特許 7605831 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】2024-12-16

(45)【発行日】2024-12-24

(54)【発明の名称】表示装置

(51)【国際特許分類】

   G09F 9/30 20060101AFI20241217BHJP

   G09F 9/00 20060101ALI20241217BHJP

   H05B 33/14 20060101ALI20241217BHJP

   H05B 33/02 20060101ALI20241217BHJP

   G06F 3/042 20060101ALI20241217BHJP

   G06F 3/044 20060101ALI20241217BHJP

   H10K 50/842 20230101ALI20241217BHJP

   H10K 77/10 20230101ALI20241217BHJP

   H10K 59/60 20230101ALI20241217BHJP

   H10K 59/40 20230101ALI20241217BHJP

   H10K 59/90 20230101ALI20241217BHJP

   H10K 59/128 20230101ALI20241217BHJP

   H10K 59/176 20230101ALI20241217BHJP

   H10K 59/121 20230101ALI20241217BHJP

   H10K 50/86 20230101ALI20241217BHJP

   H10K 50/84 20230101ALI20241217BHJP

   H10K 50/805 20230101ALI20241217BHJP

   H10K 50/82 20230101ALI20241217BHJP

   H10K 102/20 20230101ALN20241217BHJP

【ＦＩ】

G09F9/30 349Z

G09F9/30 349C

G09F9/30 310

G09F9/00 362

G09F9/00 366A

H05B33/14 Z

H05B33/02

G06F3/042 470

G06F3/044 124

G06F3/044 126

H10K50/842

H10K77/10

H10K59/60

H10K59/40

H10K59/90

H10K59/128

H10K59/176

H10K59/121

H10K50/86

H10K50/84

H10K50/805

H10K50/82

H10K102:20

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2022514868

(86)(22)【出願日】2021-04-02

(86)【国際出願番号】 IB2021052762

(87)【国際公開番号】W WO2021209852

(87)【国際公開日】2021-10-21

【審査請求日】2024-03-26

(31)【優先権主張番号】P 2020073341

(32)【優先日】2020-04-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(31)【優先権主張番号】P 2020096692

(32)【優先日】2020-06-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(31)【優先権主張番号】P 2020133728

(32)【優先日】2020-08-06

(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】初見 亮

【審査官】小野 博之

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－０３８５７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１５３８３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０９１６１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１８８５２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１９－５０１３９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１８－５３３７４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／０１０４５６３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０９Ｆ ９／００－９／４６

Ｇ０２Ｆ １／１３－１／１４１

１／１５－１／１９

Ｈ０５Ｂ ３３／００－３３／２８

４４／００

４５／６０

Ｈ１０Ｋ ５０／００－９９／００

Ｇ０６Ｆ ３／００－３／０４８９５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

受光素子と、発光素子と、第１の基板と、第２の基板と、第１の樹脂層と、第２の樹脂層と、遮光層と、を有し、
前記第１の基板上に、前記第１の樹脂層、前記第２の樹脂層、及び前記第２の基板が、この順で積層され、
前記受光素子と前記発光素子は、それぞれ前記第１の基板と前記第１の樹脂層の間に位置し、
前記遮光層は、前記第１の樹脂層と前記第２の樹脂層の間に位置し、且つ、前記受光素子と重なる第１の開口部を有し、
前記遮光層は、平面視において、前記第１の開口部が前記受光素子の受光領域の内側に位置し、且つ、断面視において、前記第１の開口部の幅が前記受光領域の幅以下である領域を有し、
前記第２の基板は、前記第１の樹脂層及び前記第２の樹脂層よりも厚い、
表示装置。

【請求項2】

受光素子と、発光素子と、第１の基板と、第２の基板と、第１の樹脂層と、第２の樹脂層と、遮光層と、を有し、
前記第１の基板上に、前記第１の樹脂層、前記第２の樹脂層、及び前記第２の基板が、この順で積層され、
前記受光素子と前記発光素子は、それぞれ前記第１の基板と前記第１の樹脂層の間に位置し、
前記遮光層は、前記第１の樹脂層と前記第２の樹脂層の間に位置し、且つ、前記受光素子と重なる第１の開口部を有し、
前記遮光層は、平面視において、前記第１の開口部が前記受光素子の受光領域の内側に位置し、且つ、断面視において、前記第１の開口部の幅が前記受光領域の幅以下である領域を有し、
前記第２の基板は、前記第１の樹脂層及び前記第２の樹脂層よりも厚く、
前記第１の樹脂層は、前記受光素子の前記受光領域と重なる部分の厚さが、前記受光領域の幅の１倍以上１０倍以下である領域を有し、
前記第２の基板は、前記発光素子が発する光の波長に対する屈折率が、前記第１の樹脂層及び前記第２の樹脂層よりも高い、
表示装置。

【請求項3】

請求項１又は請求項２において、
前記第１の樹脂層は、前記発光素子が発する光の波長に対する屈折率が、前記第２の樹脂層よりも低い、
表示装置。

【請求項4】

請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
前記第２の基板は、前記発光素子が発する光の波長に対する屈折率が１．５以上２．０以下であり、
前記第１の樹脂層は、前記発光素子が発する光の波長に対する屈折率が１．３以上１．６以下である、
表示装置。

【請求項5】

請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
前記受光素子を複数有し、
複数の前記受光素子は、マトリクス状に周期的に配置され、
前記受光素子の配列ピッチは、１μｍ以上１５０μｍ以下である、
表示装置。

【請求項6】

請求項１乃至請求項５のいずれか一において、
機能層を有し、
前記機能層は、第３の樹脂層を有し、
前記機能層は、前記第２の樹脂層と、前記第２の基板との間に位置し、
前記第３の樹脂層は、前記第２の基板よりも前記発光素子が発する光の波長に対する屈折率が低く、
前記第３の樹脂層は、前記第２の基板よりも薄く、且つ、前記第１の樹脂層及び前記第２の樹脂層よりも厚い、
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、表示装置に関する。本発明の一態様は、撮像機能を備え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、表示装置は高解像度の画像を表示するために、高精細化が求められている。また、スマートフォン、タブレット型端末、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においては、表示装置は、高精細化に加えて、低消費電力化が求められている。さらに、タッチパネルとしての機能、認証のために指紋を撮像する機能など、画像を表示するだけでなく、様々な機能が付加された表示装置が求められている。

【0004】

表示装置としては、例えば、発光素子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素子（ＥＬ素子とも記す）は、薄型軽量化が容易である、入力信号に対し高速に応答可能である、直流定電圧電源を用いて駆動可能である等の特徴を有し、表示装置に応用されている。例えば、特許文献１に、有機ＥＬ素子が適用された、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、撮像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、指紋などを明瞭に撮像することのできる撮像装置、または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、破損しにくい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、電子機器の部品点数を削減することを課題の一とする。本発明の一態様は、多機能な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、新規な構成を有する表示装置、撮像装置、車両、または電子機器などを提供することを課題の一とする。本発明の一態様は、先行技術の問題点の少なくとも一つを少なくとも軽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。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】

【0009】

本発明の一態様は、受光素子と、発光素子と、第１の基板と、第２の基板と、第１の樹脂層と、第２の樹脂層と、遮光層と、を有する表示装置である。第１の基板上に、第１の樹脂層、第２の樹脂層、及び第２の基板が、この順で積層される。受光素子と発光素子は、それぞれ第１の基板と第１の樹脂層の間に位置する。遮光層は、第１の樹脂層と第２の樹脂層の間に位置し、且つ、受光素子と重なる第１の開口部を有する。遮光層は、平面視において、第１の開口部が受光素子の受光領域の内側に位置し、且つ、断面視において、第１の開口部の幅が受光領域の幅以下である領域を有する。第２の基板は、第１の樹脂層及び第２の樹脂層よりも厚い。第１の樹脂層は、受光素子の受光領域と重なる部分の厚さが、受光領域の幅の１倍以上１０倍以下である領域を有する。第２の基板は、発光素子が発する光の波長に対する屈折率が、第１の樹脂層及び第２の樹脂層よりも高い。

【0010】

また、本発明の他の一態様は、第１の表示パネルと、第２の表示パネルと、を有する表示装置である。第１の表示パネルは、第１の領域を有する。第１の領域は、第１の画素と、第２の画素と、を有する。第２の表示パネルは、第２の領域と、第３の領域と、第４の領域と、を有する。第２の領域は、第３の画素を有する。第３の領域は、可視光を透過する機能を有する。第４の領域は、可視光を遮光する機能を有する。第２の画素と、第３の領域とは、互いに重なる領域を有する。第１の画素、第２の画素、及び第３の画素の少なくとも一は、発光素子と、受光素子とを有する。

【0011】

さらに、第１の表示パネルまたは第２の表示パネルは、受光素子と、発光素子と、第１の基板と、第２の基板と、第１の樹脂層と、第２の樹脂層と、遮光層と、を有することが好ましい。第１の基板上に、第１の樹脂層、第２の樹脂層、及び第２の基板が、この順で積層される。受光素子と発光素子は、それぞれ第１の基板と第１の樹脂層の間に位置する。遮光層は、第１の樹脂層と第２の樹脂層の間に位置し、且つ、受光素子と重なる第１の開口部を有する。遮光層は、平面視において、第１の開口部が受光素子の受光領域の内側に位置し、且つ、断面視において、第１の開口部の幅が受光領域の幅以下である領域を有する。第２の基板は、第１の樹脂層及び第２の樹脂層よりも厚い。第１の樹脂層は、受光素子の受光領域と重なる部分の厚さが、受光領域の幅の１倍以上１０倍以下である領域を有する。第２の基板は、発光素子が発する光の波長に対する屈折率が、第１の樹脂層及び第２の樹脂層よりも高い。

【0012】

また、上記いずれかにおいて、受光素子は、第１の画素電極と、活性層と、共通電極と、を有することが好ましい。また、発光素子は、第２の画素電極と、発光層と、共通電極と、を有することが好ましい。このとき、第１の画素電極と第２の画素電極は、同一面上に位置することが好ましい。さらに、共通電極は、活性層を介して第１の画素電極と重なる部分と、発光層を介して第２の画素電極と重なる部分と、を有することが好ましい。

【0013】

また、上記いずれかにおいて、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に位置する部分と、第２の画素電極と共通電極との間に位置する部分と、第１の画素電極及び第２の画素電極のいずれとも重ならない部分と、を有することが好ましい。

【0014】

また、上記いずれかにおいて、第１の樹脂層は、発光素子が発する光の波長に対する屈折率が、第２の樹脂層よりも低いことが好ましい。

【0015】

また、上記いずれかにおいて、第２の基板は、発光素子が発する光の波長に対する屈折率が１．５以上２．０以下であることが好ましい。また、第１の樹脂層は、発光素子が発する光の波長に対する屈折率が１．３以上１．６以下であることが好ましい。

【0016】

また、上記いずれかにおいて、受光素子を複数有することが好ましい。このとき、複数の受光素子は、マトリクス状に周期的に配置されることが好ましい。さらに、受光素子の配列ピッチは、１μｍ以上１５０μｍ以下であることが好ましい。

【0017】

また、上記において、さらに発光素子を複数有することが好ましい。このとき、複数の発光素子は、受光素子と同一の配列ピッチでマトリクス状に配置されることが好ましい。または、複数の発光素子は、受光素子と異なる配列ピッチでマトリクス状に配置されることが好ましい。

【0018】

また、上記いずれかにおいて、さらに機能層を有することが好ましい。このとき、機能層は、第３の樹脂層を有し、第２の樹脂層と第２の基板との間に位置することが好ましい。また第３の樹脂層は、第２の基板よりも発光素子が発する光の波長に対する屈折率が低いことが好ましい。また、第３の樹脂層は、第２の基板よりも薄く、且つ、第１の樹脂層及び第２の樹脂層よりも厚いことが好ましい。

【0019】

また、上記において、機能層は、偏光板としての機能を有することが好ましい。または、機能層は、タッチセンサとしての機能を有することが好ましい。このとき、機能層は、第３の樹脂層の第１の面に沿って設けられた第１の電極を有することが好ましい。

【0020】

また、上記いずれかにおいて、さらに第４の樹脂層を有することが好ましい。このとき、第４の樹脂層は、機能層と第２の基板の間に位置することが好ましい。また、第４の樹脂層は、第２の基板及び機能層よりも薄いことが好ましい。また、第４の樹脂層は、第２の基板よりも発光素子が発する光の波長に対する屈折率が低いことが好ましい。

【0021】

また、上記いずれかにおいて、さらに保護層を有することが好ましい。このとき、保護層は、第１の基板と第１の樹脂層との間に位置する。また、保護層は、受光素子及び発光素子を覆って設けられ、無機絶縁物を含むことが好ましい。さらに、保護層は、第１の樹脂層よりも薄いことが好ましい。

【0022】

また、上記において、保護層と第１の樹脂層との間に設けられる第２の電極を有することが好ましい。このとき、第２の電極は、タッチセンサの電極として機能することが好ましい。また、第２の電極は、第１の樹脂層よりも薄いことが好ましい。

【0023】

また、本発明の他の一態様は、上記いずれか一の表示装置と、コネクターまたは集積回路と、を有する、表示モジュールである。

【0024】

また、本発明の他の一態様は、上記表示モジュールと、アンテナ、バッテリ、筐体、カメラ、スピーカ、マイク、タッチセンサ、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。

【0025】

また、本発明の他の一態様は、上記いずれか一の表示装置が、ダッシュボードの表面に沿って設けられた、車両である。

【0026】

また、本発明の他の一態様は、上記いずれか一の表示装置が、ドアの表面に沿って設けられた、車両である。

【発明の効果】

【0027】

本発明の一態様によれば、撮像機能を有する表示装置を提供できる。または、指紋などを明瞭に撮像することのできる撮像装置、または表示装置を提供できる。または、破損しにくい表示装置を提供できる。

【0028】

本発明の一態様によれば、電子機器の部品点数を削減できる。または、多機能な表示装置を提供できる。または、新規な構成を有する表示装置、撮像装置、車両、または電子機器などを提供できる。または、先行技術の問題点の少なくとも一つを少なくとも軽減できる。

【0029】

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】

【0030】

図１は、表示装置の構成例を示す図である。
図２Ａ乃至図２Ｃは、表示装置の構成例を示す図である。
図３Ａは、表示装置の構成例を示す図である。図３Ｂは、受光強度の一例を示す図である。図３Ｃは、指の接触部を示す図である。図３Ｄは、画像の一例を示す図である。
図４は、表示装置の構成例を示す図である。
図５は、表示装置の構成例を示す図である。
図６Ａ乃至図６Ｅは、タッチセンサパネルの構成例を示す図である。
図７Ａ、図７Ｂ及び図７Ｄは、表示装置の構成例を示す断面図である。図７Ｃ、図７Ｅは、表示装置で撮像した画像の例を示す図である。図７Ｆ乃至図７Ｈは、画素の一例を示す上面図である。
図８Ａは、表示装置の構成例を示す断面図である。図８Ｂ乃至図８Ｄは、画素の一例を示す上面図である。
図９Ａは、表示装置の構成例を示す断面図である。図９Ｂ乃至図９Ｉは、画素の一例を示す上面図である。
図１０Ａ及び図１０Ｂは、表示装置の構成例を示す図である。
図１１Ａ乃至図１１Ｇは、表示装置の構成例を示す図である。
図１２Ａ乃至図１２Ｃは、表示装置の構成例を示す図である。
図１３Ａ乃至図１３Ｃは、表示装置の構成例を示す図である。
図１４Ａ及び図１４Ｂは、表示装置の構成例を示す図である。
図１５は、表示装置の構成例を示す図である。
図１６Ａは、表示装置の構成例を示す図である。図１６Ｂ及び図１６Ｃは、トランジスタの構成例を示す図である。
図１７Ａ及び図１７Ｂは、画素の構成例を示す図である。図１７Ｃ乃至図１７Ｅは、画素回路の構成例を示す図である。
図１８Ａ及び図１８Ｂは、表示装置の構成例を示す図である。
図１９Ａ乃至図１９Ｃは、表示装置の構成例を示す図である。
図２０は、車両の構成例を示す図である。
図２１Ａ及び図２１Ｂは、電子機器の構成例を示す図である。
図２２Ａ乃至図２２Ｄは、電子機器の構成例を示す図である。
図２３Ａ乃至図２３Ｆは、電子機器の構成例を示す図である。
図２４Ａ及び図２４Ｂは、受光素子の吸収係数の測定結果を示す図である。
図２５Ａ及び図２５Ｂは、受光素子の電流－電圧特性の測定結果を示す図である。
図２６Ａは、外部量子効率の測定結果を示す図である。図２６Ｂは、受光素子の信頼性試験結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

なお、以下では「上」、「下」などの向きを示す表現は、基本的には図面の向きと合わせて用いるものとする。しかしながら、説明を容易にするためなどの目的で、明細書中の「上」または「下」が意味する向きが、図面とは一致しない場合がある。一例としては、積層体等の積層順（または形成順）などを説明する場合に、図面において当該積層体が設けられる側の面（被形成面、支持面、接着面、平坦面など）が当該積層体よりも上側に位置していても、その向きを下、これとは反対の向きを上、などと表現する場合がある。

【0036】

なお、本明細書において、ＥＬ層とは発光素子の一対の電極間に設けられ、少なくとも発光性の物質を含む層（発光層とも呼ぶ）、または発光層を含む積層体を示すものとする。

【0037】

また、本明細書において、光電変換層とは受光素子の一対の電極間に設けられ、少なくとも活性層、または活性層を含む積層体を示すものとする。また、活性層とは、光の吸収により電子・正孔対を生成する機能を有する層を示すものとする。なお活性層には、単層及び積層体が含まれる。

【0038】

本明細書等において、表示装置の一態様である表示パネルは表示面に画像等を表示（出力）する機能を有するものである。したがって表示パネルは出力装置の一態様である。

【0039】

また、本明細書等では、表示パネルの基板に、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）などのコネクターが取り付けられたもの、または基板にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式等によりＩＣが実装されたものを、表示パネルモジュール、表示モジュール、または単に表示パネルなどと呼ぶ場合がある。

【0040】

（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様の構成例について説明する。

【0041】

本発明の一態様は、マトリクス状に配置された複数の受光素子（受光デバイスともいう）と、複数の発光素子（発光デバイスともいう）を有する。

【0042】

本発明の一態様は、複数の受光素子によって撮像することができるため、撮像装置として機能する。このとき、発光素子は、撮像のための光源として用いることができる。また、本発明の一態様は、複数の発光素子によって画像を表示することが可能なため、表示装置として機能する。したがって、本発明の一態様は、撮像機能を有する表示装置、または表示機能を有する撮像装置ということができる。

【0043】

例えば、本発明の一態様の表示装置は、表示部に発光素子がマトリクス状に周期的に配置され、さらに表示部には、受光素子がマトリクス状に周期的に配置される。そのため、表示部は、画像を表示する機能と、受光部としての機能を有する。表示部に設けられる複数の受光素子により画像を撮像することができるため、表示装置は、イメージセンサまたはタッチパネルなどとして機能することができる。すなわち、表示部で画像を撮像すること、対象物が近づくこと、または対象物が接触することを検出することができる。さらに、表示部に設けられる発光素子は、受光の際の光源として利用することができるため、表示装置とは別に光源を設ける必要がなく、電子部品の部品点数を増やすことなく機能性の高い表示装置を実現できる。

【0044】

本発明の一態様は、表示部が有する発光素子の発光を対象物が反射した際に、受光素子がその反射光を検出できるため、暗い環境でも撮像及びタッチ（非接触を含む）の検出を行うことができる。

【0045】

また、本発明の一態様の表示装置は、表示部に指、掌などを接触させた場合に、指紋または掌紋を撮像することができる。そのため、本発明の一態様の表示装置を備える電子機器は、撮像した指紋、掌紋などの画像を用いて、個人認証を実行することができる。これにより、指紋認証、掌紋認証などのための撮像装置を別途設ける必要がなく、電子機器の部品点数を削減することができる。また、表示部にはマトリクス状に受光素子が配置されているため、表示部のどの場所であっても指紋、掌紋などの撮像を行うことができ、利便性に優れた電子機器を実現できる。

【0046】

発光素子としては、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、ＱＬＥＤ（Ｑｕａｎｔｕｍ－ｄｏｔ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などのＥＬ素子を用いることが好ましい。ＥＬ素子が有する発光物質としては、蛍光を発する物質（蛍光材料）、燐光を発する物質（燐光材料）、熱活性化遅延蛍光を示す物質（熱活性化遅延蛍光（Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｄｅｌａｙｅｄ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ：ＴＡＤＦ）材料）、無機化合物（量子ドット材料など）などが挙げられる。

【0047】

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。

【0048】

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。

【0049】

発光素子と受光素子は、第１の基板と第２の基板との間に設けられる構成とすることができる。このとき、発光素子は第２の基板側に光を射出し、受光素子は第２の基板側から入射される光を受光するとする。また、表示装置において、第２の基板の外側の面（第１の基板とは反対側の面）側が、表示装置の表示面、及び受光面（または撮像面ともいう）として機能する。なお表示面及び受光面は、第２の基板自体の表面に限られない。例えば第２の基板表面に無機物または有機物のコーティングが施されている場合もある。

【0050】

一つの受光素子が受光する範囲は、対象物が受光素子から離れるほど広範囲となるため、受光素子と対象物との距離が大きいと、撮像された画像にボケが生じ、明瞭な撮像ができなくなる。ここで、受光素子と対象物との距離が最も小さくなるのは、対象物が表示装置の受光面に接触している場合である。そのため、少なくとも対象物が表示装置の受光面に接している場合に、明瞭な画像を撮像できることが求められる。

【0051】

例えば、第２の基板の厚さを薄くすることで、受光素子と受光面との距離を小さくできるため、明瞭な画像を撮像することができる。一方、第２の基板を薄くすると、表示装置の機械的強度が低下してしまう問題がある。そのため、明瞭な撮像が可能で、且つ高い機械的強度を備える表示装置とすることが求められる。

【0052】

そこで本発明の一態様は、第１の基板上に発光素子と受光素子とを並べて配置する構成とし、さらに発光素子と受光素子を覆って、第１の樹脂層と、第２の樹脂層と、第２の基板をこの順で設ける構成とする。さらに、受光素子上に、受光素子の受光領域と重なる開口部を有する遮光層を設ける。遮光層は、第１の樹脂層と第２の樹脂層との間に配置する。第２の基板には、第１の樹脂層と第２の樹脂層よりも厚い材料を用いる。また、第１の樹脂層を、受光素子の受光領域の幅よりも厚くする。さらに、第２の基板には、第１の樹脂層及び第２の樹脂層よりも、発光素子が発する光の波長に対する屈折率が高い材料を用いる。

【0053】

受光素子と重なる開口を有する遮光層により、受光素子が受光可能な範囲を狭めることができる。さらに第１の樹脂層を厚くすることで、遮光層と受光素子との距離を大きくでき、受光素子が受光可能な範囲をさらに狭めることができる。さらに、第１の基板として、屈折率の高い材料を用いることで、一つの受光素子に入射される光の範囲をさらに狭めることができる。これにより、明瞭な撮像を可能としつつ、第２の基板を厚くできるため、機械的強度を高めることが可能となる。

【0054】

さらに、第１の樹脂層として、発光素子が発する光の波長に対する屈折率が第２の樹脂層よりも低い材料を用いることで、第１の樹脂層と第２の樹脂層との屈折率差により、受光素子が受光可能な範囲をさらに狭めることが可能となる。このとき、第２の樹脂層を、第１の樹脂層よりも薄くすることで、その効果をさらに高めることができる。

【0055】

より具体的には、発光素子が発する光の波長に対する屈折率（以下、単に屈折率ともいう）が、第２の基板が最も高く、第１の樹脂層が最も低くなるように、材料を選択することが好ましい。このとき、第２の基板の屈折率を、１．５以上２．０以下とし、第１の樹脂層の屈折率を１．３以上１．６以下とすることが好ましい。可能であれば、第２の基板の屈折率を２．０より高くしてもよい。また可能であれば、第１の樹脂層の屈折率を１．３よりも低くしてもよい。

【0056】

また、受光素子を高密度に配置することで、さらに明瞭な画像を撮像することが可能となる。具体的には、受光素子の配列ピッチを、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１２０μｍ以下、さらに好ましくは１００μｍ以下、さらに好ましくは５０μｍ以下とする。配列ピッチは小さいほど好ましいが、例えば１μｍ以上、１０μｍ以上、または２０μｍ以上とすることができる。

【0057】

また、第２の基板と、第２の樹脂層との間に、第３の樹脂層を有する機能層を設けることができる。第３の樹脂層としては、第２の基板よりも薄く、且つ、第１の樹脂層及び第２の樹脂層よりも厚い材料を用いることが好ましい。さらに、第３の樹脂層は、第２の基板よりも上記屈折率が低い材料を用いることが好ましい。

【0058】

機能層としては、例えば偏光板（円偏光板を含む）、集光フィルム、マイクロレンズアレイなどの光学部材を用いることができる。

【0059】

または、機能層として、タッチセンサパネルを用いてもよい。タッチセンサパネルに設けられるタッチセンサとしては、抵抗膜方式、静電容量方式、赤外線方式、電磁誘導方式、表面弾性波方式等、種々の方式を採用することができる。特にタッチセンサとして、静電容量方式のタッチセンサを用いることが好ましい。タッチセンサとする場合には、機能層として、第３の樹脂層と、当該第３の樹脂層の一表面上に設けられ、電極として機能する１つ以上の導電層と、を有する構成とすることができる。

【0060】

また、上記機能層と第２の基板との間に、さらに第４の樹脂層を設けてもよい。このとき、第４の樹脂層は、第２の基板及び機能層よりも薄い材料を用いることが好ましい。また、第４の樹脂層は、第２の基板よりも屈折率の低い材料を用いることが好ましい。

【0061】

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。

【0062】

［構成例１］
図１に、本発明の一態様の表示装置１０の断面概略図を示す。

【0063】

表示装置１０は、基板１１、基板１２、受光素子２０、発光素子３０、樹脂層１３、樹脂層１４、遮光層２５、絶縁層４１等を有する。

【0064】

受光素子２０及び発光素子３０は、基板１１上に設けられている。樹脂層１３は、受光素子２０及び発光素子３０を覆って設けられている。樹脂層１４は、樹脂層１３と基板１２との間に設けられている。遮光層２５は、樹脂層１３と樹脂層１４との間に設けられている。

【0065】

発光素子３０は、基板１２側に光５１を射出する機能を有する。受光素子２０は、基板１２側から入射される光５２を受光する機能を有する。

【0066】

発光素子３０は、例えば赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、または青色（Ｂ）のうち、いずれか一の光を発する発光素子とすることができる。または、白色（Ｗ）、黄色（Ｙ）などの光を発する発光素子であってもよい。発光素子３０は、その発光スペクトルにおいて、２以上のピークを有していてもよい。

【0067】

受光素子２０は、画素電極として機能する導電層２１、光電変換層２２、及び共通電極として機能する導電層２３を有する。光電変換層２２は、少なくとも活性層を有する。導電層２１は、基板１１上に設けられている。絶縁層４１は、導電層２１の端部を覆って設けられている。光電変換層２２は、導電層２１上、及び絶縁層４１上に設けられている。導電層２３は、光電変換層２２及び絶縁層４１上に設けられている。

【0068】

発光素子３０は、画素電極として機能する導電層３１、ＥＬ層３２、及び共通電極として機能する導電層２３を有する。ＥＬ層３２は、少なくとも発光層を有する。導電層３１は、基板１１上に設けられている。絶縁層４１は、導電層３１の端部を覆って設けられている。ＥＬ層３２は、導電層３１上、及び絶縁層４１上に設けられている。導電層２３は、ＥＬ層３２及び絶縁層４１上に設けられている。

【0069】

ここで、導電層２１と導電層３１は、基板１１上の同一面上に設けられることが好ましい。さらに、導電層２１と導電層３１は、同一の導電膜を加工して形成されることが好ましい。また、導電層２３は、光電変換層２２を介して導電層２１と重なる部分と、ＥＬ層３２を介して導電層３１と重なる部分と、を有する。このような構成とすることで、受光素子２０と発光素子３０は、光電変換層２２とＥＬ層３２以外を共通の工程で作製することが可能となり、作製コストを低減することができる。

【0070】

図１では、基板１１上に直接、導電層２１及び導電層３１が設けられる例を示しているが、導電層２１及び導電層３１と、基板１１との間には、絶縁層、配線、電極、トランジスタ、容量などが適宜設けられていることが好ましい。

【0071】

樹脂層１３は、導電層２３を覆って設けられている。樹脂層１３は、受光素子２０及び発光素子３０を保護するための保護層として機能する。なお、樹脂層１３と導電層２３との間に、無機絶縁材料を含む保護層をさらに設けてもよい。

【0072】

遮光層２５は、樹脂層１３上に設けられている。遮光層２５は、基板１２側から入射される光の一部を遮光し、受光素子２０で受光する光の範囲を制御する機能を有する。

【0073】

樹脂層１４は、樹脂層１３と基板１２とを接着するための接着層としての機能を有する。

【0074】

ここで、遮光層２５は、受光素子２０の受光領域と重なる開口部を有する。当該開口部は、平面視において、受光素子２０の受光領域よりも内側に位置するように設けられることが好ましい。

【0075】

図１には、受光素子２０の受光領域の幅Ｗ_ＰＤと、遮光層２５の開口部の幅Ｗ_ＰＨの関係を示している。受光素子２０の受光領域としては、導電層２１上の絶縁層４１に覆われない領域とすることができる。すなわち、断面視における受光素子２０の受光領域の幅Ｗ_ＰＤは、導電層２１上における一対の絶縁層４１の端部間を結ぶ直線の長さと言い換えることができる。または、受光領域の幅Ｗ_ＰＤは、導電層２１と光電変換層２２とが接する領域の幅と言い換えることもできる。

【0076】

図１に示すように、受光素子２０の受光領域よりも内側に、遮光層２５の開口部が位置するように、これらが設けられることが好ましい。幅Ｗ_ＰＤに対して、幅Ｗ_ＰＨを小さくするほど、受光素子２０が受光可能な範囲を狭めることが可能なため、鮮明な画像を撮像することが可能となる。一方、幅Ｗ_ＰＨが小さすぎると、受光素子２０に到達する光の光量が低下するため、露光時間を長くする必要がある。そのため、幅Ｗ_ＰＨは、受光素子２０の感度に応じて適切な幅とすることができる。

【0077】

ここで、樹脂層１３の厚さを厚さＴ_Ｒ１、樹脂層１４の厚さを厚さＴ_Ｒ２、基板１２の厚さを厚さＴ_Ｓとする。なお、これらの厚さが均一でない場合には、上記厚さとして、少なくとも受光素子２０の受光領域と重なる部分における厚さを用いることとする。また、樹脂層１３の厚さＴ_Ｒ１は、導電層２１上の導電層２３の上面から、樹脂層１３の上面までの距離とする。

【0078】

基板１２の厚さＴ_Ｓは、樹脂層１３の厚さＴ_Ｒ１及び樹脂層１４の厚さＴ_Ｒ２よりも厚いことが好ましい。基板１２の厚さＴ_Ｓが厚いほど、機械的強度を高めることができる。例えば、厚さＴ_Ｓは、０．１ｍｍ以上、好ましくは０．２ｍｍ以上、より好ましくは０．５ｍｍ以上、さらに好ましくは０．７ｍｍ以上であって、５ｍｍ以下、好ましくは３ｍｍ以下、より好ましくは２ｍｍ以下とすることができる。代表的には、０．５ｍｍ、０．７ｍｍ、１．０ｍｍ、１．３ｍｍ、または１．５ｍｍとすることができる。

【0079】

樹脂層１３の厚さＴ_Ｒ１は、樹脂層１４の厚さＴ_Ｒ２よりも厚いことが好ましい。樹脂層１３の厚さが厚いほど、受光素子２０と遮光層２５との距離を大きくすることができる。これにより、一つの受光素子２０の撮像範囲を狭くでき、鮮明な画像を撮像することが可能となる。

【0080】

ここで、樹脂層１３の厚さＴ_Ｒ１は、受光素子２０の受光領域の幅Ｗ_ＰＤと同じ、またはこれよりも大きいことが好ましい。例えば、幅Ｗ_ＰＤに対する厚さＴ_Ｒ１の比（Ｔ_Ｒ１／Ｗ_ＰＤ）が、１以上、好ましくは１．２以上、より好ましくは１．５以上、さらに好ましくは２．０以上であって、１０以下、好ましくは８以下、より好ましくは６以下、さらに好ましくは５以下とすることができる。

【0081】

樹脂層１３の厚さＴ_Ｒ１は、例えば１μｍ以上、好ましくは３μｍ以上、より好ましくは５μｍ以上、さらに好ましくは１０μｍ以上であって、２００μｍ以下、好ましくは１００μｍ以下、より好ましくは７０μｍ以下、さらに好ましくは５０μｍ以下とすることができる。代表的には、２０μｍ程度、３０μｍ程度、または４０μｍ程度とすることができる。

【0082】

例えば、遮光層２５の開口の幅Ｗ_ＰＨと受光素子２０の受光領域の幅Ｗ_ＰＤが等しく、且つ、樹脂層１３の厚さＴ_Ｒ１と受光素子２０の受光領域の幅Ｗ_ＰＤが等しい場合、遮光層２５の開口を介して受光素子２０の受光領域に到達する光の入射角の最大値は４５度となる。当該入射角の最大値が４５度よりも十分に大きい場合（例えば５０度以上、または６０度以上の場合）、基板１２、樹脂層１４などの内部を全反射する光が入射し、撮像される画像のコントラストが低減してしまう恐れがある。そのため、上記入射角の最大値が４５度以下になるように、遮光層２５の開口の幅Ｗ_ＰＨ、または樹脂層１３の厚さＴ_Ｒ１などを調整することが好ましい。

【0083】

樹脂層１３の厚さＴ_Ｒ１は、受光素子２０の受光領域の幅Ｗ_ＰＤに対して大きいほど、上記最大の入射角が０度に近づき、一つの受光素子２０の撮像範囲を狭めることができるため好ましい。そのため樹脂層１３の厚さＴ_Ｒ１は厚いほど好ましいが、生産性を考慮すると、上述のように、受光素子２０の受光領域の幅Ｗ_ＰＤの１０倍以下、好ましくは８倍以下、より好ましくは６倍以下、さらに好ましくは５倍以下とすることができる。

【0084】

ここで、樹脂層１３の、発光素子３０が発する光５１の波長に対する屈折率をｎ_Ｒ１、樹脂層１４の当該波長に対する屈折率をｎ_Ｒ２、基板１２の当該波長に対する屈折率をｎ_Ｓとする。なお、光５１の波長としては、光５１のスペクトルにおける最も高いピークの波長、または、波長５５０ｎｍの光に対する屈折率とする。

【0085】

基板１２の屈折率ｎ_Ｓは、樹脂層１３の屈折率ｎ_Ｒ１、及び樹脂層１４の屈折率ｎ_Ｒ２よりも高いことが好ましい。これにより、一つの受光素子２０の撮像範囲を狭めることが可能となり、基板１２の厚さが厚い場合であっても、鮮明な画像を取得することができる。屈折率ｎ_Ｓは、例えば１．５以上、好ましくは１．５５以上、より好ましくは１．６以上であって、２．０以下、１．９８以下、または１．９６以下とすることができる。なお、基板１２の屈折率ｎ_Ｓは、可能であれば２．０より高くしてもよい。

【0086】

基板１２としては、例えばバリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板、石英基板、サファイア基板などを用いることができる。また、チタン、イットリウム、ニオブ、ランタン、鉛、ビスマス、ガドリニウムなどを含む高屈折率ガラスを用いてもよい。または、高屈折率樹脂材料を用いることもできる。

【0087】

樹脂層１３の屈折率ｎ_Ｒ１は、基板１２の屈折率ｎ_Ｓとの差が大きいほど、屈折を利用して一つの受光素子２０の撮像範囲をより狭めることが好ましい。例えば樹脂層１３の屈折率ｎ_Ｒ１は、１．３以上、１．３５以上、または１．４以上であって、１．６以下、好ましくは１．５８以下、より好ましくは１．５６以下とすることができる。なお、樹脂層１３の屈折率ｎ_Ｒ１は、可能であれば１．３より低くしてもよい。

【0088】

樹脂層１４の屈折率ｎ_Ｒ２は、屈折率ｎ_Ｒ１以上であって、屈折率ｎ_Ｓ以下の範囲とすればよい。例えば樹脂層１４に、樹脂層１３と同じ材料を用いることで、同程度の屈折率を有する樹脂層としてもよい。なお、材料が同じであっても形成方法によっては異なる屈折率を示す場合があるため、その場合には、樹脂層１４の屈折率ｎ_Ｒ２が樹脂層１３の屈折率ｎ_Ｒ１を下回らないように調整することが好ましい。なお、樹脂層１４が十分に薄い場合（例えば基板１２の厚さＴ_Ｓの１０分の１以下）などでは、樹脂層１４に樹脂層１３よりも屈折率の低い材料を用いてもよい場合がある。

【0089】

樹脂層１３及び樹脂層１４としては、それぞれ、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂（ナイロン、アラミド等）、ポリアミドイミド樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂、フェノール樹脂、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、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。または上記樹脂の前駆体を用いてもよい。

【0090】

このような構成とすることで、機械的強度が高く、且つ、鮮明な画像を撮像可能な表示装置、または撮像装置を提供することができる。

【0091】

［画素の構成例］
上述のように、本発明の一態様は、マトリクス状に配置された複数の受光素子により、画像を撮像することができる。さらにマトリクス状に配置された複数の発光素子により、画像を表示することができる。表示装置が有する一つの画素に、例えば赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、または青色（Ｂ）の３色の発光素子を配置することで、フルカラーの表示装置を実現できる。以下では、表示装置が有する画素の一例について説明する。

【0092】

〔画素の構成例〕
図２Ａに、画素４０の構成例を示す。画素４０は、受光素子２０、発光素子３０Ｒ、発光素子３０Ｇ、及び発光素子３０Ｂを有する。発光素子３０Ｒは赤色の光を発する発光素子であり、発光素子３０Ｇは緑色の光を発する発光素子であり、発光素子３０Ｂは青色の光を発する発光素子である。

【0093】

なお、ここでは受光素子２０と各発光素子とを同じ配列ピッチで配列させる例を示したが、これらを異なる配列ピッチで配列させてもよい。例えば受光素子２０を、各発光素子よりも小さい配列ピッチで配列させてもよいし、これらよりも大きい配列ピッチで配列させてもよい。このとき、受光素子２０の配列ピッチを、各発光素子の配列ピッチの整数倍とする、または、各発光素子の配列ピッチを、受光素子２０の配列ピッチの整数倍とすることが好ましい。

【0094】

また、ここでは一つの画素に各発光素子を一つずつと、一つの受光素子２０を設ける例を示したが、一つの画素に同じ色の発光素子を複数設けてもよいし、受光素子２０を複数設けてもよい。

【0095】

また、ここでは一つの画素に異なる色の光を発する発光素子を設ける例を示したが、単色の表示を行う場合、または発光素子を撮像の光源としてのみ利用する場合などでは、一つの画素に一つ以上の同じ色の光を発する発光素子と、一つ以上の受光素子とを有する構成としてもよい。また、単色の発光素子と、受光素子２０とをそれぞれ独立に異なる配列ピッチでマトリクス状に配置することもできる。

【0096】

図２Ａでは、行方向（横方向）に３つ、列方向（縦方向）に２つの画素４０を示している。受光素子２０と発光素子３０Ｇは、行方向に交互に配列している。発光素子３０Ｂと発光素子３０Ｒは、行方向に交互に配列している。受光素子２０と発光素子３０Ｂは、列方向に交互に配列している。なお、図２Ａに示す構成に限られず、受光素子２０、発光素子３０Ｒ、発光素子３０Ｇ、及び発光素子３０Ｂは、それぞれその位置を置換可能である。

【0097】

ここで、画素４０は、行方向及び列方向に配列ピッチＰ_Ｐで配列している。したがって、受光素子２０、発光素子３０Ｒ、発光素子３０Ｇ、及び発光素子３０Ｂは、それぞれ行方向及び列方向に配列ピッチＰ_Ｐで配列している。

【0098】

図２Ｂに示す画素４０ａは、行方向に発光素子３０Ｒ、発光素子３０Ｇ、及び発光素子３０Ｂが並べて配置され、これらとは異なる行に、受光素子２０が配置されている。画素４０ａにおいても、発光素子３０Ｒ、発光素子３０Ｇ、及び発光素子３０Ｂは、それぞれ行方向及び列方向に配列ピッチＰ_Ｐで配列している。

【0099】

〔受光素子の撮像範囲について〕
図２Ｃには、複数の画素４０を含む領域における断面概略図を示している。図２Ｃでは一例として、図２Ａにおける、受光素子２０と発光素子３０Ｇを含む領域を行方向で切断したときの断面概略図を示している。

【0100】

図２Ｃでは、簡単のため、受光素子２０と発光素子３０Ｇとを、それぞれ矩形で示している。図２Ｃに示すように、受光素子２０と、発光素子３０Ｇとは、それぞれ配列ピッチＰ_Ｐで配列している。図２Ｃでは、受光素子２０と発光素子３０Ｇとが等間隔で配列されている。

【0101】

ここで、一つの受光素子２０に着目したときの、受光素子２０の撮像範囲について説明する。

【0102】

基板１２の上部から入射される光は、基板１２と樹脂層１４との界面で屈折する。このとき、基板１２よりも樹脂層１４の屈折率が低いため、基板１２から樹脂層１４に入射する際の入射角に対して、屈折角は大きくなる。また、樹脂層１４を透過した光は、樹脂層１４と樹脂層１３との界面でも屈折する。樹脂層１４よりも樹脂層１３の屈折率が低いとすると、樹脂層１４から樹脂層１３に入射する光は、入射角に対して屈折角が大きくなる。

【0103】

受光素子２０に入射される光の最大の入射角は、受光素子２０の受光領域の幅と、遮光層２５の開口の幅と、樹脂層１３の厚さ（受光素子２０と遮光層２５との距離）によって概ね決定される。具体的には、受光素子２０の受光領域の端と、これとは反対側に位置する遮光層２５の端とを結ぶ直線（一点鎖線で示す）と、受光素子２０の受光面に対して垂直な直線（二点鎖線で示す）とのなす角が、受光素子２０に入射しうる光の入射角の最大値となる。

【0104】

図２Ｃに示す２本の一点鎖線で囲まれる領域は、樹脂層１３、樹脂層１４、及び基板１２が、それぞれ同じ屈折率であり、これらの界面で屈折が生じない場合の、受光素子２０の撮像範囲に相当する。

【0105】

図２Ｃに示す領域Ｗ_Ｓは、基板１２の上面における、一つの受光素子２０の撮像範囲に相当する。このように、基板１２、樹脂層１３及び樹脂層１４のうち、撮像面側に位置し、最も厚い基板１２に、樹脂層１３及び樹脂層１４よりも屈折率の高い材料を用い、最も受光素子２０に近い樹脂層１３に、基板１２及び樹脂層１４よりも屈折率の低い材料を用いることで、一つの受光素子２０の撮像範囲を好適に狭めることが可能となる。これにより、明瞭な画像を撮像することが可能となる。

【0106】

〔撮像について〕
以下では、基板１２の外側の表面に接する対象物の撮像について説明する。

【0107】

図３Ａに、表示装置１０と、表示装置１０の基板１２に接する対象物として、指５０の断面概略図を示している。図３Ａでは、簡単のため受光素子２０のみを示し、遮光層２５、発光素子などは省略している。受光素子２０は、配列ピッチＰ_Ｐで配列している。

【0108】

指５０の表面には、凹部と凸部により指紋が形成されている。図３Ａに示すように、指５０が基板１２に触れると、指５０の凸部が基板１２と接触し、凹部は接触しない。表示装置１０で撮像した画像から、この接触部と非接触部とを切り分けることにより、指紋のパターンを取得することができる。

【0109】

指５０の凸部と凸部の間隔を、ピッチＰ_Ｆとする。受光素子２０の配列ピッチＰ_Ｐは、指紋の２つの凸部間の距離（ピッチＰ_Ｆ）、好ましくは隣接する凹部と凸部間の距離（ピッチＰ_Ｆの半分）よりも小さいピッチとすることで、鮮明な指紋の画像を取得することができる。人の指のピッチＰ_Ｆは、個人差があるが、概ね３００μｍから５００μｍの間、代表的には約４６０μｍである。そのため、受光素子２０の配列ピッチは、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１２０μｍ以下、さらに好ましくは１００μｍ以下、さらに好ましくは５０μｍ以下とする。配列ピッチは小さいほど好ましいが、例えば１μｍ以上、または１０μｍ以上とすることができる。

【0110】

図３Ａでは、１つの受光素子２０に対する領域Ｗ_Ｓを破線で示している。また、当該受光素子２０を含む、隣接する３つの受光素子２０の撮像範囲を、それぞれ点線で示している。図３Ａに示すように、複数の受光素子２０の撮像範囲は、互いに重複する部分を有していてもよい。

【0111】

ここで、ある表面または界面から反射される光には、正反射と拡散反射とがある。正反射光は入射角と反射角が一致する、指向性の高い光であり、拡散反射光は、強度の角度依存性が低い、指向性の低い光である。理想的な鏡面、または理想的な散乱体でない限り、表面または界面による反射光には、正反射光と拡散反射光の両方が含まれる。ここで、指５０の表面から反射される光は、正反射と拡散反射のうち拡散反射の成分が支配的となる。一方、基板１２と大気との界面から反射される光は、正反射の成分が支配的となる。

【0112】

指紋を撮像する場合、基板１１上に設けられた発光素子（図示しない）を発光させ、基板１２の表面（または指５０との界面）で反射した反射光を受光素子２０で受光することにより、撮像することができる。ここで、指５０の凹部では、基板１２と指５０が接触しないため、基板１２と空気との界面による反射となり、正反射光が支配的となる。一方、指５０の凸部では、基板１２と指５０が接触するため、拡散反射光が支配的となる。したがって、凹部の直下に位置する受光素子２０で受光する光の強度（受光強度）は、凸部の直下に位置する受光素子２０よりも高くなる。これにより、凹部と凸部とでコントラストを有する画像を撮像することができる。

【0113】

図３Ａに示すように、一つの受光素子２０の撮像範囲である領域Ｗ_Ｓの幅は、指５０の指紋の２周期分（ピッチＰ_Ｆの２倍）よりも小さくする。領域Ｗ_Ｓの幅が、ピッチＰ_Ｆの２倍を超えると、領域Ｗ_Ｓ内に指５０の凸部または凹部が２つ以上含まれることになるため、明瞭な画像を得ることが困難になる。

【0114】

図３Ｂには、図３Ａ中の１８個の受光素子２０について、それぞれで受光した光の強度（受光強度）の一例を示している。図３Ｂの横軸は、受光素子２０のアドレスを示す。図３Ａ及び図３Ｂで示すように、指５０の凹部に近い受光素子２０の受光強度は高く、凸部に近い受光素子２０の受光強度は低くなる。

【0115】

受光素子２０で取得した受光強度のデータは、アナログデータとして出力され、デジタル変換されてデジタル値として取り扱うことができる。例えば８ｂｉｔ階調の画像データとすれば、滑らかな指紋の画像を得ることができる。また、指紋に限られず、様々な対象物（印刷物、写真、その他あらゆる物品）の表面も鮮明に撮像することができる。一方、指紋認証、掌紋認証などの生体認証では、階調数の低い画像データを用いることで、指紋、掌紋などのパターンをより明確化でき、精度の高い認証を実行することができる。

【0116】

受光素子２０で受光した受光強度のデータを二値化する場合、図３Ｂに示すように所定のしきい値強度Ｉ_ｔｈを設定して、しきい値強度Ｉ_ｔｈを境に２値のデータを生成することができる。しきい値強度Ｉ_ｔｈは、全ての受光素子２０で受光した全データに基づいて適宜設定することができる。例えば、全データの最大値と最小値の中央値としてもよいし、平均値としてもよい。なお、ノイズ、暗電流などの影響を考慮し、しきい値強度Ｉ_ｔｈを上記中央値または平均値よりも高い値とすることが好ましい。または、あらかじめノイズ、暗電流などの影響を除去したデータを用いて、二値のデータを生成してもよい。

【0117】

続いて、指紋を撮像した場合の画像の例について説明する。図３Ｃは、指５０と基板１２の接触部と非接触部を模式的に示した図である。接触部にはハッチングを付している。図３Ｄは、受光素子２０を用いて撮像した、画像の一例である。図３Ｄでは、縦３２×横４８ピクセルの二値化された画像を示している。このように、指紋の凹凸を反映したパターンを明瞭に撮像することができる。また、受光素子２０の配列ピッチＰ_Ｐを小さくすることで、図３Ｄよりもさらに滑らかな画像を得ることができる。

【0118】

［構成例２］
以下では、上記とは異なる構成を有する表示装置の例について説明する。なお、以下では、上記と重複する部分についてはこれを援用できるものとし、説明を省略する場合がある。

【0119】

〔構成例２－１〕
図４に、表示装置１０ａの断面概略図を示す。表示装置１０ａは、機能層１５、保護層４２、導電層４３、樹脂層１６等を有する点で、図１で例示した表示装置１０と主に相違している。

【0120】

機能層１５は、樹脂層１４と基板１２との間に設けられている。樹脂層１６は、機能層１５と基板１２との間に設けられ、これらを接着する機能を有する。また樹脂層１４は、樹脂層１３と機能層１５とを接着する機能を有する。

【0121】

機能層１５としては、例えば偏光板（円偏光板を含む）、集光フィルム、マイクロレンズアレイなどの光学部材を用いることができる。機能層１５として、円偏光板を設けることにより、表示における外光反射を抑制し、表示品位を高めることができる。また、機能層１５として、受光素子２０と重なるマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイを用いることで、一つの受光素子２０の撮像範囲を効果的に狭めることが可能となり、基板１２の厚さをさらに厚くすること、または、基板１２の表面から離れた対象物であっても鮮明な画像を撮像することが可能となる。

【0122】

または、機能層１５として、タッチセンサパネルを用いてもよい。タッチセンサパネルに設けられるタッチセンサとしては、抵抗膜方式、静電容量方式、赤外線方式、電磁誘導方式、表面弾性波方式等、種々の方式を採用することができる。特にタッチセンサとして、静電容量方式のタッチセンサを用いることが好ましい。

【0123】

機能層１５は、上記光学部材としての機能と、タッチセンサパネルとしての機能と、を兼ね備えてもよい。または、機能層１５として、光学部材として機能する層と、タッチセンサパネルとして機能する層とを積層した積層体を用いてもよい。

【0124】

機能層１５は、樹脂を含む樹脂層を有することが好ましい。

【0125】

機能層１５の厚さを厚さＴ_Ｆとする。機能層１５として樹脂層を有する場合には、樹脂層の厚さを、機能層１５の厚さＴ_Ｆとみなすことができる。機能層１５の厚さＴ_Ｆは、基板１２の厚さＴ_Ｓよりも薄いことが好ましい。また、機能層１５の厚さＴ_Ｆは、樹脂層１３の厚さＴ_Ｒ１、及び樹脂層１４の厚さＴ_Ｒ２よりも厚いことが好ましい。

【0126】

また、機能層１５の、発光素子３０が発する光５１の波長に対する屈折率をｎ_Ｆとする。機能層１５の屈折率ｎ_Ｆは、基板１２の屈折率ｎ_Ｓよりも低いことが好ましい。

【0127】

また、樹脂層１６の厚さを厚さＴ_Ｒ３とし、樹脂層１６の屈折率をｎ_Ｒ３とする。樹脂層１６の厚さＴ_Ｒ３は、基板１２の厚さＴ_Ｓ及び機能層１５の厚さＴ_Ｆよりも薄いことが好ましい。また、樹脂層１６の厚さＴ_Ｒ３は、樹脂層１３の厚さＴ_Ｒ１よりも薄いことがより好ましい。また、樹脂層１６の屈折率ｎ_Ｒ３は、基板１２の屈折率ｎ_Ｓよりも低いことが好ましい。

【0128】

保護層４２は、導電層２３を覆って設けられている。保護層４２は、受光素子２０及び発光素子３０に、樹脂層１３等から水などの不純物が拡散することを抑制する機能を有する。保護層４２は、少なくとも無機絶縁物を含むことが好ましい。これにより、水などの不純物の拡散を好適に抑制し、信頼性を高めることができる。保護層４２は、例えば無機絶縁膜の単層、または有機絶縁膜と無機絶縁膜の積層構造とすることができる。

【0129】

保護層４２に無機絶縁膜を用いる場合、樹脂層１３と比較して屈折率が高くなりやすい。そのため、保護層４２は、少なくとも樹脂層１３よりも薄くすることが好ましい。これにより、保護層４２を設けることで、受光素子２０に入射される光の量が低下してしまうことを好適に抑制することができる。

【0130】

導電層４３は、保護層４２上に設けられている。導電層４３は、例えばタッチセンサの配線または電極として機能させることができる。導電層４３は、遮光層２５と重なる領域に設けられることが好ましい。これにより、導電層４３の表面で反射した光が受光素子２０に入射されてしまうことを抑制することができ、撮像される画像のノイズを低減できる。

【0131】

導電層４３は、樹脂層１３よりも薄くすることが好ましい。これにより、樹脂層１３の上面の平坦性を高めることができるため、受光素子２０上に位置する樹脂層１４等の厚さを、表示領域内で均一にすることができ、鮮明な画像を撮像することができる。

【0132】

なお、導電層４３は、タッチセンサの配線としての用途に限られない。例えば、容量素子、トランジスタ、表示素子、センサ素子などの電極、またはこれらと電気的に接続する配線などに用いることもできる。

【0133】

〔構成例２－２〕
図５に、表示装置１０ｂの断面概略図を示す。表示装置１０ｂは、保護層１７を有する点、遮光層２５の構成が異なる点、及び導電層４３を有していない点で、上記表示装置１０ａと主に相違している。

【0134】

保護層１７は、樹脂層１３と樹脂層１４の間に設けられる。保護層１７は、樹脂層１４から水などの不純物が樹脂層１３側に拡散することを抑制する機能を有する。

【0135】

保護層１７としては、無機絶縁膜を用いることができる。または、保護層１７として、樹脂または無機絶縁物を含むシート状または板状の部材を用いてもよい。保護層１７にシート状または板状の部材を用いる場合、保護層１７は、基板１１と対向して設けられる対向基板として機能することができる。

【0136】

遮光層２５は、保護層１７の基板１１側の面に設けられている。樹脂層１３は、基板１１（具体的には保護層４２の上面）と、保護層１７とを接着する接着層として機能する。

【0137】

保護層１７の厚さをＴ_Ｂとする。また、保護層１７の屈折率をｎ_Ｂとする。保護層１７の厚さＴ_Ｂは、基板１２の厚さＴ_Ｓよりも薄いことが好ましい。また、保護層１７の屈折率ｎ_Ｂは、基板１２の屈折率ｎ_Ｓよりも低いことが好ましい。

【0138】

また表示装置１０ｂにおいて、機能層１５は、タッチセンサパネルとして機能することが好ましい。以下では、タッチセンサパネルとして機能する機能層１５について説明する。

【0139】

図６Ａに、タッチセンサパネルとして機能する機能層１５の一部の斜視図を示している。機能層１５は、樹脂層５５、複数の導電層５６ａ、及び複数の導電層５６ｂを有する。図６Ａでは、樹脂層５５を破線で示している。

【0140】

導電層５６ａは、一方向に伸びた帯状の形状を有する。また導電層５６ｂは、導電層５６ａと交差する方向に伸びた帯状の形状を有する。複数の導電層５６ａと複数の導電層５６ｂは、それぞれ等間隔に配列されている。

【0141】

例えば、静電容量型の相互容量方式のタッチセンサの場合、導電層５６ａ及び導電層５６ｂのいずれか一方にパルス信号が与えられ、他方には増幅回路等が接続される。

【0142】

図６Ｂに、機能層１５の断面概略図を示す。導電層５６ａは、樹脂層５５の一方の面に並べて設けられている。導電層５６ｂは、樹脂層５５の他方の面に設けられている。

【0143】

導電層５６ａ及び導電層５６ｂは、透光性を有する導電膜を用いることが好ましい。例えば、金属酸化物などを用いることができる。

【0144】

または、導電層５６ａ及び導電層５６ｂに、メッシュ状に加工された金属膜を用いてもよい。このとき、受光素子２０、発光素子３０等は、平面視において、当該メッシュの開口に位置するように設けられることが好ましい。また、当該金属膜と、上記遮光層２５とを兼ねる構成としてもよい。これにより、遮光層と受光素子２０との距離を長くすることができるため、一つの受光素子２０の撮像範囲をより狭めることができ、鮮明な画像を撮像することができる。

【0145】

図６Ｃには、上記とは異なる構成の機能層１５の斜視図を示している。図６Ｃに示す機能層１５は、樹脂層５５、導電層５６ａ、導電層５６ｂ、導電層５７等を有する。

【0146】

導電層５６ａと導電層５６ｂとは、同一面上に設けられる。導電層５６ａと導電層５６ｂとは、同一の導電膜を加工して形成されることが好ましい。

【0147】

導電層５６ａは、ひし形の上面形状を有する複数の部分と、これらを繋ぐ部分と、を有する。一方、導電層５６ｂは、ひし形の上面形状を有する島状の形状を有している。隣接する２つの導電層５６ｂは、導電層５７によって電気的に接続されている。

【0148】

図６Ｄに、図６Ｃに示す機能層１５の断面の一例を示す。

【0149】

導電層５６ａと導電層５６ｂとは、樹脂層５５上に設けられる。図６Ｄでは、導電層５６ａを挟む一対の導電層５６ｂを示している。また、導電層５６ａ及び導電層５６ｂを覆って絶縁層５８が設けられ、絶縁層５８上に導電層５７が設けられている。導電層５７は、絶縁層５８に設けられた２つの開口部において、それぞれの導電層５６ｂと電気的に接続されている。これにより、一対の導電層５６ｂは、導電層５７を介して電気的に接続されている。

【0150】

図６Ｅには、導電層５７を、絶縁層５８よりも樹脂層５５側に配置した場合の例である。樹脂層５５上に導電層５７が設けられ、導電層５７を覆って絶縁層５８が設けられている。また、絶縁層５８上に導電層５６ａ及び導電層５６ｂが設けられている。一対の導電層５６ｂは、それぞれ絶縁層５８に設けられた開口部において、導電層５７と電気的に接続されている。

【0151】

以上が、タッチセンサパネルとして機能する機能層１５についての説明である。

【0152】

本実施の形態で例示した表示装置は、高い機械的強度と、鮮明な画像を撮像する機能と、を有する。例えば、表示装置を、スマートフォン、タブレット端末、腕時計型の端末等の電子機器の表示部（画面）に適用することで、利便性が高く、多機能で、且つ、画面が破損しにくい電子機器を実現することができる。

【0153】

本実施の形態で例示した構成例、及びそれらに対応する図面等は、少なくともその一部を他の構成例、または図面等と適宜組み合わせることができる。

【0154】

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。

【0155】

（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置について説明する。

【0156】

本発明の一態様の表示装置の表示部は、受光素子（受光デバイスともいう）と発光素子（発光デバイスともいう）を有する。表示部は、発光素子を用いて画像を表示する機能を有する。さらに、当該表示部は、受光素子を用いて撮像する機能及びセンシングする機能の一方または双方を有する。

【0157】

または、本発明の一態様の表示装置は、受発光素子（受発光デバイスともいう）と発光素子とを有する構成としてもよい。

【0158】

まず、受光素子と発光素子とを有する表示装置について説明する。

【0159】

受光素子及び発光素子については、実施の形態１の記載を援用することができる。

【0160】

受光素子をイメージセンサに用いる場合、表示装置は、受光素子を用いて、画像を撮像することができる。例えば、表示装置は、スキャナとして用いることができる。

【0161】

本発明の一態様の表示装置が適用された電子機器は、イメージセンサとしての機能を用いて、指紋、掌紋などの生体情報に係るデータを取得することができる。つまり、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。

【0162】

また、受光素子をタッチセンサに用いる場合、表示装置は、受光素子を用いて、対象物のタッチ操作を検出することができる。

【0163】

本発明の一態様では、発光素子として有機ＥＬ素子（有機ＥＬデバイスともいう）を用い、受光素子として有機フォトダイオードを用いる。有機ＥＬ素子及び有機フォトダイオードは、同一基板上に形成することができる。したがって、有機ＥＬ素子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。

【0164】

有機ＥＬ素子及び有機フォトダイオードを構成する全ての層を作り分ける場合、成膜工程数が膨大になってしまう。しかしながら有機フォトダイオードは、有機ＥＬ素子と共通の構成にできる層が多いため、共通の構成にできる層は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。

【0165】

例えば、一対の電極のうち一方（共通電極）を、受光素子及び発光素子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、受光素子及び発光素子で共通の層とすることが好ましい。また、例えば、受光素子が活性層を有し、発光素子が発光層を有する以外は、受光素子と発光素子とで同一の構成にすることもできる。つまり、発光素子の発光層を、活性層に置き換えるのみで、受光素子を作製することもできる。このように、受光素子及び発光素子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、受光素子を有する表示装置を作製することができる。

【0166】

なお、受光素子と発光素子に共通する層は、発光素子における機能と受光素子における機能とが異なる場合がある。本明細書中では、発光素子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、発光素子において正孔注入層として機能し、受光素子において正孔輸送層として機能する。同様に、電子注入層は、発光素子において電子注入層として機能し、受光素子において電子輸送層として機能する。また、受光素子と発光素子に共通する層は、発光素子における機能と受光素子における機能とが同一である場合もある。正孔輸送層は、発光素子及び受光素子のいずれにおいても、正孔輸送層として機能し、電子輸送層は、発光素子及び受光素子のいずれにおいても、電子輸送層として機能する。

【0167】

次に、受発光素子と発光素子を有する表示装置について説明する。なお、上記と同様の機能、作用、効果等については、説明を省略することがある。

【0168】

本発明の一態様の表示装置において、いずれかの色を呈する副画素は、発光素子の代わりに受発光素子を有し、その他の色を呈する副画素は、発光素子を有する。受発光素子は、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素子を有し、他の副画素は発光素子を有する構成とする。したがって、本発明の一態様の表示装置の表示部は、受発光素子と発光素子との双方を用いて画像を表示する機能を有する。

【0169】

受発光素子が、発光素子と受光素子を兼ねることで、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。したがって、本発明の一態様の表示装置は、発光素子を有する副画素とは別に、受光素子を有する副画素を設ける場合に比べ、画素の開口率を高くでき、また、高精細化が容易である。

【0170】

本発明の一態様の表示装置は、表示部に、受発光素子と発光素子がマトリクス状に配置されており、当該表示部で画像を表示することができる。また、表示部は、イメージセンサ、タッチセンサなどに用いることができる。本発明の一態様の表示装置は、発光素子をセンサの光源として利用することができる。そのため暗い場所でも、撮像、タッチ操作の検出などが可能である。

【0171】

受発光素子は、有機ＥＬ素子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素子の積層構造に、有機フォトダイオードの活性層を追加することで、受発光素子を作製することができる。さらに、有機ＥＬ素子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素子は、有機ＥＬ素子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。

【0172】

例えば、一対の電極のうち一方（共通電極）を、受発光素子及び発光素子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、受発光素子及び発光素子で共通の層とすることが好ましい。また、例えば、受光素子の活性層の有無以外は、受発光素子と発光素子とで同一の構成にすることもできる。つまり、発光素子に、受光素子の活性層を加えるのみで、受発光素子を作製することもできる。このように、受発光素子及び発光素子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、受発光素子を有する表示装置を作製することができる。

【0173】

なお、受発光素子が有する層は、受発光素子が、受光素子として機能する場合と、発光素子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、受発光素子が発光素子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。

【0174】

本実施の形態の表示装置は、発光素子及び受発光素子を用いて、画像を表示する機能を有する。つまり、発光素子及び受発光素子は、表示素子として機能する。

【0175】

本実施の形態の表示装置は、受発光素子を用いて、光を検出する機能を有する。受発光素子は、受発光素子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。

【0176】

受発光素子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、受発光素子を用いて、画像を撮像することができる。また、受発光素子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、受発光素子を用いて、対象物のタッチ操作を検出することができる。

【0177】

受発光素子は、光電変換素子として機能する。受発光素子は、上記発光素子の構成に、受光素子の活性層を追加することで作製することができる。受発光素子には、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。

【0178】

特に、受発光素子には、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。

【0179】

以下では、本発明の一態様の表示装置について、図面を用いてより具体的に説明する。

【0180】

［表示装置の構成例１］
〔構成例１－１〕
図７Ａに、表示パネル２００の模式図を示す。表示パネル２００は、基板２０１、基板２０２、受光素子２１２、発光素子２１１Ｒ、発光素子２１１Ｇ、発光素子２１１Ｂ、機能層２０３等を有する。

【0181】

発光素子２１１Ｒ、発光素子２１１Ｇ、発光素子２１１Ｂ、及び受光素子２１２は、基板２０１と基板２０２の間に設けられている。発光素子２１１Ｒ、発光素子２１１Ｇ、発光素子２１１Ｂは、それぞれ赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、または青色（Ｂ）の光を発する。なお以下では、発光素子２１１Ｒ、発光素子２１１Ｇ及び発光素子２１１Ｂを区別しない場合に、発光素子２１１と表記する場合がある。

【0182】

表示パネル２００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２１２を有する。受光素子２１２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２１２を有していてもよい。

【0183】

図７Ａには、基板２０２の表面に指２２０が触れる様子を示している。発光素子２１１Ｇが発する光の一部は、基板２０２と指２２０との接触部で反射される。そして、反射光の一部が、受光素子２１２に入射されることにより、指２２０が基板２０２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２００はタッチパネルとして機能することができる。

【0184】

機能層２０３は、発光素子２１１Ｒ、発光素子２１１Ｇ、発光素子２１１Ｂを駆動する回路、及び、受光素子２１２を駆動する回路を有する。機能層２０３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２１１Ｒ、発光素子２１１Ｇ、発光素子２１１Ｂ、及び受光素子２１２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、トランジスタなどを設けない構成としてもよい。

【0185】

表示パネル２００は、指２２０の指紋を検出する機能を有することが好ましい。図７Ｂには、基板２０２に指２２０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７Ｂには、交互に配列した発光素子２１１と受光素子２１２を示している。

【0186】

指２２０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７Ｂに示すように指紋の凸部が基板２０２に触れている。

【0187】

ある表面または界面から反射される光には、正反射と拡散反射とがある。正反射光は入射角と反射角が一致する、指向性の高い光であり、拡散反射光は、強度の角度依存性が低い、指向性の低い光である。指２２０の表面から反射される光は、正反射と拡散反射のうち拡散反射の成分が支配的となる。一方、基板２０２と大気との界面から反射される光は、正反射の成分が支配的となる。

【0188】

指２２０と基板２０２との接触面または非接触面で反射され、これらの直下に位置する受光素子２１２に入射される光の強度は、正反射光と拡散反射光とを足し合わせたものとなる。上述のように指２２０の凹部では基板２０２と指２２０が接触しないため、正反射光（実線矢印で示す）が支配的となり、凸部ではこれらが接触するため、指２２０からの拡散反射光（破線矢印で示す）が支配的となる。したがって、凹部の直下に位置する受光素子２１２で受光する光の強度は、凸部の直下に位置する受光素子２１２よりも高くなる。これにより、指２２０の指紋を撮像することができる。

【0189】

受光素子２１２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１５０μｍから２５０μｍの間であることから、例えば受光素子２１２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１２０μｍ以下、さらに好ましくは１００μｍ以下、さらに好ましくは５０μｍ以下とする。配列間隔は小さいほど好ましいが、例えば１μｍ以上、１０μｍ以上、または２０μｍ以上とすることができる。

【0190】

表示パネル２００で撮像した指紋の画像の例を図７Ｃに示す。図７Ｃには、撮像範囲２２３内に、指２２０の輪郭を破線で、接触部２２１の輪郭を一点鎖線で示している。接触部２２１内において、受光素子２１２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２２２を撮像することができる。

【0191】

表示パネル２００は、タッチパネル、またはペンタブレットなどとしても機能させることができる。図７Ｄには、スタイラス２２５の先端を基板２０２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。

【0192】

図７Ｄに示すように、スタイラス２２５の先端と、基板２０２の接触面で拡散される拡散反射光が、当該接触面と重なる部分に位置する受光素子２１２に入射することで、スタイラス２２５の先端の位置を高精度に検出することができる。

【0193】

図７Ｅには、表示パネル２００で検出したスタイラス２２５の軌跡２２６の例を示している。表示パネル２００は、高い位置精度でスタイラス２２５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、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２２５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。

【0194】

ここで、図７Ｆ乃至図７Ｈに、表示パネル２００に適用可能な画素の一例を示す。

【0195】

図７Ｆ、及び図７Ｇに示す画素は、それぞれ赤色（Ｒ）の発光素子２１１Ｒ、緑色（Ｇ）の発光素子２１１Ｇ、青色（Ｂ）の発光素子２１１Ｂと、受光素子２１２を有する。画素は、それぞれ発光素子２１１Ｒ、発光素子２１１Ｇ、発光素子２１１Ｂ、及び受光素子２１２を駆動するための画素回路を有する。

【0196】

図７Ｆは、２×２のマトリクス状に、３つの発光素子と１つの受光素子が配置されている例である。図７Ｇは、３つの発光素子が一列に配列し、その下側に、横長の１つの受光素子２１２が配置されている例である。

【0197】

図７Ｈに示す画素は、白色（Ｗ）の発光素子２１１Ｗ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２１２が配置されている。

【0198】

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。

【0199】

〔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。

【0200】

図８Ａに示す表示パネル２００Ａは、図７Ａで例示した構成に加えて、発光素子２１１ＩＲを有する。発光素子２１１ＩＲ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２１２には、少なくとも発光素子２１１ＩＲ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２１２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。

【0201】

図８Ａに示すように、基板２０２に指２２０が触れると、発光素子２１１ＩＲから発せられた赤外光ＩＲが指２２０により反射され、当該反射光の一部が受光素子２１２に入射されることにより、指２２０の位置情報を取得することができる。

【0202】

図８Ｂ乃至図８Ｄに、表示パネル２００Ａに適用可能な画素の一例を示す。

【0203】

図８Ｂは、３つの発光素子が一列に配列し、その下側に、発光素子２１１ＩＲと、受光素子２１２とが横に並んで配置されている例である。また、図８Ｃは、発光素子２１１ＩＲ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２１２が配置されている例である。

【0204】

また、図８Ｄは、発光素子２１１ＩＲを中心にして、四方に３つの発光素子と、受光素子２１２が配置されている例である。

【0205】

なお、図８Ｂ乃至図８Ｄに示す画素において、発光素子同士、及び発光素子と受光素子とは、それぞれの位置を交換可能である。

【0206】

〔構成例１－３〕
以下では、可視光を呈する発光素子と、可視光を呈し、且つ可視光を受光する受発光素子と、を備える構成の例について説明する。

【0207】

図９Ａに示す表示パネル２００Ｂは、発光素子２１１Ｂ、発光素子２１１Ｇ、及び受発光素子２１３Ｒを有する。受発光素子２１３Ｒは、赤色（Ｒ）の光を発する発光素子としての機能と、可視光を受光する光電変換素子としての機能と、を有する。図９Ａでは、受発光素子２１３Ｒが、発光素子２１１Ｇが発する緑色（Ｇ）の光を受光する例を示している。なお、受発光素子２１３Ｒは、発光素子２１１Ｂが発する青色（Ｂ）の光を受光してもよい。また、受発光素子２１３Ｒは、緑色の光と青色の光の両方を受光してもよい。

【0208】

例えば、受発光素子２１３Ｒは、自身が発する光よりも短波長の光を受光することが好ましい。または、受発光素子２１３Ｒは、自身が発する光よりも長波長の光（例えば赤外光）を受光する構成としてもよい。受発光素子２１３Ｒは、自身が発する光と同程度の波長を受光する構成としてもよいが、その場合は自身が発する光をも受光してしまい、発光効率が低下してしまう恐れがある。そのため、受発光素子２１３Ｒは、発光スペクトルのピークと、吸収スペクトルのピークとができるだけ重ならないように構成されることが好ましい。

【0209】

また、ここでは受発光素子が発する光は、赤色の光に限られない。また、発光素子が発する光も、緑色の光と青色の光の組み合わせに限定されない。例えば受発光素子として、緑色または青色の光を発し、且つ、自身が発する光とは異なる波長の光を受光する素子とすることができる。

【0210】

このように、受発光素子２１３Ｒが、発光素子と受光素子とを兼ねることにより、一画素に配置する素子の数を減らすことができる。そのため、高精細化、高開口率化、高解像度化などが容易となる。

【0211】

図９Ｂ乃至図９Ｉに、表示パネル２００Ｂに適用可能な画素の一例を示す。

【0212】

図９Ｂは、受発光素子２１３Ｒ、発光素子２１１Ｇ、及び発光素子２１１Ｂが一列に配列されている例である。図９Ｃは、発光素子２１１Ｇと発光素子２１１Ｂが縦方向に交互に配列し、これらの横に受発光素子２１３Ｒが配置されている例である。

【0213】

図９Ｄは、２×２のマトリクス状に、３つの発光素子（発光素子２１１Ｇ、発光素子２１１Ｂ、及び発光素子２１１Ｘと一つの受発光素子が配置されている例である。発光素子２１１Ｘは、Ｒ、Ｇ、Ｂ以外の光を呈する素子である。Ｒ、Ｇ、Ｂ以外の光としては、白色（Ｗ）、黄色（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、赤外光（ＩＲ）、紫外光（ＵＶ）等の光が挙げられる。発光素子２１１Ｘが赤外光を呈する場合、受発光素子は、赤外光を検出する機能、または、可視光及び赤外光の双方を検出する機能を有することが好ましい。センサの用途に応じて、受発光素子が検出する光の波長を決定することができる。

【0214】

図９Ｅには、２つ分の画素を示している。点線で囲まれた３つの素子を含む領域が１つの画素に相当する。画素はそれぞれ発光素子２１１Ｇ、発光素子２１１Ｂ、及び受発光素子２１３Ｒを有する。図９Ｅに示す左の画素では、受発光素子２１３Ｒと同じ行に発光素子２１１Ｇが配置され、受発光素子２１３Ｒと同じ列に発光素子２１１Ｂが配置されている。図９Ｅに示す右の画素では、受発光素子２１３Ｒと同じ行に発光素子２１１Ｇが配置され、発光素子２１１Ｇと同じ列に発光素子２１１Ｂが配置されている。図９Ｅ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、受発光素子２１３Ｒ、発光素子２１１Ｇ、及び発光素子２１１Ｂ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発光素子または受発光素子が配置される。

【0215】

図９Ｆには、ペンタイル配列が適用された４つの画素を示しており、隣接する２つの画素は組み合わせの異なる２色の光を呈する発光素子または受発光素子を有する。なお、図９Ｆでは、発光素子または受発光素子の上面形状を示している。

【0216】

図９Ｆに示す左上の画素と右下の画素は、受発光素子２１３Ｒと発光素子２１１Ｇを有する。また右上の画素と左下の画素は、発光素子２１１Ｇと発光素子２１１Ｂを有する。すなわち、図９Ｆに示す例では、各画素に発光素子２１１Ｇが設けられている。

【0217】

発光素子及び受発光素子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。図９Ｆ等では、発光素子及び受発光素子の上面形状として、略４５度傾いた正方形（ひし形）である例を示している。なお、各色の発光素子及び受発光素子の上面形状は、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。

【0218】

また、各色の発光素子及び受発光素子の発光領域（または受発光領域）のサイズは、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。例えば図９Ｆにおいて、各画素に設けられる発光素子２１１Ｇの発光領域の面積を他の素子の発光領域（または受発光領域）よりも小さくしてもよい。

【0219】

図９Ｇは、図９Ｆに示す画素配列の変形例である。具体的には、図９Ｇの構成は、図９Ｆの構成を４５度回転させることで得られる。図９Ｆでは、１つの画素に２つの素子を有するとして説明したが、図９Ｇに示すように、４つの素子により１つの画素が構成されていると捉えることもできる。

【0220】

図９Ｈは、図９Ｆに示す画素配列の変形例である。図９Ｈに示す左上の画素と右下の画素は、受発光素子２１３Ｒと発光素子２１１Ｇを有する。また右上の画素と左下の画素は、受発光素子２１３Ｒと発光素子２１１Ｂを有する。すなわち、図９Ｈに示す例では、各画素に受発光素子２１３Ｒが設けられている。各画素に受発光素子２１３Ｒが設けられているため、図９Ｈに示す構成は、図９Ｆ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。

【0221】

図９Ｉは、図９Ｈで示す画素配列の変形例であり、当該画素配列を４５度回転させることで得られる構成である。

【0222】

図９Ｉでは、４つの素子（２つの発光素子と２つの受発光素子）により１つの画素が構成されることとして説明を行う。このように、１つの画素が、受光機能を有する受発光素子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。

【0223】

図９Ｈまたは図９Ｉ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の発光素子と、ｑ個（ｑは２以上の整数）の第２の発光素子と、ｒ個（ｒはｐより大きく、ｑより大きい整数）の受発光素子と、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の発光素子と第２の発光素子のうち一方が緑色の光を発し、他方が青色の光を発する。受発光素子は、赤色の光を発し、かつ、受光機能を有する。

【0224】

例えば、受発光素子を用いて、タッチ操作の検出を行う場合、光源からの発光がユーザー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素子を光源とすることが好ましい。したがって、受発光素子は、青色の光を受光する機能を有することが好ましい。なお、これに限られず、受発光素子の感度に応じて、光源とする発光素子を適宜選択することができる。

【0225】

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。

【0226】

［デバイス構造］
次に、本発明の一態様の表示装置に用いることができる、発光素子、受光素子、及び受発光素子の詳細な構成について説明する。

【0227】

本発明の一態様の表示装置は、発光素子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、発光素子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。

【0228】

本実施の形態では、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。

【0229】

なお、本明細書等において、特に説明のない限り、要素（発光素子、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２８３Ｒ及び発光層２８３Ｇ等に共通する事項を説明する場合に、発光層２８３と記す場合がある。

【0230】

図１０Ａに示す表示装置２８０Ａは、受光素子２７０ＰＤ、赤色（Ｒ）の光を発する発光素子２７０Ｒ、緑色（Ｇ）の光を発する発光素子２７０Ｇ、及び、青色（Ｂ）の光を発する発光素子２７０Ｂを有する。

【0231】

各発光素子は、画素電極２７１、正孔注入層２８１、正孔輸送層２８２、発光層、電子輸送層２８４、電子注入層２８５、及び共通電極２７５をこの順で積層して有する。発光素子２７０Ｒは、発光層２８３Ｒを有し、発光素子２７０Ｇは、発光層２８３Ｇを有し、発光素子２７０Ｂは、発光層２８３Ｂを有する。発光層２８３Ｒは、赤色の光を発する発光物質を有し、発光層２８３Ｇは、緑色の光を発する発光物質を有し、発光層２８３Ｂは、青色の光を発する発光物質を有する。

【0232】

発光素子は、画素電極２７１と共通電極２７５との間に電圧を印加することで、共通電極２７５側に光を射出する電界発光素子である。

【0233】

受光素子２７０ＰＤは、画素電極２７１、正孔注入層２８１、正孔輸送層２８２、活性層２７３、電子輸送層２８４、電子注入層２８５、及び共通電極２７５をこの順で積層して有する。

【0234】

受光素子２７０ＰＤは、表示装置２８０Ａの外部から入射される光を受光し、電気信号に変換する、光電変換素子である。

【0235】

本実施の形態では、発光素子及び受光素子のいずれにおいても、画素電極２７１が陽極として機能し、共通電極２７５が陰極として機能するものとして説明する。つまり、受光素子は、画素電極２７１と共通電極２７５との間に逆バイアスをかけて駆動することで、受光素子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。

【0236】

本実施の形態の表示装置では、受光素子２７０ＰＤの活性層２７３に有機化合物を用いる。受光素子２７０ＰＤは、活性層２７３以外の層を、発光素子と共通の構成にすることができる。そのため、発光素子の作製工程に、活性層２７３を成膜する工程を追加するのみで、発光素子の形成と並行して受光素子２７０ＰＤを形成することができる。また、発光素子と受光素子２７０ＰＤ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、表示装置に受光素子２７０ＰＤを内蔵することができる。

【0237】

表示装置２８０Ａでは、受光素子２７０ＰＤの活性層２７３と、発光素子の発光層２８３と、を作り分ける以外は、受光素子２７０ＰＤと発光素子が共通の構成である例を示す。ただし、受光素子２７０ＰＤと発光素子の構成はこれに限定されない。受光素子２７０ＰＤと発光素子は、活性層２７３と発光層２８３のほかにも、互いに作り分ける層を有していてもよい。受光素子２７０ＰＤと発光素子は、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、表示装置に受光素子２７０ＰＤを内蔵することができる。

【0238】

画素電極２７１と共通電極２７５のうち、光を取り出す側の電極には、可視光を透過する導電膜を用いる。また、光を取り出さない側の電極には、可視光を反射する導電膜を用いることが好ましい。

【0239】

本実施の形態の表示装置が有する発光素子には、微小光共振器（マイクロキャビティ）構造が適用されていることが好ましい。したがって、発光素子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。発光素子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、発光素子から射出される光を強めることができる。

【0240】

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。

【0241】

透明電極の光の透過率は、４０％以上とする。例えば、発光素子には、可視光（波長４００ｎｍ以上７５０ｎｍ未満の光）の透過率が４０％以上である電極を用いることが好ましい。半透過・半反射電極の可視光の反射率は、１０％以上９５％以下、好ましくは３０％以上８０％以下とする。反射電極の可視光の反射率は、４０％以上１００％以下、好ましくは７０％以上１００％以下とする。また、これらの電極の抵抗率は、１×１０^－２Ωｃｍ以下が好ましい。なお、発光素子が近赤外光（波長７５０ｎｍ以上１３００ｎｍ以下の光）を発する場合、これらの電極の近赤外光の透過率または反射率は、可視光の透過率または反射率と同様に、上記の数値範囲を満たすことが好ましい。

【0242】

発光素子は少なくとも発光層２８３を有する。発光素子は、発光層２８３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、電子ブロック材料、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。

【0243】

例えば、発光素子及び受光素子は、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、及び電子注入層のうち１層以上を共通の構成とすることができる。また、発光素子及び受光素子は、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、及び電子注入層のうち１層以上を互いに作り分けることができる。

【0244】

正孔注入層は、陽極から正孔輸送層に正孔を注入する層であり、正孔注入性の高い材料を含む層である。正孔注入性の高い材料としては、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、または芳香族アミン化合物などを用いることができる。

【0245】

発光素子において、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。受光素子において、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）、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。

【0246】

発光素子において、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。受光素子において、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。

【0247】

電子注入層は、陰極から電子輸送層に電子を注入する層であり、電子注入性の高い材料を含む層である。電子注入性の高い材料としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、またはそれらの化合物を用いることができる。電子注入性の高い材料としては、電子輸送性材料とドナー性材料（電子供与性材料）とを含む複合材料を用いることもできる。

【0248】

発光層２８３は、発光物質を含む層である。発光層２８３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。

【0249】

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。

【0250】

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。

【0251】

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。

【0252】

発光層２８３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。

【0253】

発光層２８３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、発光素子の高効率、低電圧駆動、長寿命を同時に実現できる。

【0254】

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。

【0255】

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。

【0256】

活性層２７３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２７３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２８３と、活性層２７３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。

【0257】

活性層２７３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、受光素子として有益である。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。

【0258】

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。

【0259】

活性層２７３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。

【0260】

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。

【0261】

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。

【0262】

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。

【0263】

例えば、活性層２７３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。または、活性層２７３は、ｎ型半導体とｐ型半導体とを積層して形成してもよい。

【0264】

発光素子及び受光素子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。発光素子及び受光素子を構成する層は、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。

【0265】

図１０Ｂに示す表示装置２８０Ｂは、受光素子２７０ＰＤと発光素子２７０Ｒが同一の構成である点で、表示装置２８０Ａと異なる。

【0266】

受光素子２７０ＰＤと発光素子２７０Ｒは、活性層２７３と発光層２８３Ｒを共通して有する。

【0267】

ここで、受光素子２７０ＰＤは、検出したい光よりも長波長の光を発する発光素子と共通の構成にすることが好ましい。例えば、青色の光を検出する構成の受光素子２７０ＰＤは、発光素子２７０Ｒ及び発光素子２７０Ｇの一方または双方と同様の構成にすることができる。例えば、緑色の光を検出する構成の受光素子２７０ＰＤは、発光素子２７０Ｒと同様の構成にすることができる。

【0268】

受光素子２７０ＰＤと、発光素子２７０Ｒと、を共通の構成にすることで、受光素子２７０ＰＤと、発光素子２７０Ｒと、が互いに作り分ける層を有する構成に比べて、成膜工程の数及びマスクの数を削減することができる。したがって、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。

【0269】

また、受光素子２７０ＰＤと、発光素子２７０Ｒと、を共通の構成にすることで、受光素子２７０ＰＤと、発光素子２７０Ｒと、が互いに作り分ける層を有する構成に比べて、位置ずれに対するマージンを狭くできる。これにより、画素の開口率を高めることができ、表示装置の光取り出し効率を高めることができる。これにより、発光素子の寿命を延ばすことができる。また、表示装置は、高い輝度を表現することができる。また、表示装置の高精細度化も可能である。

【0270】

発光層２８３Ｒは、赤色の光を発する発光材料を有する。活性層２７３は、赤色よりも短波長の光（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。活性層２７３は、赤色の光を吸収しにくく、かつ、赤色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、発光素子２７０Ｒからは赤色の光が効率よく取り出され、受光素子２７０ＰＤは、高い精度で赤色よりも短波長の光を検出することができる。

【0271】

また、表示装置２８０Ｂでは、発光素子２７０Ｒ及び受光素子２７０ＰＤが同一の構成である例を示すが、発光素子２７０Ｒ及び受光素子２７０ＰＤは、それぞれ異なる厚さの光学調整層を有していてもよい。

【0272】

図１１Ａ、図１１Ｂに示す表示装置２８０Ｃは、赤色（Ｒ）の光を発し、かつ、受光機能を有する受発光素子２７０ＳＲ、発光素子２７０Ｇ、及び、発光素子２７０Ｂを有する。発光素子２７０Ｇと発光素子２７０Ｂの構成は、上記表示装置２８０Ａ等を援用できる。

【0273】

受発光素子２７０ＳＲは、画素電極２７１、正孔注入層２８１、正孔輸送層２８２、活性層２７３、発光層２８３Ｒ、電子輸送層２８４、電子注入層２８５、及び共通電極２７５をこの順で積層して有する。受発光素子２７０ＳＲは、上記表示装置２８０Ｂで例示した発光素子２７０Ｒ及び受光素子２７０ＰＤと同一の構成である。

【0274】

図１１Ａでは、受発光素子２７０ＳＲが発光素子として機能する場合を示す。図１１Ａでは、発光素子２７０Ｂが青色の光を発し、発光素子２７０Ｇが緑色の光を発し、受発光素子２７０ＳＲが赤色の光を発している例を示す。

【0275】

図１１Ｂでは、受発光素子２７０ＳＲが受光素子として機能する場合を示す。図１１Ｂでは、受発光素子２７０ＳＲが、発光素子２７０Ｂが発する青色の光と、発光素子２７０Ｇが発する緑色の光を受光している例を示す。

【0276】

発光素子２７０Ｂ、発光素子２７０Ｇ、及び受発光素子２７０ＳＲは、それぞれ、画素電極２７１及び共通電極２７５を有する。本実施の形態では、画素電極２７１が陽極として機能し、共通電極２７５が陰極として機能する場合を例に挙げて説明する。受発光素子２７０ＳＲは、画素電極２７１と共通電極２７５との間に逆バイアスをかけて駆動することで、受発光素子２７０ＳＲ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。

【0277】

受発光素子２７０ＳＲは、発光素子に、活性層２７３を追加した構成ということができる。つまり、発光素子の作製工程に、活性層２７３を成膜する工程を追加するのみで、発光素子の形成と並行して受発光素子２７０ＳＲを形成することができる。また、発光素子と受発光素子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。

【0278】

発光層２８３Ｒと活性層２７３との積層順は限定されない。図１１Ａ、図１１Ｂでは、正孔輸送層２８２上に活性層２７３が設けられ、活性層２７３上に発光層２８３Ｒが設けられている例を示す。発光層２８３Ｒと活性層２７３の積層順を入れ替えてもよい。

【0279】

また、受発光素子は、正孔注入層２８１、正孔輸送層２８２、電子輸送層２８４、及び電子注入層２８５のうち少なくとも１層を有していなくてもよい。また、受発光素子は、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。

【0280】

受発光素子において、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。

【0281】

受発光素子を構成する各層の機能及び材料は、発光素子及び受光素子を構成する各層の機能及び材料と同様であるため、詳細な説明は省略する。

【0282】

図１１Ｃ乃至図１１Ｇに、受発光素子の積層構造の例を示す。

【0283】

図１１Ｃに示す受発光素子は、第１の電極２７７、正孔注入層２８１、正孔輸送層２８２、発光層２８３Ｒ、活性層２７３、電子輸送層２８４、電子注入層２８５、及び第２の電極２７８を有する。

【0284】

図１１Ｃは、正孔輸送層２８２上に発光層２８３Ｒが設けられ、発光層２８３Ｒ上に活性層２７３が積層された例である。

【0285】

図１１Ａ～図１１Ｃに示すように、活性層２７３と発光層２８３Ｒとは、互いに接していてもよい。

【0286】

また、活性層２７３と発光層２８３Ｒとの間には、バッファ層が設けられることが好ましい。このとき、バッファ層は、正孔輸送性及び電子輸送性を有することが好ましい。例えば、バッファ層には、バイポーラ性の物質を用いることが好ましい。または、バッファ層として、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。図１１Ｄには、バッファ層として正孔輸送層２８２を用いる例を示す。

【0287】

活性層２７３と発光層２８３Ｒとの間にバッファ層を設けることで、発光層２８３Ｒから活性層２７３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、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２７３と発光層２８３Ｒとの間にバッファ層を有する受発光素子からは、高い発光効率を得ることができる。

【0288】

図１１Ｅは、正孔注入層２８１上に正孔輸送層２８２－１、活性層２７３、正孔輸送層２８２－２、発光層２８３Ｒの順で積層された積層構造を有する例である。正孔輸送層２８２－２は、バッファ層として機能する。正孔輸送層２８２－１と正孔輸送層２８１－２とは、同じ材料を含んでいてもよいし、異なる材料を含んでいてもよい。また、正孔輸送層２８１－２の代わりに、上述したバッファ層に用いることのできる層を用いてもよい。また、活性層２７３と、発光層２８３Ｒの位置を入れ替えてもよい。

【0289】

図１１Ｆに示す受発光素子は、正孔輸送層２８２を有さない点で、図１１Ａに示す受発光素子と異なる。このように、受発光素子は、正孔注入層２８１、正孔輸送層２８２、電子輸送層２８４、及び電子注入層２８５のうち少なくとも１層を有していなくてもよい。また、受発光素子は、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。

【0290】

図１１Ｇに示す受発光素子は、活性層２７３及び発光層２８３Ｒを有さず、発光層と活性層を兼ねる層２８９を有する点で、図１１Ａに示す受発光素子と異なる。

【0291】

発光層と活性層を兼ねる層としては、例えば、活性層２７３に用いることができるｎ型半導体と、活性層２７３に用いることができるｐ型半導体と、発光層２８３Ｒ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。

【0292】

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。

【0293】

［表示装置の構成例２］
以下では、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。ここでは特に、受光素子と発光素子を有する表示装置の例について説明する。

【0294】

〔構成例２－１〕
図１２Ａに、表示装置３００Ａの断面図を示す。表示装置３００Ａは、基板３５１、基板３５２、受光素子３１０、及び発光素子３９０を有する。

【0295】

発光素子３９０は、画素電極３９１、バッファ層３１２、発光層３９３、バッファ層３１４、及び共通電極３１５をこの順で積層して有する。バッファ層３１２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。発光層３９３は、有機化合物を有する。バッファ層３１４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。発光素子３９０は、可視光３２１を発する機能を有する。なお、表示装置３００Ａは、さらに、赤外光を発する機能を有する発光素子を有していてもよい。

【0296】

受光素子３１０は、画素電極３１１、バッファ層３１２、活性層３１３、バッファ層３１４、及び共通電極３１５をこの順で積層して有する。活性層３１３は、有機化合物を有する。受光素子３１０は、可視光を検出する機能を有する。なお、受光素子３１０は、さらに、赤外光を検出する機能を有していてもよい。

【0297】

バッファ層３１２、バッファ層３１４、及び共通電極３１５は、発光素子３９０及び受光素子３１０に共通の層であり、これらに亘って設けられる。バッファ層３１２、バッファ層３１４、及び共通電極３１５は、活性層３１３及び画素電極３１１と重なる部分と、発光層３９３及び画素電極３９１と重なる部分と、いずれとも重ならない部分と、を有する。

【0298】

本実施の形態では、発光素子３９０及び受光素子３１０のいずれにおいても、画素電極が陽極として機能し、共通電極３１５が陰極として機能するものとして説明する。つまり、受光素子３１０を、画素電極３１１と共通電極３１５との間に逆バイアスをかけて駆動することで、表示装置３００Ａは、受光素子３１０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。

【0299】

画素電極３１１、画素電極３９１、バッファ層３１２、活性層３１３、バッファ層３１４、発光層３９３、及び共通電極３１５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。

【0300】

画素電極３１１及び画素電極３９１は、それぞれ絶縁層４１４上に位置する。各画素電極は、同一の材料及び同一の工程で形成することができる。画素電極３１１及び画素電極３９１の端部は、隔壁４１６によって覆われている。互いに隣り合う２つの画素電極は隔壁４１６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）。

【0301】

隔壁４１６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４１６は、可視光を透過する層である。隔壁４１６のかわりに、可視光を遮る隔壁を設けてもよい。

【0302】

共通電極３１５は、受光素子３１０と発光素子３９０に共通で用いられる層である。

【0303】

受光素子３１０及び発光素子３９０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。

【0304】

表示装置３００Ａは、一対の基板（基板３５１及び基板３５２）間に、受光素子３１０、発光素子３９０、トランジスタ３３１、及びトランジスタ３３２等を有する。

【0305】

受光素子３１０において、画素電極３１１及び共通電極３１５の間に位置するバッファ層３１２、活性層３１３、及びバッファ層３１４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３１１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３１５は可視光を透過する機能を有する。なお、受光素子３１０が赤外光を検出する構成である場合、共通電極３１５は赤外光を透過する機能を有する。さらに、画素電極３１１は赤外光を反射する機能を有することが好ましい。

【0306】

受光素子３１０は、光を検出する機能を有する。具体的には、受光素子３１０は、表示装置３００Ａの外部から入射される光３２２を受光し、電気信号に変換する、光電変換素子である。光３２２は、発光素子３９０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３２２は、表示装置３００Ａに設けられたレンズなどを介して受光素子３１０に入射してもよい。

【0307】

発光素子３９０において、画素電極３９１及び共通電極３１５の間に位置するバッファ層３１２、発光層３９３、及びバッファ層３１４は、まとめてＥＬ層ということもできる。なお、ＥＬ層は、少なくとも発光層３９３を有する。上述の通り、画素電極３９１は可視光を反射する機能を有することが好ましい。また、共通電極３１５は可視光を透過する機能を有する。なお、表示装置３００Ａが、赤外光を発する発光素子を有する構成である場合、共通電極３１５は赤外光を透過する機能を有する。さらに、画素電極３９１は赤外光を反射する機能を有することが好ましい。

【0308】

本実施の形態の表示装置が有する発光素子には、微小光共振器（マイクロキャビティ）構造が適用されていることが好ましい。発光素子３９０は、画素電極３９１と共通電極３１５との間に光学調整層を有していてもよい。微小共振器構造が適用されることで、各発光素子から、特定の色の光を強めて取り出すことができる。

【0309】

発光素子３９０は、可視光を発する機能を有する。具体的には、発光素子３９０は、画素電極３９１と共通電極３１５との間に電圧を印加することで、基板３５２側に光（ここでは可視光３２１）を射出する電界発光素子である。

【0310】

受光素子３１０が有する画素電極３１１は、絶縁層４１４に設けられた開口を介して、トランジスタ３３１が有するソースまたはドレインと電気的に接続される。発光素子３９０が有する画素電極３９１は、絶縁層４１４に設けられた開口を介して、トランジスタ３３２が有するソースまたはドレインと電気的に接続される。

【0311】

トランジスタ３３１とトランジスタ３３２とは、同一の層（図１２Ａでは基板３５１）上に接している。

【0312】

受光素子３１０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３９０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。

【0313】

受光素子３１０及び発光素子３９０は、それぞれ、保護層３９５に覆われていることが好ましい。図１２Ａでは、保護層３９５が、共通電極３１５上に接して設けられている。保護層３９５を設けることで、受光素子３１０及び発光素子３９０に水などの不純物が入り込むことを抑制し、受光素子３１０及び発光素子３９０の信頼性を高めることができる。また、接着層３４２によって、保護層３９５と基板３５２とが貼り合わされている。

【0314】

基板３５２の基板３５１側の面には、遮光層３５８が設けられている。遮光層３５８は、発光素子３９０と重なる位置、及び、受光素子３１０と重なる位置に開口を有する。

【0315】

ここで、発光素子３９０の発光が対象物によって反射された光を受光素子３１０は検出する。しかし、発光素子３９０の発光が、表示装置３００Ａ内で反射され、対象物を介さずに、受光素子３１０に入射されてしまう場合がある。遮光層３５８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３５８が設けられていない場合、発光素子３９０が発した光３２３は、基板３５２で反射され、反射光３２４が受光素子３１０に入射することがある。遮光層３５８を設けることで、反射光３２４が受光素子３１０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３１０を用いたセンサの感度を高めることができる。

【0316】

遮光層３５８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３５８は、可視光を吸収することが好ましい。遮光層３５８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３５８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。

【0317】

〔構成例２－２〕
図１２Ｂに示す表示装置３００Ｂは、レンズ３４９を有する点で、上記表示装置３００Ａと主に相違している。

【0318】

レンズ３４９は、基板３５２の基板３５１側に設けられている。外部から入射される光３２２は、レンズ３４９を介して受光素子３１０に入射される。レンズ３４９及び基板３５２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。

【0319】

レンズ３４９を介して受光素子３１０に光が入射することで、受光素子３１０に入射する光の範囲を狭くすることができる。これにより、複数の受光素子３１０間で、撮像範囲が重なることを抑制でき、ぼやけの少ない鮮明な画像を撮像できる。

【0320】

また、レンズ３４９は、入射された光を集光できる。したがって、受光素子３１０に入射される光の量を増やすことができる。これにより、受光素子３１０の光電変換効率を高めることができる。

【0321】

〔構成例２－３〕
図１２Ｃに示す表示装置３００Ｃは、遮光層３５８の形状が異なる点で、上記表示装置３００Ａと主に相違している。

【0322】

遮光層３５８は、平面視において、受光素子３１０と重なる開口部が、受光素子３１０の受光領域よりも内側に位置するように設けられている。遮光層３５８の受光素子３１０と重なる開口部の径が小さいほど、受光素子３１０に入射する光の範囲を狭くすることができる。これにより、複数の受光素子３１０間で、撮像範囲が重なることを抑制でき、ぼやけの少ない鮮明な画像を撮像できる。

【0323】

例えば、遮光層３５８の開口部の面積を、受光素子３１０の受光領域の面積の８０％以下、７０％以下、６０％以下、５０％以下、または４０％以下であって、１％以上、５％以上、または１０％以上とすることができる。遮光層３５８の開口部の面積が小さいほど鮮明な画像を撮像することができる。一方、当該開口部の面積が小さすぎると、受光素子３１０に到達する光の光量が減少し、受光感度が低下する恐れがある。そのため、上述した範囲内で適宜設定することが好ましい。なお、上述した上限値及び下限値は、任意に組み合わせることができる。また、受光素子３１０の受光領域は、隔壁４１６の開口部と言い換えることができる。

【0324】

なお、遮光層３５８の受光素子３１０と重なる開口部の中心が、平面視において、受光素子３１０の受光領域の中心からずれていてもよい。さらには、平面視において、遮光層３５８の開口部が、受光素子３１０の受光領域と重ならない構成としてもよい。これにより、遮光層３５８の開口部を透過した斜め向きの光のみを、受光素子３１０で受光することができる。これにより、受光素子３１０に入射する光の範囲をより効果的に限定することができ、鮮明な画像を撮像できる。

【0325】

〔構成例２－４〕
図１３Ａに示す表示装置３００Ｄは、バッファ層３１２が共通層でない点で、上記表示装置３００Ａと主に相違している。

【0326】

受光素子３１０は、画素電極３１１、バッファ層３１２、活性層３１３、バッファ層３１４、及び共通電極３１５を有する。発光素子３９０は、画素電極３９１、バッファ層３９２、発光層３９３、バッファ層３１４、共通電極３１５を有する。活性層３１３、バッファ層３１２、発光層３９３、及びバッファ層３９２は、それぞれ島状の上面形状を有する。

【0327】

バッファ層３１２と、バッファ層３９２とは、異なる材料を含んでもよいし、同じ材料を含んでもよい。

【0328】

このように、発光素子３９０と受光素子３１０とでバッファ層を作り分けることで、発光素子３９０及び受光素子３１０に用いるバッファ層の材料の選択の自由度が高まるため、より最適化が容易となる。また、バッファ層３１４及び共通電極３１５を共通層とすることで、発光素子３９０と受光素子３１０とを別々に作製する場合に比べて、作製工程が簡略化され、製造コストを削減できる。

【0329】

〔構成例２－５〕
図１３Ｂに示す表示装置３００Ｅは、バッファ層３１４が共通層でない点で、上記表示装置３００Ａと主に相違している。

【0330】

受光素子３１０は、画素電極３１１、バッファ層３１２、活性層３１３、バッファ層３１４、及び共通電極３１５を有する。発光素子３９０は、画素電極３９１、バッファ層３１２、発光層３９３、バッファ層３９４、共通電極３１５を有する。活性層３１３、バッファ層３１４、発光層３９３、及びバッファ層３９４は、それぞれ島状の上面形状を有する。

【0331】

バッファ層３１４と、バッファ層３９４とは、異なる材料を含んでもよいし、同じ材料を含んでもよい。

【0332】

このように、発光素子３９０と受光素子３１０とでバッファ層を作り分けることで、発光素子３９０及び受光素子３１０に用いるバッファ層の材料の選択の自由度が高まるため、より最適化が容易となる。また、バッファ層３１２及び共通電極３１５を共通層とすることで、発光素子３９０と受光素子３１０とを別々に作製する場合に比べて、作製工程が簡略化され、製造コストを削減できる。

【0333】

〔構成例２－６〕
図１３Ｃに示す表示装置３００Ｆは、バッファ層３１２及びバッファ層３１４が共通層でない点で、上記表示装置３００Ａと主に相違している。

【0334】

受光素子３１０は、画素電極３１１、バッファ層３１２、活性層３１３、バッファ層３１４、及び共通電極３１５を有する。発光素子３９０は、画素電極３９１、バッファ層３９２、発光層３９３、バッファ層３９４、共通電極３１５を有する。バッファ層３１２、活性層３１３、バッファ層３１４、バッファ層３９２、発光層３９３、及びバッファ層３９４は、それぞれ島状の上面形状を有する。

【0335】

このように、発光素子３９０と受光素子３１０とでバッファ層を作り分けることで、発光素子３９０及び受光素子３１０に用いるバッファ層の材料の選択の自由度が高まるため、より最適化が容易となる。また、共通電極３１５を共通層とすることで、発光素子３９０と受光素子３１０とを別々に作製する場合に比べて、作製工程が簡略化され、製造コストを削減できる。

【0336】

［表示装置の構成例３］
以下では、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。ここでは特に、受発光素子と発光素子を有する表示装置の例について説明する。

【0337】

なお、以下では、上記と重複する部分については上記記載を援用し、説明を省略する場合がある。

【0338】

〔構成例３－１〕
図１４Ａに、表示装置３００Ｇの断面図を示す。表示装置３００Ｇは、受発光素子３９０ＳＲ、発光素子３９０Ｇ、及び発光素子３９０Ｂを有する。

【0339】

受発光素子３９０ＳＲは、赤色の光３２１Ｒを発する発光素子としての機能と、光３２２を受光する光電変換素子としての機能と、を有する。発光素子３９０Ｇは、緑色の光３２１Ｇを発することができる。発光素子３９０Ｂは、青色の光３２１Ｂを発することができる。

【0340】

受発光素子３９０ＳＲは、画素電極３１１、バッファ層３１２、活性層３１３、発光層３９３Ｒ、バッファ層３１４、及び共通電極３１５を有する。発光素子３９０Ｇは、画素電極３９１Ｇ、バッファ層３１２、発光層３９３Ｇ、バッファ層３１４、及び共通電極３１５を有する。発光素子３９０Ｂは、画素電極３９１Ｂ、バッファ層３１２、発光層３９３Ｂ、バッファ層３１４、及び共通電極３１５を有する。

【0341】

バッファ層３１２、バッファ層３１４、及び共通電極３１５は、受発光素子３９０ＳＲ、発光素子３９０Ｇ、及び発光素子３９０Ｂに共通の層（共通層）であり、これらに亘って設けられる。活性層３１３、発光層３９３Ｒ、発光層３９３Ｇ、発光層３９３Ｂは、それぞれ島状の上面形状を有する。なお、図１４において、活性層３１３と発光層３９３Ｒの積層体、発光層３９３Ｇ、及び発光層３９３Ｂは、それぞれ離隔して設けられる例を示しているが、隣接する２つが重なる領域を有していてもよい。

【0342】

なお、上記表示装置３００Ｄ、表示装置３００Ｅまたは表示装置３００Ｆと同様に、バッファ層３１２及びバッファ層３１４の一方または双方を、共通層として用いない構成とすることができる。

【0343】

画素電極３１１は、トランジスタ３３１のソース及びドレインの一方と電気的に接続される。画素電極３９１Ｇは、トランジスタ３３２Ｇのソース及びドレインの一方と電気的に接続される。画素電極３９１Ｂは、トランジスタ３３２Ｂのソース及びドレインの一方と電気的に接続される。

【0344】

このような構成とすることで、より高精細な表示装置を実現することができる。

【0345】

〔構成例３－２〕
図１４Ｂに示す表示装置３００Ｈは、受発光素子３９０ＳＲの構成が異なる点で、上記表示装置３００Ｇと主に相違している。

【0346】

受発光素子３９０ＳＲは、活性層３１３と発光層３９３Ｒに置き換えて、受発光層３１８Ｒを有する。

【0347】

受発光層３１８Ｒは、発光層としての機能と、活性層としての機能を兼ね備える層である。例えば、上述した発光物質と、ｎ型半導体と、ｐ型半導体とを含む層を用いることができる。

【0348】

このような構成とすることで、作製工程をより簡略化できるため、低コスト化が容易となる。

【0349】

［表示装置の構成例４］
以下では、本発明の一態様の表示装置の、より具体的な構成について説明する。

【0350】

図１５に表示装置４００の斜視図を示し、図１６Ａに、表示装置４００の断面図を示す。

【0351】

表示装置４００は、基板３５３と基板３５４とが貼り合わされた構成を有する。図１５では、基板３５４を破線で明示している。

【0352】

表示装置４００は、表示部３６２、回路３６４、配線３６５等を有する。図１５では表示装置４００にＩＣ（集積回路）３７３及びＦＰＣ３７２が実装されている例を示している。そのため、図１５に示す構成は、表示装置４００、ＩＣ、及びＦＰＣを有する表示モジュールということもできる。

【0353】

回路３６４としては、例えば走査線駆動回路を用いることができる。

【0354】

配線３６５は、表示部３６２及び回路３６４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、ＦＰＣ３７２を介して外部から配線３６５に入力されるか、またはＩＣ３７３から配線３６５に入力される。

【0355】

図１５では、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式またはＣＯＦ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｆｉｌｍ）方式等により、基板３５３にＩＣ３７３が設けられている例を示す。ＩＣ３７３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４００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。

【0356】

図１６Ａに、図１５で示した表示装置４００の、ＦＰＣ３７２を含む領域の一部、回路３６４を含む領域の一部、表示部３６２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。

【0357】

図１６に示す表示装置４００は、基板３５３と基板３５４の間に、トランジスタ４０８、トランジスタ４０９、トランジスタ４１０、発光素子３９０、受光素子３１０等を有する。

【0358】

基板３５４と保護層３９５とは接着層３４２を介して接着されており、表示装置４００には、固体封止構造が適用されている。

【0359】

基板３５３と絶縁層４１２とは接着層３５５によって貼り合わされている。

【0360】

表示装置４００の作製方法としては、まず、絶縁層４１２、各トランジスタ、受光素子３１０、発光素子３９０等が設けられた作製基板と、遮光層３５８等が設けられた基板３５４とを接着層３４２によって貼り合わせる。そして、作製基板を剥離し露出した面に、接着層３５５を用いて基板３５３を貼り合わせることで、作製基板上に形成した各構成要素を、基板３５３に転置する。基板３５３及び基板３５４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４００の可撓性を高めることができる。

【0361】

発光素子３９０は、絶縁層４１４側から画素電極３９１、バッファ層３１２、発光層３９３、バッファ層３１４、及び共通電極３１５の順に積層された積層構造を有する。画素電極３９１は、絶縁層４１４に設けられた開口を介して、トランジスタ４０８のソース及びドレインの一方と接続されている。トランジスタ４０８は、発光素子３９０に流れる電流を制御する機能を有する。

【0362】

受光素子３１０は、絶縁層４１４側から画素電極３１１、バッファ層３１２、活性層３１３、バッファ層３１４、及び共通電極３１５の順に積層された積層構造を有する。画素電極３１１は、絶縁層４１４に設けられた開口を介して、トランジスタ４０９のソース及びドレインの一方と接続されている。トランジスタ４０９は、受光素子３１０に蓄積された電荷の転送を制御する機能を有する。

【0363】

発光素子３９０が発する光は、基板３５４側に射出される。また、受光素子３１０には、基板３５４及び接着層３４２を介して、光が入射する。基板３５４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。

【0364】

画素電極３１１と画素電極３９１は同一の材料及び同一の工程で作製することができる。バッファ層３１２、バッファ層３１４、及び共通電極３１５は、受光素子３１０及び発光素子３９０に共通して用いられる。受光素子３１０と発光素子３９０とは、活性層３１３と発光層３９３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４００に受光素子３１０を内蔵することができる。

【0365】

基板３５４の基板３５３側の面には、遮光層３５８が設けられている。遮光層３５８は、発光素子３９０、受光素子３１０のそれぞれと重なる位置に開口を有する。遮光層３５８を設けることで、受光素子３１０が光を検出する範囲を制御することができる。上述の通り、受光素子３１０と重なる位置に設けられる遮光層の開口の位置及び面積を調整することで、受光素子３１０に入射する光を制御することが好ましい。また、遮光層３５８を有することで、対象物を介さずに、発光素子３９０から受光素子３１０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。

【0366】

画素電極３１１及び画素電極３９１の端部は、隔壁４１６によって覆われている。画素電極３１１及び画素電極３９１は可視光を反射する材料を含み、共通電極３１５は可視光を透過する材料を含む。

【0367】

図１６Ａでは、活性層３１３の一部と発光層３９３の一部とが重なる領域を有する例を示している。活性層３１３と発光層３９３とが重なる部分は、遮光層３５８及び隔壁４１６と重なることが好ましい。

【0368】

トランジスタ４０８、トランジスタ４０９、及びトランジスタ４１０は、いずれも基板３５３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。

【0369】

基板３５３上には、接着層３５５を介して絶縁層４１２、絶縁層４１１、絶縁層４２５、絶縁層４１５、絶縁層４１８、及び絶縁層４１４がこの順で設けられている。絶縁層４１１及び絶縁層４２５は、それぞれ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４１５及び絶縁層４１８は、トランジスタを覆って設けられる。絶縁層４１４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。

【0370】

トランジスタを覆う絶縁層の少なくとも一層に、水、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。

【0371】

絶縁層４１１、絶縁層４１２、絶縁層４２５、絶縁層４１５、及び絶縁層４１８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。

【0372】

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４００の端部近傍に開口を有することが好ましい。図１６に示す領域４２８では、絶縁層４１４に開口が形成されている。これにより、表示装置４００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４００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４００の端部に有機絶縁膜が露出しないようにしてもよい。

【0373】

表示装置４００の端部近傍の領域４２８において、絶縁層４１４の開口を介して、絶縁層４１８と保護層３９５とが互いに接することが好ましい。特に、絶縁層４１８が有する無機絶縁膜と保護層３９５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３６２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４００の信頼性を高めることができる。

【0374】

平坦化層として機能する絶縁層４１４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。

【0375】

発光素子３９０、受光素子３１０を覆う保護層３９５を設けることで、発光素子３９０、受光素子３１０に水などの不純物が入り込むことを抑制し、これらの信頼性を高めることができる。

【0376】

保護層３９５は単層であっても積層構造であってもよい。例えば、保護層３９５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。

【0377】

図１６Ｂに、トランジスタ４０８、トランジスタ４０９、及びトランジスタ４１０に用いることのできるトランジスタ４０１ａの断面図を示す。

【0378】

トランジスタ４０１ａは絶縁層４１２（図示しない）上に設けられ、第１のゲートとして機能する導電層４２１、第１のゲート絶縁層として機能する絶縁層４１１、半導体層４３１、第２のゲート絶縁層として機能する絶縁層４２５、並びに、第２のゲートとして機能する導電層４２３を有する。絶縁層４１１は、導電層４２１と半導体層４３１との間に位置する。絶縁層４２５は、導電層４２３と半導体層４３１との間に位置する。

【0379】

半導体層４３１は、領域４３１ｉと、一対の領域４３１ｎとを有する。領域４３１ｉはチャネル形成領域として機能する。一対の領域４３１ｎは、一方がソースとして機能し、他方がドレインとして機能する。領域４３１ｎは、領域４３１ｉよりもキャリア濃度が高く、導電性が高い。導電層４２２ａ及び導電層４２２ｂは、絶縁層４１８及び絶縁層４１５に設けられた開口を介して、領域４３１ｎとそれぞれ接続されている。

【0380】

図１６Ｃには、トランジスタ４０８、トランジスタ４０９、及びトランジスタ４１０に用いることのできるトランジスタ４０１ｂの断面図を示している。また図１６では、絶縁層４１５が設けられない例を示している。トランジスタ４０１ｂは、絶縁層４２５が導電層４２３と同様に加工され、絶縁層４１８と領域４３１ｎとが接している。

【0381】

なお、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。

【0382】

トランジスタ４０８、トランジスタ４０９、及びトランジスタ４１０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。

【0383】

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。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。

【0384】

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。

【0385】

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。

【0386】

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。

【0387】

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。

【0388】

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。

【0389】

回路３６４が有するトランジスタ４１０と、表示部３６２が有するトランジスタ４０８及びトランジスタ４０９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３６４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３６２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。

【0390】

基板３５３の、基板３５４が重ならない領域には、接続部４０４が設けられている。接続部４０４では、配線３６５が導電層３６６及び接続層４４２を介してＦＰＣ３７２と電気的に接続されている。接続部４０４の上面は、画素電極３１１及び画素電極３９１と同一の導電膜を加工して得られた導電層３６６が露出している。これにより、接続部４０４とＦＰＣ３７２とを接続層４４２を介して電気的に接続することができる。

【0391】

基板３５４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３５４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。

【0392】

基板３５３及び基板３５４に、可撓性を有する材料を用いると、表示装置の可撓性を高めることができる。また、これに限られず、基板３５３及び基板３５４にそれぞれ、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。

【0393】

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。

【0394】

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。

【0395】

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。

【0396】

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、または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、発光素子及び受光素子（または受発光素子）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）などにも用いることができる。

【0397】

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。

【0398】

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。

【0399】

（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明一態様の表示装置に用いることのできる回路について説明する。

【0400】

図１７Ａに、本発明の一態様の表示装置の画素にかかるブロック図を示す。

【0401】

画素は、ＯＬＥＤと、ＯＰＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）と、センサ回路（Ｓｅｎｓｉｎｇ Ｃｉｒｃｕｉｔと表記）と、駆動トランジスタ（Ｄｒｉｖｉｎｇ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒと表記）と、選択トランジスタ（Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒと表記）を有する。

【0402】

ＯＬＥＤから発せられた光は、対象物（Ｏｂｊｅｃｔと表記）で反射され、その反射光をＯＰＤにより受光することで、対象物を撮像することができる。本発明の一態様は、タッチセンサ、イメージセンサ、イメージスキャナ等として機能することができる。本発明の一態様は、指紋、掌紋、血管（静脈等）などを撮像することで、生体認証に適用することができる。また、写真、文字などが記載された印刷物、または物品などの表面を撮像し、画像情報として取得することもできる。

【0403】

駆動トランジスタと選択トランジスタは、ＯＬＥＤを駆動するための駆動回路を構成する。駆動トランジスタは、ＯＬＥＤに流れる電流を制御する機能を有し、ＯＬＥＤは当該電流に応じた輝度で発光することができる。選択トランジスタは、画素の選択、非選択を制御する機能を有する。外部から選択トランジスタを介して入力されるビデオデータ（Ｖｉｄｅｏ Ｄａｔａと表記）の値（例えば電圧値）により、駆動トランジスタ及びＯＬＥＤに流れる電流の大きさが制御され、所望の発光輝度でＯＬＥＤを発光させることができる。

【0404】

センサ回路は、ＯＰＤの動作を制御するための駆動回路に相当する。センサ回路により、ＯＰＤの電極の電位をリセットするリセット動作、照射される光の光量に応じてＯＰＤに電荷を蓄積させる露光動作、ＯＰＤに蓄積された電荷をセンサ回路内のノードに転送する転送動作、及び当該電荷の大きさに応じた信号（例えば電圧または電流）を外部の読出し回路に、センシングデータ（Ｓｅｎｓｉｎｇ Ｄａｔａと表記）として出力する読み出し動作、などの動作を制御することができる。

【0405】

図１７Ｂに示す画素は、駆動トランジスタに接続されるメモリ部（Ｍｅｍｏｒｙ）を有する点で、上記と主に相違している。

【0406】

メモリ部には、重みデータ（Ｗｅｉｇｈｔ Ｄａｔａ）が与えられる。駆動トランジスタには、選択トランジスタを介して入力されるビデオデータと、メモリ部に保持される重みデータとを足し合わせたデータが与えられる。メモリ部に保持する重みデータにより、ＯＬＥＤの輝度を、ビデオデータのみが与えられるときの輝度から変化させることができる。具体的には、ＯＬＥＤの輝度を高める、または輝度を低下させることが可能となる。例えば、ＯＬＥＤの輝度を高めることで、センサの受光感度を高めることが可能となる。

【0407】

図１７Ｃに、上記センサ回路に用いることのできる画素回路の一例を示している。

【0408】

図１７Ｃ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。

【0409】

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。

【0410】

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に蓄積された電荷を上記ノードに転送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。

【0411】

ここで、受光素子ＰＤが、上記ＯＰＤに相当する。また、配線ＯＵＴ１から出力される電位または電流が、上記センシングデータに相当する。

【0412】

図１７Ｄに、上記ＯＬＥＤを駆動させるための画素回路の一例を示す。

【0413】

図１７Ｄ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。

【0414】

発光素子ＥＬが、上記ＯＬＥＤに相当し、トランジスタＭ５が、上記選択トランジスタに相当し、トランジスタＭ６が、上記駆動トランジスタに相当する。また配線ＶＳが、上記ビデオデータが入力される配線に相当する。

【0415】

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。

【0416】

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に与えられる電位とする機能と、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の、一方または双方を有する。

【0417】

図１７Ｅに、図１７Ｂで例示した構成に適用可能な、メモリ部を備える画素回路の一例を示す。

【0418】

図１７Ｅに示す画素回路ＰＩＸ３は、上記画素回路ＰＩＸ２に、トランジスタＭ８と容量Ｃ３を加えた構成を有する。また、画素回路ＰＩＸ３では、上記画素回路ＰＩＸ２における配線ＶＳを配線ＶＳ１に、配線ＶＧを配線ＶＧ１としている。

【0419】

トランジスタＭ８は、ゲートが配線ＶＧ２と電気的に接続し、ソース及びドレインの一方が配線ＶＳ２と電気的に接続し、他方が容量Ｃ３の一方の電極と電気的に接続する。容量Ｃ３は、他方の電極がトランジスタＭ６のゲート、容量Ｃ２の一方の電極、及びトランジスタＭ５のソース及びドレインの他方と電気的に接続する。

【0420】

配線ＶＳ１が、上記ビデオデータが与えられる配線に相当する。配線ＶＳ２が、上記重みデータが与えられる配線に相当する。トランジスタＭ６のゲートが接続されるノードが、上記メモリ部に相当する。

【0421】

画素回路ＰＩＸ３の動作方法の例について説明する。まず、配線ＶＳ１から、トランジスタＭ５を介してトランジスタＭ６のゲートが接続されるノードに第１の電位を書き込む。その後、トランジスタＭ５を非導通状態とすることで、当該ノードがフローティング状態となる。続いて、配線ＶＳ２から、トランジスタＭ８を介して容量Ｃ３の一方の電極に第２の電位を書き込む。これにより、容量Ｃ３の容量結合によって、第２の電位に応じて上記ノードの電位が第１の電位から変化して第３の電位となる。そして、トランジスタＭ６及び発光素子ＥＬには、第３の電位に応じた電流が流れることで、当該電位に応じた輝度で発光素子ＥＬが発光する。

【0422】

なお、本実施の形態の表示装置では、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。また、パルス幅を変化させて発光させる駆動方法（Ｄｕｔｙ駆動ともいう）を用いてもよい。

【0423】

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、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、画素回路ＰＩＸ３が有するトランジスタＭ８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。

【0424】

また、トランジスタＭ１乃至トランジスタＭ８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、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。

【0425】

また、トランジスタＭ１乃至トランジスタＭ８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。

【0426】

例えば、電荷を保持するためのスイッチとして機能するトランジスタＭ１、トランジスタＭ２、トランジスタＭ５、トランジスタＭ７、トランジスタＭ８には、オフ電流が著しく低い酸化物半導体を適用したトランジスタを用いることが好ましい。このとき、他の一以上のトランジスタにシリコンを適用したトランジスタを用いる構成とすることができる。

【0427】

なお、画素回路ＰＩＸ１、画素回路ＰＩＸ２、画素回路ＰＩＸ３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。または、ｎチャネル型のトランジスタとｐチャネル型のトランジスタが混在した構成としてもよい。

【0428】

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。

【0429】

（実施の形態４）
本実施の形態では、大型化が容易な表示パネルの一態様である積層パネルの構成例と、その応用例について、図面を参照して説明する。

【0430】

本発明の一態様は、複数の表示パネルを一部が重なるように配置することにより大型化が可能な表示パネルである。また、重ねた２つの表示パネルのうち、少なくとも表示面側（上側）に位置する表示パネルは、表示部と隣接して可視光を透過する部分を備える。下側に配置される表示パネルの画素と、上側に配置される表示パネルの可視光を透過する部分とを重ねて設ける。これにより、２つの表示パネルを表示面側から見たときに（平面視において）、これらに表示される画像を、継ぎ目なく連続して表示することが可能となる。

【0431】

例えば、本発明の一態様は、第１の表示パネルと、第２の表示パネルと、を有する積層パネルである。第１の表示パネルは、第１の領域を有し、第１の領域は、第１の画素と、第２の画素と、を有する。第２の表示パネルは、第２の領域と、第３の領域と、第４の領域と、を有する。第２の領域は、第３の画素を有し、第３の領域は、可視光を透過する機能を有し、第４の領域は、可視光を遮光する機能を有する。また第１の表示パネルの第２の画素と、第２の表示パネルの第３の領域とは、互いに重なる領域を有する。また第２の画素の開口率は、第１の画素の開口率よりも大きいことが好ましい。

【0432】

上記第１の表示パネル及び第２の表示パネルの一方、または双方には、上記で例示した、発光素子と受光素子とを備える表示装置を用いることができる。言い換えると、上記第１の画素、第２の画素、及び第３の画素の少なくとも一は、発光素子と受光素子とを有する、ともいうことができる。

【0433】

より具体的には、例えば以下のような構成とすることができる。

【0434】

［構成例１］
〔表示パネル〕
図１８Ａは、本発明の一態様の表示装置に含まれる表示パネル５００の上面概略図である。

【0435】

表示パネル５００は、表示領域５０１と、表示領域５０１に隣接して、可視光を透過する領域５１０と、可視光を遮光する部分を有する領域５２０と、を備える。図１８Ａでは、表示パネル５００にＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）５１２が設けられている例を示す。

【0436】

ここで、表示パネル５００は単体であっても表示領域５０１に画像を表示することができる。さらに、表示パネル５００は単体であっても、表示領域５０１により画像を撮像することができる。

【0437】

領域５１０には、例えば表示パネル５００を構成する一対の基板、及び当該一対の基板に挟持された表示素子を封止するための封止材などが設けられていてもよい。このとき、領域５１０に設けられる部材には、可視光に対して透光性を有する材料を用いる。

【0438】

領域５２０には、例えば表示領域５０１に含まれる画素に電気的に接続する配線が設けられている。また、このような配線に加え、画素を駆動するための駆動回路（走査線駆動回路、信号線駆動回路等）、または保護回路等の回路が設けられていてもよい。また、領域５２０は、ＦＰＣ５１２と電気的に接続する端子（接続端子ともいう）、及び当該端子と電気的に接続する配線等が設けられている領域も含む。

【0439】

表示パネルの断面構成例等の詳細な説明については、実施の形態１、２を援用できる。

【0440】

〔積層パネル〕
本発明の一態様の積層パネル５５０は、上述した表示パネル５００を複数備える。図１８Ｂでは、３つの表示パネルを備える積層パネル５５０の上面概略図を示す。

【0441】

なお、以降では各々の表示パネル同士、各々の表示パネルに含まれる構成要素同士、または各々の表示パネルに関連する構成要素同士を区別して説明する場合、これらの符号の後にアルファベットを付記する。また特に説明のない場合には、一部が互いに重ねて設けられた複数の表示パネルのうち、最も下側（表示面とは反対側）に配置される表示パネル及びその構成要素等に対して「ａ」の符号を付記し、その上側に順に配置される一以上の表示パネル及びその構成要素等に対しては、符号の後にアルファベットをアルファベット順に付記することとする。また、特に説明のない限り、複数の表示パネルを備える構成を説明する場合であっても、各々の表示パネルまたは構成要素等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。

【0442】

図１８Ｂに示す積層パネル５５０は、表示パネル５００ａ、表示パネル５００ｂ、及び表示パネル５００ｃを備える。

【0443】

表示パネル５００ｂは、その一部が表示パネル５００ａの上側（表示面側）に重ねて配置されている。具体的には、表示パネル５００ａの表示領域５０１ａと表示パネル５００ｂの可視光を透過する領域５１０ｂとが重畳し、且つ、表示パネル５００ａの表示領域５０１ａと表示パネル５００ｂの可視光を遮光する領域５２０ｂとが重畳しないように配置されている。

【0444】

また、表示パネル５００ｃは、その一部が表示パネル５００ｂの上側（表示面側）に重ねて配置されている。具体的には、表示パネル５００ｂの表示領域５０１ｂと表示パネル５００ｃの可視光を透過する領域５１０ｃとが重畳し、且つ、表示パネル５００ｂの表示領域５０１ｂと表示パネル５００ｃの可視光を遮光する領域５２０ｃとが重畳しないように配置されている。

【0445】

表示領域５０１ａ上には可視光を透過する領域５１０ｂが重畳するため、表示領域５０１ａの全体を表示面側から視認することが可能となる。同様に、表示領域５０１ｂも領域５１０ｃが重畳することでその全体を表示面側から視認することができる。したがって、表示領域５０１ａ、表示領域５０１ｂおよび表示領域５０１ｃが継ぎ目なく配置された領域を積層パネル５５０の表示領域５５１とすることが可能となる。

【0446】

積層パネル５５０は、表示パネル５００の数だけ、表示領域５５１を拡大することができる。このとき、全ての表示パネル５００に、撮像機能を有する表示パネル（すなわち、発光素子と受光素子とを有する画素を有する表示パネル）を用いることで、表示領域５５１の全域を撮像領域とすることができる。

【0447】

なお、これに限られず、撮像機能を有する表示パネルと、撮像機能を有さない（例えば受光素子を有さない）表示パネルとを組み合わせてもよい。例えば、必要な部分にのみ撮像機能を有する表示パネルを適用し、それ以外には撮像機能を有さない表示パネルを適用することもできる。

【0448】

［構成例２］
図１８Ｂでは一方向に複数の表示パネル５００を重ねて配置する構成を示したが、縦方向および横方向の二方向に複数の表示パネル５００を重ねて配置してもよい。

【0449】

図１９Ａは、図１８Ａとは領域５１０の形状が異なる表示パネル５００の例を示している。図１９Ａに示す表示パネル５００は、表示領域５０１の２辺に沿って可視光を透過する領域５１０が配置されている。

【0450】

図１９Ｂに図１９Ａに示した表示パネル５００を縦２つ、横２つ配置した積層パネル５５０の斜視概略図を示している。また図１９Ｃは、積層パネル５５０の表示面側とは反対側から見たときの斜視概略図である。

【0451】

図１９Ｂ、図１９Ｃにおいて、表示パネル５００ａの表示領域５０１ａの短辺に沿った領域と、表示パネル５００ｂの領域５１０ｂの一部が重畳して設けられている。また表示パネル５００ａの表示領域５０１ａの長辺に沿った領域と、表示パネル５００ｃの領域５１０ｃの一部が重畳して設けられている。また表示パネル５００ｄの領域５１０ｄは、表示パネル５００ｂの表示領域５０１ｂの長辺に沿った領域、及び表示パネル５００ｃの表示領域５０１ｃの短辺に沿った領域に重畳して設けられている。

【0452】

したがって、図１９Ｂに示すように、表示領域５０１ａ、表示領域５０１ｂ、表示領域５０１ｃおよび表示領域５０１ｄが継ぎ目なく配置された領域を積層パネル５５０の表示領域５５１とすることが可能となる。

【0453】

ここで、表示パネル５００に用いる一対の基板に可撓性を有する材料を用い、表示パネル５００が可撓性を有していることが好ましい。こうすることで、例えば図１９Ｂ、図１９Ｃ中の表示パネル５００ａに示すように、ＦＰＣ５１２ａ等が表示面側に設けられる場合にＦＰＣ５１２ａが設けられる側の表示パネル５００ａの一部を湾曲させ、ＦＰＣ５１２ａを隣接する表示パネル５００ｂの表示領域５０１ｂの下側にまで重畳するように配置することができる。その結果、ＦＰＣ５１２ａを表示パネル５００ｂの裏面と物理的に干渉することなく配置することができる。また、表示パネル５００ａと表示パネル５００ｂとを重ねて接着する際に、ＦＰＣ５１２ａの厚さを考慮する必要がないため、表示パネル５００ｂの領域５１０ｂの上面と、表示パネル５００ａの表示領域５０１ａの上面との高さの差を低減できる。その結果、表示領域５０１ａ上に位置する表示パネル５００ｂの端部が視認されてしまうことを抑制できる。

【0454】

さらに、各表示パネル５００に可撓性を持たせることで、表示パネル５００ｂの表示領域５０１ｂにおける上面の高さを、表示パネル５００ａの表示領域５０１ａにおける上面の高さと一致するように、表示パネル５００ｂを緩やかに湾曲させることができる。そのため、表示パネル５００ａと表示パネル５００ｂとが重畳する領域近傍を除き、各表示領域の高さを揃えることが可能で、積層パネル５５０の表示領域５５１に表示する画像の表示品位を高めることができる。

【0455】

上記では、表示パネル５００ａと表示パネル５００ｂの関係を例に説明したが、隣接する２つの表示パネル間でも同様である。

【0456】

また、隣接する２つの表示パネル５００間の段差を軽減するため、表示パネル５００の厚さは薄いほうが好ましい。例えば表示パネル５００の厚さを１ｍｍ以下、好ましくは３００μｍ以下、より好ましくは１００μｍ以下とすることが好ましい。

【0457】

また、積層パネル５５０の表示領域５５１を保護するための基板（例えば実施の形態１における第２の基板）を設けてもよい。このとき、当該基板は、表示パネルごとに設けられてもよいが、複数の表示パネルに亘って一つの基板が設けられていてもよい。

【0458】

なお、ここでは表示パネル５００を４つ積層する構成を示したが、表示パネル５００の数を増やすことにより、極めて大型の積層パネルとすることが可能となる。また、複数の表示パネル５００の配置方法を変えることで、積層パネルの表示領域の輪郭形状を円、楕円、多角形など、様々な形状にすることができる。また、表示パネル５００を立体的に配置することで、立体形状を有する表示領域を備える積層パネルを実現できる。

【0459】

［応用例］
上記積層パネルは、家屋もしくはビルの内壁もしくは外壁、または、車両の内装もしくは外装の曲面に沿って組み込むことができる。図２０に、本発明の一態様に係る積層パネルの車両への搭載例を示す。

【0460】

図２０に、表示部５００１を備えた車両の構成例を示す。表示部５００１には、上記積層パネルが適用されている。なお、図２０には表示部５００１が右ハンドルの車両に搭載された例を示すが、特に限定されず、左ハンドルの車両に搭載することもできる。この場合、図２０に示す構成の左右の配置が替わる。

【0461】

図２０には、運転席と助手席の周辺に配置されるダッシュボード５００２、ハンドル５００３、フロントガラス５００４などを示している。表示部５００１は、ダッシュボード５００２の所定の位置、具体的には運転者の回りに配置され、概略Ｔ字形状を有する。図２０には、複数の表示パネル５００７（表示パネル５００７ａ、５００７ｂ、５００７ｃ、５００７ｄ）を用いて形成される１つの表示部５００１を、ダッシュボード５００２に沿って設けた例を示しているが、表示部５００１は複数箇所に分けて配置してもよい。

【0462】

また、図２０には、助手席側のドア５００８ａ、運転席側のドア５００８ｂの表面に沿って、それぞれ表示部５００９ａ、表示部５００９ｂが設けられている。表示部５００９ａ及び表示部５００９ｂは、一つまたは複数の表示パネルを用いて形成することができる。

【0463】

表示部５００９ａと表示部５００９ｂとは、向かい合うように配置され、さらに表示部５００１が、表示部５００９ａの端部と表示部５００９ｂの端部とをつなぐように、ダッシュボード５００２に設けられている。これにより、運転手及び助手席の同乗者は、前方及び両側を、表示部５００１、表示部５００９ａ、及び表示部５００９ｂによって囲まれる状況となる。例えば、表示部５００９ａ、表示部５００１、及び表示部５００９ｂに一続きの画像を表示することにより、運転手及び同乗者に高い没入感を与えることができる。

【0464】

なお、複数の表示パネル５００７は可撓性を有していてもよい。この場合、表示部５００１を複雑な形状に加工することができ、表示部５００１をダッシュボード５００２などの曲面に沿って設ける構成、ハンドルの接続部分、計器の表示部、送風口５００６などに表示部５００１の表示領域を設けない構成などを容易に実現することができる。

【0465】

また、後側方の状況を撮影するカメラ５００５を車外に複数設けてもよい。図２０においてはサイドミラーの代わりにカメラ５００５を設置する例を示しているが、サイドミラーとカメラの両方を設置してもよい。

【0466】

カメラ５００５としては、ＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳカメラなどを用いることができる。また、これらのカメラに加えて、赤外線カメラを組み合わせて用いてもよい。赤外線カメラは、被写体の温度が高いほど出力レベルが高くなるため、人、動物等の生体を検知又は抽出することができる。

【0467】

カメラ５００５で撮像された画像は、表示パネル５００７のいずれか一または複数に出力することができる。この表示部５００１を用いて主に車両の運転を支援する。カメラ５００５によって後側方の状況を幅広い画角で撮影し、その画像を表示パネル５００７に表示することで、運転者の死角領域の視認が可能となり、事故の発生を防止することができる。

【0468】

また、本発明の一態様に係る表示システムを用いることにより、表示パネル５００７ａ、５００７ｂ、５００７ｃ、及び５００７ｄのつなぎ目における映像の不連続性を補償することができる。これにより、つなぎ目が目立たない映像の表示が可能となり、運転時における表示部５００１の視認性を向上させることができる。

【0469】

また、車のルーフ上などに距離画像センサを設け、距離画像センサによって得られた画像を表示部５００１に表示してもよい。距離画像センサとしては、イメージセンサ、ライダー（ＬＩＤＡＲ：Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）などを用いることができる。イメージセンサによって得られた画像と、距離画像センサによって得られた画像とを表示部５００１に表示することにより、より多くの情報を運転手に提供し、運転を支援することができる。

【0470】

また、表示部５００１は、地図情報、交通情報、テレビ映像、ＤＶＤ映像などを表示する機能を有していてもよい。例えば、表示パネル５００７ａ、５００７ｂ、５００７ｃ、及び５００７ｄを１つの表示画面として、地図情報を大きく表示することができる。なお、表示パネル５００７の数は、表示される映像に応じて増やすことができる。

【0471】

また、表示パネル５００７ａ、５００７ｂ、５００７ｃ、及び５００７ｄに表示される映像は、運転手の好みによって自由に設定することができる。例えば、テレビ映像、ＤＶＤ映像を左側の表示パネル５００７ｄに表示し、地図情報を中央部の表示パネル５００７ｂに表示し、計器類を右側の表示パネル５００７ｃに表示し、オーディオ類を変速ギア近傍（運転席と助手席の間）の表示パネル５００７ａに表示することができる。また、複数の表示パネル５００７を組み合わせることにより、表示部５００１にフェールセーフの機能を付加することができる。例えば、ある表示パネル５００７が何らかの原因で故障したとしても、表示領域を変更し、他の表示パネル５００７を用いて表示を行うことができる。

【0472】

表示部５００９ａ、表示部５００９ｂに表示される映像もまた、運転手または同乗者の好みに応じて自由に設定することができる。例えば助手席に子供が座っている場合には、表示部５００９ａにアニメなどの子供向けのコンテンツを表示することができる。

【0473】

また、表示部５００９ａ及び表示部５００９ｂに、カメラ５００５等で取得した画像から合成される、車窓から見える光景と連動した映像を表示することができる。すなわち、運転手及び同乗者にとって、ドア５００８ａ及びドア５００８ｂが透過して見える映像を、表示部５００９ａ及び表示部５００９ｂに表示することもできる。これにより、運転手及び同乗者は、まるで浮遊しているかのような感覚を体験することができる。

【0474】

また、表示パネル５００７ａ、５００７ｂ、５００７ｃ、及び５００７ｄの少なくとも一つに、撮像機能を有する表示パネルが適用されることが好ましい。また、表示部５００９ａ及び表示部５００９ｂに設けられる表示パネルのうちの一以上にも、撮像機能を有する表示パネルを適用することもできる。

【0475】

例えば、運転手が当該表示パネルに触れることで、車両は指紋認証、掌紋認証などの生体認証を行うことができる。車両は、生体認証によって運転手が認証された場合に、個人の好みの環境を整える機能を有していてもよい。例えば、シート位置の調整、ハンドル位置の調整、カメラ５００５の向きの調整、明るさの設定、エアコンの設定、ワイパーの速度（頻度）の設定、オーディオの音量の設定、オーディオの再生リストの読出しなどの一以上を、認証後に実行することが好ましい。

【0476】

また、生体認証によって運転手が認証された場合に、自動車を運転可能な状態、例えばエンジンがかかった状態とすることもでき、従来必要であった鍵が不要となるため好ましい。

【0477】

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。

【0478】

（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。

【0479】

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。

【0480】

また、金属酸化物は、スパッタリング法、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ：Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などの化学気相成長（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、原子層堆積（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などにより形成することができる。

【0481】

＜結晶構造の分類＞
酸化物半導体の結晶構造としては、アモルファス（ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ ａｍｏｒｐｈｏｕｓを含む）、ＣＡＡＣ（ｃ－ａｘｉｓ－ａｌｉｇｎｅｄ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）、ｎｃ（ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）、ＣＡＣ（ｃｌｏｕｄ－ａｌｉｇｎｅｄ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）、単結晶（ｓｉｎｇｌｅ ｃｒｙｓｔａｌ）、及び多結晶（ｐｏｌｙ ｃｒｙｓｔａｌ）等が挙げられる。

【0482】

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。例えば、ＧＩＸＤ（Ｇｒａｚｉｎｇ－Ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ ＸＲＤ）測定で得られるＸＲＤスペクトルを用いて評価することができる。なお、ＧＩＸＤ法は、薄膜法またはＳｅｅｍａｎｎ－Ｂｏｈｌｉｎ法ともいう。

【0483】

例えば、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、結晶構造を有する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。

【0484】

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。例えば、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、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。

【0485】

＜＜酸化物半導体の構造＞＞
なお、酸化物半導体は、構造に着目した場合、上記とは異なる分類となる場合がある。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。

【0486】

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。

【0487】

［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。

【0488】

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。

【0489】

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。

【0490】

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。

【0491】

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。

【0492】

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、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。

【0493】

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。

【0494】

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、欠陥の生成などによって低下する場合があるため、ＣＡＡＣ－ＯＳは不純物及び欠陥（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。

【0495】

［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または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。

【0496】

［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。

【0497】

＜＜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。

【0498】

［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。

【0499】

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。

【0500】

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。

【0501】

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。

【0502】

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。

【0503】

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。

【0504】

ＣＡＣ－ＯＳは、例えば基板を加熱しない条件で、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。

【0505】

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。

【0506】

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。

【0507】

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。

【0508】

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。

【0509】

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。

【0510】

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。

【0511】

＜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。

【0512】

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。

【0513】

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。

【0514】

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。

【0515】

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。

【0516】

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。

【0517】

＜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。

【0518】

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、炭素などが含まれると、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または炭素の濃度と、酸化物半導体との界面近傍のシリコンまたは炭素の濃度（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。

【0519】

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。

【0520】

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。

【0521】

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。

【0522】

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。

【0523】

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。

【0524】

（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２１～図２３を用いて説明する。

【0525】

本発明の一態様の電子機器は、表示部で撮像を行うこと、タッチ操作を検出することなどができる。これにより、電子機器の機能性、利便性などを高めることができる。

【0526】

本発明の一態様の電子機器としては、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。

【0527】

本発明の一態様の電子機器は、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。

【0528】

本発明の一態様の電子機器は、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。

【0529】

図２１Ａ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。

【0530】

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。

【0531】

表示部６５０２に、実施の形態２で示した表示装置を適用することができる。

【0532】

図２１Ｂは、筐体６５０１のマイク６５０６側の端部を含む断面概略図である。

【0533】

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。

【0534】

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。

【0535】

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。

【0536】

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。

【0537】

表示パネル６５１１に、実施の形態２で示した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。

【0538】

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。

【0539】

図２２Ａ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。

【0540】

表示部７０００に、実施の形態２で示した表示装置を適用することができる。

【0541】

図２２Ａ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、または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。

【0542】

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。

【0543】

図２２Ｂ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。

【0544】

表示部７０００に、実施の形態２で示した表示装置を適用することができる。

【0545】

図２２Ｃ、図２２Ｄに、デジタルサイネージの一例を示す。

【0546】

図２２Ｃ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。

【0547】

図２２Ｄ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。

【0548】

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。

【0549】

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。

【0550】

また、図２２Ｃ、図２２Ｄ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。

【0551】

図２２Ｃ、図２２Ｄにおいて、情報端末機７３１１または情報端末機７４１１の表示部に、実施の形態２で示した表示装置を適用することができる。

【0552】

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。

【0553】

図２３Ａ～図２３Ｆ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。

【0554】

図２３Ａ～図２３Ｆに示す電子機器は、様々な機能を有する。例えば、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付または時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、無線通信機能、記録媒体に記録されているプログラムまたはデータを読み出して処理する機能、等を有することができる。なお、電子機器の機能はこれらに限られず、様々な機能を有することができる。電子機器は、複数の表示部を有していてもよい。また、電子機器にカメラ等を設け、静止画または動画などを撮影し、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。

【0555】

図２３Ａ～図２３Ｆに示す電子機器の詳細について、以下説明を行う。

【0556】

図２３Ａ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、画像情報などをその複数の面に表示することができる。図２３Ａ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、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。

【0557】

図２３Ｂ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。

【0558】

図２３Ｃ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、充電を行うこと、などもできる。なお、充電動作は無線給電により行ってもよい。

【0559】

図２３Ｄ～図２３Ｆ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２３Ｄは携帯情報端末９２０１を展開した状態、図２３Ｆは折り畳んだ状態、図２３Ｅは図２３Ｄと図２３Ｆ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。

【0560】

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。

【実施例】

【0561】

本実施例では、本発明の一態様の受光素子を作製し、その特性を評価した結果について説明する。

【0562】

本実施例では、２つの受光素子（Ｓａｍｐｌｅ Ａ１、Ａ２）を作製した。本実施例で作製した２つの受光素子は、活性層の構成以外は同様の構成を用いた。

【0563】

本実施例で用いる材料の化学式を以下に示す。

【0564】

【化1】

【0565】

本実施例で作製した受光素子の具体的な構成について、表１に示す。受光素子の構成は、図１０Ａで例示した受光素子２７０ＰＤを援用できる。なお本実施例では、共通電極２７５上にバッファ層を形成した。

【0566】

【表1】

【0567】

画素電極２７１（第１の電極ともいう）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、膜厚が１００ｎｍとなるように成膜することで、形成した。

【0568】

次いで、画素電極２７１が形成された基材を水で洗浄し、２００℃で１時間焼成した後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。その後、１０^－４Ｐａ程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、１７０℃で３０分間の真空焼成を行った。その後、基板を３０分程度放冷した。

【0569】

正孔注入層２８１は、Ｎ，Ｎ－ビス（４－ビフェニル）－６－フェニルベンゾ［ｂ］ナフト［１，２－ｄ］フラン－８－アミン（略称：ＢＢＡＢｎｆ）と、電子アクセプター材料（ＯＣＨＤ－００１）とを、重量比がＢＢＡＢｎｆ：ＯＣＨＤ－００１＝１：０．１０となるように共蒸着することで、形成した。正孔注入層２８１は、膜厚が１０ｎｍとなるように形成した。

【0570】

正孔輸送層２８２は、ＢＢＡＢｎｆを膜厚が４０ｎｍとなるように蒸着することで、形成した。

【0571】

Ｓａｍｐｌｅ Ａ１における活性層２７３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２７３は、膜厚が６０ｎｍとなるように形成した。

【0572】

Ｓａｍｐｌｅ Ａ２における活性層２７３は、Ｎ，Ｎ’－ジメチル－３，４，９，１０－ペリレンテトラカルボン酸ジイミド（略称：Ｍｅ－ＰＴＣＤＩ）を、膜厚が５４ｎｍとなるように蒸着した後、Ｒｕｂｒｅｎｅを、膜厚が６ｎｍとなるように蒸着することで、形成した。

【0573】

電子輸送層２８４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）を、膜厚が１０ｎｍとなるように蒸着し、続けて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）を、膜厚が１０ｎｍとなるように蒸着することで、形成した。

【0574】

電子注入層２８５は、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を、膜厚が１ｎｍとなるように蒸着することで、形成した。

【0575】

共通電極２７５（第２の電極ともいう）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。

【0576】

さらに、共通電極２７５上に、バッファ層として、４，４’，４’’－（ベンゼン－１，３，５－トリイル）トリ（ジベンゾチオフェン）（略称：ＤＢＴ３Ｐ－ＩＩ）を、膜厚が８０ｎｍとなるように蒸着することで、形成した。

【0577】

以上により、活性層の構成の異なるＳａｍｐｌｅ Ａ１とＳａｍｐｌｅ Ａ２をそれぞれ作製した。

【0578】

表２に、各受光素子の活性層の材料における、ＨＯＭＯ準位、ＬＵＭＯ準位、及び成膜温度を示している。成膜温度については、下段に成膜速度を合わせて示している。Ｓａｍｐｌｅ Ａ２で用いた活性層は、Ｓａｍｐｌｅ Ａ１と比較して成膜温度を低くでき、且つ成膜速度を高められる材料の組み合わせであることが分かる。

【0579】

【表2】

【0580】

また、図２４Ａ、図２４Ｂに、活性層の材料の吸収係数の波長依存性を示す。図２４ＡはＳａｍｐｌｅ Ａ１、図２４ＢはＳａｍｐｌｅ Ａ２について示している。各図において、横軸に波長（λ［ｎｍ］）を、縦軸に規格化した吸収係数（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ ａｂｓｏｒｂａｎｃｅ）を示している。

【0581】

図２４Ａに示すように、Ｓａｍｐｌｅ Ａ１は、アクセプターの吸収が長波長側にまで広がっている。また、Ｓａｍｐｌｅ Ａ１では、アクセプターの重量を９０ｗｔ％としている。そのためＳａｍｐｌｅ Ａ１は、可視域の広い範囲に感度を有する受光素子である。

【0582】

一方、図２４Ｂに示すように、Ｓａｍｐｌｅ Ａ２は、アクセプター及びドナーの吸収が緑の波長域に位置している。特にドナーはアクセプターよりも狭い波長域に鋭い吸収ピークを有する。Ｓａｍｐｌｅ Ａ２では、ドナーが活性層全体の９０％を占めているため、Ｓａｍｐｌｅ Ａ２は、緑の波長域に高い感度を有する受光素子である。

【0583】

続いて、各受光素子の電流－電圧特性を測定した。測定は、５２５ｎｍの単色光を放射照度１２．５μＷ／ｃｍ^２で照射したとき（Ｐｈｏｔｏと表記）と、暗状態（Ｄａｒｋと表記）とで、それぞれ行った。図２５Ａ、図２５Ｂに、電流－電圧特性を示す。図２５ＡはＳａｍｐｌｅ Ａ１、図２５ＢはＳａｍｐｌｅ Ａ２についての測定結果である。各図において、横軸に電圧（Ｖ［Ｖ］）を、縦軸に電流密度（Ｊ［ｍＡ／ｃｍ^２］）を示している。

【0584】

図２５Ａ、図２５Ｂに示すように、Ｓａｍｐｌｅ Ａ１及びＳａｍｐｌｅ Ａ２のいずれも、良好な飽和特性を示すことが確認できた。

【0585】

また、図２６Ａには、外部量子効率（ＥＱＥ：Ｅｘｔｅｒｎａｌ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）の波長依存性を示す。ＥＱＥは、電圧を－４Ｖとし、放射照度を１２．５μＷ／ｃｍ^２として、波長を変えて測定した。図２６Ａにおいて、横軸に波長（λ［ｎｍ］）を、縦軸にＥＱＥ（［％］）を示している。

【0586】

図２６Ａより、いずれの受光素子も、５２５ｎｍ付近に最も感度の高いピークを有することが確認できた。さらに、Ｓａｍｐｌｅ Ａ１は、Ｓａｍｐｌｅ Ａ２と比較して、特に長波長側に広い感度を有することが確認できた。一方、Ｓａｍｐｌｅ Ａ２は緑の波長域に選択的に感度を有することが確認できた。

【0587】

続いて、各受光素子の信頼性を評価した。信頼性の評価は、白色ＬＥＤを用いて、５０００Ｋの光を１００ｋｌｕｘの照度で受光素子に照射し、電圧を－４Ｖ、温度２５℃の条件で保持したときの、電流密度を測定した。図２６Ｂに、各受光素子の測定結果を示す。図２６Ｂにおいて、横軸に時間（Ｔｉｍｅ［ｈ］）を、縦軸に規格化した電流密度（Ｊ、ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ）を示している。図２６Ｂに示すように、いずれの受光素子も高い信頼性を有することが確認できた。

【符号の説明】

【0588】

１０、１０ａ、１０ｂ：表示装置：１１、１２：基板：１３、１４：樹脂層：１５：機能層：１６：樹脂層：１７：保護層：２０：受光素子：２１：導電層：２２：光電変換層：２３：導電層：２５：遮光層：３０、３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂ：発光素子：３１：導電層：３２：ＥＬ層：４０、４０ａ：画素：４１：絶縁層：４２：保護層：４３：導電層：５０：指：５１、５２：光：５５：樹脂層：５６ａ、５６ｂ、５７：導電層：５８：絶縁層、５００、５００ａ～５００ｄ：表示パネル：５０１、５０１ａ～５０１ｄ：表示領域：５１０、５１０ｂ～５１０ｄ：領域：５１２ａ～５１２ｄ：ＦＰＣ：５２０、５２０ｂ、５２０ｃ：領域：５５０：積層パネル、５５１：表示領域、５００１：表示部：５００２：ダッシュボード：５００３：ハンドル：５００４：フロントガラス：５００５：カメラ：５００６：送風口：５００７、５００７ａ～５００７ｄ：表示パネル：５００８ａ、５００８ｂ：ドア：５００９ａ、５００９ｂ：表示部

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図6D】

【図6E】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図7D】

【図7E】

【図7F】

【図7G】

【図7H】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図8D】

【図9A】

【図9B】

【図9C】

【図9D】

【図9E】

【図9F】

【図9G】

【図9H】

【図9I】

【図10A】

【図10B】

【図11A】

【図11B】

【図11C】

【図11D】

【図11E】

【図11F】

【図11G】

【図12A】

【図12B】

【図12C】

【図13A】

【図13B】

【図13C】

【図14A】

【図14B】

【図15】

【図16A】

【図16B】

【図16C】

【図17A】

【図17B】

【図17C】

【図17D】

【図17E】

【図18A】

【図18B】

【図19A】

【図19B】

【図19C】

【図20】

【図21A】

【図21B】

【図22A】

【図22B】

【図22C】

【図22D】

【図23A】

【図23B】

【図23C】

【図23D】

【図23E】

【図23F】

【図24A】

【図24B】

【図25A】

【図25B】

【図26A】

【図26B】