JP7478097B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

本発明の一態様は、表示装置、表示モジュール、及び電子機器に関する。本発明の一態様は、受光素子と発光素子とを有する表示装置に関する。

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

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

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、直流低電圧電源を用いて駆動可能である等の特徴を有し、表示装置に応用されている。例えば、特許文献１に、有機ＥＬ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。

特開２０１４－１９７５２２号公報

本発明の一態様は、光検出機能を有する表示装置を提供することを課題の一とする。本発明の一態様は、利便性の高い表示装置を提供することを課題の一とする。本発明の一態様は、多機能の表示装置を提供することを課題の一とする。本発明の一態様は、新規な表示装置を提供することを課題の一とする。

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

本発明の一態様は、表示部に、受光素子及び第１の発光素子を有する表示装置である。受光素子は、第１の画素電極、活性層、及び共通電極を有する。第１の発光素子は、第２の画素電極、発光層、及び共通電極を有する。活性層は、第１の画素電極上に位置する。活性層は、第１の有機化合物を有する。発光層は、第２の画素電極上に位置する。発光層は、第１の有機化合物とは異なる第２の有機化合物を有する。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。

本発明の一態様は、表示部に、受光素子及び第１の発光素子を有する表示装置である。受光素子は、第１の画素電極、共通層、活性層、及び共通電極を有する。第１の発光素子は、第２の画素電極、共通層、発光層、及び共通電極を有する。活性層は、第１の画素電極上に位置する。活性層は、第１の有機化合物を有する。発光層は、第２の画素電極上に位置する。発光層は、第１の有機化合物とは異なる第２の有機化合物を有する。共通層は、第１の画素電極上及び第２の画素電極上に位置する。共通層は、活性層と重なる部分と、発光層と重なる部分と、を有する。共通電極は、共通層及び活性層を介して第１の画素電極と重なる部分と、共通層及び発光層を介して第２の画素電極と重なる部分と、を有する。

本発明の一態様は、表示部に、受光素子、第１の発光素子、及び第２の発光素子を有する表示装置である。受光素子は、第１の画素電極、共通層、活性層、及び共通電極を有する。第１の発光素子は、第２の画素電極、共通層、第１の発光層、及び共通電極を有する。第２の発光素子は、第３の画素電極、共通層、第２の発光層、及び共通電極を有する。活性層は、第１の画素電極上に位置する。活性層は、第１の有機化合物を有する。第１の発光層は、第２の画素電極上に位置する。第１の発光層は、第１の有機化合物とは異なる第２の有機化合物を有する。第２の発光層は、第３の画素電極上に位置する。第２の発光層は、第１の有機化合物及び第２の有機化合物とは異なる第３の有機化合物を有する。共通層は、第１の画素電極上、第２の画素電極上、及び第３の画素電極上に位置する。共通層は、活性層と重なる部分と、第１の発光層と重なる部分と、第２の発光層と重なる部分と、を有する。共通電極は、共通層及び活性層を介して第１の画素電極と重なる部分と、共通層及び第１の発光層を介して第２の画素電極と重なる部分と、共通層及び第２の発光層を介して第３の画素電極と重なる部分と、を有する。

表示部は、さらに、レンズを有することが好ましい。レンズは、受光素子と重なる部分を有することが好ましい。レンズを透過した光が、受光素子に入射する。

表示部は、さらに、隔壁を有することが好ましい。隔壁は、第１の画素電極の端部及び第２の画素電極の端部を覆うことが好ましい。隔壁は、第１の画素電極と第２の画素電極とを電気的に絶縁する機能を有することが好ましい。隔壁は、第１の発光素子が発した光の少なくとも一部を吸収する機能を有することが好ましい。

表示部は、さらに、有色層を有することが好ましい。有色層は、第１の画素電極の上面に接する部分と、隔壁の側面に接する部分と、を有することが好ましい。

または、表示部は、さらに、絶縁層及び有色層を有することが好ましい。

有色層、第１の画素電極、及び第２の画素電極は、それぞれ、絶縁層の上面に接する部分を有することが好ましい。このとき、隔壁は、有色層の上面及び側面を覆うことが好ましい。

または、隔壁、第１の画素電極、及び第２の画素電極は、それぞれ、絶縁層の上面に接する部分を有することが好ましい。このとき、隔壁は、絶縁層に達する開口を有することが好ましく、有色層は、開口を介して絶縁層と接する部分と、隔壁の上面に接する部分と、を有することが好ましい。

有色層は、カラーフィルタまたはブラックマトリクスを有することが好ましい。

表示部は、さらに、遮光層を有することが好ましい。遮光層の端部は、レンズの端部と重なることが好ましい。遮光層は、隔壁と重なることが好ましい。

表示部は、可撓性を有することが好ましい。

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

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

本発明の一態様により、光検出機能を有する表示装置を提供できる。本発明の一態様により、利便性の高い表示装置を提供できる。本発明の一態様により、多機能の表示装置を提供できる。本発明の一態様により、新規な表示装置を提供できる。

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

図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃ、図１Ｄは表示装置の一例を示す断面図である。図１Ｅ、図１Ｆ、図１Ｇ、図１Ｈは画素の一例を示す上面図である。
図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃは表示装置の一例を示す断面図である。
図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃは表示装置の一例を示す断面図である。
図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃは表示装置の一例を示す断面図である。
図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃは表示装置の一例を示す断面図である。
図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃは表示装置の一例を示す断面図である。
図７は表示装置の一例を示す斜視図である。
図８は表示装置の一例を示す断面図である。
図９Ａ、図９Ｂは表示装置の一例を示す断面図である。
図１０Ａ、図１０Ｂ、図１０Ｃは表示装置の一例を示す断面図である。
図１１は表示装置の一例を示す断面図である。
図１２Ａ、図１２Ｂは画素回路の一例を示す回路図である。
図１３Ａ、図１３Ｂは電子機器の一例を示す図である。
図１４Ａ、図１４Ｂ、図１４Ｃ、図１４Ｄは電子機器の一例を示す図である。
図１５Ａ、図１５Ｂ、図１５Ｃ、図１５Ｄ、図１５Ｅ、図１５Ｆは電子機器の一例を示す図である。
図１６Ａ、図１６Ｂは実施例１における計算に用いた要素の位置関係を示す断面図である。
図１７は実施例１における計算結果を示す図である。
図１８は実施例１における計算結果を示す図である。
図１９は実施例２における受光素子の特性を示す図である。
図２０Ａ、図２０Ｂ、図２０Ｃ、図２０Ｄは実施例２における撮像結果である。
図２１は実施例３における表示装置の画素を構成するデバイス構造を示す図である。
図２２は実施例３における分光感度の波長依存性と正孔輸送層の膜厚の関係を示す図である。
図２３は実施例３における入射光強度と光電流の関係を示す図である。
図２４は実施例３における表示装置の表示結果である。
図２５は実施例３における表示装置の撮像結果である。

実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

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。

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

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

（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置について図１～図１１を用いて説明する。

本実施の形態の表示装置は、表示部に、受光素子と発光素子とを有する。具体的には、表示部に、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、当該表示部には、受光素子がマトリクス状に配置されており、表示部は、受光部としての機能も有する。受光部は、イメージセンサやタッチセンサに用いることができる。つまり、受光部で光を検出することで、画像を撮像することや、対象物（指やペンなど）の近接もしくは接触を検出することができる。

本実施の形態の表示装置では、表示部が有する発光素子の発光を対象物が反射した際、受光素子がその反射光を検出できるため、暗い場所でも、撮像やタッチ（ニアタッチを含む）検出が可能である。

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

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

本実施の形態の表示装置は、受光素子を用いて、光を検出する機能を有する。

受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、受光素子を用いて、画像を撮像することができる。

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

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

また、受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、受光素子を用いて、対象物の近接または接触を検出することができる。

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。入射する光量に基づき、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。

本発明の一態様では、発光素子として有機ＥＬ素子を用い、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。そのため、作製工程を大幅に増やすことなく、表示装置に受光素子を内蔵することができる。例えば、受光素子の活性層と発光素子の発光層とを作り分け、それ以外の層は、発光素子と受光素子とで同一の構成にすることができる。なお、受光素子と発光素子とが共通で有する層は、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。

図１Ａ～図１Ｄに、本発明の一態様の表示装置の断面図を示す。

図１Ａに示す表示装置５０Ａは、基板５１と基板５９との間に、受光素子を有する層５３と、発光素子を有する層５７と、を有する。

図１Ｂに示す表示装置５０Ｂは、基板５１と基板５９との間に、受光素子を有する層５３、トランジスタを有する層５５、及び、発光素子を有する層５７を有する。

表示装置５０Ａ及び表示装置５０Ｂは、発光素子を有する層５７から、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）の光が射出される構成である。

本発明の一態様の表示装置は、マトリクス状に配置された複数の画素を有する。１つの画素は、１つ以上の副画素を有する。１つの副画素は、１つの発光素子を有する。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、受光素子を有する。受光素子は、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を有していてもよい。

トランジスタを有する層５５は、第１のトランジスタ及び第２のトランジスタを有することが好ましい。第１のトランジスタは、受光素子と電気的に接続される。第２のトランジスタは、発光素子と電気的に接続される。

本発明の一態様の表示装置は、表示装置に接触している指などの対象物を検出する機能を有していてもよい。例えば、図１Ｃに示すように、発光素子を有する層５７において発光素子が発した光を、表示装置５０Ｂに接触した指５２が反射することで、受光素子を有する層５３における受光素子がその反射光を検出する。これにより、表示装置５０Ｂに指５２が接触したことを検出することができる。

本発明の一態様の表示装置は、図１Ｄに示すように、表示装置５０Ｂに近接している（接触していない）対象物を検出または撮像する機能を有していてもよい。

図１Ｅ～図１Ｈに、画素の一例を示す。

図１Ｅ、図１Ｆに示す画素は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３つの副画素（３つの発光素子）と、受光素子ＰＤと、を有する。図１Ｅは、２×２のマトリクス状に、３つの副画素と受光素子ＰＤとが配置されている例であり、図１Ｆは、横１列に、３つの副画素と受光素子ＰＤとが配置されている例である。

図１Ｇに示す画素は、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの４つの副画素（４つの発光素子）と、受光素子ＰＤと、を有する。

図１Ｈに示す画素は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３つの副画素と、赤外光を発する発光素子ＩＲと、受光素子ＰＤとを有する。このとき、受光素子ＰＤは、赤外光を検出する機能を有することが好ましい。受光素子ＰＤは、可視光及び赤外光の双方を検出する機能を有していてもよい。センサの用途に応じて、受光素子ＰＤが検出する光の波長を決定することができる。

以下では、図２～図５を用いて、本発明の一態様の表示装置の、詳細な構成について説明する。

［表示装置１０Ａ］
図２Ａに表示装置１０Ａの断面図を示す。

表示装置１０Ａは、受光素子１１０及び発光素子１９０を有する。

受光素子１１０は、画素電極１１１、共通層１１２、活性層１１３、共通層１１４、及び共通電極１１５を有する。

発光素子１９０は、画素電極１９１、共通層１１２、発光層１９３、共通層１１４、及び共通電極１１５を有する。

画素電極１１１、画素電極１９１、共通層１１２、活性層１１３、発光層１９３、共通層１１４、及び共通電極１１５は、それぞれ、単層構造であってもよく、積層構造であってもよい。

画素電極１１１及び画素電極１９１は、絶縁層２１４上に位置する。画素電極１１１と画素電極１９１は、同一の材料及び同一の工程で形成することができる。

共通層１１２は、画素電極１１１上及び画素電極１９１上に位置する。共通層１１２は、受光素子１１０と発光素子１９０に共通で用いられる層である。

活性層１１３は、共通層１１２を介して、画素電極１１１と重なる。発光層１９３は、共通層１１２を介して、画素電極１９１と重なる。活性層１１３は、第１の有機化合物を有し、発光層１９３は、第１の有機化合物とは異なる第２の有機化合物を有する。

共通層１１４は、共通層１１２上、活性層１１３上、及び発光層１９３上に位置する。共通層１１４は、受光素子１１０と発光素子１９０に共通で用いられる層である。

共通電極１１５は、共通層１１２、活性層１１３、及び共通層１１４を介して、画素電極１１１と重なる部分を有する。また、共通電極１１５は、共通層１１２、発光層１９３、及び共通層１１４を介して、画素電極１９１と重なる部分を有する。共通電極１１５は、受光素子１１０と発光素子１９０に共通で用いられる層である。

本実施の形態の表示装置では、受光素子１１０の活性層１１３に有機化合物を用いる。受光素子１１０は、活性層１１３以外の層を、発光素子１９０（ＥＬ素子）と共通の構成にすることができる。そのため、発光素子１９０の作製工程に、活性層１１３を成膜する工程を追加するのみで、発光素子１９０の形成と並行して受光素子１１０を形成することができる。また、発光素子１９０と受光素子１１０とを同一基板上に形成することができる。したがって、作製工程を大幅に増やすことなく、表示装置に受光素子１１０を内蔵することができる。

表示装置１０Ａでは、受光素子１１０の活性層１１３と、発光素子１９０の発光層１９３と、を作り分ける以外は、受光素子１１０と発光素子１９０が共通の構成である例を示す。ただし、受光素子１１０と発光素子１９０の構成はこれに限定されない。受光素子１１０と発光素子１９０は、活性層１１３と発光層１９３のほかにも、互いに作り分ける層を有していてもよい（後述の表示装置１０Ｋ、１０Ｌ、１０Ｍ参照）。受光素子１１０と発光素子１９０は、共通で用いられる層（共通層）を１層以上有することが好ましい。これにより、作製工程を大幅に増やすことなく、表示装置に受光素子１１０を内蔵することができる。

表示装置１０Ａは、一対の基板（基板１５１及び基板１５２）間に、受光素子１１０、発光素子１９０、トランジスタ４１、及びトランジスタ４２等を有する。

受光素子１１０において、それぞれ画素電極１１１及び共通電極１１５の間に位置する共通層１１２、活性層１１３、及び共通層１１４は、有機層（有機化合物を含む層）ということもできる。画素電極１１１は可視光を反射する機能を有することが好ましい。画素電極１１１の端部は隔壁２１６によって覆われている。共通電極１１５は可視光を透過する機能を有する。

受光素子１１０は、光を検知する機能を有する。具体的には、受光素子１１０は、表示装置１０Ａの外部から入射される光２２を受光し、電気信号に変換する、光電変換素子である。光２２は、発光素子１９０の発光を対象物が反射した光ということもできる。また、光２２は、後述するレンズを介して受光素子１１０に入射してもよい。本実施の形態では、発光素子１９０と揃えて、画素電極１１１が陽極として機能し、共通電極１１５が陰極として機能するものとして説明する。つまり、受光素子１１０は、画素電極１１１と共通電極１１５との間に逆バイアスをかけて駆動することで、受光素子１１０に入射する光を検出し電荷を発生させることができる。

基板１５２の基板１５１側の面には、遮光層ＢＭが設けられている。遮光層ＢＭは、受光素子１１０と重なる位置及び発光素子１９０と重なる位置に開口を有する。遮光層ＢＭを設けることで、受光素子１１０が光を検出する範囲を制御することができる。

遮光層ＢＭとしては、発光素子からの発光を遮る材料を用いることができる。遮光層ＢＭは、可視光を吸収することが好ましい。遮光層ＢＭとして、例えば、金属材料、又は、顔料（カーボンブラックなど）もしくは染料を含む樹脂材料等を用いてブラックマトリクスを形成することができる。遮光層ＢＭは、赤色のカラーフィルタ、緑色のカラーフィルタ、及び青色のカラーフィルタの積層構造であってもよい。

ここで、発光素子１９０の発光が対象物によって反射された光を受光素子１１０は検出する。しかし、発光素子１９０の発光が、表示装置１０Ａ内で反射され、対象物を介さずに、受光素子１１０に入射されてしまう場合がある。遮光層ＢＭは、このような迷光の影響を抑制することができる。例えば、遮光層ＢＭが設けられていない場合、発光素子１９０が発した光２３ａは、基板１５２で反射され、反射光２３ｂが受光素子１１０に入射することがある。遮光層ＢＭを設けることで、反射光２３ｂが受光素子１１０に入射することを抑制できる。これにより、ノイズを低減し、受光素子１１０を用いたセンサの感度を高めることができる。

発光素子１９０において、それぞれ画素電極１９１及び共通電極１１５の間に位置する共通層１１２、発光層１９３、及び共通層１１４は、ＥＬ層ということもできる。画素電極１９１は可視光を反射する機能を有することが好ましい。画素電極１９１の端部は隔壁２１６によって覆われている。画素電極１１１と画素電極１９１とは隔壁２１６によって互いに電気的に絶縁されている。共通電極１１５は可視光を透過する機能を有する。

発光素子１９０は、可視光を発する機能を有する。具体的には、発光素子１９０は、画素電極１９１と共通電極１１５との間に電圧を印加することで、基板１５２側に光を射出する電界発光素子である（発光２１参照）。

発光層１９３は、受光素子１１０の受光領域と重ならないように形成されることが好ましい。これにより、発光層１９３が光２２を吸収することを抑制でき、受光素子１１０に照射される光量を多くすることができる。

画素電極１１１は、絶縁層２１４に設けられた開口を介して、トランジスタ４１が有するソースまたはドレインと電気的に接続される。画素電極１１１の端部は、隔壁２１６によって覆われている。

画素電極１９１は、絶縁層２１４に設けられた開口を介して、トランジスタ４２が有するソースまたはドレインと電気的に接続される。画素電極１９１の端部は、隔壁２１６によって覆われている。トランジスタ４２は、発光素子１９０の駆動を制御する機能を有する。

トランジスタ４１とトランジスタ４２とは、同一の層（図２Ａでは基板１５１）上に接している。

受光素子１１０と電気的に接続される回路の少なくとも一部は、発光素子１９０と電気的に接続される回路と同一の材料及び同一の工程で形成されることが好ましい。これにより、２つの回路を別々に形成する場合に比べて、表示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。

受光素子１１０及び発光素子１９０は、それぞれ、保護層１９５に覆われていることが好ましい。図２Ａでは、保護層１９５が、共通電極１１５上に接して設けられている。保護層１９５を設けることで、受光素子１１０及び発光素子１９０に水などの不純物が入り込むことを抑制し、受光素子１１０及び発光素子１９０の信頼性を高めることができる。また、接着層１４２によって、保護層１９５と基板１５２とが貼り合わされている。

なお、図３Ａに示すように、受光素子１１０上及び発光素子１９０上に保護層を有していなくてもよい。図３Ａでは、接着層１４２によって、共通電極１１５と基板１５２とが貼り合わされている。

［表示装置１０Ｂ］
図２Ｂに表示装置１０Ｂの断面図を示す。なお、以降の表示装置の説明において、先に説明した表示装置と同様の構成については、説明を省略することがある。

図２Ｂに示す表示装置１０Ｂは、表示装置１０Ａの構成に加え、レンズ１４９を有する。

本実施の形態の表示装置は、レンズ１４９を有していてもよい。レンズ１４９は、受光素子１１０と重なる位置に設けられている。表示装置１０Ｂでは、レンズ１４９が基板１５２に接して設けられている。表示装置１０Ｂが有するレンズ１４９は、基板１５１側に凸面を有している。または、レンズ１４９は基板１５２側に凸面を有していてもよい。

基板１５２の同一面上に遮光層ＢＭとレンズ１４９との双方を形成する場合、形成順は問わない。図２Ｂでは、レンズ１４９を先に形成する例を示すが、遮光層ＢＭを先に形成してもよい。図２Ｂでは、レンズ１４９の端部が遮光層ＢＭによって覆われている。

表示装置１０Ｂは、光２２がレンズ１４９を介して受光素子１１０に入射する構成である。レンズ１４９を有すると、レンズ１４９を有さない場合に比べて、受光素子１１０の撮像範囲を狭くすることができ、隣接する受光素子１１０と撮像範囲が重なることを抑制できる。これにより、ぼやけの少ない、鮮明な画像を撮像できる。また、受光素子１１０の撮像範囲が同じ場合、レンズ１４９を有すると、レンズ１４９を有さない場合に比べて、ピンホールの大きさ（図２Ｂでは受光素子１１０と重なるＢＭの開口の大きさに相当する）を大きくすることができる。したがって、レンズ１４９を有することで、受光素子１１０に入射する光量を増やすことができる。

図３Ｂ、図３Ｃに示す表示装置も、それぞれ、図２Ｂに示す表示装置１０Ｂと同様に、光２２がレンズ１４９を介して受光素子１１０に入射する構成である。

図３Ｂでは、レンズ１４９が保護層１９５の上面に接して設けられている。図３Ｂに示す表示装置が有するレンズ１４９は、基板１５２側に凸面を有している。

図３Ｃに示す表示装置は、基板１５２の表示面側に、レンズアレイ１４６が設けられている。レンズアレイ１４６が有するレンズは、受光素子１１０と重なる位置に設けられている。基板１５２の基板１５１側の面には、遮光層ＢＭが設けられていることが好ましい。

本実施の形態の表示装置に用いるレンズの形成方法としては、基板上または受光素子上にマイクロレンズなどのレンズを直接形成してもよいし、別途作製されたマイクロレンズアレイなどのレンズアレイを基板に貼り合わせてもよい。

［表示装置１０Ｃ］
図２Ｃに表示装置１０Ｃの断面図を示す。

図２Ｃに示す表示装置１０Ｃは、基板１５１、基板１５２、及び隔壁２１６を有さず、基板１５３、基板１５４、接着層１５５、絶縁層２１２、及び隔壁２１７を有する点で、表示装置１０Ａと異なる。

基板１５３と絶縁層２１２とは接着層１５５によって貼り合わされている。基板１５４と保護層１９５とは接着層１４２によって貼り合わされている。

表示装置１０Ｃは、作製基板上に形成された絶縁層２１２、トランジスタ４１、トランジスタ４２、受光素子１１０、及び発光素子１９０等を、基板１５３上に転置することで作製される構成である。基板１５３及び基板１５４は、それぞれ、可撓性を有することが好ましい。これにより、表示装置１０Ｃの可撓性を高めることができる。例えば、基板１５３及び基板１５４には、それぞれ、樹脂を用いることが好ましい。

基板１５３及び基板１５４としては、それぞれ、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）樹脂、ポリアミド樹脂（ナイロン、アラミド等）、ポリシロキサン樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂、ＡＢＳ樹脂、セルロースナノファイバー等を用いることができる。基板１５３及び基板１５４の一方または双方に、可撓性を有する程度の厚さのガラスを用いてもよい。

本実施の形態の表示装置が有する基板には、光学等方性が高いフィルムを用いてもよい。光学等方性が高いフィルムとしては、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ、セルローストリアセテートともいう）フィルム、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）フィルム、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）フィルム、及びアクリルフィルム等が挙げられる。

隔壁２１７は、発光素子が発した光を吸収することが好ましい。隔壁２１７として、例えば、顔料もしくは染料を含む樹脂材料等を用いてブラックマトリクスを形成することができる。また、茶色レジスト材料を用いることで、着色された絶縁層で隔壁２１７を構成することができる。

発光素子１９０が発した光２３ｃは、基板１５４及び隔壁２１７で反射され、反射光２３ｄが受光素子１１０に入射することがある。また、光２３ｃが隔壁２１７を透過し、トランジスタまたは配線等で反射されることで、反射光が受光素子１１０に入射することがある。隔壁２１７によって光２３ｃが吸収されることで、反射光２３ｄが受光素子１１０に入射することを抑制できる。これにより、ノイズを低減し、受光素子１１０を用いたセンサの感度を高めることができる。

隔壁２１７は、少なくとも、受光素子１１０が検知する光の波長を吸収することが好ましい。例えば、発光素子１９０が発する緑色の光を受光素子１１０が検知する場合、隔壁２１７は、少なくとも緑色の光を吸収することが好ましい。例えば、隔壁２１７が、赤色のカラーフィルタを有すると、緑色の光２３ｃを吸収することができ、反射光２３ｄが受光素子１１０に入射することを抑制できる。

［表示装置１０Ｄ］
図４Ａに表示装置１０Ｄの断面図を示す。

表示装置１０Ｄは、表示装置１０Ｂの構成に加え、有色層１４８ａを有する。

有色層１４８ａは、受光素子１１０が有する画素電極１１１の上面に接する部分と、隔壁２１６の側面に接する部分と、を有する。

有色層１４８ａは、発光素子が発した光を吸収することが好ましい。有色層１４８ａとして、例えば、顔料もしくは染料を含む樹脂材料等を用いてブラックマトリクスを形成することができる。また、茶色レジスト材料を用いることで、着色された絶縁層で有色層１４８ａを構成することができる。

有色層１４８ａは、少なくとも、受光素子１１０が検知する光の波長を吸収することが好ましい。例えば、発光素子１９０が発する緑色の光を受光素子１１０が検知する場合、有色層１４８ａは、少なくとも緑色の光を吸収することが好ましい。例えば、有色層１４８ａが、赤色のカラーフィルタを有すると、緑色の光を吸収することができ、反射光が受光素子１１０に入射することを抑制できる。

有色層１４８ａが表示装置１０Ｄ内で生じた迷光を吸収することで、受光素子１１０に入射される迷光の量を低減できる。これにより、ノイズを低減し、受光素子１１０を用いたセンサの感度を高めることができる。

本実施の形態の表示装置において、有色層は、受光素子１１０と発光素子１９０との間に配置される。これにより、発光素子１９０から受光素子１１０に入射される迷光を抑制することができる。

［表示装置１０Ｅ］
図４Ｂに表示装置１０Ｅの断面図を示す。

表示装置１０Ｅは、表示装置１０Ｄの構成に加え、有色層１４８ｂを有する。有色層１４８ｂに用いることができる材料は、有色層１４８ａと同様である。

有色層１４８ｂは、発光素子１９０が有する画素電極１９１の上面に接する部分と、隔壁２１６の側面に接する部分と、を有する。

本実施の形態の表示装置は、有色層１４８ａ及び有色層１４８ｂのうち一方または双方を有していることが好ましい。

有色層１４８ａ及び有色層１４８ｂの双方を有することで、受光素子１１０に入射される迷光の量をさらに低減できる。

なお、表示装置１０Ｅでは、有色層１４８ｂが画素電極１９１の上面に接するため、発光素子１９０の発光２１のうち、表示装置１０Ｅの外部に取り出される光の量が、表示装置１０Ｄ（図４Ａ）よりも少なくなってしまうことがある。そのため、有色層１４８ａ及び有色層１４８ｂのうち一方のみを設ける場合には、表示装置１０Ｄのように、受光素子１１０側の有色層１４８ａのみを設けることが好ましい。これにより、発光素子１９０の光取り出し効率を高くでき、かつ、受光素子１１０への迷光の入射を抑制できる。そして、表示品位が高い表示装置に、感度の高いセンサを内蔵することができる。

［表示装置１０Ｆ］
図４Ｃに表示装置１０Ｆの断面図を示す。

表示装置１０Ｆは、表示装置１０Ｂの構成に加え、有色層１４８を有する。有色層１４８に用いることができる材料は、有色層１４８ａと同様である。

有色層１４８は、隔壁２１６の上面及び側面を覆うように設けられている。有色層１４８は、受光素子１１０が有する画素電極１１１の上面に接する部分と、発光素子１９０が有する画素電極１９１の上面に接する部分と、を有する。

図４Ｂに示す有色層１４８ａ及び有色層１４８ｂとは互いに分離していなくてもよく、図４Ｃに示す有色層１４８のように一つの膜であってもよい。有色層１４８が表示装置１０Ｆ内で生じた迷光を吸収することで、受光素子１１０に入射される迷光の量を低減できる。これにより、ノイズを低減し、受光素子１１０を用いたセンサの感度を高めることができる。

［表示装置１０Ｇ］
図５Ａに表示装置１０Ｇの断面図を示す。

表示装置１０Ｇは、表示装置１０Ｂの構成に加え、有色層１４７を有する。

有色層１４７は、絶縁層２１４上に位置し、隔壁２１６が、有色層１４７の上面及び側面を覆うように設けられている。有色層１４７と受光素子１１０は、隔壁２１６によって電気的に絶縁されている。同様に、有色層１４７と発光素子１９０は、隔壁２１６によって電気的に絶縁されている。

有色層１４７に用いることができる材料は、有色層１４８ａと同様である。前述の有色層１４８、１４８ａ、１４８ｂと同様に、有色層１４７が表示装置１０Ｇ内で生じた迷光を吸収することで、受光素子１１０に入射される迷光の量を低減できる。これにより、ノイズを低減し、受光素子１１０を用いたセンサの感度を高めることができる。

前述の有色層１４８、１４８ａ、１４８ｂは、光を吸収するように構成されるため、材料によっては、隔壁２１６に比べて抵抗率が低くなることがある。例えば、カーボンブラックなどの顔料が含まれる樹脂は、当該顔料が含まれていない樹脂に比べて抵抗率が低くなる。そのため、材料によっては、有色層１４８、１４８ａ、１４８ｂのいずれかを設けることで、隣接する発光素子または受光素子に電流がリークする恐れがある。例えば、隣接する発光素子に電流がリークすることで、所望の発光素子以外が発光してしまう（クロストークともいう）という問題が生じる。

一方、有色層１４７は、受光素子１１０及び発光素子１９０とそれぞれ離間して設けられる。また、有色層１４７は、受光素子１１０及び発光素子１９０のそれぞれと、隔壁２１６によって電気的に絶縁されている。したがって、有色層１４７が抵抗率の低い層であっても、受光素子１１０及び発光素子１９０に影響を与えにくい。そのため、有色層１４７に用いる材料の選択の幅が広がり好ましい。例えば、有色層１４７として、金属材料等を用いてブラックマトリクスを形成してもよい。

［表示装置１０Ｈ］
図５Ｂに表示装置１０Ｈの断面図を示す。

表示装置１０Ｈは、表示装置１０Ｂの構成に加え、有色層１４８ｃを有する。

表示装置１０Ｈでは、隔壁２１６が、絶縁層２１４に達する開口を有する。有色層１４８ｃは、当該開口を介して絶縁層２１４と接する部分と、当該開口の内側で隔壁２１６の側面と接する部分と、隔壁２１６の上面と接する部分と、を有する。有色層１４８ｃと受光素子１１０は、隔壁２１６によって電気的に絶縁されている。同様に、有色層１４８ｃと発光素子１９０は、隔壁２１６によって電気的に絶縁されている。

有色層１４８ｃに用いることができる材料は、有色層１４７と同様である。有色層１４８ｃが表示装置１０Ｈ内で生じた迷光を吸収することで、受光素子１１０に入射される迷光の量を低減できる。これにより、ノイズを低減し、受光素子１１０を用いたセンサの感度を高めることができる。

有色層１４８ｃは、受光素子１１０及び発光素子１９０とそれぞれ離間して設けられる。また、有色層１４８ｃは、受光素子１１０及び発光素子１９０のそれぞれと、隔壁２１６によって電気的に絶縁されている。したがって、有色層１４８ｃが抵抗率の低い層であっても、受光素子１１０及び発光素子１９０に影響を与えにくい。そのため、有色層１４８ｃに用いる材料の選択の幅が広がり好ましい。

［表示装置１０Ｊ］
図５Ｃに表示装置１０Ｊの断面図を示す。

表示装置１０Ｊは、表示装置１０Ｄの構成に加え、有色層１４８ｃを有する。

図４Ａ～図４Ｃ及び図５Ａ～図５Ｃに示すように、本発明の一態様の表示装置は、有色層１４８、１４８ａ、１４８ｂ、１４８ｃ、１４７の一つまたは複数を有することが好ましい。これにより、表示装置内で生じた迷光を吸収することができ、受光素子１１０に入射される迷光の量を低減できる。したがって、ノイズを低減し、受光素子１１０を用いたセンサの感度を高めることができる。

［表示装置１０Ｋ、１０Ｌ、１０Ｍ］
図６Ａに表示装置１０Ｋの断面図を示し、図６Ｂに表示装置１０Ｌの断面図を示し、図６Ｃに表示装置１０Ｍの断面図を示す。

表示装置１０Ｋは、共通層１１４を有さず、バッファ層１８４及びバッファ層１９４を有する点で、表示装置１０Ａと異なる。バッファ層１８４及びバッファ層１９４は、それぞれ、単層構造であってもよく、積層構造であってもよい。

表示装置１０Ｋにおいて、受光素子１１０は、画素電極１１１、共通層１１２、活性層１１３、バッファ層１８４、及び共通電極１１５を有する。また、表示装置１０Ｋにおいて、発光素子１９０は、画素電極１９１、共通層１１２、発光層１９３、バッファ層１９４、及び共通電極１１５を有する。

表示装置１０Ｌは、共通層１１２を有さず、バッファ層１８２及びバッファ層１９２を有する点で、表示装置１０Ａと異なる。バッファ層１８２及びバッファ層１９２は、それぞれ、単層構造であってもよく、積層構造であってもよい。

表示装置１０Ｌにおいて、受光素子１１０は、画素電極１１１、バッファ層１８２、活性層１１３、共通層１１４、及び共通電極１１５を有する。また、表示装置１０Ｌにおいて、発光素子１９０は、画素電極１９１、バッファ層１９２、発光層１９３、共通層１１４、及び共通電極１１５を有する。

表示装置１０Ｍは、共通層１１２及び共通層１１４を有さず、バッファ層１８２、バッファ層１８４、バッファ層１９２、及びバッファ層１９４を有する点で、表示装置１０Ａと異なる。

表示装置１０Ｍにおいて、受光素子１１０は、画素電極１１１、バッファ層１８２、活性層１１３、バッファ層１８４、及び共通電極１１５を有する。また、表示装置１０Ｍにおいて、発光素子１９０は、画素電極１９１、バッファ層１９２、発光層１９３、バッファ層１９４、及び共通電極１１５を有する。

受光素子１１０と発光素子１９０の作製において、活性層１１３と発光層１９３を作り分けるだけでなく、他の層も作り分けることができる。

表示装置１０Ｋでは、共通電極１１５と活性層１１３との間のバッファ層１８４と、共通電極１１５と発光層１９３との間のバッファ層１９４とを作り分ける例を示す。バッファ層１８４としては、例えば、電子輸送層を形成することができる。バッファ層１９４としては、例えば、電子注入層及び電子輸送層の一方または双方を形成することができる。

表示装置１０Ｌでは、画素電極１１１と活性層１１３との間のバッファ層１８２と、画素電極１９１と発光層１９３との間のバッファ層１９２とを作り分ける例を示す。バッファ層１８２としては、例えば、正孔輸送層を形成することができる。バッファ層１９２としては、例えば、正孔注入層及び正孔輸送層の一方または双方を形成することができる。

表示装置１０Ｍでは、受光素子１１０と発光素子１９０とで、一対の電極（画素電極１１１または画素電極１９１と共通電極１１５）間に、共通の層を有さない例を示す。表示装置１０Ｍが有する受光素子１１０及び発光素子１９０は、絶縁層２１４上に画素電極１１１と画素電極１９１とを同一の材料及び同一の工程で形成し、画素電極１１１上にバッファ層１８２、活性層１１３、及びバッファ層１８４を形成し、画素電極１９１上にバッファ層１９２、発光層１９３、及びバッファ層１９４を形成した後、画素電極１１１、バッファ層１８２、活性層１１３、バッファ層１８４、画素電極１９１、バッファ層１９２、発光層１９３、及びバッファ層１９４を覆うように共通電極１１５を形成することで作製できる。なお、バッファ層１８２、活性層１１３、及びバッファ層１８４の積層構造と、バッファ層１９２、発光層１９３、及びバッファ層１９４の積層構造の作製順は特に限定されない。例えば、バッファ層１８２、活性層１１３、及びバッファ層１８４を成膜した後に、バッファ層１９２、発光層１９３、及びバッファ層１９４を作製してもよい。逆に、バッファ層１８２、活性層１１３、及びバッファ層１８４を成膜する前に、バッファ層１９２、発光層１９３、及びバッファ層１９４を作製してもよい。また、バッファ層１８２、バッファ層１９２、活性層１１３、発光層１９３、などの順に交互に成膜してもよい。

以下では、図７～図１１を用いて、本発明の一態様の表示装置の、より詳細な構成について説明する。

［表示装置１００Ａ］
図７に、表示装置１００Ａの斜視図を示し、図８に、表示装置１００Ａの断面図を示す。

表示装置１００Ａは、基板１５２と基板１５１とが貼り合わされた構成を有する。図７では、基板１５２を破線で明示している。

表示装置１００Ａは、表示部１６２、回路１６４、配線１６５等を有する。図７では表示装置１００ＡにＩＣ（集積回路）１７３及びＦＰＣ１７２が実装されている例を示している。そのため、図７に示す構成は、表示装置１００Ａ、ＩＣ、及びＦＰＣを有する表示モジュールということもできる。

回路１６４としては、例えば走査線駆動回路を用いることができる。

配線１６５は、表示部１６２及び回路１６４に信号及び電力を供給する機能を有する。当該信号及び電力は、ＦＰＣ１７２を介して外部から、またはＩＣ１７３から配線１６５に入力される。

図７では、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式またはＣＯＦ（Ｃｈｉｐ ｏｎ Ｆｉｌｍ）方式等により、基板１５１にＩＣ１７３が設けられている例を示す。ＩＣ１７３は、例えば走査線駆動回路または信号線駆動回路などを有するＩＣを適用できる。なお、表示装置１００Ａ及び表示モジュールは、ＩＣを設けない構成としてもよい。また、ＩＣを、ＣＯＦ方式等により、ＦＰＣに実装してもよい。

図８に、図７で示した表示装置１００Ａの、ＦＰＣ１７２を含む領域の一部、回路１６４を含む領域の一部、表示部１６２を含む領域の一部、及び、端部を含む領域の一部をそれぞれ切断したときの断面の一例を示す。

図８に示す表示装置１００Ａは、基板１５１と基板１５２の間に、トランジスタ２０１、トランジスタ２０５、トランジスタ２０６、発光素子１９０、受光素子１１０等を有する。

基板１５２と絶縁層２１４は接着層１４２を介して接着されている。発光素子１９０及び受光素子１１０の封止には、固体封止構造または中空封止構造などが適用できる。図８では、基板１５２、接着層１４２、及び絶縁層２１４に囲まれた空間１４３が、不活性ガス（窒素やアルゴンなど）で充填されており、中空封止構造が適用されている。接着層１４２は、発光素子１９０と重ねて設けられていてもよい。また、基板１５２、接着層１４２、及び絶縁層２１４に囲まれた空間１４３を、接着層１４２とは異なる樹脂で充填してもよい。

発光素子１９０は、絶縁層２１４側から画素電極１９１、共通層１１２、発光層１９３、共通層１１４、及び共通電極１１５の順に積層された積層構造を有する。画素電極１９１は、絶縁層２１４に設けられた開口を介して、トランジスタ２０６が有する導電層２２２ｂと接続されている。トランジスタ２０６は、発光素子１９０の駆動を制御する機能を有する。画素電極１９１の端部は、隔壁２１６によって覆われている。画素電極１９１は可視光を反射する材料を含み、共通電極１１５は可視光を透過する材料を含む。

受光素子１１０は、絶縁層２１４側から画素電極１１１、共通層１１２、活性層１１３、共通層１１４、及び共通電極１１５の順に積層された積層構造を有する。画素電極１１１は、絶縁層２１４に設けられた開口を介して、トランジスタ２０５が有する導電層２２２ｂと電気的に接続されている。画素電極１１１の端部は、隔壁２１６によって覆われている。画素電極１１１は可視光を反射する材料を含み、共通電極１１５は可視光を透過する材料を含む。

発光素子１９０が発する光は、基板１５２側に射出される。また、受光素子１１０には、基板１５２及び空間１４３を介して、光が入射する。基板１５２には、可視光に対する透過性が高い材料を用いることが好ましい。

画素電極１１１及び画素電極１９１は同一の材料及び同一の工程で作製することができる。共通層１１２、共通層１１４、及び共通電極１１５は、受光素子１１０と発光素子１９０との双方に用いられる。受光素子１１０と発光素子１９０とは、活性層１１３と発光層１９３の構成が異なる以外は全て共通の構成とすることができる。これにより、作製工程を大幅に増やすことなく、表示装置１００Ａに受光素子１１０を内蔵することができる。

基板１５２の基板１５１側の面には、遮光層ＢＭが設けられている。遮光層ＢＭは、受光素子１１０と重なる位置及び発光素子１９０と重なる位置に開口を有する。遮光層ＢＭを設けることで、受光素子１１０が光を検出する範囲を制御することができる。また、遮光層ＢＭを有することで、対象物を介さずに、発光素子１９０から受光素子１１０に光が直接入射することを抑制できる。したがって、ノイズが少なく感度の高いセンサを実現できる。

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

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

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

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

ここで、有機絶縁膜は、無機絶縁膜に比べてバリア性が低いことが多い。そのため、有機絶縁膜は、表示装置１００Ａの端部近傍に開口を有することが好ましい。これにより、表示装置１００Ａの端部から有機絶縁膜を介して不純物が入り込むことを抑制することができる。または、有機絶縁膜の端部が表示装置１００Ａの端部よりも内側にくるように有機絶縁膜を形成し、表示装置１００Ａの端部に有機絶縁膜が露出しないようにしてもよい。

平坦化層として機能する絶縁層２１４には、有機絶縁膜が好適である。有機絶縁膜に用いることができる材料としては、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミドアミド樹脂、シロキサン樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂、フェノール樹脂、及びこれら樹脂の前駆体等が挙げられる。

図８に示す領域２２８では、絶縁層２１４に開口が形成されている。これにより、絶縁層２１４に有機絶縁膜を用いる場合であっても、絶縁層２１４を介して外部から表示部１６２に不純物が入り込むことを抑制できる。したがって、表示装置１００Ａの信頼性を高めることができる。

トランジスタ２０１、トランジスタ２０５、及びトランジスタ２０６は、ゲートとして機能する導電層２２１、ゲート絶縁層として機能する絶縁層２１１、ソース及びドレインとして機能する導電層２２２ａ及び導電層２２２ｂ、半導体層２３１、ゲート絶縁層として機能する絶縁層２１３、並びに、ゲートとして機能する導電層２２３を有する。ここでは、同一の導電膜を加工して得られる複数の層に、同じハッチングパターンを付している。絶縁層２１１は、導電層２２１と半導体層２３１との間に位置する。絶縁層２１３は、導電層２２３と半導体層２３１との間に位置する。

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。

トランジスタ２０１、トランジスタ２０５、及びトランジスタ２０６には、チャネルが形成される半導体層を２つのゲートで挟持する構成が適用されている。２つのゲートを接続し、これらに同一の信号を供給することによりトランジスタを駆動してもよい。または、２つのゲートのうち、一方に閾値電圧を制御するための電位を与え、他方に駆動のための電位を与えることで、トランジスタの閾値電圧を制御してもよい。

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

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。

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。

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。

半導体層がＩｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物の場合、Ｉｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物を成膜するために用いるスパッタリングターゲットは、Ｉｎの原子数比がＭの原子数比以上であることが好ましい。このようなスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比として、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１．２、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝２：１：３、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝３：１：２、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：３、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：４．１、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：６、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：７、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：８、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝６：１：６、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：２：５等が挙げられる。

スパッタリングターゲットとしては、多結晶の酸化物を含むターゲットを用いると、結晶性を有する半導体層を形成しやすくなるため好ましい。なお、成膜される半導体層の原子数比は、上記のスパッタリングターゲットに含まれる金属元素の原子数比のプラスマイナス４０％の変動を含む。例えば、半導体層に用いるスパッタリングターゲットの組成がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：４．１［原子数比］の場合、成膜される半導体層の組成は、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：３［原子数比］の近傍となる場合がある。

なお、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：３またはその近傍と記載する場合、Ｉｎ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またはその近傍であると記載する場合、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またはその近傍であると記載する場合、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。

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

基板１５１の、基板１５２が重ならない領域には、接続部２０４が設けられている。接続部２０４では、配線１６５が導電層１６６及び接続層２４２を介してＦＰＣ１７２と電気的に接続されている。接続部２０４の上面は、画素電極１９１と同一の導電膜を加工して得られた導電層１６６が露出している。これにより、接続部２０４とＦＰＣ１７２とを接続層２４２を介して電気的に接続することができる。

基板１５２の外側には各種光学部材を配置することができる。光学部材としては、偏光板、位相差板、光拡散層（拡散フィルムなど）、反射防止層、及び集光フィルム等が挙げられる。また、基板１５２の外側には、ゴミの付着を抑制する帯電防止膜、汚れを付着しにくくする撥水性の膜、使用に伴う傷の発生を抑制するハードコート膜、衝撃吸収層等を配置してもよい。

基板１５１及び基板１５２には、それぞれ、ガラス、石英、セラミック、サファイア、樹脂などを用いることができる。基板１５１及び基板１５２に可撓性を有する材料を用いると、表示装置の可撓性を高めることができる。

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。

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

発光素子１９０は、トップエミッション型、ボトムエミッション型、デュアルエミッション型などがある。光を取り出す側の電極には、可視光を透過する導電膜を用いる。また、光を取り出さない側の電極には、可視光を反射する導電膜を用いることが好ましい。

発光素子１９０は少なくとも発光層１９３を有する。発光素子１９０は、発光層１９３以外の層として、正孔注入性の高い物質、正孔輸送性の高い物質、正孔ブロック材料、電子輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、またはバイポーラ性の物質（電子輸送性及び正孔輸送性が高い物質）等を含む層をさらに有していてもよい。例えば、共通層１１２は、正孔注入層及び正孔輸送層の一方又は双方を有することが好ましい。例えば、共通層１１４は、電子輸送層及び電子注入層の一方または双方を有することが好ましい。

共通層１１２、発光層１９３、及び共通層１１４には低分子系化合物及び高分子系化合物のいずれを用いることもでき、無機化合物を含んでいてもよい。共通層１１２、発光層１９３、及び共通層１１４を構成する層は、それぞれ、蒸着法（真空蒸着法を含む）、転写法、印刷法、インクジェット法、塗布法等の方法で形成することができる。

発光層１９３は、発光材料として、量子ドットなどの無機化合物を有していてもよい。

受光素子１１０の活性層１１３は、半導体を含む。当該半導体としては、シリコンなどの無機半導体、及び、有機化合物を含む有機半導体が挙げられる。本実施の形態では、活性層が有する半導体として、有機半導体を用いる例を示す。有機半導体を用いることで、発光素子１９０の発光層１９３と、受光素子１１０の活性層１１３と、を同じ方法（例えば、真空蒸着法）で形成することができ、製造装置を共通化できるため好ましい。

活性層１１３が有するｎ型半導体の材料としては、フラーレン（例えばＣ_６０、Ｃ_７０等）またはその誘導体等の電子受容性の有機半導体材料が挙げられる。また、活性層１１３が有するｐ型半導体の材料としては、銅（ＩＩ）フタロシアニン（Ｃｏｐｐｅｒ（ＩＩ） ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ；ＣｕＰｃ）やテトラフェニルジベンゾペリフランテン（Ｔｅｔｒａｐｈｅｎｙｌｄｉｂｅｎｚｏｐｅｒｉｆｌａｎｔｈｅｎｅ；ＤＢＰ）等の電子供与性の有機半導体材料が挙げられる。

例えば、活性層１１３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。

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。

また、透光性を有する導電材料としては、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを含む酸化亜鉛などの導電性酸化物またはグラフェンを用いることができる。または、金、銀、白金、マグネシウム、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、及びチタンなどの金属材料や、該金属材料を含む合金材料を用いることができる。または、該金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン）などを用いてもよい。なお、金属材料、合金材料（またはそれらの窒化物）を用いる場合には、透光性を有する程度に薄くすることが好ましい。また、上記材料の積層膜を導電層として用いることができる。例えば、銀とマグネシウムの合金とインジウムスズ酸化物の積層膜などを用いると、導電性を高めることができるため好ましい。これらは、表示装置を構成する各種配線及び電極などの導電層や、表示素子が有する導電層（画素電極や共通電極として機能する導電層）にも用いることができる。

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。

［表示装置１００Ｂ］
図９Ａに、表示装置１００Ｂの断面図を示す。

表示装置１００Ｂは、レンズ１４９及び保護層１９５を有する点で、主に表示装置１００Ａと異なる。

受光素子１１０及び発光素子１９０を覆う保護層１９５を設けることで、受光素子１１０及び発光素子１９０に水などの不純物が入り込むことを抑制し、受光素子１１０及び発光素子１９０の信頼性を高めることができる。

表示装置１００Ｂの端部近傍の領域２２８において、絶縁層２１４の開口を介して、絶縁層２１５と保護層１９５とが互いに接することが好ましい。特に、絶縁層２１５が有する無機絶縁膜と保護層１９５が有する無機絶縁膜とが互いに接することが好ましい。これにより、有機絶縁膜を介して外部から表示部１６２に不純物が入り込むことを抑制することができる。したがって、表示装置１００Ｂの信頼性を高めることができる。

図９Ｂに、保護層１９５が３層構造である例を示す。図９Ｂにおいて、保護層１９５は、共通電極１１５上の無機絶縁層１９５ａと、無機絶縁層１９５ａ上の有機絶縁層１９５ｂと、有機絶縁層１９５ｂ上の無機絶縁層１９５ｃと、を有する。

無機絶縁層１９５ａの端部と無機絶縁層１９５ｃの端部は、有機絶縁層１９５ｂの端部よりも外側に延在し、互いに接している。そして、無機絶縁層１９５ａは、絶縁層２１４（有機絶縁層）の開口を介して、絶縁層２１５（無機絶縁層）と接する。これにより、絶縁層２１５と保護層１９５とで、受光素子１１０及び発光素子１９０を囲うことができるため、受光素子１１０及び発光素子１９０の信頼性を高めることができる。

このように、保護層１９５は、有機絶縁膜と無機絶縁膜との積層構造であってもよい。このとき、有機絶縁膜の端部よりも無機絶縁膜の端部を外側に延在させることが好ましい。

基板１５２の基板１５１側の面に、レンズ１４９が設けられている。レンズ１４９は、基板１５１側に凸面を有する。受光素子１１０の受光領域は、レンズ１４９と重なり、かつ、発光層１９３と重ならないことが好ましい。これにより、受光素子１１０を用いたセンサの感度及び精度を高めることができる。

レンズ１４９は、１．３以上２．５以下の屈折率を有することが好ましい。レンズ１４９は、無機材料及び有機材料の少なくとも一方を用いて形成することができる。例えば、樹脂を含む材料をレンズ１４９に用いることができる。また、酸化物及び硫化物の少なくとも一方を含む材料をレンズ１４９に用いることができる。

具体的には、塩素、臭素、またはヨウ素を含む樹脂、重金属原子を含む樹脂、芳香環を含む樹脂、硫黄を含む樹脂などをレンズ１４９に用いることができる。または、樹脂と当該樹脂より屈折率の高い材料のナノ粒子を含む材料をレンズ１４９に用いることができる。酸化チタンまたは酸化ジルコニウムなどをナノ粒子に用いることができる。

また、酸化セリウム、酸化ハフニウム、酸化ランタン、酸化マグネシウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化チタン、酸化イットリウム、酸化亜鉛、インジウムとスズを含む酸化物、またはインジウムとガリウムと亜鉛を含む酸化物などを、レンズ１４９に用いることができる。または、硫化亜鉛などを、レンズ１４９に用いることができる。

また、表示装置１００Ｂでは、保護層１９５と基板１５２とが接着層１４２によって貼り合わされている。接着層１４２は、受光素子１１０及び発光素子１９０とそれぞれ重ねて設けられており、表示装置１００Ｂには、固体封止構造が適用されている。

［表示装置１００Ｃ］
図１０Ａに、表示装置１００Ｃの断面図を示す。

表示装置１００Ｃは、トランジスタの構造が、表示装置１００Ｂと異なる。

表示装置１００Ｃは、基板１５１上に、トランジスタ２０８、トランジスタ２０９、及びトランジスタ２１０を有する。

トランジスタ２０８、トランジスタ２０９、及びトランジスタ２１０は、ゲートとして機能する導電層２２１、ゲート絶縁層として機能する絶縁層２１１、チャネル形成領域２３１ｉ及び一対の低抵抗領域２３１ｎを有する半導体層、一対の低抵抗領域２３１ｎの一方と接続する導電層２２２ａ、一対の低抵抗領域２３１ｎの他方と接続する導電層２２２ｂ、ゲート絶縁層として機能する絶縁層２２５、ゲートとして機能する導電層２２３、並びに、導電層２２３を覆う絶縁層２１５を有する。絶縁層２１１は、導電層２２１とチャネル形成領域２３１ｉとの間に位置する。絶縁層２２５は、導電層２２３とチャネル形成領域２３１ｉとの間に位置する。

導電層２２２ａ及び導電層２２２ｂは、それぞれ、絶縁層２２５及び絶縁層２１５に設けられた開口を介して低抵抗領域２３１ｎと接続される。導電層２２２ａ及び導電層２２２ｂのうち、一方はソースとして機能し、他方はドレインとして機能する。

発光素子１９０の画素電極１９１は、導電層２２２ｂを介してトランジスタ２０８の一対の低抵抗領域２３１ｎの一方と電気的に接続される。

受光素子１１０の画素電極１１１は、導電層２２２ｂを介してトランジスタ２０９の一対の低抵抗領域２３１ｎの他方と電気的に接続される。

図１０Ａでは、絶縁層２２５が半導体層の上面及び側面を覆う例を示す。一方、図１０Ｂでは、絶縁層２２５は、半導体層２３１のチャネル形成領域２３１ｉと重なり、低抵抗領域２３１ｎとは重ならない。例えば、導電層２２３をマスクに絶縁層２２５が加工することで、図１０Ｂに示す構造を作製できる。図１０Ｂでは、絶縁層２２５及び導電層２２３を覆って絶縁層２１５が設けられ、絶縁層２１５の開口を介して、導電層２２２ａ及び導電層２２２ｂがそれぞれ低抵抗領域２３１ｎと接続されている。さらに、トランジスタを覆う絶縁層２１８を設けてもよい。

また、表示装置１００Ｃは、有色層１４７を有する点で、表示装置１００Ｂと異なる。

有色層１４７は、絶縁層２１４上に位置し、隔壁２１６が、有色層１４７の上面及び側面を覆うように設けられている。

図１０Ａでは、有色層１４７と受光素子１１０とが互いに離間して設けられている。同様に、有色層１４７と発光素子１９０とは、互いに離間して設けられている。有色層１４７は図１０Ａの配置に限られない。図１０Ｃに示すように、有色層１４７が画素電極１１１の端部及び画素電極１９１の端部の一方または双方を覆っていてもよい。

図１０Ａにおいて、有色層１４７は、受光素子１１０及び発光素子１９０とそれぞれ離間して設けられるため、有色層１４７が抵抗率の低い層であっても、受光素子１１０及び発光素子１９０に影響を与えにくい。したがって、有色層１４７に用いる材料の選択の幅が広がり好ましい。

図１０Ｃにおいて、有色層１４７は、画素電極１１１の端部及び画素電極１９１の端部を覆うため、有色層１４７が設けられる面積を広くすることができる。有色層１４７が設けられる面積が広いほど、表示装置内で生じた迷光を有色層１４７で吸収することができ、受光素子１１０に入射される迷光の量を低減でき、好ましい。これにより、ノイズを低減し、受光素子１１０を用いたセンサの感度を高めることができる。

［表示装置１００Ｄ］
図１１に、表示装置１００Ｄの断面図を示す。

表示装置１００Ｄは、有色層１４７を有さず、有色層１４８ａを有する点で、表示装置１００Ｃと異なる。

有色層１４８ａは、受光素子１１０が有する画素電極１１１の上面に接する部分と、隔壁２１６の側面に接する部分と、を有する。

有色層１４８ａが表示装置１００Ｄ内で生じた迷光を吸収することで、受光素子１１０に入射される迷光の量を低減できる。これにより、ノイズを低減し、受光素子１１０を用いたセンサの感度を高めることができる。

また、表示装置１００Ｄは、基板１５１及び基板１５２を有さず、基板１５３、基板１５４、接着層１５５、及び絶縁層２１２を有する点で、表示装置１００Ｃと異なる。

基板１５３と絶縁層２１２とは接着層１５５によって貼り合わされている。基板１５４と保護層１９５とは接着層１４２によって貼り合わされている。

表示装置１００Ｄは、作製基板上で形成された絶縁層２１２、トランジスタ２０８、トランジスタ２０９、受光素子１１０、及び発光素子１９０等を、基板１５３上に転置することで作製される構成である。基板１５３及び基板１５４は、それぞれ、可撓性を有することが好ましい。これにより、表示装置１００Ｄの可撓性を高めることができる。

絶縁層２１２には、絶縁層２１１、絶縁層２１３、及び絶縁層２１５に用いることができる無機絶縁膜を用いることができる。

また、表示装置１００Ｃでは、レンズ１４９を有さない例を示し、表示装置１００Ｄでは、レンズ１４９を有する例を示す。レンズ１４９はセンサの用途等に応じて適宜設けることができる。

［金属酸化物］
以下では、半導体層に適用可能な金属酸化物について説明する。

なお、本明細書等において、窒素を有する金属酸化物も金属酸化物（ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ）と総称する場合がある。また、窒素を有する金属酸化物を、金属酸窒化物（ｍｅｔａｌ ｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅ）と呼称してもよい。例えば、亜鉛酸窒化物（ＺｎＯＮ）などの窒素を有する金属酸化物を、半導体層に用いてもよい。

なお、本明細書等において、ＣＡＡＣ（ｃ－ａｘｉｓ ａｌｉｇｎｅｄ ｃｒｙｓｔａｌ）、及びＣＡＣ（Ｃｌｏｕｄ－Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）と記載する場合がある。ＣＡＡＣは結晶構造の一例を表し、ＣＡＣは機能または材料の構成の一例を表す。

例えば、半導体層にはＣＡＣ（Ｃｌｏｕｄ－Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）－ＯＳ（Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）を用いることができる。

ＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅとは、材料の一部では導電性の機能と、材料の一部では絶縁性の機能とを有し、材料の全体では半導体としての機能を有する。なお、ＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅを、トランジスタの半導体層に用いる場合、導電性の機能は、キャリアとなる電子（またはホール）を流す機能であり、絶縁性の機能は、キャリアとなる電子を流さない機能である。導電性の機能と、絶縁性の機能とを、それぞれ相補的に作用させることで、スイッチングさせる機能（Ｏｎ／Ｏｆｆさせる機能）をＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅに付与することができる。ＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅにおいて、それぞれの機能を分離させることで、双方の機能を最大限に高めることができる。

また、ＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅは、導電性領域、及び絶縁性領域を有する。導電性領域は、上述の導電性の機能を有し、絶縁性領域は、上述の絶縁性の機能を有する。また、材料中において、導電性領域と、絶縁性領域とは、ナノ粒子レベルで分離している場合がある。また、導電性領域と、絶縁性領域とは、それぞれ材料中に偏在する場合がある。また、導電性領域は、周辺がぼけてクラウド状に連結して観察される場合がある。

また、ＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅにおいて、導電性領域と、絶縁性領域とは、それぞれ０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは０．５ｎｍ以上３ｎｍ以下のサイズで材料中に分散している場合がある。

また、ＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅは、異なるバンドギャップを有する成分により構成される。例えば、ＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅは、絶縁性領域に起因するワイドギャップを有する成分と、導電性領域に起因するナローギャップを有する成分と、により構成される。当該構成の場合、キャリアを流す際に、ナローギャップを有する成分において、主にキャリアが流れる。また、ナローギャップを有する成分が、ワイドギャップを有する成分に相補的に作用し、ナローギャップを有する成分に連動してワイドギャップを有する成分にもキャリアが流れる。このため、上記ＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅをトランジスタのチャネル形成領域に用いる場合、トランジスタのオン状態において高い電流駆動力、つまり大きなオン電流、及び高い電界効果移動度を得ることができる。

すなわち、ＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅは、マトリックス複合材（ｍａｔｒｉｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）、または金属マトリックス複合材（ｍｅｔａｌ ｍａｔｒｉｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）と呼称することもできる。

酸化物半導体（金属酸化物）は、単結晶酸化物半導体と、それ以外の非単結晶酸化物半導体と、に分けられる。非単結晶酸化物半導体としては、例えば、ＣＡＡＣ－ＯＳ（ｃ－ａｘｉｓ ａｌｉｇｎｅｄ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、多結晶酸化物半導体、ｎｃ－ＯＳ（ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、擬似非晶質酸化物半導体（ａ－ｌｉｋｅ ＯＳ：ａｍｏｒｐｈｏｕｓ－ｌｉｋｅ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、及び非晶質酸化物半導体などがある。

ＣＡＡＣ－ＯＳは、ｃ軸配向性を有し、かつａ－ｂ面方向において複数のナノ結晶が連結し、歪みを有した結晶構造となっている。なお、歪みとは、複数のナノ結晶が連結する領域において、格子配列の揃った領域と、別の格子配列の揃った領域と、の間で格子配列の向きが変化している箇所を指す。

ナノ結晶は、六角形を基本とするが、正六角形状とは限らず、非正六角形状である場合がある。また、歪みにおいて、五角形及び七角形などの格子配列を有する場合がある。なお、ＣＡＡＣ－ＯＳにおいて、歪み近傍においても、明確な結晶粒界（グレインバウンダリーともいう。）を確認することは難しい。すなわち、格子配列の歪みによって、結晶粒界の形成が抑制されていることがわかる。これは、ＣＡＡＣ－ＯＳが、ａ－ｂ面方向において酸素原子の配列が稠密でないことや、金属元素が置換することで原子間の結合距離が変化することなどによって、歪みを許容することができるためである。

また、ＣＡＡＣ－ＯＳは、インジウム、及び酸素を有する層（以下、Ｉｎ層）と、元素Ｍ、亜鉛、及び酸素を有する層（以下、（Ｍ，Ｚｎ）層）とが積層した、層状の結晶構造（層状構造ともいう）を有する傾向がある。なお、インジウムと元素Ｍは、互いに置換可能であり、（Ｍ，Ｚｎ）層の元素Ｍがインジウムと置換した場合、（Ｉｎ，Ｍ，Ｚｎ）層と表すこともできる。また、Ｉｎ層のインジウムが元素Ｍと置換した場合、（Ｉｎ，Ｍ）層と表すこともできる。

ＣＡＡＣ－ＯＳは結晶性の高い金属酸化物である。一方、ＣＡＡＣ－ＯＳは、明確な結晶粒界を確認することが難しいため、結晶粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。また、金属酸化物の結晶性は不純物の混入や欠陥の生成などによって低下する場合があるため、ＣＡＡＣ－ＯＳは不純物や欠陥（酸素欠損（Ｖ_Ｏ：ｏｘｙｇｅｎ ｖａｃａｎｃｙともいう。）など）の少ない金属酸化物ともいえる。したがって、ＣＡＡＣ－ＯＳを有する金属酸化物は、物理的性質が安定する。そのため、ＣＡＡＣ－ＯＳを有する金属酸化物は熱に強く、信頼性が高い。

ｎｃ－ＯＳは、微小な領域（例えば、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の領域、特に１ｎｍ以上３ｎｍ以下の領域）において原子配列に周期性を有する。また、ｎｃ－ＯＳは、異なるナノ結晶間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、膜全体で配向性が見られない。したがって、ｎｃ－ＯＳは、分析方法によっては、ａ－ｌｉｋｅ ＯＳや非晶質酸化物半導体と区別が付かない場合がある。

なお、インジウムと、ガリウムと、亜鉛と、を有する金属酸化物の一種である、インジウム－ガリウム－亜鉛酸化物（以下、ＩＧＺＯ）は、上述のナノ結晶とすることで安定な構造をとる場合がある。特に、ＩＧＺＯは、大気中では結晶成長がし難い傾向があるため、大きな結晶（ここでは、数ｍｍの結晶、または数ｃｍの結晶）よりも小さな結晶（例えば、上述のナノ結晶）とする方が、構造的に安定となる場合がある。

ａ－ｌｉｋｅ ＯＳは、ｎｃ－ＯＳと非晶質酸化物半導体との間の構造を有する金属酸化物である。ａ－ｌｉｋｅ ＯＳは、鬆または低密度領域を有する。すなわち、ａ－ｌｉｋｅ ＯＳは、ｎｃ－ＯＳ及びＣＡＡＣ－ＯＳと比べて、結晶性が低い。

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

半導体層として機能する金属酸化物膜は、不活性ガス及び酸素ガスのいずれか一方または双方を用いて成膜することができる。なお、金属酸化物膜の成膜時における酸素の流量比（酸素分圧）に、特に限定はない。ただし、電界効果移動度が高いトランジスタを得る場合においては、金属酸化物膜の成膜時における酸素の流量比（酸素分圧）は、０％以上３０％以下が好ましく、５％以上３０％以下がより好ましく、７％以上１５％以下がさらに好ましい。

金属酸化物は、エネルギーギャップが２ｅＶ以上であることが好ましく、２．５ｅＶ以上であることがより好ましく、３ｅＶ以上であることがさらに好ましい。このように、エネルギーギャップの広い金属酸化物を用いることで、トランジスタのオフ電流を低減することができる。

金属酸化物膜の成膜時の基板温度は、３５０℃以下が好ましく、室温以上２００℃以下がより好ましく、室温以上１３０℃以下がさらに好ましい。金属酸化物膜の成膜時の基板温度が室温であると、生産性を高めることができ、好ましい。

金属酸化物膜は、スパッタリング法により形成することができる。そのほか、例えばＰＬＤ法、ＰＥＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、ＡＬＤ法、真空蒸着法などを用いてもよい。

以上のように、本実施の形態の表示装置は、表示部に受光素子と発光素子とを有し、表示部は画像を表示する機能と光を検出する機能との双方を有する。これにより、表示部の外部または表示装置の外部にセンサを設ける場合に比べて、電子機器の小型化及び軽量化を図ることができる。また、表示部の外部または表示装置の外部に設けるセンサと組み合わせて、より多機能の電子機器を実現することもできる。

受光素子は、活性層以外の少なくとも一層を、発光素子（ＥＬ素子）と共通の構成にすることができる。さらには、受光素子は、活性層以外の全ての層を、発光素子（ＥＬ素子）と共通の構成にすることもできる。例えば、発光素子の作製工程に、活性層を成膜する工程を追加するのみで、発光素子と受光素子とを同一基板上に形成することができる。また、受光素子と発光素子は、画素電極と共通電極とを、それぞれ、同一の材料及び同一の工程で形成することができる。また、受光素子と電気的に接続される回路と、発光素子と電気的に接続される回路と、を、同一の材料及び同一の工程で作製することで、表示装置の作製工程を簡略化できる。このように、複雑な工程を有さなくとも、受光素子を内蔵し、利便性の高い表示装置を作製することができる。

また、本実施の形態の表示装置は、受光素子と発光素子との間に、有色層を有する。当該有色層は、受光素子と発光素子とを電気的に絶縁する隔壁が兼ねていてもよい。有色層は、表示装置内の迷光を吸収することができるため、受光素子を用いたセンサの感度を高めることができる。

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

（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、図１２を用いて説明する。

本発明の一態様の表示装置は、受光素子を有する第１の画素回路と、発光素子を有する第２の画素回路と、を有する。第１の画素回路と第２の画素回路は、それぞれ、マトリクス状に配置される。

図１２Ａに、受光素子を有する第１の画素回路の一例を示し、図１２Ｂに、発光素子を有する第２の画素回路の一例を示す。

図１２Ａに示す画素回路ＰＩＸ１は、受光素子ＰＤ、トランジスタＭ１、トランジスタＭ２、トランジスタＭ３、トランジスタＭ４、及び容量素子Ｃ１を有する。ここでは、受光素子ＰＤとして、フォトダイオードを用いた例を示している。

受光素子ＰＤは、カソードが配線Ｖ１と電気的に接続し、アノードがトランジスタＭ１のソースまたはドレインの一方と電気的に接続する。トランジスタＭ１は、ゲートが配線ＴＸと電気的に接続し、ソースまたはドレインの他方が容量素子Ｃ１の一方の電極、トランジスタＭ２のソースまたはドレインの一方、及びトランジスタＭ３のゲートと電気的に接続する。トランジスタＭ２は、ゲートが配線ＲＥＳと電気的に接続し、ソースまたはドレインの他方が配線Ｖ２と電気的に接続する。トランジスタＭ３は、ソースまたはドレインの一方が配線Ｖ３と電気的に接続し、ソースまたはドレインの他方がトランジスタＭ４のソースまたはドレインの一方と電気的に接続する。トランジスタＭ４は、ゲートが配線ＳＥと電気的に接続し、ソースまたはドレインの他方が配線ＯＵＴ１と電気的に接続する。

配線Ｖ１、配線Ｖ２、及び配線Ｖ３には、それぞれ定電位が供給される。受光素子ＰＤを逆バイアスで駆動させる場合には、配線Ｖ２に、配線Ｖ１の電位よりも低い電位を供給する。トランジスタＭ２は、配線ＲＥＳに供給される信号により制御され、トランジスタＭ３のゲートに接続するノードの電位を、配線Ｖ２に供給される電位にリセットする機能を有する。トランジスタＭ１は、配線ＴＸに供給される信号により制御され、受光素子ＰＤに流れる電流に応じて上記ノードの電位が変化するタイミングを制御する機能を有する。トランジスタＭ３は、上記ノードの電位に応じた出力を行う増幅トランジスタとして機能する。トランジスタＭ４は、配線ＳＥに供給される信号により制御され、上記ノードの電位に応じた出力を配線ＯＵＴ１に接続する外部回路で読み出すための選択トランジスタとして機能する。

図１２Ｂに示す画素回路ＰＩＸ２は、発光素子ＥＬ、トランジスタＭ５、トランジスタＭ６、トランジスタＭ７、及び容量素子Ｃ２を有する。ここでは、発光素子ＥＬとして、発光ダイオードを用いた例を示している。特に、発光素子ＥＬとして、有機ＥＬ素子を用いることが好ましい。

トランジスタＭ５は、ゲートが配線ＶＧと電気的に接続し、ソースまたはドレインの一方が配線ＶＳと電気的に接続し、ソースまたはドレインの他方が、容量素子Ｃ２の一方の電極、及びトランジスタＭ６のゲートと電気的に接続する。トランジスタＭ６のソースまたはドレインの一方は配線Ｖ４と電気的に接続し、他方は、発光素子ＥＬのアノード、及びトランジスタＭ７のソースまたはドレインの一方と電気的に接続する。トランジスタＭ７は、ゲートが配線ＭＳと電気的に接続し、ソースまたはドレインの他方が配線ＯＵＴ２と電気的に接続する。発光素子ＥＬのカソードは、配線Ｖ５と電気的に接続する。

配線Ｖ４及び配線Ｖ５には、それぞれ定電位が供給される。発光素子ＥＬのアノード側を高電位に、カソード側をアノード側よりも低電位にすることができる。トランジスタＭ５は、配線ＶＧに供給される信号により制御され、画素回路ＰＩＸ２の選択状態を制御するための選択トランジスタとして機能する。また、トランジスタＭ６は、ゲートに供給される電位に応じて発光素子ＥＬに流れる電流を制御する駆動トランジスタとして機能する。トランジスタＭ５が導通状態のとき、配線ＶＳに供給される電位がトランジスタＭ６のゲートに供給され、その電位に応じて発光素子ＥＬの発光輝度を制御することができる。トランジスタＭ７は配線ＭＳに供給される信号により制御され、トランジスタＭ６と発光素子ＥＬとの間の電位を、配線ＯＵＴ２を介して外部に出力する機能を有する。

受光素子ＰＤのカソードが電気的に接続される配線Ｖ１と、発光素子ＥＬのカソードが電気的に接続される配線Ｖ５は、同一の層、同一の電位とすることができる。

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、表示装置の消費電力の低減、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。

ここで、画素回路ＰＩＸ１が有するトランジスタＭ１、トランジスタＭ２、トランジスタＭ３、及びトランジスタＭ４、並びに、画素回路ＰＩＸ２が有するトランジスタＭ５、トランジスタＭ６、及びトランジスタＭ７には、それぞれチャネルが形成される半導体層に金属酸化物（酸化物半導体）を用いたトランジスタを適用することが好ましい。

シリコンよりもバンドギャップが広く、かつキャリア密度の小さい金属酸化物を用いたトランジスタは、極めて小さいオフ電流を実現することができる。そのため、その小さいオフ電流により、トランジスタと直列に接続された容量素子に蓄積した電荷を長期間に亘って保持することが可能である。そのため、特に容量素子Ｃ１または容量素子Ｃ２に直列に接続されるトランジスタＭ１、トランジスタＭ２、及びトランジスタＭ５には、酸化物半導体が適用されたトランジスタを用いることが好ましい。また、これ以外のトランジスタも同様に酸化物半導体を適用したトランジスタを用いることで、作製コストを低減することができる。

また、トランジスタＭ１乃至トランジスタＭ７に、チャネルが形成される半導体にシリコンを適用したトランジスタを用いることもできる。特に単結晶シリコンや多結晶シリコンなどの結晶性の高いシリコンを用いることで、高い電界効果移動度を実現することができ、より高速な動作が可能となるため好ましい。

また、トランジスタＭ１乃至トランジスタＭ７のうち、一以上に酸化物半導体を適用したトランジスタを用い、それ以外にシリコンを適用したトランジスタを用いる構成としてもよい。

なお、図１２Ａ、図１２Ｂ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。

画素回路ＰＩＸ１が有するトランジスタと画素回路ＰＩＸ２が有するトランジスタは、同一基板上に並べて形成されることが好ましい。特に、画素回路ＰＩＸ１が有するトランジスタと画素回路ＰＩＸ２が有するトランジスタとを１つの領域内に混在させて周期的に配列する構成とすることが好ましい。

また、受光素子ＰＤまたは発光素子ＥＬと重なる位置に、トランジスタ及び容量素子の一方又は双方を有する層を１つまたは複数設けることが好ましい。これにより、各画素回路の実効的な占有面積を小さくでき、高精細な受光部または表示部を実現できる。

本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。

（実施の形態３）
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１３～図１５を用いて説明する。

本実施の形態の電子機器は、本発明の一態様の表示装置を有する。例えば、電子機器の表示部に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。本発明の一態様の表示装置は、光を検出する機能を有するため、表示部で生体認証を行うこと、または、タッチもしくはニアタッチを検出することができる。これにより、電子機器の機能性や利便性などを高めることができる。

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。

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

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

図１３Ａ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。

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。

表示部６５０２に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。

図１３Ｂは、筐体６５０１のマイク６５０６側の端部を含む断面概略図である。

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。

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。

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。

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。

図１４Ａ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。

表示部７０００に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。

図１４Ａに示すテレビジョン装置７１００の操作は、筐体７１０１が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機７１１１により行うことができる。または、表示部７０００にタッチセンサを備えていてもよく、指等で表示部７０００に触れることでテレビジョン装置７１００を操作してもよい。リモコン操作機７１１１は、当該リモコン操作機７１１１から出力する情報を表示する表示部を有していてもよい。リモコン操作機７１１１が備える操作キーまたはタッチパネルにより、チャンネル及び音量の操作を行うことができ、表示部７０００に表示される映像を操作することができる。

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。

図１４Ｂ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。

表示部７０００に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。

図１４Ｃ、図１４Ｄに、デジタルサイネージの一例を示す。

図１４Ｃ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。

図１４Ｄ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。

図１４Ｃ、図１４Ｄにおいて、表示部７０００に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。

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。

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。

また、図１４Ｃ、図１４Ｄ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。

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。

図１５Ａ乃至図１５Ｆ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。

図１５Ａ乃至図１５Ｆに示す電子機器は、様々な機能を有する。例えば、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付または時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、無線通信機能、記録媒体に記録されているプログラムまたはデータを読み出して処理する機能、等を有することができる。なお、電子機器の機能はこれらに限られず、様々な機能を有することができる。電子機器は、複数の表示部を有していてもよい。また、電子機器にカメラ等を設け、静止画や動画を撮影し、記録媒体（外部またはカメラに内蔵）に保存する機能、撮影した画像を表示部に表示する機能、等を有していてもよい。

図１５Ａ乃至図１５Ｆに示す電子機器の詳細について、以下説明を行う。

図１５Ａは、携帯情報端末９１０１を示す斜視図である。携帯情報端末９１０１は、例えばスマートフォンとして用いることができる。なお、携帯情報端末９１０１は、スピーカ９００３、接続端子９００６、センサ９００７等を設けてもよい。また、携帯情報端末９１０１は、文字や画像情報をその複数の面に表示することができる。図１５Ａでは３つのアイコン９０５０を表示した例を示している。また、破線の矩形で示す情報９０５１を表示部９００１の他の面に表示することもできる。情報９０５１の一例としては、電子メール、ＳＮＳ、電話などの着信の通知、電子メールやＳＮＳなどの題名、送信者名、日時、時刻、バッテリの残量、アンテナ受信の強度などがある。または、情報９０５１が表示されている位置にはアイコン９０５０などを表示してもよい。

図１５Ｂ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。

図１５Ｃは、腕時計型の携帯情報端末９２００を示す斜視図である。携帯情報端末９２００は、例えばスマートウォッチとして用いることができる。また、表示部９００１はその表示面が湾曲して設けられ、湾曲した表示面に沿って表示を行うことができる。また、携帯情報端末９２００は、例えば無線通信可能なヘッドセットと相互通信することによって、ハンズフリーで通話することもできる。また、携帯情報端末９２００は、接続端子９００６により、他の情報端末と相互にデータ伝送を行うことや、充電を行うこともできる。なお、充電動作は無線給電により行ってもよい。

図１５Ｄ、図１５Ｅ、（Ｆ）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１５Ｄは携帯情報端末９２０１を展開した状態、図１５Ｆは折り畳んだ状態、図１５Ｅは図１５Ｄと図１５Ｆ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。

本実施の形態は、他の実施の形態及び実施例と適宜組み合わせることができる。

本実施例では、本発明の一態様の表示装置が有する１つの画素の撮像範囲を計算した結果について、図１６～図１８を用いて説明する。

本実施例で計算に用いた構成要素とそれらの位置関係について、図１６Ａ、図１６Ｂを用いて説明する。

図１６Ａ、図１６Ｂに示すように、基板ＳＵＢに遮光層ＢＭが設けられている。受光素子ＰＤは、基板ＳＵＢ及び遮光層ＢＭと離間して設けられている。遮光層ＢＭは開口を有し、受光素子ＰＤは当該開口と重なる。

図１６Ｂに示す構成は、基板ＳＵＢにレンズＬＥが設けられている点で、図１６Ａに示す構成と異なる。レンズＬＥは、遮光層ＢＭの開口及び受光素子ＰＤと重なる。

本実施例では、受光素子ＰＤを指紋センサなどに用いることを想定して、被写体が基板ＳＵＢの表面に接していると仮定した。

本実施例では、図１６Ａ、図１６Ｂに示す、受光素子ＰＤのサイズｄ、受光素子ＰＤの撮像範囲Ｄ、ピンホールと被写体との間の距離Ｌ１、受光素子ＰＤとピンホールとの間の距離Ｌ２、ピンホールの直径ｐを用いて計算を行った。なお、距離Ｌ１は、基板ＳＵＢの光路長に相当する。また、図１６Ｂにおける距離Ｌ１は、レンズＬＥと被写体との間の距離ともいえる。また、ピンホールの直径ｐは、遮光層ＢＭの開口の直径に相当する。

まず、図１６Ａに示す構成を用いて、ピンホールの直径ｐと受光素子ＰＤの撮像範囲Ｄとの関係を計算により求めた。

計算に用いた条件は、色ごとに発光層を塗り分ける方式のフレキシブルＯＬＥＤパネルに受光素子を搭載することを想定して決定した。

具体的には、精細度は２５４ｐｐｉ、画素サイズは１００μｍ□、受光素子ＰＤのサイズｄは１４μｍ□、距離Ｌ２は３０μｍとした。また、１つの画素は、赤色（Ｒ）の副画素、緑色（Ｇ）の副画素、青色（Ｂ）の副画素、及び受光素子ＰＤを有する副画素を有することを想定した。ＲＧＢの副画素の開口率の合計は１０．１％、受光素子ＰＤを有する副画素の開口率は２．０％、１つの画素の開口率は１２．１％とした。

図１７に、計算によって得られたピンホールの直径ｐと受光素子ＰＤの撮像範囲Ｄとの関係を示す。図１７では、距離Ｌ１の値がそれぞれ異なる５つの条件（距離Ｌ１＝１００μｍ、２００μｍ、５００μｍ、１０００μｍ、及び２０００μｍ）の結果を示す。

上記の通り、画素サイズ１００μｍ□の条件で計算したため、受光素子ＰＤの撮像範囲Ｄが１００μｍ以下であると、１つの受光素子ＰＤの撮像範囲が１画素分の領域内に収まるといえる。一方、受光素子ＰＤの撮像範囲Ｄが１００μｍを超えると、隣接する受光素子ＰＤの撮像範囲Ｄと重なるため、撮像により得た画像がぼやけてしまう。

図１７から、距離Ｌ１が１００μｍ及び２００μｍの条件では、受光素子ＰＤの撮像範囲Ｄを１画素分の領域に収めることができるピンホールの直径ｐの条件があるとわかった。また、距離Ｌ１が５００μｍ以上の条件では、直径ｐ≒０μｍの条件であっても、受光素子ＰＤの撮像範囲Ｄが１画素分の領域より広くなってしまうとわかった。

なお、隣接する受光素子ＰＤの撮像範囲Ｄが重なる条件及び構成であっても、撮像後に画像のぼやけを低減する画像処理を行うことで、より鮮明な画像を得ることができる。一方、受光素子ＰＤの撮像範囲Ｄを１画素分の領域に収めることができると、当該画像処理が不要となり、好ましい。

また、上述の通り、距離Ｌ１は基板ＳＵＢの光路長に相当するため、距離Ｌ１を短くするためには、基板ＳＵＢを薄くする必要がある。そのため、フレキシブルＯＬＥＤパネルの強度及び曲げ耐性が低くなる恐れがある。

そこで、レンズＬＥを用いることで、受光素子ＰＤの撮像範囲Ｄを１画素分の領域に収めることができる距離Ｌ１の範囲を広げられるか、計算を行った。

具体的には、図１６Ｂに示す構成を用いて、受光素子ＰＤの撮像範囲Ｄと、ピンホール－被写体間の距離Ｌ１の関係を計算により求めた。

計算に用いた条件は、上記と同様である。ピンホールの直径ｐは１４μｍとした。

図１８に、計算によって得られた受光素子ＰＤの撮像範囲Ｄと、ピンホール－被写体間の距離Ｌ１の関係を示す。

図１８から、距離Ｌ１が２１５μｍ以下のとき、受光素子ＰＤの撮像範囲Ｄは１００μｍ以下であり、撮像範囲Ｄを１画素分の領域に収めることができるとわかった。

一方、図１７から、レンズＬＥを用いない場合、直径ｐ＝１４μｍ、距離Ｌ１＝１００μｍの条件では、撮像範囲Ｄを１画素分の領域に収めることができるが、直径ｐ＝１４μｍ、距離Ｌ１＝２００μｍの条件では、受光素子ＰＤの撮像範囲Ｄが１００μｍより広いことがわかる。

つまり、図１７及び図１８の結果から、レンズＬＥを用いることで、受光素子ＰＤの撮像範囲Ｄを１画素分の領域に収めることができる距離Ｌ１の範囲が広くなったことがわかった。具体的には、ピンホールの直径ｐが同じ場合、レンズＬＥを用いることで、レンズＬＥを用いない場合に比べて、距離Ｌ１を長くしても、撮像範囲Ｄを１画素分の領域に収めることができることがわかった。

距離Ｌ１を長くできるほど、基板ＳＵＢの厚さを厚くできる。例えば、基板自体の厚さを厚くできるほか、帯電防止膜、撥水性の膜、ハードコート膜、及び衝撃吸収層等の少なくとも一つを基板に加えて配置することができる。したがって、フレキシブルＯＬＥＤパネルの強度、曲げ耐性、及び信頼性を高めることができる。

以上のように、本実施例の結果から、レンズＬＥの有無に関わらず、受光素子ＰＤの撮像範囲Ｄを１画素分の領域に収めることができる条件があることが確認できた。また、レンズＬＥを設けることで、当該条件を広くすることができることがわかった。例えば、基板ＳＵＢの厚さを厚くできるため、フレキシブルＯＬＥＤパネルの強度、曲げ耐性、及び信頼性を高められることが示唆された。

本実施例では、受光素子を作製し、当該受光素子をイメージセンサに用いることで、撮像を行った結果について説明する。

本実施例の受光素子１は、発光素子と構造の共通化を図った構成であり、発光素子の発光層を受光素子の活性層に置き換えて作製可能な積層構造を有する。比較受光素子２は、発光素子と構造の共通化を図っていない構成であり、イメージセンサに適した積層構造を有する。

本実施例で用いる材料の化学式を以下に示す。

本実施例の受光素子の素子構造を表１に示す。また、表１を用いて、受光素子１及び比較受光素子２について説明する。

［受光素子１］
表１に示すように、受光素子１では、第１の電極として、厚さ約５０ｎｍのチタン膜、厚さ約２００ｎｍのアルミニウム膜、及び厚さ約５ｎｍのチタン膜の３層構造を用いた。

受光素子１の第１のバッファ層は、発光素子の正孔注入層及び正孔輸送層に対応する層である。

まず、正孔注入層に対応する層を、３－［４－（９－フェナントリル）－フェニル］－９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール（略称：ＰＣＰＰｎ）と、酸化モリブデンとを、重量比がＰＣＰＰｎ：酸化モリブデン＝２：１となるように共蒸着することで、形成した。正孔注入層に対応する層の厚さは、約１５ｎｍとなるように形成した。

次に、正孔輸送層に対応する層を、Ｎ－（１，１’－ビフェニル－４－イル）－Ｎ－［４－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）フェニル］－９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－アミン（略称：ＰＣＢＢｉＦ）を用い、厚さが６０ｎｍとなるように蒸着した。

受光素子１の活性層は、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。活性層の厚さは、約６０ｎｍとなるように形成した。

受光素子１の第２のバッファ層は、発光素子の電子輸送層及び電子注入層に対応する層である。

まず、電子輸送層に対応する層を、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）の厚さが１０ｎｍ、２，９－ビス（ナフタレン－２－イル）－４，７－ジフェニル－１，１０－フェナントロリン（略称：ＮＢＰｈｅｎ）の厚さが１０ｎｍとなるように順次蒸着して形成した。

次に、電子注入層に対応する層を、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を用い、厚さが１ｎｍとなるように蒸着して形成した。

受光素子１の第２の電極は、銀（Ａｇ）とマグネシウム（Ｍｇ）との体積比を１０：１とし、厚さが９ｎｍとなるように共蒸着して形成した後、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）をスパッタリング法により、厚さが７０ｎｍとなるように形成した。

以上により、受光素子１を作製した。

［比較受光素子２］
表１に示すように、比較受光素子２は、第１の電極として、厚さ約５０ｎｍのチタン膜、厚さ約２００ｎｍのアルミニウム膜、及び厚さ約５ｎｍのチタン膜の３層構造を用いた。

比較受光素子２の第１のバッファ層は、フラーレン（Ｃ_７０）を用いて、厚さが約１０ｎｍとなるように蒸着した。

比較受光素子２の活性層は、受光素子１と同様であり、フラーレン（Ｃ_７０）と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。活性層の厚さは、約６０ｎｍとなるように形成した。

比較受光素子２の第２のバッファ層は、酸化モリブデンを用いて、厚さが約６０ｎｍとなるように蒸着した。

比較受光素子２の第２の電極は、ＩＴＯをスパッタリング法により、厚さが約７０ｎｍとなるように形成した。

以上により、比較受光素子２を作製した。

［受光素子１の電流－照射光強度特性］
図１９に、受光素子１の電流－照射光強度特性を評価した結果を示す。図１９において、縦軸は電流（Ａ）を表し、横軸は照射光強度（Ｗ／ｃｍ^２）を表す。

受光素子１の受光領域は、２ｍｍ×２ｍｍであった。

受光素子１に電圧を－２Ｖ印加した状態で、波長λ＝５５０ｎｍの光を１μＷ／ｃｍ^２から４０μＷ／ｃｍ^２の条件で照射し、電流量を測定した。なお、ここで印加した電圧（－２Ｖ）は、通常、ＥＬ素子に印加するバイアスを正とした場合の値である。つまり、第１の電極側が高電位で第２の電極側が低電位である場合が、正である。

図１９から、照射光強度に対して線形に電流量が変化していることが確認された。これにより、受光素子１を用いたイメージセンサは、正常に動作することが示唆された。

［撮像結果］
次に、受光素子１及び比較受光素子２それぞれを用いてイメージセンサチップを作製し、静止画の撮像を行った。

受光素子１を用いたイメージセンサチップの撮像結果を、図２０Ａ、図２０Ｂに示す。図２０Ａは補正前のデータである。また、受光素子１を用いたイメージセンサチップであらかじめ撮像した全白画像及び全黒画像を用いて、補正前のデータについて、階調及び画素間のムラなどを補正した。図２０Ｂが補正後のデータである。

比較受光素子２を用いたイメージセンサチップの撮像結果を、図２０Ｃ、図２０Ｄに示す。図２０Ｃは補正前のデータである。また、比較受光素子２を用いたイメージセンサチップであらかじめ撮像した全白画像及び全黒画像を用いて、補正前のデータについて、階調及び画素間のムラなどを補正した。図２０Ｄが補正後のデータである。

図２０Ａ～図２０Ｄに示すように、受光素子１を用いたイメージセンサチップ及び比較受光素子２を用いたイメージセンサチップのどちらにおいても、静止画の撮像を良好に行うことができた。つまり、発光素子と構造の共通化を図った構成の受光素子１を用いて、イメージセンサに適した積層構造の比較受光素子２を用いる場合と同等の撮像結果を得ることができた。

以上のように、本実施例では、発光素子と構造の共通化を図った構成の受光素子を用いて、良好な撮像が行えるイメージセンサを作製することができた。

本実施例では、表示部に、受光素子及び発光素子を有する表示装置を作製した結果について説明する。

［断面構造］
図２１に、表示装置の画素を構成するデバイス構造を示す。

本実施例で作製した表示装置の１つの画素は、Ｒｅｄ（Ｒ）、Ｇｒｅｅｎ（Ｇ）、Ｂｌｕｅ（Ｂ）の３色の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ及び１つの有機フォトダイオードＯＰＤの計４つの素子と、これら４つの素子をそれぞれ独立に駆動するための回路（駆動回路４３、４４）と、を有する。

４つの素子は、それぞれ、基板１５１（ガラス基板）上に設けられている。さらに、基板１５１上には、有機フォトダイオードＯＰＤの画素電極１１１と電気的に接続される駆動回路４３と、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの画素電極１９１と電気的に接続される駆動回路４４が設けられている。有機フォトダイオードＯＰＤは、対向基板側から入射した光を検出する構成である。有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、対向基板側（図２１では共通電極１１５側）に光を発するトップエミッション構造である。画素電極１１１及び画素電極１９１は、可視光を反射する機能を有する。

４つの素子は、それぞれ、正孔輸送層が作り分けられており、さらに、各色の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの発光層と有機フォトダイオードＯＰＤの活性層とが、作り分けられている。具体的には、有機フォトダイオードＯＰＤは正孔輸送層１８６及び活性層１１３を有し、赤色の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは正孔輸送層１９６Ｒ及び発光層１９３Ｒを有し、緑色の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは正孔輸送層１９６Ｇ及び発光層１９３Ｇを有し、青色の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは正孔輸送層１９６Ｂ及び発光層１９３Ｂを有する。

共通層１１２、１１４ａ、１１４ｂ、及び共通電極１１５は、４つの素子で共通の構成であり、共通のマスクを用いて形成される。本実施例において、共通層１１２は、正孔注入層であり、共通層１１４ａは、電子輸送層であり、共通層１１４ｂは、電子注入層である。共通電極１１５は、可視光を透過する機能及び可視光を反射する機能を有する。

このように、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の発光素子を作り分ける構成から、有機フォトダイオードＯＰＤを含めた４種を作り分ける構成に変更するのみで、有機ＥＬディスプレイの表示部の一面全体にフォトセンサを形成することができる。本実施例の表示装置の構成は、フォトセンサを別のモジュールとして組み込む場合に比べて、プロセス面、コスト面、及びデザイン性の面で優れ、小型化及びフレキシブル化が容易である。

本実施例の表示装置における撮像方法について、図１Ｃを用いて説明する。本実施例の表示装置による撮像は、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤが発した光を光源に用いて、撮像物からの反射光を有機フォトダイオードＯＰＤで検出することにより行う。

図１Ｃに示すように、基板５９（対向基板）に接した指５２の指紋を撮像する場合には、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤが発する光を、基板５９上の指５２が反射し、有機フォトダイオードＯＰＤがその反射光を検出する。このとき、指紋の凹凸の反射率の差を利用することで、指紋を撮像することができる。

また、本実施例の表示装置では、対向基板に黒色樹脂層が設けられている。当該黒色樹脂層は、図２Ａに示す遮光層ＢＭに相当する。黒色樹脂層を設けることで、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの発光が、表示装置内で反射し、当該反射光が直接有機フォトダイオードＯＰＤに入射されることを抑制できる。さらに、黒色樹脂層は、有機フォトダイオードＯＰＤが撮像する範囲の調整のためにも用いている。黒色樹脂層の開口部の径を、目的とする撮像範囲に合わせて設定することで、撮像画像がぼやけることを抑制できる。

指紋の撮像は、単色の光のみで検出することができ、カラー撮像でなくてよいが、本実施例の表示装置は、Ｒ、Ｇ、Ｂの有機ＥＬ素子を順次発光させ、それぞれの反射光を時分割で検出することで、カラー撮像も可能である。例えば、対向基板上にカラー画像を配置し、当該カラー画像をカラーでスキャンすることができる。この方式を用いる場合、可視光領域全体に対し感度を有する有機フォトダイオードＯＰＤが配置されていればよく、Ｒ用、Ｇ用、Ｂ用の個々の有機フォトダイオードＯＰＤを配置する必要がないため、高精細化に有利である。

［受光素子の検討］
上述の通り、本実施例の表示装置では、上部電極である共通電極１１５が可視光を透過する機能及び可視光を反射する機能を有しており、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤと有機フォトダイオードＯＰＤの双方にマイクロキャビティ構造が適用される。これにより、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの色純度を向上させることができ、有機フォトダイオードＯＰＤにおいては、感知する波長の幅が狭くなる。

図２２に、本実施例の表示装置に採用した有機フォトダイオードＯＰＤと同様の構成を適用した受光素子における、分光感度の波長依存性と正孔輸送層の膜厚との関係を示す。図２２には、当該受光素子の規格化した吸収スペクトルを合わせて示す。図２２において、第１縦軸は分光感度（任意単位）、第２縦軸は吸収スペクトル（任意単位）、横軸は波長（単位：ｎｍ）である。

なお、本実施例の受光素子の材料は、画素電極１１１に、銀（Ａｇ）とパラジウム（Ｐｄ）と銅（Ｃｕ）の合金（Ａｇ－Ｐｄ－Ｃｕ（ＡＰＣ））膜と酸化シリコンを含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）膜の積層構造を用い、正孔輸送層にＰＣＰＰｎを用いた以外は、実施例２の受光素子１（表１）と同様である。

図２２に示すように、受光素子の吸収帯は、可視光領域全体に存在しており、赤色領域で長波長になるほど吸光度が低下することがわかった。これに対し、受光素子の分光感度はピークを有し、当該ピークは正孔輸送層の膜厚に依存してシフトすることがわかった。このことから、感知したい波長領域に対して、有機フォトダイオードＯＰＤの正孔輸送層の膜厚を適切に調整する必要があることが確認された。

本実施例では、緑色の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤを発光させて指紋の撮像を行う。したがって、緑色（波長約５５０ｎｍ）を中心に、青色から赤色までを広くカバーできる、正孔輸送層の膜厚が４０ｎｍの有機フォトダイオードＯＰＤを本実施例の表示装置に採用した。

図２３に、正孔輸送層の膜厚が４０ｎｍの有機フォトダイオードＯＰＤに、波長５５０ｎｍの単色光を照射した場合の、入射光強度と光電流の関係を示す。図２３において、縦軸は電流密度（単位：μＡ／ｃｍ^２）、横軸は入射光強度（単位：μＷ／ｃｍ^２）である。

図２３に示すように、印加電圧が－２Ｖ以下の場合に、入射光強度と光電流の間の線形関係が確認できた。特に、－３Ｖ以上－６Ｖ以下の場合は、電圧依存性が小さく、飽和領域を有していることが確認できた。

画像をスキャンする場合、アナログ階調でのセンシングが求められる。また、カラー画像をスキャンする場合、感知できる波長域が広いことが求められる。そのため、広い波長域に対して、入射光強度と光電流の間の線形性と、広い飽和領域を有している必要がある。図２２及び図２３から、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤとデバイス構造の一部を共通化した有機フォトダイオードＯＰＤが、上記要件を満たし、光センサとして問題なく動作できることが確認できた。

［表示装置の構成］
本実施例では、画面サイズが対角３．０７インチ、画素数が３６０（Ｈ）×５４０（Ｖ）、画素ピッチが１２０μｍ×１２０μｍ、精細度が２１２ｐｐｉである、アクティブマトリクス型の表示装置を作製した。ゲートドライバは内蔵し、ソースドライバは外付けのＩＣをＣＯＧ方式により実装した。読み出し回路は、アナログ電圧順次出力とした。

本実施例の表示装置は、酸化物半導体を半導体層に用いたトランジスタをスイッチング素子として用いた。ＣＡＡＣ－ＯＳを半導体層に用いたトランジスタは、オフ電流が非常に小さいという特徴を有している。この特徴により、センシングの面では、グローバルシャッター方式での撮像が可能になるというメリットがある。また、静止画において、画像の書き換え回数を削減でき、低消費電力に繋がる駆動（ＩＤＳ駆動）が可能になる。

なお、ＩＤＳ駆動とは、通常よりも低速のフレーム周波数で動作するアイドリング・ストップ駆動である。ＩＤＳ駆動では、画像データの書き込み処理を実行した後、画像データの書き換えを停止する。一旦画像データの書き込みをして、その後、次の画像データの書き込みまでの間隔を延ばすことで、その間の画像データの書き込みに要する分の消費電力を削減することができる。ＩＤＳ駆動のフレーム周波数は、例えば、通常動作（代表的には６０Ｈｚ以上２４０Ｈｚ以下）の１／１００以上１／１０以下とすることができる。静止画は、連続するフレーム間でビデオ信号が同じである。よって、ＩＤＳ駆動モードは、静止画を表示する場合に特に有効である。

通常、画像の書き換え動作は、センサに対してノイズとなるため、ＳＮ比を低下させる。しかし、ＩＤＳ駆動の場合、センシングしている間、画像を保持したまま、画像の書き換え動作を停止できる。よって、画像の書き換えによるノイズの影響を受けずにセンシングすることができ、ＳＮ比の低下を抑制できる。

本実施例の表示装置では、１フレームを表示の期間とセンシングの期間に分けた。センシングの期間はＩＤＳ駆動を用いることで、画像の書き換えを行わず、センシング時のノイズを低減させた。また、指紋認証や画像のスキャニングには、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤが発する光を光源として用いるため、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの発光の輝度を一定に保持することが必要である。この場合も、ＩＤＳ駆動を採用することで、ノイズが低減でき、良好なセンシングを行うことができる。

［表示結果］
図２４に、本実施例の表示装置の表示結果を示す。図２４に示すように、表示部に、受光素子及び発光素子を有する表示装置において、画像を良好に表示できることが確認された。

［撮像結果］
図２５に、本実施例の表示装置において、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤが発する光を光源に、有機フォトダイオードＯＰＤを用いて撮像した結果を示す。なお、取得した撮像画像に対して、事前に測定した白表示と黒表示の検出値を基準値として画像補正を実施した。また、画像補正の際、撮像画像の検出値が当該基準値から大きく外れる値を示す箇所については黒表示の値に補正した。

図２５は、画像を紙に印刷し、当該紙の印刷面を表示装置側に向けて、表示装置上に当該紙を配置し、撮像した結果である。露光時間は１．７８ｍｓｅｃ、読み出し時間は２４８ｍｓｅｃとした。ＲＧＢ時分割により、カラー撮像を行った。図２５に示すように、本実施例の表示装置を用いて、カラー画像を良好に撮像できることが確認できた。

また、表示装置上に指を載せ、緑色の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤを発光させて、指紋の撮像を行ったところ、指紋の凹凸に起因した紋様を良好に撮像することができた。このことから、本実施例の表示装置を用いて、指紋と同程度の高解像度の撮像ができることが確認できた。

Ｃ１：容量素子、Ｃ２：容量素子、ＥＬ：発光素子、ＩＲ：発光素子、Ｌ１：距離、Ｌ２：距離、ＬＥ：レンズ、Ｍ１：トランジスタ、Ｍ２：トランジスタ、Ｍ３：トランジスタ、Ｍ４：トランジスタ、Ｍ５：トランジスタ、Ｍ６：トランジスタ、Ｍ７：トランジスタ、ＯＬＥＤ：有機ＥＬ素子、ＯＰＤ：有機フォトダイオード、ＯＵＴ１：配線、ＯＵＴ２：配線、ＰＤ：受光素子、ＰＩＸ１：画素回路、ＰＩＸ２：画素回路、ＳＵＢ：基板、Ｖ１：配線、Ｖ２：配線、Ｖ３：配線、Ｖ４：配線、Ｖ５：配線、１０Ａ：表示装置、１０Ｂ：表示装置、１０Ｃ：表示装置、１０Ｄ：表示装置、１０Ｅ：表示装置、１０Ｆ：表示装置、１０Ｇ：表示装置、１０Ｈ：表示装置、１０Ｊ：表示装置、１０Ｋ：表示装置、１０Ｌ：表示装置、１０Ｍ：表示装置、２１：発光、２２：光、２３ａ：光、２３ｂ：反射光、２３ｃ：光、２３ｄ：反射光、４１：トランジスタ、４２：トランジスタ、４３：駆動回路、４４：駆動回路、５０Ａ：表示装置、５０Ｂ：表示装置、５１：基板、５２：指、５３：受光素子を有する層、５５：トランジスタを有する層、５７：発光素子を有する層、５９：基板、１００Ａ：表示装置、１００Ｂ：表示装置、１００Ｃ：表示装置、１００Ｄ：表示装置、１１０：受光素子、１１１：画素電極、１１２：共通層、１１３：活性層、１１４：共通層、１１４ａ：共通層、１１４ｂ：共通層、１１５：共通電極、１４２：接着層、１４３：空間、１４６：レンズアレイ、１４７：有色層、１４８：有色層、１４８ａ：有色層、１４８ｂ：有色層、１４８ｃ：有色層、１４９：レンズ、１５１：基板、１５２：基板、１５３：基板、１５４：基板、１５５：接着層、１６２：表示部、１６４：回路、１６５：配線、１６６：導電層、１７２：ＦＰＣ、１７３：ＩＣ、１８２：バッファ層、１８４：バッファ層、１８６：正孔輸送層、１９０：発光素子、１９１：画素電極、１９２：バッファ層、１９３：発光層、１９３Ｂ：発光層、１９３Ｇ：発光層、１９３Ｒ：発光層、１９４：バッファ層、１９５：保護層、１９５ａ：無機絶縁層、１９５ｂ：有機絶縁層、１９５ｃ：無機絶縁層、１９６Ｂ：正孔輸送層、１９６Ｇ：正孔輸送層、１９６Ｒ：正孔輸送層、２０１：トランジスタ、２０４：接続部、２０５：トランジスタ、２０６：トランジスタ、２０８：トランジスタ、２０９：トランジスタ、２１０：トランジスタ、２１１：絶縁層、２１２：絶縁層、２１３：絶縁層、２１４：絶縁層、２１５：絶縁層、２１６：隔壁、２１７：隔壁、２１８：絶縁層、２２１：導電層、２２２ａ：導電層、２２２ｂ：導電層、２２３：導電層、２２５：絶縁層、２２８：領域、２３１：半導体層、２３１ｉ：チャネル形成領域、２３１ｎ：低抵抗領域、２４２：接続層、６５００：電子機器、６５０１：筐体、６５０２：表示部、６５０３：電源ボタン、６５０４：ボタン、６５０５：スピーカ、６５０６：マイク、６５０７：カメラ、６５０８：光源、６５１０：保護部材、６５１１：表示パネル、６５１２：光学部材、６５１３：タッチセンサパネル、６５１５：ＦＰＣ、６５１６：ＩＣ、６５１７：プリント基板、６５１８：バッテリ、７０００：表示部、７１００：テレビジョン装置、７１０１：筐体、７１０３：スタンド、７１１１：リモコン操作機、７２００：ノート型パーソナルコンピュータ、７２１１：筐体、７２１２：キーボード、７２１３：ポインティングデバイス、７２１４：外部接続ポート、７３００：デジタルサイネージ、７３０１：筐体、７３０３：スピーカ、７３１１：情報端末機、７４００：デジタルサイネージ、７４０１：柱、７４１１：情報端末機、９０００：筐体、９００１：表示部、９００３：スピーカ、９００５：操作キー、９００６：接続端子、９００７：センサ、９００８：マイクロフォン、９０５０：アイコン、９０５１：情報、９０５２：情報、９０５３：情報、９０５４：情報、９０５５：ヒンジ、９１０１：携帯情報端末、９１０２：携帯情報端末、９２００：携帯情報端末、９２０１：携帯情報端末

Claims (4)

1. 表示部を有する表示装置であって、
   前記表示部は、受光素子と、発光素子と、レンズと、遮光層と、を有し、
   前記受光素子は、第１の画素電極、活性層、及び共通電極を有し、
   前記発光素子は、第２の画素電極、発光層、及び前記共通電極を有し、
   前記活性層は、前記第１の画素電極上に位置し、
   前記活性層は、第１の有機化合物を有し、
   前記発光層は、前記第２の画素電極上に位置し、
   前記発光層は、前記第１の有機化合物とは異なる第２の有機化合物を有し、
   前記共通電極は、前記活性層を介して前記第１の画素電極と重なる部分と、前記発光層を介して前記第２の画素電極と重なる部分と、を有し、
   前記遮光層は、前記受光素子と重なる領域に設けられた開口部と、前記発光素子と重なる領域に設けられた開口部と、を有し、
   前記レンズは、前記受光素子と重なる領域と、前記遮光層と重なる領域と、を有し、
   前記第１の画素電極の端部及び前記第２の画素電極の端部を覆う隔壁を有し、
   前記第１の画素電極の上面に接する領域と、前記隔壁の側面に接する領域と、を有する有色層を有する、表示装置。
2. 第１の基板と、第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置された表示部と、を有する表示装置であって、
   前記表示部は、受光素子と、発光素子と、レンズと、遮光層と、を有し、
   前記第１の基板は、前記受光素子及び前記発光素子の下方に配置され、
   前記第２の基板は、前記受光素子及び前記発光素子の上方に配置され、
   前記受光素子は、第１の画素電極、活性層、及び共通電極を有し、
   前記発光素子は、第２の画素電極、発光層、及び前記共通電極を有し、
   前記活性層は、前記第１の画素電極上に位置し、
   前記活性層は、第１の有機化合物を有し、
   前記発光層は、前記第２の画素電極上に位置し、
   前記発光層は、前記第１の有機化合物とは異なる第２の有機化合物を有し、
   前記共通電極は、前記活性層を介して前記第１の画素電極と重なる部分と、前記発光層を介して前記第２の画素電極と重なる部分と、を有し、
   前記遮光層は、前記受光素子と重なる領域に設けられた開口部と、前記発光素子と重なる領域に設けられた開口部と、を有し、
   前記レンズは、前記受光素子と重なる領域と、前記遮光層と重なる領域と、を有し、
   前記レンズは、前記受光素子の上方且つ前記第２の基板の下方に配置され、且つ前記第２の基板側に凸面を有し、
   前記第１の画素電極の端部及び前記第２の画素電極の端部を覆う隔壁を有し、
   前記第１の画素電極の上面に接する領域と、前記隔壁の側面に接する領域と、を有する有色層を有する、表示装置。
3. 表示部を有する表示装置であって、
   前記表示部は、受光素子と、発光素子と、レンズと、遮光層と、を有し、
   前記受光素子は、第１の画素電極、共通層、活性層、及び共通電極を有し、
   前記発光素子は、第２の画素電極、前記共通層、発光層、及び前記共通電極を有し、
   前記活性層は、前記第１の画素電極上に位置し、
   前記活性層は、第１の有機化合物を有し、
   前記発光層は、前記第２の画素電極上に位置し、
   前記発光層は、前記第１の有機化合物とは異なる第２の有機化合物を有し、
   前記共通層は、前記第１の画素電極上及び前記第２の画素電極上に位置し、
   前記共通層は、前記活性層と重なる部分と、前記発光層と重なる部分と、を有し、
   前記共通電極は、前記共通層及び前記活性層を介して前記第１の画素電極と重なる部分と、前記共通層及び前記発光層を介して前記第２の画素電極と重なる部分と、を有し、
   前記遮光層は、前記受光素子と重なる領域に設けられた開口部と、前記発光素子と重なる領域に設けられた開口部と、を有し、
   前記レンズは、前記受光素子と重なる領域と、前記遮光層と重なる領域と、を有し、
   前記第１の画素電極の端部及び前記第２の画素電極の端部を覆う隔壁を有し、
   前記第１の画素電極の上面に接する領域と、前記隔壁の側面に接する領域と、を有する有色層を有する、表示装置。
4. 第１の基板と、第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置された表示部と、を有する表示装置であって、
   前記表示部は、受光素子と、発光素子と、レンズと、遮光層と、を有し、
   前記第１の基板は、前記受光素子及び前記発光素子の下方に配置され、
   前記第２の基板は、前記受光素子及び前記発光素子の上方に配置され、
   前記受光素子は、第１の画素電極、共通層、活性層、及び共通電極を有し、
   前記発光素子は、第２の画素電極、前記共通層、発光層、及び前記共通電極を有し、
   前記活性層は、前記第１の画素電極上に位置し、
   前記活性層は、第１の有機化合物を有し、
   前記発光層は、前記第２の画素電極上に位置し、
   前記発光層は、前記第１の有機化合物とは異なる第２の有機化合物を有し、
   前記共通層は、前記第１の画素電極上及び前記第２の画素電極上に位置し、
   前記共通層は、前記活性層と重なる部分と、前記発光層と重なる部分と、を有し、
   前記共通電極は、前記共通層及び前記活性層を介して前記第１の画素電極と重なる部分と、前記共通層及び前記発光層を介して前記第２の画素電極と重なる部分と、を有し、
   前記遮光層は、前記受光素子と重なる領域に設けられた開口部と、前記発光素子と重なる領域に設けられた開口部と、を有し、
   前記レンズは、前記受光素子と重なる領域と、前記遮光層と重なる領域と、を有し、
   前記レンズは、前記受光素子の上方且つ前記第２の基板の下方に配置され、且つ前記第２の基板側に凸面を有し、
   前記第１の画素電極の端部及び前記第２の画素電極の端部を覆う隔壁を有し、
   前記第１の画素電極の上面に接する領域と、前記隔壁の側面に接する領域と、を有する有色層を有する、表示装置。

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