特許 7585540 表示装置

(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】2024-11-08

(45)【発行日】2024-11-18

(54)【発明の名称】表示装置

(51)【国際特許分類】

   G09F 9/30 20060101AFI20241111BHJP

   H10K 65/00 20230101ALI20241111BHJP

   H10K 59/35 20230101ALI20241111BHJP

   H10K 59/40 20230101ALI20241111BHJP

   H10K 59/10 20230101ALI20241111BHJP

   G06F 3/042 20060101ALI20241111BHJP

   G06F 3/041 20060101ALI20241111BHJP

【ＦＩ】

G09F9/30 349Z

G09F9/30 365

H10K65/00

H10K59/35

H10K59/40

H10K59/10

G06F3/042 472

G06F3/041 412

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2024054090

(22)【出願日】2024-03-28

(62)【分割の表示】P 2021532548の分割

【原出願日】2020-07-08

(65)【公開番号】P2024071626

(43)【公開日】2024-05-24

【審査請求日】2024-04-18

(31)【優先権主張番号】P 2019132204

(32)【優先日】2019-07-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(31)【優先権主張番号】P 2019152454

(32)【優先日】2019-08-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(31)【優先権主張番号】P 2019205423

(32)【優先日】2019-11-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(31)【優先権主張番号】P 2019213696

(32)【優先日】2019-11-26

(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】久保田 大介

(72)【発明者】

【氏名】鎌田 太介

(72)【発明者】

【氏名】初見 亮

(72)【発明者】

【氏名】楠 紘慈

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 一徳

(72)【発明者】

【氏名】川島 進

【審査官】武田 知晋

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－２６２１７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００７－５２９７７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００６／１３４８６９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１４／２４５８２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０９Ｆ ９／３０

Ｈ１０Ｋ ６５／００

Ｈ１０Ｋ ５９／３５

Ｈ１０Ｋ ５９／４０

Ｈ１０Ｋ ５９／１０

Ｇ０６Ｆ ３／０４２

Ｇ０６Ｆ ３／０４１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

発光デバイスと、受発光デバイスと、を有し、
前記発光デバイスは、第１の画素電極、第１の発光層、及び共通電極を有し、
前記受発光デバイスは、第２の画素電極、第２の発光層、活性層、及び前記共通電極を有し、
前記第１の発光層は、前記第１の画素電極と前記共通電極との間に位置し、
前記第２の発光層及び前記活性層は、それぞれ、前記第２の画素電極と前記共通電極との間に位置し、
前記第１の発光層は、第１の色の光を発する第１の発光物質を有し、
前記第２の発光層は、第２の色の光を発する第２の発光物質を有し、
前記第１の色は、前記第２の色よりも短波長であり、
前記活性層は、前記第２の色の光よりも短波長の光を吸収する有機化合物を有する、表示装置。

【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、表示モジュール、及び電子機器に関する。本発明の一態様は、受発光デバイス（受発光素子ともいう）と発光デバイス（発光素子ともいう）とを有する表示装置に関する。

【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、タッチセンサなど）、入出力装置（例えば、タッチパネルなど）、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。

【背景技術】

【0003】

近年、表示装置は様々な用途への応用が期待されている。例えば、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（テレビまたはテレビジョン受信機ともいう）、デジタルサイネージ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｇｅ：電子看板）、ＰＩＤ（Ｐｕｂｌｉｃ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）等が挙げられる。また、携帯情報端末として、タッチパネルを備えるスマートフォンやタブレット端末の開発が進められている。

【0004】

表示装置としては、例えば、発光デバイス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、直流低電圧電源を用いて駆動可能である等の特徴を有し、表示装置に応用されている。例えば、特許文献１に、有機ＥＬデバイス（有機ＥＬ素子ともいう）が適用された、可撓性を有する発光装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１４－１９７５２２号公報

【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、光検出機能を有する表示装置を提供することを課題の一とする。本発明の一態様は、光検出機能を有する表示装置の精細度を高めることを課題の一とする。本発明の一態様は、利便性の高い表示装置を提供することを課題の一とする。本発明の一態様は、多機能の表示装置を提供することを課題の一とする。本発明の一態様は、開口率の高い表示装置を提供することを課題の一とする。本発明の一態様は、新規な表示装置を提供することを課題の一とする。

【0007】

本発明の一態様は、光検出機能を有する表示装置の作製歩留まりの向上を課題の一とする。本発明の一態様は、光検出機能を有する表示装置の工程数を少なくすることを課題の一とする。本発明の一態様は、光検出機能を有する表示装置の作製コストを低減することを課題の一とする。

【0008】

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】

【0009】

本発明の一態様の表示装置は、発光デバイスと、受発光デバイスと、を有する。発光デバイスは、第１の画素電極、第１の発光層、及び共通電極を有する。受発光デバイスは、第２の画素電極、第２の発光層、活性層、及び共通電極を有する。活性層は、有機化合物を有する。第１の発光層は、第１の画素電極と共通電極との間に位置する。第２の発光層及び活性層は、それぞれ、第２の画素電極と共通電極との間に位置する。発光デバイスは、第１の色の光を発する機能を有する。受発光デバイスは、第２の色の光を発する機能と、第１の色の光を受光する機能と、を有する。

【0010】

本発明の一態様の表示装置は、例えば、ｍ個（ｍは２以上の整数）の発光デバイスと、ｎ個（ｎはｍより大きい整数）の受発光デバイスと、を有する。ｍとｎは、ｎ＝２ｍを満たすことが好ましい。

【0011】

本発明の一態様の表示装置は、ｐ個（ｐは２以上の整数）の第１の発光デバイスと、ｑ個（ｑは２以上の整数）の第２の発光デバイスと、ｒ個（ｒはｐより大きく、ｑより大きい整数）の受発光デバイスと、を有する。第１の発光デバイスは、第１の画素電極、第１の発光層、及び共通電極を有する。受発光デバイスは、第２の画素電極、第２の発光層、活性層、及び共通電極を有する。第２の発光デバイスは、第３の画素電極、第３の発光層、及び共通電極を有する。活性層は、有機化合物を有する。第１の発光層は、第１の画素電極と共通電極との間に位置する。第２の発光層及び活性層は、それぞれ、第２の画素電極と共通電極との間に位置する。第３の発光層は、第３の画素電極と共通電極との間に位置する。第１の発光デバイスは、第１の色の光を発する機能を有する。受発光デバイスは、第２の色の光を発する機能と、第１の色の光を受光する機能と、を有する。第２の発光デバイスは、第３の色の光を発する機能を有する。ｐとｒは、ｒ＝２ｐを満たすことが好ましい。ｐ、ｑ、ｒは、ｒ＝ｐ＋ｑを満たすことが好ましい。

【0012】

受発光デバイスは、第２の画素電極、活性層、第２の発光層、共通電極の順で積層された構造とすることができる。または、受発光デバイスは、第２の画素電極、第２の発光層、活性層、共通電極の順で積層された構造とすることができる。

【0013】

受発光デバイスは、さらに、バッファ層を有することが好ましい。バッファ層は、第２の発光層と活性層との間に位置することが好ましい。バッファ層は、正孔輸送層であることが好ましい。

【0014】

発光デバイス及び受発光デバイスは、さらに、共通層を有することが好ましい。共通層は、第１の画素電極と共通電極との間、及び、第２の画素電極と共通電極との間に位置することが好ましい。

【0015】

表示装置は、さらに、樹脂層、遮光層、及び基板を有することが好ましい。樹脂層及び遮光層は、それぞれ、共通電極と基板との間に位置することが好ましい。

【0016】

樹脂層は、受発光デバイスと重なる開口を有することが好ましい。樹脂層は、発光デバイスと重なる部分を有することが好ましい。遮光層は、共通電極と樹脂層との間に位置する部分を有することが好ましい。遮光層は、開口の少なくとも一部、及び、開口にて露出している樹脂層の側面の少なくとも一部を覆うことが好ましい。

【0017】

または、樹脂層は、島状に設けられ、かつ、発光デバイスと重なる部分を有することが好ましい。遮光層は、共通電極と樹脂層との間に位置する部分を有することが好ましい。基板を通過した光の少なくとも一部は、樹脂層を介さずに、受発光デバイスに入射することが好ましい。遮光層は、樹脂層の側面の少なくとも一部を覆うことが好ましい。

【0018】

表示装置は、さらに、接着層を有することが好ましい。接着層は、共通電極と基板との間に位置することが好ましい。樹脂層及び遮光層は、それぞれ、接着層と基板との間に位置することが好ましい。接着層は、受発光デバイスと重なる第１の部分と、発光デバイスと重なる第２の部分と、を有することが好ましい。第１の部分は、第２の部分に比べて厚いことが好ましい。

【0019】

表示装置は、受発光デバイスを複数有するユニットを複数有し、ユニットごとに撮像を行うモードと、受発光デバイスごとに撮像を行うモードと、を有することが好ましい。または、表示装置は、受発光デバイスを複数有し、全ての受発光デバイスを撮像に用いるモードと、一部の受発光デバイスを撮像に用いるモードと、を有することが好ましい。

【0020】

本発明の一態様の表示装置は、第１の発光デバイス、第２の発光デバイス、第１の受発光デバイス、及び第２の受発光デバイスを有する。表示装置は、表示を行う第１のモード、撮像を行う第２のモード、及び、表示と撮像を同時に行う第３のモードを有する。第１の発光デバイス、第２の発光デバイス、第１の受発光デバイス、及び第２の受発光デバイスは、同一面上に位置する。第１のモードでは、第１の発光デバイス、第２の発光デバイス、第１の受発光デバイス、及び第２の受発光デバイスがそれぞれ発光することで表示を行う。第２のモードでは、第１の発光デバイス及び第２の発光デバイスがそれぞれ発光し、第１の受発光デバイス及び第２の受発光デバイスがそれぞれ受光することで、撮像を行う。第３のモードでは、第１の発光デバイス、第２の発光デバイス、及び第１の受発光デバイスがそれぞれ発光し、第２の受発光デバイスが受光することで、表示と撮像を同時に行う。

【0021】

本発明の一態様の表示装置は、可撓性を有することが好ましい。

【0022】

本発明の一態様は、上記いずれかの構成の表示装置を有し、フレキシブルプリント回路基板（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ、以下、ＦＰＣと記す）もしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）等のコネクタが取り付けられたモジュール、またはＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式もしくはＣＯＦ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｆｉｌｍ）方式等により集積回路（ＩＣ）が実装されたモジュール等のモジュールである。

【0023】

本発明の一態様は、上記のモジュールと、アンテナ、バッテリ、筐体、カメラ、スピーカ、マイク、及び操作ボタンのうち少なくとも一つと、を有する電子機器である。

【発明の効果】

【0024】

本発明の一態様により、光検出機能を有する表示装置を提供できる。本発明の一態様により、光検出機能を有する表示装置の精細度を高めることができる。本発明の一態様により、利便性の高い表示装置を提供できる。本発明の一態様により、多機能の表示装置を提供できる。本発明の一態様により、開口率の高い表示装置を提供できる。本発明の一態様により、精細度の高い表示装置を提供できる。本発明の一態様により、新規な表示装置を提供できる。

【0025】

本発明の一態様により、光検出機能を有する表示装置の作製歩留まりを向上できる。本発明の一態様により、光検出機能を有する表示装置の工程数を少なくできる。本発明の一態様により、光検出機能を有する表示装置の作製コストを低減できる。

【0026】

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】

【0027】

【図1】図１Ａ～図１Ｄは、表示装置の一例を示す断面図である。図１Ｅ～図１Ｇは、画素の一例を示す上面図である。

【図2】図２Ａ～図２Ｅは、受発光デバイスの一例を示す断面図である。

【図3】図３Ａ、図３Ｂは、表示装置の一例を示す断面図である。

【図4】図４Ａ、図４Ｂは、表示装置の一例を示す断面図である。

【図5】図５Ａ、図５Ｂは、表示装置の一例を示す断面図である。

【図6】図６Ａ、図６Ｂは、表示装置の一例を示す断面図である。

【図7】図７Ａ、図７Ｂは、表示装置の一例を示す断面図である。

【図8】図８Ａは、表示装置の一例を示す断面図である。図８Ｂ、図８Ｃは、樹脂層の上面レイアウトの一例を示す図である。

【図9】図９Ａは、表示装置の一例を示す断面図である。図９Ｂ、図９Ｃは、遮光層の上面レイアウトの一例を示す図である。

【図10】図１０Ａ、図１０Ｂは、表示装置の一例を示す断面図である。

【図11】図１１は、表示装置の一例を示す斜視図である。

【図12】図１２は、表示装置の一例を示す断面図である。

【図13】図１３は、表示装置の一例を示す断面図である。

【図14】図１４Ａは、表示装置の一例を示す断面図である。図１４Ｂは、トランジスタの一例を示す断面図である。

【図15】図１５は、画素回路の一例を示す回路図である。

【図16】図１６Ａ、図１６Ｂは、表示装置の駆動方法の一例を示す図である。

【図17】図１７Ａ～図１７Ｄは、表示装置の駆動方法の一例を示すタイミングチャートである。

【図18】図１８Ａ、図１８Ｂは、表示装置の駆動方法の一例を示すタイミングチャートである。

【図19】図１９は、画素回路の一例を示す回路図である。

【図20】図２０Ａ～図２０Ｃは、電子機器の機能の一例を示す図である。

【図21】図２１Ａ、図２１Ｂは、表示装置の駆動方法の一例を示す図である。

【図22】図２２Ａ、図２２Ｂは、表示装置の駆動方法の一例を示す図である。

【図23】図２３Ａ～図２３Ｄは、画素の一例を示す上面図である。

【図24】図２４Ａは、ＩＧＺＯの結晶構造の分類を説明する図である。図２４Ｂは、石英ガラス基板のＸＲＤスペクトルを説明する図である。図２４Ｃは、結晶性ＩＧＺＯ膜のＸＲＤスペクトルを説明する図である。図２４Ｄは、石英ガラス基板の極微電子線回折パターンを説明する図である。図２４Ｅは、結晶性ＩＧＺＯ膜の極微電子線回折パターンを説明する図である。

【図25】図２５Ａ、図２５Ｂは、電子機器の一例を示す図である。

【図26】図２６Ａ～図２６Ｄは、電子機器の一例を示す図である。

【図27】図２７Ａ～図２７Ｆは、電子機器の一例を示す図である。

【図28】図２８は、受発光デバイスの輝度－電圧特性を示す図である。

【図29】図２９は、受発光デバイスの外部量子効率－輝度特性を示す図である。

【図30】図３０は、受発光デバイスの受光感度の波長依存性を示す図である。

【図31】図３１は、受発光デバイスの受光感度の波長依存性を示す図である。

【図32】図３２は、受発光デバイスの受光感度の温度依存性を示す図である。

【図33】図３３は、受発光デバイスの外部量子効率－輝度特性を示す図である。

【図34】図３４は、順バイアス印加時の受発光デバイスの電流密度－電圧特性を示す図である。

【図35】図３５は、受発光デバイスの外部量子効率－波長特性を示す図である。

【図36】図３６は、逆バイアス印加時の受発光デバイスの電流密度－電圧特性を示す図である。

【図37】図３７は、受発光デバイスの外部量子効率－輝度特性を示す図である。

【図38】図３８は、順バイアス印加時の受発光デバイスの電流密度－電圧特性を示す図である。

【図39】図３９は、受発光デバイスの外部量子効率－波長特性を示す図である。

【図40】図４０は、逆バイアス印加時の受発光デバイスの電流密度－電圧特性を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の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。

【0029】

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。

【0030】

また、図面において示す各構成の、位置、大きさ、範囲などは、理解の簡単のため、実際の位置、大きさ、範囲などを表していない場合がある。このため、開示する発明は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。

【0031】

なお、「膜」という言葉と、「層」という言葉とは、場合によっては、又は、状況に応じて、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変更することが可能である。または、例えば、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能である。

【0032】

なお、本明細書等において、特に説明のない限り、要素（発光デバイス、発光層など）を複数有する構成を説明する場合であっても、各々の要素に共通する事項を説明する場合には、アルファベットを省略して説明する。例えば、発光層１９３Ｂ及び発光層１９３Ｇ等に共通する事項を説明する場合に、発光層１９３と記す場合がある。

【0033】

（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１～図１４を用いて説明する。

【0034】

本実施の形態の表示装置の表示部は、画像を表示する機能に加えて、撮像機能及びセンシング機能の一方または双方も有する。

【0035】

例えば、発光デバイスである有機ＥＬデバイスと、受光デバイスである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。

【0036】

しかし、発光デバイスを有する副画素とは別に、受光デバイスを有する副画素を設けると、画素の開口率が低下する場合や、表示装置の高精細化が困難となる場合がある。

【0037】

そこで、本実施の形態の表示装置は、いずれかの色を呈する副画素に、発光デバイスの代わりとして、受発光デバイスを設ける。受発光デバイスは、光を発する機能（発光機能）と、受光する機能（受光機能）と、の双方を有する。例えば、画素が、赤色の副画素、緑色の副画素、青色の副画素の３つの副画素を有する場合、少なくとも１つの副画素が受発光デバイスを有し、他の副画素は発光デバイスを有する構成とする。受発光デバイスが、発光デバイスと受光デバイスとを兼ねることで、画素に含まれる副画素の数を増やさずに、画素に受光機能を付与することができる。これにより、画素の開口率（各副画素の開口率）、及び、表示装置の精細度を維持したまま、表示装置の表示部に、撮像機能及びセンシング機能の一方または双方を付加することができる。

【0038】

受発光デバイスは、有機ＥＬデバイスと有機フォトダイオードを組み合わせて作製することができる。例えば、有機ＥＬデバイスの積層構造に、有機フォトダイオードの活性層を追加することで、受発光デバイスを作製することができる。さらに、有機ＥＬデバイスと有機フォトダイオードを組み合わせて作製する受発光デバイスは、有機ＥＬデバイスと共通の構成にできる層を一括で成膜することで、成膜工程の増加を抑制することができる。

【0039】

例えば、一対の電極のうち一方（共通電極）を、受発光デバイス及び発光デバイスで共通の層とすることができる。また、例えば、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、及び電子注入層の少なくとも１つを、受発光デバイス及び発光デバイスで共通の層とすることが好ましい。また、例えば、受光デバイスの活性層の有無以外は、受発光デバイスと発光デバイスとで同一の構成にすることもできる。つまり、発光デバイスに、受光デバイスの活性層を加えるのみで、受発光デバイスを作製することもできる。このように、受発光デバイス及び発光デバイスが共通の層を有することで、成膜回数及びマスクの数を減らすことができ、表示装置の作製工程及び作製コストを削減することができる。また、表示装置の既存の製造装置及び製造方法を用いて、受発光デバイスを有する表示装置を作製することができる。

【0040】

なお、受発光デバイスが有する層は、受発光デバイスが、受光デバイスとして機能する場合と、発光デバイスとして機能する場合と、で、機能が異なることがある。本明細書中では、受発光デバイスが発光デバイスとして機能する場合における機能に基づいて構成要素を呼称する。例えば、正孔注入層は、受発光デバイスが発光デバイスとして機能する際には、正孔注入層として機能し、受発光デバイスが受光デバイスとして機能する際には、正孔輸送層として機能する。同様に、電子注入層は、受発光デバイスが発光デバイスとして機能する際には、電子注入層として機能し、受発光デバイスが受光デバイスとして機能する際には、電子輸送層として機能する。

【0041】

このように、本実施の形態の表示装置は、表示部に、受発光デバイスと発光デバイスとを有する。具体的には、表示部には、受発光デバイスと発光デバイスがそれぞれマトリクス状に配置されている。そのため、表示部は、画像を表示する機能に加えて、撮像機能及びセンシング機能の一方または双方も有する。

【0042】

表示部は、イメージセンサや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や、対象物（指やペンなど）の近接もしくは接触を検出することができる。さらに、本実施の形態の表示装置は、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。したがって、表示装置と別に受光部及び光源を設けなくてよく、電子機器の部品点数を削減することができる。

【0043】

本実施の形態の表示装置では、表示部が有する発光デバイスの発光を対象物が反射した際、受発光デバイスがその反射光を検出できるため、暗い場所でも、撮像やタッチ（さらには近接）検出が可能である。

【0044】

本実施の形態の表示装置は、発光デバイス及び受発光デバイスを用いて、画像を表示する機能を有する。つまり、発光デバイス及び受発光デバイスは、表示デバイス（表示素子ともいう）として機能する。

【0045】

発光デバイスとしては、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）やＱＬＥＤ（Ｑｕａｎｔｕｍ－ｄｏｔ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などのＥＬデバイスを用いることが好ましい。ＥＬ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）、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。

【0046】

本実施の形態の表示装置は、受発光デバイスを用いて、光を検出する機能を有する。受発光デバイスは、受発光デバイス自身が発する光よりも短波長の光を検出することができる。

【0047】

受発光デバイスをイメージセンサに用いる場合、本実施の形態の表示装置は、受発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。

【0048】

例えば、イメージセンサを用いて、指紋や掌紋などのデータを取得することができる。つまり、本実施の形態の表示装置に、生体認証用センサを内蔵させることができる。表示装置が生体認証用センサを内蔵することで、表示装置とは別に生体認証用センサを設ける場合に比べて、電子機器の部品点数を少なくでき、電子機器の小型化及び軽量化が可能である。

【0049】

また、イメージセンサを用いて、ユーザーの表情、目の動き、または瞳孔径の変化などのデータを取得することができる。当該データを解析することで、ユーザーの心身の情報を取得することができる。当該情報をもとに表示及び音声の一方又は双方の出力内容を変化させることで、例えば、ＶＲ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ）向け機器、ＡＲ（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）向け機器、またはＭＲ（Ｍｉｘｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）向け機器において、ユーザーが機器を安全に使用できるよう図ることができる。

【0050】

また、受発光デバイスをタッチセンサに用いる場合、本実施の形態の表示装置は、受発光デバイスを用いて、対象物の近接または接触を検出することができる。

【0051】

受発光デバイスは、受発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として機能する。入射する光量に基づき、発生する電荷量が決まる。

【0052】

受発光デバイスは、上記発光デバイスの構成に、受光デバイスの活性層を追加することで作製することができる。

【0053】

受発光デバイスには、例えば、ｐｎ型またはｐｉｎ型のフォトダイオードの活性層を用いることができる。

【0054】

特に、受発光デバイスには、有機化合物を含む層を有する有機フォトダイオードの活性層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。

【0055】

図１Ａ～図１Ｄに、本発明の一態様の表示装置の断面図を示す。

【0056】

図１Ａに示す表示装置５０Ａは、基板５１と基板５９との間に、受発光デバイスを有する層５３と、発光デバイスを有する層５７と、を有する。

【0057】

図１Ｂに示す表示装置５０Ｂは、基板５１と基板５９との間に、受発光デバイスを有する層５３、トランジスタを有する層５５、及び、発光デバイスを有する層５７を有する。

【0058】

表示装置５０Ａ及び表示装置５０Ｂは、発光デバイスを有する層５７から、緑色（Ｇ）の光及び青色（Ｂ）の光が射出され、受発光デバイスを有する層５３から赤色（Ｒ）の光が射出される構成である。なお、本発明の一態様の表示装置において、受発光デバイスを有する層５３が発する光の色は、赤色に限定されない。

【0059】

受発光デバイスを有する層５３に含まれる受発光デバイスは、表示装置５０Ａまたは表示装置５０Ｂの外部から入射した光を検出することができる。当該受発光デバイスは、例えば、緑色（Ｇ）の光及び青色（Ｂ）の光のうち一方または双方を検出することができる。

【0060】

本発明の一態様の表示装置は、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つの受発光デバイスまたは１つの発光デバイスを有する。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。少なくとも１色の副画素は、受発光デバイスを有する。受発光デバイスは、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発光デバイスを有していてもよい。

【0061】

トランジスタを有する層５５は、例えば、受発光デバイスと電気的に接続されるトランジスタ、及び、発光デバイスと電気的に接続されるトランジスタを有する。トランジスタを有する層５５は、さらに、配線、電極、端子、容量、抵抗などを有していてもよい。

【0062】

本発明の一態様の表示装置は、表示装置に接触している指などの対象物を検出する機能を有していてもよい（図１Ｃ）。または、表示装置に近接している（接触していない）対象物を検出する機能を有していてもよい（図１Ｄ）。例えば、図１Ｃ及び図１Ｄに示すように、発光デバイスを有する層５７において発光デバイスが発した光を、表示装置５０Ｂに接触または近接した指５２が反射することで、受発光デバイスを有する層５３における受発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５０Ｂに指５２が接触または近接したことを検出することができる。

【0063】

［画素］
図１Ｅ～図１Ｇに、画素の一例を示す。なお、副画素の配列は図示した順序に限定されない。例えば、副画素（Ｂ）と副画素（Ｇ）の位置を逆にしても構わない。

【0064】

図１Ｅに示す画素は、ストライプ配列が適用され、赤色の光を呈し、かつ、受光機能を有する副画素（Ｒ・ＰＤ）、緑色の光を呈する副画素（Ｇ）、及び、青色の光を呈する副画素（Ｂ）を有する。画素が、Ｒ、Ｇ、Ｂの３つの副画素からなる表示装置において、Ｒの副画素に用いる発光デバイスを、受発光デバイスに置き換えることで、画素に受光機能を有する表示装置を作製することができる。

【0065】

図１Ｆに示す画素は、マトリクス配列が適用され、赤色の光を呈し、かつ、受光機能を有する副画素（Ｒ・ＰＤ）、緑色の光を呈する副画素（Ｇ）、青色の光を呈する副画素（Ｂ）、及び、白色の光を呈する副画素（Ｗ）を有する。画素が、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの４つの副画素からなる表示装置においても、Ｒの副画素に用いる発光デバイスを、受発光デバイスに置き換えることで、画素に受光機能を有する表示装置を作製することができる。

【0066】

図１Ｇに示す画素は、ペンタイル配列が適用され、画素によって組み合わせの異なる２色の光を呈する副画素を有する。図１Ｇに示す左上の画素と右下の画素は、赤色の光を呈し、かつ、受光機能を有する副画素（Ｒ・ＰＤ）、及び、緑色の光を呈する副画素（Ｇ）を有する。図１Ｇに示す左下の画素と右上の画素は、緑色の光を呈する副画素（Ｇ）、及び、青色の光を呈する副画素（Ｂ）を有する。なお、図１Ｇに示す副画素の形状は、当該副画素が有する発光デバイスまたは受発光デバイスの上面形状を示している。

【0067】

以上のように、本実施の形態の表示装置には、様々な配列の画素を適用することができる。本実施の形態の表示装置は、画素に受光機能を組み込むために画素配列を変更する必要がないため、開口率及び精細度を低減させずに、表示部に撮像機能及びセンシング機能の一方または双方を付加することができる。

【0068】

［受発光デバイス］
図２Ａ～図２Ｅに、受発光デバイスの積層構造の例を示す。

【0069】

受発光デバイスは、一対の電極間に、少なくとも、活性層及び発光層を有する。

【0070】

受発光デバイスは、活性層及び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、正孔ブロック性の高い物質、電子輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、電子ブロック性の高い物質、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。

【0071】

図２Ａ～図２Ｃに示す受発光デバイスは、それぞれ、第１の電極１８０、正孔注入層１８１、正孔輸送層１８２、活性層１８３、発光層１９３、電子輸送層１８４、電子注入層１８５、及び第２の電極１８９を有する。

【0072】

なお、図２Ａ～図２Ｃに示す受発光デバイスは、それぞれ、発光デバイスに、活性層１８３を追加した構成ということができる。そのため、発光デバイスの作製工程に、活性層１８３を成膜する工程を追加するのみで、発光デバイスの形成と並行して受発光デバイスを形成することができる。また、発光デバイスと受発光デバイス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、表示部に撮像機能及びセンシング機能の一方または双方を付与することができる。

【0073】

発光層１９３と活性層１８３との積層順は限定されない。図２Ａでは、正孔輸送層１８２上に活性層１８３が設けられ、活性層１８３上に発光層１９３が設けられている例を示す。また、図２Ｂでは、正孔輸送層１８２上に発光層１９３が設けられ、発光層１９３上に活性層１８３が設けられている例を示す。また、活性層１８３と発光層１９３とは、図２Ａ、図２Ｂに示すように、互いに接していてもよい。

【0074】

図２Ｃに示すように、活性層１８３と発光層１９３との間にバッファ層が挟まれていることが好ましい。バッファ層としては、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、正孔ブロック層、及び電子ブロック層等のうち少なくとも１層を用いることができる。または、バッファ層として、バイポーラ性材料を含む層を用いてもよい。図２Ｃでは、バッファ層として正孔輸送層１８２を用いる例を示す。

【0075】

活性層１８３と発光層１９３との間にバッファ層を設けることで、発光層１９３から活性層１８３に励起エネルギーが移動することを抑制できる。また、バッファ層を用いて、微小共振（マイクロキャビティ）構造の光路長（キャビティ長）を調整することもできる。したがって、活性層１８３と発光層１９３との間にバッファ層を有する受発光デバイスからは、高い発光効率を得ることができる。

【0076】

図２Ｄに示す受発光デバイスは、正孔輸送層１８２を有さない点で、図２Ａ、図２Ｃに示す受発光デバイスと異なる。受発光デバイスは、正孔注入層１８１、正孔輸送層１８２、電子輸送層１８４、及び電子注入層１８５のうち少なくとも１層を有していなくてもよい。また、受発光デバイスは、正孔ブロック層、電子ブロック層など、他の機能層を有していてもよい。

【0077】

図２Ｅに示す受発光デバイスは、活性層１８３及び発光層１９３を有さず、発光層と活性層を兼ねる層１８６を有する点で、図２Ａ～図２Ｃに示す受発光デバイスと異なる。

【0078】

発光層と活性層を兼ねる層１８６としては、例えば、活性層１８３に用いることができるｎ型半導体と、活性層１８３に用いることができるｐ型半導体と、発光層１９３に用いることができる発光物質と、の３つの材料を含む層を用いることができる。

【0079】

なお、ｎ型半導体とｐ型半導体との混合材料の吸収スペクトルの最も低エネルギー側の吸収帯と、発光物質の発光スペクトル（ＰＬスペクトル）の最大ピークと、は互いに重ならないことが好ましく、十分に離れていることがより好ましい。

【0080】

受発光デバイスにおいて、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。

【0081】

受発光デバイスを発光デバイスとして駆動する際、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る。正孔注入層は、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や、正孔輸送性材料とアクセプター性材料（電子受容性材料）とを含む複合材料を用いることができる。

【0082】

受発光デバイスを発光デバイスとして駆動する際、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。受発光デバイスを受光デバイスとして駆動する際、正孔輸送層は、活性層において入射した光に基づき発生した正孔を陽極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）や芳香族アミン（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。

【0083】

受発光デバイスを発光デバイスとして駆動する際、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。受発光デバイスを受光デバイスとして駆動する際、電子輸送層は、活性層において入射した光に基づき発生した電子を陰極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。

【0084】

受発光デバイスを発光デバイスとして駆動する際、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る。電子注入層は、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。

【0085】

発光層１９３は、発光物質を含む層である。発光層１９３は、１種または複数種の発光物質を有することができる。発光物質としては、青色、紫色、青紫色、緑色、黄緑色、黄色、橙色、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。

【0086】

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

【0087】

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、ナフタレン誘導体などが挙げられる。

【0088】

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、希土類金属錯体等が挙げられる。

【0089】

発光層１９３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、正孔輸送性材料及び電子輸送性材料の一方または双方を用いることができる。また、１種または複数種の有機化合物として、バイポーラ性材料、またはＴＡＤＦ材料を用いてもよい。

【0090】

発光層１９３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及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。

【0091】

励起錯体を形成する材料の組み合わせとしては、正孔輸送性材料のＨＯＭＯ準位（最高被占有軌道準位）が電子輸送性材料のＨＯＭＯ準位以上の値であると好ましい。正孔輸送性材料のＬＵＭＯ準位（最低空軌道準位）が電子輸送性材料のＬＵＭＯ準位以上の値であると好ましい。材料のＬＵＭＯ準位及びＨＯＭＯ準位は、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定によって測定される材料の電気化学特性（還元電位及び酸化電位）から導出することができる。

【0092】

励起錯体の形成は、例えば正孔輸送性材料の発光スペクトル、電子輸送性材料の発光スペクトル、及びこれら材料を混合した混合膜の発光スペクトルを比較し、混合膜の発光スペクトルが、各材料の発光スペクトルよりも長波長シフトする（または長波長側に新たなピークを持つ）現象を観測することにより確認することができる。または、正孔輸送性材料の過渡フォトルミネッセンス（ＰＬ）、電子輸送性材料の過渡ＰＬ、及びこれら材料を混合した混合膜の過渡ＰＬを比較し、混合膜の過渡ＰＬ寿命が、各材料の過渡ＰＬ寿命よりも長寿命成分を有する、または遅延成分の割合が大きくなるなどの過渡応答の違いを観測することにより、確認することができる。また、上述の過渡ＰＬは過渡エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）と読み替えても構わない。すなわち、正孔輸送性材料の過渡ＥＬ、電子輸送性を有する材料の過渡ＥＬ、及びこれらの混合膜の過渡ＥＬを比較し、過渡応答の違いを観測することによっても、励起錯体の形成を確認することができる。

【0093】

活性層１８３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、発光層１９３と、活性層１８３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。

【0094】

活性層１８３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。フラーレンは、サッカーボールのような形状を有し、当該形状はエネルギー的に安定である。フラーレンは、ＨＯＭＯ準位及びＬＵＭＯ準位の双方が深い（低い）。フラーレンは、ＬＵＭＯ準位が深いため、電子受容性（アクセプター性）が極めて高い。通常、ベンゼンのように、平面にπ電子共役（共鳴）が広がると、電子供与性（ドナー性）が高くなるが、フラーレンは球体形状であるため、π電子が大きく広がっているにも関わらず、電子受容性が高くなる。電子受容性が高いと、電荷分離を高速に効率よく起こすため、受光デバイスとして有益である。Ｃ_６０、Ｃ_７０ともに可視光領域に広い吸収帯を有しており、特にＣ_７０はＣ_６０に比べてπ電子共役系が大きく、長波長領域にも広い吸収帯を有するため好ましい。

【0095】

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、キノン誘導体等が挙げられる。

【0096】

活性層１８３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）、キナクリドン等の電子供与性の有機半導体材料が挙げられる。

【0097】

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、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、ポリチオフェン誘導体等が挙げられる。

【0098】

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。

【0099】

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。

【0100】

例えば、活性層１８３は、ｎ型半導体とｐ型半導体と共蒸着して形成することが好ましい。

【0101】

発光層と活性層を兼ねる層１８６は、上述の発光物質、ｎ型半導体、及びｐ型半導体を用いて形成することが好ましい。

【0102】

正孔注入層１８１、正孔輸送層１８２、活性層１８３、発光層１９３、電子輸送層１８４、電子注入層１８５、及び、発光層と活性層を兼ねる層１８６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。各層は、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。

【0103】

以下では、図３～図５を用いて、本発明の一態様の表示装置が有する受発光デバイス及び発光デバイスの詳細な構成について説明する。

【0104】

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トップエミッション型、発光デバイスが形成されている基板側に光を射出するボトムエミッション型、両面に光を射出するデュアルエミッション型のいずれであってもよい。

【0105】

図３～図５では、トップエミッション型の表示装置を例に挙げて説明する。

【0106】

［構成例１］
図３Ａ、図３Ｂに示す表示装置は、基板１５１上に、トランジスタを有する層５５を介して、青色（Ｂ）の光を発する発光デバイス４７Ｂ、緑色（Ｇ）の光を発する発光デバイス４７Ｇ、赤色（Ｒ）の光を発し、かつ、受光機能を有する受発光デバイス４７Ｒ（ＰＤ）を有する。

【0107】

図３Ａでは、受発光デバイス４７Ｒ（ＰＤ）が発光デバイスとして機能する場合を示す。図３Ａでは、発光デバイス４７Ｂが青色の光を発し、発光デバイス４７Ｇが緑色の光を発し、受発光デバイス４７Ｒ（ＰＤ）が赤色の光を発している例を示す。

【0108】

図３Ｂでは、受発光デバイス４７Ｒ（ＰＤ）が受光デバイスとして機能する場合を示す。図３Ｂでは、発光デバイス４７Ｂが発する青色の光と、発光デバイス４７Ｇが発する緑色の光と、を、受発光デバイス４７Ｒ（ＰＤ）が検出している例を示す。

【0109】

発光デバイス４７Ｂ、発光デバイス４７Ｇ、及び受発光デバイス４７Ｒ（ＰＤ）は、それぞれ、画素電極１９１及び共通電極１１５を有する。本実施の形態では、画素電極１９１が陽極として機能し、共通電極１１５が陰極として機能する場合を例に挙げて説明する。

【0110】

本実施の形態では、発光デバイスと同様に、受発光デバイス４７Ｒ（ＰＤ）においても、画素電極１９１が陽極として機能し、共通電極１１５が陰極として機能するものとして説明する。つまり、受発光デバイス４７Ｒ（ＰＤ）は、画素電極１９１と共通電極１１５との間に逆バイアスをかけて駆動することで、受発光デバイス４７Ｒ（ＰＤ）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。

【0111】

共通電極１１５は、発光デバイス４７Ｂ、発光デバイス４７Ｇ、及び受発光デバイス４７Ｒ（ＰＤ）に共通で用いられる。発光デバイス４７Ｂ、発光デバイス４７Ｇ、及び受発光デバイス４７Ｒ（ＰＤ）が有する画素電極１９１は、互いに電気的に絶縁されている（電気的に分離されている、ともいう）。

【0112】

発光デバイス４７Ｂ、発光デバイス４７Ｇ、及び受発光デバイス４７Ｒ（ＰＤ）が有する一対の電極の材料及び膜厚等は等しくすることができる。これにより、表示装置の作製コストの削減及び作製工程の簡略化ができる。

【0113】

図３Ａ、図３Ｂに示す表示装置の構成について、具体的に説明する。

【0114】

発光デバイス４７Ｂは、画素電極１９１上に、バッファ層１９２Ｂ、発光層１９３Ｂ、及びバッファ層１９４Ｂをこの順で有する。発光層１９３Ｂは、青色の光を発する発光物質を有する。発光デバイス４７Ｂは、青色の光を発する機能を有する。

【0115】

発光デバイス４７Ｇは、画素電極１９１上に、バッファ層１９２Ｇ、発光層１９３Ｇ、及びバッファ層１９４Ｇをこの順で有する。発光層１９３Ｇは、緑色の光を発する発光物質を有する。発光デバイス４７Ｇは、緑色の光を発する機能を有する。

【0116】

受発光デバイス４７Ｒ（ＰＤ）は、画素電極１９１上に、バッファ層１９２Ｒ、活性層１８３、発光層１９３Ｒ、及びバッファ層１９４Ｒをこの順で有する。発光層１９３Ｒは、赤色の光を発する発光物質を有する。活性層１８３は、赤色の光よりも短波長の光（例えば、緑色の光及び青色の光の一方または双方）を吸収する有機化合物を有する。なお、活性層１８３には、可視光だけでなく、紫外光を吸収する有機化合物を用いてもよい。受発光デバイス４７Ｒ（ＰＤ）は、赤色の光を発する機能を有する。受発光デバイス４７Ｒ（ＰＤ）は、発光デバイス４７Ｇ及び発光デバイス４７Ｂの少なくとも一方の発光を検出する機能を有し、双方の発光を検出する機能を有することが好ましい。

【0117】

活性層１８３は、赤色の光を吸収しにくく、かつ、赤色の光よりも短波長の光を吸収する有機化合物を有することが好ましい。これにより、受発光デバイス４７Ｒ（ＰＤ）は、赤色の光を効率よく発する機能と、赤色の光よりも短波長の光を精度よく検出する機能とを、備えることができる。

【0118】

画素電極１９１、バッファ層１９２Ｒ、バッファ層１９２Ｇ、バッファ層１９２Ｂ、活性層１８３、発光層１９３Ｒ、発光層１９３Ｇ、発光層１９３Ｂ、バッファ層１９４Ｒ、バッファ層１９４Ｇ、バッファ層１９４Ｂ、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。

【0119】

図３Ａ、図３Ｂに示す表示装置において、バッファ層、活性層、及び発光層は、デバイスごとに作り分けられる層である。

【0120】

バッファ層１９２Ｒ、１９２Ｇ、１９２Ｂは、それぞれ、正孔注入層及び正孔輸送層の一方または双方を有することができる。さらに、バッファ層１９２Ｒ、１９２Ｇ、１９２Ｂは、電子ブロック層を有していてもよい。バッファ層１９４Ｂ、１９４Ｇ、１９４Ｒは、それぞれ、電子注入層及び電子輸送層の一方または双方を有することができる。さらに、バッファ層１９４Ｒ、１９４Ｇ、１９４Ｂは、正孔ブロック層を有していてもよい。なお、発光デバイスを構成する各層の材料等については、上述の受発光デバイスを構成する各層の説明を参照できる。

【0121】

［構成例２］
図４Ａ、図４Ｂに示すように、発光デバイス４７Ｂ、発光デバイス４７Ｇ、及び受発光デバイス４７Ｒ（ＰＤ）は、一対の電極間に、共通の層を有していてもよい。これにより、作製工程を大幅に増やすことなく、表示装置に受発光デバイスを内蔵することができる。

【0122】

図４Ａに示す発光デバイス４７Ｂ、発光デバイス４７Ｇ、及び受発光デバイス４７Ｒ（ＰＤ）は、図３Ａ、図３Ｂに示す構成に加えて、共通層１１２及び共通層１１４を有する。

【0123】

図４Ｂに示す発光デバイス４７Ｂ、発光デバイス４７Ｇ、及び受発光デバイス４７Ｒ（ＰＤ）は、バッファ層１９２Ｒ、１９２Ｇ、１９２Ｂ及びバッファ層１９４Ｒ、１９４Ｇ、１９４Ｂを有さず、共通層１１２及び共通層１１４を有する点で、図３Ａ、図３Ｂに示す構成と異なる。

【0124】

共通層１１２は、正孔注入層及び正孔輸送層の一方または双方を有することができる。共通層１１４は、電子注入層及び電子輸送層の一方または双方を有することができる。

【0125】

共通層１１２及び共通層１１４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。

【0126】

［構成例３］
図５Ａに示す表示装置は、受発光デバイス４７Ｒ（ＰＤ）に、図２Ｃに示す積層構造を適用した例である。

【0127】

受発光デバイス４７Ｒ（ＰＤ）は、画素電極１９１上に、正孔注入層１８１、活性層１８３、正孔輸送層１８２Ｒ、発光層１９３Ｒ、電子輸送層１８４、電子注入層１８５、及び共通電極１１５をこの順で有する。

【0128】

正孔注入層１８１、電子輸送層１８４、電子注入層１８５、及び共通電極１１５は、発光デバイス４７Ｇ及び発光デバイス４７Ｂと共通の層である。

【0129】

発光デバイス４７Ｇは、画素電極１９１上に、正孔注入層１８１、正孔輸送層１８２Ｇ、発光層１９３Ｇ、電子輸送層１８４、電子注入層１８５、及び共通電極１１５をこの順で有する。

【0130】

発光デバイス４７Ｂは、画素電極１９１上に、正孔注入層１８１、正孔輸送層１８２Ｂ、発光層１９３Ｂ、電子輸送層１８４、電子注入層１８５、及び共通電極１１５をこの順で有する。

【0131】

本実施の形態の表示装置が有する発光デバイスには、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及び反射性を有する電極（半透過・半反射電極）を有することが好ましく、他方は、可視光に対する反射性を有する電極（反射電極）を有することが好ましい。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。

【0132】

なお、半透過・半反射電極は、反射電極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）との積層構造とすることができる。本明細書等では、それぞれ、半透過・半反射電極の一部として機能する、反射電極を画素電極または共通電極と記し、透明電極を光学調整層と記すことがあるが、透明電極（光学調整層）も、画素電極または共通電極としての機能を有するといえることがある。

【0133】

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。また、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。なお、表示装置に、近赤外光を発する発光デバイスを用いる場合、これらの電極の近赤外光（波長７５０ｎｍ以上１３００ｎｍ以下の光）の透過率、反射率も上記数値範囲であることが好ましい。

【0134】

正孔輸送層１８２Ｂ、１８２Ｇ、１８２Ｒは、それぞれ、光学調整層としての機能を有していてもよい。具体的には、発光デバイス４７Ｂは、一対の電極間の光学距離が青色の光を強める光学距離となるように、正孔輸送層１８２Ｂの膜厚を調整することが好ましい。同様に、発光デバイス４７Ｇは、一対の電極間の光学距離が緑色の光を強める光学距離となるように、正孔輸送層１８２Ｇの膜厚を調整することが好ましい。そして、受発光デバイス４７Ｒ（ＰＤ）は、一対の電極間の光学距離が赤色の光を強める光学距離となるように、正孔輸送層１８２Ｒの膜厚を調整することが好ましい。光学調整層として用いる層は、正孔輸送層に限定されない。なお、半透過・半反射電極が、反射電極と透明電極との積層構造の場合、一対の電極間の光学距離とは、一対の反射電極間の光学距離を示す。

【0135】

［構成例４］
図５Ｂに示す表示装置は、受発光デバイス４７Ｒ（ＰＤ）に、図２Ｄに示す積層構造を適用した例である。

【0136】

受発光デバイス４７Ｒ（ＰＤ）は、画素電極１９１上に、正孔注入層１８１、活性層１８３、発光層１９３Ｒ、電子輸送層１８４、電子注入層１８５、及び共通電極１１５をこの順で有する。

【0137】

正孔注入層１８１、電子輸送層１８４、電子注入層１８５、及び共通電極１１５は、発光デバイス４７Ｇ及び発光デバイス４７Ｂと共通の層である。

【0138】

発光デバイス４７Ｇは、画素電極１９１上に、正孔注入層１８１、正孔輸送層１８２Ｇ、発光層１９３Ｇ、電子輸送層１８４、電子注入層１８５、及び共通電極１１５をこの順で有する。

【0139】

発光デバイス４７Ｂは、画素電極１９１上に、正孔注入層１８１、正孔輸送層１８２Ｂ、発光層１９３Ｂ、電子輸送層１８４、電子注入層１８５、及び共通電極１１５をこの順で有する。

【0140】

正孔輸送層は、発光デバイス４７Ｇ及び発光デバイス４７Ｂに設けられ、受発光デバイス４７Ｒ（ＰＤ）には設けられていない。このように、活性層及び発光層以外にも、発光デバイス及び受発光デバイスのうち一方にのみ設けられている層があってもよい。

【0141】

以下では、図６～図１０を用いて、本発明の一態様の表示装置の詳細な構成について説明する。

【0142】

［表示装置１０Ａ］
図６Ａ、図６Ｂに表示装置１０Ａの断面図を示す。

【0143】

表示装置１０Ａは、発光デバイス１９０Ｂ、発光デバイス１９０Ｇ、及び受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）を有する。

【0144】

発光デバイス１９０Ｂは、画素電極１９１、バッファ層１９２Ｂ、発光層１９３Ｂ、バッファ層１９４Ｂ、及び共通電極１１５を有する。発光デバイス１９０Ｂは、青色の光２１Ｂを発する機能を有する。

【0145】

発光デバイス１９０Ｇは、画素電極１９１、バッファ層１９２Ｇ、発光層１９３Ｇ、バッファ層１９４Ｇ、及び共通電極１１５を有する。発光デバイス１９０Ｇは、緑色の光２１Ｇを発する機能を有する。

【0146】

受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）は、画素電極１９１、バッファ層１９２Ｒ、活性層１８３、発光層１９３Ｒ、バッファ層１９４Ｒ、及び共通電極１１５を有する。受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）は、赤色の光２１Ｒを発する機能と、光２２を検出する機能と、を有する。

【0147】

図６Ａでは、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）が発光デバイスとして機能する場合を示す。図６Ａでは、発光デバイス１９０Ｂが青色の光を発し、発光デバイス１９０Ｇが緑色の光を発し、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）が赤色の光を発している例を示す。

【0148】

図６Ｂでは、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）が受光デバイスとして機能する場合を示す。図６Ｂでは、発光デバイス１９０Ｂが発する青色の光と、発光デバイス１９０Ｇが発する緑色の光と、を、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）が検出している例を示す。

【0149】

画素電極１９１は、絶縁層２１４上に位置する。画素電極１９１の端部は、隔壁２１６によって覆われている。互いに隣り合う２つの画素電極１９１は隔壁２１６によって互いに電気的に絶縁されている（電気的に分離されている、ともいう）。

【0150】

隔壁２１６としては、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。隔壁２１６は、可視光を透過する層である。詳細は後述するが、隔壁２１６の代わりに、可視光を遮る隔壁２１７を設けてもよい。

【0151】

表示装置１０Ａは、一対の基板（基板１５１及び基板１５２）間に、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）、発光デバイス１９０Ｇ、発光デバイス１９０Ｂ、及びトランジスタ４２等を有する。

【0152】

受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）は、光を検出する機能を有する。具体的には、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）は、表示装置１０Ａの外部から入射される光２２を受光し、電気信号に変換する、光電変換デバイスである。光２２は、発光デバイス１９０Ｇ及び発光デバイス１９０Ｂの一方または双方の発光を対象物が反射した光ということもできる。また、光２２は、レンズを介して受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）に入射してもよい。

【0153】

発光デバイス１９０Ｇ及び発光デバイス１９０Ｂ（以下、まとめて、発光デバイス１９０とも記す）は、可視光を発する機能を有する。具体的には、発光デバイス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側に光を射出する電界発光デバイスである（光２１Ｇ、光２１Ｂ参照）。

【0154】

バッファ層１９２、発光層１９３、及びバッファ層１９４は、有機層（有機化合物を含む層）または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。共通電極１１５は可視光を透過する機能を有する。

【0155】

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４２が有するソースまたはドレインと電気的に接続される。トランジスタ４２は、発光デバイスまたは受発光デバイスの駆動を制御する機能を有する。

【0156】

受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）と電気的に接続される回路の少なくとも一部は、各色の発光デバイス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、表示装置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。

【0157】

受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）及び各色の発光デバイス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６Ａ等では、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、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）及び各色の発光デバイスなどの不純物が入り込むことを抑制し、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）及び各色の発光デバイ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。

【0158】

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、各色の発光デバイス１９０と重なる位置、及び、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）と重なる位置に開口を有する。なお、本明細書等において、発光デバイス１９０と重なる位置とは、具体的には、発光デバイス１９０の発光領域と重なる位置を指す。同様に、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）と重なる位置とは、具体的には、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）の発光領域及び受光領域と重なる位置を指す。

【0159】

図６Ｂに示すように、発光デバイス１９０の発光が対象物によって反射された光を受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）は検出することができる。しかし、発光デバイス１９０の発光が、表示装置１０Ａ内で反射され、対象物を介さずに、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）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、発光デバイス１９０Ｇが発した光２３は、基板１５２で反射され、反射光２４が受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）に入射することがある。遮光層ＢＭを設けることで、反射光２４が受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）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、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）を用いたセンサの感度を高めることができる。

【0160】

遮光層ＢＭとしては、発光デバイス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。

【0161】

［表示装置１０Ｂ］
図７Ａに示す表示装置１０Ｂは、発光デバイス１９０及び受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）が、それぞれ、バッファ層１９２及びバッファ層１９４を有さず、共通層１１２及び共通層１１４を有する点で、表示装置１０Ａと異なる。なお、以降の表示装置の説明において、先に説明した表示装置と同様の構成については、説明を省略することがある。

【0162】

なお、発光デバイス１９０Ｂ、発光デバイス１９０Ｇ、及び受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）の積層構造は、表示装置１０Ａ、１０Ｂに示す構成に限られない。各デバイスには、例えば、図２～図５に示す積層構造などを適宜適用することができる。

【0163】

［表示装置１０Ｃ］
図７Ｂに示す表示装置１０Ｃ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を有する点で、表示装置１０Ｂと異なる。

【0164】

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。

【0165】

表示装置１０Ｃは、作製基板上に形成された絶縁層２１２、トランジスタ４２、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）、及び発光デバイス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、表示装置１０Ｃ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。

【0166】

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。

【0167】

本実施の形態の表示装置が有する基板には、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。

【0168】

［表示装置１０Ｄ］
図８Ａに表示装置１０Ｄの断面図を示す。

【0169】

受発光デバイスは、発光デバイスの発光が対象物によって反射された光を検出する。しかし、発光デバイスの発光が、表示装置内で反射され、対象物を介さずに、受発光デバイスに入射されてしまう場合がある。このような迷光は光検出時にノイズとなり、Ｓ／Ｎ比（Ｓｉｇｎａｌ－ｔｏ－ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ）を低下させる要因となる。発光デバイス及び受発光デバイスが設けられている面よりも表示面側に遮光層ＢＭを設けることで、迷光の影響を抑制することができる。これにより、ノイズを低減し、受発光デバイスを用いたセンサの感度を高めることができる。

【0170】

遮光層ＢＭが発光デバイスから近い位置にあるほど、表示装置内の発光デバイスの迷光を抑制し、センサの感度を高めることができる。一方で、遮光層ＢＭが受発光デバイスから遠い位置にあるほど、受発光デバイスの撮像範囲の面積を狭くすることができ、撮像の解像度を高めることができる。

【0171】

そこで、遮光層ＢＭから受発光デバイスまでの距離と、遮光層ＢＭから発光デバイスまでの距離と、に差が生じるよう、遮光層を形成する面に構造物（例えば樹脂層）を設けてもよい。構造物のレイアウト及び厚さを調整することで、遮光層ＢＭから受発光デバイスまでの距離を長くし、かつ、遮光層ＢＭから発光デバイスまでの距離を短くすることができる。これにより、センサのノイズを低減しつつ、撮像の解像度を高めることができる。

【0172】

なお、遮光層ＢＭから受発光デバイスまでの距離と、遮光層ＢＭから発光デバイスまでの距離と、の差が大きすぎると、色によって視野角依存性が変わってしまう。そのため、表示装置の用途などに応じて、表示品位及び撮像品位のバランスがとれる範囲内で、構造物のレイアウト及び厚さを調整することが好ましい。

【0173】

表示装置１０Ｄは、樹脂層１５９を有する点で、表示装置１０Ａと異なる。

【0174】

樹脂層１５９は、基板１５２の基板１５１側の面に設けられている。樹脂層１５９は、発光デバイス１９０Ｇと重なる位置及び発光デバイス１９０Ｂと重なる位置に設けられ、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）と重なる位置には設けられない。

【0175】

樹脂層１５９は、例えば、図８Ｂに示すように、発光デバイス１９０Ｇと重なる位置及び発光デバイス１９０Ｂと重なる位置に島状に設けられ、かつ、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）と重なる位置には設けられない構成とすることができる。または、樹脂層１５９は、例えば、図８Ｃに示すように、発光デバイス１９０Ｇと重なる位置及び発光デバイス１９０Ｂと重なる位置に設けられ、かつ、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）と重なる位置に開口１５９ｐを有する構成とすることができる。

【0176】

基板１５２の基板１５１側の面及び樹脂層１５９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、発光デバイス１９０Ｂと重なる位置、発光デバイス１９０Ｇと重なる位置、及び、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）と重なる位置に開口を有する。

【0177】

例えば、遮光層ＢＭは、樹脂層１５９を通過し基板１５２の基板１５１側の面で反射した迷光２３ａを吸収することができる。また、遮光層ＢＭは、樹脂層１５９に届く前に迷光２３ｂを吸収することができる。これにより、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）に入射する迷光を低減することができる。したがって、ノイズを低減し、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）を用いたセンサの感度を高めることができる。特に、遮光層ＢＭが発光デバイス１９０から近い位置にあると、迷光をより低減できるため好ましい。また、遮光層ＢＭが発光デバイス１９０から近い位置にあると、表示の視野角依存性を抑制できるため、表示品位の向上の観点からも好ましい。

【0178】

また、遮光層ＢＭを設けることで、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）が光を検出する範囲を制御することができる。遮光層ＢＭが受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）から離れた位置にあると、撮像範囲が狭くなり、撮像の解像度を高めることができる。

【0179】

樹脂層１５９が開口を有する場合、遮光層ＢＭは、当該開口の少なくとも一部、及び当該開口にて露出している樹脂層１５９の側面の少なくとも一部を覆うことが好ましい。

【0180】

樹脂層１５９が島状に設けられている場合、遮光層ＢＭは、樹脂層１５９の側面の少なくとも一部を覆うことが好ましい。

【0181】

このように、樹脂層１５９の形状に沿って遮光層ＢＭが設けられるため、遮光層ＢＭから発光デバイス１９０（具体的には、発光デバイス１９０の発光領域）までの距離は、遮光層ＢＭから受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）（具体的には、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）の受光領域）までの距離に比べて短くなる。これにより、センサのノイズを低減しつつ、撮像の解像度を高め、かつ、表示の視野角依存性を抑制することができる。したがって、表示装置における表示品位と撮像品位との双方を高めることができる。

【0182】

樹脂層１５９は、発光デバイス１９０の発光を透過する層である。樹脂層１５９の材料としては、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。なお、基板１５２と遮光層ＢＭとの間に設ける構造物は、樹脂層に限定されず、無機絶縁膜などを用いてもよい。当該構造物の厚さが厚いほど、遮光層から受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）までの距離と、遮光層から発光デバイス１９０までの距離と、に差が生じる。樹脂などの有機絶縁膜は厚く形成することが容易であるため、当該構造物として好適である。

【0183】

遮光層ＢＭから受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）までの距離と、遮光層ＢＭから発光デバイス１９０までの距離と、を比較するために、例えば、遮光層ＢＭの受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）側の端部から共通電極１１５までの最短距離Ｌ１と、遮光層ＢＭの発光デバイス１９０側の端部から共通電極１１５までの最短距離Ｌ２と、を用いることができる。最短距離Ｌ１に比べて、最短距離Ｌ２が短いことで、発光デバイス１９０からの迷光を抑制し、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）を用いたセンサの感度を高めることができる。最短距離Ｌ２に比べて、最短距離Ｌ１が長いことで、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）の撮像範囲を狭くすることができ、撮像の解像度を高めることができる。

【0184】

また、接着層１４２における、発光デバイス１９０と重なる部分に比べて、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）と重なる部分が厚い構成とすることでも、遮光層ＢＭから受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）までの距離と、遮光層ＢＭから発光デバイス１９０までの距離と、に差を生じさせることができる。

【0185】

［表示装置１０Ｅ］
図９Ａに、表示装置１０Ｅの断面図を示す。図９Ａは、図９Ｂ、図９Ｃに示す上面図における一点鎖線Ａ１－Ａ２間の断面図に相当する。

【0186】

上面視（平面視ともいえる）において、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）と、発光デバイス１９０Ｇとの間には、遮光層２１９が設けられている。同様に、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）と、発光デバイス１９０Ｂとの間にも、遮光層２１９が設けられている。受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）と発光デバイス１９０との間に遮光層を設けることで、迷光が受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）に入射することを抑制できる。

【0187】

遮光層２１９は、図９Ｂに示すように、複数の受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）と隣接していてもよく、図９Ｃに示すように、１つの受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）にのみ隣接していてもよい。

【0188】

図９Ａに示すように、隔壁２１６は、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）と発光デバイス１９０Ｇとの間に、開口を有する。そして、開口を覆うように、遮光層２１９が設けられている。遮光層２１９は、隔壁２１６の開口、及び、開口にて露出した隔壁２１６の側面を覆うことが好ましい。遮光層２１９は、さらに、隔壁２１６の上面の少なくとも一部を覆うことが好ましい。

【0189】

隔壁２１６に開口を設けず、隔壁２１６上に遮光層２１９を設ける構成とすることもできるが、迷光が隔壁２１６を透過して受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）に入射する可能性がある。隔壁２１６に開口を設け、当該開口を埋めるように遮光層２１９を設ける構成とすることで、隔壁２１６を透過した迷光が、隔壁２１６の開口にて遮光層２１９で吸収される。これにより、迷光が受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）に入射することを抑制できる。

【0190】

遮光層２１９は、順テーパ形状であることが好ましい。なお、順テーパ形状を有する層は、当該層の側面と底面との間の角度（テーパ角）が、０°より大きく９０°未満である。これにより、遮光層２１９上に設けられる膜（共通電極１１５及び保護層１９５など）の被覆性を高めることができる。

【0191】

遮光層２１９は、少なくとも、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）が検出する光の波長を吸収することが好ましい。例えば、発光デバイス１９０Ｇが発する緑色の光を受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）が検出する場合、遮光層２１９は、少なくとも緑色の光を吸収することが好ましい。例えば、遮光層２１９が、赤色のカラーフィルタを有すると、緑色の光を吸収することができ、反射光が受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）に入射することを抑制できる。遮光層２１９は、顔料もしくは染料を含む樹脂材料等を用いて形成されたブラックマトリクスであってもよい。遮光層２１９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。または、遮光層２１９として、茶色レジスト材料を用いて、着色された絶縁層を形成してもよい。

【0192】

例えば、発光デバイス１９０Ｇが発する緑色の光を受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）が検出する場合、発光デバイス１９０Ｇが発した光は、基板１５２及び隔壁２１６で反射され、反射光が受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）に入射することがある。また、発光デバイス１９０Ｇが発した光が隔壁２１６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、反射光が受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）に入射することがある。表示装置１０Ｅでは、遮光層ＢＭ及び遮光層２１９によって光が吸収されることで、このような反射光が受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）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、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）を用いたセンサの感度を高めることができる。

【0193】

例えば、遮光層ＢＭは、迷光２３ｂが基板１５２に届く前に、その多くを吸収することができる。さらに、迷光２３ｂの一部が遮光層ＢＭで反射しても、遮光層２１９が迷光２３ｂを吸収することで、迷光２３ｂがトランジスタ又は配線等に入射することを抑制できる。したがって、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）に迷光が到達することを抑制できる。迷光２３ｂが遮光層ＢＭと遮光層２１９に当たる回数が多いほど、吸収される光量を増やすことができ、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）に到達する迷光の量を極めて少なくすることができる。

【0194】

また、遮光層２１９が光を吸収することで、発光デバイスから直接、遮光層２１９に入射された迷光２３ｄを、遮光層２１９によって吸収することができる。このことからも、遮光層２１９を設けることで、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）に入射する迷光を低減することができる。

【0195】

また、遮光層ＢＭを設けることで、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）が光を検出する範囲を制御することができる。遮光層ＢＭから受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）までの距離が長いと、撮像範囲が狭くなり、撮像の解像度を高めることができる。

【0196】

［表示装置１０Ｆ］
図１０Ａに示す表示装置１０Ｆは、可視光を透過する隔壁２１６を有さず、可視光を遮る隔壁２１７を有する点で、表示装置１０Ｄと異なる。

【0197】

隔壁２１７は、発光デバイス１９０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。

【0198】

表示装置１０Ｄ（図８Ａ）において、発光デバイス１９０が発した光は、基板１５２及び隔壁２１６で反射され、反射光が受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）に入射することがある。また、発光デバイス１９０が発した光が隔壁２１６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、反射光が受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）に入射することがある。表示装置１０Ｆでは、隔壁２１７によって光が吸収されることで、このような反射光が受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）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、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）を用いたセンサの感度を高めることができる。

【0199】

隔壁２１７は、少なくとも、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）が検出する光の波長を吸収することが好ましい。例えば、発光デバイス１９０が発する緑色の光を受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）が検出する場合、隔壁２１７は、少なくとも緑色の光を吸収することが好ましい。例えば、隔壁２１７が、赤色のカラーフィルタを有すると、緑色の光を吸収することができ、反射光が受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）に入射することを抑制できる。

【0200】

遮光層ＢＭは、樹脂層１５９に届く前に迷光２３ｂの多くを吸収することができるが、迷光２３ｂの一部は反射し、隔壁２１７に入射することがある。隔壁２１７が迷光２３ｂを吸収する構成であると、迷光２３ｂがトランジスタ又は配線等に入射することを抑制できる。したがって、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）に迷光２３ｃが到達することを抑制することができる。迷光２３ｂが遮光層ＢＭと隔壁２１７に当たる回数が多いほど、吸収される光量を増やすことができ、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）に到達する迷光２３ｃの量を極めて少なくすることができる。樹脂層１５９の厚さが厚いと、迷光２３ｂが遮光層ＢＭと隔壁２１７に当たる回数を増やすことができるため、好ましい。

【0201】

また、隔壁２１７が光を吸収することで、発光デバイス１９０から直接、隔壁２１７に入射された迷光２３ｄを、隔壁２１７によって吸収することができる。このことからも、隔壁２１７を設けることで、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）に入射する迷光を低減することができる。

【0202】

［表示装置１０Ｇ］
図１０Ｂに示す表示装置１０Ｇは、可視光を透過する隔壁２１６を有さず、可視光を遮る隔壁２１７を有する点で、表示装置１０Ｅと主に異なる。

【0203】

遮光層２１９は、隔壁２１７上に位置する。隔壁２１７は、隔壁２１６とは異なり、発光デバイスが発した光を吸収することができるため、隔壁２１７に開口を設けなくてよい。発光デバイスから隔壁２１７に入射された迷光は、隔壁２１７で吸収される。発光デバイスから遮光層２１９に入射された迷光２３ｄは、遮光層２１９で吸収される。

【0204】

以下では、図１１～図１５を用いて、本発明の一態様の表示装置の、より詳細な構成について説明する。

【0205】

［表示装置１００Ａ］
図１１に表示装置１００Ａの斜視図を示し、図１２に、表示装置１００Ａの断面図を示す。

【0206】

表示装置１００Ａは、基板１５２と基板１５１とが貼り合わされた構成を有する。図１１では、基板１５２を破線で明示している。

【0207】

表示装置１００Ａは、表示部１６２、回路１６４、配線１６５等を有する。図１１では表示装置１００Ａ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、表示装置１００Ａ、ＩＣ、及びＦＰＣを有する表示モジュールということもできる。

【0208】

回路１６４としては、例えば走査線駆動回路を用いることができる。

【0209】

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、またはＩＣ１７３から配線１６５に入力される。

【0210】

図１１では、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式またはＣＯＦ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｆｉｌｍ）方式等により、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または信号線駆動回路などを有するＩＣを適用できる。なお、表示装置１００Ａ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。

【0211】

図１２に、図１１で示した表示装置１００Ａ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例を示す。

【0212】

図１２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、トランジスタ２０７、発光デバイス１９０Ｂ、発光デバイス１９０Ｇ、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）等を有する。

【0213】

基板１５２と絶縁層２１４は接着層１４２を介して接着されている。発光デバイス１９０Ｂ、発光デバイス１９０Ｇ、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）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、発光デバイス１９０Ｂ、発光デバイス１９０Ｇ、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）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。

【0214】

発光デバイス１９０Ｂは、絶縁層２１４側から画素電極１９１、共通層１１２、発光層１９３Ｂ、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２０７が有する導電層２２２ｂと接続されている。トランジスタ２０７は、発光デバイス１９０Ｂ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。

【0215】

発光デバイス１９０Ｇは、絶縁層２１４側から画素電極１９１、共通層１１２、発光層１９３Ｇ、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、発光デバイス１９０Ｇの駆動を制御する機能を有する。

【0216】

受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）は、絶縁層２１４側から画素電極１９１、共通層１１２、活性層１８３、発光層１９３Ｒ、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２０５が有する導電層２２２ｂと電気的に接続されている。トランジスタ２０５は、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）の駆動を制御する機能を有する。

【0217】

発光デバイス１９０Ｂ、発光デバイス１９０Ｇ、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）が発する光は、基板１５２側に射出される。また、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）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。

【0218】

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、発光デバイス１９０Ｂ、発光デバイス１９０Ｇ、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）に共通して用いられる。受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）は、赤色の光を呈する発光デバイスの構成に活性層１８３を追加した構成である。また、発光デバイス１９０Ｂ、発光デバイス１９０Ｇ、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）は、活性層１８３と各色の発光層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、表示装置１００Ａの表示部１６２に受光機能を付加することができる。

【0219】

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、発光デバイス１９０Ｂ、発光デバイス１９０Ｇ、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）のそれぞれと重なる位置に開口を有する。遮光層ＢＭを設けることで、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）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、対象物を介さずに、発光デバイス１９０から受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）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。

【0220】

トランジスタ２０１、トランジスタ２０５、トランジスタ２０６、及びトランジスタ２０７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。

【0221】

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。

【0222】

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。

【0223】

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を用いることができる。また、酸化ハフニウム膜、酸化窒化ハフニウム膜、窒化酸化ハフニウム膜、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。なお、基板１５１とトランジスタとの間に下地膜を設けてもよい。当該下地膜にも上記の無機絶縁膜を用いることができる。

【0224】

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、表示装置１００Ａの端部近傍に開口を有することが好ましい。これにより、表示装置１００Ａの端部から有機絶縁膜を介して不純物が入り込む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装置１００Ａの端部よりも内側にくるように有機絶縁膜を形成し、表示装置１００Ａの端部に有機絶縁膜が露出しないようにしてもよい。

【0225】

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。

【0226】

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に不純物が入り込むことを抑制できる。したがって、表示装置１００Ａの信頼性を高めることができる。

【0227】

トランジスタ２０１、トランジスタ２０５、トランジスタ２０６、及びトランジスタ２０７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。

【0228】

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、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。

【0229】

トランジスタ２０１、トランジスタ２０５、トランジスタ２０６、及びトランジスタ２０７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。

【0230】

トランジスタに用いる半導体材料の結晶性についても特に限定されず、非晶質半導体、結晶性を有する半導体（微結晶半導体、多結晶半導体、単結晶半導体、または一部に結晶領域を有する半導体）のいずれを用いてもよい。結晶性を有する半導体を用いると、トランジスタ特性の劣化を抑制できるため好ましい。

【0231】

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。

【0232】

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。

【0233】

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。

【0234】

半導体層がＩｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物の場合、当該Ｉｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物におけるＩｎの原子数比はＭの原子数比以上であることが好ましい。このようなＩｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物の金属元素の原子数比として、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１．２またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝２：１：３またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝３：１：２またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：３またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：４．１またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：３またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：６またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：７またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：８またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝６：１：６またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：２：５またはその近傍の組成、等が挙げられる。なお、近傍の組成とは、所望の原子数比の±３０％の範囲を含む。

【0235】

例えば、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：３またはその近傍の組成と記載する場合、Ｉｎの原子数比を４としたとき、Ｇａの原子数比が１以上３以下であり、Ｚｎ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：Ｇａ：Ｚｎ＝５：１：６またはその近傍の組成と記載する場合、Ｉｎの原子数比を５としたときに、Ｇａの原子数比が０．１より大きく２以下であり、Ｚｎ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：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１またはその近傍の組成と記載する場合、Ｉｎの原子数比を１としたときに、Ｇａの原子数比が０．１より大きく２以下であり、Ｚｎの原子数比が０．１より大きく２以下である場合を含む。

【0236】

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。

【0237】

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。

【0238】

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。

【0239】

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、表示装置の可撓性を高めることができる。

【0240】

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。

【0241】

接続層としては、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。

【0242】

トランジスタのゲート、ソース及びドレインのほか、表示装置を構成する各種配線及び電極などの導電層に用いることのできる材料としては、アルミニウム、チタン、クロム、ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、モリブデン、銀、タンタル、及びタングステンなどの金属、並びに、当該金属を主成分とする合金などが挙げられる。これらの材料を含む膜を単層で、または積層構造として用いることができる。

【0243】

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、表示装置を構成する各種配線及び電極などの導電層や、発光デバイス及び受発光デバイスが有する導電層（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。

【0244】

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。

【0245】

［表示装置１００Ｂ］
図１３に、表示装置１００Ｂの断面図を示す。

【0246】

表示装置１００Ｂは、保護層１９５を有する点で、主に表示装置１００Ａと異なる。表示装置１００Ａと同様の構成については、詳細な説明を省略する。

【0247】

発光デバイス１９０Ｂ、発光デバイス１９０Ｇ、及び受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）を覆う保護層１９５を設けることで、発光デバイス１９０Ｂ、発光デバイス１９０Ｇ、及び受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）に水などの不純物が入り込むことを抑制し、発光デバイス１９０Ｂ、発光デバイス１９０Ｇ、及び受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）の信頼性を高めることができる。

【0248】

表示装置１００Ｂ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に不純物が入り込むことを抑制することができる。したがって、表示装置１００Ｂの信頼性を高めることができる。

【0249】

保護層１９５は単層であっても積層構造であってもよく、例えば、保護層１９５は、共通電極１１５上の無機絶縁層と、無機絶縁層上の有機絶縁層と、有機絶縁層上の無機絶縁層と、を有する３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。

【0250】

さらに、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）と重なる領域に、レンズが設けられていてもよい。これにより、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）を用いたセンサの感度及び精度を高めることができる。

【0251】

レンズは、１．３以上２．５以下の屈折率を有することが好ましい。レンズは、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に用いることができる。

【0252】

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。

【0253】

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、レンズに用いることができる。または、硫化亜鉛などを、レンズに用いることができる。

【0254】

また、表示装置１００Ｂ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、発光デバイス１９０Ｂ、発光デバイス１９０Ｇ、及び受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）とそれぞれ重ねて設けられており、表示装置１００Ｂには、固体封止構造が適用されている。

【0255】

［表示装置１００Ｃ］
図１４Ａに、表示装置１００Ｃの断面図を示す。

【0256】

表示装置１００Ｃは、トランジスタの構造が、表示装置１００Ｂと異なる。

【0257】

表示装置１００Ｃ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。

【0258】

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。

【0259】

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。

【0260】

発光デバイス１９０Ｇ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。

【0261】

受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）の画素電極１９１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。

【0262】

図１４Ａでは、絶縁層２２５が半導体層の上面及び側面を覆う例を示す。一方、図１４Ｂ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１４Ｂに示すトランジスタ２０２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、導電層２２２ａ上及び導電層２２２ｂ上に、トランジスタを覆う絶縁層２１８を設けてもよい。

【0263】

また、表示装置１００Ｃ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を有する点で、表示装置１００Ｂと異なる。

【0264】

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。

【0265】

表示装置１００Ｃ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、トランジスタ２１０、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）、及び発光デバイス１９０Ｇ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、表示装置１００Ｃの可撓性を高めることができる。

【0266】

絶縁層２１２には、絶縁層２１１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。

【0267】

以上のように、本実施の形態の表示装置は、いずれかの色を呈する副画素に、発光デバイスの代わりとして、受発光デバイスを設ける。受発光デバイスが、発光デバイスと受光デバイスとを兼ねることで、画素に含まれる副画素の数を増やさずに、画素に受光機能を付与することができる。また、表示装置の精細度や、各副画素の開口率を下げずに、画素に受光機能を付与することができる。

【0268】

本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。また、本明細書において、１つの実施の形態の中に、複数の構成例が示される場合は、構成例を適宜組み合わせることが可能である。

【0269】

（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置の駆動方法について図１５～図２０を用いて説明する。

【0270】

図１５に、表示装置の１つの画素を表す回路図を示す。

【0271】

図１５に示す画素は、赤色の光を呈し、かつ、受光機能を有する副画素（Ｒ・ＰＤ）、緑色の光を呈する副画素（Ｇ）、及び、青色の光を呈する副画素（Ｂ）を有する。

【0272】

赤色の光を呈し、かつ、受光機能を有する副画素（Ｒ・ＰＤ）は、トランジスタＭ１Ｒ、トランジスタＭ２Ｒ、トランジスタＭ３Ｒ、トランジスタＭ１１、トランジスタＭ１２、トランジスタＭ１３、トランジスタＭ１４、容量Ｃｓｒ、容量Ｃｆ、及び、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）を有する。トランジスタＭ１Ｒ、トランジスタＭ３Ｒ、トランジスタＭ１１、トランジスタＭ１２、及びトランジスタＭ１４は、それぞれスイッチとして機能する。

【0273】

トランジスタＭ１Ｒは、ゲートが配線ＧＬと電気的に接続され、ソース及びドレインの一方が配線ＳＬＲと電気的に接続され、他方がトランジスタＭ２Ｒのゲート及び容量Ｃｓｒの一方の電極と電気的に接続される。トランジスタＭ２Ｒは、ソース及びドレインの一方がトランジスタＭ３Ｒのソース及びドレインの一方、トランジスタＭ１１のソース及びドレインの一方、容量Ｃｓｒの他方の電極、及び、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）のアノードと電気的に接続され、他方が、配線ＡＮＯＤＥと電気的に接続される。トランジスタＭ３Ｒは、ゲートが配線ＧＬと電気的に接続され、ソース及びドレインの他方が配線Ｖ０と電気的に接続される。トランジスタＭ１１は、ゲートが配線ＴＸと電気的に接続され、ソース及び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、トランジスタＭ１３のゲート、及び、容量Ｃｆの一方の電極と電気的に接続される。トランジスタＭ１２は、ゲートが配線ＲＳと電気的に接続され、ソース及びドレインの他方が配線ＶＲＳと電気的に接続される。トランジスタＭ１３は、ソース及びドレインの一方がトランジスタＭ１４のソース及びドレインの一方と電気的に接続され、他方が配線ＶＰＩと電気的に接続される。トランジスタＭ１４は、ゲートが配線ＳＥと電気的に接続され、ソース及びドレインの他方が配線ＷＸと電気的に接続される。容量Ｃｆの他方の電極は、配線ＶＣＰと電気的に接続される。受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）のカソードは、配線ＣＡＴＨＯＤＥ／ＶＰＤと電気的に接続される。

【0274】

緑色の光を呈する副画素（Ｇ）は、トランジスタＭ１Ｇ、トランジスタＭ２Ｇ、トランジスタＭ３Ｇ、容量Ｃｓｇ、及び、発光デバイス１９０Ｇを有する。トランジスタＭ１Ｇ及びトランジスタＭ３Ｇは、それぞれスイッチとして機能する。

【0275】

トランジスタＭ１Ｇは、ゲートが配線ＧＬと電気的に接続され、ソース及びドレインの一方が配線ＳＬＧと電気的に接続され、他方がトランジスタＭ２Ｇのゲート及び容量Ｃｓｇの一方の電極と電気的に接続される。トランジスタＭ２Ｇは、ソース及びドレインの一方がトランジスタＭ３Ｇのソース及びドレインの一方、容量Ｃｓｇの他方の電極、及び、発光デバイス１９０Ｇのアノードと電気的に接続され、他方が、配線ＡＮＯＤＥと電気的に接続される。トランジスタＭ３Ｇは、ゲートが配線ＧＬと電気的に接続され、ソース及びドレインの他方が配線Ｖ０と電気的に接続される。発光デバイス１９０Ｇのカソードは、配線ＣＡＴＨＯＤＥ／ＶＰＤと電気的に接続される。

【0276】

青色の光を呈する副画素（Ｂ）は、トランジスタＭ１Ｂ、トランジスタＭ２Ｂ、トランジスタＭ３Ｂ、容量Ｃｓｂ、及び、発光デバイス１９０Ｂを有する。トランジスタＭ１Ｂ及びトランジスタＭ３Ｂは、それぞれスイッチとして機能する。

【0277】

トランジスタＭ１Ｂは、ゲートが配線ＧＬと電気的に接続され、ソース及びドレインの一方が配線ＳＬＢと電気的に接続され、他方がトランジスタＭ２Ｂのゲート及び容量Ｃｓｂの一方の電極と電気的に接続される。トランジスタＭ２Ｂは、ソース及びドレインの一方がトランジスタＭ３Ｂのソース及びドレインの一方、容量Ｃｓｂの他方の電極、及び、発光デバイス１９０Ｂのアノードと電気的に接続され、他方が、配線ＡＮＯＤＥと電気的に接続される。トランジスタＭ３Ｂは、ゲートが配線ＧＬと電気的に接続され、ソース及びドレインの他方が配線Ｖ０と電気的に接続される。発光デバイス１９０Ｂのカソードは、配線ＣＡＴＨＯＤＥ／ＶＰＤと電気的に接続される。

【0278】

配線ＧＬ、配線ＳＥ、配線ＴＸ、及び配線ＲＳには、それぞれ、トランジスタの動作を制御するための信号が供給される。

【0279】

画像表示を行う場合、配線ＳＬＲ、配線ＳＬＧ、及び配線ＳＬＢには、それぞれ、画像信号ＶｄａｔａＲ、ＶｄａｔａＧ、ＶｄａｔａＢが供給される。

【0280】

配線Ｖ０、配線ＶＰＩ、配線ＶＣＰ、配線ＶＲＳ、配線ＡＮＯＤＥ、及び配線ＣＡＴＨＯＤＥ／ＶＰＤにはそれぞれ所定の電位が供給される。配線Ｖ０には、画像信号ＶｄａｔａＲ、ＶｄａｔａＧ、ＶｄａｔａＢの黒表示に対応する電位Ｖｏ（例えば０Ｖ）が供給される。配線ＶＰＩには、トランジスタＭ１３のゲート電圧の範囲よりも高い電位が供給される。配線ＶＣＰには、任意の電位（例えば０Ｖ）を供給することができる。配線ＶＲＳには、配線ＣＡＴＨＯＤＥ／ＶＰＤよりも低い電位が供給される。配線ＡＮＯＤＥには、配線ＣＡＴＨＯＤＥ／ＶＰＤよりも高い電位が供給される。

【0281】

トランジスタＭ１Ｒ、トランジスタＭ１Ｇ、トランジスタＭ１Ｂ、トランジスタＭ３Ｒ、トランジスタＭ３Ｇ、及びトランジスタＭ３Ｂは、配線ＧＬに供給される信号により制御され、画素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。

【0282】

トランジスタＭ２Ｒは、ゲートに供給される電位に応じて受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）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。同様に、トランジスタＭ２Ｇ、トランジスタＭ２Ｂは、それぞれ、ゲートに供給される電位に応じて発光デバイス１９０Ｇ、発光デバイス１９０Ｂ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。

【0283】

トランジスタＭ１Ｒが導通状態のとき、同時に、トランジスタＭ３Ｒも導通状態となり、配線ＳＬＲに供給される電位（例えば、画像信号ＶｄａｔａＲ）がトランジスタＭ２Ｒのゲートに供給され、配線Ｖ０に供給される電位ＶｏがトランジスタＭ３Ｒのソースに供給される。容量Ｃｓｒには、電圧ＶｄａｔａＲ－Ｖｏに応じた電荷が蓄積される。受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）は、ノードＧＲの電位（トランジスタＭ２Ｒのゲート電位）に応じた輝度で発光することができる。

【0284】

同様に、トランジスタＭ１Ｇが導通状態のとき、同時に、トランジスタＭ３Ｇも導通状態となり、配線ＳＬＧに供給される電位（例えば、画像信号ＶｄａｔａＧ）がトランジスタＭ２Ｇのゲートに供給され、配線Ｖ０に供給される電位ＶｏがトランジスタＭ３Ｇのソースに供給される。電圧ＶｄａｔａＧ－Ｖｏに応じた電荷が蓄積される。発光デバイス１９０Ｇは、トランジスタＭ２Ｇのゲート電位に応じた輝度で発光することができる。また、トランジスタＭ１Ｂが導通状態のとき、同時に、トランジスタＭ３Ｂも導通状態となり、配線ＳＬＢに供給される電位（例えば、画像信号ＶｄａｔａＢ）がトランジスタＭ２Ｂのゲートに供給され、配線Ｖ０に供給される電位ＶｏがトランジスタＭ３Ｂのソースに供給される。容量Ｃｓｂには、電圧ＶｄａｔａＢ－Ｖｏに応じた電荷が蓄積される。発光デバイス１９０Ｂは、トランジスタＭ２Ｂのゲート電位に応じた輝度で発光することができる。

【0285】

トランジスタＭ１１は、配線ＴＸに供給される信号により制御され、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）に流れる電流に応じてノードＦＤ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Ｍ１２は、配線ＲＳに供給される信号により制御され、トランジスタＭ１３のゲートに接続するノードＦＤの電位を、配線ＶＲＳ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Ｍ１３は、ノードＦＤ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Ｍ１４は、配線ＳＥに供給される信号により制御され、ノードＦＤの電位に応じた出力を配線ＷＸ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。

【0286】

本発明の一態様の表示装置では、図１５に示す画素に含まれるトランジスタの全てに、チャネルが形成される半導体層に金属酸化物（酸化物半導体ともいう）を有するトランジスタ（以下、ＯＳトランジスタともいう）を用いることが好ましい。ＯＳトランジスタは、オフ電流が極めて小さく、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トランジスタを用いることで、表示装置の消費電力を低減することができる。

【0287】

または、本発明の一態様の表示装置では、図１５に示す画素に含まれるトランジスタ全てに、チャネルが形成される半導体層にシリコンを有するトランジスタ（以下、Ｓｉトランジスタともいう）を用いることが好ましい。シリコンとしては、単結晶シリコン、多結晶シリコン、非晶質シリコン等が挙げられる。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）を用いることが好ましい。ＬＴＰＳトランジスタは、電界効果移動度が高く高速動作が可能である。

【0288】

さらに、ＬＴＰＳトランジスタなどのＳｉトランジスタを用いることで、ＣＭＯＳ回路で構成される各種回路を、表示部と同一基板に作りこむことが容易となる。これにより、表示装置に実装される外部回路を簡略化することができ、部品コスト、実装コストを削減することができる。

【0289】

または、本発明の一態様の表示装置では、受発光デバイスを有する副画素（Ｒ・ＰＤ）に、２種類のトランジスタを用いることが好ましい。具体的には、当該副画素は、ＯＳトランジスタと、ＬＴＰＳトランジスタと、を有することが好ましい。トランジスタに求められる機能に応じて、半導体層の材料を変えることで、受発光デバイスを有する副画素（Ｒ・ＰＤ）の画素回路の品質を高め、センシングや撮像の精度を高めることができる。このとき、発光デバイスを有する副画素（Ｇ）、副画素（Ｂ）には、ＯＳトランジスタ及びＬＴＰＳトランジスタのうち一方を用いてもよく、双方を用いてもよい。

【0290】

さらに、画素に２種類のトランジスタ（例えば、ＯＳトランジスタとＬＴＰＳトランジスタ）を用いた場合でも、ＬＴＰＳトランジスタを用いることで、ＣＭＯＳ回路で構成される各種回路を、表示部と同一基板に作りこむことが容易となる。これにより、表示装置に実装される外部回路を簡略化することができ、部品コスト、実装コストを削減することができる。

【0291】

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Ｃｓｒ、容量Ｃｓｇ、容量Ｃｓｂ、または容量Ｃｆに直列に接続されるトランジスタＭ１Ｒ、トランジスタＭ１Ｇ、トランジスタＭ１Ｂ、トランジスタＭ３Ｒ、トランジスタＭ３Ｇ、トランジスタＭ３Ｂ、トランジスタＭ１１、及びトランジスタＭ１２には、ＯＳトランジスタを用いることが好ましい。

【0292】

また、トランジスタＭ１３には、Ｓｉトランジスタを用いることが好ましい。これにより、撮像データの読み出し動作を高速に行うことができる。

【0293】

なお、図１５において、トランジスタをｎチャネル型のトランジスタとして表記しているが、ｐチャネル型のトランジスタを用いることもできる。また、トランジスタは、シングルゲートに限らず、さらに、バックゲートを有していてもよい。

【0294】

受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）、発光デバイス１９０Ｇ、または発光デバイス１９０Ｂと重なる位置に、トランジスタ及び容量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、高精細な表示部を実現できる。

【0295】

図１６Ａ、図１６Ｂに、表示装置の駆動方法の一例を示す。また、図１７Ａ～図１７Ｄ、図１８Ａ、図１８Ｂに、各動作のタイミングチャートを示す。

【0296】

図１６Ａに示すように、画像表示を行う際は、行ごとに画像信号の書き込み動作を行う。

【0297】

図１７Ａに、ｎ行目の画素における画像信号の書き込み動作Ｐ１のタイミングチャートを示す。

【0298】

まず、時刻Ｔ１より前に、配線ＧＬ＜ｎ＞の電位を高電位とし、配線ＴＸ、配線ＲＳ＜ｎ＞、及び、配線ＳＥ＜ｎ＞の電位をそれぞれ低電位にする。これにより、トランジスタＭ１Ｒ及びトランジスタＭ３Ｒが導通し、配線ＳＬＲの電位ＤａｔａＲ＜ｎ＞と配線Ｖ０の電位Ｖｏの電位差（電圧ＤａｔａＲ＜ｎ＞－Ｖｏ）に応じた電荷が容量Ｃｓｒに蓄積される。また、トランジスタＭ１Ｇ及びトランジスタＭ３Ｇが導通し、配線ＳＬＧの電位ＤａｔａＧ＜ｎ＞と配線Ｖ０の電位Ｖｏの電位差（電圧ＤａｔａＧ＜ｎ＞－Ｖｏ）に応じた電荷が容量Ｃｓｇに蓄積される。さらに、トランジスタＭ１Ｂ及びトランジスタＭ３Ｂが導通し、配線ＳＬＢの電位ＤａｔａＢ＜ｎ＞と配線Ｖ０の電位Ｖｏの電位差（電圧ＤａｔａＢ＜ｎ＞－Ｖｏ）に応じた電荷が容量Ｃｓｂに蓄積される。このとき、配線ＷＸ＜ｍ＞の電位は低電位である。

【0299】

次に、時刻Ｔ１と時刻Ｔ２の間に、配線ＧＬ＜ｎ＞の電位を低電位にすることで、トランジスタＭ１Ｒ、Ｍ１Ｇ、Ｍ１Ｂ、Ｍ３Ｒ、Ｍ３Ｇ、Ｍ３Ｂが非導通となり、容量Ｃｓｒ、Ｃｓｇ、Ｃｓｂに蓄積された電荷は保持され、画像信号の書き込み動作が終了する。トランジスタＭ２Ｒ、Ｍ２Ｇ、Ｍ２Ｂのゲート電位に基づいて、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）、発光デバイス１９０Ｇ、発光デバイス１９０Ｂはそれぞれ発光する。

【0300】

図１６Ｂに、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）を用いて、グローバルシャッタ方式で撮像を行う場合のシーケンスを示す。図１６Ｂに示すように、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）を用いて、撮像を行う場合は、まず、行ごとに撮像用画像信号の書き込み動作を行い、次に、書き込まれたデータを保持したまま、受光機能を有する副画素において、初期化（リセット）動作、露光（蓄積）動作、転送動作を順に行い、その後、行ごとに撮像データを読み出すことで検出を行う。

【0301】

図１７Ｂに、ｎ行目の画素における撮像用画像信号の書き込み動作Ｐ２のタイミングチャートを示す。ここでは、発光デバイス１９０Ｇを光源に用いて、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）で撮像を行う例を示す。

【0302】

まず、時刻Ｔ３より前に、配線ＧＬ＜ｎ＞の電位を高電位とし、配線ＴＸ、配線ＲＳ＜ｎ＞、及び、配線ＳＥ＜ｎ＞の電位をそれぞれ低電位にする。これにより、トランジスタＭ１Ｒ及びトランジスタＭ３Ｒが導通し、配線ＳＬＲの電位Ｖｂと配線Ｖ０の電位Ｖｏの電位差（電圧Ｖｂ－Ｖｏ）に応じた電荷が容量Ｃｓｒに蓄積される。また、トランジスタＭ１Ｇ及びトランジスタＭ３Ｇが導通し、配線ＳＬＧの電位Ｖｅｍと配線Ｖ０の電位Ｖｏの電位差（電圧Ｖｅｍ－Ｖｏ）に応じた電荷が容量Ｃｓｇに蓄積される。さらに、トランジスタＭ１Ｂ及びトランジスタＭ３Ｂが導通し、配線ＳＬＢの電位Ｖｂと配線Ｖ０の電位Ｖｏの電位差（電圧Ｖｂ－Ｖｏ）に応じた電荷が容量Ｃｓｇに蓄積される。このとき、配線ＷＸ＜ｍ＞の電位は低電位である。

【0303】

ここで、配線ＳＬＲの電位Ｖｂは、トランジスタＭ２Ｒにおけるゲート－ソース間電圧（Ｖｇｓ）及び閾値電圧（Ｖｔｈ）が、Ｖｇｓ＝Ｖｂ－Ｖ０＜Ｖｔｈを満たす電位とする。これにより、トランジスタＭ２Ｒを完全にオフ状態とすることができる。

【0304】

配線ＳＬＧの電位Ｖｅｍは、発光デバイス１９０Ｇを発光させるための電位とする。電位Ｖｅｍとして、発光デバイス１９０Ｇの発光が、撮像に十分な輝度となる電位を供給することが好ましい。

【0305】

配線ＳＬＢには、発光デバイス１９０Ｂが非発光となる電位を供給する。図１７Ｂでは、配線ＳＬＢに電位Ｖｂが供給される例を示すが、これに限定されない。配線ＳＬＢに供給される電位は、配線ＳＬＲに供給される電位と同じであっても、異なっていてもよい。なお、発光デバイス１９０Ｂも、撮像時に光源として用いる場合は、配線ＳＬＢに、発光デバイス１９０Ｂを発光させるための電位を供給する。

【0306】

次に、時刻Ｔ３と時刻Ｔ４の間に、配線ＧＬ＜ｎ＞の電位を低電位にすることで、トランジスタＭ１Ｒ、Ｍ１Ｇ、Ｍ１Ｂ、Ｍ３Ｒ、Ｍ３Ｇ、Ｍ３Ｂが非導通となり、容量Ｃｓｒ、Ｃｓｇ、Ｃｓｂに蓄積された電荷は保持され、撮像用の画像信号の書き込み動作が終了する。トランジスタＭ２Ｇのゲート電位に基づいて、発光デバイス１９０Ｇは発光する。

【0307】

図１７Ｃに、初期化（リセット）動作Ｐ３のタイミングチャートを示す。

【0308】

時刻Ｔ５に、配線ＴＸ及び配線ＲＳ＜ｎ＞の電位を高電位にすることで、トランジスタＭ１１及びトランジスタＭ１２が導通となる。これにより、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）のアノードの電位と、ノードＦＤの電位と、を、配線ＶＲＳに供給される電位にリセットすることができる。ノードＧＲは浮遊のため、Ｖｇｓは保存され、ノードＳＡの電位によらず、トランジスタＭ２Ｒはオフ状態を保つ。配線ＶＲＳに、配線ＣＡＴＨＯＤＥ／ＶＰＤよりも低い電位を供給することで、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）に逆バイアスをかけることができる。

【0309】

時刻Ｔ６に、配線ＴＸ及び配線ＲＳ＜ｎ＞の電位を低電位にすることで、トランジスタＭ１１及びトランジスタＭ１２が非導通となり、初期化動作が終了する。

【0310】

図１７Ｄに、露光（蓄積）動作Ｐ４のタイミングチャートを示す。

【0311】

時刻Ｔ７から時刻Ｔ８までの間、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）は、発光デバイス１９０Ｇが発した光を受光することで、電荷を発生する。これにより、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）の容量に電荷が蓄積され、ノードＳＡの電位は、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）で発生した電荷に応じた電位となる。

【0312】

なお、時刻Ｔ７から時刻Ｔ８までの間、配線ＳＬＲ、配線ＳＬＧ、配線ＳＬＢ、配線ＧＬ＜ｎ＞、配線ＴＸ、配線ＲＳ＜ｎ＞、配線ＳＥ＜ｎ＞、及び配線ＷＸ＜ｍ＞は低電位とすることができる。

【0313】

図１８Ａに、転送動作Ｐ５のタイミングチャートを示す。

【0314】

時刻Ｔ９に、配線ＴＸの電位を高電位にすることで、トランジスタＭ１１が導通となる。これにより、ノードＳＡからノードＦＤに電荷が転送される。つまり、ノードＦＤの電位は、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）で発生した電荷に応じた電位となる。

【0315】

時刻Ｔ１０に、配線ＴＸの電位を低電位にすることで、トランジスタＭ１１が非導通となり、転送動作が終了する。

【0316】

図１８Ｂに、検出動作Ｐ６のタイミングチャートを示す。

【0317】

時刻Ｔ１１に、配線ＳＥの電位を高電位にすることで、トランジスタＭ１４が導通し、配線ＷＸの電位を、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）で発生した電荷に応じた電位とすることができる。これにより、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）で発生した電荷に応じた出力ｓｉｇを配線ＷＸに接続する外部回路で読み出すことができる。なお、トランジスタＭ１３は、ソースフォロワ回路が有するトランジスタということもできる。

【0318】

時刻Ｔ１２に、配線ＳＥの電位は高電位のまま、配線ＲＳ＜ｎ＞の電位を高電位にすることで、トランジスタＭ１２が導通し、配線ＷＸの電位を、配線ＶＲＳの電位に応じた電位にリセットする。バックグラウンドの電位を読み出すことで、外部回路で、時刻Ｔ１１で読み出した出力信号からトランジスタＭ１３に起因する固定パターンノイズを除去することができる。これにより、画素間のトランジスタＭ１３の特性のバラツキの影響を低減することができる。

【0319】

時刻Ｔ１３に、配線ＲＳ＜ｎ＞の電位を低電位にすることで、トランジスタＭ１２が非導通となる。

【0320】

時刻Ｔ１４に、配線ＳＥ＜ｎ＞の電位を低電位にすることで、トランジスタＭ１４が非導通となり、検出動作が終了する。

【0321】

時刻Ｔ３から時刻Ｔ１４までの動作を繰り返し行うことで、撮像を繰り返し行うことができる。また、トランジスタＭ１Ｒ、Ｍ２Ｒ、Ｍ１Ｇ、Ｍ２Ｇ、Ｍ１Ｂ、Ｍ２Ｂに、ＯＳトランジスタを用いる場合、撮像用画像信号を長時間保持することが可能であるため、撮像用画像信号の書き込み動作Ｐ２を行う頻度を低くすることができる。そのため、一度、時刻Ｔ３から時刻Ｔ１４までの動作を行った後、時刻Ｔ５から時刻Ｔ１４までの動作を所定の回数、繰り返し行い、その後、時刻Ｔ３の動作に戻ってもよい。

【0322】

なお、本実施の形態の表示装置は、画像表示を行うモード、撮像を行うモード、画像表示と撮像とを同時に行うモードのいずれでも駆動することができる。画像表示を行うモードでは、例えば、フルカラーの画像を表示することができる。また、撮像を行うモードでは、例えば、撮像用画像（例えば、緑単色、青単色など）を表示し、受発光デバイスを用いて撮像を行うことができる。撮像を行うモードでは、例えば、指紋認証などを行うことができる。また、画像表示と撮像とを同時に行うモードでは、例えば、一部の画素では、発光デバイス（発光デバイス１９０Ｇまたは発光デバイス１９０Ｂ）を用いて撮像用画像を表示し、かつ、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）を用いて撮像を行い、残りの画素が有する受発光デバイス及び発光デバイスを用いて、フルカラーの画像を表示することができる。

【0323】

図１９を用いて、画像表示と撮像とを同時に行うモードの動作方法の一例を説明する。

【0324】

図１９では、１行目の副画素（Ｒ・ＰＤ）及び副画素（Ｇ）と、２行目の副画素（Ｒ・ＰＤ）及び副画素（Ｇ）の画素回路を示す。各副画素の回路構成は、図１５と同様である。

【0325】

以下では、１行目の副画素（Ｒ・ＰＤ）及び副画素（Ｇ）を用いて画像を表示し、２行目の副画素（Ｒ・ＰＤ）及び副画素（Ｇ）を用いて撮像を行う例を示す。

【0326】

まず、１行目の配線ＧＬ１の電位を高電位とし、配線ＴＸ、配線ＲＳ１、及び、配線ＳＥ１の電位をそれぞれ低電位にする。これにより、副画素（Ｒ・ＰＤ）が有するトランジスタＭ１Ｒ、Ｍ３Ｒ、及び、副画素（Ｇ）が有するトランジスタＭ１Ｇ、Ｍ３Ｇが導通し、配線ＳＬＲ及び配線ＳＬＧから画像信号が供給される。このとき、配線ＷＸ１の電位は低電位である。次に、配線ＧＬ１の電位を低電位にすることで、トランジスタＭ１Ｒ、Ｍ１Ｇ、Ｍ３Ｒ、Ｍ３Ｇが非導通となり、画像信号の書き込み動作が終了する。トランジスタＭ２Ｒ、Ｍ２Ｇのゲート電位に基づいて、受発光デバイス１９０Ｒ（ＰＤ）、発光デバイス１９０Ｇはそれぞれ発光する。

【0327】

次に、２行目の配線ＧＬ２の電位を高電位とし、配線ＴＸ、配線ＲＳ２、及び、配線ＳＥ２の電位をそれぞれ低電位にする。これにより、副画素（Ｒ・ＰＤ）が有するトランジスタＭ１Ｒ、Ｍ３Ｒ、及び、副画素（Ｇ）が有するトランジスタＭ１Ｇ、Ｍ３Ｇが導通し、配線ＳＬＲからトランジスタＭ２Ｒを完全にオフ状態にする電位が供給され、かつ、配線ＳＬＧから、撮像用画像信号が供給される。このとき、配線ＷＸ２の電位は低電位である。次に、配線ＧＬ２の電位を低電位にすることで、トランジスタＭ１Ｒ、Ｍ１Ｇ、Ｍ３Ｒ、Ｍ３Ｇが非導通となり、信号の書き込み動作が終了する。トランジスタＭ２Ｇのゲート電位に基づいて、発光デバイス１９０Ｇは発光する。また、上述の初期化動作、露光動作、転送動作、及び検出動作を行うことで、副画素（Ｒ・ＰＤ）では、撮像を行うことができる。

【0328】

図２０Ａ～図２０Ｃを用いて、本発明の一態様の表示装置を表示部６００１に適用した電子機器６０００の機能を説明する。

【0329】

図２０Ａに示すように、表示部６００１は、タッチパネルとして機能させることができる。表示部６００１では、フルカラーの画像を表示しながら、指６００３の接触を検出することができる。

【0330】

図２０Ｂは、表示部６００１の上面に触れた指６００３の指紋認証を行う例であり、図２０Ｃは、表示部６００１の側面に触れた指６００３の指紋認証を行う例である。表示装置の表示部全体が受光機能を有するため、電子機器において、表示装置とは別に指紋センサを搭載する場合に比べて、指紋認証に用いる領域の自由度を高めることができる。また、本発明の一態様の表示装置は、表示パネル、指紋センサ、及びタッチセンサのすべてを兼ね備えているため、それぞれを別に設けなくてよく、電子機器の小型化、薄型化、及び軽量化を図ることができる。

【0331】

以上のように、本実施の形態の表示装置は、赤色の光を呈し、かつ、受光機能を有する副画素（Ｒ・ＰＤ）を、画像表示と、光検出の双方に用いることができる。また、複数の副画素（Ｒ・ＰＤ）のうち、一部を画像表示に用い、残りを光検出に用いることもできる。これにより、本実施の形態の表示装置は、画像表示を行うモード、撮像を行うモード、画像表示と撮像とを同時に行うモードのいずれでも駆動することができる。

【0332】

本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。

【0333】

（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置の駆動方法について、図２１及び図２２を用いて説明する。

【0334】

本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置をタッチパネルとして機能させる場合について説明する。

【0335】

指紋の撮像には高い解像度が求められるため、受発光デバイスを用いて取得した撮像データは、全ての画素について、１つずつ（１画素ずつ）個別に読み出されることが好ましい。一方、タッチパネルとして機能させる場合は、指紋認証に比べて高い解像度が求められないが、読み出し動作を高速で行うことが求められる。

【0336】

例えば、複数の画素でタッチ検出を一括で行うことで、駆動周波数を高めることができる。例えば、同時に読み出す画素を、４画素（２×２画素）、９画素（３×３画素）、または１６画素（４×４画素）などと適宜決定することができる。

【0337】

図２１Ａに、複数の画素に含まれる受発光デバイス（Ｒ・ＰＤ）の撮像データをまとめて読み出す例を示す。

【0338】

１つの画素３００は、受光機能を有する副画素（Ｒ・ＰＤ）、緑色の光を呈する副画素（Ｇ）、及び、青色の光を呈する副画素（Ｂ）を有する。図２１Ａでは、ユニット３１０が、画素３００を９つ（３×３画素）有する例を示すが、ユニット３１０が有する画素の数は特に限定されない。同じユニット３１０に含まれる画素３００は、同時に、撮像データが読み出される。例えば、まず、ユニット３１０ａの撮像データが読み出され、次に、ユニット３１０ｂの撮像データが読み出される。これにより、１画素ずつ個別に撮像データを読み出す場合に比べて、読み出し回数を削減でき、駆動周波数を高めることができる。また、ユニット３１０ａの撮像データは、複数の画素３００（ここでは９個の画素３００）の撮像データを足し合わせたデータとなるため、１画素ずつ撮像する場合と比較して感度を高めることができる。

【0339】

または、一部の画素のみを用いて、タッチ検出を行ってもよい。例えば、タッチ検出に用いる画素を、４画素（２×２画素）につき１画素、１００画素（１０×１０画素）につき１画素、または９００画素（３０×３０画素）につき１画素などと適宜決定することができる。

【0340】

図２１Ｂに、一部の画素のみを用いてタッチ検出を行う例を示す。

【0341】

１つの画素３００は、受光機能を有する副画素（Ｒ・ＰＤ）、緑色の光を呈する副画素（Ｇ）、及び、青色の光を呈する副画素（Ｂ）を有する。読み出し対象となる対象画素３２０は、一点鎖線で囲った画素３００のみである。図２１Ｂでは、タッチ検出に用いる対象画素３２０が、９画素（３×３画素）につき１画素である例を示すが、対象画素３２０の数は特に限定されない。まず、対象画素３２０ａの撮像データが読み出され、次に、対象画素３２０ｂの撮像データが読み出される。対象画素３２０ａと対象画素３２０ｂとの間にある画素３００からは、撮像データが読み出されない。これにより、１画素ずつ全ての画素の撮像データを読み出す場合に比べて、読み出し回数を削減でき、駆動周波数を高めることができる。

【0342】

なお、特定の画素３００のみを対象画素３２０として用いると、他の画素３００と、受発光デバイスの劣化度合いに差が生じることがある。したがって、複数の画素３００を交替で対象画素３２０として用いることが好ましい。例えば、９画素につき１画素を対象画素３２０として用いる場合、対象画素３２０が１行または１列ずつずれていき、３画素を交替で対象画素３２０として用いてもよい。また、９画素全てを交替で対象画素３２０として用いてもよい。

【0343】

本発明の一態様の表示装置は、受発光デバイスの動作モードを２種類以上有し、これらの動作モードは互いに切り替え可能であることが好ましい。例えば、全ての画素について、１画素ずつ個別に読み出すモードと、複数の画素をまとめて読み出すモードとが、切り替え可能であることが好ましい。または、全ての画素について読み出すモードと、一部の画素のみについて読み出すモードとが、切り替え可能であることが好ましい。これにより、指紋撮像時には、高い解像度で撮像を行い、画像表示時には、高い駆動周波数でタッチ検出を行うことができる。

【0344】

また、タッチ検出を行う際には、ノイズとなる周囲の光の影響を除去することが好ましい。

【0345】

例えば、一部の画素で、周期的に発光デバイスの点灯と消灯を繰り返し、点灯時と消灯（非点灯）時の受発光デバイスの検出強度の差分を取得することで、周囲の光の影響を除去することができる。なお、点灯と消灯を繰り返す画素は、表示装置で表示している映像に影響を生じない範囲で複数設けることが好ましい。また、奇数フレームと偶数フレームで点灯している画素と消灯している画素とが入れ替わるなど、１フレームごとに発光デバイスの点灯と消灯を繰り返すことが好ましい。なお、点灯時の発光色は特に限定されない。

【0346】

図２２Ａでは、画素３３０ａ、画素３３０ｄが消灯し、かつ、画素３３０ｂ、画素３３０ｃが点灯しており、図２２Ｂでは、画素３３０ａ、画素３３０ｄが点灯し、かつ、画素３３０ｂ、画素３３０ｃが消灯している。

【0347】

画素３３０ｂは、周囲の光を検出するため、受発光デバイスの検出強度は、光源の点灯時と消灯時で変化しない。一方、画素３３０ｄは、指３４０からの反射光を検出するため、受発光デバイスの検出強度が、発光デバイスの点灯時と消灯時で変化する。この、点灯時と消灯時の検出強度の差分を利用して、周囲の光の影響を除去することができる。

【0348】

以上のように、本実施の形態の表示装置は、ユニットごとに撮像を行うモードと、受発光デバイスごとに撮像を行うモードと、のいずれでも駆動することができる。例えば、高速動作が求められるときにはユニットごとに撮像を行うモードを用いることができる。また、高解像度の撮像が求められるときには、１画素ずつ（受発光デバイス１つずつ）撮像を行うモードを用いることができる。用途に応じて、駆動モードを変えることで、表示装置の機能性を高めることができる。

【0349】

本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。

【0350】

（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置に用いることができる画素レイアウトについて説明する。なお、副画素の配列は図示した順序に限定されない。例えば、副画素（Ｂ）と副画素（Ｇ）の位置を逆にしても構わない。

【0351】

図２３Ａに示す画素は、赤色の光を呈し、かつ、受光機能を有する副画素（Ｒ・ＰＤ）、緑色の光を呈する副画素（Ｇ）、及び、青色の光を呈する副画素（Ｂ）を有する。副画素（Ｒ・ＰＤ）は、副画素（Ｇ）と副画素（Ｂ）とは異なる列に配置される。副画素（Ｇ）と副画素（Ｂ）とは、同じ列に交互に配置され、一方が奇数行に設けられ、他方が偶数行に設けられる。なお、他の色の副画素と異なる列に配置される副画素は、赤色（Ｒ）に限られず、緑色（Ｇ）または青色（Ｂ）であってもよい。

【0352】

図２３Ｂには、２つの画素を示しており、点線で囲まれた３つの副画素により１つの画素が構成されている。図２３Ｂに示す画素は、赤色の光を呈し、かつ、受光機能を有する副画素（Ｒ・ＰＤ）、緑色の光を呈する副画素（Ｇ）、及び、青色の光を呈する副画素（Ｂ）を有する。図２３Ｂに示す左の画素では、副画素（Ｒ・ＰＤ）と同じ行に副画素（Ｇ）が配置され、副画素（Ｒ・ＰＤ）と同じ列に副画素（Ｂ）が配置されている。図２３Ｂに示す右の画素では、副画素（Ｒ・ＰＤ）と同じ行に副画素（Ｇ）が配置され、副画素（Ｇ）と同じ列に副画素（Ｂ）が配置されている。図２３Ｂに示す画素レイアウトでは、奇数行と偶数行のいずれにおいても、副画素（Ｒ・ＰＤ）、副画素（Ｇ）、及び副画素（Ｂ）が繰り返し配置されており、かつ、各列において、奇数行と偶数行では互いに異なる色の副画素が配置される。

【0353】

図２３Ｃは、図１Ｇに示す画素配列の変形例である。図２３Ｃに示す左上の画素と右下の画素は、赤色の光を呈し、かつ、受光機能を有する副画素（Ｒ・ＰＤ）、及び、緑色の光を呈する副画素（Ｇ）を有する。図２３Ｃに示す左下の画素と右上の画素は、赤色の光を呈し、かつ、受光機能を有する副画素（Ｒ・ＰＤ）、及び、青色の光を呈する副画素（Ｂ）を有する。

【0354】

図１Ｇでは、各画素に緑色の光を呈する副画素（Ｇ）が設けられている。一方、図２３Ｃでは、各画素に赤色の光を呈し、かつ、受光機能を有する副画素（Ｒ・ＰＤ）が設けられている。各画素に受光機能を有する副画素が設けられているため、図２３Ｃに示す構成では、図１Ｇに示す構成に比べて、高い精細度で撮像を行うことができる。これにより、例えば、生体認証の精度を高めることができる。

【0355】

また、発光デバイス及び受発光デバイスの上面形状は特に限定されず、円、楕円、多角形、角の丸い多角形等とすることができる。副画素（Ｇ）が有する発光デバイスの上面形状について、図１Ｇでは円形である例を示し、図２３Ｃでは正方形である例を示している。各色の発光デバイス及び受発光デバイスの上面形状は、互いに異なっていてもよく、一部または全ての色で同じであってもよい。

【0356】

また、各色の副画素の開口率は、互いに異なっていてもよく、一部または全ての色で同じであってもよい。例えば、各画素に設けられる副画素（図１Ｇでは副画素（Ｇ）、図２３Ｃでは副画素（Ｒ・ＰＤ））の開口率を、他の色の副画素の開口率に比べて小さくしてもよい。

【0357】

図２３Ｄは、図２３Ｃに示す画素配列の変形例である。具体的には、図２３Ｄの構成は、図２３Ｃの構成を４５°回転させることで得られる。図２３Ｃでは、２つの副画素により１つの画素が構成されることとして説明したが、図２３Ｄに示すように、４つの副画素により１つの画素が構成されていると捉えることもできる。

【0358】

図２３Ｄでは、点線で囲まれた４つの副画素により１つの画素が構成されることとして説明を行う。１つの画素は、２つの副画素（Ｒ・ＰＤ）と、１つの副画素（Ｇ）と、１つの副画素（Ｂ）と、を有する。このように、１つの画素が、受光機能を有する副画素を複数有することで、高い精細度で撮像を行うことができる。したがって、生体認証の精度を高めることができる。例えば、撮像の精細度を、表示の精細度のルート２倍とすることができる。

【0359】

図２３Ｃまたは図２３Ｄに示す構成が適用された表示装置は、ｐ個（ｐは２以上の整数）の第１の発光デバイスと、ｑ個（ｑは２以上の整数）の第２の発光デバイスと、ｒ個（ｒはｐより大きく、ｑより大きい整数）の受発光デバイスと、を有する。ｐとｒはｒ＝２ｐを満たす。また、ｐ、ｑ、ｒはｒ＝ｐ＋ｑを満たす。第１の発光デバイスと第２の発光デバイスのうち一方が緑色の光を発し、他方が青色の光を発する。受発光デバイスは、赤色の光を発し、かつ、受光機能を有する。

【0360】

例えば、受発光デバイスを用いて、タッチ検出を行う場合、光源からの発光が使用者に視認されにくいことが好ましい。青色の光は、緑色の光よりも視認性が低いため、青色の光を発する発光デバイスを光源とすることが好ましい。したがって、受発光デバイスは、青色の光を受光する機能を有することが好ましい。

【0361】

以上のように、本発明の一態様の表示装置には、様々な配列の画素を適用することができる。

【0362】

本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。

【0363】

（実施の形態５）
本実施の形態では、上記の実施の形態で説明したＯＳトランジスタに用いることができる金属酸化物（酸化物半導体ともいう）について説明する。

【0364】

金属酸化物は、少なくともインジウムまたは亜鉛を含むことが好ましい。特にインジウム及び亜鉛を含むことが好ましい。また、それらに加えて、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、スズなどが含まれていることが好ましい。また、ホウ素、シリコン、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、マグネシウム、コバルトなどから選ばれた一種、または複数種が含まれていてもよい。

【0365】

＜結晶構造の分類＞
まず、酸化物半導体における、結晶構造の分類について、図２４Ａを用いて説明を行う。図２４Ａは、酸化物半導体、代表的にはＩＧＺＯ（Ｉｎと、Ｇａと、Ｚｎと、を含む金属酸化物）の結晶構造の分類を説明する図である。

【0366】

図２４Ａに示すように、酸化物半導体は、大きく分けて「Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ（無定形）」と、「Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ（結晶性）」と、「Ｃｒｙｓｔａｌ（結晶）」と、に分類される。また、「Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ」の中には、ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ ａｍｏｒｐｈｏｕｓが含まれる。また、「Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ」の中には、ＣＡＡＣ（ｃ－ａｘｉｓ－ａｌｉｇｎｅｄ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）、ｎｃ（ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）、及びＣＡＣ（ｃｌｏｕｄ－ａｌｉｇｎｅｄ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）が含まれる。なお、「Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ」の分類には、ｓｉｎｇｌｅ ｃｒｙｓｔａｌ、ｐｏｌｙ ｃｒｙｓｔａｌ、及びｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ ａｍｏｒｐｈｏｕｓは除かれる。また、「Ｃｒｙｓｔａｌ」の中には、ｓｉｎｇｌｅ ｃｒｙｓｔａｌ、及びｐｏｌｙ ｃｒｙｓｔａｌが含まれる。

【0367】

なお、図２４Ａに示す太枠内の構造は、「Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ（無定形）」と、「Ｃｒｙｓｔａｌ（結晶）」との間の中間状態であり、新しい境界領域（Ｎｅｗ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｐｈａｓｅ）に属する構造である。すなわち、当該構造は、エネルギー的に不安定な「Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ（無定形）」や、「Ｃｒｙｓｔａｌ（結晶）」とは全く異なる構造と言い換えることができる。

【0368】

なお、膜または基板の結晶構造は、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ－Ｒａｙ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）スペクトルを用いて評価することができる。ここで、石英ガラス基板、及び「Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ」に分類される結晶構造を有するＩＧＺＯ（結晶性ＩＧＺＯともいう）膜のＧＩＸＤ（Ｇｒａｚｉｎｇ－Ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ ＸＲＤ）測定で得られるＸＲＤスペクトルを、それぞれ図２４Ｂ、図２４Ｃに示す。なお、ＧＩＸＤ法は、薄膜法またはＳｅｅｍａｎｎ－Ｂｏｈｌｉｎ法ともいう。以降、図２４Ｂ、図２４Ｃに示すＧＩＸＤ測定で得られるＸＲＤスペクトルを、単にＸＲＤスペクトルと記す。図２４Ｂが石英ガラス基板、図２４Ｃが結晶性ＩＧＺＯ膜のＸＲＤスペクトルである。また、図２４Ｂ、図２４Ｃの縦軸Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ［ａ．ｕ．］は、強度（任意単位）を示す。なお、図２４Ｃに示す結晶性ＩＧＺＯ膜の組成は、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：３［原子数比］近傍である。また、図２４Ｃに示す結晶性ＩＧＺＯ膜の厚さは、５００ｎｍである。

【0369】

図２４Ｂの矢印に示すように、石英ガラス基板では、ＸＲＤスペクトルのピークの形状がほぼ左右対称である。一方で、図２４Ｃの矢印に示すように、結晶性ＩＧＺＯ膜では、ＸＲＤスペクトルのピークの形状が左右非対称である。ＸＲＤスペクトルのピークの形状が左右非対称であることは、膜中または基板中の結晶の存在を明示している。別言すると、ＸＲＤスペクトルのピークの形状で左右対称でないと、膜または基板は非晶質状態であるとは言えない。なお、図２４Ｃには、２θ＝３１°、またはその近傍に結晶相（ＩＧＺＯ ｃｒｙｓｔａｌ ｐｈａｓｅ）を明記してある。ＸＲＤスペクトルにおける、左右非対称な形状のピークは、当該結晶相（微小な結晶）による回折ピークに由来すると推察される。

【0370】

具体的には、ＩＧＺＯに含まれる原子により散乱したＸ線の干渉は、２θ＝３４°またはその近傍のピークに寄与すると推測される。また、微小な結晶は、２θ＝３１°またはその近傍のピークに寄与すると推測される。図２４Ｃに示す、結晶性ＩＧＺＯ膜のＸＲＤスペクトルの、２θ＝３４°またはその近傍のピークにおいて、低角度側のピーク幅が広くなる。これは、結晶性ＩＧＺＯ膜中に、２θ＝３１°またはその近傍のピークに起因する微小な結晶が内在することを示唆している。

【0371】

また、膜または基板の結晶構造は、極微電子線回折法（ＮＢＥＤ：Ｎａｎｏ Ｂｅａｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）によって観察される回折パターン（極微電子線回折パターンともいう）にて評価することができる。石英ガラス基板、及び基板温度を室温として成膜したＩＧＺＯ膜の回折パターンを、それぞれ図２４Ｄ、図２４Ｅに示す。図２４Ｄが石英ガラス基板、図２４ＥがＩＧＺＯ膜の回折パターンである。なお、図２４Ｅに示すＩＧＺＯ膜は、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１［原子数比］である酸化物ターゲットを用いて、スパッタリング法によって成膜される。また、極微電子線回折法では、プローブ径を１ｎｍとして電子線回折が行われる。

【0372】

なお、図２４Ｄに示すように、石英ガラス基板の回折パターンでは、ハローが観察され、石英ガラスは、非晶質状態であることが確認できる。また、図２４Ｅに示すように、室温成膜したＩＧＺＯ膜の回折パターンでは、ハローではなく、スポット状のパターンが観察される。このため、室温成膜したＩＧＺＯ膜は、結晶状態でもなく、非晶質状態でもない、中間状態であり、非晶質状態であると結論することはできないと推定される。

【0373】

＜＜酸化物半導体の構造＞＞
なお、酸化物半導体は、結晶構造に着目した場合、図２４Ａとは異なる分類となる場合がある。例えば、酸化物半導体は、単結晶酸化物半導体と、それ以外の非単結晶酸化物半導体と、に分けられる。非単結晶酸化物半導体としては、例えば、上述のＣＡＡＣ－ＯＳ、及びｎｃ－ＯＳがある。また、非単結晶酸化物半導体には、多結晶酸化物半導体、擬似非晶質酸化物半導体（ａ－ｌｉｋｅ ＯＳ：ａｍｏｒｐｈｏｕｓ－ｌｉｋｅ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、非晶質酸化物半導体、などが含まれる。

【0374】

ここで、上述のＣＡＡＣ－ＯＳ、ｎｃ－ＯＳ、及びａ－ｌｉｋｅ ＯＳの詳細について、説明を行う。

【0375】

［ＣＡＡＣ－ＯＳ］
ＣＡＡＣ－ＯＳは、複数の結晶領域を有し、当該複数の結晶領域はｃ軸が特定の方向に配向している酸化物半導体である。なお、特定の方向とは、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜の厚さ方向、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜の被形成面の法線方向、またはＣＡＡＣ－ＯＳ膜の表面の法線方向である。また、結晶領域とは、原子配列に周期性を有する領域である。なお、原子配列を格子配列とみなすと、結晶領域とは、格子配列の揃った領域でもある。さらに、ＣＡＡＣ－ＯＳは、ａ－ｂ面方向において複数の結晶領域が連結する領域を有し、当該領域は歪みを有する場合がある。なお、歪みとは、複数の結晶領域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。つまり、ＣＡＡＣ－ＯＳは、ｃ軸配向し、ａ－ｂ面方向には明らかな配向をしていない酸化物半導体である。

【0376】

なお、上記複数の結晶領域のそれぞれは、１つまたは複数の微小な結晶（最大径が１０ｎｍ未満である結晶）で構成される。結晶領域が１つの微小な結晶で構成されている場合、当該結晶領域の最大径は１０ｎｍ未満となる。また、結晶領域が多数の微小な結晶で構成されている場合、当該結晶領域の大きさは、数十ｎｍ程度となる場合がある。

【0377】

また、Ｉｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物（元素Ｍは、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、スズ、チタンなどから選ばれた一種、または複数種）において、ＣＡＡＣ－ＯＳは、インジウム（Ｉｎ）、及び酸素を有する層（以下、Ｉｎ層）と、元素Ｍ、亜鉛（Ｚｎ）、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る。よって、（Ｍ，Ｚｎ）層にはインジウムが含まれる場合がある。また、Ｉｎ層には元素Ｍが含まれる場合がある。なお、Ｉｎ層にはＺｎが含まれる場合もある。当該層状構造は、例えば、高分解能ＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）像において、格子像として観察される。

【0378】

ＣＡＡＣ－ＯＳ膜に対し、例えば、ＸＲＤ装置を用いて構造解析を行うと、θ／２θスキャンを用いたＯｕｔ－ｏｆ－ｐｌａｎｅ ＸＲＤ測定では、ｃ軸配向を示すピークが２θ＝３１°またはその近傍に検出される。なお、ｃ軸配向を示すピークの位置（２θの値）は、ＣＡＡＣ－ＯＳを構成する金属元素の種類、組成などにより変動する場合がある。

【0379】

また、例えば、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜の電子線回折パターンにおいて、複数の輝点（スポット）が観測される。なお、あるスポットと別のスポットとは、試料を透過した入射電子線のスポット（ダイレクトスポットともいう）を対称中心として、点対称の位置に観測される。

【0380】

上記特定の方向から結晶領域を観察した場合、当該結晶領域内の格子配列は、六方格子を基本とするが、単位格子は正六角形とは限らず、非正六角形である場合がある。また、上記歪みにおいて、五角形、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）を確認することはできない。即ち、格子配列の歪みによって、結晶粒界の形成が抑制されていることがわかる。これは、ＣＡＡＣ－ＯＳが、ａ－ｂ面方向において酸素原子の配列が稠密でないことや、金属原子が置換することで原子間の結合距離が変化することなどによって、歪みを許容することができるためと考えられる。

【0381】

なお、明確な結晶粒界が確認される結晶構造は、いわゆる多結晶（ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌ）と呼ばれる。結晶粒界は、再結合中心となり、キャリアが捕獲されトランジスタのオン電流の低下、電界効果移動度の低下などを引き起こす可能性が高い。よって、明確な結晶粒界が確認されないＣＡＡＣ－ＯＳは、トランジスタの半導体層に好適な結晶構造を有する結晶性の酸化物の一つである。なお、ＣＡＡＣ－ＯＳを構成するには、Ｚｎを有する構成が好ましい。例えば、Ｉｎ－Ｚｎ酸化物、及びＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物は、Ｉｎ酸化物よりも結晶粒界の発生を抑制できるため好適である。

【0382】

ＣＡＡＣ－ＯＳは、結晶性が高く、明確な結晶粒界が確認されない酸化物半導体である。よって、ＣＡＡＣ－ＯＳは、結晶粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。また、酸化物半導体の結晶性は不純物の混入や欠陥の生成などによって低下する場合があるため、ＣＡＡＣ－ＯＳは不純物や欠陥（酸素欠損など）の少ない酸化物半導体ともいえる。従って、ＣＡＡＣ－ＯＳを有する酸化物半導体は、物理的性質が安定する。そのため、ＣＡＡＣ－ＯＳを有する酸化物半導体は熱に強く、信頼性が高い。また、ＣＡＡＣ－ＯＳは、製造工程における高い温度（所謂サーマルバジェット）に対しても安定である。従って、ＯＳトランジスタにＣＡＡＣ－ＯＳを用いると、製造工程の自由度を広げることが可能となる。

【0383】

［ｎｃ－ＯＳ］
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。別言すると、ｎｃ－ＯＳは、微小な結晶を有する。なお、当該微小な結晶の大きさは、例えば、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下、特に１ｎｍ以上３ｎｍ以下であることから、当該微小な結晶をナノ結晶ともいう。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。従って、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。例えば、ｎｃ－ＯＳ膜に対し、ＸＲＤ装置を用いて構造解析を行うと、θ／２θスキャンを用いたＯｕｔ－ｏｆ－ｐｌａｎｅ ＸＲＤ測定では、結晶性を示すピークが検出されない。また、ｎｃ－ＯＳ膜に対し、ナノ結晶よりも大きいプローブ径（例えば５０ｎｍ以上）の電子線を用いる電子線回折（制限視野電子線回折ともいう。）を行うと、ハローパターンのような回折パターンが観測される。一方、ｎｃ－ＯＳ膜に対し、ナノ結晶の大きさと近いかナノ結晶より小さいプローブ径（例えば１ｎｍ以上３０ｎｍ以下）の電子線を用いる電子線回折（ナノビーム電子線回折ともいう。）を行うと、ダイレクトスポットを中心とするリング状の領域内に複数のスポットが観測される電子線回折パターンが取得される場合がある。

【0384】

［ａ－ｌｉｋｅ ＯＳ］
ａ－ｌｉｋｅ ＯＳは、ｎｃ－ＯＳと非晶質酸化物半導体との間の構造を有する酸化物半導体である。ａ－ｌｉｋｅ ＯＳは、鬆または低密度領域を有する。即ち、ａ－ｌｉｋｅ ＯＳは、ｎｃ－ＯＳ及びＣＡＡＣ－ＯＳと比べて、結晶性が低い。また、ａ－ｌｉｋｅ ＯＳは、ｎｃ－ＯＳ及びＣＡＡＣ－ＯＳと比べて、膜中の水素濃度が高い。

【0385】

＜＜酸化物半導体の構成＞＞
次に、上述のＣＡＣ－ＯＳの詳細について、説明を行う。なお、ＣＡＣ－ＯＳは材料構成に関する。

【0386】

［ＣＡＣ－ＯＳ］
ＣＡＣ－ＯＳとは、例えば、金属酸化物を構成する元素が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、１ｎｍ以上３ｎｍ以下、またはその近傍のサイズで偏在した材料の一構成である。なお、以下では、金属酸化物において、一つまたは複数の金属元素が偏在し、該金属元素を有する領域が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、１ｎｍ以上３ｎｍ以下、またはその近傍のサイズで混合した状態をモザイク状、またはパッチ状ともいう。

【0387】

さらに、ＣＡＣ－ＯＳとは、第１の領域と、第２の領域と、に材料が分離することでモザイク状となり、当該第１の領域が、膜中に分布した構成（以下、クラウド状ともいう。）である。つまり、ＣＡＣ－ＯＳは、当該第１の領域と、当該第２の領域とが、混合している構成を有する複合金属酸化物である。

【0388】

ここで、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ－ＯＳを構成する金属元素に対するＩｎ、Ｇａ、及びＺｎの原子数比のそれぞれを、［Ｉｎ］、［Ｇａ］、及び［Ｚｎ］と表記する。例えば、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ－ＯＳにおいて、第１の領域は、［Ｉｎ］が、ＣＡＣ－ＯＳ膜の組成における［Ｉｎ］よりも大きい領域である。また、第２の領域は、［Ｇａ］が、ＣＡＣ－ＯＳ膜の組成における［Ｇａ］よりも大きい領域である。または、例えば、第１の領域は、［Ｉｎ］が、第２の領域における［Ｉｎ］よりも大きく、且つ、［Ｇａ］が、第２の領域における［Ｇａ］よりも小さい領域である。また、第２の領域は、［Ｇａ］が、第１の領域における［Ｇａ］よりも大きく、且つ、［Ｉｎ］が、第１の領域における［Ｉｎ］よりも小さい領域である。

【0389】

具体的には、上記第１の領域は、インジウム酸化物、インジウム亜鉛酸化物などが主成分である領域である。また、上記第２の領域は、ガリウム酸化物、ガリウム亜鉛酸化物などが主成分である領域である。つまり、上記第１の領域を、Ｉｎを主成分とする領域と言い換えることができる。また、上記第２の領域を、Ｇａを主成分とする領域と言い換えることができる。

【0390】

なお、上記第１の領域と、上記第２の領域とは、明確な境界が観察できない場合がある。

【0391】

また、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ－ＯＳとは、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、及びＯを含む材料構成において、一部にＧａを主成分とする領域と、一部にＩｎを主成分とする領域とが、それぞれモザイク状であり、これらの領域がランダムに存在している構成をいう。よって、ＣＡＣ－ＯＳは、金属元素が不均一に分布した構造を有していると推測される。

【0392】

ＣＡＣ－ＯＳは、例えば基板を意図的に加熱しない条件で、スパッタリング法により形成することができる。また、ＣＡＣ－ＯＳをスパッタリング法で形成する場合、成膜ガスとして、不活性ガス（代表的にはアルゴン）、酸素ガス、及び窒素ガスの中から選ばれたいずれか一つまたは複数を用いればよい。また、成膜時の成膜ガスの総流量に対する酸素ガスの流量比は低いほど好ましく、例えば、成膜時の成膜ガスの総流量に対する酸素ガスの流量比を０％以上３０％未満、好ましくは０％以上１０％以下とすることが好ましい。

【0393】

また、例えば、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ－ＯＳでは、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ：Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ－ｒａｙ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用いて取得したＥＤＸマッピングにより、Ｉｎを主成分とする領域（第１の領域）と、Ｇａを主成分とする領域（第２の領域）とが、偏在し、混合している構造を有することが確認できる。

【0394】

ここで、第１の領域は、第２の領域と比較して、導電性が高い領域である。つまり、第１の領域を、キャリアが流れることにより、金属酸化物としての導電性が発現する。従って、第１の領域が、金属酸化物中にクラウド状に分布することで、高い電界効果移動度（μ）が実現できる。

【0395】

一方、第２の領域は、第１の領域と比較して、絶縁性が高い領域である。つまり、第２の領域が、金属酸化物中に分布することで、リーク電流を抑制することができる。

【0396】

従って、ＣＡＣ－ＯＳをトランジスタに用いる場合、第１の領域に起因する導電性と、第２の領域に起因する絶縁性とが、相補的に作用することにより、スイッチングさせる機能（Ｏｎ／Ｏｆｆさせる機能）をＣＡＣ－ＯＳに付与することができる。つまり、ＣＡＣ－ＯＳ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。導電性の機能と絶縁性の機能と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。よって、ＣＡＣ－ＯＳをトランジスタに用いることで、高いオン電流（Ｉ_ｏｎ）、高い電界効果移動度（μ）、及び良好なスイッチング動作を実現することができる。

【0397】

また、ＣＡＣ－ＯＳを用いたトランジスタは、信頼性が高い。従って、ＣＡＣ－ＯＳは、表示装置をはじめとするさまざまな半導体装置に最適である。

【0398】

酸化物半導体は、多様な構造をとり、それぞれが異なる特性を有する。本発明の一態様の酸化物半導体は、非晶質酸化物半導体、多結晶酸化物半導体、ａ－ｌｉｋｅ ＯＳ、ＣＡＣ－ＯＳ、ｎｃ－ＯＳ、ＣＡＡＣ－ＯＳのうち、二種以上を有していてもよい。

【0399】

＜酸化物半導体を有するトランジスタ＞
続いて、上記酸化物半導体をトランジスタに用いる場合について説明する。

【0400】

上記酸化物半導体をトランジスタに用いることで、高い電界効果移動度のトランジスタを実現することができる。また、信頼性の高いトランジスタを実現することができる。

【0401】

トランジスタには、キャリア濃度の低い酸化物半導体を用いることが好ましい。例えば、酸化物半導体のキャリア濃度は１×１０^１７ｃｍ^－３以下、好ましくは１×１０^１５ｃｍ^－３以下、さらに好ましくは１×１０^１３ｃｍ^－３以下、より好ましくは１×１０^１１ｃｍ^－３以下、さらに好ましくは１×１０^１０ｃｍ^－３未満であり、１×１０^－９ｃｍ^－３以上である。なお、酸化物半導体膜のキャリア濃度を低くする場合においては、酸化物半導体膜中の不純物濃度を低くし、欠陥準位密度を低くすればよい。本明細書等において、不純物濃度が低く、欠陥準位密度の低いことを高純度真性または実質的に高純度真性と言う。なお、キャリア濃度の低い酸化物半導体を、高純度真性または実質的に高純度真性な酸化物半導体と呼ぶ場合がある。

【0402】

また、高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜は、欠陥準位密度が低いため、トラップ準位密度も低くなる場合がある。

【0403】

また、酸化物半導体のトラップ準位に捕獲された電荷は、消失するまでに要する時間が長く、あたかも固定電荷のように振る舞うことがある。そのため、トラップ準位密度の高い酸化物半導体にチャネル形成領域が形成されるトランジスタは、電気特性が不安定となる場合がある。

【0404】

従って、トランジスタの電気特性を安定にするためには、酸化物半導体中の不純物濃度を低減することが有効である。また、酸化物半導体中の不純物濃度を低減するためには、近接する膜中の不純物濃度も低減することが好ましい。不純物としては、水素、窒素、アルカリ金属、アルカリ土類金属、鉄、ニッケル、シリコン等がある。

【0405】

＜不純物＞
ここで、酸化物半導体中における各不純物の影響について説明する。

【0406】

酸化物半導体において、第１４族元素の一つであるシリコンや炭素が含まれると、酸化物半導体において欠陥準位が形成される。このため、酸化物半導体におけるシリコンや炭素の濃度と、酸化物半導体との界面近傍のシリコンや炭素の濃度（二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）により得られる濃度）を、２×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、好ましくは２×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下とする。

【0407】

また、酸化物半導体にアルカリ金属またはアルカリ土類金属が含まれると、欠陥準位を形成し、キャリアを生成する場合がある。従って、アルカリ金属またはアルカリ土類金属が含まれている酸化物半導体を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。このため、ＳＩＭＳにより得られる酸化物半導体中のアルカリ金属またはアルカリ土類金属の濃度を、１×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、好ましくは２×１０^１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下にする。

【0408】

また、酸化物半導体において、窒素が含まれると、キャリアである電子が生じ、キャリア濃度が増加し、ｎ型化しやすい。この結果、窒素が含まれている酸化物半導体を半導体に用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。または、酸化物半導体において、窒素が含まれると、トラップ準位が形成される場合がある。この結果、トランジスタの電気特性が不安定となる場合がある。このため、ＳＩＭＳにより得られる酸化物半導体中の窒素濃度を、５×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３未満、好ましくは５×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、より好ましくは１×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、さらに好ましくは５×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下にする。

【0409】

また、酸化物半導体に含まれる水素は、金属原子と結合する酸素と反応して水になるため、酸素欠損を形成する場合がある。該酸素欠損に水素が入ることで、キャリアである電子が生成される場合がある。また、水素の一部が金属原子と結合する酸素と結合して、キャリアである電子を生成することがある。従って、水素が含まれている酸化物半導体を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。このため、酸化物半導体中の水素はできる限り低減されていることが好ましい。具体的には、酸化物半導体において、ＳＩＭＳにより得られる水素濃度を、１×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３未満、好ましくは１×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３未満、より好ましくは５×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３未満、さらに好ましくは１×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３未満にする。

【0410】

不純物が十分に低減された酸化物半導体をトランジスタのチャネル形成領域に用いることで、安定した電気特性を付与することができる。

【0411】

本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。

【0412】

（実施の形態６）
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２５～図２７を用いて説明する。

【0413】

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。例えば、電子機器の表示部に、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、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や、接触もしくは近接を検出することができる。これにより、電子機器の機能性や利便性などを高めることができる。

【0414】

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。

【0415】

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。

【0416】

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。

【0417】

図２５Ａ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。

【0418】

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。

【0419】

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。

【0420】

図２５Ｂは、筐体６５０１のマイク６５０６側の端部を含む断面概略図である。

【0421】

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。

【0422】

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。

【0423】

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。

【0424】

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。

【0425】

表示パネル６５１１に、本発明の一態様の表示装置を用いることで、表示部６５０２で撮像を行うことができる。例えば、表示パネル６５１１で指紋を撮像し、指紋認証を行うことができる。

【0426】

表示部６５０２が、さらに、タッチセンサパネル６５１３を有することで、表示部６５０２に、タッチパネル機能を付与することができる。タッチセンサパネル６５１３としては、静電容量方式、抵抗膜方式、表面弾性波方式、赤外線方式、光学方式、感圧方式など様々な方式を用いることができる。または、表示パネル６５１１を、タッチセンサとして機能させてもよく、その場合、タッチセンサパネル６５１３を設けなくてもよい。

【0427】

図２６Ａ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。

【0428】

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。

【0429】

図２６Ａ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。

【0430】

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。

【0431】

図２６Ｂ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。

【0432】

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。

【0433】

図２６Ｃ、図２６Ｄに、デジタルサイネージの一例を示す。

【0434】

図２６Ｃ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。

【0435】

図２６Ｄ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。

【0436】

図２６Ｃ、図２６Ｄ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。

【0437】

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。

【0438】

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。

【0439】

また、図２６Ｃ、図２６Ｄ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。

【0440】

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。

【0441】

図２７Ａ～図２７Ｆ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。

【0442】

図２７Ａ～図２７Ｆ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。

【0443】

図２７Ａ～図２７Ｆに示す電子機器の詳細について、以下説明を行う。

【0444】

図２７Ａ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２７Ａ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。

【0445】

図２７Ｂ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。

【0446】

図２７Ｃ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、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。

【0447】

図２７Ｄ～図２７Ｆ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２７Ｄは携帯情報端末９２０１を展開した状態、図２７Ｆは折り畳んだ状態、図２７Ｅは図２７Ｄと図２７Ｆ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。

【0448】

本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。

【実施例1】

【0449】

本実施例では、本発明の一態様の表示装置に用いることができる受発光デバイスを作製し、評価した結果について説明する。

【0450】

本実施例では、２つの受発光デバイス（デバイス１及びデバイス２）を作製した。本実施例で作製した受発光デバイスは、発光デバイス（有機ＥＬデバイス）と構造の共通化を図った構成である。

【0451】

本実施例で用いる材料の化学式を以下に示す。

【0452】

【化1】

【0453】

本実施例の受発光デバイスの具体的な構成について表１に示す。図２Ｄに、デバイス１の積層構造を示す。デバイス１は、発光デバイスの正孔輸送層を受光デバイスの活性層に置き換えて作製可能な積層構造を有する。また、図２Ｃに、デバイス２の積層構造を示す。デバイス２は、発光デバイスに、さらに、受光デバイスの活性層を追加することで作製可能な積層構造を有する。

【0454】

【表1】

【0455】

第１の電極１８０は、銀（Ａｇ）とパラジウム（Ｐｄ）と銅（Ｃｕ）の合金（Ａｇ－Ｐｄ－Ｃｕ（ＡＰＣ））をスパッタリング法により、膜厚１００ｎｍとなるように成膜し、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）をスパッタリング法により、膜厚１００ｎｍとなるように成膜することで、形成した。

【0456】

正孔注入層１８１は、３－［４－（９－フェナントリル）－フェニル］－９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール（略称：ＰＣＰＰｎ）と、酸化モリブデンとを、重量比がＰＣＰＰｎ：酸化モリブデン＝２：１となるように共蒸着することで、形成した。正孔注入層１８１の膜厚は、１５ｎｍとなるように形成した。

【0457】

活性層１８３は、フラーレン（Ｃ_７０）とテトラフェニルジベンゾペリフランテン（略称：ＤＢＰ）とを、重量比がＣ_７０：ＤＢＰ＝９：１となるように共蒸着することで、形成した。活性層１８３の膜厚は、５０ｎｍとなるように形成した。

【0458】

正孔輸送層１８２は、デバイス１には設けず、デバイス２には設けた。正孔輸送層１８２は、Ｎ－（１，１’－ビフェニル－４－イル）－Ｎ－［４－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）フェニル］－９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－アミン（略称：ＰＣＢＢｉＦ）を用い、膜厚が１５ｎｍとなるように蒸着した。

【0459】

発光層１９３は、２－［３’－（ジベンゾチオフェン－４－イル）ビフェニル－３－イル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ－ＩＩ）、ＰＣＢＢｉＦ、及び、ビス｛４，６－ジメチル－２－［３－（３，５－ジメチルフェニル）－５－フェニル－２－ピラジニル－κＮ］フェニル－κＣ｝（２，６－ジメチル－３，５－ヘプタンジオナト－κ_２Ｏ，Ｏ’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ－Ｐ）_２（ｄｉｂｍ）］）を用い、重量比が０．８：０．２：０．０６（＝２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ－ＩＩ：ＰＣＢＢｉＦ：［Ｉｒ（ｄｍｄｐｐｒ－Ｐ）_２（ｄｉｂｍ）］）、膜厚が７０ｎｍとなるように共蒸着して形成した。

【0460】

電子輸送層１８４は、２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ－ＩＩの膜厚が１０ｎｍ、２，９－ビス（ナフタレン－２－イル）－４，７－ジフェニル－１，１０－フェナントロリン（略称：ＮＢＰｈｅｎ）の膜厚が１０ｎｍとなるように順次蒸着して形成した。

【0461】

電子注入層１８５は、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を用い、膜厚が１ｎｍとなるように蒸着して形成した。

【0462】

第２の電極１８９は、銀（Ａｇ）とマグネシウム（Ｍｇ）との体積比を１０：１とし、膜厚が１０ｎｍとなるように共蒸着して形成した後、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）をスパッタリング法により、厚さが４０ｎｍとなるように形成した。

【0463】

以上により、本実施例の受発光デバイスを作製した。

【0464】

［発光デバイスとしての特性］
まず、受発光デバイスの発光デバイスとしての特性（順バイアス印加時の特性）を評価した。図２８に、受発光デバイスの輝度－電圧特性を示す。図２９に、受発光デバイスの外部量子効率－輝度特性を示す。

【0465】

デバイス１及びデバイス２ともに、発光デバイスとして正常に動作することが確認された。特に、活性層１８３と発光層１９３Ｒの間に正孔輸送層１８２を設けたデバイス２は、高い外部量子効率が得られた。

【0466】

［受光デバイスとしての特性］
次に、受発光デバイスの受光デバイスとしての特性（逆バイアス印加時の特性）を評価した。図３０に、受発光デバイスの受光感度の波長依存性を示す。測定条件としては、電圧を－６Ｖとし、光を１２．５μＷ／ｃｍ^２で照射した。なお、ここで印加した電圧は、通常、ＥＬデバイスに印加するバイアスを正とした場合の値である。つまり、第１の電極１８０側が高電位で第２の電極１８９側が低電位である場合が、正である。

【0467】

デバイス１及びデバイス２ともに、受光デバイスとして正常に動作することが確認された。

【0468】

以上のように、本実施例では、発光デバイス（有機ＥＬデバイス）と構造の共通化を図った構成の受発光デバイスを作製し、発光デバイス及び受光デバイスの双方として良好な特性を得ることができた。

【実施例2】

【0469】

本実施例では、本発明の一態様の表示装置に用いることができる受発光デバイスを作製し、評価した結果について説明する。

【0470】

本実施例で作製した受発光デバイスは、発光デバイス（有機ＥＬデバイス）と構造の共通化を図った構成である。

【0471】

本実施例で作製した受発光デバイスは、活性層１８３の厚さが約６０ｎｍである点以外は、実施例１で作製したデバイス２（表１参照）と同様の構成である。

【0472】

［受光デバイスとしての特性］
本実施例で作製した受発光デバイスの、受光デバイスとしての特性（逆バイアス印加時の特性）を評価した。本実施例の受発光デバイスに、波長３７５ｎｍから７５０ｎｍまでの光を２５ｎｍおきに、１２．５μＷ／ｃｍ^２で照射し、外部量子効率の波長依存性を求めた。電圧は、－６Ｖとした。また、測定温度を、２０℃、３０℃、４０℃、５０℃、６０℃、７０℃、７９℃の７条件とし、外部量子効率の温度依存性を求めた。図３１に、受発光デバイスの受光感度の波長依存性を示す。図３２に、受発光デバイスの受光感度の温度依存性を示す。なお、図３１及び図３２の縦軸は外部量子効率（ＥＱＥ）を示す。

【0473】

本実施例の結果から、本実施例の受発光デバイスでは、高温になるにつれて、緩やかに外部量子効率が上昇する傾向が確認された。本実施例の受発光デバイスは、２０℃から７９℃までの間で、急激な効率の変化は確認されず、受光デバイスとして正常に動作することが確認された。

【0474】

以上のように、本実施例では、発光デバイス（有機ＥＬデバイス）と構造の共通化を図った構成の受発光デバイスを作製し、受光デバイスとして広い温度で使用可能であることを確認することができた。

【実施例3】

【0475】

本実施例では、本発明の一態様の表示装置に用いることができる受発光デバイスを作製し、評価した結果について説明する。

【0476】

本実施例で作製した受発光デバイスは、発光デバイス（有機ＥＬデバイス）と構造の共通化を図った構成である。

【0477】

＜３－１．活性層の膜厚の影響＞
まず、受発光デバイスの活性層の膜厚の影響を確認するため、表２に示す５つのデバイス（デバイス３－ａ、３－ｂ、３－ｃ、３－ｄ、３－ｅ）を作製し、発光デバイスとしての特性と受光デバイスとしての特性の双方を評価した。

【0478】

【表2】

【0479】

５つの受発光デバイスは、活性層１８３の厚さ（Ｘ）と正孔輸送層１８２の厚さ（Ｙ）の和が７５ｎｍとなるような条件で、それぞれ、ＸとＹの値を変えて作製した。活性層１８３の厚さと正孔輸送層１８２の厚さ以外は、実施例１で作製したデバイス２（表１参照）と同様の構成とした。なお、デバイス３－ｅは、活性層１８３を有さない構成であり、赤色の発光デバイスということができる。

【0480】

［発光デバイスとしての特性］
まず、受発光デバイスの発光デバイスとしての特性（順バイアス印加時の特性）を評価した。図３３に、受発光デバイスの外部量子効率－輝度特性を示す。図３４に、受発光デバイスの電流密度－電圧特性を示す。

【0481】

図３３に示すように、活性層１８３の厚さ（Ｘ）が薄いほど、高い外部量子効率が得られることがわかった。また、図３４に示すように、５つのデバイスで電流密度－電圧特性にほとんど差はなく、活性層１８３の厚さ（Ｘ）の影響が極めて小さいことがわかった。このことから、活性層１８３と正孔輸送層１８２とでキャリア（正孔）輸送性に大きな差がないことが示唆された。

【0482】

以上のことから、本実施例の受発光デバイスにおける活性層１８３は、発光効率に影響するが、順バイアス印加時の正孔輸送性には大きな影響を与えないことがわかった。

【0483】

［受光デバイスとしての特性］
次に、受発光デバイスの受光デバイスとしての特性（逆バイアス印加時の特性）を評価した。図３５に、受発光デバイスの外部量子効率－波長特性を示す。図３６に、受発光デバイスの電流密度－電圧特性を示す。

【0484】

測定条件としては、光を１２．５μＷ／ｃｍ^２で照射し、図３５の電圧は－６Ｖとした。なお、ここで印加した電圧は、通常、ＥＬデバイスに印加するバイアスを正とした場合の値である。つまり、第１の電極１８０側が高電位で第２の電極１８９側が低電位である場合が、正である。

【0485】

図３５に示すように、活性層１８３の厚さ（Ｘ）が薄いほど、外部量子効率が低下することがわかった。また、図３６に示すように、活性層１８３の厚さ（Ｘ）が薄いほど、光電流が低下していることがわかった。また、活性層と発光層の間のバッファ層として機能する正孔輸送層１８２の厚さ（Ｙ）が厚いほど、駆動電圧が高くなることがわかった。

【0486】

＜３－２．バッファ層の膜厚の影響＞
次に、受発光デバイスのバッファ層の膜厚の影響を調査するため、表３に示す５つのデバイス（デバイス３－ｆ、３－ｇ、３－ｈ、３－ｉ、３－ｊ）を作製し、発光デバイスとしての特性と受光デバイスとしての特性の双方を評価した。

【0487】

【表3】

【0488】

実施例１、実施例２、及び本実施例の３－１で作製した受発光デバイス（表１、表２参照）は、いずれも、第２の電極１８９側から光を受光する構成であったが、本実施例の３－２（表３）で作製した受発光デバイスは、第１の電極１８０側から光を受光する構成である。

【0489】

本実施例の３－２で作製した受発光デバイスは、第１の電極１８０が厚さ約７０ｎｍのインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）膜である点と、第２の電極１８９が厚さ約１５０ｎｍのアルミニウム（Ａｌ）膜である点と、正孔輸送層１８２の厚さ（Ｚ）の値を変えて作製した点以外は、実施例１で作製したデバイス２（表１参照）と同様の構成である。

【0490】

［発光デバイスとしての特性］
まず、受発光デバイスの発光デバイスとしての特性（順バイアス印加時の特性）を評価した。図３７に、受発光デバイスの外部量子効率－輝度特性を示す。図３８に、受発光デバイスの電流密度－電圧特性を示す。

【0491】

図３７に示すように、正孔輸送層１８２の厚さ（Ｚ）が厚いほど、高い外部量子効率が得られることがわかった。また、図３８に示すように、５つのデバイスで電流密度－電圧特性にほとんど差はなく、正孔輸送層１８２の厚さ（Ｚ）の影響が極めて小さいことがわかった。

【0492】

以上のことから、活性層１８３と発光層１９３の間のバッファ層として機能する正孔輸送層１８２の厚さ（Ｚ）が厚いほど、発光層１９３から活性層１８３へのエネルギー移動が抑制され、発光効率が高くなることがわかった。

【0493】

［受光デバイスとしての特性］
次に、受発光デバイスの受光デバイスとしての特性（逆バイアス印加時の特性）を評価した。図３９に、受発光デバイスの外部量子効率－波長特性を示す。図４０に、受発光デバイスの電流密度－電圧特性を示す。

【0494】

測定条件としては、光を１２．５μＷ／ｃｍ^２で照射し、図３９の電圧は－６Ｖとした。

【0495】

図３５と図３９とを比較することで、活性層１８３の厚さと正孔輸送層１８２の厚さの双方を調整した場合に比べて、正孔輸送層１８２の厚さを変化させた場合は、外部量子効率の変化が小さいことがわかった。図４０に示すように、正孔輸送層１８２の厚さが厚いほど、駆動電圧が増加することがわかった。一方で、図３６と図４０を比較することで、正孔輸送層１８２の厚さを変えることによる、電流密度の低下は確認されなかった。

【0496】

以上のことから、活性層と発光層との間にバッファ層（本実施例では正孔輸送層）を設けることで、駆動電圧が上昇し、また、バッファ層の厚さが厚いほど、駆動電圧の上昇量も大きいことがわかった。

【0497】

上記、３－１、３－２の２つの評価から、活性層１８３は、電荷（正孔）移動の抑制要因にはなっていないことが考えられる。また、バッファ層（本実施例では正孔輸送層１８２）の導入により、発光層１９３から活性層１８３へのフェルスター移動が抑制され、発光効率の低下が抑制されていると考えられる。したがって、本実施例の受発光デバイスを発光デバイスとして駆動させる際、効率よく電荷移動、再結合、発光が生じていると考えられる。

【0498】

ここで、活性層の吸収スペクトルと発光層の発光スペクトルの重なりを小さくし、発光層が発する光が活性層に吸収される現象を抑制することで、発光効率をより高められる可能性がある。活性層の膜厚を減らす手法で発光デバイスとしての特性の改善を図る場合は、受光デバイスとしての特性が悪化する、トレードオフの関係になる。一方で、活性層の材料の変更であれば、当該トレードオフの関係を回避しながら、発光デバイスとしての特性と受光デバイスとしての特性の双方を高められると考えられる。

【符号の説明】

【0499】

ＡＮＯＤＥ：配線、ＢＭ：遮光層、ＣＡＴＨＯＤＥ／ＶＰＤ：配線、Ｃｆ：容量、Ｃｓｂ：容量、Ｃｓｇ：容量、Ｃｓｒ：容量、ＦＤ：ノード、ＧＬ：配線、ＧＬ１：配線、ＧＬ２：配線、ＧＲ：ノード、Ｌ１：最短距離、Ｌ２：最短距離、Ｍ１Ｂ：トランジスタ、Ｍ１Ｇ：トランジスタ、Ｍ１Ｒ：トランジスタ、Ｍ２Ｂ：トランジスタ、Ｍ２Ｇ：トランジスタ、Ｍ２Ｒ：トランジスタ、Ｍ３Ｂ：トランジスタ、Ｍ３Ｇ：トランジスタ、Ｍ３Ｒ：トランジスタ、Ｍ１１：トランジスタ、Ｍ１２：トランジスタ、Ｍ１３：トランジスタ、Ｍ１４：トランジスタ、ＲＳ：配線、ＲＳ１：配線、ＲＳ２：配線、ＳＡ：ノード、ＳＥ：配線、ＳＥ１：配線、ＳＥ２：配線、ＳＬＢ：配線、ＳＬＧ：配線、ＳＬＲ：配線、ＴＸ：配線、Ｖ０：配線、ＶＣＰ：配線、ＶＰＩ：配線、ＶＲＳ：配線、ＷＸ：配線、ＷＸ１：配線、ＷＸ２：配線、１０Ａ：表示装置、１０Ｂ：表示装置、１０Ｃ：表示装置、１０Ｄ：表示装置、１０Ｅ：表示装置、１０Ｆ：表示装置、１０Ｇ：表示装置、２１Ｂ：光、２１Ｇ：光、２１Ｒ：光、２２：光、２３：光、２３ａ：迷光、２３ｂ：迷光、２３ｃ：迷光、２３ｄ：迷光、２４：反射光、４２：トランジスタ、４７Ｂ：発光デバイス、４７Ｇ：発光デバイス、４７Ｒ：受発光デバイス、５０Ａ：表示装置、５０Ｂ：表示装置、５１：基板、５２：指、５３：受発光デバイスを有する層、５５：トランジスタを有する層、５７：発光デバイスを有する層、５９：基板、１００Ａ：表示装置、１００Ｂ：表示装置、１００Ｃ：表示装置、１１２：共通層、１１４：共通層、１１５：共通電極、１４２：接着層、１４３：空間、１５１：基板、１５２：基板、１５３：基板、１５４：基板、１５５：接着層、１５９：樹脂層、１５９ｐ：開口、１６２：表示部、１６４：回路、１６５：配線、１６６：導電層、１７２：ＦＰＣ、１７３：ＩＣ、１８０：第１の電極、１８１：正孔注入層、１８２：正孔輸送層、１８２Ｂ：正孔輸送層、１８２Ｇ：正孔輸送層、１８２Ｒ：正孔輸送層、１８３：活性層、１８４：電子輸送層、１８５：電子注入層、１８６：発光層と活性層を兼ねる層、１８９：第２の電極、１９０：発光デバイス、１９０Ｂ：発光デバイス、１９０Ｇ：発光デバイス、１９０Ｒ（ＰＤ）：受発光デバイス、１９１：画素電極、１９２：バッファ層、１９２Ｂ：バッファ層、１９２Ｇ：バッファ層、１９２Ｒ：バッファ層、１９３：発光層、１９３Ｂ：発光層、１９３Ｇ：発光層、１９３Ｒ：発光層、１９４：バッファ層、１９４Ｂ：バッファ層、１９４Ｇ：バッファ層、１９４Ｒ：バッファ層、１９５：保護層、２０１：トランジスタ、２０２：トランジスタ、２０４：接続部、２０５：トランジスタ、２０６：トランジスタ、２０７：トランジスタ、２０８：トランジスタ、２０９：トランジスタ、２１０：トランジスタ、２１１：絶縁層、２１２：絶縁層、２１３：絶縁層、２１４：絶縁層、２１５：絶縁層、２１６：隔壁、２１７：隔壁、２１８：絶縁層、２１９：遮光層、２２１：導電層、２２２ａ：導電層、２２２ｂ：導電層、２２３：導電層、２２５：絶縁層、２２８：領域、２３１：半導体層、２３１ｉ：チャネル形成領域、２３１ｎ：低抵抗領域、２４２：接続層、３００：画素、３１０：ユニット、３１０ａ：ユニット、３１０ｂ：ユニット、３２０：対象画素、３２０ａ：対象画素、３２０ｂ：対象画素、３３０ａ：画素、３３０ｂ：画素、３３０ｃ：画素、３３０ｄ：画素、３４０：指、６０００：電子機器、６００１：表示部、６００３：指、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：タッチセンサパネル、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、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、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】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】

【図36】

【図37】

【図38】

【図39】

【図40】