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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-07-23
(45)【発行日】2024-07-31
(54)【発明の名称】複合デバイス
(51)【国際特許分類】
G06F 21/32 20130101AFI20240724BHJP
G06F 3/042 20060101ALI20240724BHJP
H01L 27/146 20060101ALI20240724BHJP
【ＦＩ】
G06F21/32
G06F3/042 472
H01L27/146 C
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2021507480
(86)(22)【出願日】2020-07-13
(86)【国際出願番号】 IB2020056542
(87)【国際公開番号】W WO2021019335
(87)【国際公開日】2021-02-04
【審査請求日】2023-07-07
(31)【優先権主張番号】P 2019138151
(32)【優先日】2019-07-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000153878
【氏名又は名称】株式会社半導体エネルギー研究所
(72)【発明者】
【氏名】山崎 舜平
(72)【発明者】
【氏名】楠 紘慈
(72)【発明者】
【氏名】久保田 大介
【審査官】中里 裕正
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１０－０９３６３５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－８１２９７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－１６８７６８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１８－５０７４６１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－８１２０３（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１７／０３３７４１３（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０６Ｆ ２１／３２
Ｇ０６Ｆ ３／０４２
Ｈ０１Ｌ ２７／１４６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
制御部と、表示部と、認証部と、記憶部と、を有する複合デバイスであって、前記表示部は、画面に画像を表示する機能と、前記画面へのタッチ動作を検出する機能と、前記画面に触れた指の第１の指紋情報を取得する機能と、を有し、
前記認証部は、ユーザー認証処理を実行する機能を有し、
前記記憶部は、あらかじめ登録された第２の指紋情報を保持する機能を有し、
前記制御部は、
前記認証部がユーザーを認証した際に、システムをロックが解除された状態に移行する機能と、
前記表示部がタッチ動作を検出した際に、前記表示部により取得された前記第１の指紋情報と、前記第２の指紋情報とを照合し、これらが一致しない場合に、前記システムをロックされた状態に移行する機能と、を有し、
前記表示部は、複数の画素を有し、
前記画素は、第１の基板上の第１のトランジスタ及び第２のトランジスタと、前記第１のトランジスタと電気的に接続された発光素子と、前記第２のトランジスタと電気的に接続された受光素子と、を有し、
前記発光素子と、前記受光素子とは、同一面上に設けられ、
前記発光素子は、第１の電極、第１の共通層、発光層、第２の共通層及び共通電極がこの順に積層された積層構造を有し、
前記受光素子は、第２の電極、前記第１の共通層、活性層、前記第２の共通層及び前記共通電極がこの順に積層された積層構造を有し、
前記発光層と、前記活性層とは、それぞれ互いに異なる有機化合物を含み、
前記第１の電極と、前記第２の電極とは、同一面上に離間して設けられ、
前記第１の電極の端部と、前記第２の電極の端部とは、隔壁で覆われており、
前記第１の共通層は、前記第１の電極、前記第２の電極及び前記隔壁を覆って設けられ、
前記第２の共通層は、前記発光層及び前記活性層を覆って設けられ、
前記共通電極は、前記第２の共通層上に設けられ、
前記共通電極上に保護層を有し、
前記第１の基板と対向する第２の基板と、前記保護層との間に接着層を有し、
前記第２の基板と前記接着層との間に、遮光層を有し、
前記遮光層は、前記隔壁と重なる位置に配置されている、複合デバイス。
【請求項2】
請求項１において、前記発光素子は、可視光を発する機能を有し、
前記受光素子は、前記発光素子が発する前記可視光を受光する機能を有する、複合デバイス。
【請求項3】
請求項１において、前記発光素子は、赤外光を発する機能を有し、
前記受光素子は、前記発光素子が発する前記赤外光を受光する機能を有する、複合デバイス。
【請求項4】
請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
前記第２の基板と前記接着層との間であって、前記受光素子と重なる位置にレンズを有する、複合デバイス。
【請求項5】
請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
前記隔壁は、前記発光素子が発した光を吸収する機能を有する、複合デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の一態様は、電子機器に関する。本発明の一態様は、認証方法に関する。本発明の一態様は、表示装置に関する。本発明の一態様は、プログラムに関する。
【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。本明細書等で開示する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、入出力装置、それらの駆動方法、又はそれらの製造方法、を一例として挙げることができる。半導体装置は、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指す。
【背景技術】
【0003】
近年、スマートフォンなどの携帯電話、タブレット型情報端末、ノート型ＰＣ（パーソナルコンピュータ）などの情報端末機器が広く普及している。このような情報端末機器は、個人情報などが含まれることが多く、不正な利用を防止するための様々な認証技術が開発されている。
【0004】
例えば、特許文献１には、プッシュボタンスイッチ部に、指紋センサを備える電子機器が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】米国特許出願公開第２０１４／００５６４９３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の一態様は、セキュリティレベルの高い複合デバイスを提供することを課題の一とする。または、不正使用を好適に抑制可能な複合デバイスを提供することを課題の一とする。または、新規な複合デバイスを提供することを課題の一とする。
【0007】
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。なお、本発明の一態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課題は、明細書、図面、請求項などの記載から抽出することが可能である。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の一態様は、制御部と、検出部と、認証部と、記憶部と、を有する複合デバイスである。検出部は、タッチ動作を検出する機能と、触れた指の第１の指紋情報を取得する機能と、を有する。認証部は、ユーザー認証処理を実行する機能を有する。記憶部は、あらかじめ登録された第２の指紋情報を保持する機能を有する。制御部は、認証部がユーザーを認証した際に、システムをロックが解除された状態に移行する機能と、検出部がタッチ動作を検出した際に、検出部により取得された第１の指紋情報と、第２の指紋情報とを照合し、これらが一致しない場合に、システムをロックされた状態に移行する機能と、を有する。
【0009】
また、本発明の他の一態様は、制御部と、表示部と、認証部と、記憶部と、を有する複合デバイスである。表示部は、画面に画像を表示する機能と、画面へのタッチ動作を検出する機能と、画面に触れた指の第１の指紋情報を取得する機能と、を有する。認証部は、ユーザー認証処理を実行する機能を有する。記憶部は、あらかじめ登録された第２の指紋情報を保持する機能を有する。制御部は、認証部がユーザーを認証した際に、システムをロックが解除された状態に移行する機能と、表示部がタッチ動作を検出した際に、表示部により取得された第１の指紋情報と、第２の指紋情報とを照合し、これらが一致しない場合に、システムをロックされた状態に移行する機能と、を有する。
【0010】
また、上記において、表示部は、複数の画素を有することが好ましい。このとき、画素は、発光素子と、受光素子と、を有し、発光素子と、受光素子とは、同一面上に設けられることが好ましい。
【0011】
また、上記において、発光素子は、第１の電極と、発光層と、共通電極と、が積層された積層構造を有することが好ましい。また受光素子は、第２の電極と、活性層と、共通電極と、が積層された積層構造を有することが好ましい。このとき、発光層と、活性層とは、それぞれ互いに異なる有機化合物を含むことが好ましい。また、第１の電極と、第２の電極とは、同一面上に離間して設けられ、共通電極は、発光層及び活性層を覆って設けられることが好ましい。
【0012】
または、上記において、発光素子は、第１の電極と、共通層と、発光層と、共通電極と、が積層された積層構造を有することが好ましい。また受光素子は、第２の電極と、共通層と、活性層と、共通電極と、が積層された積層構造を有することが好ましい。このとき、発光層と、活性層とは、それぞれ互いに異なる有機化合物を含むことが好ましい。また第１の電極と、第２の電極とは、同一面上に離間して設けられ、共通電極は、発光層及び活性層を覆って設けられ、共通層は、第１の電極及び第２の電極を覆って設けられることが好ましい。
【0013】
また、上記において、発光素子は、可視光を発する機能を有し、受光素子は、発光素子が発する可視光を受光する機能を有することが好ましい。
【0014】
または、上記において、発光素子は、赤外光を発する機能を有し、受光素子は、発光素子が発する赤外光を受光する機能を有することが好ましい。
【0015】
また、本発明の他の一態様は、制御部と、検出部と、認証部と、を有する複合デバイスに実行させるためのプログラムである。ここで、検出部は、タッチ動作を検出する機能と、触れた指の第１の指紋情報を取得する機能と、を有する。本発明の一態様のプログラムは、下記ステップを有する。認証部が、ユーザー認証を実行し、認証された場合に、システムをロックが解除された状態に移行するステップ。検出部が、タッチ動作を検出した際に、第１の指紋情報を取得するステップ。制御部が、第１の指紋情報と、あらかじめ登録された第２の指紋情報とを照合するステップ。第１の指紋情報と第２の指紋情報とが一致した場合に、制御部が、タッチ動作に応じた処理を実行するステップ。第１の指紋情報と第２の指紋情報とが一致しない場合に、制御部が、システムをロックされた状態に移行するステップ。
【発明の効果】
【0016】
本発明の一態様によれば、セキュリティレベルの高い複合デバイスを提供できる。または、不正使用を好適に抑制可能な複合デバイスを提供できる。または、新規な複合デバイスを提供できる。
【0017】
なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は、明細書、図面、請求項などの記載から抽出することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0018】
図１は、デバイスの構成例を説明する図である。
図２は、デバイスの動作方法を説明する図である。
図３は、デバイスの構成例を説明する図である。
図４Ａ乃至図４Ｄは、電子機器の構成例と、その動作方法例を説明する図である。
図５Ａ乃至図５Ｃは、電子機器の構成例を説明する図である。
図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｄ、図６Ｆ乃至図６Ｈは、表示装置の構成例を示す図である。図６Ｃ及び図６Ｅは、画像の例を示す図である。
図７Ａ乃至図７Ｄは、表示装置の構成例を説明する図である。
図８Ａ乃至図８Ｃは、表示装置の構成例を説明する図である。
図９Ａ及び図９Ｂは、表示装置の構成例を説明する図である。
図１０Ａ乃至図１０Ｃは、表示装置の構成例を説明する図である。
図１１は、表示装置の構成例を説明する図である。
図１２は、表示装置の構成例を説明する図である。
図１３Ａ及び図１３Ｂは、表示装置の構成例を説明する図である。
図１４Ａ及び図１４Ｂは、表示装置の構成例を説明する図である。
図１５は、表示装置の構成例を説明する図である。
図１６Ａ及び図１６Ｂは、画素回路の構成例を示す図である。
図１７Ａ及び図１７Ｂは、電子機器の構成例を示す図である。
図１８Ａ乃至図１８Ｄは、電子機器の構成例を示す図である。
図１９Ａ乃至図１９Ｆは、電子機器の構成例を示す図である。
図２は、デバイスの動作方法を説明する図である。
図３は、デバイスの構成例を説明する図である。
図４Ａ乃至図４Ｄは、電子機器の構成例と、その動作方法例を説明する図である。
図５Ａ乃至図５Ｃは、電子機器の構成例を説明する図である。
図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｄ、図６Ｆ乃至図６Ｈは、表示装置の構成例を示す図である。図６Ｃ及び図６Ｅは、画像の例を示す図である。
図７Ａ乃至図７Ｄは、表示装置の構成例を説明する図である。
図８Ａ乃至図８Ｃは、表示装置の構成例を説明する図である。
図９Ａ及び図９Ｂは、表示装置の構成例を説明する図である。
図１０Ａ乃至図１０Ｃは、表示装置の構成例を説明する図である。
図１１は、表示装置の構成例を説明する図である。
図１２は、表示装置の構成例を説明する図である。
図１３Ａ及び図１３Ｂは、表示装置の構成例を説明する図である。
図１４Ａ及び図１４Ｂは、表示装置の構成例を説明する図である。
図１５は、表示装置の構成例を説明する図である。
図１６Ａ及び図１６Ｂは、画素回路の構成例を示す図である。
図１７Ａ及び図１７Ｂは、電子機器の構成例を示す図である。
図１８Ａ乃至図１８Ｄは、電子機器の構成例を示す図である。
図１９Ａ乃至図１９Ｆは、電子機器の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。ただし、実施の形態は多くの異なる態様で実施することが可能であり、趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は、以下の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。
【0020】
なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また、同様の機能を指す場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。
【0021】
なお、本明細書で説明する各図において、各構成要素の大きさ、層の厚さ、または領域は、明瞭化のために誇張されている場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。
【0022】
なお、本明細書等における「第１」、「第２」等の序数詞は、構成要素の混同を避けるために付すものであり、数的に限定するものではない。
【0023】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様の複合デバイス、および複合デバイスの動作方法について説明する。
本実施の形態では、本発明の一態様の複合デバイス、および複合デバイスの動作方法について説明する。
【0024】
なお、本明細書に添付した図面では、構成要素を機能ごとに分類し、互いに独立したブロックとしてブロック図を示しているが、実際の構成要素は機能ごとに完全に切り分けることが難しく、一つの構成要素が複数の機能に係わることや、一つの機能を複数の構成要素で実現することもあり得る。
【0025】
本発明の一態様の複合デバイスは、画面（タッチパネルともいう）やタッチパッドなどの入力手段に触れる指の指紋を取得し、当該指紋を用いてユーザー認証処理を実行する機能を有する。ユーザーがデバイスを操作するために画面やタッチパッドに触れる度に、認証処理を実行することができるため、極めてセキュリティレベルの高いデバイスを実現することができる。
【0026】
一方、例えば、パスワードなどを用いた認証方法のみを用いたデバイスの場合、パスワードなどが不正に取得されると、悪意のあるユーザーにデバイスが不正利用されてしまう恐れがある。また、指紋認証や顔認証といった生体認証のみを用いた場合でも、真のユーザーが寝ているときなどに、気づかれることなくデバイスのロックを解除することができてしまうといった問題がある。
【0027】
本発明の一態様の複合デバイスでは、画面やタッチパッドを用いて操作する度に認証処理が行われるため、不正な方法でデバイスのロックの解除や、各種システムのログインがされた場合であっても、即座にデバイスがロック状態となり、悪意のあるユーザーが機器を使用できなくすることができる。
【0028】
以下では、本発明の一態様の複合デバイスのより具体的な構成例について、図面を参照して説明する。
【0029】
［複合デバイスの構成例］
図１に、本発明の一態様のデバイス１０のブロック図を示す。デバイス１０は、制御部１１と、表示部１２と、認証部１３と、記憶部１４と、を有する。表示部１２は、検出部２１を有する。デバイス１０は、例えば情報端末機器などの電子機器として用いることができる。
図１に、本発明の一態様のデバイス１０のブロック図を示す。デバイス１０は、制御部１１と、表示部１２と、認証部１３と、記憶部１４と、を有する。表示部１２は、検出部２１を有する。デバイス１０は、例えば情報端末機器などの電子機器として用いることができる。
【0030】
認証部１３は、ユーザー認証処理を実行する機能を有する。認証部１３は、ユーザー認証処理を実行したのち、その結果を制御部１１に出力することができる。
【0031】
認証部１３に適用できる認証方法としては、例えばパスワード入力やパターン入力などの、ユーザーによる入力を用いた認証方法、または、指紋認証、静脈認証、声紋認証、顔認証、及び虹彩認証などの、ユーザーの生体情報を利用した認証方法（生体認証ともいう）などが挙げられる。
【0032】
表示部１２は、画像を表示する機能と、タッチを検出する機能と、画面等に触れた指の指紋情報を取得する機能と、を有する。ここでは、表示部１２が、検出部２１を有する例を示している。検出部２１は、表示部１２の上記機能のうち、タッチを検出する機能及び指紋情報を取得する機能を担う部分である。表示部１２は、指紋情報取得機能付きタッチパネルともいうことができる。
【0033】
検出部２１は、画面にタッチされた指の位置情報を制御部１１に出力する機能を有する。また、検出部２１は、画面に触れた指の指紋を撮像し、その画像情報を指紋情報として制御部１１に出力する機能を有する。
【0034】
表示部１２は、画面上のどの位置であっても、触れた指の指紋情報を取得することができることが好ましい。すなわち、画面上におけるタッチセンサが機能する範囲と、指紋情報の取得が可能な範囲とが、一致または概略一致することが好ましい。
【0035】
記憶部１４は、あらかじめ登録されたユーザーの指紋情報を保持する機能を有する。記憶部１４は、制御部１１の要求に応じて、当該指紋情報を制御部１１に出力することができる。
【0036】
記憶部１４には、ユーザーが画面の操作に用いる全ての指の指紋情報が保持されていることが好ましい。例えば、ユーザーの右手の人差し指と、左手の人差し指の２つの指紋情報を保持することができる。また、これに加えて、中指、薬指、小指、親指のうち、１つ以上の指紋情報を保持することが好ましい。
【0037】
制御部１１は、認証部１３で実行されるユーザー認証において、認証された場合に、システムをロックされた状態から、ロックが解除された状態に移行する機能を有する。
【0038】
また、制御部１１は、検出部２１がタッチ動作を検出した際に、検出部２１に対して指紋情報の取得を要求する機能を有する。そして、制御部１１は、検出部２１から入力される指紋情報と、あらかじめ登録された指紋情報とを照合する機能を有する。制御部１１は、これら２つの指紋情報が一致すると判断した場合には、ユーザーのタッチ操作に応じた処理を実行する。一方、制御部１１は、２つの指紋情報が一致しないと判断した場合には、システムをロックが解除された状態から、ロックされた状態に移行する。
【0039】
制御部１１によって実行される、指紋認証の方法としては、例えば、２つの画像を比較して、その類似度を用いるテンプレートマッチング法、またはパターンマッチング法などの手法を用いることができる。また、機械学習を用いた推論により、指紋認証処理を実行してもよい。このとき、特にニューラルネットワークを用いた推論により行われることが好ましい。
【0040】
また、制御部１１は、例えば中央演算装置（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）として機能することができる。制御部１１は、プロセッサにより種々のプログラムからの命令を解釈し実行することで、各種のデータ処理やプログラム制御を行う。プロセッサにより実行しうるプログラムは、プロセッサが有するメモリ領域に格納されていてもよいし、記憶部１４に格納されていてもよい。
【0041】
［デバイス１０の動作例］
以下では、上記デバイス１０の動作の一例について説明する。図２は、デバイス１０の動作に係るフローチャートである。図２に示すフローチャートは、ステップＳ０乃至ステップＳ９を有する。
以下では、上記デバイス１０の動作の一例について説明する。図２は、デバイス１０の動作に係るフローチャートである。図２に示すフローチャートは、ステップＳ０乃至ステップＳ９を有する。
【0042】
まず、ステップＳ０において、動作を開始する。例えば、デバイス１０が組み込まれた電子機器の電源が入れられること、物理ボタンが押されたこと、ユーザーが表示部１２に触れること、または、電子機器の姿勢が大きく変化したことなどを検知したときに、動作が開始される。このとき、デバイス１０のシステムはロックされた状態（またはログアウト状態、ログオフ状態ともいう）である。
【0043】
ステップＳ１において、認証部１３の認証処理に必要な認証情報の取得が行われる。
【0044】
ステップＳ２において、認証部１３は、上記認証情報に基づいてユーザー認証処理を実行する。認証された場合には、ステップＳ３に移行する。認証されなかった場合には、システムはロックされた状態を維持したまま、再度ステップＳ１に戻る。
【0045】
ステップＳ３において、制御部１１は、システムをロックが解除された状態に移行する（ログイン状態にするともいう）。
【0046】
ステップＳ４において、検出部２１によってタッチ操作の検出が行われる。タッチが検出された場合には、ステップＳ５に移行する。タッチ操作が行われない場合には、タッチ操作が行われるまで、ロックが解除された状態を維持したまま待機する（再度ステップＳ４に移行する）。
【0047】
なお、ステップＳ４において、一定期間タッチ操作が行われない場合には、制御部１１はシステムをロックされた状態へ移行してもよい。このとき、ステップＳ１に移行してもよい。
【0048】
ステップＳ５において、検出部２１によって指紋情報の取得が行われる。検出部２１は、取得した指紋情報を、制御部１１に出力する。
【0049】
ステップＳ６において、制御部１１は、指紋認証処理を実行する。具体的には、記憶部１４に保持された指紋情報と、検出部２１で取得した指紋情報とを照合し、これらが一致するか否かを判定する。認証した場合（２つの指紋情報が一致すると判断した場合）には、ステップＳ７に移行する。一方、認証されなかった場合（２つの指紋情報が一致しないと判断した場合）には、ステップＳ８に移行する。
【0050】
ステップＳ７において、制御部１１は、ステップＳ４で検出したタッチ操作に基づいて、処理を実行する。タッチ操作としては、タップ、ロングタップ、スワイプ、ピンチイン、ピンチアウト、フリック、ドラッグなどの操作がある。
【0051】
ステップＳ７で処理を実行したのち、ステップＳ４に移行し、タッチ操作が再度行われるまで待機する。
【0052】
ステップＳ８において、システムをロックされた状態へ移行する。これにより、電子機器を操作しているユーザーは、電子機器を使用することができなくなる。または、使用可能な機能が制限された状態となる。
【0053】
ステップＳ９において、動作を終了する。ステップＳ９において、電源をオフ状態としてもよいし、システムがシャットダウンされてもよいし、システムがロックされた状態（またはログアウト状態）を維持したまま、再度、ステップＳ１に移行してもよい。
【0054】
以上が、図２に示すフローチャートの説明である。
【0055】
なお、本発明の一態様の複合デバイスにより実行される処理方法、操作方法、動作方法、または表示方法等は、例えばプログラムとして記述されうる。例えば、上記で例示したデバイス１０等により実行される処理方法、操作方法、動作方法、または表示方法等が記述されたプログラムは、非一時的記憶媒体に格納され、デバイス１０の制御部１１が有する演算装置等により読み出され、実行することができる。すなわち、上記で例示した動作方法等を、ハードウェアにより実行させるためのプログラム、及び当該プログラムが格納された非一時的記憶媒体は、本発明の一態様である。
【0056】
［変形例］
上記では、表示部１２が、検出部２１を含む例を示したが、これらが別々に設けられていてもよい。図３に示すデバイス１０Ａは、検出部２１が表示部１２に含まれない例を示している。
上記では、表示部１２が、検出部２１を含む例を示したが、これらが別々に設けられていてもよい。図３に示すデバイス１０Ａは、検出部２１が表示部１２に含まれない例を示している。
【0057】
デバイス１０Ａの検出部２１としては、例えば画像表示機能を有さないタッチパッドなどが挙げられる。
【0058】
または、デバイス１０Ａが、指紋情報を取得する機能を有さない表示部１２と、画像を表示する機能を有する検出部２１の２つを有する構成としてもよい。すなわち、入力手段である検出部２１として、指紋情報取得機能付きタッチパネルを用い、これとは別に、画像表示手段として表示部１２を有する構成としてもよい。
【0059】
［具体例］
以下では、本発明の一態様の複合デバイスが適用された電子機器の具体的な例について説明する。
以下では、本発明の一態様の複合デバイスが適用された電子機器の具体的な例について説明する。
【0060】
図４Ａに、電子機器３０と、電子機器３０を操作する指２５を模式的に示している。電子機器３０は、表示部３１を有する。電子機器３０は、例えばスマートフォンとして機能する携帯情報端末機器である。
【0061】
図４Ａでは、指２５の指先が表示部３１に触れている。このとき、表示部３１によって、指２５の指紋情報２６を取得することができる。
【0062】
図４Ｂには、表示部３１にて取得された指紋情報２６と、電子機器３０にあらかじめ登録されたユーザーの指紋情報２７とを示している。図４Ｂでは、指紋情報２６と指紋情報２７とが一致すると判断されている。つまり、電子機器３０を使用しているユーザーの認証が完了しているため、ユーザーは、図４Ａに示すように、ドラッグ操作により、アイコン画像３５を移動させるなどの操作を行うことができる。
【0063】
図４Ｃには、電子機器３０に登録されていないユーザーの指２５Ｘで、電子機器３０を操作しようとしている様子を示している。図４Ｄに示すように、指２５Ｘの指紋情報２６Ｘと、あらかじめ登録された指紋情報２７とが一致しないため、ユーザーの認証は行われない。
【0064】
図４Ｃでは、電子機器３０は、ユーザーが使用できないようにロック状態（またはログアウト状態）となっている。そのため、指２５Ｘでアイコン画像３５を移動する操作を行ったとしても、反応しない（操作を受け付けない）状態となっている。またこのとき、図４Ｃに示すように、電子機器３０がロック状態であることを示す情報３６を、表示部３１に表示させてもよい。
【0065】
図５Ａには、本発明の一態様の複合デバイスが適用された電子機器４０を示している。電子機器４０は、ノート型のパーソナルコンピュータとして機能する。
【0066】
電子機器４０は、表示部４１、入力部４２、複数の入力キー４３、筐体４４、筐体４５、ヒンジ部４６等を有する。表示部４１は筐体４４に設けられる。入力部４２及び入力キー４３は、筐体４５に設けられる。筐体４４と筐体４５とは、ヒンジ部４６により連結されている。
【0067】
入力部４２はタッチパッドとして機能する。入力部４２は、指２５の指先が触れた位置情報と、当該指先の指紋情報とを取得する機能を有する。
【0068】
表示部４１にタッチパネルを適用する場合には、指紋情報を取得する機能を有することが好ましい。
【0069】
図５Ｂには、表示部４１Ａにフレキシブルディスプレイが適用された電子機器４０Ａを示している。表示部４１Ａは、筐体４４と筐体４５とにわたって設けられている。これにより、２つの筐体にわたって継ぎ目のない表示を行うことができる。
【0070】
表示部４１Ａは、画像を表示する機能と、指２５の指先が触れた位置情報を取得する機能と、当該指先の指紋情報を取得する機能と、を有する。
【0071】
図５Ｃには、２つの筐体それぞれに表示部が設けられた電子機器４０Ｂを示している。筐体４４には表示部４１Ｂが設けられる。筐体４５には表示部４１Ｃが設けられる。
【0072】
表示部４１Ｂと表示部４１Ｃのうち、少なくとも一方、好ましくは両方が、画像を表示する機能と、指２５の指先が触れた位置情報を取得する機能と、当該指先の指紋情報を取得する機能と、を有する。
【0073】
以上が具体例についての説明である。
【0074】
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。
【0075】
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の一態様の複合デバイスの表示部に用いることのできる表示装置について説明する。以下で例示する表示装置は、発光素子と、受光素子を備える。表示装置は、画像を表示する機能と、被検出体からの反射光を用いて位置検出を行う機能と、被検出体からの反射光を用いて指紋等の撮像を行う機能と、を有する。以下で例示する表示装置は、タッチパネルとしての機能と、指紋センサとしての機能と、を有するともいうことができる。
本実施の形態では、本発明の一態様の複合デバイスの表示部に用いることのできる表示装置について説明する。以下で例示する表示装置は、発光素子と、受光素子を備える。表示装置は、画像を表示する機能と、被検出体からの反射光を用いて位置検出を行う機能と、被検出体からの反射光を用いて指紋等の撮像を行う機能と、を有する。以下で例示する表示装置は、タッチパネルとしての機能と、指紋センサとしての機能と、を有するともいうことができる。
【0076】
本発明の一態様の表示装置は、第１の光を呈する発光素子（発光デバイス）と、当該第１の光を受光する受光素子（受光デバイス）とを有する。受光素子は、光電変換素子であることが好ましい。第１の光としては、可視光、または赤外光を用いることができる。第１の光として赤外光を用いる場合には、第１の光を呈する発光素子のほかに、可視光を呈する発光素子を有する構成とすることができる。
【0077】
また、表示装置は、一対の基板（第１の基板と第２の基板ともいう）を有する。発光素子及び受光素子は、第１の基板と第２の基板との間に配置される。第１の基板は、表示面側に位置し、第２の基板は、表示面側とは反対側に位置する。
【0078】
発光素子から発せられた可視光は、第１の基板を介して外部に射出される。表示装置が、マトリクス状に配列した複数の当該発光素子を有することで、画像を表示することができる。
【0079】
また、発光素子から発せられた第１の光は、第１の基板の表面に到達する。ここで、第１の基板の表面に物体が触れると、第１の基板と物体の界面で第１の光が散乱され、その散乱光の一部が、受光素子に入射される。受光素子は第１の光を受光すると、その強度に応じた電気信号に変換して出力することができる。表示装置が、マトリクス状に配列した複数の受光素子を有することで、第１の基板に触れる物体の位置情報、形状などを検出することができる。すなわち、表示装置は、イメージセンサパネル、タッチセンサパネルなどとして機能させることができる。
【0080】
なお、物体が第１の基板の表面に触れない場合であっても、第１の基板を透過した第１の光が物体表面で反射または散乱され、その反射光または散乱光が、第１の基板を介して受光素子に入射される。そのため、表示装置は、非接触型のタッチセンサパネル（ニアタッチパネルともいう）として用いることもできる。
【0081】
第１の光として可視光を用いる場合には、画像の表示に用いた第１の光を、タッチセンサの光源として用いることができる。このとき、発光素子が表示素子としての機能と、光源としての機能とを兼ねるため、表示装置の構成を簡略化できる。一方、第１の光として赤外光を用いる場合には、使用者に視認されないため、表示画像に対する視認性を低下させることなく、受光素子による撮像またはセンシングを行うことができる。
【0082】
第１の光として赤外光を用いる場合には、赤外光、好ましくは近赤外光を含むことが好ましい。特に、波長７００ｎｍ以上２５００ｎｍ以下の範囲に一以上のピークを有する近赤外光を好適に用いることができる。特に、波長７５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の範囲に一以上のピークを有する光を用いることで、受光素子の活性層に用いる材料の選択の幅が広がるため好ましい。
【0083】
表示装置の表面に、指先が触れることで、指紋の形状を撮像することができる。指紋は凹部と凸部があり、指が導光板に触れると、第１の基板表面に触れる指紋の凸部では第１の光が散乱されやすい。そのため、指紋の凸部と重畳する受光素子に入射される散乱光の強度は大きく、凹部と重畳する受光素子に入射される散乱光の強度は小さくなる。これにより、指紋を撮像することができる。本発明の一態様の表示装置を有するデバイスは、撮像された指紋の画像を利用して、生体認証のひとつである指紋認証を行うことができる。
【0084】
また、表示装置は、指や手などの血管、特に静脈を撮像することもできる。例えば、波長７６０ｎｍ及びその近傍の光は、静脈中の還元ヘモグロビンに吸収されないため、手のひらや指などからの反射光を受光素子で受光して画像化することで、静脈の位置を検出することができる。本発明の一態様の表示装置を有するデバイスは、撮像された静脈の画像を利用して、生体認証のひとつである静脈認証を行うことができる。
【0085】
また、本発明の一態様の表示装置を有するデバイスは、タッチセンシングと、指紋認証と、静脈認証とを同時に行うこともできる。これにより、部品点数を増やすことなく、低コストで、セキュリティレベルの高い生体認証を実行できる。
【0086】
受光素子は、可視光と赤外光の両方を受光可能な素子であることが好ましい。このとき、発光素子として、赤外光を発する発光素子と、可視光を発する発光素子の両方を有する構成とすることが好ましい。これにより、可視光を用いてユーザーの指で反射した反射光を受光素子で受光することにより、指紋の形状を撮像することができる。さらに、赤外光を用いて静脈の形状を撮像することができる。これにより、指紋認証と静脈認証の両方を、一つの表示装置で実行することが可能となる。また、指紋の撮像と、静脈の撮像は、それぞれ異なるタイミングで実行してもよいし、同時に実行してもよい。指紋の撮像と、静脈の撮像とを同時に行うことで、指紋の形状の情報と、静脈の形状の情報の両方が含まれる画像データを取得することが可能となり、より精度の高い生体認証を実現できる。
【0087】
また、本発明の一態様の表示装置は、ユーザーの健康状態を検出する機能を有していてもよい。例えば、血中の酸素飽和度の変化に応じて、可視光及び赤外光に対する反射率及び透過率が変化することを利用し、当該酸素飽和度の時間変調を取得することにより、心拍数を測定することが可能となる。また、真皮中のグルコース濃度や、血液中の中性脂肪濃度なども、赤外光または可視光により測定することもできる。本発明の一態様の表示装置を有するデバイスは、ユーザーの健康状態の指標となる情報を取得することのできる、ヘルスケア機器として用いることができる。
【0088】
また、第１の基板は、発光素子を封止するための封止基板、または保護フィルムなどを用いることができる。また、第１の基板と第２の基板との間に、これらを接着する樹脂層を有していてもよい。
【0089】
ここで、発光素子には、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）や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）、無機化合物（量子ドット材料など）、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）などが挙げられる。また、発光素子として、マイクロＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などのＬＥＤを用いることもできる。
【0090】
受光素子としては、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。受光素子は、受光素子に入射する光を検出し電荷を発生させる光電変換素子として機能する。光電変換素子は、入射する光量に応じて、発生する電荷量が決まる。特に、受光素子として、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、及び大面積化が容易であり、また、形状及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。
【0091】
発光素子は、例えば一対の電極間に発光層を備える積層構造とすることができる。また、受光素子は、一対の電極間に活性層を備える積層構造とすることができる。受光素子の活性層には、半導体材料を用いることができる。例えば、シリコンなどの無機半導体材料を用いることができる。
【0092】
また、受光素子の活性層に、有機化合物を用いることが好ましい。このとき、発光素子と受光素子の一方の電極（画素電極ともいう）を、同一面上に設けることが好ましい。さらに、発光素子と受光素子の他方の電極を、連続した一の導電層により形成される電極（共通電極ともいう）とすることがより好ましい。さらに、発光素子と受光素子とが、共通層を有することがより好ましい。これにより、発光素子と受光素子とを作製する際の作製工程を簡略化でき、製造コストを低減すること、及び、製造歩留りを向上させることができる。
【0093】
以下では、より具体的な例について、図面を参照して説明する。
【0094】
［表示パネルの構成例１］
〔構成例１－１〕
図６Ａに、表示パネル５０の模式図を示す。表示パネル５０は、基板５１、基板５２、受光素子５３、発光素子５７Ｒ、発光素子５７Ｇ、発光素子５７Ｂ、機能層５５等を有する。
〔構成例１－１〕
図６Ａに、表示パネル５０の模式図を示す。表示パネル５０は、基板５１、基板５２、受光素子５３、発光素子５７Ｒ、発光素子５７Ｇ、発光素子５７Ｂ、機能層５５等を有する。
【0095】
発光素子５７Ｒ、発光素子５７Ｇ、発光素子５７Ｂ、及び受光素子５３は、基板５１と基板５２の間に設けられている。
【0096】
発光素子５７Ｒ、発光素子５７Ｇ、発光素子５７Ｂは、それぞれ赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、または青色（Ｂ）の光を発する。
【0097】
表示パネル５０は、マトリクス状に配置された複数の画素を有する。１つの画素は、１つ以上の副画素を有する。１つの副画素は、１つの発光素子を有する。例えば、画素には、副画素を３つ有する構成（Ｒ、Ｇ、Ｂの３色、または、黄色（Ｙ）、シアン（Ｃ）、及びマゼンタ（Ｍ）の３色など）、または、副画素を４つ有する構成（Ｒ、Ｇ、Ｂ、白色（Ｗ）の４色、または、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｙの４色など）を適用できる。さらに、画素は、受光素子５３を有する。受光素子５３は、全ての画素に設けられていてもよく、一部の画素に設けられていてもよい。また、１つの画素が複数の受光素子５３を有していてもよい。
【0098】
図６Ａには、基板５２の表面に指６０が触れる様子を示している。発光素子５７Ｇが発する光の一部は、基板５２と指６０との接触部で反射または散乱される。そして、反射光または散乱光の一部が、受光素子５３に入射されることにより、指６０が基板５２に接触したことを検出することができる。すなわち、表示パネル５０はタッチパネルとして機能することができる。
【0099】
機能層５５は、発光素子５７Ｒ、発光素子５７Ｇ、発光素子５７Ｂを駆動する回路、及び、受光素子５３を駆動する回路を有する。機能層５５には、スイッチ、トランジスタ、容量、配線などが設けられる。なお、発光素子５７Ｒ、発光素子５７Ｇ、発光素子５７Ｂ、及び受光素子５３をパッシブマトリクス方式で駆動させる場合には、スイッチやトランジスタを設けない構成としてもよい。
【0100】
表示パネル５０は、指６０の指紋を検出する機能を有していてもよい。図６Ｂには、基板５２に指６０が触れている状態における接触部の拡大図を模式的に示している。また、図６Ｂには、交互に配列した発光素子５７と受光素子５３を示している。
【0101】
指６０は凹部及び凸部により指紋が形成されている。そのため、図６Ｂに示すように指紋の凸部が、基板５２に触れ、これらの接触面において、散乱光（破線矢印で示す）が生じる。
【0102】
図６Ｂに示すように、指６０と基板５２の接触面で散乱される散乱光の強度分布は、概ね接触面に垂直な向きの強度が最も高く、これよりも斜め方向に角度が大きくなるほど低い強度分布となる。したがって、接触面の直下に位置する（接触面と重なる）受光素子５３が受光する光の強度が最も高くなる。また、散乱光のうち、散乱角が所定の角度以上の光は、基板５２の他方の面（接触面とは反対側の面）で全反射し、受光素子５３側には透過しなくなる。そのため、明瞭な指紋形状を撮像することができる。
【0103】
受光素子５３の配列間隔は、指紋の２つの凸部間の距離、好ましくは隣接する凹部と凸部間の距離よりも小さい間隔とすることで、鮮明な指紋の画像を取得することができる。人の指紋の凹部と凸部の間隔は概ね２００μｍであることから、例えば受光素子５３の配列間隔は、４００μｍ以下、好ましくは２００μｍ以下、より好ましくは１５０μｍ以下、さらに好ましくは１００μｍ以下、さらに好ましくは５０μｍ以下であって、１μｍ以上、好ましくは１０μｍ以上、より好ましくは２０μｍ以上とする。
【0104】
表示パネル５０で撮像した指紋の画像の例を図６Ｃに示す。図６Ｃには、撮像範囲６３内に、指６０の輪郭を破線で、接触部６１の輪郭を一点鎖線で示している。接触部６１内において、受光素子５３に入射する光量の違いによって、コントラストの高い指紋６２を撮像することができる。
【0105】
表示パネル５０は、タッチパネルや、ペンタブレットとしても機能させることができる。図６Ｄには、スタイラス６５の先端を基板５２に接触させた状態で、破線矢印の方向に滑らせている様子を示している。
【0106】
図６Ｄに示すように、スタイラス６５の先端と、基板５２の接触面で散乱される散乱光が、当該接触面と重なる部分に位置する受光素子５３に入射することで、スタイラス６５の先端の位置を高精度に検出することができる。
【0107】
図６Ｅには、表示パネル５０で検出したスタイラス６５の軌跡６６の例を示している。表示パネル５０は、高い位置精度でスタイラス６５等の被検出体の位置検出が可能であるため、描画アプリケーション等において、高精細な描画を行うことも可能である。また、静電容量式のタッチセンサや、電磁誘導型のタッチペン等を用いた場合とは異なり、絶縁性の高い被検出体であっても位置検出が可能であるため、スタイラス６５の先端部の材料は問われず、様々な筆記用具（例えば筆、ガラスペン、羽ペンなど）を用いることもできる。
【0108】
【0109】
図６Ｆ、及び図６Ｇに示す画素は、それぞれ赤色（Ｒ）の発光素子５７Ｒ、緑色（Ｇ）の発光素子５７Ｇ、青色（Ｂ）の発光素子５７Ｂと、受光素子５３を有する。画素は、それぞれ発光素子５７Ｒ、発光素子５７Ｇ、発光素子５７Ｂ、及び受光素子５３を駆動するための画素回路を有する。
【0110】
【0111】
図６Ｈに示す画素は、白色（Ｗ）の発光素子５７Ｗを有する例である。ここでは、４つの発光素子が一列に配置され、その下側に受光素子５３が配置されている。
【0112】
なお、画素の構成は上記に限られず、様々な配置方法を採用することができる。
【0113】
〔構成例１－２〕
以下では、可視光を呈する発光素子と、赤外光を呈する発光素子と、受光素子と、を備える構成の例について説明する。
以下では、可視光を呈する発光素子と、赤外光を呈する発光素子と、受光素子と、を備える構成の例について説明する。
【0114】
図７Ａに示す表示パネル５０Ａは、図６Ａで例示した構成に加えて、発光素子５７ＩＲを有する。発光素子５７ＩＲは、赤外光ＩＲを発する発光素子である。またこのとき、受光素子５３には、少なくとも発光素子５７ＩＲが発する赤外光ＩＲを受光することのできる素子を用いることが好ましい。また、受光素子５３として、可視光と赤外光の両方を受光することのできる素子を用いることがより好ましい。
【0115】
図７Ａに示すように、基板５２に指６０が触れると、発光素子５７ＩＲから発せられた赤外光ＩＲが指６０により反射または散乱され、当該反射光または散乱光の一部が受光素子５３に入射されることにより、指６０の位置情報を取得することができる。
【0116】
【0117】
図７Ｂは、３つの発光素子が一列に配列し、その下側に、発光素子５７ＩＲと、受光素子５３とが横に並んで配置されている例である。また、図６Ｃは、発光素子５７ＩＲを含む４つの発光素子が一列に配列し、その下側に、受光素子５３が配置されている例である。
【0118】
また、図７Ｃは、発光素子５７ＩＲを中心にして、四方に３つの発光素子と、受光素子５３が配置されている例である。
【0119】
【0120】
以上が構成例２についての説明である。
【0121】
【0122】
表示パネル１００Ａは、受光素子１１０及び発光素子１９０を有する。受光素子１１０は、画素電極１１１、共通層１１２、活性層１１３、共通層１１４、及び共通電極１１５を有する。発光素子１９０は、画素電極１９１、共通層１１２、発光層１９３、共通層１１４、及び共通電極１１５を有する。
【0123】
画素電極１１１、画素電極１９１、共通層１１２、活性層１１３、発光層１９３、共通層１１４、及び共通電極１１５は、それぞれ、単層構造であってもよく、積層構造であってもよい。
【0124】
画素電極１１１及び画素電極１９１は、絶縁層２１４上に位置する。画素電極１１１と画素電極１９１は、同一の材料及び同一の工程で形成することができる。
【0125】
共通層１１２は、画素電極１１１上及び画素電極１９１上に位置する。共通層１１２は、受光素子１１０と発光素子１９０に共通で用いられる層である。
【0126】
活性層１１３は、共通層１１２を介して、画素電極１１１と重なる。発光層１９３は、共通層１１２を介して、画素電極１９１と重なる。活性層１１３は、第１の有機化合物を有し、発光層１９３は、第１の有機化合物とは異なる第２の有機化合物を有する。
【0127】
共通層１１４は、共通層１１２上、活性層１１３上、及び発光層１９３上に位置する。共通層１１４は、受光素子１１０と発光素子１９０に共通で用いられる層である。
【0128】
共通電極１１５は、共通層１１２、活性層１１３、及び共通層１１４を介して、画素電極１１１と重なる部分を有する。また、共通電極１１５は、共通層１１２、発光層１９３、及び共通層１１４を介して、画素電極１９１と重なる部分を有する。共通電極１１５は、受光素子１１０と発光素子１９０に共通で用いられる層である。
【0129】
本実施の形態の表示パネルでは、受光素子１１０の活性層１１３に有機化合物を用いる。受光素子１１０は、活性層１１３以外の層を、発光素子１９０（ＥＬ素子）と共通の構成にすることができる。そのため、発光素子１９０の作製工程に、活性層１１３を成膜する工程を追加するのみで、発光素子１９０の形成と並行して受光素子１１０を形成することができる。また、発光素子１９０と受光素子１１０とを同一基板上に形成することができる。したがって、作製工程を大幅に増やすことなく、表示パネルに受光素子１１０を内蔵することができる。
【0130】
表示パネル１００Ａでは、受光素子１１０の活性層１１３と、発光素子１９０の発光層１９３と、を作り分ける以外は、受光素子１１０と発光素子１９０が共通の構成である例を示す。ただし、受光素子１１０と発光素子１９０の構成はこれに限定されない。受光素子１１０と発光素子１９０は、活性層１１３と発光層１９３のほかにも、互いに作り分ける層を有していてもよい（後述の表示パネル１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆ参照）。受光素子１１０と発光素子１９０は、共通で用いられる層（共通層）を１層以上有することが好ましい。これにより、作製工程を大幅に増やすことなく、表示パネルに受光素子１１０を内蔵することができる。
【0131】
表示パネル１００Ａは、一対の基板（基板１５１及び基板１５２）間に、受光素子１１０、発光素子１９０、トランジスタ１３１、及びトランジスタ１３２等を有する。
【0132】
受光素子１１０において、それぞれ画素電極１１１及び共通電極１１５の間に位置する共通層１１２、活性層１１３、及び共通層１１４は、有機層（有機化合物を含む層）ということもできる。画素電極１１１は可視光を反射する機能を有することが好ましい。画素電極１１１の端部は隔壁２１６によって覆われている。共通電極１１５は可視光を透過する機能を有する。
【0133】
受光素子１１０は、光を検出する機能を有する。具体的には、受光素子１１０は、基板１５２を介して外部から入射される光１２２を受光し、電気信号に変換する、光電変換素子である。
【0134】
基板１５２の基板１５１側の面には、遮光層ＢＭが設けられている。遮光層ＢＭは、受光素子１１０と重なる位置及び発光素子１９０と重なる位置に開口を有する。遮光層ＢＭを設けることで、受光素子１１０が光を検出する範囲を制御することができる。
【0135】
遮光層ＢＭとしては、発光素子からの発光を遮る材料を用いることができる。遮光層ＢＭは、可視光を吸収することが好ましい。遮光層ＢＭとして、例えば、金属材料、又は、顔料（カーボンブラックなど）もしくは染料を含む樹脂材料等を用いてブラックマトリクスを形成することができる。遮光層ＢＭは、赤色のカラーフィルタ、緑色のカラーフィルタ、及び青色のカラーフィルタの積層構造であってもよい。
【0136】
ここで、発光素子１９０の発光の一部が、表示パネル１００Ａ内で反射され、受光素子１１０に入射されてしまう場合がある。遮光層ＢＭは、このような迷光の影響を抑制することができる。例えば、遮光層ＢＭが設けられていない場合、発光素子１９０が発した光１２３ａは、基板１５２で反射され、反射光１２３ｂが受光素子１１０に入射することがある。遮光層ＢＭを設けることで、反射光１２３ｂが受光素子１１０に入射することを抑制できる。これにより、ノイズを低減し、受光素子１１０を用いたセンサの感度を高めることができる。
【0137】
発光素子１９０において、それぞれ画素電極１９１及び共通電極１１５の間に位置する共通層１１２、発光層１９３、及び共通層１１４は、ＥＬ層ということもできる。画素電極１９１は可視光を反射する機能を有することが好ましい。画素電極１９１の端部は隔壁２１６によって覆われている。画素電極１１１と画素電極１９１とは隔壁２１６によって互いに電気的に絶縁されている。共通電極１１５は可視光を透過する機能を有する。
【0138】
発光素子１９０は、可視光を発する機能を有する。具体的には、発光素子１９０は、画素電極１９１と共通電極１１５との間に電圧を印加することで、基板１５２側に光１２１を射出する電界発光素子である。
【0139】
発光層１９３は、受光素子１１０の受光領域と重ならないように形成されることが好ましい。これにより、発光層１９３が光１２２を吸収することを抑制でき、受光素子１１０に照射される光量を多くすることができる。
【0140】
画素電極１１１は、絶縁層２１４に設けられた開口を介して、トランジスタ１３１が有するソースまたはドレインと電気的に接続される。画素電極１１１の端部は、隔壁２１６によって覆われている。
【0141】
画素電極１９１は、絶縁層２１４に設けられた開口を介して、トランジスタ１３２が有するソースまたはドレインと電気的に接続される。画素電極１９１の端部は、隔壁２１６によって覆われている。トランジスタ１３２は、発光素子１９０の駆動を制御する機能を有する。
【0142】
トランジスタ１３１とトランジスタ１３２とは、同一の層（図８Ａでは基板１５１）上に接している。
【0143】
受光素子１１０と電気的に接続される回路の少なくとも一部は、発光素子１９０と電気的に接続される回路と同一の材料及び同一の工程で形成されることが好ましい。これにより、２つの回路を別々に形成する場合に比べて、表示パネルの厚さを薄くすることができ、また、作製工程を簡略化できる。
【0144】
受光素子１１０及び発光素子１９０は、それぞれ、保護層１９５に覆われていることが好ましい。図８Ａでは、保護層１９５が、共通電極１１５上に接して設けられている。保護層１９５を設けることで、受光素子１１０及び発光素子１９０に水などの不純物が入り込むことを抑制し、受光素子１１０及び発光素子１９０の信頼性を高めることができる。また、接着層１４２によって、保護層１９５と基板１５２とが貼り合わされている。
【0145】
【0146】
また、図９Ｂに示すように、遮光層ＢＭを有さない構成としてもよい。これにより、受光素子１１０の受光面積を大きくできるため、よりセンサの感度を高めることができる。
【0147】
〔構成例２－２〕
図８Ｂに表示パネル１００Ｂの断面図を示す。なお、以降の表示パネルの説明において、先に説明した表示パネルと同様の構成については、説明を省略することがある。
図８Ｂに表示パネル１００Ｂの断面図を示す。なお、以降の表示パネルの説明において、先に説明した表示パネルと同様の構成については、説明を省略することがある。
【0148】
図８Ｂに示す表示パネル１００Ｂは、表示パネル１００Ａの構成に加え、レンズ１４９を有する。
【0149】
レンズ１４９は、受光素子１１０と重なる位置に設けられている。表示パネル１００Ｂでは、レンズ１４９が基板１５２に接して設けられている。表示パネル１００Ｂが有するレンズ１４９は、基板１５１側に凸面を有する凸レンズである。なお、基板１５２側に凸面を有する凸レンズを、受光素子１１０と重なる領域に配置してもよい。
【0150】
基板１５２の同一面上に遮光層ＢＭとレンズ１４９との双方を形成する場合、その形成順は問わない。図８Ｂでは、レンズ１４９を先に形成する例を示すが、遮光層ＢＭを先に形成してもよい。図８Ｂでは、レンズ１４９の端部が遮光層ＢＭによって覆われている。
【0151】
表示パネル１００Ｂは、光１２２がレンズ１４９を介して受光素子１１０に入射する構成である。レンズ１４９を有すると、レンズ１４９を有さない場合に比べて、受光素子１１０に入射される光１２２の光量を増やすことができる。これにより、受光素子１１０の感度を高めることができる。
【0152】
本実施の形態の表示パネルに用いるレンズの形成方法としては、基板上または受光素子上にマイクロレンズなどのレンズを直接形成してもよいし、別途作製されたマイクロレンズアレイなどのレンズアレイを基板に貼り合わせてもよい。
【0153】
〔構成例２－３〕
図８Ｃに、表示パネル１００Ｃの断面概略図を示す。表示パネル１００Ｃは、基板１５１、基板１５２、及び隔壁２１６を有さず、基板１５３、基板１５４、接着層１５５、絶縁層２１２、及び隔壁２１７を有する点で、表示パネル１００Ａと異なる。
図８Ｃに、表示パネル１００Ｃの断面概略図を示す。表示パネル１００Ｃは、基板１５１、基板１５２、及び隔壁２１６を有さず、基板１５３、基板１５４、接着層１５５、絶縁層２１２、及び隔壁２１７を有する点で、表示パネル１００Ａと異なる。
【0154】
基板１５３と絶縁層２１２とは接着層１５５によって貼り合わされている。基板１５４と保護層１９５とは接着層１４２によって貼り合わされている。
【0155】
表示パネル１００Ｃは、作製基板上に形成された絶縁層２１２、トランジスタ１３１、トランジスタ１３２、受光素子１１０、及び発光素子１９０等を、基板１５３上に転置することで作製される構成である。基板１５３及び基板１５４は、それぞれ、可撓性を有することが好ましい。これにより、表示パネル１００Ｃの可撓性を高めることができる。例えば、基板１５３及び基板１５４には、それぞれ、樹脂を用いることが好ましい。
【0156】
基板１５３及び基板１５４としては、それぞれ、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）樹脂、ポリアミド樹脂（ナイロン、アラミド等）、ポリシロキサン樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂、ＡＢＳ樹脂、セルロースナノファイバー等を用いることができる。基板１５３及び基板１５４の一方または双方に、可撓性を有する程度の厚さのガラスを用いてもよい。
【0157】
本実施の形態の表示パネルが有する基板には、光学等方性が高いフィルムを用いてもよい。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、及びアクリルフィルム等が挙げられる。
【0158】
隔壁２１７は、発光素子が発した光を吸収することが好ましい。隔壁２１７として、例えば、顔料もしくは染料を含む樹脂材料等を用いてブラックマトリクスを形成することができる。また、茶色レジスト材料を用いることで、着色された絶縁層で隔壁２１７を構成することができる。
【0159】
発光素子１９０が発した光１２３ｃは、基板１５２及び隔壁２１７で反射され、反射光１２３ｄが受光素子１１０に入射することがある。また、光１２３ｃが隔壁２１７を透過し、トランジスタまたは配線等で反射されることで、反射光が受光素子１１０に入射することがある。隔壁２１７によって光１２３ｃが吸収されることで、反射光１２３ｄが受光素子１１０に入射することを抑制できる。これにより、ノイズを低減し、受光素子１１０を用いたセンサの感度を高めることができる。
【0160】
隔壁２１７は、少なくとも、受光素子１１０が検出する光の波長を吸収することが好ましい。例えば、発光素子１９０が発する赤色の光を受光素子１１０が検出する場合、隔壁２１７は、少なくとも赤色の光を吸収することが好ましい。例えば、隔壁２１７が、青色のカラーフィルタを有すると、赤色の光１２３ｃを吸収することができ、反射光１２３ｄが受光素子１１０に入射することを抑制できる。
【0161】
〔構成例２－４〕
上記では、発光素子と受光素子が、２つの共通層を有する例を示したが、これに限られない。以下では、共通層の構成が異なる例について説明する。
上記では、発光素子と受光素子が、２つの共通層を有する例を示したが、これに限られない。以下では、共通層の構成が異なる例について説明する。
【0162】
図１０Ａに、表示パネル１００Ｄの断面概略図を示す。表示パネル１００Ｄは、共通層１１４を有さず、バッファ層１８４及びバッファ層１９４を有する点で、表示パネル１００Ａと異なる。バッファ層１８４及びバッファ層１９４は、それぞれ、単層構造であってもよく、積層構造であってもよい。
【0163】
表示パネル１００Ｄにおいて、受光素子１１０は、画素電極１１１、共通層１１２、活性層１１３、バッファ層１８４、及び共通電極１１５を有する。また、表示パネル１００Ｄにおいて、発光素子１９０は、画素電極１９１、共通層１１２、発光層１９３、バッファ層１９４、及び共通電極１１５を有する。
【0164】
表示パネル１００Ｄでは、共通電極１１５と活性層１１３との間のバッファ層１８４と、共通電極１１５と発光層１９３との間のバッファ層１９４とを作り分ける例を示す。バッファ層１８４及びバッファ層１９４としては、例えば、電子注入層及び電子輸送層の一方または双方を形成することができる。
【0165】
図１０Ｂに、表示パネル１００Ｅの断面概略図を示す。表示パネル１００Ｅは、共通層１１２を有さず、バッファ層１８２及びバッファ層１９２を有する点で、表示パネル１００Ａと異なる。バッファ層１８２及びバッファ層１９２は、それぞれ、単層構造であってもよく、積層構造であってもよい。
【0166】
表示パネル１００Ｅにおいて、受光素子１１０は、画素電極１１１、バッファ層１８２、活性層１１３、共通層１１４、及び共通電極１１５を有する。また、表示パネル１００Ｅにおいて、発光素子１９０は、画素電極１９１、バッファ層１９２、発光層１９３、共通層１１４、及び共通電極１１５を有する。
【0167】
表示パネル１００Ｅでは、画素電極１１１と活性層１１３との間のバッファ層１８２と、画素電極１９１と発光層１９３との間のバッファ層１９２とを作り分ける例を示す。バッファ層１８２及びバッファ層１９２としては、例えば、正孔注入層及び正孔輸送層の一方または双方を形成することができる。
【0168】
図１０Ｃに、表示パネル１００Ｆの断面概略図を示す。表示パネル１００Ｆは、共通層１１２及び共通層１１４を有さず、バッファ層１８２、バッファ層１８４、バッファ層１９２、及びバッファ層１９４を有する点で、表示パネル１００Ａと異なる。
【0169】
表示パネル１００Ｆにおいて、受光素子１１０は、画素電極１１１、バッファ層１８２、活性層１１３、バッファ層１８４、及び共通電極１１５を有する。また、表示パネル１００Ｆにおいて、発光素子１９０は、画素電極１９１、バッファ層１９２、発光層１９３、バッファ層１９４、及び共通電極１１５を有する。
【0170】
受光素子１１０と発光素子１９０の作製において、活性層１１３と発光層１９３を作り分けるだけでなく、他の層も作り分けることができる。
【0171】
表示パネル１００Ｆでは、受光素子１１０と発光素子１９０とで、一対の電極（画素電極１１１または画素電極１９１と共通電極１１５）間に、共通の層を有さない例を示す。表示パネル１００Ｆが有する受光素子１１０及び発光素子１９０は、絶縁層２１４上に画素電極１１１と画素電極１９１とを同一の材料及び同一の工程で形成し、画素電極１１１上にバッファ層１８２、活性層１１３、及びバッファ層１８４を、画素電極１９１上にバッファ層１９２、発光層１９３、及びバッファ層１９４を、それぞれ形成した後に、バッファ層１８４及びバッファ層１９４等を覆うように共通電極１１５を形成することで作製できる。
【0172】
なお、バッファ層１８２、活性層１１３、及びバッファ層１８４の積層構造と、バッファ層１９２、発光層１９３、及びバッファ層１９４の積層構造の作製順は特に限定されない。例えば、バッファ層１８２、活性層１１３、及びバッファ層１８４を成膜した後に、バッファ層１９２、発光層１９３、及びバッファ層１９４を成膜してもよい。逆に、バッファ層１８２、活性層１１３、及びバッファ層１８４を成膜する前に、バッファ層１９２、発光層１９３、及びバッファ層１９４を成膜してもよい。また、バッファ層１８２、バッファ層１９２、活性層１１３、発光層１９３、などの順に交互に成膜してもよい。
【0173】
［表示パネルの構成例３］
以下では、表示パネルのより具体的な構成例について説明する。
以下では、表示パネルのより具体的な構成例について説明する。
【0174】
〔構成例３－１〕
図１１に、表示パネル２００Ａの斜視図を示す。
図１１に、表示パネル２００Ａの斜視図を示す。
【0175】
表示パネル２００Ａは、基板１５１と基板１５２とが貼り合された構成を有する。図１１では、基板１５２を破線で示している。
【0176】
表示パネル２００Ａは、表示部１６２、回路１６４、配線１６５等を有する。図１１では、表示パネル２００ＡにＩＣ（集積回路）１７３及びＦＰＣ１７２が実装されている例を示している。そのため、図１１に示す構成は、表示パネル２００Ａ、ＩＣ、及びＦＰＣを有する表示モジュールということもできる。
【0177】
回路１６４としては、走査線駆動回路を用いることができる。
【0178】
配線１６５は、表示部１６２及び回路１６４に信号及び電力を供給する機能を有する。当該信号及び電力は、ＦＰＣ１７２を介して外部から入力されるか、またはＩＣ１７３から配線１６５に入力される。
【0179】
図１１では、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式またはＣＯＦ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｆｉｌｍ）方式などにより、基板１５１にＩＣ１７３が設けられている例を示す。ＩＣ１７３は、例えば走査線駆動回路及び信号線駆動回路等を有するＩＣを適用できる。なお、表示パネル２００Ａ及び表示モジュールは、ＩＣを設けない構成としてもよい。また、ＩＣを、ＣＯＦ方式等により、ＦＰＣに実装してもよい。
【0180】
図１２に、図１１で示した表示パネル２００Ａの、ＦＰＣ１７２を含む領域の一部、回路１６４を含む領域の一部、表示部１６２を含む領域の一部、及び、端部を含む領域の一部をそれぞれ切断したときの断面の一を示す。
【0181】
図１２に示す表示パネル２００Ａ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、発光素子１９０、受光素子１１０等を有する。
【0182】
基板１５２と絶縁層２１４は接着層１４２を介して接着されている。発光素子１９０及び受光素子１１０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１２では、基板１５２、接着層１４２、及び絶縁層２１４に囲まれた空間１４３が、不活性ガス（窒素やアルゴンなど）で充填されており、中空封止構造が適用されている。接着層１４２は、発光素子１９０と重ねて設けられていてもよい。また、基板１５２、接着層１４２、及び絶縁層２１４に囲まれた空間１４３を、接着層１４２とは異なる樹脂で充填してもよい。
【0183】
発光素子１９０は、絶縁層２１４側から画素電極１９１、共通層１１２、発光層１９３、共通層１１４、及び共通電極１１５の順に積層された積層構造を有する。画素電極１９１は、絶縁層２１４に設けられた開口を介して、トランジスタ２０６が有する導電層２２２ｂと接続されている。トランジスタ２０６は、発光素子１９０の駆動を制御する機能を有する。画素電極１９１の端部は、隔壁２１６によって覆われている。画素電極１９１は可視光を反射する材料を含み、共通電極１１５は可視光を透過する材料を含む。
【0184】
受光素子１１０は、絶縁層２１４側から画素電極１１１、共通層１１２、活性層１１３、共通層１１４、及び共通電極１１５の順に積層された積層構造を有する。画素電極１１１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と電気的に接続されている。画素電極１１１の端部は、隔壁２１６によって覆われている。画素電極１１１は可視光を反射する材料を含み、共通電極１１５は可視光を透過する材料を含む。
【0185】
発光素子１９０が発する光は、基板１５２側に射出される。また、受光素子１１０には、基板１５２及び空間１４３を介して、光が入射する。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。
【0186】
画素電極１１１及び画素電極１９１は同一の材料及び同一の工程で作製することができる。共通層１１２、共通層１１４、及び共通電極１１５は、受光素子１１０と発光素子１９０との双方に用いられる。受光素子１１０と発光素子１９０とは、活性層１１３と発光層１９３の構成が異なる以外は全て共通の構成とすることができる。これにより、作製工程を大幅に増やすことなく、表示パネル１００Ａに受光素子１１０を内蔵することができる。
【0187】
基板１５２の基板１５１側の面には、遮光層ＢＭが設けられている。遮光層ＢＭは、受光素子１１０と重なる位置及び発光素子１９０と重なる位置に開口を有する。遮光層ＢＭを設けることで、受光素子１１０が光を検出する範囲を制御することができる。また、遮光層ＢＭを有することで、発光素子１９０から受光素子１１０に光が直接入射することを抑制できる。したがって、ノイズが少なく感度の高いセンサを実現できる。
【0188】
トランジスタ２０１、トランジスタ２０５、及びトランジスタ２０６は、いずれも基板１５１上に形成されている。これらのトランジスタは、同一の材料及び同一の工程により作製することができる。
【0189】
基板１５１上には、絶縁層２１１、絶縁層２１３、絶縁層２１５、及び絶縁層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、ゲート絶縁層の数及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。
【0190】
トランジスタを覆う絶縁層の少なくとも一層に、水や水素などの不純物が拡散しにくい材料を用いることが好ましい。これにより、絶縁層をバリア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。
【0191】
絶縁層２１１、絶縁層２１３、及び絶縁層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の無機絶縁膜を用いることができる。また、酸化ハフニウム膜、酸化イットリウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化ガリウム膜、酸化タンタル膜、酸化マグネシウム膜、酸化ランタン膜、酸化セリウム膜、及び酸化ネオジム膜等を用いてもよい。また、上述の絶縁膜を２以上積層して用いてもよい。
【0192】
ここで、有機絶縁膜は、無機絶縁膜に比べてバリア性が低いことが多い。そのため、有機絶縁膜は、表示パネル２００Ａの端部近傍に開口を有することが好ましい。これにより、表示パネル２００Ａの端部から有機絶縁膜を介して不純物が拡散することを抑制することができる。または、有機絶縁膜の端部が表示パネル２００Ａの端部よりも内側に位置するように有機絶縁膜を形成し、表示パネル２００Ａの端部に有機絶縁膜が露出しないようにしてもよい。
【0193】
平坦化層として機能する絶縁層２１４には、有機絶縁膜が好適である。有機絶縁膜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、及びこれら樹脂の前駆体等が挙げられる。
【0194】
図１２に示す領域２２８では、絶縁層２１４に開口が形成されている。これにより、絶縁層２１４に有機絶縁膜を用いる場合であっても、絶縁層２１４を介して外部から表示部１６２に不純物が拡散することを抑制できる。したがって、表示パネル２００Ａの信頼性を高めることができる。
【0195】
トランジスタ２０１、トランジスタ２０５、及びトランジスタ２０６は、ゲートとして機能する導電層２２１、ゲート絶縁層として機能する絶縁層２１１、ソース及びドレインとして機能する導電層２２２ａ及び導電層２２２ｂ、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。
【0196】
本実施の形態の表示パネルが有するトランジスタの構造は特に限定されない。例えば、プレーナ型のトランジスタ、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。
【0197】
トランジスタ２０１、トランジスタ２０５、及びトランジスタ２０６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。
【0198】
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。
【0199】
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。または、トランジスタの半導体層は、シリコンを有していてもよい。シリコンとしては、アモルファスシリコン、結晶性のシリコン（低温ポリシリコン、単結晶シリコンなど）などが挙げられる。
【0200】
半導体層は、例えば、インジウムと、Ｍ（Ｍは、ガリウム、アルミニウム、シリコン、ホウ素、イットリウム、スズ、銅、バナジウム、ベリリウム、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、及びマグネシウムから選ばれた一種または複数種）と、亜鉛と、を有することが好ましい。特に、Ｍは、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、及びスズから選ばれた一種または複数種であることが好ましい。
【0201】
特に、半導体層として、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、及び亜鉛（Ｚｎ）を含む酸化物（ＩＧＺＯとも記す）を用いることが好ましい。
【0202】
半導体層がＩｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物の場合、Ｉｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物を成膜するために用いるスパッタリングターゲットは、Ｉｎの原子数比がＭの原子数比以上であることが好ましい。このようなスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比として、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１．２、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝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＝５：２：５等が挙げられる。
【0203】
スパッタリングターゲットとしては、多結晶の酸化物を含むターゲットを用いると、結晶性を有する半導体層を形成しやすくなるため好ましい。なお、成膜される半導体層の原子数比は、上記のスパッタリングターゲットに含まれる金属元素の原子数比のプラスマイナス４０％の変動を含む。例えば、半導体層に用いるスパッタリングターゲットの組成がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：４．１［原子数比］の場合、成膜される半導体層の組成は、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：３［原子数比］の近傍となる場合がある。
【0204】
なお、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：３またはその近傍と記載する場合、Ｉｎを４としたとき、Ｇａが１以上３以下であり、Ｚｎが２以上４以下である場合を含む。また、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝５：１：６またはその近傍であると記載する場合、Ｉｎを５としたときに、Ｇａが０．１より大きく２以下であり、Ｚｎが５以上７以下である場合を含む。また、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１またはその近傍であると記載する場合、Ｉｎを１としたときに、Ｇａが０．１より大きく２以下であり、Ｚｎが０．１より大きく２以下である場合を含む。
【0205】
回路１６４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１６４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。
【0206】
基板１５１の、基板１５２が重ならない領域には、接続部２０４が設けられている。接続部２０４では、配線１６５が導電層１６６及び接続層２４２を介してＦＰＣ１７２と電気的に接続されている。接続部２０４の上面は、画素電極１９１と同一の導電膜を加工して得られた導電層１６６が露出している。これにより、接続部２０４とＦＰＣ１７２とを接続層２４２を介して電気的に接続することができる。
【0207】
基板１５２の外側には各種光学部材を配置することができる。光学部材としては、偏光板、位相差板、光拡散層（拡散フィルムなど）、反射防止層、及び集光フィルム等が挙げられる。また、基板１５２の外側には、ゴミの付着を抑制する帯電防止膜、汚れを付着しにくくする撥水性の膜、使用に伴う傷の発生を抑制するハードコート膜、衝撃吸収層等を配置してもよい。
【0208】
基板１５１及び基板１５２には、それぞれ、ガラス、石英、セラミック、サファイア、樹脂などを用いることができる。基板１５１及び基板１５２に可撓性を有する材料を用いると、表示パネルの可撓性を高めることができる。
【0209】
接着層としては、紫外線硬化型等の光硬化型接着剤、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤を用いることができる。これら接着剤としてはエポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、イミド樹脂、ＰＶＣ（ポリビニルクロライド）樹脂、ＰＶＢ（ポリビニルブチラル）樹脂、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）樹脂等が挙げられる。特に、エポキシ樹脂等の透湿性が低い材料が好ましい。また、二液混合型の樹脂を用いてもよい。また、接着シート等を用いてもよい。
【0210】
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。
【0211】
発光素子１９０は、トップエミッション型、ボトムエミッション型、デュアルエミッション型などがある。光を取り出す側の電極には、可視光を透過する導電膜を用いる。また、光を取り出さない側の電極には、可視光を反射する導電膜を用いることが好ましい。
【0212】
発光素子１９０は少なくとも発光層１９３を有する。発光素子１９０は、発光層１９３以外の層として、正孔注入性の高い物質、正孔輸送性の高い物質、正孔ブロック材料、電子輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、またはバイポーラ性の物質（電子輸送性及び正孔輸送性が高い物質）等を含む層をさらに有していてもよい。例えば、共通層１１２は、正孔注入層及び正孔輸送層の一方又は双方を有することが好ましい。例えば、共通層１１４は、電子輸送層及び電子注入層の一方または双方を有することが好ましい。
【0213】
共通層１１２、発光層１９３、及び共通層１１４には低分子系化合物及び高分子系化合物のいずれを用いることもでき、無機化合物を含んでいてもよい。共通層１１２、発光層１９３、及び共通層１１４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。
【0214】
発光層１９３は、発光材料として、量子ドットなどの無機化合物を有していてもよい。
【0215】
受光素子１１０の活性層１１３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、及び、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、発光素子１９０の発光層１９３と、受光素子１１０の活性層１１３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。
【0216】
活性層１１３が有するｎ型半導体の材料としては、フラーレン（例えばＣ６０、Ｃ７０等）またはその誘導体等の電子受容性の有機半導体材料が挙げられる。また、活性層１１３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）や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）等の電子供与性の有機半導体材料が挙げられる。
【0217】
例えば、活性層１１３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。
【0218】
トランジスタのゲート、ソース及びドレインのほか、表示パネルを構成する各種配線及び電極などの導電層に用いることのできる材料としては、アルミニウム、チタン、クロム、ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、モリブデン、銀、タンタル、及びタングステンなどの金属、並びに、当該金属を主成分とする合金などが挙げられる。これらの材料を含む膜を単層で、または積層構造として用いることができる。
【0219】
また、透光性を有する導電材料としては、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを含む酸化亜鉛などの導電性酸化物またはグラフェンを用いることができる。または、金、銀、白金、マグネシウム、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、及びチタンなどの金属材料や、該金属材料を含む合金材料を用いることができる。または、該金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン）などを用いてもよい。なお、金属材料、合金材料（またはそれらの窒化物）を用いる場合には、透光性を有する程度に薄くすることが好ましい。また、上記材料の積層膜を導電層として用いることができる。例えば、銀とマグネシウムの合金とインジウムスズ酸化物の積層膜などを用いると、導電性を高めることができるため好ましい。これらは、表示パネルを構成する各種配線及び電極などの導電層や、表示素子が有する導電層（画素電極や共通電極として機能する導電層）にも用いることができる。
【0220】
各絶縁層に用いることのできる絶縁材料としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂などの樹脂、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウムなどの無機絶縁材料が挙げられる。
【0221】
〔構成例３－２〕
図１３Ａに、表示パネル２００Ｂの断面図を示す。表示パネル２００Ｂは、レンズ１４９及び保護層１９５を有する点で、主に表示パネル２００Ａと相違している。
図１３Ａに、表示パネル２００Ｂの断面図を示す。表示パネル２００Ｂは、レンズ１４９及び保護層１９５を有する点で、主に表示パネル２００Ａと相違している。
【0222】
受光素子１１０及び発光素子１９０を覆う保護層１９５を設けることで、受光素子１１０及び発光素子１９０に水などの不純物が拡散することを抑制し、受光素子１１０及び発光素子１９０の信頼性を高めることができる。
【0223】
表示パネル２００Ｂの端部近傍の領域２２８において、絶縁層２１４の開口を介して、絶縁層２１５と保護層１９５とが互いに接することが好ましい。特に、絶縁層２１５が有する無機絶縁膜と保護層１９５が有する無機絶縁膜とが互いに接することが好ましい。これにより、有機絶縁膜を介して外部から表示部１６２に不純物が拡散することを抑制することができる。したがって、表示パネル２００Ｂの信頼性を高めることができる。
【0224】
図１３Ｂに、保護層１９５が３層構造である例を示す。図１３Ｂにおいて、保護層１９５は、共通電極１１５上の無機絶縁層１９５ａと、無機絶縁層１９５ａ上の有機絶縁層１９５ｂと、有機絶縁層１９５ｂ上の無機絶縁層１９５ｃと、を有する。
【0225】
無機絶縁層１９５ａの端部と無機絶縁層１９５ｃの端部は、有機絶縁層１９５ｂの端部よりも外側に延在し、互いに接している。そして、無機絶縁層１９５ａは、絶縁層２１４（有機絶縁層）の開口を介して、絶縁層２１５（無機絶縁層）と接する。これにより、絶縁層２１５と保護層１９５とで、受光素子１１０及び発光素子１９０を囲うことができるため、受光素子１１０及び発光素子１９０の信頼性を高めることができる。
【0226】
このように、保護層１９５は、有機絶縁膜と無機絶縁膜との積層構造であってもよい。このとき、有機絶縁膜の端部よりも無機絶縁膜の端部を外側に延在させることが好ましい。
【0227】
基板１５２の基板１５１側の面に、レンズ１４９が設けられている。レンズ１４９は、基板１５１側に凸面を有する。受光素子１１０の受光領域は、レンズ１４９と重なり、かつ、発光層１９３と重ならないことが好ましい。これにより、受光素子１１０を用いたセンサの感度及び精度を高めることができる。
【0228】
レンズ１４９は、受光素子１１０が受光する光の波長に対する屈折率が１．３以上２．５以下であることが好ましい。レンズ１４９は、無機材料及び有機材料の少なくとも一方を用いて形成することができる。例えば、樹脂を含む材料をレンズ１４９に用いることができる。また、酸化物及び硫化物の少なくとも一方を含む材料をレンズ１４９に用いることができる。
【0229】
具体的には、塩素、臭素、またはヨウ素を含む樹脂、重金属原子を含む樹脂、芳香環を含む樹脂、硫黄を含む樹脂などをレンズ１４９に用いることができる。または、樹脂と当該樹脂より屈折率の高い材料のナノ粒子を含む材料をレンズ１４９に用いることができる。酸化チタンまたは酸化ジルコニウムなどをナノ粒子に用いることができる。
【0230】
また、酸化セリウム、酸化ハフニウム、酸化ランタン、酸化マグネシウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化チタン、酸化イットリウム、酸化亜鉛、インジウムとスズを含む酸化物、またはインジウムとガリウムと亜鉛を含む酸化物などを、レンズ１４９に用いることができる。または、硫化亜鉛などを、レンズ１４９に用いることができる。
【0231】
また、表示パネル２００Ｂでは、保護層１９５と基板１５２とが接着層１４２によって貼り合わされている。接着層１４２は、受光素子１１０及び発光素子１９０とそれぞれ重ねて設けられており、表示パネル２００Ｂには、固体封止構造が適用されている。
【0232】
〔構成例３－３〕
図１４Ａに、表示パネル２００Ｃの断面図を示す。表示パネル２００Ｃは、トランジスタの構造が異なる点、遮光層ＢＭ及びレンズ１４９を有さない点で、主に表示パネル２００Ｂと相違している。
図１４Ａに、表示パネル２００Ｃの断面図を示す。表示パネル２００Ｃは、トランジスタの構造が異なる点、遮光層ＢＭ及びレンズ１４９を有さない点で、主に表示パネル２００Ｂと相違している。
【0233】
表示パネル２００Ｃは、基板１５１上に、トランジスタ２０８、トランジスタ２０９、及びトランジスタ２１０を有する。
【0234】
トランジスタ２０８、トランジスタ２０９、及びトランジスタ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及び一対の低抵抗領域２３１ｎを有する半導体層、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、導電層２２３とチャネル形成領域２３１ｉとの間に位置する。
【0235】
導電層２２２ａ及び導電層２２２ｂは、それぞれ、絶縁層２２５及び絶縁層２１５に設けられた開口を介して低抵抗領域２３１ｎと接続される。導電層２２２ａ及び導電層２２２ｂのうち、一方はソースとして機能し、他方はドレインとして機能する。
【0236】
発光素子１９０の画素電極１９１は、導電層２２２ｂを介してトランジスタ２０８の一対の低抵抗領域２３１ｎの一方と電気的に接続される。
【0237】
受光素子１１０の画素電極１１１は、導電層２２２ｂを介してトランジスタ２０９の一対の低抵抗領域２３１ｎの他方と電気的に接続される。
【0238】
図１４Ａには、絶縁層２２５が半導体層の上面及び側面を覆う例を示している。一方、図１４Ｂに示すトランジスタ２０２では、絶縁層２２５が、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とは重ならない例を示している。例えば、導電層２２３をマスクとして用いて絶縁層２２５を加工することで、図１４Ｂに示す構造を作製できる。図１４Ｂでは、絶縁層２２５及び導電層２２３を覆って絶縁層２１５が設けられ、絶縁層２１５の開口を介して、導電層２２２ａ及び導電層２２２ｂがそれぞれ低抵抗領域２３１ｎと接続されている。さらに、トランジスタを覆う絶縁層２１８を設けてもよい。
【0239】
〔構成例３－４〕
図１５に、表示パネル２００Ｄの断面図を示す。表示パネル２００Ｄは、基板の構成が異なる点で、表示パネル２００Ｃと主に相違している。
図１５に、表示パネル２００Ｄの断面図を示す。表示パネル２００Ｄは、基板の構成が異なる点で、表示パネル２００Ｃと主に相違している。
【0240】
表示パネル２００Ｄは、基板１５１及び基板１５２を有さず、基板１５３、基板１５４、接着層１５５、及び絶縁層２１２を有する。
【0241】
基板１５３と絶縁層２１２とは接着層１５５によって貼り合わされている。基板１５４と保護層１９５とは接着層１４２によって貼り合わされている。
【0242】
表示パネル２００Ｄは、作製基板上で形成された絶縁層２１２、トランジスタ２０８、トランジスタ２０９、受光素子１１０、及び発光素子１９０等を、基板１５３上に転置することで作製される構成である。基板１５３及び基板１５４は、それぞれ、可撓性を有することが好ましい。これにより、表示パネル２００Ｄの可撓性を高めることができる。
【0243】
絶縁層２１２には、絶縁層２１１、絶縁層２１３、及び絶縁層２１５に用いることができる無機絶縁膜を用いることができる。または、絶縁層２１２として、有機絶縁膜と無機絶縁膜の積層膜としてもよい。このとき、トランジスタ２０９側の膜を、無機絶縁膜とすることが好ましい。
【0244】
以上が、表示パネルの構成例についての説明である。
【0245】
［金属酸化物について］
以下では、半導体層に適用可能な金属酸化物について説明する。
以下では、半導体層に適用可能な金属酸化物について説明する。
【0246】
なお、本明細書等において、窒素を有する金属酸化物も金属酸化物（ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ）と総称する場合がある。また、窒素を有する金属酸化物を、金属酸窒化物（ｍｅｔａｌ ｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅ）と呼称してもよい。例えば、亜鉛酸窒化物（ＺｎＯＮ）などの窒素を有する金属酸化物を、半導体層に用いてもよい。
【0247】
なお、本明細書等において、ＣＡＡＣ（ｃ－ａｘｉｓ ａｌｉｇｎｅｄ ｃｒｙｓｔａｌ）、及びＣＡＣ（Ｃｌｏｕｄ－Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）と記載する場合がある。ＣＡＡＣは結晶構造の一例を表し、ＣＡＣは機能または材料の構成の一例を表す。
【0248】
例えば、半導体層にはＣＡＣ（Ｃｌｏｕｄ－Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）－ＯＳ（Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）を用いることができる。
【0249】
ＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅとは、材料の一部では導電性の機能と、材料の一部では絶縁性の機能とを有し、材料の全体では半導体としての機能を有する。なお、ＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅを、トランジスタの半導体層に用いる場合、導電性の機能は、キャリアとなる電子（またはホール）を流す機能であり、絶縁性の機能は、キャリアとなる電子を流さない機能である。導電性の機能と、絶縁性の機能とを、それぞれ相補的に作用させることで、スイッチングさせる機能（Ｏｎ／Ｏｆｆさせる機能）をＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅに付与することができる。ＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅにおいて、それぞれの機能を分離させることで、双方の機能を最大限に高めることができる。
【0250】
また、ＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅは、導電性領域、及び絶縁性領域を有する。導電性領域は、上述の導電性の機能を有し、絶縁性領域は、上述の絶縁性の機能を有する。また、材料中において、導電性領域と、絶縁性領域とは、ナノ粒子レベルで分離している場合がある。また、導電性領域と、絶縁性領域とは、それぞれ材料中に偏在する場合がある。また、導電性領域は、周辺がぼけてクラウド状に連結して観察される場合がある。
【0251】
また、ＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅにおいて、導電性領域と、絶縁性領域とは、それぞれ０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは０．５ｎｍ以上３ｎｍ以下のサイズで材料中に分散している場合がある。
【0252】
また、ＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅは、異なるバンドギャップを有する成分により構成される。例えば、ＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅは、絶縁性領域に起因するワイドギャップを有する成分と、導電性領域に起因するナローギャップを有する成分と、により構成される。当該構成の場合、キャリアを流す際に、ナローギャップを有する成分において、主にキャリアが流れる。また、ナローギャップを有する成分が、ワイドギャップを有する成分に相補的に作用し、ナローギャップを有する成分に連動してワイドギャップを有する成分にもキャリアが流れる。このため、上記ＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅをトランジスタのチャネル形成領域に用いる場合、トランジスタのオン状態において高い電流駆動力、つまり大きなオン電流、及び高い電界効果移動度を得ることができる。
【0253】
すなわち、ＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅは、マトリックス複合材（ｍａｔｒｉｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）、または金属マトリックス複合材（ｍｅｔａｌ ｍａｔｒｉｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）と呼称することもできる。
【0254】
酸化物半導体（金属酸化物）は、単結晶酸化物半導体と、それ以外の非単結晶酸化物半導体と、に分けられる。非単結晶酸化物半導体としては、例えば、ＣＡＡＣ－ＯＳ（ｃ－ａｘｉｓ ａｌｉｇｎｅｄ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、多結晶酸化物半導体、ｎｃ－ＯＳ（ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、擬似非晶質酸化物半導体（ａ－ｌｉｋｅ ＯＳ：ａｍｏｒｐｈｏｕｓ－ｌｉｋｅ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、及び非晶質酸化物半導体などがある。
【0255】
ＣＡＡＣ－ＯＳは、ｃ軸配向性を有し、かつａ－ｂ面方向において複数のナノ結晶が連結し、歪みを有した結晶構造となっている。なお、歪みとは、複数のナノ結晶が連結する領域において、格子配列の揃った領域と、別の格子配列の揃った領域と、の間で格子配列の向きが変化している箇所を指す。
【0256】
ナノ結晶は、六角形を基本とするが、正六角形状とは限らず、非正六角形状である場合がある。また、歪みにおいて、五角形及び七角形などの格子配列を有する場合がある。なお、ＣＡＡＣ－ＯＳにおいて、歪み近傍においても、明確な結晶粒界（グレインバウンダリーともいう。）を確認することは難しい。すなわち、格子配列の歪みによって、結晶粒界の形成が抑制されていることがわかる。これは、ＣＡＡＣ－ＯＳが、ａ－ｂ面方向において酸素原子の配列が稠密でないことや、金属元素が置換することで原子間の結合距離が変化することなどによって、歪みを許容することができるためである。
【0257】
また、ＣＡＡＣ－ＯＳは、インジウム、及び酸素を有する層（以下、Ｉｎ層）と、元素Ｍ、亜鉛、及び酸素を有する層（以下、（Ｍ，Ｚｎ）層）とが積層した、層状の結晶構造（層状構造ともいう）を有する傾向がある。なお、インジウムと元素Ｍは、互いに置換可能であり、（Ｍ，Ｚｎ）層の元素Ｍがインジウムと置換した場合、（Ｉｎ，Ｍ，Ｚｎ）層と表すこともできる。また、Ｉｎ層のインジウムが元素Ｍと置換した場合、（Ｉｎ，Ｍ）層と表すこともできる。
【0258】
ＣＡＡＣ－ＯＳは結晶性の高い金属酸化物である。一方、ＣＡＡＣ－ＯＳは、明確な結晶粒界を確認することが難しいため、結晶粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。また、金属酸化物の結晶性は不純物の混入や欠陥の生成などによって低下する場合があるため、ＣＡＡＣ－ＯＳは不純物や欠陥（酸素欠損（ＶＯ：ｏｘｙｇｅｎ ｖａｃａｎｃｙともいう。）など）の少ない金属酸化物ともいえる。したがって、ＣＡＡＣ－ＯＳを有する金属酸化物は、物理的性質が安定する。そのため、ＣＡＡＣ－ＯＳを有する金属酸化物は熱に強く、信頼性が高い。
【0259】
ｎｃ－ＯＳは、微小な領域（例えば、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の領域、特に１ｎｍ以上３ｎｍ以下の領域）において原子配列に周期性を有する。また、ｎｃ－ＯＳは、異なるナノ結晶間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、膜全体で配向性が見られない。したがって、ｎｃ－ＯＳは、分析方法によっては、ａ－ｌｉｋｅ ＯＳや非晶質酸化物半導体と区別が付かない場合がある。
【0260】
なお、インジウムと、ガリウムと、亜鉛と、を有する金属酸化物の一種である、インジウム－ガリウム－亜鉛酸化物（以下、ＩＧＺＯ）は、上述のナノ結晶とすることで安定な構造をとる場合がある。特に、ＩＧＺＯは、大気中では結晶成長がし難い傾向があるため、大きな結晶（ここでは、数ｍｍの結晶、または数ｃｍの結晶）よりも小さな結晶（例えば、上述のナノ結晶）とする方が、構造的に安定となる場合がある。
【0261】
ａ－ｌｉｋｅ ＯＳは、ｎｃ－ＯＳと非晶質酸化物半導体との間の構造を有する金属酸化物である。ａ－ｌｉｋｅ ＯＳは、鬆または低密度領域を有する。すなわち、ａ－ｌｉｋｅ ＯＳは、ｎｃ－ＯＳ及びＣＡＡＣ－ＯＳと比べて、結晶性が低い。
【0262】
酸化物半導体（金属酸化物）は、多様な構造をとり、それぞれが異なる特性を有する。本発明の一態様の酸化物半導体は、非晶質酸化物半導体、多結晶酸化物半導体、ａ－ｌｉｋｅ ＯＳ、ｎｃ－ＯＳ、ＣＡＡＣ－ＯＳのうち、二種以上を有していてもよい。
【0263】
半導体層として機能する金属酸化物膜は、不活性ガス及び酸素ガスのいずれか一方または双方を用いて成膜することができる。なお、金属酸化物膜の成膜時における酸素の流量比（酸素分圧）に、特に限定はない。ただし、電界効果移動度が高いトランジスタを得る場合においては、金属酸化物膜の成膜時における酸素の流量比（酸素分圧）は、０％以上３０％以下が好ましく、５％以上３０％以下がより好ましく、７％以上１５％以下がさらに好ましい。
【0264】
金属酸化物は、エネルギーギャップが２ｅＶ以上であることが好ましく、２．５ｅＶ以上であることがより好ましく、３ｅＶ以上であることがさらに好ましい。このように、エネルギーギャップの広い金属酸化物を用いることで、トランジスタのオフ電流を低減することができる。
【0265】
金属酸化物膜の成膜時の基板温度は、３５０℃以下が好ましく、室温以上２００℃以下がより好ましく、室温以上１３０℃以下がさらに好ましい。金属酸化物膜の成膜時の基板温度が室温であると、生産性を高めることができ、好ましい。
【0266】
金属酸化物膜は、スパッタリング法により形成することができる。そのほか、例えばＰＬＤ法、ＰＥＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、ＡＬＤ法、真空蒸着法などを用いてもよい。
【0267】
以上が、金属酸化物についての説明である。
【0268】
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。
【0269】
【0270】
本発明の一態様の表示パネルは、受光素子を有する第１の画素回路と、発光素子を有する第２の画素回路と、を有する。第１の画素回路と第２の画素回路は、それぞれ、マトリクス状に配置される。
【0271】
【0272】
図１６Ａに示す画素回路ＰＩＸ１は、受光素子ＰＤ、トランジスタＭ１、トランジスタＭ２、トランジスタＭ３、トランジスタＭ４、及び容量素子Ｃ１を有する。ここでは、受光素子ＰＤとして、フォトダイオードを用いた例を示している。
【0273】
受光素子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Ｍ１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Ｍ１は、ゲートが配線ＴＸと電気的に接続し、ソースまたはドレインの他方が容量素子Ｃ１の一方の電極、トランジスタＭ２のソースまたはドレインの一方、及びトランジスタＭ３のゲートと電気的に接続する。トランジスタＭ２は、ゲートが配線ＲＥＳと電気的に接続し、ソースまたはドレインの他方が配線Ｖ２と電気的に接続する。トランジスタＭ３は、ソースまたはドレインの一方が配線Ｖ３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Ｍ４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Ｍ４は、ゲートが配線ＳＥと電気的に接続し、ソースまたはドレインの他方が配線ＯＵＴ１と電気的に接続する。
【0274】
配線Ｖ１、配線Ｖ２、及び配線Ｖ３には、それぞれ定電位が供給される。受光素子ＰＤを逆バイアスで駆動させる場合には、配線Ｖ２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Ｍ２は、配線ＲＥＳに供給される信号により制御され、トランジスタＭ３のゲートに接続するノードの電位を、配線Ｖ２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Ｍ１は、配線ＴＸに供給される信号により制御され、受光素子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Ｍ３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Ｍ４は、配線ＳＥ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ＯＵＴ１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。
【0275】
図１６Ｂに示す画素回路ＰＩＸ２は、発光素子ＥＬ、トランジスタＭ５、トランジスタＭ６、トランジスタＭ７、及び容量素子Ｃ２を有する。ここでは、発光素子ＥＬとして、発光ダイオードを用いた例を示している。特に、発光素子ＥＬとして、有機ＥＬ素子を用いることが好ましい。
【0276】
トランジスタＭ５は、ゲートが配線ＶＧと電気的に接続し、ソースまたはドレインの一方が配線ＶＳと電気的に接続し、ソースまたはドレインの他方が、容量素子Ｃ２の一方の電極、及びトランジスタＭ６のゲートと電気的に接続する。トランジスタＭ６のソースまたはドレインの一方は配線Ｖ４と電気的に接続し、他方は、発光素子ＥＬのアノード、及びトランジスタ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ＭＳと電気的に接続し、ソースまたはドレインの他方が配線ＯＵＴ２と電気的に接続する。発光素子ＥＬのカソードは、配線Ｖ５と電気的に接続する。
【0277】
配線Ｖ４及び配線Ｖ５には、それぞれ定電位が供給される。発光素子ＥＬのアノード側を高電位に、カソード側をアノード側よりも低電位にすることができる。トランジスタＭ５は、配線ＶＧに供給される信号により制御され、画素回路ＰＩＸ２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Ｍ６は、ゲートに供給される電位に応じて発光素子ＥＬ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。トランジスタＭ５が導通状態のとき、配線ＶＳに供給される電位がトランジスタＭ６のゲートに供給され、その電位に応じて発光素子ＥＬ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ＭＳに供給される信号により制御され、トランジスタＭ６と発光素子ＥＬとの間の電位を、配線ＯＵＴ２を介して外部に出力する機能を有する。
【0278】
なお、本実施の形態の表示パネルでは、発光素子をパルス状に発光させることで、画像を表示してもよい。発光素子の駆動時間を短縮することで、表示パネルの消費電力の低減、及び、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。
【0279】
ここで、画素回路ＰＩＸ１が有するトランジスタＭ１、トランジスタＭ２、トランジスタＭ３、及びトランジスタＭ４、並びに、画素回路ＰＩＸ２が有するトランジスタＭ５、トランジスタＭ６、及びトランジスタＭ７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。
【0280】
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容量素子に蓄積した電荷を長期間に亘って保持することが可能である。そのため、特に容量素子Ｃ１または容量素子Ｃ２に直列に接続されるトランジスタＭ１、トランジスタＭ２、及びトランジスタＭ５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。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。
【0281】
また、トランジスタＭ１乃至トランジスタＭ７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や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。
【0282】
また、トランジスタＭ１乃至トランジスタＭ７のうち、一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。
【0283】
【0284】
画素回路ＰＩＸ１が有するトランジスタと画素回路ＰＩＸ２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。特に、画素回路ＰＩＸ１が有するトランジスタと画素回路ＰＩＸ２が有するトランジスタとを１つの領域内に混在させて周期的に配列する構成とすることが好ましい。
【0285】
また、受光素子ＰＤまたは発光素子ＥＬと重なる位置に、トランジスタ及び容量素子の一方又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。
【0286】
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。
【0287】
【0288】
本実施の形態の電子機器は、本発明の一態様の表示装置を有する。表示装置は、光を検出する機能を有するため、表示部で生体認証を行うこと、及び、タッチもしくはニアタッチを検出することができる。本発明の一態様の電子機器は、不正使用が困難で、セキュリティレベルの極めて高い電子機器である。また、電子機器の機能性や利便性などを高めることができる。
【0289】
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。
【0290】
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測定する機能を含むもの）を有していてもよい。
【0291】
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。
【0292】
図１７Ａ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。
【0293】
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、及び光源６５０８等を有する。表示部６５０２はタッチパネル機能を備える。
【0294】
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。
【0295】
図１７Ｂは、筐体６５０１のマイク６５０６側の端部を含む断面概略図である。
【0296】
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、タッチセンサパネル６５１３、プリント基板６５１７、バッテリ６５１８等が配置されている。
【0297】
保護部材６５１０には、表示パネル６５１１、光学部材６５１２、及びタッチセンサパネル６５１３が接着層（図示しない）により固定されている。
【0298】
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。
【0299】
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。
【0300】
図１８Ａ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。
【0301】
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。
【0302】
図１８Ａ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や、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、チャンネル及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。
【0303】
なお、テレビジョン装置７１００は、受信機及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、あるいは受信者間同士など）の情報通信を行うことも可能である。
【0304】
図１８Ｂ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。
【0305】
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。
【0306】
【0307】
図１８Ｃに示すデジタルサイネージ７３００は、筐体７３０１、表示部７０００、及びスピーカ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。
【0308】
図１８Ｄ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。
【0309】
【0310】
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。
【0311】
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、ユーザー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。
【0312】
また、図１８Ｃ、及び図１８Ｄ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、ユーザー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。
【0313】
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、不特定多数のユーザーが同時にゲームに参加し、楽しむことができる。
【0314】
図１９Ａ乃至図１９Ｆ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測定する機能を含むもの）、マイクロフォン９００８、等を有する。
【0315】
図１９Ａ乃至図１９Ｆ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、静止画や動画を撮影し、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。
【0316】
【0317】
図１９Ａ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、文字や画像情報をその複数の面に表示することができる。図１９Ａ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、電子メールやＳＮＳなどの題名、送信者名、日時、時刻、バッテリの残量、アンテナ受信の強度などがある。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。
【0318】
図１９Ｂ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。例えばユーザーは、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。ユーザーは、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、例えば電話を受けるか否かを判断できる。
【0319】
図１９Ｃは、腕時計型の携帯情報端末９２００を示す斜視図である。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、例えば無線通信可能なヘッドセットと相互通信することによって、ハンズフリーで通話することもできる。また、携帯情報端末９２００は、接続端子９００６により、他の情報端末と相互にデータ伝送を行うことや、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。
【0320】
図１９Ｄ、図１９Ｅ、及び図１９Ｆ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１９Ｄは携帯情報端末９２０１を展開した状態、図１９Ｆは折り畳んだ状態、図１９Ｅは図１９Ｄと図１９Ｆ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。
【0321】
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】
【0322】
１０、１０Ａ：デバイス、１１：制御部、１２：表示部、１３：認証部、１４：記憶部、２１：検出部、２５、２５Ｘ：指、２６、２６Ｘ、２７：指紋情報、３０：電子機器、３１：表示部、３５：アイコン画像、３６：情報、４０、４０Ａ、４０Ｂ：電子機器、４１、４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ：表示部、４２：入力部、４３：入力キー、４４：筐体、４５：筐体、４６：ヒンジ部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図6E】
【図6F】
【図6G】
【図6H】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図7D】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図9A】
【図9B】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【図11】
【図12】
【図13A】
【図13B】
【図14A】
【図14B】
【図15】
【図16A】
【図16B】
【図17A】
【図17B】
【図18A】
【図18B】
【図18C】
【図18D】
【図19A】
【図19B】
【図19C】
【図19D】
【図19E】
【図19F】