縁層として機能する。絶縁層２１５は、トランジスタを覆って設けられる。絶縁層２１４は、トランジスタを覆って設けられ、平坦化層としての機能を有する。なお、ゲート絶縁層の数およびトランジスタを覆う絶縁層の数は限定されず、それぞれ単層であっても２層以上であってもよい。

【0388】

トランジスタを覆う絶縁層の少なくとも一層に、水および水素などの不純物が拡散しにくい材料を用いることが好ましい。これにより、絶縁層をバリア層として機能させることができる。このような構成とすることで、トランジスタに外部から不純物が拡散することを効果的に抑制でき、表示装置の信頼性を高めることができる。

【0389】

絶縁層２１１、絶縁層２１３、および絶縁層２１５としては、それぞれ、無機絶縁膜を用いることが好ましい。無機絶縁膜としては、例えば、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、窒化アルミニウム膜などを用いることができる。また、酸化ハフニウム膜、酸化イットリウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化ガリウム膜、酸化タンタル膜、酸化マグネシウム膜、酸化ランタン膜、酸化セリウム膜、および酸化ネオジム膜等を用いてもよい。また、上述の絶縁膜を２以上積層して用いてもよい。

【0390】

平坦化層として機能する絶縁層２１４には、有機絶縁層が好適である。有機絶縁層に用いることができる材料としては、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミドアミド樹脂、シロキサン樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂、フェノール樹脂、およびこれら樹脂の前駆体等が挙げられる。また、絶縁層２１４を、有機絶縁層と、無機絶縁層との積層構造にしてもよい。絶縁層２１４の最表層は、エッチング保護層としての機能を有することが好ましい。これにより、導電層１１２ａ、導電層１２６ａ、または導電層１２９ａなどの加工時に、絶縁層２１４に凹部が形成されることを抑制することができる。または、絶縁層２１４には、導電層１１２ａ、導電層１２６ａ、または導電層１２９ａなどの加工時に、凹部が設けられてもよい。

【0391】

トランジスタ２０１およびトランジスタ２０５は、ゲートとして機能する導電層２２１、ゲート絶縁層として機能する絶縁層２１１、ソースおよびドレインとして機能する導電層２２２ａおよび導電層２２２ｂ、半導体層２３１、ゲート絶縁層として機能する絶縁層２１３、並びに、ゲートとして機能する導電層２２３を有する。ここでは、同一の導電膜を加工して得られる複数の層に、同じハッチングパターンを付している。絶縁層２１１は、導電層２２１と半導体層２３１との間に位置する。絶縁層２１３は、導電層２２３と半導体層２３１との間に位置する。

【0392】

本実施の形態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、縦型トランジスタ、プレーナ型のトランジスタ、フィン型のトランジスタ、スタガ型のトランジスタ、逆スタガ型のトランジスタ等を用いることができる。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、チャネルが形成される半導体層の上下にゲートが設けられていてもよい。

【0393】

トランジスタ２０１およびトランジスタ２０５には、チャネルが形成される半導体層を２つのゲートで挟持する構成が適用されている。２つのゲートを接続し、これらに同一の信号を供給することによりトランジスタを駆動してもよい。または、２つのゲートのうち、一方に閾値電圧を制御するための電位を与え、他方に駆動のための電位を与えることで、トランジスタの閾値電圧を制御してもよい。

【0394】

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、単結晶半導体、または単結晶以外の結晶性を有する半導体（微結晶半導体、多結晶半導体、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。単結晶半導体または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。

【0395】

トランジスタの半導体層は、金属酸化物（酸化物半導体ともいう）を有することが好ましい。つまり、本実施の形態の表示装置は、金属酸化物をチャネル形成領域に用いたＯＳトランジスタを用いることが好ましい。ＯＳトランジスタに用いることができる金属酸化物については、実施の形態２の説明を参照することができる。

【0396】

回路１６４ａが有するトランジスタと、表示部１６２が有するトランジスタは、同じ構造であってもよく、異なる構造であってもよい。回路１６４ａが有する複数のトランジスタの構造は、全て同じであってもよく、２種類以上あってもよい。同様に、表示部１６２が有する複数のトランジスタの構造は、全て同じであってもよく、２種類以上あってもよい。

【0397】

表示部１６２が有するトランジスタの全てをＯＳトランジスタとしてもよく、表示部１６２が有するトランジスタの全てをシリコンをチャネル形成領域に用いたトランジスタ（以下、Ｓｉトランジスタ）としてもよく、表示部１６２が有するトランジスタの一部をＯＳトランジスタとし、残りをＳｉトランジスタとしてもよい。

【0398】

シリコンとしては、単結晶シリコン、多結晶シリコン、非晶質シリコン等が挙げられる。特に、半導体層に低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｐｏｌｙ Ｓｉｌｉｃｏｎ））を有するトランジスタ（以下、ＬＴＰＳトランジスタともいう）を用いることができる。ＬＴＰＳトランジスタは、電界効果移動度が高く、周波数特性が良好である。

【0399】

ＬＴＰＳトランジスタ等のＳｉトランジスタを適用することで、高周波数で駆動する必要のある回路（例えば、ソースドライバ回路）を表示部と同一基板上に作り込むことができる。これにより、表示装置に実装される外部回路を簡略化でき、部品コストおよび実装コストを削減することができる。

【0400】

例えば、表示部１６２にＬＴＰＳトランジスタとＯＳトランジスタとの双方を用いることで、消費電力が低く、駆動能力の高い表示装置を実現することができる。また、ＬＴＰＳトランジスタと、ＯＳトランジスタとを、組み合わせる構成をＬＴＰＯと呼称する場合がある。なお、より好適な例としては、配線間の導通、非導通を制御するためのスイッチとして機能するトランジスタ等にＯＳトランジスタを適用し、電流を制御するトランジスタ等にＬＴＰＳトランジスタを適用することが好ましい。

【0401】

例えば、表示部１６２が有するトランジスタの一は、発光デバイスに流れる電流を制御するためのトランジスタとして機能し、駆動トランジスタとも呼ぶことができる。駆動トランジスタのソースおよびドレインの一方は、発光デバイスの画素電極と電気的に接続される。当該駆動トランジスタには、ＬＴＰＳトランジスタを用いることが好ましい。これにより、画素回路において発光デバイスに流れる電流を大きくできる。

【0402】

一方、表示部１６２が有するトランジスタの他の一は、画素の選択、非選択を制御するためのスイッチとして機能し、選択トランジスタとも呼ぶことができる。選択トランジスタのゲートはゲート線と電気的に接続され、ソースおよびドレインの一方は、ソース線（信号線）と電気的に接続される。選択トランジスタには、ＯＳトランジスタを適用することが好ましい。これにより、フレーム周波数を著しく小さく（例えば１ｆｐｓ以下）しても、画素の階調を維持することができるため、静止画を表示する際にドライバを停止することで、消費電力を低減することができる。

【0403】

このように本発明の一態様の表示装置は、高い開口率と、高い精細度と、高い表示品位と、低い消費電力と、を兼ね備えることができる。

【0404】

なお、本発明の一態様の表示装置は、ＯＳトランジスタを有し、且つＭＭＬ（メタルマスクレス）構造の発光デバイスを有する構成である。当該構成とすることで、トランジスタに流れうるリーク電流、および隣接する発光デバイス間に流れうるリーク電流（横リーク電流、サイドリーク電流などともいう）を、極めて低くすることができる。また、上記構成とすることで、表示装置に画像を表示した場合に、観察者が画像のきれ、画像のするどさ、高い彩度、および高いコントラスト比のいずれか一または複数を観測できる。なお、トランジスタに流れうるリーク電流、および発光デバイス間の横リーク電流が極めて低い構成とすることで、黒表示時に生じうる光漏れ（いわゆる黒浮き）などが限りなく少ない表示とすることができる。

【0405】

特に、ＭＭＬ構造の発光デバイスの中でも、先に示す発光色の異なる副画素を有する構造を適用することで、発光デバイスの間に設けられる層（例えば、発光デバイスの間で共通して用いる有機層、共通層ともいう）が分断された構成となるため、サイドリーク電流をなくす、またはサイドリーク電流を極めて少なくすることができる。

【0406】

図１９（Ｂ）、（Ｃ）に、トランジスタ２０１およびトランジスタ２０５に用いることができるトランジスタの他の構成例を示す。

【0407】

トランジスタ２０９およびトランジスタ２１０は、ゲートとして機能する導電層２２１、ゲート絶縁層として機能する絶縁層２１１、チャネル形成領域２３１ｉおよび一対の低抵抗領域２３１ｎを有する半導体層２３１、一対の低抵抗領域２３１ｎの一方と接続する導電層２２２ａ、一対の低抵抗領域２３１ｎの他方と接続する導電層２２２ｂ、ゲート絶縁層として機能する絶縁層２２５、ゲートとして機能する導電層２２３、並びに、導電層２２３を覆う絶縁層２１５を有する。絶縁層２１１は、導電層２２１とチャネル形成領域２３１ｉとの間に位置する。絶縁層２２５は、少なくとも導電層２２３とチャネル形成領域２３１ｉとの間に位置する。さらに、トランジスタを覆う絶縁層２１８を設けてもよい。

【0408】

図１９（Ｂ）に示すトランジスタ２０９では、絶縁層２２５が半導体層２３１の上面および側面を覆う例を示す。導電層２２２ａおよび導電層２２２ｂは、それぞれ、絶縁層２２５および絶縁層２１５に設けられた開口を介して低抵抗領域２３１ｎと接続される。導電層２２２ａおよび導電層２２２ｂのうち、一方はソースとして機能し、他方はドレインとして機能する。

【0409】

一方、図１９（Ｃ）に示すトランジスタ２１０では、絶縁層２２５は、半導体層２３１のチャネル形成領域２３１ｉと重なり、低抵抗領域２３１ｎとは重ならない。例えば、導電層２２３をマスクとして絶縁層２２５を加工することで、図１９（Ｃ）に示す構造を作製できる。図１９（Ｃ）では、絶縁層２２５および導電層２２３を覆って絶縁層２１５が設けられ、絶縁層２１５の開口を介して、導電層２２２ａおよび導電層２２２ｂがそれぞれ低抵抗領域２３１ｎと接続されている。

【0410】

基板１５１の、基板１５２が重ならない領域には、接続部２０４が設けられている。接続部２０４では、配線１６５が導電層１６６および接続層２４２を介してＦＰＣ１７２ａと電気的に接続されている。導電層１６６は、導電層１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｄと同一の導電膜を加工して得られた導電膜と、導電層１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｄと同一の導電膜を加工して得られた導電膜と、導電層１２９ａ、１２９ｂ、１２９ｄと同一の導電膜を加工して得られた導電膜と、の積層構造である例を示す。接続部２０４の上面では、導電層１６６が露出している。これにより、接続部２０４とＦＰＣ１７２ａとを接続層２４２を介して電気的に接続することができる。

【0411】

基板１５２の基板１５１側の面には、遮光層１３５を設けることが好ましい。遮光層１３５は、隣り合う発光デバイスの間、および回路１６４ａなどに設けることができる。また、基板１５２の外側には各種光学部材を配置することができる。

【0412】

基板１５１および基板１５２としては、それぞれ、基板１２０に用いることができる材料を適用することができる。

【0413】

接続層２４２としては、異方性導電フィルム（ＡＣＦ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）、異方性導電ペースト（ＡＣＰ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｐａｓｔｅ）などを用いることができる。

【0414】

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。

【0415】

（実施の形態８）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置に用いることができる発光デバイスについて説明する。

【0416】

図２０（Ａ）に示すように、発光デバイスは、一対の電極（下部電極７６１および上部電極７６２）の間に、ＥＬ層７６３を有する。ＥＬ層７６３は、層７８０、発光層７７１、および、層７９０などの複数の層で構成することができる。

【0417】

発光層７７１は、少なくとも発光物質（発光材料ともいう）を有する。

【0418】

下部電極７６１が陽極であり、上部電極７６２が陰極である場合、層７８０は、正孔注入性の高い物質を含む層（正孔注入層）、正孔輸送性の高い物質を含む層（正孔輸送層）、および、電子ブロック性の高い物質を含む層（電子ブロック層）のうち一つまたは複数を有する。また、層７９０は、電子注入性の高い物質を含む層（電子注入層）、電子輸送性の高い物質を含む層（電子輸送層）、および、正孔ブロック性の高い物質を含む層（正孔ブロック層）のうち一つまたは複数を有する。下部電極７６１が陰極であり、上部電極７６２が陽極である場合、層７８０と層７９０は互いに上記と逆の構成になる。

【0419】

一対の電極間に設けられた層７８０、発光層７７１、および層７９０を有する構成は単一の発光ユニットとして機能することができ、本明細書では図２０（Ａ）の構成をシングル構造と呼ぶ。

【0420】

また、図２０（Ｂ）は、図２０（Ａ）に示す発光デバイスが有するＥＬ層７６３の変形例である。具体的には、図２０（Ｂ）に示す発光デバイスは、下部電極７６１上の層７８１と、層７８１上の層７８２と、層７８２上の発光層７７１と、発光層７７１上の層７９１と、層７９１上の層７９２と、層７９２上の上部電極７６２と、を有する。

【0421】

下部電極７６１が陽極であり、上部電極７６２が陰極である場合、例えば、層７８１を正孔注入層、層７８２を正孔輸送層、層７９１を電子輸送層、層７９２を電子注入層とすることができる。また、下部電極７６１が陰極であり、上部電極７６２が陽極である場合、層７８１を電子注入層、層７８２を電子輸送層、層７９１を正孔輸送層、層７９２を正孔注入層とすることができる。このような層構造とすることで、発光層７７１に効率よくキャリアを注入し、発光層７７１内におけるキャリアの再結合の効率を高めることができる。

【0422】

なお、図２０（Ｃ）および図２０（Ｄ）に示すように、層７８０と層７９０との間に複数の発光層（発光層７７１、７７２、７７３）が設けられる構成もシングル構造のバリエーションである。なお、図２０（Ｃ）および図２０（Ｄ）では、発光層を３層有する例を示すが、シングル構造の発光デバイスにおける発光層は、２層であってもよく、４層以上であってもよい。また、シングル構造の発光デバイスは、２つの発光層の間に、バッファ層を有していてもよい。

【0423】

また、図２０（Ｅ）および図２０（Ｆ）に示すように、複数の発光ユニット（発光ユニット７６３ａおよび発光ユニット７６３ｂ）が電荷発生層７８５（中間層ともいう）を介して直列に接続された構成を本明細書ではタンデム構造と呼ぶ。なお、タンデム構造をスタック構造と呼んでもよい。タンデム構造とすることで、高輝度発光が可能な発光デバイスとすることができる。また、タンデム構造は、シングル構造と比べて、同じ輝度を得るために必要な電流を低減できるため、信頼性を高めることができる。

【0424】

なお、図２０（Ｄ）および図２０（Ｆ）は、表示装置が、発光デバイスと重なる層７６４を有する例である。図２０（Ｄ）は、層７６４が、図２０（Ｃ）に示す発光デバイスと重なる例であり、図２０（Ｆ）は、層７６４が、図２０（Ｅ）に示す発光デバイスと重なる例である。

【0425】

層７６４としては、色変換層およびカラーフィルタ（着色層）の一方または双方を用いることができる。

【0426】

図２０（Ｃ）および図２０（Ｄ）において、発光層７７１、発光層７７２、および発光層７７３に、同じ色の光を発する発光物質、さらには、同じ発光物質を用いてもよい。例えば、発光層７７１、発光層７７２、および発光層７７３に、青色の光を発する発光物質を用いてもよい。青色の光を呈する副画素においては、発光デバイスが発する青色の光を取り出すことができる。また、赤色の光を呈する副画素および緑色の光を呈する副画素においては、図２０（Ｄ）に示す層７６４として色変換層を設けることで、発光デバイスが発する青色の光をより長波長の光に変換し、赤色または緑色の光を取り出すことができる。

【0427】

また、発光層７７１、発光層７７２、および発光層７７３に、それぞれ発光色の異なる発光物質を用いてもよい。発光層７７１、発光層７７２、および発光層７７３がそれぞれ発する光が補色の関係である場合、白色発光が得られる。例えば、シングル構造の発光デバイスは、青色の光を発する発光物質を有する発光層、および、青色よりも長波長の可視光を発する発光物質を有する発光層を有することが好ましい。

【0428】

例えば、シングル構造の発光デバイスが３層の発光層を有する場合、赤色（Ｒ）の光を発する発光物質を有する発光層、緑色（Ｇ）の光を発する発光物質を有する発光層、および、青色（Ｂ）の光を発する発光物質を有する発光層を有することが好ましい。発光層の積層順としては、陽極側から、Ｒ、Ｇ、Ｂ、または、陽極側からＲ、Ｂ、Ｇなどとすることができる。このとき、ＲとＧまたはＢとの間にバッファ層が設けられていてもよい。

【0429】

また、例えば、シングル構造の発光デバイスが２層の発光層を有する場合、青色（Ｂ）の光を発する発光物質を有する発光層、および、黄色（Ｙ）の光を発する発光物質を有する発光層を有する構成が好ましい。当該構成をＢＹシングル構造と呼称する場合がある。

【0430】

図２０（Ｄ）に示す層７６４として、カラーフィルタを設けてもよい。白色光がカラーフィルタを透過することで、所望の色の光を得ることができる。

【0431】

白色の光を発する発光デバイスは、２種類以上の発光物質を含むことが好ましい。白色発光を得るには、２以上の発光物質の各々の発光が補色の関係となるような発光物質を選択すればよい。例えば、第１の発光層の発光色と第２の発光層の発光色を補色の関係になるようにすることで、発光デバイス全体として白色発光する発光デバイスを得ることができる。また、発光層を３つ以上有する発光デバイスの場合も同様である。

【0432】

また、図２０（Ｅ）および図２０（Ｆ）において、発光層７７１と、発光層７７２とに、同じ色の光を発する発光物質、さらには、同じ発光物質を用いてもよい。

【0433】

例えば、各色の光を呈する副画素が有する発光デバイスにおいて、発光層７７１と、発光層７７２に、それぞれ青色の光を発する発光物質を用いてもよい。青色の光を呈する副画素においては、発光デバイスが発する青色の光を取り出すことができる。また、赤色の光を呈する副画素および緑色の光を呈する副画素においては、図２０（Ｆ）に示す層７６４として色変換層を設けることで、発光デバイスが発する青色の光をより長波長の光に変換し、赤色または緑色の光を取り出すことができる。

【0434】

また、各色の光を呈する副画素に、図２０（Ｅ）または図２０（Ｆ）に示す構成の発光デバイスを用いる場合、副画素によって、異なる発光物質を用いてもよい。具体的には、赤色の光を呈する副画素が有する発光デバイスにおいて、発光層７７１と、発光層７７２に、それぞれ赤色の光を発する発光物質を用いてもよい。同様に、緑色の光を呈する副画素が有する発光デバイスにおいて、発光層７７１と、発光層７７２に、それぞれ緑色の光を発する発光物質を用いてもよい。青色の光を呈する副画素が有する発光デバイスにおいて、発光層７７１と、発光層７７２に、それぞれ青色の光を発する発光物質を用いてもよい。このような構成の表示装置は、タンデム構造の発光デバイスが適用されており、高輝度発光が可能で、高信頼性を実現することができる。

【0435】

また、図２０（Ｅ）および図２０（Ｆ）において、発光層７７１と、発光層７７２とに、発光色の異なる発光物質を用いてもよい。発光層７７１が発する光と、発光層７７２が発する光が補色の関係である場合、白色発光が得られる。図２０（Ｆ）に示す層７６４として、カラーフィルタを設けてもよい。白色光がカラーフィルタを透過することで、所望の色の光を得ることができる。

【0436】

なお、図２０（Ｅ）および図２０（Ｆ）において、発光ユニット７６３ａが１層の発光層７７１を有し、発光ユニット７６３ｂが１層の発光層７７２を有する例を示すが、これに限られない。発光ユニット７６３ａおよび発光ユニット７６３ｂは、それぞれ、２層以上の発光層を有していてもよい。

【0437】

また、図２０（Ｅ）および図２０（Ｆ）では、発光ユニットを２つ有する発光デバイスを例示したが、これに限られない。発光デバイスは、発光ユニットを３つ以上有していてもよい。

【0438】

具体的には、図２１（Ａ）乃至図２１（Ｃ）に示す発光デバイスの構成が挙げられる。

【0439】

図２１（Ａ）は、発光ユニットを３つ有する構成である。なお、発光ユニットを２つ有する構成を２段タンデム構造と、発光ユニットを３つ有する構成を３段タンデム構造と、それぞれ呼称してもよい。

【0440】

また、図２１（Ａ）に示すように、複数の発光ユニット（発光ユニット７６３ａ、発光ユニット７６３ｂ、および発光ユニット７６３ｃ）が電荷発生層７８５を介して、それぞれ直列に接続された構成である。また、発光ユニット７６３ａは、層７８０ａと、発光層７７１と、層７９０ａと、を有し、発光ユニット７６３ｂは、層７８０ｂと、発光層７７２と、層７９０ｂと、を有し、発光ユニット７６３ｃは、層７８０ｃと、発光層７７３と、層７９０ｃと、を有する。

【0441】

なお、図２１（Ａ）に示す構成においては、発光層７７１、発光層７７２、および発光層７７３は、それぞれ同じ色の光を発する発光物質を有すると好ましい。具体的には、発光層７７１、発光層７７２、および発光層７７３が、それぞれ赤色（Ｒ）の発光物質を有する構成（いわゆるＲ＼Ｒ＼Ｒの３段タンデム構造）、発光層７７１、発光層７７２、および発光層７７３が、それぞれ緑色（Ｇ）の発光物質を有する構成（いわゆるＧ＼Ｇ＼Ｇの３段タンデム構造）、または発光層７７１、発光層７７２、および発光層７７３が、それぞれ青色（Ｂ）の発光物質を有する構成（いわゆるＢ＼Ｂ＼Ｂの３段タンデム構造）とすることができる。

【0442】

なお、それぞれ同じ色の光を発する発光物質としては、上記の構成に限定されない。例えば、図２１（Ｂ）に示すように、複数の発光物質を有する発光ユニットを積層したタンデム型の発光デバイスとしてもよい。図２１（Ｂ）は、複数の発光ユニット（発光ユニット７６３ａ、および発光ユニット７６３ｂ）が電荷発生層７８５を介して、それぞれ直列に接続された構成である。また、発光ユニット７６３ａは、層７８０ａと、発光層７７１ａ、発光層７７１ｂ、および発光層７７１ｃと、層７９０ａと、を有し、発光ユニット７６３ｂは、層７８０ｂと、発光層７７２ａ、発光層７７２ｂ、および発光層７７２ｃと、層７９０ｂと、を有する。

【0443】

図２１（Ｂ）に示す構成においては、発光層７７１ａ、発光層７７１ｂ、および発光層７７１ｃを、補色の関係となる発光物質を選択し白色発光（Ｗ）が可能な構成とする。また、発光層７７２ａ、発光層７７２ｂ、および発光層７７２ｃを、補色の関係となる発光物質を選択し白色発光（Ｗ）が可能な構成とする。すなわち、図２１（Ｃ）に示す構成においては、Ｗ＼Ｗの２段タンデム構造である。なお、発光層７７１ａ、発光層７７１ｂ、および発光層７７１ｃの補色の関係となる発光物質の積層順については、特に限定はない。実施者が適宜最適な積層順を選択することができる。また、図示しないが、Ｗ＼Ｗ＼Ｗの３段タンデム構造、または４段以上のタンデム構造としてもよい。

【0444】

また、タンデム構造の発光デバイスを用いる場合、黄色（Ｙ）の光を発する発光ユニットと、青色（Ｂ）の光を発する発光ユニットとを有するＢ＼Ｙの２段タンデム構造、赤色（Ｒ）と緑色（Ｇ）の光を発する発光ユニットと、青色（Ｂ）の光を発する発光ユニットとを有するＲ・Ｇ＼Ｂの２段タンデム構造、青色（Ｂ）の光を発する発光ユニットと、黄色（Ｙ）の光を発する発光ユニットと、青色（Ｂ）の光を発する発光ユニットとをこの順で有するＢ＼Ｙ＼Ｂの３段タンデム構造、青色（Ｂ）の光を発する発光ユニットと、黄緑色（ＹＧ）の光を発する発光ユニットと、青色（Ｂ）の光を発する発光ユニットとをこの順で有するＢ＼ＹＧ＼Ｂの３段タンデム構造、青色（Ｂ）の光を発する発光ユニットと、緑色（Ｇ）の光を発する発光ユニットと、青色（Ｂ）の光を発する発光ユニットとをこの順で有するＢ＼Ｇ＼Ｂの３段タンデム構造などが挙げられる。

【0445】

また、図２１（Ｃ）に示すように、１つの発光物質を有する発光ユニットと、複数の発光物質を有する発光ユニットと、を組み合わせてもよい。

【0446】

具体的には、図２１（Ｃ）に示す構成においては、複数の発光ユニット（発光ユニット７６３ａ、発光ユニット７６３ｂ、および発光ユニット７６３ｃ）が電荷発生層７８５を介して、それぞれ直列に接続された構成である。また、発光ユニット７６３ａは、層７８０ａと、発光層７７１と、層７９０ａと、を有し、発光ユニット７６３ｂは、層７８０ｂと、発光層７７２ａ、発光層７７２ｂ、および発光層７７２ｃと、層７９０ｂと、を有し、発光ユニット７６３ｃは、層７８０ｃと、発光層７７３と、層７９０ｃと、を有する。

【0447】

例えば、図２１（Ｃ）に示す構成において、発光ユニット７６３ａが青色（Ｂ）の光を発する発光ユニットであり、発光ユニット７６３ｂが赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、および黄緑色（ＹＧ）の光を発する発光ユニットであり、発光ユニット７６３ｃが青色（Ｂ）の光を発する発光ユニットである、Ｂ＼Ｒ・Ｇ・ＹＧ＼Ｂの３段タンデム構造などを適用することができる。

【0448】

例えば、発光ユニットの積層数と色の順番としては、陽極側から、Ｂ、Ｙの２段構造、Ｂと発光ユニットＸとの２段構造、Ｂ、Ｙ、Ｂの３段構造、Ｂ、Ｘ、Ｂの３段構造が挙げられ、発光ユニットＸにおける発光層の積層数と色の順番としては、陽極側から、Ｒ、Ｙの２層構造、Ｒ、Ｇの２層構造、Ｇ、Ｒの２層構造、Ｇ、Ｒ、Ｇの３層構造、または、Ｒ、Ｇ、Ｒの３層構造などとすることができる。また、２つの発光層の間に他の層が設けられていてもよい。

【0449】

なお、図２０（Ｃ）、図２０（Ｄ）においても、図２０（Ｂ）に示すように、層７８０と、層７９０とを、それぞれ独立に、２層以上の層からなる積層構造としてもよい。

【0450】

また、図２０（Ｅ）および図２０（Ｆ）において、発光ユニット７６３ａは、層７８０ａ、発光層７７１、および、層７９０ａを有し、発光ユニット７６３ｂは、層７８０ｂ、発光層７７２、および、層７９０ｂを有する。

【0451】

下部電極７６１が陽極であり、上部電極７６２が陰極である場合、層７８０ａおよび層７８０ｂは、それぞれ、正孔注入層、正孔輸送層、および、電子ブロック層のうち一つまたは複数を有する。また、層７９０ａおよび層７９０ｂは、それぞれ、電子注入層、電子輸送層、および、正孔ブロック層のうち一つまたは複数を有する。下部電極７６１が陰極であり、上部電極７６２が陽極である場合、層７８０ａと層７９０ａは互いに上記と逆の構成になり、層７８０ｂと層７９０ｂも互いに上記と逆の構成になる。

【0452】

下部電極７６１が陽極であり、上部電極７６２が陰極である場合、例えば、層７８０ａは、正孔注入層と、正孔注入層上の正孔輸送層と、を有し、さらに、正孔輸送層上の電子ブロック層を有していてもよい。また、層７９０ａは、電子輸送層を有し、さらに、発光層７７１と電子輸送層との間の正孔ブロック層を有していてもよい。また、層７８０ｂは、正孔輸送層を有し、さらに、正孔輸送層上の電子ブロック層を有していてもよい。また、層７９０ｂは、電子輸送層と、電子輸送層上の電子注入層と、を有し、さらに、発光層７７２と電子輸送層との間の正孔ブロック層を有していてもよい。下部電極７６１が陰極であり、上部電極７６２が陽極である場合、例えば、層７８０ａは、電子注入層と、電子注入層上の電子輸送層と、を有し、さらに、電子輸送層上の正孔ブロック層を有していてもよい。また、層７９０ａは、正孔輸送層を有し、さらに、発光層７７１と正孔輸送層との間の電子ブロック層を有していてもよい。また、層７８０ｂは、電子輸送層を有し、さらに、電子輸送層上の正孔ブロック層を有していてもよい。また、層７９０ｂは、正孔輸送層と、正孔輸送層上の正孔注入層と、を有し、さらに、発光層７７２と正孔輸送層との間の電子ブロック層を有していてもよい。

【0453】

また、タンデム構造の発光デバイスを作製する場合、２つの発光ユニットは、電荷発生層７８５を介して積層される。電荷発生層７８５は、少なくとも電荷発生領域を有する。電荷発生層７８５は、一対の電極間に電圧を印加したときに、２つの発光ユニットの一方に電子を注入し、他方に正孔を注入する機能を有する。

【0454】

次に、発光デバイスに用いることができる材料について説明する。

【0455】

下部電極７６１と上部電極７６２のうち、光を取り出す側の電極には、可視光を透過する導電膜を用いる。また、光を取り出さない側の電極には、可視光を反射する導電膜を用いることが好ましい。また、表示装置が赤外光を発する発光デバイスを有する場合には、光を取り出す側の電極には、可視光および赤外光を透過する導電膜を用い、光を取り出さない側の電極には、可視光および赤外光を反射する導電膜を用いることが好ましい。

【0456】

また、光を取り出さない側の電極にも可視光を透過する導電膜を用いてもよい。この場合、反射層と、ＥＬ層７６３との間に当該電極を配置することが好ましい。つまり、ＥＬ層７６３の発光は、当該反射層によって反射されて、表示装置から取り出されてもよい。

【0457】

発光デバイスの一対の電極を形成する材料としては、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。当該材料としては、具体的には、アルミニウム、チタン、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、ガリウム、亜鉛、インジウム、スズ、モリブデン、タンタル、タングステン、パラジウム、金、白金、銀、イットリウム、ネオジムなどの金属、およびこれらを適宜組み合わせて含む合金が挙げられる。また、当該材料としては、インジウムスズ酸化物（Ｉｎ－Ｓｎ酸化物、ＩＴＯともいう）、Ｉｎ－Ｓｉ－Ｓｎ酸化物（ＩＴＳＯともいう）、インジウム亜鉛酸化物（Ｉｎ－Ｚｎ酸化物）、およびＩｎ－Ｗ－Ｚｎ酸化物などを挙げることができる。また、当該材料としては、アルミニウム、ニッケル、およびランタンの合金（Ａｌ－Ｎｉ－Ｌａ）等のアルミニウムを含む合金（アルミニウム合金）、および、銀とパラジウムと銅の合金（Ａｇ－Ｐｄ－Ｃｕ、ＡＰＣとも記す）が挙げられる。その他、当該材料としては、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、セシウム、カルシウム、ストロンチウム）、ユウロピウム、イッテルビウム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、グラフェン等が挙げられる。

【0458】

発光デバイスには、微小光共振器（マイクロキャビティ）構造が適用されていることが好ましい。したがって、発光デバイスが有する一対の電極の一方は、可視光に対する透過性および反射性を有する電極（半透過・半反射電極）であることが好ましく、他方は、可視光に対する反射性を有する電極（反射電極）であることが好ましい。発光デバイスがマイクロキャビティ構造を有することで、発光層から得られる発光を両電極間で共振させ、発光デバイスから射出される光を強めることができる。

【0459】

なお、半透過・半反射電極は、反射電極として用いることができる導電層と、可視光に対する透過性を有する電極（透明電極ともいう）として用いることができる導電層と、の積層構造とすることができる。

【0460】

透明電極の光の透過率は、４０％以上とする。例えば、発光デバイスの透明電極には、可視光（波長４００ｎｍ以上７５０ｎｍ未満の光）の透過率が４０％以上である電極を用いることが好ましい。半透過・半反射電極の可視光の反射率は、１０％以上９５％以下、好ましくは３０％以上８０％以下とする。反射電極の可視光の反射率は、４０％以上１００％以下、好ましくは７０％以上１００％以下とする。また、これらの電極の抵抗率は、１×１０^－２Ωｃｍ以下が好ましい。

【0461】

発光デバイスは少なくとも発光層を有する。また、発光デバイスは、発光層以外の層として、正孔注入性の高い物質、正孔輸送性の高い物質、正孔ブロック材料、電子輸送性の高い物質、電子ブロック材料、電子注入性の高い物質、またはバイポーラ性の物質（電子輸送性および正孔輸送性が高い物質）等を含む層をさらに有していてもよい。例えば、発光デバイスは、発光層の他に、正孔注入層、正孔輸送層、正孔ブロック層、電荷発生層、電子ブロック層、電子輸送層、および電子注入層のうち１層以上を有する構成とすることができる。

【0462】

発光デバイスには低分子化合物および高分子化合物のいずれを用いることもでき、無機化合物を含んでいてもよい。発光デバイスを構成する層は、それぞれ、蒸着法（真空蒸着法を含む）、転写法、印刷法、インクジェット法、塗布法等の方法で形成することができる。

【0463】

発光層は、１種または複数種の発光物質を有する。発光物質としては、青色、紫色、青紫色、緑色、黄緑色、黄色、橙色、または赤色などの発光色を呈する物質を適宜用いる。また、発光物質として、近赤外光を発する物質を用いることもできる。

【0464】

発光物質としては、蛍光材料、燐光材料、ＴＡＤＦ材料、および量子ドット材料などが挙げられる。

【0465】

蛍光材料としては、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、およびナフタレン誘導体などが挙げられる。

【0466】

燐光材料としては、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、および希土類金属錯体等が挙げられる。

【0467】

発光層は、発光物質（ゲスト材料）に加えて、１種または複数種の有機化合物（ホスト材料、アシスト材料等）を有していてもよい。１種または複数種の有機化合物としては、正孔輸送性の高い物質（正孔輸送性材料）および電子輸送性の高い物質（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。正孔輸送性材料としては、後述の、正孔輸送層に用いることができる正孔輸送性の高い材料を用いることができる。電子輸送性材料としては、後述の、電子輸送層に用いることができる電子輸送性の高い材料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、またはＴＡＤＦ材料を用いてもよい。

【0468】

発光層は、例えば、燐光材料と、励起錯体を形成しやすい組み合わせである正孔輸送性材料および電子輸送性材料と、を有することが好ましい。このような構成とすることにより、励起錯体から発光物質（燐光材料）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。発光物質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。この構成により、発光デバイスの高効率、低電圧駆動、長寿命を同時に実現できる。

【0469】

正孔注入層は、陽極から正孔輸送層に正孔を注入する層であり、正孔注入性の高い材料を含む層である。正孔注入性の高い材料としては、芳香族アミン化合物、および、正孔輸送性材料とアクセプター性材料（電子受容性材料）とを含む複合材料などが挙げられる。

【0470】

正孔輸送性材料としては、後述の、正孔輸送層に用いることができる正孔輸送性の高い材料を用いることができる。

【0471】

アクセプター性材料としては、例えば、元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物を用いることができる。具体的には、酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化タングステン、酸化マンガン、および、酸化レニウムが挙げられる。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。また、フッ素を含む有機アクセプター性材料を用いることもできる。また、キノジメタン誘導体、クロラニル誘導体、および、ヘキサアザトリフェニレン誘導体などの有機アクセプター性材料を用いることもできる。

【0472】

例えば、正孔注入性の高い材料として、正孔輸送性材料と、上述の元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物（代表的には酸化モリブデン）とを含む材料を用いてもよい。

【0473】

正孔輸送層は、正孔注入層によって、陽極から注入された正孔を発光層に輸送する層である。正孔輸送層は、正孔輸送性材料を含む層である。正孔輸送性材料としては、１×１０^－６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質が好ましい。なお、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものも用いることができる。正孔輸送性材料としては、π電子過剰型複素芳香族化合物（例えばカルバゾール誘導体、チオフェン誘導体、フラン誘導体など）、芳香族アミン（芳香族アミン骨格を有する化合物）等の正孔輸送性の高い材料が好ましい。

【0474】

電子ブロック層は、発光層に接して設けられる。電子ブロック層は、正孔輸送性を有し、かつ、電子をブロックすることが可能な材料を含む層である。電子ブロック層には、上記正孔輸送性材料のうち、電子ブロック性を有する材料を用いることができる。

【0475】

電子ブロック層は、正孔輸送性を有するため、正孔輸送層と呼ぶこともできる。また、正孔輸送層のうち、電子ブロック性を有する層を、電子ブロック層と呼ぶこともできる。

【0476】

電子輸送層は、電子注入層によって、陰極から注入された電子を発光層に輸送する層である。電子輸送層は、電子輸送性材料を含む層である。電子輸送性材料としては、１×１０^－６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質が好ましい。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものも用いることができる。電子輸送性材料としては、キノリン骨格を有する金属錯体、ベンゾキノリン骨格を有する金属錯体、オキサゾール骨格を有する金属錯体、チアゾール骨格を有する金属錯体等の他、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、オキサゾール誘導体、チアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、キノリン配位子を有するキノリン誘導体、ベンゾキノリン誘導体、キノキサリン誘導体、ジベンゾキノキサリン誘導体、ピリジン誘導体、ビピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、その他含窒素複素芳香族化合物を含むπ電子不足型複素芳香族化合物等の電子輸送性の高い材料を用いることができる。

【0477】

正孔ブロック層は、発光層に接して設けられる。正孔ブロック層は、電子輸送性を有し、かつ、正孔をブロックすることが可能な材料を含む層である。正孔ブロック層には、上記電子輸送性材料のうち、正孔ブロック性を有する材料を用いることができる。

【0478】

正孔ブロック層は、電子輸送性を有するため、電子輸送層と呼ぶこともできる。また、電子輸送層のうち、正孔ブロック性を有する層を、正孔ブロック層と呼ぶこともできる。

【0479】

電子注入層は、陰極から電子輸送層に電子を注入する層であり、電子注入性の高い材料を含む層である。電子注入性の高い材料としては、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。電子注入性の高い材料としては、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ることもできる。

【0480】

また、電子注入性の高い材料のＬＵＭＯ準位は、陰極に用いる材料の仕事関数の値との差が小さい（具体的には０．５ｅＶ以下）であることが好ましい。

【0481】

電子注入層には、例えば、リチウム、セシウム、イッテルビウム、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ_ｘ、ｘは任意数）、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（ＬｉＯ_ｘ）、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、またはこれらの化合物を用いることができる。また、電子注入層は、２以上の積層構造としてもよい。当該積層構造としては、例えば、１層目にフッ化リチウムを用い、２層目にイッテルビウムを設ける構成が挙げられる。

【0482】

電子注入層は、電子輸送性材料を有していてもよい。例えば、非共有電子対を備え、電子不足型複素芳香環を有する化合物を、電子輸送性材料に用いることができる。具体的には、ピリジン環、ジアジン環（ピリミジン環、ピラジン環、ピリダジン環）、トリアジン環の少なくとも１つを有する化合物を用いることができる。

【0483】

なお、非共有電子対を備える有機化合物の最低空軌道（ＬＵＭＯ：Ｌｏｗｅｓｔ Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）準位は、－３．６ｅＶ以上－２．３ｅＶ以下であると好ましい。また、一般にＣＶ（サイクリックボルタンメトリ）、光電子分光法、光吸収分光法、逆光電子分光法等により、有機化合物の最高被占有軌道（ＨＯＭＯ：ｈｉｇｈｅｓｔ ｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）準位およびＬＵＭＯ準位を見積もることができる。

【0484】

例えば、４，７－ジフェニル－１，１０－フェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、２，９－ジ（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）、２，２’－（１，３－フェニレン）ビス（９－フェニル－１，１０－フェナントロリン）（略称：ｍＰＰｈｅｎ２Ｐ）、ジキノキサリノ［２，３－ａ：２’，３’－ｃ］フェナジン（略称：ＨＡＴＮＡ）、２，４，６－トリス［３’－（ピリジン－３－イル）ビフェニル－３－イル］－１，３，５－トリアジン（略称：ＴｍＰＰＰｙＴｚ）等を、非共有電子対を備える有機化合物に用いることができる。なお、ＮＢＰｈｅｎはＢＰｈｅｎと比較して、高いガラス転移点（Ｔｇ）を備え、耐熱性に優れる。

【0485】

電荷発生層は、上述の通り、少なくとも電荷発生領域を有する。電荷発生領域は、アクセプター性材料を含むことが好ましく、例えば、上述の正孔注入層に適用可能な、正孔輸送性材料とアクセプター性材料とを含むことが好ましい。

【0486】

また、電荷発生層は、電子注入性の高い材料を含む層を有することが好ましい。当該層は、電子注入バッファ層と呼ぶこともできる。電子注入バッファ層は、電荷発生領域と電子輸送層との間に設けられることが好ましい。電子注入バッファ層を設けることで、電荷発生領域と電子輸送層との間の注入障壁を緩和することができるため、電荷発生領域で生じた電子を電子輸送層に容易に注入することができる。

【0487】

電子注入バッファ層は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含むことが好ましく、例えば、アルカリ金属の化合物またはアルカリ土類金属の化合物を含む構成とすることができる。具体的には、電子注入バッファ層は、アルカリ金属と酸素とを含む無機化合物、または、アルカリ土類金属と酸素とを含む無機化合物を有することが好ましく、リチウムと酸素とを含む無機化合物（酸化リチウム（Ｌｉ_２Ｏ）など）を有することがより好ましい。その他、電子注入バッファ層には、上述の電子注入層に適用可能な材料を好適に用いることができる。

【0488】

電荷発生層は、電子輸送性の高い材料を含む層を有することが好ましい。当該層は、電子リレー層と呼ぶこともできる。電子リレー層は、電荷発生領域と電子注入バッファ層との間に設けられることが好ましい。電荷発生層が電子注入バッファ層を有さない場合、電子リレー層は、電荷発生領域と電子輸送層との間に設けられることが好ましい。電子リレー層は、電荷発生領域と電子注入バッファ層（または電子輸送層）との相互作用を防いで、電子をスムーズに受け渡す機能を有する。

【0489】

電子リレー層としては、銅（ＩＩ）フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）などのフタロシアニン系の材料、または、金属－酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体を用いることが好ましい。

【0490】

なお、上述の電荷発生領域、電子注入バッファ層、および電子リレー層は、断面形状、または特性などによって明確に区別できない場合がある。

【0491】

なお、電荷発生層は、アクセプター性材料の代わりに、ドナー性材料を有していてもよい。例えば、電荷発生層としては、上述の電子注入層に適用可能な、電子輸送性材料とドナー性材料とを含む層を有していてもよい。

【0492】

発光ユニットを積層する際、２つの発光ユニットの間に電荷発生層を設けることで、駆動電圧の上昇を抑制することができる。

【0493】

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。

【0494】

（実施の形態９）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置に用いることができる受光デバイスと、受発光機能を有する表示装置と、について説明する。

【0495】

受光デバイスとしては、例えば、ｐｎ型またはｐｉｎ型のフォトダイオードを用いることができる。受光デバイスは、受光デバイスに入射する光を検出し電荷を発生させる光電変換デバイス（光電変換素子ともいう）として機能する。受光デバイスに入射する光量に基づき、受光デバイスから発生する電荷量が決まる。

【0496】

特に、受光デバイスとして、有機化合物を含む層を有する有機フォトダイオードを用いることが好ましい。有機フォトダイオードは、薄型化、軽量化、および大面積化が容易であり、また、形状およびデザインの自由度が高いため、様々な表示装置に適用できる。

【0497】

［受光デバイス］
図２２（Ａ）に示すように、受光デバイスは、一対の電極（下部電極７６１および上部電極７６２）の間に層７６５を有する。層７６５は、少なくとも１層の活性層を有し、さらに他の層を有していてもよい。

【0498】

また、図２２（Ｂ）は、図２２（Ａ）に示す受光デバイスが有する層７６５の変形例である。具体的には、図２２（Ｂ）に示す受光デバイスは、下部電極７６１上の層７６６と、層７６６上の活性層７６７と、活性層７６７上の層７６８と、層７６８上の上部電極７６２と、を有する。

【0499】

活性層７６７は、光電変換層として機能する。

【0500】

下部電極７６１が陽極であり、上部電極７６２が陰極である場合、層７６６は、正孔輸送層、および電子ブロック層のうち一方または双方を有する。また、層７６８は、電子輸送層、および正孔ブロック層のうち一方または双方を有する。下部電極７６１が陰極であり、上部電極７６２が陽極である場合、層７６６と層７６８は互いに上記と逆の構成になる。

【0501】

ここで、本発明の一態様の表示装置では、受光デバイスと発光デバイスとが共通で有する層（受光デバイスと発光デバイスとが共有する一続きの層、ともいえる）が存在する場合がある。このような層は、発光デバイスにおける機能と受光デバイスにおける機能とが異なる場合がある。本明細書中では、発光デバイスにおける機能に基づいて構成要素を呼称することがある。例えば、正孔注入層は、発光デバイスにおいて正孔注入層として機能し、受光デバイスにおいて正孔輸送層として機能する。同様に、電子注入層は、発光デバイスにおいて電子注入層として機能し、受光デバイスにおいて電子輸送層として機能する。また、受光デバイスと発光デバイスが共通で有する層は、発光デバイスにおける機能と受光デバイスにおける機能とが同一である場合もある。例えば、正孔輸送層は、発光デバイスおよび受光デバイスのいずれにおいても、正孔輸送層として機能し、電子輸送層は、発光デバイスおよび受光デバイスのいずれにおいても、電子輸送層として機能する。

【0502】

次に、受光デバイスに用いることができる材料について説明する。

【0503】

受光デバイスには低分子化合物および高分子化合物のいずれを用いることもでき、無機化合物を含んでいてもよい。受光デバイスを構成する層は、それぞれ、蒸着法（真空蒸着法を含む）、転写法、印刷法、インクジェット法、塗布法等の方法で形成することができる。

【0504】

受光デバイスが有する活性層は、半導体を含む。当該半導体としては、シリコンなどの無機半導体、および有機化合物を含む有機半導体が挙げられる。本実施の形態では、活性層が有する半導体として、有機半導体を用いる例を示す。有機半導体を用いることで、発光層と、活性層と、を同じ方法（例えば、真空蒸着法）で形成することができ、製造装置を共通化できるため好ましい。

【0505】

活性層が有するｎ型半導体の材料としては、フラーレン（例えばＣ_６０、Ｃ_７０等）、フラーレン誘導体等の電子受容性の有機半導体材料が挙げられる。フラーレン誘導体としては、例えば、［６，６］－Ｐｈｅｎｙｌ－Ｃ_７１－ｂｕｔｙｒｉｃ ａｃｉｄ ｍｅｔｈｙｌ ｅｓｔｅｒ（略称：ＰＣ７０ＢＭ）、［６，６］－Ｐｈｅｎｙｌ－Ｃ_６１－ｂｕｔｙｒｉｃ ａｃｉｄ ｍｅｔｈｙｌ ｅｓｔｅｒ（略称：ＰＣ６０ＢＭ）、１’，１’’，４’，４’’－Ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏ－ｄｉ［１，４］ｍｅｔｈａｎｏｎａｐｈｔｈａｌｅｎｏ［１，２：２’，３’，５６，６０：２’’，３’’］［５，６］ｆｕｌｌｅｒｅｎｅ－Ｃ_６０（略称：ＩＣＢＡ）などが挙げられる。

【0506】

また、ｎ型半導体の材料としては、例えば、Ｎ，Ｎ’－ジメチル－３，４，９，１０－ペリレンテトラカルボン酸ジイミド（略称：Ｍｅ－ＰＴＣＤＩ）などのペリレンテトラカルボン酸誘導体、および２，２’－（５，５’－（チエノ［３，２－ｂ］チオフェン－２，５－ジイル）ビス（チオフェン－５，２－ジイル））ビス（メタン－１－イル－１－イリデン）ジマロノニトリル（略称：ＦＴ２ＴＤＭＮ）が挙げられる。

【0507】

また、ｎ型半導体の材料としては、キノリン骨格を有する金属錯体、ベンゾキノリン骨格を有する金属錯体、オキサゾール骨格を有する金属錯体、チアゾール骨格を有する金属錯体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、オキサゾール誘導体、チアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、キノリン誘導体、ベンゾキノリン誘導体、キノキサリン誘導体、ジベンゾキノキサリン誘導体、ピリジン誘導体、ビピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、クマリン誘導体、ローダミン誘導体、トリアジン誘導体、およびキノン誘導体等が挙げられる。

【0508】

活性層が有するｐ型半導体の材料としては、銅（ＩＩ）フタロシアニン（Ｃｏｐｐｅｒ（ＩＩ） ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ；ＣｕＰｃ）、テトラフェニルジベンゾペリフランテン（Ｔｅｔｒａｐｈｅｎｙｌｄｉｂｅｎｚｏｐｅｒｉｆｌａｎｔｈｅｎｅ；ＤＢＰ）、亜鉛フタロシアニン（Ｚｉｎｃ Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ；ＺｎＰｃ）、スズフタロシアニン（ＳｎＰｃ）、キナクリドン、およびルブレン等の電子供与性の有機半導体材料が挙げられる。

【0509】

また、ｐ型半導体の材料としては、カルバゾール誘導体、チオフェン誘導体、フラン誘導体、芳香族アミン骨格を有する化合物等が挙げられる。さらに、ｐ型半導体の材料としては、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、ピレン誘導体、トリフェニレン誘導体、フルオレン誘導体、ピロール誘導体、ベンゾフラン誘導体、ベンゾチオフェン誘導体、インドール誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、インドロカルバゾール誘導体、ポルフィリン誘導体、フタロシアニン誘導体、ナフタロシアニン誘導体、キナクリドン誘導体、ルブレン誘導体、テトラセン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体、およびポリチオフェン誘導体等が挙げられる。

【0510】

電子供与性の有機半導体材料のＨＯＭＯ準位は、電子受容性の有機半導体材料のＨＯＭＯ準位よりも浅い（高い）ことが好ましい。電子供与性の有機半導体材料のＬＵＭＯ準位は、電子受容性の有機半導体材料のＬＵＭＯ準位よりも浅い（高い）ことが好ましい。

【0511】

電子受容性の有機半導体材料として、球状のフラーレンを用い、電子供与性の有機半導体材料として、平面に近い形状の有機半導体材料を用いることが好ましい。似た形状の分子同士は集まりやすい傾向にあり、同種の分子が凝集すると、分子軌道のエネルギー準位が近いため、キャリア輸送性を高めることができる。

【0512】

また、活性層に、ドナーとして機能するＰｏｌｙ［［４，８－ｂｉｓ［５－（２－ｅｔｈｙｌｈｅｘｙｌ）－２－ｔｈｉｅｎｙｌ］ｂｅｎｚｏ［１，２－ｂ：４，５－ｂ’］ｄｉｔｈｉｏｐｈｅｎｅ－２，６－ｄｉｙｌ］－２，５－ｔｈｉｏｐｈｅｎｅｄｉｙｌ［５，７－ｂｉｓ（２－ｅｔｈｙｌｈｅｘｙｌ）－４，８－ｄｉｏｘｏ－４Ｈ，８Ｈ－ｂｅｎｚｏ［１，２－ｃ：４，５－ｃ’］ｄｉｔｈｉｏｐｈｅｎｅ－１，３－ｄｉｙｌ］］ｐｏｌｙｍｅｒ（略称：ＰＢＤＢ－Ｔ）、または、ＰＢＤＢ－Ｔ誘導体などの高分子化合物を用いることができる。例えば、ＰＢＤＢ－ＴまたはＰＢＤＢ－Ｔ誘導体にアクセプター材料を分散させる方法などが使用できる。

【0513】

活性層は、ｎ型半導体とｐ型半導体とを共蒸着して形成することが好ましい。または、活性層は、ｎ型半導体とｐ型半導体とを積層して形成してもよい。

【0514】

また、活性層には３種類以上の材料を混合させてもよい。波長域を拡大する目的で、ｎ型半導体の材料と、ｐ型半導体の材料と、に加えて、第３の材料を混合してもよい。このとき、第３の材料は、低分子化合物でも高分子化合物でもよい。

【0515】

受光デバイスは、活性層以外の層として、正孔輸送性の高い物質、電子輸送性の高い物質、またはバイポーラ性の物質（電子輸送性および正孔輸送性が高い物質）等を含む層をさらに有していてもよい。また、上記に限られず、正孔注入性の高い物質、正孔ブロック材料、電子注入性の高い物質、または電子ブロック材料などを含む層をさらに有していてもよい。受光デバイスが有する活性層以外の層には、例えば、上述の発光デバイスに用いることができる材料を用いることができる。

【0516】

正孔輸送性材料または電子ブロック材料として、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）などの高分子化合物、および、モリブデン酸化物、ヨウ化銅（ＣｕＩ）などの無機化合物を用いることができる。また、電子輸送性材料または正孔ブロック材料として、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などの無機化合物、ポリエチレンイミンエトキシレート（ＰＥＩＥ）などの有機化合物を用いることができる。受光デバイスは、例えば、ＰＥＩＥとＺｎＯとの混合膜を有していてもよい。

【0517】

［光検出機能を有する表示装置］
本発明の一態様の表示装置は、表示部に、発光デバイスがマトリクス状に配置されており、当該表示部で画像を表示することができる。また、当該表示部には、受光デバイスがマトリクス状に配置されており、表示部は、画像表示機能に加えて、撮像機能およびセンシング機能の一方または双方を有する。表示部は、イメージセンサまたはタッチセンサに用いることができる。つまり、表示部で光を検出することで、画像を撮像すること、または、対象物（指、手、またはペンなど）の近接もしくは接触を検出することができる。すなわち、受光デバイスを有する表示装置は、タッチパネルとして機能させることができる。

【0518】

さらに、本発明の一態様の表示装置は、発光デバイスをセンサの光源として利用することができる。本発明の一態様の表示装置では、表示部が有する発光デバイスが発した光を対象物が反射（または散乱）した際、受光デバイスがその反射光（または散乱光）を検出できるため、暗い場所でも、撮像またはタッチ検出が可能である。

【0519】

したがって、表示装置と別に受光部および光源を設けなくてもよく、電子機器の部品点数を削減することができる。例えば、電子機器に設けられる生体認証装置、またはスクロールなどを行うための静電容量方式のタッチパネルなどを別途設ける必要がない。したがって、本発明の一態様の表示装置を用いることで、製造コストが低減された電子機器を提供することができる。

【0520】

具体的には、本発明の一態様の表示装置は、画素に、発光デバイスと受光デバイスを有する。本発明の一態様の表示装置では、発光デバイスとして有機ＥＬデバイスを用い、受光デバイスとして有機フォトダイオードを用いる。有機ＥＬデバイスおよび有機フォトダイオードは、同一基板上に形成することができる。したがって、有機ＥＬデバイスを用いた表示装置に有機フォトダイオードを内蔵することができる。

【0521】

画素に、発光デバイスおよび受光デバイスを有する表示装置では、画素が受光機能を有するため、画像を表示しながら、対象物の接触または近接を検出することができる。例えば、表示装置が有する副画素全てで画像を表示するだけでなく、一部の副画素は、光源としての光を呈し、残りの副画素で画像を表示することもできる。

【0522】

受光デバイスをイメージセンサに用いる場合、表示装置は、受光デバイスを用いて、画像を撮像することができる。例えば、本実施の形態の表示装置は、スキャナとして用いることができる。

【0523】

例えば、イメージセンサを用いて、指紋、掌紋、虹彩、脈形状（静脈形状、動脈形状を含む）、または顔などを用いた個人認証のための撮像を行うことができる。

【0524】

例えば、イメージセンサを用いて、ウェアラブル機器の使用者の、目の周辺、目の表面、または目の内部（眼底など）の撮像を行うことができる。したがって、ウェアラブル機器は、使用者の瞬き、黒目の動き、および瞼の動きの中から選ばれるいずれか一または複数を検出する機能を備えることができる。

【0525】

また、受光デバイスは、タッチセンサ（ダイレクトタッチセンサともいう）またはニアタッチセンサ（ホバーセンサ、ホバータッチセンサ、非接触センサ、タッチレスセンサともいう）などに用いることができる。

【0526】

ここで、タッチセンサまたはニアタッチセンサは、対象物（指、手、またはペンなど）の近接もしくは接触を検出することができる。

【0527】

タッチセンサは、表示装置と、対象物とが、直接接することで、対象物を検出できる。また、ニアタッチセンサは、対象物が表示装置に接触しなくても、当該対象物を検出することができる。例えば、表示装置と、対象物との間の距離が０．１ｍｍ以上３００ｍｍ以下、好ましくは３ｍｍ以上５０ｍｍ以下の範囲で表示装置が当該対象物を検出できる構成であると好ましい。当該構成とすることで、表示装置に対象物が直接触れずに操作することが可能となる、別言すると非接触（タッチレス）で表示装置を操作することが可能となる。上記構成とすることで、表示装置に汚れ、または傷がつくリスクを低減することができる、または対象物が表示装置に付着した汚れ（例えば、ゴミ、またはウィルスなど）に直接触れずに、表示装置を操作することが可能となる。

【0528】

また、本発明の一態様の表示装置は、リフレッシュレートを可変にすることができる。例えば、表示装置に表示されるコンテンツに応じてリフレッシュレートを調整（例えば、１Ｈｚ以上２４０Ｈｚ以下の範囲で調整）して消費電力を低減させることができる。また、当該リフレッシュレートに応じて、タッチセンサ、またはニアタッチセンサの駆動周波数を変化させてもよい。例えば、表示装置のリフレッシュレートが１２０Ｈｚの場合、タッチセンサ、またはニアタッチセンサの駆動周波数を１２０Ｈｚよりも高い周波数（代表的には２４０Ｈｚ）とする構成とすることができる。当該構成とすることで、低消費電力が実現でき、かつタッチセンサ、またはニアタッチセンサの応答速度を高めることが可能となる。

【0529】

また、本発明の一態様の表示装置では、受光デバイス上にレンズを設けることができる。当該レンズの幅を受光部の幅よりも大きくすることで、光の集光能力を高めることができ、受光デバイスの光感度を向上させることができる。

【0530】

図２２（Ｃ）乃至（Ｅ）に示す表示装置１００は、基板３５１と基板３５９との間に、受光デバイスを有する層３５３、機能層３５５、および発光デバイスを有する層３５７を有する。

【0531】

機能層３５５は、受光デバイスを駆動する回路、および発光デバイスを駆動する回路を有する。機能層３５５には、スイッチ、トランジスタ、容量、抵抗、配線、および端子などのうち一つまたは複数を設けることができる。なお、発光デバイスおよび受光デバイスをパッシブマトリクス方式で駆動させる場合には、スイッチおよびトランジスタを設けない構成としてもよい。

【0532】

例えば、図２２（Ｃ）に示すように、発光デバイスを有する層３５７において発光デバイスが発した光を、表示装置１００に接触した指３５２が反射することで、受光デバイスを有する層３５３における受光デバイスがその反射光を検出する。これにより、表示装置１００に指３５２が接触したことを検出することができる。

【0533】

また、図２２（Ｄ）、（Ｅ）に示すように、表示装置に近接している（接触していない）対象物を検出または撮像する機能を有していてもよい。図２２（Ｄ）では、人の指を検出する例を示し、図２２（Ｅ）では人の目の周辺、表面、または内部の情報（瞬きの回数、眼球の動き、瞼の動きなど）を検出する例を示す。

【0534】

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。

【0535】

（実施の形態１０）
本実施の形態では、本発明の一態様の電子機器について、図２３（Ａ）乃至図２４（Ｇ）を用いて説明する。

【0536】

本実施の形態の電子機器は、表示部に本発明の一態様の表示装置を有する。本発明の一態様の表示装置は、高精細化および高解像度化が容易である。したがって、様々な電子機器の表示部に用いることができる。

【0537】

電子機器としては、例えば、テレビジョン装置、デスクトップ型もしくはノート型のパーソナルコンピュータ、コンピュータ用などのモニタ、デジタルサイネージ、パチンコ機などの大型ゲーム機などの比較的大きな画面を備える電子機器の他、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、などが挙げられる。

【0538】

本発明の一態様の表示装置は、ＨＤ（画素数１２８０×７２０）、ＦＨＤ（画素数１９２０×１０８０）、ＷＱＨＤ（画素数２５６０×１４４０）、ＷＱＸＧＡ（画素数２５６０×１６００）、４Ｋ（画素数３８４０×２１６０）、８Ｋ（画素数７６８０×４３２０）といった極めて高い解像度を有していることが好ましい。特に４Ｋ、８Ｋ、またはそれ以上の解像度とすることが好ましい。また、本発明の一態様の表示装置の画面比率（アスペクト比）については、特に限定はない。例えば、表示装置は、１：１（正方形）、４：３、１６：９、１６：１０など様々な画面比率に対応することができる。

【0539】

本実施の形態の電子機器は、センサ（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、においまたは赤外線を検知、検出、または測定する機能を含むもの）を有していてもよい。

【0540】

本実施の形態の電子機器は、様々な機能を有することができる。例えば、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付または時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア（プログラム）を実行する機能、無線通信機能、記録媒体に記録されているプログラムまたはデータを読み出す機能等を有することができる。

【0541】

図２３（Ａ）に示す電子機器６５００は、スマートフォンとして用いることのできる携帯情報端末機である。

【0542】

電子機器６５００は、筐体６５０１、表示部６５０２、電源ボタン６５０３、ボタン６５０４、スピーカ６５０５、マイク６５０６、カメラ６５０７、および光源６５０８等を有する。表示部６５０２はタッチパネル機能を備える。

【0543】

表示部６５０２に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。本発明の一態様の表示装置は、画素の開口率を高くすることができるため、光の取り出し効率が高く、極めて明るい画像を表示することができる。

【0544】

図２３（Ｂ）は、筐体６５０１のマイク６５０６側の端部を含む断面概略図である。

【0545】

筐体６５０１の表示面側には透光性を有する保護部材６５１０が設けられ、筐体６５０１と保護部材６５１０に囲まれた空間内に、表示パネル６５１１、光学部材６５１２、タッチパネル６５１３、プリント基板６５１７、バッテリ６５１８等が配置されている。

【0546】

保護部材６５１０には、表示パネル６５１１、光学部材６５１２、およびタッチパネル６５１３が接着層（図示しない）により固定されている。当該タッチパネルの機能は、本発明の一態様の表示装置が有する受光デバイスで担うこともできる。本発明の一態様の表示装置が有する受光デバイスは、レンズを介して光を検出する構成であり、光感度が高い特徴を有し、タッチ位置の検出能力に優れている。また、受光デバイスで指紋認証用の画像を取得することもできる。

【0547】

表示部６５０２よりも外側の領域において、表示パネル６５１１の一部が折り返されており、当該折り返された部分にＦＰＣ６５１５が接続されている。ＦＰＣ６５１５には、ＩＣ６５１６が実装されている。ＦＰＣ６５１５は、プリント基板６５１７に設けられた端子に接続されている。

【0548】

表示パネル６５１１には本発明の一態様のフレキシブルディスプレイを適用することができる。そのため、極めて軽量な電子機器を実現できる。また、表示パネル６５１１が極めて薄いため、電子機器の厚さを抑えつつ、大容量のバッテリ６５１８を搭載することもできる。また、表示パネル６５１１の一部を折り返して、画素部の裏側にＦＰＣ６５１５との接続部を配置することにより、狭額縁の電子機器を実現できる。

【0549】

図２３（Ｃ）にテレビジョン装置の一例を示す。テレビジョン装置７１００は、筐体７１０１に表示部７０００が組み込まれている。ここでは、スタンド７１０３により筐体７１０１を支持した構成を示している。

【0550】

表示部７０００に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。本発明の一態様の表示装置は、画素の開口率を高くすることができるため、光の取り出し効率が高く、極めて明るい画像を表示することができる。

【0551】

図２３（Ｃ）に示すテレビジョン装置７１００の操作は、筐体７１０１が備える操作スイッチ、および、別体のリモコン操作機７１１１により行うことができる。または、表示部７０００にタッチセンサを備えていてもよく、指等で表示部７０００に触れることでテレビジョン装置７１００を操作してもよい。リモコン操作機７１１１は、当該リモコン操作機７１１１から出力する情報を表示する表示部を有していてもよい。リモコン操作機７１１１が備える操作キーまたはタッチパネルにより、チャンネルおよび音量の操作を行うことができ、表示部７０００に表示される映像を操作することができる。

【0552】

なお、テレビジョン装置７１００は、受信機およびモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができる。また、モデムを介して有線または無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向（送信者から受信者）または双方向（送信者と受信者間、あるいは受信者同士など）の情報通信を行うことも可能である。

【0553】

図２３（Ｄ）に、ノート型パーソナルコンピュータの一例を示す。ノート型パーソナルコンピュータ７２００は、筐体７２１１、キーボード７２１２、ポインティングデバイス７２１３、外部接続ポート７２１４等を有する。筐体７２１１に、表示部７０００が組み込まれている。

【0554】

表示部７０００に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。本発明の一態様の表示装置は、画素の開口率を高くすることができるため、光の取り出し効率が高く、極めて明るい画像を表示することができる。

【0555】

図２３（Ｅ）、（Ｆ）に、デジタルサイネージの一例を示す。

【0556】

図２３（Ｅ）に示すデジタルサイネージ７３００は、筐体７３０１、表示部７０００、およびスピーカ７３０３等を有する。さらに、ＬＥＤランプ、操作キー（電源スイッチ、または操作スイッチを含む）、接続端子、各種センサ、マイクロフォン等を有することができる。

【0557】

図２３（Ｆ）は円柱状の柱７４０１に取り付けられたデジタルサイネージ７４００である。デジタルサイネージ７４００は、柱７４０１の曲面に沿って設けられた表示部７０００を有する。

【0558】

図２３（Ｅ）、（Ｆ）において、表示部７０００に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。本発明の一態様の表示装置は、画素の開口率を高くすることができるため、光の取り出し効率が高く、極めて明るい画像を表示することができる。

【0559】

表示部７０００が広いほど、一度に提供できる情報量を増やすことができる。また、表示部７０００が広いほど、人の目につきやすく、例えば、広告の宣伝効果を高めることができる。

【0560】

表示部７０００にタッチパネルを適用することで、表示部７０００に画像または動画を表示するだけでなく、使用者が直感的に操作することができ、好ましい。また、路線情報もしくは交通情報などの情報を提供するための用途に用いる場合には、直感的な操作によりユーザビリティを高めることができる。当該タッチパネルは、本発明の一態様の表示装置が有する受光デバイスで構成することもできる。本発明の一態様の表示装置が有する受光デバイスは、レンズを介して光を検出する構成であり、光感度が高い。したがって、感度が高く、タッチ位置の検出能力に優れたタッチパネルとすることができる。

【0561】

また、図２３（Ｅ）、（Ｆ）に示すように、デジタルサイネージ７３００またはデジタルサイネージ７４００は、使用者が所持するスマートフォン等の情報端末機７３１１または情報端末機７４１１と無線通信により連携可能であることが好ましい。例えば、表示部７０００に表示される広告の情報を、情報端末機７３１１または情報端末機７４１１の画面に表示させることができる。また、情報端末機７３１１または情報端末機７４１１を操作することで、表示部７０００の表示を切り替えることができる。

【0562】

また、デジタルサイネージ７３００またはデジタルサイネージ７４００に、情報端末機７３１１または情報端末機７４１１の画面を操作手段（コントローラ）としたゲームを実行させることもできる。これにより、不特定多数の使用者が同時にゲームに参加し、楽しむことができる。

【0563】

図２４（Ａ）乃至（Ｇ）に示す電子機器は、筐体９０００、表示部９００１、スピーカ９００３、操作キー９００５（電源スイッチ、または操作スイッチを含む）、接続端子９００６、センサ９００７（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、においまたは赤外線を検知、検出、または測定する機能を含むもの）、マイクロフォン９００８、等を有する。

【0564】

図２４（Ａ）乃至（Ｇ）に示す電子機器は、様々な機能を有する。例えば、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付または時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、無線通信機能、記録媒体に記録されているプログラムまたはデータを読み出して処理する機能、等を有することができる。なお、電子機器の機能はこれらに限られず、様々な機能を有することができる。電子機器は、複数の表示部を有していてもよい。また、電子機器にカメラ等を設け、静止画または動画を撮影し、記録媒体（外部またはカメラに内蔵）に保存する機能、撮影した画像を表示部に表示する機能、等を有していてもよい。

【0565】

図２４（Ａ）乃至（Ｇ）に示す電子機器の詳細について、以下説明を行う。なお、これらの電子機器に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。本発明の一態様の表示装置は、画素の開口率を高くすることができるため、光の取り出し効率が高く、極めて明るい画像を表示することができる。また、これらの電子機器は、タッチパネルの機能を有することができる。当該タッチパネルの機能は、本発明の一態様の表示装置が有する受光デバイスで担うこともできる。本発明の一態様の表示装置が有する受光デバイスは、レンズを介して光を検出する構成であり、光感度が高い特徴を有し、タッチ位置の検出能力に優れている。また、受光デバイスで指紋認証用の画像を取得することもできる。

【0566】

図２４（Ａ）は、携帯情報端末９１０１を示す斜視図である。携帯情報端末９１０１は、例えば、スマートフォンとして用いることができる。なお、携帯情報端末９１０１は、スピーカ９００３、接続端子９００６、センサ９００７等を設けてもよい。また、携帯情報端末９１０１は、文字および画像情報をその複数の面に表示することができる。図２４（Ａ）では３つのアイコン９０５０を表示した例を示している。また、破線の矩形で示す情報９０５１を表示部９００１の他の面に表示することもできる。情報９０５１の一例としては、電子メール、ＳＮＳ、電話などの着信の通知、電子メールまたはＳＮＳなどの題名、送信者名、日時、時刻、バッテリの残量、電波強度などがある。または、情報９０５１が表示されている位置にはアイコン９０５０などを表示してもよい。

【0567】

図２４（Ｂ）は、携帯情報端末９１０２を示す斜視図である。携帯情報端末９１０２は、表示部９００１の３面以上に情報を表示する機能を有する。ここでは、情報９０５２、情報９０５３、情報９０５４がそれぞれ異なる面に表示されている例を示す。使用者は、洋服の胸ポケットに携帯情報端末９１０２を収納した状態で、携帯情報端末９１０２の上方から観察できる位置に表示された情報９０５３を確認することもできる。使用者は、携帯情報端末９１０２をポケットから取り出すことなく表示を確認し、電話を受けるか否かを判断できる。

【0568】

図２４（Ｃ）は、タブレット端末９１０３を示す斜視図である。タブレット端末９１０３は、一例として、移動電話、電子メール、文章閲覧および作成、音楽再生、インターネット通信、コンピュータゲーム等の種々のアプリケーションの実行が可能である。タブレット端末９１０３は、筐体９０００の正面に表示部９００１、カメラ９００２、マイクロフォン９００８、スピーカ９００３を有し、筐体９０００の左側面には操作用のボタンとしての操作キー９００５、底面には接続端子９００６を有する。

【0569】

図２４（Ｄ）は、腕時計型の携帯情報端末９２００を示す斜視図である。携帯情報端末９２００は、例えば、スマートウォッチ（登録商標）として用いることができる。また、表示部９００１はその表示面が湾曲して設けられ、湾曲した表示面に沿って表示を行うことができる。また、携帯情報端末９２００は、無線通信可能なヘッドセットと相互通信することによって、ハンズフリーで通話することもできる。また、携帯情報端末９２００は、接続端子９００６により、他の情報端末と相互にデータ伝送を行うこと、および充電を行うこともできる。なお、充電動作は無線給電により行ってもよい。

【0570】

図２４（Ｅ）乃至（Ｇ）は、折り畳み可能な携帯情報端末９２０１を示す斜視図である。また、図２４（Ｅ）は携帯情報端末９２０１を展開した状態、図２４（Ｇ）は折り畳んだ状態、図２４（Ｆ）は図２４（Ｅ）と図２４（Ｇ）の一方から他方に変化する途中の状態の斜視図である。携帯情報端末９２０１は、折り畳んだ状態では可搬性に優れ、展開した状態では継ぎ目のない広い表示領域により表示の一覧性に優れる。携帯情報端末９２０１が有する表示部９００１は、ヒンジ９０５５によって連結された３つの筐体９０００に支持されている。例えば、表示部９００１は、曲率半径０．１ｍｍ以上１５０ｍｍ以下で曲げることができる。

【0571】

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】

【0572】

１０ 画素
１１ 副画素
１２ 副画素
１３ 画素アレイ
１４ 回路
１５ 回路
１６ 回路
１７ ＣＤＳ回路
１８ 回路
１９ 回路
２０ 回路
２１ Ａ／Ｄ変換回路
２２ 回路
２３ コンパレータ
２４ エンコーダ
３０ 表示装置
１００Ａ 表示装置
１００Ｔ トランジスタ
１００ 表示装置
１０１ 層
１０２ 基板
１０４ｅ 導電層
１０４ 導電層
１０５ 導電層
１０６ 絶縁層
１０７ａ 絶縁層
１０７ｂ 絶縁層
１０７ｃ 絶縁層
１０７ 絶縁層
１０８ 半導体層
１０９ 絶縁層
１１０ａ 副画素
１１０ｂ 副画素
１１０ｃ 副画素
１１０ｄ 副画素
１１０ｅ 副画素
１１０ 画素
１１１ｃ 画素電極
１１１ｄ 画素電極
１１２ａ 導電層
１１２ａ＿１ 導電層
１１２ａ＿２ 導電層
１１２ｂ 導電層
１１２ｄ 導電層
１１３＿１ 発光ユニット
１１３＿２ 発光ユニット
１１３＿３ 電荷発生層
１１３ｃ 層
１１３ｄ 層
１１４ 共通層
１１５ 導電層
１１６ 導電層
１１７ 共通電極
１１８ｃ マスク層
１１８ｄ マスク層
１２０ 基板
１２２ 接着層
１２５ 絶縁層
１２６ａ 導電層
１２６ｂ 導電層
１２６ｄ 導電層
１２７ 絶縁層
１２８ 層
１２９ａ 導電層
１２９ｂ 導電層
１２９ｄ 導電層
１３０ｃ 発光デバイス
１３０Ｇ 発光デバイス
１３０Ｒ 発光デバイス
１３１ 保護層
１３５ 遮光層
１３７ 着色層
１４１ａ 開口
１４１ｂ 開口
１４１ 開口
１４２ 開口
１４４ａ 開口
１４４ｂ 開口
１５０Ｐ 受光デバイス
１５０ 受光デバイス
１５１ 基板
１５２ 基板
１６２ 表示部
１６４ａ 回路
１６４ｂ 回路
１６４ 回路
１６５ａ 配線
１６５ｂ 配線
１６５ 配線
１６６ 導電層
１６７ 回路
１７２ａ ＦＰＣ
１７２ｂ ＦＰＣ
１７３ａ ＩＣチップ
１７３ｂ ＩＣチップ
２０１ トランジスタ
２０４ 接続部
２０５ トランジスタ
２０６ トランジスタ
２０９ トランジスタ
２１０ トランジスタ
２１１ 絶縁層
２１３ 絶縁層
２１４ 絶縁層
２１５ 絶縁層
２１８ 絶縁層
２２１ 導電層
２２２ａ 導電層
２２２ｂ 導電層
２２３ 導電層
２２５ 絶縁層
２３１ｉ チャネル形成領域
２３１ｎ 低抵抗領域
２３１ 半導体層
２４２ 接続層
２５５ａ 絶縁層
２５５ｂ 絶縁層
２５５ｃ 絶縁層
３５１ 基板
３５２ 指
３５３ 層
３５５ 機能層
３５７ 層
３５９ 基板
７６１ 下部電極
７６２ 上部電極
７６３ａ 発光ユニット
７６３ｂ 発光ユニット
７６３ｃ 発光ユニット
７６３ ＥＬ層
７６４ 層
７６５ 層
７６６ 層
７６７ 活性層
７６８ 層
７７１ａ 発光層
７７１ｂ 発光層
７７１ｃ 発光層
７７１ 発光層
７７２ａ 発光層
７７２ｂ 発光層
７７２ｃ 発光層
７７２ 発光層
７７３ 発光層
７８０ａ 層
７８０ｂ 層
７８０ｃ 層
７８０ 層
７８１ 層
７８２ 層
７８５ 電荷発生層
７９０ａ 層
７９０ｂ 層
７９０ｃ 層
７９０ 層
７９１ 層
７９２ 層
６５００ 電子機器
６５０１ 筐体
６５０２ 表示部
６５０３ 電源ボタン
６５０４ ボタン
６５０５ スピーカ
６５０６ マイク
６５０７ カメラ
６５０８ 光源
６５１０ 保護部材
６５１１ 表示パネル
６５１２ 光学部材
６５１３ タッチパネル
６５１５ ＦＰＣ
６５１６ ＩＣ
６５１７ プリント基板
６５１８ バッテリ
７０００ 表示部
７１００ テレビジョン装置
７１０１ 筐体
７１０３ スタンド
７１１１ リモコン操作機
７２００ ノート型パーソナルコンピュータ
７２１１ 筐体
７２１２ キーボード
７２１３ ポインティングデバイス
７２１４ 外部接続ポート
７３００ デジタルサイネージ
７３０１ 筐体
７３０３ スピーカ
７３１１ 情報端末機
７４００ デジタルサイネージ
７４０１ 柱
７４１１ 情報端末機
９０００ 筐体
９００１ 表示部
９００２ カメラ
９００３ スピーカ
９００５ 操作キー
９００６ 接続端子
９００７ センサ
９００８ マイクロフォン
９０５０ アイコン
９０５１ 情報
９０５２ 情報
９０５３ 情報
９０５４ 情報
９０５５ ヒンジ
９１０１ 携帯情報端末
９１０２ 携帯情報端末
９１０３ タブレット端末
９２００ 携帯情報端末
９２０１ 携帯情報端末

【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】