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JP7823038B2 - 表示装置 - Google Patents
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JP7823038B2 - 表示装置 - Google Patents

表示装置

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Description

本発明の一態様は、表示装置に関する。本発明の一態様は、撮像装置に関する。本発明の一態様は、撮像機能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。
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、またはノート型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、または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。
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。
特開２０１４－１９７５２２号公報
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。または、高精細な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。または、開口率の高い表示装置または撮像装置を提供することを課題の一とする。または、高感度な撮像を行う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。または、指紋などの生体情報を取得できる表示装置を提供することを課題の一とする。または、タッチパネルとして機能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、信頼性の高い表示装置、撮像装置、または電子機器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、または電子機器等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。
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。
本発明の一態様は、第１の発光素子と、受光素子と、を有し、第１の発光素子は、第１の画素電極、第１の有機層、及び共通電極が、この順で積層され、受光素子は、第２の画素電極、第２の有機層、及び共通電極が、この順で積層され、第１の有機層は、第１の発光層と、第２の発光層と、を含み、第１の発光層は、第１の発光物質を有し、第２の発光層は、第１の発光物質とは異なる第２の発光物質を有し、第２の有機層は、光電変換層を含み、第１の発光素子と、受光素子との間の領域に、第１の層、及び第２の層を有し、第１の層は、第２の有機層と重畳し、且つ、第１の有機層と同一の材料を含み、第２の層は、第１の有機層と重畳し、且つ、第２の有機層と同一の材料を含み、第１の発光素子と、受光素子との間の領域において、第１の有機層の端部と、第１の層の端部とが対向して設けられ、第１の発光素子と、受光素子との間の領域において、第２の有機層の端部と、第２の層の端部とが対向して設けられ、第１の層は、第２の画素電極及び第２の有機層と重なる部分を有し、第２の層は、第１の画素電極及び第１の有機層と重なる部分を有する、表示装置である。
また、上記構成において、第１の発光素子は、白色の発光を呈することが好ましい。
また上記構成において、前記第１の有機層は、２つの発光物質を有し、前記２つの発光物質は、それぞれの発光物質が呈する発光色が補色の関係を有することが好ましい。
また上記構成において、第２の発光素子を有し、第２の発光素子は、第３の画素電極、第３の有機層、及び共通電極が、この順で積層され、第３の有機層は、第３の発光層と、第４の発光層と、を含み、第３の発光層は、第１の発光物質を有し、第４の発光層は、第２の発光物質を有し、第２の発光素子と、受光素子との間の領域に、第３の層と、第４の層を有し、第３の層は、第３の有機層と重畳し、且つ、第２の有機層と同一の材料を含み、第４の層は、第２の有機層と重畳し、且つ、第３の有機層と同一の材料を含み、第２の発光素子と、受光素子との間の領域において、第２の有機層の端部と、第３の層の端部とが対向して設けられ、第２の発光素子と、受光素子との間の領域において、第３の有機層の端部と、第４の層の端部とが対向して設けられ、第３の層は、第３の画素電極及び第３の有機層と重なる部分を有し、第４の層は、第２の画素電極及び第２の有機層と重なる部分を有することが好ましい。
また、上記構成において、平面視において、前記受光素子は、前記第１の発光素子と、前記第２の発光素子と、に挟まれることが好ましい。
また、上記構成において、第２の発光素子は、白色の発光を呈することが好ましい。
また上記構成において、第１の発光素子と重畳する第１の着色層と、第２の発光素子と重畳する第２の着色層と、を有し、第２の着色層は、第１の着色層とは透過させる光の波長域が異なることが好ましい。波長域が異なるとは例えば、第１の着色層を透過した光が青色、紫色、青紫色、緑色、黄緑色、黄色、橙色、赤色から選ばれる一の色の波長域に強度を有し、第２の着色層を透過した光が青色、紫色、青紫色、緑色、黄緑色、黄色、橙色、赤色から選ばれる他の一の色の波長域に強度を有することを指す。また、それぞれの着色層の波長域が異なる場合においても、それぞれの波長域は互いに重なる領域を有する場合がある。
また上記構成において、第１の発光素子と重畳する第１の着色層と、第２の発光素子と重畳する第２の着色層と、を有し、第１の着色層と、第２の着色層と、は、透過させる光の波長域が重なることが好ましい。また、第１の着色層と、第２の着色層と、は、透過させる光の波長域が同じであることが好ましい。波長域が同じであるとは例えば、第１の着色層を透過した光と、第２の着色層を透過した光がともに、青色、紫色、青紫色、緑色、黄緑色、黄色、橙色、赤色から選ばれる一の色の波長域に強度を有することを指す。また、それぞれの着色層の波長域が同じである場合においても、それぞれの波長域は互いに重ならない領域を有してもよい。
また上記構成において、樹脂層を有し、樹脂層は、第１の発光素子と、受光素子との間の領域に位置し、第１の有機層の端部と、第１の層の端部とは、樹脂層を挟んで対向し、第２の有機層の端部と、第２の層の端部とは、樹脂層を挟んで対向することが好ましい。
また上記構成において、第１の絶縁層を有し、第１の絶縁層は、第１の発光素子と、受光素子との間に位置し、第１の絶縁層は、第１の有機層の端部、第２の有機層の端部、第１の層の端部、及び第２の層の端部に接することが好ましい。
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することができる。または、高精細な撮像装置または表示装置を提供することができる。または、開口率の高い表示装置または撮像装置を提供することができる。または、高感度な撮像を行うことのできる撮像装置、または表示装置を提供することができる。または、指紋などの生体情報を取得できる表示装置を提供することができる。または、タッチパネルとして機能する表示装置を提供することができる。
本発明の一態様によれば、信頼性の高い表示装置、撮像装置、または電子機器を提供することができる。または、新規な構成を有する表示装置、撮像装置、または電子機器等を提供できる。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。
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１Ａ乃至図１Ｄは、表示装置の構成例を示す図である。
図２は、表示装置の構成例を示す図である。
図３Ａ及び図３Ｂは、表示装置の構成例を示す図である。
図４Ａ及び図４Ｂは、表示装置の構成例を示す図である。
図５Ａ乃至図５Ｅは、表示装置の作製方法成例を示す図である。
図６Ａ乃至図６Ｅは、表示装置の作製方法例を示す図である。
図７Ａ及び図７Ｂは、表示装置の作製方法成例を示す図である。
図８Ａ乃至図８Ｄは、表示装置の作製方法例を示す図である。
図９Ａは、表示装置の構成例を示す図である。図９Ｂは、トランジスタの構成例を示す図である。
図１０は、表示装置の構成例を示す図である。
図１１Ａは、表示装置の構成例を示す図である。図１１Ｂは、トランジスタの構成例を示す図である。
図１２Ａ及び図１２Ｂは、表示モジュールの一例を示す斜視図である。
図１３は、表示装置の一例を示す断面図である。
図１４は、表示装置の一例を示す断面図である。
図１５は、表示装置の一例を示す断面図である。
図１６は、表示装置の一例を示す断面図である。
図１７は、表示装置の一例を示す断面図である。
図１８Ａ、図１８Ｂ及び図１８Ｄは、表示装置の例を示す断面図である。図１８Ｃ、図１８Ｅは、画像の例を示す図である。図１８Ｆ乃至図１８Ｈは、画素の例を示す上面図である。
図１９Ａ乃至図１９Ｊは、画素の例を示す図である。
図２０Ａ、図２０Ｂは、画素の例を示す図である。
図２１Ａ乃至図２１Ｈは、画素の例を示す図である。
図２２Ａ及び図２２Ｂは、画素の回路図の例を示す図である。
図２３Ａ乃至図２３Ｆは、表示装置の構成例を示す図である。
図２４Ａ乃至図２４Ｊは、表示装置の構成例を示す図である。
図２５Ａ及び図２５Ｂは、電子機器の一例を示す図である。
図２６Ａ乃至図２６Ｄは、電子機器の一例を示す図である。
図２７Ａ乃至図２７Ｆは、電子機器の一例を示す図である。
図２８Ａ乃至図２８Ｆは、電子機器の一例を示す図である。
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。
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。
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。
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。
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。
また、本明細書等において、「膜」という用語と、「層」という用語とは、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」または「絶縁層」という用語は、「導電膜」または「絶縁膜」という用語に相互に交換することが可能な場合がある。
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。
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。
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。
（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の構成例、及び表示装置の作製方法例について説明する。
本発明の一態様は、発光素子（発光デバイスともいう）と、受光素子（受光デバイスともいう）を有する表示装置である。発光素子は一対の電極と、その間にＥＬ層を有する。受光素子は、一対の電極と、その間に活性層を有する。発光素子は、有機ＥＬ素子（有機電界発光素子）であることが好ましい。受光素子は、有機フォトダイオード（有機光電変換素子）であることが好ましい。
また、表示装置は、同一の構成のＥＬ層を有する発光素子と、当該発光素子と重なる着色層と、を有することが好ましい。発光素子には、例えば、白色光を発する構成を適用することができる。異なる色を呈する副画素は、それぞれ異なる色の可視光を透過する着色層を有する。例えば、それぞれ赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、または青色（Ｂ）の光を透過する３種類の着色層を用いることで、フルカラーの表示装置を実現できる。
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。
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配置され、さらに表示部には、受光素子がマトリクス状に配置される。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、または対象物が近づくことまたは接触することを検出することなどができる。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。
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、暗い環境でも撮像またはタッチ（非接触を含む）の検出などを行うことができる。
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、または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、指紋認証または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または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。
各画素の発光素子を、白色発光の有機ＥＬ素子で形成する場合、各画素において、発光層の塗分けを行う必要がない。よって、発光素子に含まれる画素電極以外の層（例えば発光層など）を、各画素で共通にすることができる。しかしながら、発光素子に含まれる層には、比較的導電性が高い層もあり、導電性が高い層が各画素で共通で設けられることで、画素間にリーク電流が発生する場合がある。特に、表示装置が高精細化または高開口率化され、画素間の距離が小さくなると、当該リーク電流は無視できない大きさになり、表示装置の表示品位の低下などを引き起こす恐れがある。そこで、本発明の一態様に係る表示装置では、各画素において、発光素子の少なくとも一部を島状に形成することで、表示装置の高精細化を図る。ここで、当該発光素子の島状に形成する部分には、発光層を含むものとする。
なお、白色光を発する発光素子において、ＥＬ層を構成する全ての層を島状に形成する必要はなく、一部の層は同一工程で成膜することができる。本発明の一態様の表示装置の作製方法では、ＥＬ層を構成する一部の層を画素ごとに島状に形成した後、犠牲層を除去し、ＥＬ層を構成する残りの層（例えば、キャリア注入層など）と、共通電極（上部電極ともいえる）と、を共通して形成することができる。
ここで、異なる色の発光素子間で、ＥＬ層の一部または全部を作り分ける場合、ファインメタルマスク（以下、ＦＭＭ：Ｆｉｎｅ Ｍｅｔａｌ Ｍａｓｋとも表記する。）などのシャドーマスクを用いた蒸着法により形成することが知られている。また、発光素子と受光素子との間で有機層を作り分ける場合においても、ＦＦＭなどを用いて形成することができる。しかしながら、この方法では、ＦＭＭの精度、ＦＭＭと基板との位置ずれ、ＦＭＭのたわみ、及び蒸気の散乱などによる成膜される膜の輪郭の広がりなど、様々な影響により、島状の有機膜の形状及び位置に設計からのずれが生じるため、高精細化、及び高開口率化が困難である。そのため、ペンタイル配列などの特殊な画素配列方式を適用することなどにより、疑似的に精細度（画素密度ともいう）を高める対策が取られていた。
ＦＭＭを用いた作製方法において、少しでも高精細化、高開口率化を達成するために、隣接する２つの島状の有機膜の一部が重なるように形成することができる。これにより、２つの島状の有機膜を重ねない場合に比べて、隣接する素子における発光領域と受光領域との距離を格段に縮めることができる。しかしながら、隣接する２つの島状の有機膜を重ねて形成した場合に、隣接する発光素子と受光素子の間において、重ねて形成した有機膜を介して電流のリークが生じ、意図しない発光が生じてしまう場合がある。これにより、輝度の低下、コントラストの低下などが生じることで、表示品位が低下してしまう。また、リーク電流によって電力効率、消費電力などが悪化してしまう。
また、発光素子と受光素子との間に、同様のリーク電流が生じる場合には、当該リーク電流が、受光素子で撮像を行う際のノイズの要因となるため、撮像の感度（シグナル－ノイズ比（Ｓ／Ｎ比））が低下してしまう恐れがある。
そこで本発明の一態様では、隣接する発光素子と受光素子の間で、それぞれの有機膜の一部が重畳するように、ＦＭＭを用いて作り分ける。具体的には、発光素子が有する発光性の化合物を含む層（発光層ともいう）と、受光素子が有する光電変換材料を含む層（活性層、または光電変換層ともいう）とをＦＭＭを用いて作り分ける。このとき、発光素子及び受光素子間において、共通して用いることのできる有機膜は作り分けることなく、発光素子間、及び発光素子と受光素子の間で共通の膜を用いてもよい。隣接する発光素子と受光素子の間には、発光層と、活性層と、他の有機膜とが積層された有機積層膜が位置することとなる。続いて、フォトリソグラフィ法により、当該有機積層膜の一部をエッチングすることにより、当該有機積層膜を分断する。これにより、発光素子と受光素子との間の電流のリーク経路（リークパス）を分断することができる。そのため、受光素子を用いた撮像を行う際のノイズを低減でき、高感度な撮像を行うことができる。
このように、発光素子と受光素子との間のリーク電流（サイドリーク、サイドリーク電流ともいう）が抑制され、Ｓ／Ｎ比の高い高精度な撮像を行うことができる。そのため、微弱な光であっても、鮮明な撮像を行うことができる。そのため、撮像時には光源として用いる発光素子の輝度を低くできるため、消費電力を低減することができる。
さらに、隣接する発光素子と受光素子との間で、電流のリーク経路（リークパス）を分断することができる。そのため、輝度を高めること、コントラストを高めること、電力効率を高めること、または消費電力を低減すること、などができる。
さらに、エッチングにより露出した有機積層膜の側面を保護するために、絶縁層を形成することが好ましい。これにより、表示装置の信頼性を高めることができる。
ＦＭＭを用いて形成される有機膜は、目的とする素子の画素電極だけでなく、これと隣接する素子の画素電極にまで重畳するように設けられてもよい。これにより、画素電極をより高密度に配置することができる。このとき、一つの素子の画素電極上には、隣接する素子の有機膜から分断された一部が重畳することとなる。
以下では、本発明の一態様の表示装置の構成例、及び作製方法例について図面を参照して説明する。
［構成例１］
図１Ａに、表示装置１００の上面概略図を示す。表示装置１００は、複数の画素１１０がマトリクス状に配置された表示部と、表示部の外側の接続部１３０と、を有する。図１Ａに示す画素１１０は、副画素１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０Ｓの、４つの副画素から構成される。
図１Ａに示す画素１１０の副画素１１０ａ、副画素１１０ｂ、及び副画素１１０ｃには、ストライプ配列が適用されている。
副画素１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃは、白色発光する発光素子１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃ（以下、まとめて発光素子１４０と呼ぶ場合がある。）を有する。発光素子１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃに重畳して設けられた着色層１２９ａ、１２９ｂ、１２９ｃ（以下、まとめて着色層１２９と呼ぶ場合がある。）によって、それぞれの副画素が異なる色の光を発する。副画素１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃとしては、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色の副画素、黄色（Ｙ）、シアン（Ｃ）、及びマゼンタ（Ｍ）の３色の副画素などが挙げられる。なお、着色層はカラーフィルタと呼ばれる場合がある。
副画素１１０Ｓは、受光素子１４０Ｓを有する。
図１Ａでは、各副画素の区別を簡単にするため一例として、副画素１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃを赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色の副画素とし、各画素が有する発光素子または受光素子の発光または受光領域内にＲ、Ｇ、Ｂ、Ｓの符号を付しているが、副画素１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃは、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色の副画素には限られない。
副画素１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、及び１１０Ｓは、それぞれマトリクス状に配列している。図１Ａは、副画素１１０ａ、副画素１１０ｂ、及び副画素１１０ｃがストライプ状に配列する構成を示している。なお、副画素の配列方法はこれに限られず、Ｓストライプ配列、デルタ配列、ベイヤー配列、ジグザグ配列などの配列方法を適用してもよいし、ペンタイル配列、ダイヤモンド配列などを用いることもできる。
発光素子１４０ａ、１４０ｂ、及び１４０ｃとしては、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、またはＱＬＥＤ（Ｑｕａｎｔｕｍ－ｄｏｔ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などのＥＬ素子を用いることが好ましい。ＥＬ素子が有する発光物質としては、蛍光を発する物質（蛍光材料）、燐光を発する物質（燐光材料）、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。なお、ＴＡＤＦ材料としては、一重項励起状態と三重項励起状態間が熱平衡状態にある材料を用いてもよい。このようなＴＡＤＦ材料は発光寿命（励起寿命）が短くなるため、発光素子における高輝度領域での効率低下を抑制することができる。
発光素子は、一対の電極間にＥＬ層を有する。本明細書等では、一対の電極の一方を画素電極と記し、他方を共通電極と記すことがある。
発光素子が有する一対の電極のうち、一方の電極は陽極として機能し、他方の電極は陰極として機能する。以下では、画素電極が陽極として機能し、共通電極が陰極として機能する場合を例に挙げて説明する。
本実施の形態の発光素子の構成は、シングル構造であってもタンデム構造であってもよい。また、シングル構造であることが好ましい。発光素子をシングル構造とすることにより、発光素子の駆動電力を低減することができる。また、発光素子の作製工程を簡略化することができる。なお、発光素子の構成例については、後述の実施の形態２に示す。
受光素子１４０Ｓ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１４０Ｓは、受光素子１４０Ｓ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１４０Ｓ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、様々な装置に適用できる。
また、図１Ａには、共通電極１１３と電気的に接続する接続電極１１１Ｃを示している。接続電極１１１Ｃは、共通電極１１３に供給するための電位（例えばアノード電位、またはカソード電位）が与えられる。接続電極１１１Ｃは、発光素子１４０ａなどが配列する表示領域の外に設けられる。また図１Ａには、共通電極１１３を破線で示している。
接続電極１１１Ｃは、表示領域の外周に沿って設けることができる。例えば、表示領域の外周の一辺に沿って設けられていてもよいし、表示領域の外周の２辺以上にわたって設けられていてもよい。すなわち、表示領域の上面形状が長方形である場合には、接続電極１１１Ｃの上面形状は、帯状、Ｌ字状、コの字状（角括弧状）、または四角形などとすることができる。
図１Ｂ、図１Ｃ、図１Ｄはそれぞれ、図１Ａ中の一点鎖線Ａ１－Ａ２、一点鎖線Ａ２－Ａ３、一点鎖線Ｃ１－Ｃ２に対応する断面概略図である。図１Ｂには、発光素子１４０ｃ、発光素子１４０ｂ、発光素子１４０ａ、及び受光素子１４０Ｓの断面概略図を示し、図１Ｄには接続電極１１１Ｃの断面概略図を示している。
図１Ｂに示す表示装置１００は、基板１３７と、基板１３６と、を有する。図１Ｂにおいては、基板１３７は、層１０１、発光素子１４０ａ、発光素子１４０ｂ、発光素子１４０ｃ、受光素子１４０Ｓ、及び保護層１２１を有する。
層１０１は例えば、トランジスタを含む層である。
基板１３６は、基板１２８、着色層１２９ａ、１２９ｂ、１２９ｃ、及びブラックマトリックス１２９ｄを有する。
基板１３７と基板１３６の間には、樹脂層１２２が設けられる。樹脂層１２２は、基板１３７と基板１３６を貼り合わせる機能を有する。
樹脂層１２２としては、紫外線硬化型等の光硬化型接着剤、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤を用いることができる。これら接着剤としてはエポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、イミド樹脂、ＰＶＣ（ポリビニルクロライド）樹脂、ＰＶＢ（ポリビニルブチラル）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。
着色層１２９ａ、着色層１２９ｂ、及び着色層１２９ｃは、互いに異なる色の光を透過する機能を有する。着色層１２９ａは例えば、着色層１２９ｂとは透過させる光の波長域が異なる。また、着色層１２９ｂは例えば、着色層１２９ｃとは透過させる光の波長域が異なる。また、着色層１２９ｃは例えば、着色層１２９ａとは透過させる光の波長域が異なる。例えば、着色層１２９ａは赤色の光を透過する機能を有し、着色層１２９ｂは緑色の光を透過する機能を有し、着色層１２９ｃは青色の光を透過する機能を有する。これにより、表示装置１００は、フルカラー表示を行うことができる。なお、着色層１２９ａ、着色層１２９ｂ、及び着色層１２９ｃは、シアン、マゼンタ、及び黄色の光のいずれかを透過する機能を有してもよい。
ここで、隣接する着色層１２９は例えば、発光素子１４０と重ならない領域において、隣接する着色層１２９が重なる領域を有する場合がある。異なる色の光を透過する着色層１２９が重なることで、着色層１２９が重なる領域において、着色層１２９を遮光層として機能させることができる。よって、発光素子１４０が発する光が隣接する副画素に漏れることを抑制できる。例えば、着色層１２９ａと重なる発光素子１４０ａが発する光が、着色層１２９ｂに入射されることを抑制できる。よって、表示装置に表示される画像のコントラストを高めることができ、表示品位の高い表示装置を実現できる。
なお、隣接する着色層１２９が重なる領域を有さなくてもよい。この場合、発光素子１４０と重ならない領域に、ブラックマトリックス１２９ｄを設けることが好ましい。ブラックマトリックス１２９ｄは、例えば基板１２８の樹脂層１２２側の面に設けることができる。また、着色層１２９を、基板１２８の樹脂層１２２側の面に設けてもよい。
ブラックマトリックスは、黒色層と呼ばれる場合がある。
図１Ｂにおいては、副画素１１０ａ、副画素１１０ｂ、及び副画素１１０ｃは、発光素子１４０ａ、発光素子１４０ｂ及び発光素子１４０ｃに重畳して着色層１２９ａ、１２９ｂ、１２９ｃ（以下、まとめて着色層１２９と呼ぶ場合がある。）が設けられる構成を有する。また、副画素１１０Ｓは、受光素子１４０Ｓを有する。
図１Ｂにおいては、基板１２８にそれぞれ異なる色の光を透過する機能を有する着色層１２９ａ、１２９ｂ、１２９ｃ、及びブラックマトリックス１２９ｄを設けた基板１３６を、基板１３７の発光素子１４０ａ、１４０ｂ、及び１４０ｃと重畳する位置に各色の着色層が位置するように貼り合わせることで、異なる色の光を発する副画素１１０ａ、副画素１１０ｂ、及び副画素１１０ｃとすることができる。
副画素は、着色層を有さず、白色の光を外部に取り出す構成としてもよい。また、着色層を有さず、白色の光を外部に取り出す構成の副画素を更に有してもよい。なお、図１Ｂでは、着色層１２９ａ、１２９ｂ、及び１２９ｃの厚さがすべて同じ例を示しているが、これに限らず、着色層１２９ａ、１２９ｂ、及び１２９ｃの膜厚は、それぞれの色の透過率などに応じて、適宜調整することが好ましく、着色層１２９ａ、１２９ｂ、及び１２９ｃの膜厚はそれぞれ異なっていてもよい。
図２に示す構成においては、発光素子１４０ａ、１４０ｂ、及び１４０ｃに重畳して着色層１２９ａ、１２９ｂ及び１２９ｃが設けられる。また、基板１２８と、着色層１２９ａ、１２９ｂ及び１２９ｃとの間には樹脂層１２２が設けられる。図１Ｃに示す構成においては例えば、着色層１２９ａ、１２９ｂ及び１２９ｃがそれぞれ、保護層１２１の上面と接する領域を有する場合がある。
図２に示す構成のように、保護層１２１上に着色層１２９を形成することで、基板１２８上に着色層１２９を形成する場合に比べて、各発光素子１４０と各着色層１２９との位置合わせが容易であり、極めて高精細な表示装置を実現できる。
発光素子１４０ａは、画素電極１１１ａ、有機層１１５、有機層１１２ａ、有機層１１６、有機層１１４、及び共通電極１１３を有する。発光素子１４０ｂは、画素電極１１１ｂ、有機層１１５、有機層１１２ｂ、有機層１１６、有機層１１４、及び共通電極１１３を有する。発光素子１４０ｃは、画素電極１１１ｃ、有機層１１５、有機層１１２ｃ、有機層１１６、有機層１１４、及び共通電極１１３を有する。受光素子１４０Ｓは、画素電極１１１Ｓ、有機層１１５、有機層１５５、有機層１１６、有機層１１４、及び共通電極１１３を有する。有機層１１４と共通電極１１３は、発光素子１４０ａ、発光素子１４０ｂ、発光素子１４０ｃ、及び受光素子１４０Ｓに共通に設けられる。有機層１１４は、共通層ともいうことができる。
発光素子１４０ａ、１４０ｂ、及び１４０ｃが有する有機層１１２ａ、１１２ｂ、及び１１２ｃはそれぞれ、発光性の有機化合物を有する。有機層１１２ａ、１１２ｂ、及び１１２ｃはそれぞれ、発光層とも呼ぶことができる。
有機層１１２ａ、１１２ｂ、及び１１２ｃはそれぞれ、白色の光を発する構成を有することが好ましい。ここで、有機層１１２ａと、有機層１１２ｂと、有機層１１２ｃとは、同一の材料を有することが好ましい。つまり、島状の有機層１１２ａ、島状の有機層１１２ｂ、及び島状の有機層１１２ｃは、同じ工程で成膜された膜をパターニングして形成されることが好ましい。
発光層は、発光物質を含む層である。発光層は、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。
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。
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。
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。
発光層は、発光物質（ゲスト材料）に加えて、１種または複数種の有機化合物（ホスト材料、アシスト材料等）を有していてもよい。１種または複数種の有機化合物としては、正孔輸送性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。
発光層は、例えば、燐光材料と、励起錯体を形成しやすい組み合わせである正孔輸送性材料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。
受光素子１４０Ｓが有する有機層１５５は、可視光または赤外光の波長域に感度を有する光電変換材料を有する。有機層１５５が有する光電変換材料が感度を有する波長域には、副画素１１０ａが発する光の波長域、副画素１１０ｂが発する光の波長域、または副画素１１０ｃが発する光の波長域のうち、一以上が含まれることが好ましい。または、副画素１１０ａ等が発する光の波長域よりも長波長の赤外光に感度を有する光電変換材料を用いてもよい。有機層１５５は、活性層、または光電変換層とも呼ぶことができる。
以下では、発光素子１４０ａ、発光素子１４０ｂ、及び発光素子１４０ｃに共通する事項を説明する場合には、発光素子１４０と呼称して説明する場合がある。同様に、有機層１１２ａ、有機層１１２ｂ、及び有機層１１２ｃなど、アルファベットで区別する構成要素についても、これら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た符号を用いて説明する場合がある。例えば有機層１１２ａ、有機層１１２ｂ、及び有機層１１２ｃに共通する事項を説明する場合には、有機層１１２と呼称して説明する場合がある。また例えば画素電極１１１ａ、画素電極１１１ｂ、画素電極１１１ｃ、及び画素電極１１１Ｓに共通する事項を説明する場合には、画素電極１１１と呼称して説明する場合がある。
各発光素子において、画素電極と、共通電極１１３との間に位置する積層膜を、ＥＬ層と呼ぶことができる。また受光素子１４０Ｓにおいて、画素電極１１１Ｓと、共通電極１１３との間に位置する積層膜をＰＤ層と呼ぶことができる。
各発光素子または受光素子１４０Ｓにおいて、有機層１１５は、有機層１１２または有機層１５５と画素電極１１１との間に位置する層である。また、有機層１１６は、有機層１１２または有機層１５５と有機層１１４との間に位置する層である。有機層１１４は、有機層１１６と共通電極１１３との間に位置する層である。
有機層１１５、有機層１１６、及び有機層１１４は、それぞれ独立に電子注入層、電子輸送層、電子抑止層、正孔抑止層、正孔注入層、及び正孔輸送層のうち、一以上を有することができる。例えば、有機層１１５が、画素電極１１１側から正孔注入層と正孔輸送層の積層構造を有し、有機層１１６が電子輸送層を有し、有機層１１４が電子注入層を有する構成とすることができる。または、有機層１１５が、画素電極１１１側から電子注入層と電子輸送層の積層構造を有し、有機層１１６が正孔輸送層を有し、有機層１１４が正孔注入層を有する構成とすることができる。
なお、有機層１１２、有機層１１４、有機層１１５、有機層１１６、有機層１５５など、発光素子または受光素子１４０Ｓの一対の電極間に位置する層について、有機層という名称は、有機ＥＬ素子または有機光電変換素子を構成する層、という意図を含み、必ずしも有機化合物を含む必要はない。例えば、有機層１１２、有機層１１４、有機層１１５、及び有機層１１６には、それぞれ有機化合物を含まず、無機化合物または無機物のみを含む膜を用いることもできる。
画素電極１１１ａ、画素電極１１１ｂ、及び画素電極１１１ｃは、それぞれ発光素子毎に設けられている。また、共通電極１１３及び有機層１１４は、各発光素子及び受光素子１４０Ｓに共通な一続きの層として設けられている。各画素電極と共通電極１１３のいずれか一方に可視光に対して透光性を有する導電膜を用い、他方に反射性を有する導電膜を用いる。各画素電極を透光性、共通電極１１３を反射性とすることで、下面射出型（ボトムエミッション型）の表示装置とすることができ、反対に各画素電極を反射性、共通電極１１３を透光性とすることで、上面射出型（トップエミッション型）の表示装置とすることができる。なお、各画素電極と共通電極１１３の双方を透光性とすることで、両面射出型（デュアルエミッション型）の表示装置とすることもできる。
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。
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。
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。
発光素子の一対の電極（画素電極と共通電極）を形成する材料としては、金属、合金、電気伝導性化合物、及びこれらの混合物などを適宜用いることができる。具体的には、インジウムスズ酸化物（Ｉｎ－Ｓｎ酸化物、ＩＴＯともいう）、Ｉｎ－Ｓｉ－Ｓｎ酸化物（ＩＴＳＯともいう）、インジウム亜鉛酸化物（Ｉｎ－Ｚｎ酸化物）、Ｉｎ－Ｗ－Ｚｎ酸化物、アルミニウム、ニッケル、及びランタンの合金（Ａｌ－Ｎｉ－Ｌａ）等のアルミニウムを含む合金（アルミニウム合金）、及び、銀とパラジウムと銅の合金（Ａｇ－Ｐｄ－Ｃｕ、ＡＰＣとも記す）が挙げられる。その他、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、イットリウム（Ｙ）、ネオジム（Ｎｄ）などの金属、及びこれらを適宜組み合わせて含む合金を用いることもできる。その他、上記例示のない元素周期表の第１族または第２族に属する元素（例えば、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ））、ユウロピウム（Ｅｕ）、イッテルビウム（Ｙｂ）などの希土類金属及びこれらを適宜組み合わせて含む合金、グラフェン等を用いることができる。
共通電極１１３上には、発光素子１４０ａ、発光素子１４０ｂ、発光素子１４０ｃ、及び受光素子１４０Ｓを覆って、保護層１２１が設けられている。保護層１２１は、上方から各発光素子に水などの不純物が拡散することを防ぐ機能を有する。
隣接する発光素子と受光素子１４０Ｓとの間、及び、隣接する２つの発光素子間には、スリット１２０が設けられている。スリット１２０は、隣接する発光素子と受光素子１４０Ｓとの間、または、隣接する２つの発光素子間に位置する有機層１１２または有機層１５５と、有機層１１５と、有機層１１６とをエッチングした部分に相当する。
スリット１２０には、絶縁層１２５と、樹脂層１２６が設けられている。絶縁層１２５は、スリット１２０の側壁及び底面に沿って設けられている。また、樹脂層１２６は、絶縁層１２５上に設けられ、スリット１２０に位置する凹部を埋め、その上面を平坦化する機能を有する。樹脂層１２６により、スリット１２０の凹部を平坦化することで、有機層１１４、共通電極１１３、及び保護層１２１の被覆性を高めることができる。
また、スリット１２０は、接続電極１１１Ｃなどの外部接続端子の開口部の形成と同時に形成できるため、工程を増やすことなく、これらを形成できる。また、スリット１２０は、絶縁層１２５、及び樹脂層１２６を有するため、画素電極１１１と、共通電極１１３との間の短絡を防止する効果を奏する。また、樹脂層１２６は、有機層１１４の密着性を向上させる効果を奏する。すなわち、樹脂層１２６を設けることで、有機層１１４の密着性が向上するため、有機層１１４の膜剥がれを抑制することができる。
絶縁層１２５は、有機層（例えば、有機層１１５など）の側面に接して設けられるため、当該有機層と、樹脂層１２６とが接しない構造とすることができる。当該有機層と、樹脂層１２６とが接すると、樹脂層１２６に含まれる有機溶媒などにより有機層が溶解する可能性がある。そのため、本実施の形態に示すように、有機層と樹脂層１２６との間に絶縁層１２５を設ける構成とすることで、有機層の側面を保護することが可能となる。なお、スリット１２０は、少なくとも正孔注入層、正孔輸送層、電子抑止層、発光層、活性層、正孔抑止層、電子輸送層、及び電子注入層のいずれか一または複数を分断できる構成であればよい。
絶縁層１２５としては、無機材料を有する絶縁層とすることができる。絶縁層１２５には、例えば、酸化絶縁膜、窒化絶縁膜、酸化窒化絶縁膜、及び窒化酸化絶縁膜などの無機絶縁膜を用いることができる。絶縁層１２５は単層構造であってもよく積層構造であってもよい。酸化絶縁膜としては、酸化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化マグネシウム膜、インジウムガリウム亜鉛酸化物膜、酸化ガリウム膜、酸化ゲルマニウム膜、酸化イットリウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化ランタン膜、酸化ネオジム膜、酸化ハフニウム膜、及び酸化タンタル膜などが挙げられる。窒化絶縁膜としては、窒化シリコン膜及び窒化アルミニウム膜などが挙げられる。酸化窒化絶縁膜としては、酸化窒化シリコン膜、酸化窒化アルミニウム膜などが挙げられる。窒化酸化絶縁膜としては、窒化酸化シリコン膜、窒化酸化アルミニウム膜などが挙げられる。特にＡＬＤ法により形成した酸化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜などの酸化金属膜、または酸化シリコン膜などの無機絶縁膜を絶縁層１２５に適用することで、ピンホールが少なく、ＥＬ層を保護する機能に優れた絶縁層１２５を形成することができる。
なお、本明細書などにおいて、酸化窒化物とは、その組成として、窒素よりも酸素の含有量が多い材料を指し、窒化酸化物とは、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多い材料を指す。例えば、酸化窒化シリコンと記載した場合は、その組成として窒素よりも酸素の含有量が多い材料を指し、窒化酸化シリコンと記載した場合は、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多い材料を示す。
絶縁層１２５の形成は、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＰＬＤ法、ＡＬＤ法などを用いることができる。絶縁層１２５は、被覆性が良好なＡＬＤ法を用いて形成することが好ましい。
樹脂層１２６としては、有機材料を有する絶縁層を好適に用いることができる。例えば、樹脂層１２６として、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、イミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミドアミド樹脂、シリコーン樹脂、シロキサン樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂、フェノール樹脂、及びこれら樹脂の前駆体等を適用することができる。また、樹脂層１２６として、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルブチラル、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリグリセリン、プルラン、水溶性のセルロース、またはアルコール可溶性のポリアミド樹脂などの有機材料を用いてもよい。
また、樹脂層１２６として、感光性の樹脂を用いることができる。感光性の樹脂としてはフォトレジストを用いてもよい。感光性の樹脂は、ポジ型の材料、またはネガ型の材料を用いることができる。
また、樹脂層１２６として、着色された材料（例えば、黒色の顔料を含む材料など）を用いることで、隣接する画素からの迷光を遮断し、混色を抑制する機能を付与してもよい。
また、絶縁層１２５と、樹脂層１２６との間に、反射膜（例えば、銀、パラジウム、銅、チタン、及びアルミニウムなどの中から選ばれる一または複数を含む金属膜）を設け、発光層から射出される光を上記反射膜により反射させ、光取り出し効率を向上させる機能を付与してもよい。
樹脂層１２６の上面は、平坦であるほど好ましいが、表面が緩やかな曲面形状となる場合がある。図１Ｂ等では、樹脂層１２６の上面が凹部と凸部とを有する波型形状を有する例を示しているが、これに限られない。例えば樹脂層１２６の上面は、凸面、凹面、または平面であってもよい。
保護層１２１としては、無機絶縁膜と、有機絶縁膜の積層膜を用いることもできる。例えば、一対の無機絶縁膜の間に、有機絶縁膜を挟んだ構成とすることが好ましい。さらに有機絶縁膜が平坦化膜として機能することが好ましい。これにより、有機絶縁膜の上面を平坦なものとすることができるため、その上の無機絶縁膜の被覆性が向上し、バリア性を高めることができる。また、保護層１２１の上面が平坦となるため、保護層１２１の上方に構造物（例えばカラーフィルタ、タッチセンサの電極、またはレンズアレイなど）を設ける場合に、下方の構造に起因する凹凸形状の影響を軽減できるため好ましい。
保護層１２１としては、例えば、少なくとも無機絶縁膜を含む単層構造または積層構造とすることができる。無機絶縁膜としては、例えば、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化窒化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜などの酸化物膜または窒化物膜が挙げられる。または、保護層１２１としてインジウムガリウム酸化物、インジウムガリウム亜鉛酸化物などの半導体材料を用いてもよい。
図１Ｄには、接続電極１１１Ｃと共通電極１１３とが電気的に接続する接続部１３０を示している。接続部１３０では、接続電極１１１Ｃ上に、有機層１１４を介して共通電極１１３が設けられている。また、接続電極１１１Ｃの側面に接して絶縁層１２５が設けられ、当該絶縁層１２５上に樹脂層１２６が設けられている。
なお、接続部１３０に有機層１１４を設けなくてもよい。その場合、接続部１３０では、接続電極１１１Ｃ上に共通電極１１３が接して設けられ、共通電極１１３を覆って保護層１２１が設けられる。
続いて、スリット１２０及びその近傍の好ましい構成について、詳細に説明する。図３Ａは、図１Ｂにおける発光素子１４０ｂの一部、受光素子１４０Ｓの一部、及びこれらの間の領域を含む断面概略図である。
図３Ａに示すように、画素電極１１１の端部は、テーパー形状であることが好ましい。これにより、有機層１１５等の段差被覆性を高めることができる。なお、本明細書等において、対象物の端部がテーパー形状であるとは、その端部の領域において表面と被形成面との成す角度が０度より大きく９０度未満であり、端部から連続的に厚さが増加するような断面形状を有することをいう。なお、ここでは画素電極１１１ｂ等が単層構造である場合を示しているが、複数の層を積層してもよい。
画素電極１１１ｂを覆って有機層１１５が設けられている。また画素電極１１１Ｓを覆って有機層１１５が設けられている。これら有機層１１５は、一続きの膜がスリット１２０で分断されることで形成されている。
スリット１２０よりも発光素子１４０ｂ側において、有機層１１５を覆って有機層１１２ｂが設けられている。また、スリット１２０よりも受光素子１４０Ｓ側において、有機層１１５上に層１３５ｂが設けられている。層１３５ｂは、有機層１１２ｂとなる膜の一部が、スリット１２０で分断されて、受光素子１４０Ｓ側に残存した切れ端ともいうことができる。層１３５ｂと有機層１１２ｂとは、スリット１２０を介して離隔して設けられている。
また、スリット１２０よりも受光素子１４０Ｓ側において、有機層１１５を覆って有機層１５５が設けられている。また、スリット１２０よりも発光素子１４０ｂ側において、有機層１１２ｂ上に層１３５Ｓが設けられている。層１３５Ｓは、有機層１５５となる膜の一部が、スリット１２０で分断されて、発光素子１４０ｂ側に残存した切れ端ともいうことができる。層１３５Ｓと有機層１５５とは、スリット１２０を介して離隔して設けられている。
有機層１１２ｂの端部（側面）と、層１３５ｂの端部とは、スリット１２０を挟んで対向して設けられている。同様に、有機層１５５の端部と、層１３５Ｓの端部とは、スリット１２０を挟んで対向して設けられている。
なお、スリット１２０の位置及び幅、有機層１１２ｂの形成位置、有機層１５５の形成位置などによって、層１３５ｂと層１３５Ｓの一方または双方が形成されない場合もある。具体的には、スリット１２０を形成する前における有機層１１２ｂの端部が、スリット１２０の形成位置と重なる場合には、層１３５ｂが形成されない場合がある。
有機層１１２ｂ及び層１３５Ｓを覆って、有機層１１６が設けられている。また有機層１５５及び層１３５ｂを覆って、有機層１１６が設けられている。これら有機層１１６は、有機層１１５と同様に、一続きの膜がスリット１２０で分断されることで形成されている。
絶縁層１２５は、スリット１２０の内部に設けられ、一対の有機層１１５の側面、有機層１１２ｂの側面、有機層１５５の側面、層１３５ｂの側面、層１３５Ｓの側面、及び一対の有機層１１６の側面に接して設けられる。また、絶縁層１２５は、層１０１の上面を覆って設けられる。
樹脂層１２６は、絶縁層１２５の上面及び側面に接して設けられている。樹脂層１２６は、有機層１１４の被形成面の凹部を平坦化する機能を有する。
有機層１１６、絶縁層１２５、及び樹脂層１２６の上面を覆って、有機層１１４、共通電極１１３、及び保護層１２１がこの順で形成されている。なお、有機層１１４は不要であれば設けなくてもよい。
ここで、層１３５ｂ及び層１３５Ｓは、有機層１１２ｂまたは有機層１５５となる膜の端部に位置する部分である。ＦＭＭを用いた成膜方法では、有機膜の厚さは、端部に近いほど徐々に薄くなる傾向があるため、層１３５ｂ及び層１３５Ｓは、有機層１１２ｂまたは有機層１５５よりも厚さの薄い部分を有する。層１３５ｂ及び層１３５Ｓは、断面観察で確認できない程度に厚さが薄い場合がある。また、層１３５ｂまたは層１３５Ｓが存在していても、層１３５ｂと有機層１５５との境界、層１３５Ｓと有機層１１２ｂとの境界を断面観察で確認することが困難である場合もある。
一方、層１３５ｂ及び層１３５Ｓは、発光性の化合物（例えば蛍光材料、燐光材料、または量子ドットなど）が含まれているため、平面視において、紫外光または可視光などの光を照射することで、フォトルミネッセンスによる発光が得られる。この発光を光学顕微鏡等で観察することで、層１３５ｂ、層１３５Ｓの存在を確認することができる。具体的には、層１３５ｂが位置する部分には、層１３５ｂと有機層１５５とが重なっているため、当該部分に紫外光などを照射すると、層１３５ｂからの光と有機層１５５からの光の両方が確認される。また、層１３５ｂ、層１３５Ｓからの発光の発光スペクトル、波長、発光色などから、層１３５ｂまたは層１３５Ｓが、有機層１１２ｂまたは有機層１５５と同一の材料を含むことを確認することができる。また、層１３５ｂ、層１３５Ｓに含まれる化合物を推定することもできる場合がある。
層１３５ｂは、スリット１２０とは反対側の端部が、画素電極１１１Ｓと重畳する領域にまで伸びている。すなわち、層１３５ｂは、画素電極１１１Ｓと有機層１５５の両方と重なる部分を有する。同様に、層１３５Ｓは、画素電極１１１ｂと有機層１１２ｂの両方と重なる部分を有する。
なおここでは、有機層１１２ｂと有機層１５５とをＦＭＭを用いて作り分け、他の有機層（有機層１１５、有機層１１６）は、一続きの膜として形成した例を示したが、これに限られない。例えば有機層１１５、有機層１１６のいずれか一方、または双方も、ＦＭＭを用いて作り分けてもよい。このとき、スリット１２０の近傍には、層１３５ｂ等と同様に、有機層１１５または有機層１１６の切れ端が残存する場合がある。
図３Ａに示す構成は例えば、表示装置１００の作製工程において、有機層１１２ｂを形成した後、有機層１５５となる有機膜を成膜することにより得られる。一方、有機層１５５を形成した後、有機層１１２ｂとなる有機膜を成膜することにより例えば、図３Ｂに示す構成が得られる。
図３Ｂでは、スリット１２０よりも受光素子１４０Ｓ側において、有機層１１５を覆って有機層１５５が設けられている。また、スリット１２０よりも発光素子１４０ｂ側において、有機層１１５上に層１３５Ｓが設けられている。層１３５Ｓは、有機層１５５となる膜の一部が、スリット１２０で分断されて、発光素子１４０ｂ側に残存した切れ端ともいうことができる。層１３５Ｓと有機層１５５とは、スリット１２０を介して離隔して設けられている。
また、図３Ｂでは、スリット１２０よりも発光素子１４０ｂ側において、有機層１１５を覆って有機層１１２ｂが設けられている。また、スリット１２０よりも受光素子１４０Ｓ側において、有機層１５５上に層１３５ｂが設けられている。層１３５ｂは、有機層１１２ｂとなる膜の一部が、スリット１２０で分断されて、受光素子１４０Ｓ側に残存した切れ端ともいうことができる。層１３５ｂと有機層１１２ｂとは、スリット１２０を介して離隔して設けられている。
図３Ａ及び図３Ｂに示す拡大図では、発光素子１４０ｂと受光素子１４０Ｓの間の領域について説明したが、発光素子１４０ａと受光素子１４０Ｓの間、及び発光素子１４０ｃと受光素子１４０Ｓの間についても同様の構成を有する場合がある。
例えば、発光素子１４０ａと受光素子１４０Ｓが互いに隣接する副画素にそれぞれ設けられる場合、あるいは発光素子１４０ａと受光素子１４０Ｓが近傍に配置される場合には、本発明の一態様の表示装置は、図３Ａおよび図３Ｂにおいて、発光素子１４０ｂ、画素電極１１１ｂ、有機層１１２ｂ、及び層１３５ｂを、発光素子１４０ａ、画素電極１１１ａ、有機層１１２ａ、及び層１３５ａに替えた構造を有する場合がある。ここで、層１３５ａと有機層１１２ａは、スリット１２０を介して離隔して設けられている。また、層１３５ａは、有機層１１２ａとなる膜の一部が、スリット１２０で分断されて、受光素子１４０Ｓ側に残存した切れ端ということができる。
また例えば、発光素子１４０ｃと受光素子１４０Ｓが互いに隣接する副画素にそれぞれ設けられる場合、あるいは発光素子１４０ｃと受光素子１４０Ｓが近傍に配置される場合には、本発明の一態様の表示装置は、図３Ａおよび図３Ｂにおいて、発光素子１４０ｂ、画素電極１１１ｂ、有機層１１２ｂ、及び層１３５ｂを、発光素子１４０ｃ、画素電極１１１ｃ、有機層１１２ｃ、及び層１３５ｃに替えた構造を有する場合がある。ここで、層１３５ｃと有機層１１２ｃは、スリット１２０を介して離隔して設けられている。また、層１３５ｃは、有機層１１２ｃとなる膜の一部が、スリット１２０で分断されて、受光素子１４０Ｓ側に残存した切れ端ということができる。
また、互いに隣接する副画素同士の距離が近いほど、スリット１２０を介して離隔して設けられる有機層が厚くなる場合がある。
図４Ａ及び図４Ｂは、それぞれ絶縁層１２５を有さない場合の断面概略図である。図４Ａおよび図４Ｂにおいて、樹脂層１２６は一対の有機層１１５の側面、有機層１１２ｂの側面、有機層１５５の側面、層１３５ｂの側面、層１３５Ｓの側面、及び一対の有機層１１６の側面に接して設けられる。
このとき、樹脂層１２６となる膜の形成時に用いる溶媒によって、ＥＬ層またはＰＤ層の一部が溶解してしまう場合がある。そのため、絶縁層１２５を設けない場合には、樹脂層１２６の溶媒として、水、またはエチルアルコール、メチルアルコール、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、またはグリセリンなどのアルコールを用いることが好ましい。なお、これに限られず、ＥＬ層及びＰＤ層を溶解しない、または溶解しにくい溶媒を用いればよい。
このように、本発明の一態様の表示装置は、画素電極の端部を覆う絶縁物が設けられない構造とすることができる。別言すると、画素電極と、ＥＬ層との間に絶縁物が設けられない構成である。当該構成とすることで、ＥＬ層からの発光を効率よく取り出すことができるため、視野角依存性を極めて小さくすることができる。例えば、本発明の一態様の表示装置においては、視野角（斜め方向から画面を見たときの、一定のコントラスト比が維持される最大の角度）を１００°以上１８０°未満、好ましくは１５０°以上１７０°以下の範囲とすることができる。なお、上記の視野角については、上下、及び左右のそれぞれに適用することができる。本発明の一態様の表示装置とすることで、視野角依存性が向上し、画像の視認性を高めることが可能となる。
［作製方法例］
以下では、本発明の一態様の表示装置の作製方法の一例について、図面を参照して説明する。ここでは、上記図１Ａ乃至図１Ｃで示した表示装置を例に挙げて説明する。図５Ａ乃至図７Ｄは、以下で例示する表示装置の作製方法例の、各工程における断面概略図である。
なお、表示装置を構成する薄膜（絶縁膜、半導体膜、導電膜等）は、スパッタリング法、化学気相堆積（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、真空蒸着法、パルスレーザー堆積（ＰＬＤ：Ｐｕｌｓｅｄ Ｌａｓｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、原子層堆積（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等を用いて形成することができる。ＣＶＤ法としては、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ：Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ ＣＶＤ）法、または熱ＣＶＤ法などがある。また、熱ＣＶＤ法のひとつに、有機金属化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ：Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ ＣＶＤ）法がある。
また、表示装置を構成する薄膜（絶縁膜、半導体膜、導電膜等）は、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、インクジェット、ディスペンス、スクリーン印刷、オフセット印刷、ドクターナイフ法、スリットコート、ロールコート、カーテンコート、またはナイフコートなどの方法により形成することができる。
また、表示装置を構成する薄膜を加工する際には、フォトリソグラフィ法等を用いることができる。それ以外に、ナノインプリント法、サンドブラスト法、リフトオフ法などにより薄膜を加工してもよい。また、メタルマスクなどの遮蔽マスクを用いた成膜方法により、島状の薄膜を直接形成してもよい。
フォトリソグラフィ法としては、代表的には以下の２つの方法がある。一つは、加工したい薄膜上にレジストマスクを形成して、エッチング等により当該薄膜を加工し、レジストマスクを除去する方法である。もう一つは、感光性を有する薄膜を成膜した後に、露光、現像を行って、当該薄膜を所望の形状に加工する方法である。
フォトリソグラフィ法において、露光に用いる光は、例えばｉ線（波長３６５ｎｍ）、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｈ線（波長４０５ｎｍ）、またはこれらを混合させた光を用いることができる。そのほか、紫外線、ＫｒＦレーザ光、またはＡｒＦレーザ光等を用いることもできる。また、液浸露光技術により露光を行ってもよい。また、露光に用いる光として、極端紫外（ＥＵＶ：Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ－ｖｉｏｌｅｔ）光、Ｘ線などを用いてもよい。また、露光に用いる光に換えて、電子ビームを用いることもできる。極端紫外光、Ｘ線または電子ビームを用いると、極めて微細な加工が可能となるため好ましい。なお、電子ビームなどのビームを走査することにより露光を行う場合には、フォトマスクは不要である。
薄膜のエッチングには、ドライエッチング法、ウェットエッチング法、サンドブラスト法などを用いることができる。
〔層１０１の準備〕
層１０１としては、少なくとも後の熱処理に耐えうる程度の耐熱性を有する基板を用いることができる。層１０１として、絶縁性基板を用いる場合には、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、セラミック基板、有機樹脂基板などを用いることができる。また、シリコン、炭化シリコンなどを材料とした単結晶半導体基板、多結晶半導体基板、シリコンゲルマニウム等の化合物半導体基板、ＳＯＩ基板などの半導体基板を用いることができる。
特に、層１０１として、上記半導体基板または絶縁性基板上に、トランジスタなどの半導体素子を含む半導体回路が形成された基板を用いることが好ましい。当該半導体回路は、例えば画素回路、ゲート線駆動回路（ゲートドライバ）、ソース線駆動回路（ソースドライバ）などを構成していることが好ましい。また、上記に加えて演算回路、記憶回路などが構成されていてもよい。
〔画素電極１１１、有機層１１５の形成〕
層１０１上に導電膜を形成し、当該導電膜の一部をエッチングにより除去することで、画素電極１１１を形成する。
続いて、画素電極１１１上に、有機層１１５を成膜する（図５Ａ）。有機層１１５は、ＦＭＭを用いることなく、成膜することが好ましい。
なお、ＦＭＭを用いて有機層１１５を作り分けてもよい。その場合には、後の有機層１１２ａ等の記載を援用できる。
有機層１１５は、好ましくは真空蒸着法により形成することができる。なお、これに限られず、スパッタリング法、またはインクジェット法等により形成することもできる。また、上述した成膜方法を適宜用いることができる。
〔有機層１１２ａ、有機層１１２ｂ、有機層１１２ｃ、有機層１５５の形成〕
続いて、有機層１１５上に、有機層１１２Ｗを成膜する。後述する工程を用いて有機層１１２Ｗを加工することにより、有機層１１２ａ、有機層１１２ｂ、および有機層１１２ｃが得られる。有機層１１２ａは、有機層１１５上であって、画素電極１１１ａと重なる領域を包含するように形成される。有機層１１２ｂは、有機層１１５上であって、画素電極１１１ｂと重なる領域を包含するように形成される。有機層１１２ｃは、有機層１１５上であって、画素電極１１１ｃと重なる領域を包含するように形成される。
有機層１１２Ｗは、ＦＭＭを介した真空蒸着法により形成することが好ましい。なお、ＦＭＭを用いたスパッタリング法、またはインクジェット法を用いて島状の有機層１１２Ｗを形成してもよい。
図５Ｂには、ＦＭＭ１５１Ｗを介して有機層１１２Ｗを成膜している様子を示している。本発明の一態様では、有機層１１２ａ、有機層１１２ｂ、及び有機層１１２ｃは、同じ工程で成膜された膜、ここでは有機層１１２Ｗをパターニングして形成される。
ＦＭＭ１５１Ｗは例えば、発光素子が有する有機層を設ける領域を開口し、受光素子となる領域を遮蔽するマスクとしての機能を有する。図５Ｂでは、被形成面が下側になるように基板を反転した状態で成膜する、いわゆるフェイスダウン方式で成膜している様子を示している。
画素電極間の間隔を狭めることにより、高密度に発光素子及び受光素子を配置することができる。このとき、有機層１１２Ｗは、隣接する画素の画素電極１１１Ｓと重なるように形成される場合がある。本発明の一態様の表示装置においては、スリット１２０を設けることにより、発光素子が設けられる副画素が有する有機層１１２と、該副画素と隣接し、受光素子が設けられる副画素が有する有機層１５５との間のリーク経路を分断することができる。
ＦＭＭを用いた蒸着法などでは、ＦＭＭの開口パターンよりも広い範囲に蒸着される場合が多い。そのため、図５Ｂ中の破線で示すように、ＦＭＭ１５１Ｗの開口パターンよりも広い範囲にまで有機層１１２Ｗが成膜されうる。図５Ｃに示す例においては、受光素子の画素電極である画素電極１１１Ｓと、ＦＭＭ１５１Ｗの開口部と、は重畳しないにもかかわらず、有機層１１２Ｗが画素電極１１１Ｓ上にも形成されている。
続いて、ＦＭＭ１５１Ｓを用いて、画素電極１１１Ｓと重畳するように有機層１５５を形成する（図５Ｃ）。ここでは、有機層１５５が、画素電極１１１Ｓよりも外側にまで広がり、隣接する画素電極１１１ｂ上にも形成されている。その結果、有機層１１２Ｗ上には、有機層１５５が積層された部分が形成される。
なお、ここでは有機層１１２Ｗ、有機層１５５の順で形成したが、形成順はこれに限られない。
〔有機層１１６の形成〕
続いて、有機層１１２Ｗ、及び有機層１５５を覆って、有機層１１６を形成する（図５Ｄ）。有機層１１６は、有機層１１５と同様の方法により形成することができる。
〔犠牲膜１４４の形成〕
続いて、有機層１１６を覆って犠牲膜１４４を形成する。
犠牲膜１４４は、有機層１１５、有機層１１２、有機層１５５、及び有機層１１６のエッチング処理に対する耐性の高い膜、すなわちエッチングの選択比の大きい膜を用いることができる。また、犠牲膜１４４は、後述する犠牲膜１４６などの犠牲膜とのエッチングの選択比の大きい膜を用いることができる。さらに、犠牲膜１４４は、有機層１１５、有機層１１２Ｗ、有機層１５５、及び有機層１１６へのダメージの少ないウェットエッチング法により除去可能な膜を用いることが特に好ましい。
犠牲膜１４４としては、例えば、金属膜、合金膜、金属酸化物膜、半導体膜、有機絶縁膜、無機絶縁膜などの無機膜を好適に用いることができる。犠牲膜１４４は、スパッタリング法、蒸着法、ＣＶＤ法、ＡＬＤ法などの各種成膜方法により形成することができる。
特に、ＡＬＤ法は被形成層に対する成膜ダメージが小さいため、有機層１１６上に直接形成する犠牲膜１４４は、ＡＬＤ法を用いて形成することが好ましい。
犠牲膜１４４としては、例えば金、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、チタン、アルミニウム、イットリウム、ジルコニウム、及びタンタルなどの金属材料、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。特に、アルミニウムまたは銀などの低融点材料を用いることが好ましい。
また、犠牲膜１４４としては、インジウムガリウム亜鉛酸化物（Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物、ＩＧＺＯとも表記する）などの金属酸化物を用いることができる。さらに、酸化インジウム、インジウム亜鉛酸化物（Ｉｎ－Ｚｎ酸化物）、インジウムスズ酸化物（Ｉｎ－Ｓｎ酸化物）、インジウムチタン酸化物（Ｉｎ－Ｔｉ酸化物）、インジウムスズ亜鉛酸化物（Ｉｎ－Ｓｎ－Ｚｎ酸化物）、インジウムチタン亜鉛酸化物（Ｉｎ－Ｔｉ－Ｚｎ酸化物）、インジウムガリウムスズ亜鉛酸化物（Ｉｎ－Ｇａ－Ｓｎ－Ｚｎ酸化物）などを用いることができる。またはシリコンを含むインジウムスズ酸化物などを用いることもできる。
なお、上記ガリウムに代えて元素Ｍ（Ｍは、アルミニウム、シリコン、ホウ素、イットリウム、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、またはマグネシウムから選ばれた一種または複数種）を用いた場合にも適用できる。特に、Ｍは、ガリウム、アルミニウム、またはイットリウムから選ばれた一種または複数種とすることが好ましい。
また、犠牲膜１４４としては、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化シリコンなどの酸化物、窒化シリコン、窒化アルミニウムなどの窒化物、または酸化窒化シリコンなどの酸窒化物を用いることができる。このような無機絶縁材料は、スパッタリング法、ＣＶＤ法、またはＡＬＤ法等の成膜方法を用いて形成することができる。
また、犠牲膜１４４として、少なくともＥＬ層の最上部に位置する有機層１１６に対して、化学的に安定な溶媒に溶解しうる材料を用いてもよい。特に、水またはアルコールに溶解する材料を、犠牲膜１４４に好適に用いることができる。犠牲膜１４４を成膜する際には、水またはアルコールなどの溶媒に溶解させた状態で、湿式の成膜方法で塗布した後に、溶媒を蒸発させるための加熱処理を行うことが好ましい。このとき、減圧雰囲気下での加熱処理を行うことで、低温且つ短時間で溶媒を除去できるため、ＥＬ層への熱的なダメージを低減することができ、好ましい。
犠牲膜１４４の形成に用いることのできる湿式の成膜方法としては、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、インクジェット、ディスペンス、スクリーン印刷、オフセット印刷、ドクターナイフ法、スリットコート、ロールコート、カーテンコート、ナイフコートなどがある。
犠牲膜１４４としては、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルブチラール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリグリセリン、プルラン、水溶性のセルロース、またはアルコール可溶性のポリアミド樹脂などの有機樹脂を用いることができる。また、犠牲膜１４４及び犠牲膜１４６には、それぞれ、パーフルオロポリマーなどのフッ素樹脂を用いてもよい。
例えば、犠牲膜１４４として、蒸着法、または上記湿式の成膜方法のいずれかを用いて形成した有機膜（例えば、ＰＶＡ膜）を用い、犠牲膜１４６として、スパッタリング法を用いて形成した無機膜（例えば、酸化シリコン膜、または窒化シリコン膜など）を用いることができる。
〔犠牲膜１４６の形成〕
続いて、犠牲膜１４４上に、犠牲膜１４６を形成する。
犠牲膜１４６は、後に犠牲膜１４４をエッチングする際のハードマスクとして用いる膜である。また、後の犠牲膜１４６の加工時には、犠牲膜１４４が露出する。したがって、犠牲膜１４４と犠牲膜１４６とは、互いにエッチングの選択比の大きい膜の組み合わせを選択する。そのため、犠牲膜１４４のエッチング条件、及び犠牲膜１４６のエッチング条件に応じて、犠牲膜１４６に用いることのできる膜を選択することができる。
犠牲膜１４６は、様々な材料の中から、犠牲膜１４４のエッチング条件、及び犠牲膜１４６のエッチング条件に応じて、選択することができる。例えば、上記犠牲膜１４４に用いることのできる膜の中から選択することができる。
例えば、犠牲膜１４６として、酸化物膜を用いることができる。代表的には、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化窒化ハフニウムなどの酸化物膜または酸窒化物膜を用いることもできる。
また、犠牲膜１４６としては、例えば窒化物膜を用いることができる。具体的には、窒化シリコン、窒化アルミニウム、窒化ハフニウム、窒化チタン、窒化タンタル、窒化タングステン、窒化ガリウム、窒化ゲルマニウムなどの窒化物を用いることもできる。
例えば、犠牲膜１４４として、ＡＬＤ法により形成した酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化シリコンなどの無機絶縁材料を用い、犠牲膜１４６として、スパッタリング法により形成した、インジウムガリウム亜鉛酸化物（Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物、ＩＧＺＯとも表記する）などの、インジウムを含む金属酸化物を用いることが好ましい。または、犠牲膜１４６として、タングステン、モリブデン、銅、アルミニウム、チタン、及びタンタルなどの金属または、当該金属を含む合金を用いることが好ましい。
また、犠牲膜１４６として、有機層１１５、有機層１１２、有機層１５５、及び有機層１１６などに用いることのできる有機膜を用いてもよい。例えば、有機層１１５、有機層１１２、有機層１５５、または有機層１１６に用いる有機膜と同じ膜を、犠牲膜１４６に用いることができる。このような有機膜を用いることで、有機層１１５、有機層１１２、有機層１５５、有機層１１６などと成膜装置を共通に用いることができるため、好ましい。さらに、後の犠牲層をマスクとして、有機層１１５、有機層１１２、有機層１５５、及び有機層１１６等をエッチングする際に、同時に除去できるため、工程を簡略化できる。
〔レジストマスク１４３の形成〕
続いて、犠牲膜１４６上であって、画素電極１１１ａ、画素電極１１１ｂ、画素電極１１１ｃ、及び画素電極１１１Ｓとそれぞれ重なる位置に、レジストマスク１４３を形成する（図５Ｅ）。
レジストマスク１４３は、ポジ型のレジスト材料、またはネガ型のレジスト材料など、感光性の樹脂を含むレジスト材料を用いることができる。
ここで、犠牲膜１４６を有さずに、犠牲膜１４４上にレジストマスク１４３を形成する場合、犠牲膜１４４にピンホールなどの欠陥が存在すると、レジスト材料の溶媒によって、有機層１１５、有機層１１２、有機層１５５、及び有機層１１６等が溶解してしまう恐れがある。犠牲膜１４６を用いることで、このような不具合が生じることを防ぐことができる。
なお、レジスト材料の溶媒に、有機層１１５、有機層１１２、有機層１５５及び有機層１１６を溶解しない材料を用いる場合などでは、犠牲膜１４６を用いずに、犠牲膜１４４上に直接、レジストマスク１４３を形成してもよい場合がある。
〔犠牲膜１４６のエッチング〕
続いて、犠牲膜１４６の、レジストマスク１４３に覆われない一部をエッチングにより除去し、犠牲層１４７を形成する。
犠牲膜１４６のエッチングの際、犠牲膜１４４が当該エッチングにより除去されないように、選択比の高いエッチング条件を用いることが好ましい。犠牲膜１４６のエッチングは、ウェットエッチングまたはドライエッチングにより行うことができるが、ドライエッチングを用いることで、犠牲層１４７のパターンが縮小することを抑制できる。
〔レジストマスク１４３の除去〕
続いて、レジストマスク１４３を除去する。
レジストマスク１４３の除去は、ウェットエッチングまたはドライエッチングにより行うことができる。特に、酸素ガスをエッチングガスに用いたドライエッチング（プラズマアッシングともいう）により、レジストマスク１４３を除去することが好ましい。
このとき、レジストマスク１４３の除去は、有機層１１６が犠牲膜１４４に覆われた状態で行われるため、有機層１１５、有機層１１２、有機層１５５、及び有機層１１６への影響が抑制されている。特に、有機層１１５、有機層１１２、有機層１５５、及び有機層１１６が酸素に触れると、電気特性に悪影響を及ぼす場合があるため、プラズマアッシングなどの、酸素ガスを用いたエッチングを行う場合には好適である。また、レジストマスク１４３をウェットエッチングにより除去する場合であっても、有機層１１６等が薬液に触れないため、有機層１１６等が溶解してしまうことを防ぐことができる。
〔犠牲膜１４４のエッチング〕
続いて、犠牲層１４７をハードマスクとして用いて、犠牲膜１４４の一部をエッチングにより除去し、犠牲層１４５を形成する（図６Ａ）。
犠牲膜１４４のエッチングは、ウェットエッチングまたはドライエッチングにより行うことができるが、ドライエッチングを用いると、パターンの縮小を抑制できるため好ましい。
〔有機層１１６、有機層１１２Ｗ、有機層１５５、有機層１１５のエッチング〕
続いて、犠牲層１４５に覆われない有機層１１６、有機層１１２Ｗ、有機層１５５、有機層１１５の一部をエッチングにより除去し、スリット１２０を形成する。スリット１２０の形成によって有機層１１２Ｗの一部がエッチングにより除去され、有機層１１２ａ、有機層１１２ｂ、及び有機層１１２ｃが形成される。
このとき、有機層１１２Ｗ、及び有機層１５５の一部がエッチングにより分断されることで、有機層１１２Ｗの切れ端である層１３５Ｒ、層１３５Ｇ、及び層１３５Ｂ、並びに有機層１５５の切れ端である層１３５Ｓが形成される場合がある。
特に有機層１１６、有機層１１２、有機層１５５、及び有機層１１５のエッチングには、酸素を主成分に含まないエッチングガスを用いたドライエッチングを用いることが好ましい。これにより、有機層１１６、有機層１１２、有機層１５５、及び有機層１１５の変質を抑制し、信頼性の高い表示装置を実現できる。酸素を主成分に含まないエッチングガスとしては、例えばＣＦ４、Ｃ４Ｆ８、ＳＦ６、ＣＨＦ３、Ｃｌ２、Ｈ２Ｏ、ＢＣｌ３、Ｈ２またはＨｅなどの貴ガスが挙げられる。また、上記ガスと、酸素を含まない希釈ガスとの混合ガスをエッチングガスに用いることができる。
なお、有機層１１６、有機層１１２、有機層１５５、有機層１１５のエッチングは上記に限られず、他のガスを用いたドライエッチングにより行ってもよいし、ウェットエッチングにより行ってもよい。
また、有機層１１６、有機層１１２、有機層１５５、及び有機層１１５のエッチングに、酸素ガスまたは酸素ガスを含む混合ガスをエッチングガスに用いたドライエッチングを用いると、エッチング速度を高めることができる。そのため、エッチング速度を十分な速さに維持しつつ、低パワーの条件でのエッチングが可能なため、エッチングによるダメージを低減できる。さらに、エッチング時に生じる反応生成物の付着などの不具合を抑制することができる。例えば、上記酸素を主成分に含まないエッチングガスに、酸素ガスを加えた混合ガスを、エッチングガスに用いることができる。
有機層１１６、有機層１１２、有機層１５５、及び有機層１１５のエッチングの際に、層１０１が露出する。層１０１の上面には例えば絶縁層が形成されることが好ましい。該絶縁層は例えば、層１０１の上面において、露出する領域を有する。該絶縁層として、有機層１１５のエッチングに対して耐性の高い膜を用いることが好ましい。なお、有機層１１５のエッチングの際に、該絶縁層の上部がエッチングされ、有機層１１５に覆われない部分が薄膜化する場合がある。
なお、有機層１１６、有機層１１２、有機層１５５、または有機層１１５のエッチングの際に、同時に犠牲層１４７をエッチングしてもよい。有機層１１６、有機層１１２、有機層１５５、または有機層１１５と、犠牲層１４７とを同一処理によりエッチングすることで、工程を簡略化することができ、表示装置の作製コストを削減することができるため好ましい。
〔犠牲層の除去〕
続いて、犠牲層１４７を除去し、犠牲層１４５の上面を露出させる（図６Ｂ）。このとき、犠牲層１４５は残したままとしておくことが好ましい。なお、この時点で犠牲層１４７を除去しなくてもよい。
〔絶縁膜１２５ｆの形成〕
続いて、犠牲層１４５及びスリット１２０を覆って、絶縁膜１２５ｆを成膜する。
絶縁膜１２５ｆは、ＥＬ層に水などの不純物が拡散することを防ぐバリア層として機能する。絶縁膜１２５ｆは、段差被覆性に優れたＡＬＤ法により形成すると、ＥＬ層の側面を好適に被覆することができるため好ましい。
絶縁膜１２５ｆは、犠牲層１４５と同じ膜を用いると、後の工程で同時にエッチングすることができるため好ましい。例えば、絶縁膜１２５ｆと、犠牲層１４５に、ＡＬＤ法により形成した酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化シリコンなどの無機絶縁材料を用いることが好ましい。
なお、絶縁膜１２５ｆに用いることのできる材料はこれに限られず、上記犠牲膜１４４に用いることのできる材料を適宜用いることができる。
〔樹脂層１２６の形成〕
続いて、スリット１２０と重なる領域に、樹脂層１２６を形成する（図６Ｃ）。樹脂層１２６は、樹脂層１６３と同様の方法により形成することができる。例えば、感光性の樹脂を形成した後に、露光及び現像を行うことで、樹脂層１２６を形成することができる。全体に樹脂を形成した後に、アッシングなどにより樹脂の一部をエッチングすることで、樹脂層１２６を形成してもよい。
ここでは、樹脂層１２６をスリット１２０の幅と一致する幅になるように形成した場合の例を示す。
〔絶縁膜１２５ｆ、犠牲層１４５のエッチング〕
続いて、絶縁膜１２５ｆ及び犠牲層１４５について、樹脂層１２６に覆われない部分をエッチングにより除去し、有機層１１６の上面を露出させる。これにより、樹脂層１２６に覆われる領域に、絶縁層１２５、及び犠牲層１４５が形成される（図６Ｄ）。
絶縁膜１２５ｆと犠牲層１４５のエッチングは同一工程で行うことが好ましい。特に、犠牲層１４５のエッチングは、有機層１１６へのエッチングダメージの低いウェットエッチングにより行うことが好ましい。例えば、水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液（ＴＭＡＨ）、希フッ酸、シュウ酸、リン酸、酢酸、硝酸、またはこれらの混合液体を用いたウェットエッチングを用いることが好ましい。
または、絶縁膜１２５ｆ及び犠牲層１４５のいずれか一方または双方に、有機材料を用いてもよい。例えば、有機材料として、少なくとも発光層の最上部に位置する膜に対して、化学的に安定な溶媒に溶解しうる材料を用いてもよい。特に、水またはアルコールなどの溶媒に溶解させることで除去することが好ましい。ここで、絶縁膜１２５ｆ及び犠牲層１４５を溶解しうるアルコールとしては、エチルアルコール、メチルアルコール、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、またはグリセリンなど、様々なアルコールを用いることができる。
絶縁膜１２５ｆ及び犠牲層１４５を除去した後に、有機層１１５、有機層１１２、有機層１５５、有機層１１６等の内部に含まれる水、及び表面に吸着する水を除去するため、乾燥処理を行うことが好ましい。例えば、不活性ガス雰囲気または減圧雰囲気下における加熱処理を行うことが好ましい。加熱処理は、基板温度として５０℃以上２００℃以下、好ましくは６０℃以上１５０℃以下、より好ましくは７０℃以上１２０℃以下の温度で行うことができる。減圧雰囲気とすることで、より低温で乾燥が可能であるため好ましい。
絶縁膜１２５ｆ及び犠牲層１４５を除去することで、接続電極１１１Ｃの上面が露出する。
〔有機層１１４の形成〕
続いて、有機層１１６、絶縁層１２５、犠牲層１４５、及び樹脂層１２６等を覆って有機層１１４を成膜する。
有機層１１４は、有機層１１５などと同様の方法で成膜することができる。蒸着法により有機層１１４を成膜する場合には、有機層１１４が接続電極１１１Ｃ上に成膜されないように、遮蔽マスクを用いて成膜してもよい。
〔共通電極１１３の形成〕
続いて、有機層１１４を覆って共通電極１１３を形成する。
共通電極１１３は、蒸着法またはスパッタリング法などの成膜方法により形成することができる。または、蒸着法で形成した膜と、スパッタリング法で形成した膜を積層させてもよい。
共通電極１１３は、有機層１１４が成膜される領域を包含するように、共通電極１１３を形成することが好ましい。すなわち、有機層１１４の端部が、共通電極１１３と重畳する構成とすることができる。共通電極１１３は、遮蔽マスクを用いて形成してもよい。
なお接続部１３０においては例えば、図１Ｄに示すように、接続電極１１１Ｃと共通電極１１３との間に、有機層１１４が挟持される。このとき、有機層１１４としては、できるだけ電気抵抗の低い材料を用いることが好ましい。または、できるだけ薄く形成することで、有機層１１４の厚さ方向の電気抵抗を低減することが好ましい。例えば、有機層１１４として、厚さ１ｎｍ以上５ｎｍ以下、好ましくは１ｎｍ以上３ｎｍ以下の電子注入性または正孔注入性の材料を用いることで、接続電極１１１Ｃと共通電極１１３との間の電気抵抗を無視できる程度に小さくできる場合がある。
また、接続電極１１１Ｃと共通電極１１３との間に、有機層１１４が設けられない構成としてもよい。このような構成の場合には接続電極１１１Ｃと共通電極１１３とが接しているため、これらの間の接触抵抗を極めて小さくすることができ、消費電力を低減できる。
〔保護層の形成〕
続いて、共通電極１１３上に、保護層１２１を形成する（図６Ｅ）。保護層１２１に用いる無機絶縁膜の成膜には、スパッタリング法、ＰＥＣＶＤ法、またはＡＬＤ法を用いることが好ましい。特にＡＬＤ法は、段差被覆性に優れ、ピンホールなどの欠陥が生じにくいため、好ましい。また、有機絶縁膜の成膜には、インクジェット法を用いると、所望のエリアに均一な膜を形成できるため好ましい。
以上により、図１Ａ乃至図１Ｃに示す表示装置を作製することができる。
なお、上記では、樹脂層１２６がスリット１２０よりも幅が一致するように形成した場合の例を示したが、樹脂層１２６の幅とスリット１２０の幅が広くなるように形成してもよい。
図７Ａは、絶縁膜１２５ｆを形成した後に、樹脂層１２６を形成した時点での断面概略図である。
続いて、上記と同様に絶縁膜１２５ｆ及び犠牲層１４５をエッチングする。このとき、犠牲層１４５が樹脂層１２６に覆われる部分は、犠牲層１４５の切れ端として残存する。
続いて、上記と同様に有機層１１４、共通電極１１３、及び保護層１２１を形成することで、図７Ｂに示すような表示装置を作製することができる。
また、スリット１２０よりも幅の広い樹脂層１２６を形成した後に、アッシングなどにより、樹脂層１２６の上部をエッチングすることにより、スリット１２０の内部にのみ樹脂層１２６を形成することができる。このとき、樹脂層１２６の上面を、隣接する有機層１１６の上面の高さになるべく近づけることが好ましい。これにより、スリット１２０と重なる部分と、その両端の段差を低減でき、有機層１１４等の段差被覆性を向上させることができる。
［作製方法例２］
図５Ａ乃至図６Ｅでは有機層１１２Ｗを成膜した後、有機層１５５を成膜する例を示したが、形成順はこれに限らない。有機層１５５を成膜した後、有機層１１２Ｗを成膜する例について、図８Ａ乃至図８Ｄを用いて示す。
まず、層１０１上に画素電極１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、および１１１Ｓを形成する。
続いて、画素電極１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、および１１１Ｓを覆って有機層１１５を成膜する。
続いて、有機層１１５上に、有機層１５５を成膜する。有機層１５５はＦＭＭ１５１Ｓを用いて、画素電極１１１Ｓ上と重畳するように形成される（図８Ａ）。また、図８Ａにおいては有機層１５５が、画素電極１１１Ｓよりも外側にまで広がり、隣接する画素電極１１１ｂ上にも形成されている。
続いて、ＦＭＭ１５１Ｗを用いて有機層１１２Ｗを成膜する（図８Ｂ）。図８Ｂにおいては有機層１１２ＷがＦＭＭ１５１Ｗの開口部よりも広がり、有機層１５５上にも形成されている。その結果、有機層１５５上には、有機層１１２Ｗが積層された部分が形成される。
続いて、犠牲層１４７及び犠牲層１４５を作製し、犠牲層１４５に覆われない有機層１１６、有機層１１２Ｗ、有機層１５５、及び有機層１１５の一部をエッチングにより除去し、スリット１２０を形成する（図８Ｃ）。
続いて、犠牲層１４７を除去し、犠牲層１４５の上面を露出させる。続いて、犠牲層１４５及びスリット１２０を覆って、絶縁膜１２５ｆを成膜する。続いて、スリット１２０と重なる領域に、樹脂層１２６を形成する。続いて、絶縁膜１２５ｆおよび犠牲層１４５について、樹脂層１２６に覆われない部分をエッチングにより除去し、有機層１１６の上面を露出させる。続いて、有機層１１４、共通電極１１３、及び保護層１２１を形成し、図８Ｄに示す表示装置を作製することができる。
以上が、表示装置の作製方法例についての説明である。
［構成例２］
以下では、本発明の一態様の表示装置の、さらなる構成例について説明する。
図９Ａは表示装置の断面概略図である。図９Ａでは、発光素子１４０ａ、受光素子１４０Ｓ、発光素子１４０ｃ、及び受光素子１４０Ｓがこの順に配列する断面、及び接続部１３０を含む領域の断面を示している。図９Ａにおいては、第１の受光素子１４０Ｓを受光素子１４０Ｓ１と表し、第２の受光素子１４０Ｓを受光素子１４０Ｓ２と表す。また、図９Ｂには、発光素子１４０ａと受光素子１４０Ｓ１の間に位置するスリット１２０及びその近傍を拡大した断面概略図である。
発光素子１４０ｃは、画素電極１１１ｃ、有機層１１５、有機層１１２ｃ、有機層１１６、有機層１１４、及び共通電極１１３を有する。また、図９Ａには、スリット１２０で分断された有機層１１２ｃの一部（切れ端）である層１３５Ｂが、受光素子１４０Ｓ１近傍、及び受光素子１４０Ｓ２近傍に設けられている。
画素電極１１１の下方には、導電層１６１、導電層１６２、及び樹脂層１６３が設けられている。
導電層１６１は、絶縁層１０５上に設けられている。導電層１６１は、絶縁層１０５に設けられた開口において、絶縁層１０５を貫通する部分を有する。導電層１６１は、絶縁層１０５の下方に位置する配線、トランジスタ、または電極など（図示しない）と、画素電極１１１とを電気的に接続する配線または電極として機能する。
導電層１６１は、絶縁層１０５の開口に位置する部分に凹部が形成される。樹脂層１６３は、当該凹部を埋めるように設けられ、平坦化膜として機能する。樹脂層１６３の上面は、平坦であるほど好ましいが、表面が緩やかな曲面形状となる場合がある。図６Ａ等では、樹脂層１６３の上面が凹部と凸部とを有する波型形状を有する例を示しているが、これに限られない。例えば樹脂層１６３の上面は、凸面、凹面、または平面であってもよい。
導電層１６１及び樹脂層１６３上に、導電層１６２が設けられている。導電層１６２は、導電層１６１と画素電極１１１とを電気的に接続する電極としての機能を有する。
ここで、発光素子１４０を上面射出型の発光素子とする場合には、導電層１６２として、可視光に対して反射性を有する膜を用い、画素電極１１１として、可視光に対して透過性を有する膜を用いることで、導電層１６２を反射電極として機能させることができる。さらに、絶縁層１０５の開口部（コンタクト部ともいう）の上部にも、樹脂層１６３を介して導電層１６２及び画素電極１１１を設けることができるため、発光領域とすることができる。そのため、開口率を高めることができる。
同様に、受光素子１４０Ｓを上方からの光を受光する光電変換素子とする場合には、導電層１６２に反射性の膜を、画素電極１１１に透光性の膜を用いることができる。さらにコンタクト部も受光領域として機能させることができるため、受光面積が拡大し、受光感度を高めることができる。
また、各画素電極１１１の厚さを異ならせてもよい。このとき、画素電極１１１をマイクロキャビティのための光学調整層として用いることができる。マイクロキャビティを用いる場合には、共通電極として透過性及び反射性を有する膜を用いる。
図９Ａ及び図９Ｂでは、樹脂層１２６の形状が上記とは異なる例を示している。
図９Ｂに示すように、樹脂層１２６の上部は、スリット１２０よりも幅が広い形状を有している。後述するように、絶縁層１２５は、樹脂層１２６をエッチングマスクとして加工するため、樹脂層１２６の上部に覆われる部分が残存する。さらに表示装置の作製工程で用いる犠牲層１４５の一部も、同様の理由で残存している。具体的には、スリット１２０の近傍において、有機層１１６上に犠牲層１４５が設けられる。また、絶縁層１２５の一部は、犠牲層１４５の上面を覆って設けられている。また、犠牲層１４５と絶縁層１２５を覆って、樹脂層１２６が設けられている。
このとき、絶縁層１２５の端部と、犠牲層１４５の端部は、それぞれテーパー形状を有していることが好ましい。これにより、有機層１１４等の段差被覆性を高めることができる。
図９Ａ、図９Ｂに示すように、層１３５Ｒ、層１３５Ｂ、及び層１３５Ｓは、それぞれ絶縁層１２５と接し、且つ、絶縁層１２５、犠牲層１４５、及び樹脂層１２６と重なる領域を有する。また層１３５Ｒ、層１３５Ｂ、及び層１３５Ｓは、それぞれ隣接する発光素子または受光素子の画素電極と重なる部分を有する。
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。
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置の構成例について説明する。ここでは画像を表示可能な表示装置として説明するが、発光素子を光源として用いることで、表示装置として使用することができる。
また、本実施の形態の表示装置は、高解像度の表示装置または大型な表示装置とすることができる。したがって、本実施の形態の表示装置は、例えば、テレビジョン装置、デスクトップ型もしくはノート型のパーソナルコンピュータ、コンピュータ用などのモニタ、デジタルサイネージ、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、スマートフォン、腕時計型端末、タブレット端末、携帯情報端末、音響再生装置の表示部に用いることもできる。
［表示装置４００］
図１０に、表示装置４００の斜視図を示し、図１１Ａに、表示装置４００の断面図を示す。
表示装置４００は、基板４５２と基板４５１とが貼り合わされた構成を有する。図１０では、基板４５２を破線で明示している。
表示装置４００は、表示部４６２、回路４６４、配線４６５等を有する。図１０では表示装置４００にＩＣ４７３及びＦＰＣ４７２が実装されている例を示している。そのため、図１１に示す構成は、表示装置４００、ＩＣ（集積回路）、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４６４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４６５は、表示部４６２及び回路４６４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、ＦＰＣ４７２を介して外部から配線４６５に入力されるか、またはＩＣ４７３から配線４６５に入力される。
図１０では、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式またはＣＯＦ（Ｃｈｉｐ ｏｎ Ｆｉｌｍ）方式等により、基板４５１にＩＣ４７３が設けられている例を示す。ＩＣ４７３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。
図１１Ａに、表示装置４００の、ＦＰＣ４７２を含む領域の一部、回路４６４の一部、表示部４６２の一部、及び、接続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１１Ａでは、表示部４６２のうち、特に、緑色の光（Ｇ）を発する発光素子４３０ｂと、反射光（Ｌ）を受光する受光素子４４０を含む領域を切断したときの断面の一例を示す。
図１１Ａに示す表示装置４００は、基板４５３と基板４５４の間に、トランジスタ２４２、トランジスタ２６０、トランジスタ２５８、発光素子４３０ｂ、及び受光素子４４０等を有する。
発光素子４３０ｂ、及び受光素子４４０には、上記で例示した発光素子または受光素子を適用することができる。
ここで、表示装置の画素が、互いに異なる色を発する発光素子を有する副画素を３種類有する場合、当該３つの副画素としては、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色の副画素、黄色（Ｙ）、シアン（Ｃ）、及びマゼンタ（Ｍ）の３色の副画素などが挙げられる。当該副画素を４つ有する場合、当該４つの副画素としては、Ｒ、Ｇ、Ｂ、白色（Ｗ）の４色の副画素、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｙの４色の副画素などが挙げられる。または、副画素が赤外光を発する発光素子を備えていてもよい。
また、受光素子４４０としては、赤色、緑色、または青色の波長域の光に感度を有する光電変換素子、または、赤外の波長域の光に感度を有する光電変換素子を用いることができる。
基板４５４と保護層４１６とは接着層４４２を介して接着されている。接着層４４２は、発光素子４３０ｂ及び受光素子４４０それぞれと重ねて設けられており、表示装置４００には、固体封止構造が適用されている。基板４５４には、着色層４１８及び遮光層４１７が設けられている。
発光素子４３０ｂ、受光素子４４０は、画素電極として、導電層４１１ａ、導電層４１１ｂ、及び導電層４１１ｃを有する。導電層４１１ｂは、可視光に対して反射性を有し、反射電極として機能する。導電層４１１ｃは、可視光に対して透過性を有し、光学調整層として機能する。
発光素子４３０ｂが有する導電層４１１ａは、絶縁層２９４に設けられた開口を介して、トランジスタ２６０が有する導電層２７２ｂと接続されている。トランジスタ２６０は、発光素子の駆動を制御する機能を有する。一方、受光素子４４０が有する導電層４１１ａは、トランジスタ２５８が有する導電層２７２ｂと電気的に接続されている。トランジスタ２５８は、受光素子４４０を用いた露光のタイミングなどを制御する機能を有する。
画素電極を覆って、ＥＬ層４１２ｂまたはＰＤ層４１２Ｓが設けられている。ＥＬ層４１２ｂの側面、及びＰＤ層４１２Ｓの側面に接して、絶縁層４２１が設けられ、絶縁層４２１の凹部を埋めるように、樹脂層４２２が設けられている。ＥＬ層４１２ｂ及びＰＤ層４１２Ｓを覆って、有機層４１４、共通電極４１３、及び保護層４１６が設けられている。発光素子を覆う保護層４１６を設けることで、発光素子に水などの不純物が入り込むことを抑制し、発光素子の信頼性を高めることができる。
また、絶縁層４２１に接して、層４１５ｂ及び層４１５Ｓが設けられている。層４１５ｂは、ＥＬ層４１２ｂと同一の材料を含み、層４１５Ｓは、ＰＤ層４１２Ｓと同一の材料を含む。
層４１５ｂの一部は、受光素子４４０の導電層４１１ａ、導電層４１１ｂ、及び導電層４１１ｃの端部を覆う部分と、ＰＤ層４１２Ｓ及び導電層４１１ｃと重畳する部分と、を有する。層４１５Ｓの一部は、発光素子４３０ｂの導電層４１１ａ、導電層４１１ｂ、及び導電層４１１ｃの端部を覆う部分と、ＥＬ層４１２ｂ及び導電層４１１ｃと重畳する部分と、を有する。
発光素子４３０ｂが発する光は、着色層４１８を透過して、光Ｇとして基板４５２側に射出される。受光素子４４０は、基板４５２を介して入射した光Ｌを受光し、電気信号に変換する。基板４５２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。
トランジスタ２４２、トランジスタ２６０、及びトランジスタ２５８は、いずれも基板４５１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。
なお、トランジスタ２４２、トランジスタ２６０、及びトランジスタ２５８は、異なる構成を有するように、作り分けられていてもよい。例えば、バックゲートの有無が異なるトランジスタを作り分けてもよいし、半導体、ゲート電極、ゲート絶縁層、ソース電極及びドレイン電極について、材料または厚さの一方又は双方が異なるトランジスタを作り分けてもよい。
基板４５３と絶縁層２６２とは接着層４５５によって貼り合わされている。
表示装置４００の作製方法としては、まず、絶縁層２６２、各トランジスタ、各発光素子、受光素子等が設けられた作製基板と、遮光層４１７及び着色層４１８が設けられた基板４５４と、を接着層４４２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基板４５３を貼ることで、作製基板上に形成した各構成要素を、基板４５３に転置する。基板４５３及び基板４５４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。
基板４５３の、基板４５４が重ならない領域には、接続部２４４が設けられている。接続部２４４では、配線４６５が導電層４６６及び接続層２９２を介してＦＰＣ４７２と電気的に接続されている。導電層４６６は、画素電極と同一の導電膜を加工して得ることができる。これにより、接続部２４４とＦＰＣ４７２とを接続層２９２を介して電気的に接続することができる。
トランジスタ２４２、トランジスタ２６０及びトランジスタ２５８は、ゲートとして機能する導電層４７１、ゲート絶縁層として機能する絶縁層２６１、チャネル形成領域２８１ｉ及び一対の低抵抗領域２８１ｎを有する半導体層２８１、一対の低抵抗領域２８１ｎの一方と接続する導電層２７２ａ、一対の低抵抗領域２８１ｎの他方と接続する導電層２７２ｂ、ゲート絶縁層として機能する絶縁層２７５、ゲートとして機能する導電層２７３、並びに、導電層２７３を覆う絶縁層２６５を有する。絶縁層２６１は、導電層４７１とチャネル形成領域２８１ｉとの間に位置する。絶縁層２７５は、導電層２７３とチャネル形成領域２８１ｉとの間に位置する。
導電層２７２ａ及び導電層２７２ｂは、それぞれ、絶縁層２６５に設けられた開口を介して低抵抗領域２８１ｎと接続される。導電層２７２ａ及び導電層２７２ｂ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。
図１１Ａでは、絶縁層２７５が半導体層の上面及び側面を覆う例を示す。導電層２７２ａ及び導電層２７２ｂは、それぞれ、絶縁層２７５及び絶縁層２６５に設けられた開口を介して低抵抗領域２８１ｎと接続される。
一方、図１１Ｂに示すトランジスタ２５９では、絶縁層２７５は、半導体層２８１のチャネル形成領域２８１ｉと重なり、低抵抗領域２８１ｎとは重ならない。例えば、導電層２７３をマスクとして絶縁層２７５を加工することで、図１１Ｂに示す構造を作製できる。図１１Ｂでは、絶縁層２７５及び導電層２７３を覆って絶縁層２６５が設けられ、絶縁層２６５の開口を介して、導電層２７２ａ及び導電層２７２ｂがそれぞれ低抵抗領域２８１ｎと接続されている。さらに、トランジスタを覆う絶縁層２６８を設けてもよい。
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２４２、トランジスタ２６０、及びトランジスタ２５８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。
トランジスタの半導体層に用いる半導体材料の結晶性についても特に限定されず、非晶質半導体、単結晶半導体、または単結晶以外の結晶性を有する半導体、（微結晶半導体、多結晶半導体、または一部に結晶領域を有する半導体）のいずれを用いてもよい。単結晶半導体または結晶性を有する半導体を用いると、トランジスタ特性の劣化を抑制できるため好ましい。
トランジスタの半導体層は、金属酸化物（酸化物半導体ともいう）を有することが好ましい。つまり、本実施の形態の表示装置は、金属酸化物をチャネル形成領域に用いたトランジスタ（以下、ＯＳトランジスタ）を用いることが好ましい。
トランジスタの半導体層に用いる金属酸化物のバンドギャップは、２ｅＶ以上が好ましく、２．５ｅＶ以上がより好ましい。バンドギャップの大きい金属酸化物を用いることで、ＯＳトランジスタのオフ電流を低減することができる。
金属酸化物は、少なくともインジウムまたは亜鉛を有することが好ましく、インジウム及び亜鉛を有することがより好ましい。例えば、金属酸化物は、インジウムと、Ｍ（Ｍは、ガリウム、アルミニウム、イットリウム、スズ、シリコン、ホウ素、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、マグネシウム、及びコバルト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、ガリウム、アルミニウム、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く、ガリウムがより好ましい。なお、インジウムと、Ｍと、亜鉛とを有する金属酸化物を、以降ではＩｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物と呼ぶ場合がある。
金属酸化物が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。金属酸化物中のインジウムの原子数比を大きくすることで、トランジスタのオン電流、または電界効果移動度などを高めることができる。
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。
また、Ｉｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物におけるＩｎの原子数比はＭの原子数比未満であってもよい。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＝１：３：２またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：３：３またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：３：４またはその近傍の組成、等が挙げられる。金属酸化物中のＭの原子数比を大きくすることで、Ｉｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物のバンドギャップをより大きくし、光負バイアスストレス試験に対する耐性を高めることが可能となる。具体的には、トランジスタのＮＢＴＩＳ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｂｉａｓ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ Ｓｔｒｅｓｓ）試験で測定される、しきい値電圧の変化量またはシフト電圧（Ｖｓｈ）の変化量を小さくすることができる。なお、シフト電圧（Ｖｓｈ）は、トランジスタのドレイン電流（Ｉｄ）－ゲート電圧（Ｖｇ）カーブにおいて、カーブ上の傾きが最大である点における接線が、Ｉｄ＝１ｐＡの直線と交差するＶｇで定義される。
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（ＬＴＰＳともいう）、単結晶シリコンなど）などが挙げられる。
特に低温ポリシリコンは比較的移動度が高く、ガラス基板上に形成可能であるため、表示装置に好適に用いることができる。例えば、駆動回路が有するトランジスタ２４２などに低温ポリシリコンを半導体層に用いたトランジスタ（ＬＴＰＳトランジスタ）を適用し、画素に設けられるトランジスタ２６０、トランジスタ２５８などに、酸化物半導体を半導体層に用いたトランジスタ（ＯＳトランジスタ）を適用することができる。ＬＴＰＳトランジスタとＯＳトランジスタとの双方を用いることで、消費電力が低く、駆動能力の高い表示装置を実現することができる。また、ＬＴＰＳトランジスタと、ＯＳトランジスタとを、組み合わせる構成をＬＴＰＯと呼称する場合がある。なお、より好適な例としては、配線間の導通、非導通を制御するためのスイッチとして機能するトランジスタ等にＯＳトランジスタを適用し、電流を制御するトランジスタ等にＬＴＰＳトランジスタを適用することが好ましい。
または、トランジスタの半導体層は、半導体として機能する層状物質を有してもよい。層状物質とは、層状の結晶構造を有する材料群の総称である。層状の結晶構造は、共有結合またはイオン結合によって形成される層が、ファンデルワールス力のような、共有結合またはイオン結合よりも弱い結合を介して積層している構造である。層状物質は、単位層内における電気伝導性が高く、つまり、２次元電気伝導性が高い。半導体として機能し、かつ、２次元電気伝導性の高い材料をチャネル形成領域に用いることで、オン電流の大きいトランジスタを提供することができる。
上記層状物質として、例えば、グラフェン、シリセン、カルコゲン化物などが挙げられる。カルコゲン化物は、カルコゲン（第１６族に属する元素）を含む化合物である。また、カルコゲン化物として、遷移金属カルコゲナイド、１３族カルコゲナイドなどが挙げられる。トランジスタの半導体層として適用可能な遷移金属カルコゲナイドとして、具体的には、硫化モリブデン（代表的にはＭｏＳ２）、セレン化モリブデン（代表的にはＭｏＳｅ２）、モリブデンテルル（代表的にはＭｏＴｅ２）、硫化タングステン（代表的にはＷＳ２）、セレン化タングステン（代表的にはＷＳｅ２）、タングステンテルル（代表的にはＷＴｅ２）、硫化ハフニウム（代表的にはＨｆＳ２）、セレン化ハフニウム（代表的にはＨｆＳｅ２）、硫化ジルコニウム（代表的にはＺｒＳ２）、セレン化ジルコニウム（代表的にはＺｒＳｅ２）などが挙げられる。
なお、図１１Ａに示す表示装置は、ＯＳトランジスタを有し、且つ発光素子間の共通層が分離された構成である。当該構成とすることで、トランジスタに流れうるリーク電流、及び隣接する発光素子間に流れうるリーク電流（横リーク電流、サイドリーク電流などともいう）を、極めて低くすることができる。また、上記構成とすることで、表示装置に画像を表示した場合に、観察者が画像のきれ、画像のするどさ、高い彩度及び高いコントラスト比のいずれか一または複数を観測できる。なお、トランジスタに流れうるリーク電流、及び発光素子間の横リーク電流が極めて低い構成とすることで、黒表示時に生じうる光漏れ（いわゆる黒浮き）などが限りなく少ない表示（真黒表示ともいう）とすることができる。
特に、ＭＭＬ構造の発光素子の中でも、色塗分け構造（ＳＢＳ構造）を適用することで、発光素子の間に設けられる層（例えば、発光素子の間で共通して用いる有機層、共通層ともいう）が分断された構成となるため、サイドリークがない、またはサイドリークが極めて少ない表示とすることができる。
回路４６４が有するトランジスタと、表示部４６２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４６４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４６２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。
トランジスタを覆う絶縁層の少なくとも一層に、水及び水素などの不純物が拡散しにくい材料を用いることが好ましい。これにより、当該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２６１、絶縁層２６２、絶縁層２６５、絶縁層２６８、及び絶縁層２７５としては、それぞれ、無機絶縁膜を用いることが好ましい。無機絶縁膜としては、例えば、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、窒化アルミニウム膜などを用いることができる。また、酸化ハフニウム膜、酸化イットリウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化ガリウム膜、酸化タンタル膜、酸化マグネシウム膜、酸化ランタン膜、酸化セリウム膜、及び酸化ネオジム膜等を用いてもよい。また、上述の無機絶縁膜を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４００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。
平坦化層として機能する絶縁層２９４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。
基板４５４の基板４５３側の面には、遮光層４１７を設けることが好ましい。また、基板４５４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４５４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。
図１１Ａには、接続部２７８を示している。接続部２７８において、共通電極４１３と配線とが電気的に接続する。図１１Ａでは、当該配線として、画素電極と同一の積層構造を適用した場合の例を示している。
基板４５３及び基板４５４には、それぞれ、ガラス、石英、セラミック、サファイア、樹脂、金属、合金、半導体などを用いることができる。発光素子からの光を取り出す側の基板には、該光を透過する材料を用いる。基板４５３及び基板４５４に可撓性を有する材料を用いると、表示装置の可撓性を高めることができる。また、基板４５３または基板４５４として偏光板を用いてもよい。
基板４５３及び基板４５４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４５３及び基板４５４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。
なお、表示装置に円偏光板を重ねる場合、表示装置が有する基板には、光学等方性の高い基板を用いることが好ましい。光学等方性が高い基板は、複屈折が小さい（複屈折量が小さい、ともいえる）。
光学等方性が高い基板のリタデーション（位相差）値の絶対値は、３０ｎｍ以下が好ましく、２０ｎｍ以下がより好ましく、１０ｎｍ以下がさらに好ましい。
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。
また、基板としてフィルムを用いる場合、フィルムが吸水することで、表示パネルにしわが発生するなどの形状変化が生じる恐れがある。そのため、基板には、吸水率の低いフィルムを用いることが好ましい。例えば、吸水率が１％以下のフィルムを用いることが好ましく、０．１％以下のフィルムを用いることがより好ましく、０．０１％以下のフィルムを用いることがさらに好ましい。
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２９２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。
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、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、または、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、及び、発光素子が有する導電層（画素電極または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。
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。
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。
（実施の形態３）
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乃至図１７を用いて説明する。
本実施の形態の表示装置は、高精細な表示装置とすることができる。したがって、本実施の形態の表示装置は、例えば、腕時計型、ブレスレット型などの情報端末機（ウェアラブル機器）、並びに、ヘッドマウントディスプレイなどのＶＲ向け機器、メガネ型のＡＲ向け機器など、頭部に装着可能なウェアラブル機器の表示部に用いることができる。
［表示モジュール］
図１２Ａに、表示モジュール２８０の斜視図を示す。表示モジュール２８０は、表示装置１００Ｃと、ＦＰＣ２９０と、を有する。なお、表示モジュール２８０が有する表示装置は表示装置１００Ｃに限られず、後述する表示装置１００Ｄ乃至表示装置１００Ｇのいずれかであってもよい。
表示モジュール２８０は、基板２９１及び基板２９３を有する。表示モジュール２８０は、表示部２８８を有する。表示部２８８は、表示モジュール２８０における画像を表示する領域であり、後述する画素部２８４に設けられる各画素からの光を視認できる領域である。
図１２Ｂに、基板２９１側の構成を模式的に示した斜視図を示している。基板２９１上には、回路部２８２と、回路部２８２上の画素回路部２８３と、画素回路部２８３上の画素部２８４と、が積層されている。また、基板２９１上の画素部２８４と重ならない部分に、ＦＰＣ２９０と接続するための端子部２８５が設けられている。端子部２８５と回路部２８２とは、複数の配線により構成される配線部２８６により電気的に接続されている。
画素部２８４は、周期的に配列した複数の画素２８４ａを有する。図１２Ｂの右側に、１つの画素２８４ａの拡大図を示している。画素２８４ａは、副画素１１０ａ、副画素１１０ｂ、及び副画素１１０ｃを有する。副画素１１０ａ、副画素１１０ｂ、及び副画素１１０ｃ並びにその周囲の構成に関しては、先の実施の形態を参酌することができる。複数の副画素は、図１２Ｂに示すようにストライプ配列で配置することができる。また、デルタ配列、または、ペンタイル配列など様々な発光素子の配列方法を適用することができる。
画素回路部２８３は、周期的に配列した複数の画素回路２８３ａを有する。
１つの画素回路２８３ａは、１つの画素２８４ａが有する３つの発光素子の発光を制御する回路である。１つの画素回路２８３ａは、１つの発光素子の発光を制御する回路が３つ設けられる構成としてもよい。例えば、画素回路２８３ａは、１つの発光素子につき、１つの選択トランジスタと、１つの電流制御用トランジスタ（駆動トランジスタ）と、容量素子と、を少なくとも有する構成とすることができる。このとき、選択トランジスタのゲートにはゲート信号が、ソースまたはドレインの一方にはソース信号が、それぞれ入力される。これにより、アクティブマトリクス型の表示装置が実現されている。
回路部２８２は、画素回路部２８３の各画素回路２８３ａを駆動する回路を有する。例えば、ゲート線駆動回路、及び、ソース線駆動回路の一方または双方を有することが好ましい。このほか、演算回路、メモリ回路、及び電源回路等の少なくとも一つを有していてもよい。
ＦＰＣ２９０は、外部から回路部２８２にビデオ信号または電源電位等を供給するための配線として機能する。また、ＦＰＣ２９０上にＩＣが実装されていてもよい。
表示モジュール２８０は、画素部２８４の下側に画素回路部２８３及び回路部２８２の一方または双方が積層された構成とすることができるため、表示部２８８の開口率（有効表示面積比）を極めて高くすることができる。例えば表示部２８８の開口率は、４０％以上１００％未満、好ましくは５０％以上９５％以下、より好ましくは６０％以上９５％以下とすることができる。また、画素２８４ａを極めて高密度に配置することが可能で、表示部２８８の精細度を極めて高くすることができる。例えば、表示部２８８には、２０００ｐｐｉ以上、好ましくは３０００ｐｐｉ以上、より好ましくは５０００ｐｐｉ以上、さらに好ましくは６０００ｐｐｉ以上であって、２００００ｐｐｉ以下、または３００００ｐｐｉ以下の精細度で、画素２８４ａが配置されることが好ましい。
このような表示モジュール２８０は、極めて高精細であることから、ヘッドマウントディスプレイなどのＶＲ向け機器、またはメガネ型のＡＲ向け機器に好適に用いることができる。例えば、レンズを通して表示モジュール２８０の表示部を視認する構成の場合であっても、表示モジュール２８０は極めて高精細な表示部２８８を有するためにレンズで表示部を拡大しても画素が視認されず、没入感の高い表示を行うことができる。また、表示モジュール２８０はこれに限られず、比較的小型の表示部を有する電子機器に好適に用いることができる。例えば腕時計などの装着型の電子機器の表示部に好適に用いることができる。
［表示装置１００Ｃ］
図１３に示す表示装置１００Ｃは、基板３０１、副画素１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、容量２４０、及び、トランジスタ３１０を有する。副画素１１０ａは発光素子１４０ａおよび着色層１２９ａを有し、副画素１１０ｂは発光素子１４０ｂおよび着色層１２９ｂを有し、副画素１１０ｃは発光素子１４０ｃおよび着色層１２９ｃを有する。
基板３０１は、図１２Ａ及び図１２Ｂにおける基板２９１に相当する。基板３０１から絶縁層２５５ｂまでの積層構造が、実施の形態１におけるトランジスタを含む層１０１に相当する。図１３には、層１０１が有する４つのトランジスタ３１０が示されている。
トランジスタ３１０は、基板３０１にチャネル形成領域を有するトランジスタである。基板３０１としては、例えば単結晶シリコン基板などの半導体基板を用いることができる。トランジスタ３１０は、基板３０１の一部、導電層３１１、低抵抗領域３１２、絶縁層３１３、及び、絶縁層３１４を有する。導電層３１１は、ゲート電極として機能する。絶縁層３１３は、基板３０１と導電層３１１の間に位置し、ゲート絶縁層として機能する。低抵抗領域３１２は、基板３０１に不純物がドープされた領域であり、ソースまたはドレインの一方として機能する。絶縁層３１４は、導電層３１１の側面を覆って設けられ、絶縁層として機能する。
また、基板３０１に埋め込まれるように、隣接する２つのトランジスタ３１０の間に素子分離層３１５が設けられている。
また、トランジスタ３１０を覆って絶縁層２６１が設けられ、絶縁層２６１上に容量２４０が設けられている。
容量２４０は、導電層２４１と、導電層２４５と、これらの間に位置する絶縁層２４３を有する。導電層２４１は容量２４０の一方の電極として機能し、導電層２４５は容量２４０の他方の電極として機能し、絶縁層２４３は容量２４０の誘電体として機能する。
導電層２４１は絶縁層２６１上に設けられ、絶縁層２５４に埋め込まれている。導電層２４１は、絶縁層２６１に埋め込まれたプラグ２７１によってトランジスタ３１０のソースまたはドレインの一方と電気的に接続されている。絶縁層２４３は導電層２４１を覆って設けられる。導電層２４５は、絶縁層２４３を介して導電層２４１と重なる領域に設けられている。
容量２４０を覆って、絶縁層２５５ａが設けられ、絶縁層２５５ａ上に絶縁層２５５ｂが設けられ、絶縁層２５５ｂ上に発光素子１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃ等が設けられている。本実施の形態では、発光素子１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃと、その上層の樹脂層１２２、着色層１２９ａ、１２９ｂ、１２９ｃ、ブラックマトリックス１２９ｄ、基板１２８として、図１Ｂに示す積層構造を適用する例を示す。基板１２８は、図１２Ａにおける基板２９３に相当する。
絶縁層２５５ａ、２５５ｂとしては、それぞれ、酸化絶縁膜、窒化絶縁膜、酸化窒化絶縁膜、及び窒化酸化絶縁膜などの各種無機絶縁膜を好適に用いることができる。絶縁層２５５ａとしては、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜などの酸化絶縁膜または酸化窒化絶縁膜を用いることが好ましい。絶縁層２５５ｂとしては、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜などの窒化絶縁膜または窒化酸化絶縁膜を用いることが好ましい。より具体的には、絶縁層２５５ａとして酸化シリコン膜を用い、絶縁層２５５ｂとして窒化シリコン膜を用いることが好ましい。絶縁層２５５ｂは、エッチング保護膜としての機能を有することが好ましい。または、絶縁層２５５ａとして、窒化絶縁膜または窒化酸化絶縁膜を用い、絶縁層２５５ｂとして、酸化絶縁膜または酸化窒化絶縁膜を用いてもよい。本実施の形態では、絶縁層２５５ｂに凹部が設けられている例を示すが、絶縁層２５５ｂに凹部が設けられていなくてもよい。
図１３において、発光素子１４０ａ、１４０ｂ、及び１４０ｃの画素電極、並びに受光素子１４０Ｓの画素電極はそれぞれ、異なるトランジスタ３１０に電気的に接続される。絶縁層２５５ａ、２５５ｂに埋め込まれたプラグに電気的に接続されている。絶縁層２５５ａ、絶縁層２５５ｂに埋め込まれたプラグ、例えばプラグは、絶縁層２５４に埋め込まれた導電層、及び、絶縁層２６１に埋め込まれたプラグによってトランジスタ３１０のソースまたはドレインの一方と電気的に接続されている。図１２においては、絶縁層２５５ａ、絶縁層２５５ｂに埋め込まれた２５６は、絶縁層２５４に埋め込まれた導電層２４１、及び、絶縁層２６１に埋め込まれたプラグ２７１によってトランジスタ３１０のソースまたはドレインの一方と電気的に接続されている。絶縁層２５５ｂの上面の高さと、プラグ２５６の上面の高さは、一致または概略一致している。プラグには各種導電材料を用いることができる。
［表示装置１００Ｄ］
図１４に示す表示装置１００Ｄは、トランジスタの構成が異なる点で、表示装置１００Ｃと主に相違する。なお、表示装置１００Ｃと同様の部分については説明を省略することがある。
トランジスタ３２０は、チャネルが形成される半導体層に、金属酸化物（酸化物半導体ともいう）が適用されたトランジスタ（ＯＳトランジスタ）である。
トランジスタ３２０は、半導体層３２１、絶縁層３２３、導電層３２４、一対の導電層３２５、絶縁層３２６、及び、導電層３２７を有する。
基板３３１は、図１２Ａ及び図１２Ｂにおける基板２９１に相当する。基板３３１から絶縁層２５５ｂまでの積層構造が、実施の形態１におけるトランジスタを含む層１０１に相当する。基板３３１としては、絶縁性基板または半導体基板を用いることができる。
基板３３１上に、絶縁層３３２が設けられている。絶縁層３３２は、基板３３１から水または水素などの不純物がトランジスタ３２０に拡散すること、及び半導体層３２１から絶縁層３３２側に酸素が脱離することを防ぐバリア層として機能する。絶縁層３３２としては、例えば酸化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜、窒化シリコン膜などの、酸化シリコン膜よりも水素または酸素が拡散しにくい膜を用いることができる。
絶縁層３３２上に導電層３２７が設けられ、導電層３２７を覆って絶縁層３２６が設けられている。導電層３２７は、トランジスタ３２０の第１のゲート電極として機能し、絶縁層３２６の一部は、第１のゲート絶縁層として機能する。絶縁層３２６の少なくとも半導体層３２１と接する部分には、酸化シリコン膜等の酸化物絶縁膜を用いることが好ましい。絶縁層３２６の上面は、平坦化されていることが好ましい。
半導体層３２１は、絶縁層３２６上に設けられる。半導体層３２１は、半導体特性を有する金属酸化物（酸化物半導体ともいう）膜を有することが好ましい。半導体層３２１に好適に用いることのできる材料の詳細については後述する。
一対の導電層３２５は、半導体層３２１上に接して設けられ、ソース電極及びドレイン電極として機能する。
また、一対の導電層３２５の上面及び側面、並びに半導体層３２１の側面等を覆って絶縁層３２８が設けられ、絶縁層３２８上に絶縁層２６４が設けられている。絶縁層３２８は、半導体層３２１に絶縁層２６４等から水または水素などの不純物が拡散すること、及び半導体層３２１から酸素が脱離することを防ぐバリア層として機能する。絶縁層３２８としては、上記絶縁層３３２と同様の絶縁膜を用いることができる。
絶縁層３２８及び絶縁層２６４に、半導体層３２１に達する開口が設けられている。当該開口の内部において、絶縁層２６４、絶縁層３２８、及び導電層３２５の側面、並びに半導体層３２１の上面に接する絶縁層３２３と、導電層３２４とが埋め込まれている。導電層３２４は、第２のゲート電極として機能し、絶縁層３２３は第２のゲート絶縁層として機能する。
導電層３２４の上面、絶縁層３２３の上面、及び絶縁層２６４の上面は、それぞれ高さが一致または概略一致するように平坦化処理され、これらを覆って絶縁層３２９及び絶縁層２６５が設けられている。
絶縁層２６４及び絶縁層２６５は、層間絶縁層として機能する。絶縁層３２９は、トランジスタ３２０に絶縁層２６５等から水または水素などの不純物が拡散することを防ぐバリア層として機能する。絶縁層３２９としては、上記絶縁層３２８及び絶縁層３３２と同様の絶縁膜を用いることができる。
一対の導電層３２５の一方と電気的に接続するプラグ２７４は、絶縁層２６５、絶縁層３２９、及び絶縁層２６４に埋め込まれるように設けられている。ここで、プラグ２７４は、絶縁層２６５、絶縁層３２９、絶縁層２６４、及び絶縁層３２８のそれぞれの開口の側面、及び導電層３２５の上面の一部を覆う導電層２７４ａと、導電層２７４ａの上面に接する導電層２７４ｂとを有することが好ましい。このとき、導電層２７４ａとして、水素及び酸素が拡散しにくい導電材料を用いることが好ましい。
表示装置１００Ｄにおける、絶縁層２５４から基板１２８までの構成は、表示装置１００Ｃと同様である。
［表示装置１００Ｅ］
図１５に示す表示装置１００Ｅは、基板３０１にチャネルが形成されるトランジスタ３１０と、チャネルが形成される半導体層に金属酸化物を含むトランジスタ３２０とが積層された構成を有する。なお、表示装置１００Ｃ、１００Ｄと同様の部分については説明を省略することがある。
トランジスタ３１０を覆って絶縁層２６１が設けられ、絶縁層２６１上に導電層２５１が設けられている。また導電層２５１を覆って絶縁層２６２が設けられ、絶縁層２６２上に導電層２５２が設けられている。導電層２５１及び導電層２５２は、それぞれ配線として機能する。また、導電層２５２を覆って絶縁層２６３及び絶縁層３３２が設けられ、絶縁層３３２上にトランジスタ３２０が設けられている。また、トランジスタ３２０を覆って絶縁層２６５が設けられ、絶縁層２６５上に容量２４０が設けられている。容量２４０とトランジスタ３２０とは、プラグ２７４により電気的に接続されている。
トランジスタ３２０は、画素回路を構成するトランジスタとして用いることができる。また、トランジスタ３１０は、画素回路を構成するトランジスタ、または当該画素回路を駆動するための駆動回路（ゲート線駆動回路、ソース線駆動回路）を構成するトランジスタとして用いることができる。また、トランジスタ３１０及びトランジスタ３２０は、演算回路または記憶回路などの各種回路を構成するトランジスタとして用いることができる。
このような構成とすることで、発光素子の直下に画素回路だけでなく駆動回路等を形成することができるため、表示領域の周辺に駆動回路を設ける場合に比べて、表示装置を小型化することが可能となる。
［表示装置１００Ｆ］
図１６に示す表示装置１００Ｆは、それぞれ半導体基板にチャネルが形成されるトランジスタ３１０Ａと、トランジスタ３１０Ｂとが積層された構成を有する。
表示装置１００Ｆは、トランジスタ３１０Ｂ、容量２４０および各発光素子が設けられた基板３０１Ｂと、トランジスタ３１０Ａが設けられた基板３０１Ａとが、貼り合された構成を有する。
ここで、基板３０１Ｂの下面に絶縁層３４５を設けることが好ましい。また、基板３０１Ａ上に設けられた絶縁層２６１の上に絶縁層３４６を設けることが好ましい。絶縁層３４５、３４６は、保護層として機能する絶縁層であり、基板３０１Ｂおよび基板３０１Ａに不純物が拡散するのを抑制することができる。絶縁層３４５、３４６としては、保護層１２１、または絶縁層３３２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。
基板３０１Ｂには、基板３０１Ｂおよび絶縁層３４５を貫通するプラグ３４３が設けられる。ここで、プラグ３４３の側面を覆って絶縁層３４４を設けることが好ましい。絶縁層３４４は、保護層として機能する絶縁層であり、基板３０１Ｂに不純物が拡散するのを抑制することができる。絶縁層３４４としては、保護層１２１、または絶縁層３３２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、基板３０１Ｂの裏面（基板１２８側とは反対側の表面）側、絶縁層３４５の下に、導電層３４２が設けられる。導電層３４２は、絶縁層３３５に埋め込まれるように設けられることが好ましい。また、導電層３４２と絶縁層３３５の下面は平坦化されていることが好ましい。ここで、導電層３４２はプラグ３４３と電気的に接続されている。
一方、基板３０１Ａには、絶縁層３４６上に導電層３４１が設けられている。導電層３４１は、絶縁層３３６に埋め込まれるように設けられることが好ましい。また、導電層３４１と絶縁層３３６の上面は平坦化されていることが好ましい。
導電層３４１と、導電層３４２とが接合されることで、基板３０１Ａと基板３０１Ｂとが電気的に接続される。ここで、導電層３４２と絶縁層３３５で形成される面と、導電層３４１と絶縁層３３６で形成される面の平坦性を向上させておくことで、導電層３４１と導電層３４２の貼り合わせを良好にすることができる。
導電層３４１および導電層３４２としては、同じ導電性材料を用いることが好ましい。例えば、Ａｌ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗから選ばれた元素を含む金属膜、又は上述した元素を成分とする金属窒化物膜（窒化チタン膜、窒化モリブデン膜、窒化タングステン膜）等を用いることができる。特に、導電層３４１および導電層３４２に、銅を用いることが好ましい。これにより、Ｃｕ－Ｃｕ（カッパー・カッパー）直接接合技術（Ｃｕ（銅）のパッド同士を接続することで電気的導通を図る技術）を適用することができる。
［表示装置１００Ｇ］
図１６では、導電層３４１と導電層３４２の接合にＣｕ－Ｃｕ直接接合技術を用いる例について示したが、本発明はこれに限られるものではない。図１７に示すように、表示装置１００Ｇにおいて、導電層３４１と導電層３４２を、バンプ３４７を介して接合する構成にしてもよい。
図１７に示すように、導電層３４１と導電層３４２の間にバンプ３４７を設けることで、導電層３４１と導電層３４２を電気的に接続することができる。バンプ３４７は、例えば、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）などを含む導電性材料を用いて形成することができる。また例えば、バンプ３４７として半田を用いる場合がある。また、絶縁層３４５と絶縁層３４６の間に、接着層３４８を設けてもよい。また、バンプ３４７を設ける場合、絶縁層３３５及び絶縁層３３６を設けない構成にしてもよい。
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４）
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。
本発明の一態様の表示装置は、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。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。
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。
本発明の一態様の表示装置は、受発光部に、受光素子と発光素子とを有する。本発明の一態様の表示装置は、受発光部に、発光素子がマトリクス状に配置されており、当該受発光部で画像を表示することができる。また、当該受発光部には、受光素子がマトリクス状に配置されており、受発光部は、撮像機能及びセンシング機能の一方または双方も有する。受発光部は、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。つまり、受発光部で光を検出することで、画像を撮像すること、対象物（指、ペンなど）のタッチ操作を検出することができる。さらに、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。したがって、表示装置と別に受光部及び光源を設けなくてよく、電子機器の部品点数を削減することができる。
本発明の一態様の表示装置では、受発光部が有する発光素子が発した光を対象物が反射（または散乱）した際、受光素子がその反射光（または散乱光）を検出できるため、暗い場所でも、撮像、タッチ操作の検出などが可能である。
本発明の一態様の表示装置が有する発光素子は、表示素子（表示デバイスともいう）として機能する。
発光素子としては、ＯＬＥＤ、ＱＬＥＤなどのＥＬ素子（ＥＬデバイスともいう）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（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などのＬＥＤを用いることもできる。
本発明の一態様の表示装置は、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、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。
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。
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。
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（光電変換デバイスともいう）として機能する。受光素子に入射する光量に基づき、受光素子から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（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。
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。
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してもよい。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。
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。
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受発光部は、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。
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、表示装置の受発光部に、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。
本発明の一態様の表示装置は、受発光部に、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、当該受発光部で画像を表示することができる。また、受発光部は、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。
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。
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してもよい。
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。
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。
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。
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。
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。
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、様々な装置に適用できる。
以下では、本発明の一態様の表示装置の一例である表示装置について、図面を用いてより具体的に説明する。
［表示装置の構成例１］
〔構成例１－１〕
図１８Ａ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。
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。
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。
図１８Ａ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。
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。
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１８Ｂ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１８Ｂ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。
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１８Ｂに示すように指紋の凸部が基板２０２に触れている。
ある表面、界面など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。
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。
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２００μｍ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１００μｍ以下、さらに好ましくは５０μｍ以下であって、１μｍ以上、好ましくは１０μｍ以上、より好ましくは２０μｍ以上とする。
表示パネル２００で撮像した指紋の画像の例を図１８Ｃに示す。図１８Ｃ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。
表示パネル２００は、タッチパネル、ペンタブレットとしても機能させることができる。図１８Ｄ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。
図１８Ｄ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。
図１８Ｅ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。
ここで、図１８Ｆ乃至図１８Ｈに、表示パネル２００に適用可能な画素の一例を示す。
図１８Ｆ、及び図１８Ｇ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。
図１８Ｆ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。図１８Ｇは、２つの発光素子が横に一列に配列し、その下側に順に、横長の１つの発光素子、横長の１つの受光素子が配置されている例である。
図１８Ｈ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。
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。
以上のように、本実施の形態の表示装置には、様々な配列の画素を適用することができる。
本実施の形態は、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。
（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の一態様の受光素子等を有する表示装置の例について説明する。
本実施の形態の表示装置において、画素は、互いに異なる色を発する発光素子を有する副画素を、複数種有する構成とすることができる。例えば、画素は、副画素を３種類有する構成とすることができる。当該３つの副画素としては、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色の副画素、黄色（Ｙ）、シアン（Ｃ）、及びマゼンタ（Ｍ）の３色の副画素などが挙げられる。または、画素は副画素を４種類有する構成とすることができる。当該４つの副画素としては、Ｒ、Ｇ、Ｂ、白色（Ｗ）の４色の副画素、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｙの４色の副画素などが挙げられる。
副画素の配列に特に限定はなく、様々な方法を適用することができる。副画素の配列としては、例えば、ストライプ配列、Ｓストライプ配列、マトリクス配列、デルタ配列、ベイヤー配列、ペンタイル配列などが挙げられる。
また、副画素の上面形状としては、例えば、三角形、四角形（長方形、正方形を含む）、五角形などの多角形、これら多角形の角が丸い形状、楕円形、または円形などが挙げられる。ここでいう副画素の上面形状は、発光素子の発光領域の上面形状に相当する。
画素に、発光素子及び受光素子を有する表示装置では、画素が受光機能を有するため、画像を表示しながら、対象物の接触または近接を検出することができる。例えば、表示装置が有する副画素全てで画像を表示するだけでなく、一部の副画素は、光源としての光を呈し、残りの副画素で画像を表示することもできる。
図１９Ａ乃至図１９Ｅには、画素Ｐｘが有する副画素の配列の例を示す。
図１９Ａ乃至図１９Ｅに示す画素Ｐｘは、領域２１８と、副画素ＰＳと、を有する。領域２１８は、副画素Ｒ、副画素Ｇ、及び副画素Ｂを有する。また、領域２１８における副画素Ｒ、副画素Ｇ、及び副画素Ｂの配列の例を図１９Ｆ乃至図１９Ｈに示す。
図１９Ａに示す画素Ｐｘは、領域２１８の下に副画素ＰＳが配置される。また、図１９Ａに示す画素Ｐｘは例えば、図１９Ｂに示すように、隣接する画素Ｐｘを上下に反転した構成としてもよい。なお、図２０Ａ及び図２０Ｂには、複数の画素Ｐｘが配列する例を示す。図２０Ａ及び図２０Ｂでは領域２１８として、図１９Ｆに示す構成を適用する例を示す。図２０Ａ及び図２０Ｂにおいては、画素Ｐｘに示す副画素Ｒ、Ｇ、及びＢは、ｘ軸方向に対して４５°の角度に沿って配列する。なお、図２０においてｘ軸とｙ軸は直行し、ｘ軸は例えば、表示装置が有する表示部の一方の辺に沿った方向である。また、ｘ軸及びｙ軸の一方は例えば、表示装置が有する表示部の長辺方向である。図２０Ａでは、同じ配置の画素Ｐｘが配列する例を示し、図２０Ｂでは、互いに線対称の構成を有する２つの画素Ｐｘが交互に配列する例を示す。
なお、図１９Ａにおいては、副画素ＰＳは、画素Ｐｘの横方向において中央寄りに配置される例を示すが、図１９Ｃには副画素ＰＳが左寄りに、図１９Ｄには副画素ＰＳが右寄りに、それぞれ配置される例を示す。また、図１９Ｅにおいては、副画素ＰＳが横長の形状を有する例を示す。図１９Ａ、図１９Ｃおよび図１９Ｄにおいては、図１９Ｅと比較して例えば、副画素ＰＳにより撮像される像の解像度が高くなる場合がある。また、図１９Ｅにおいては、図１９Ａ、図１９Ｃおよび図１９Ｄと比較して例えば、副画素ＰＳにより撮像される像の感度が高くなる場合がある。
図１９Ａ、図１９Ｃ、及び図１９Ｄにそれぞれ、領域２１８として図１９Ｆの配置を適用する場合について説明する。このような場合には、図１９Ａにおいては、副画素Ｒ、副画素Ｇ、及び副画素Ｂのうち、副画素Ｇが副画素ＰＳの一番近くに配置される。また図１９Ｃにおいては、副画素Ｒ、副画素Ｇ、及び副画素Ｂのうち、副画素Ｒが副画素ＰＳの一番近くに配置される。図１９Ｄにおいては、副画素Ｒ、副画素Ｇ、及び副画素Ｂのうち、副画素Ｂが副画素ＰＳの一番近くに配置される。
図１９Ｆは領域２１８において、縦長の副画素Ｒ、副画素Ｇ、及び副画素Ｂがストライプ状に横に配列する例を示す。図１９Ｇは領域２１８において、副画素Ｒ、副画素Ｇ、及び副画素Ｂが横方向に２列並び、１列目には副画素Ｇが、２列目には副画素Ｒと副画素Ｂが上下に配置される例を示す。図１９Ｈは領域２１８において、横長の副画素Ｒ、副画素Ｇ、及び副画素Ｂがストライプ状に縦に配列する例を示す。
図１９Ｉ及び図１９Ｊは、領域２１８が副画素Ｒ、副画素Ｇ、副画素Ｂ、及び副画素Ｗを有する例を示す。図１９Ｉは領域２１８において、副画素Ｒ、副画素Ｇ、副画素Ｂ、及び副画素Ｗがマトリクス状に配列する例を示す。図１９Ｊは領域２１８において、縦長の副画素Ｒ、副画素Ｇ、副画素Ｂ、及び副画素Ｗがストライプ状に横に配列する例を示す。
ここで、副画素Ｗが発する白色の光は、フラッシュライトまたはストロボライトのように瞬間的な輝度が高い光にしてもよいし、読書灯などのように演色性の高い光にしてもよい。なお、白色の光を読書灯などに用いる場合においては、白色発光の色温度を低くすればよい。例えば、白色の光を、電球色（例えば２５００Ｋ以上３２５０Ｋ未満）、または温白色（３２５０Ｋ以上３８００Ｋ未満）とすることで、使用者の目に優しい光源とすることができる。
ストロボライト機能は、例えば、短い周期で、発光と非発光とを繰り返す構成で実現することができる。また、フラッシュライト機能は、例えば、電気二重層などの原理を利用して瞬間放電することで、閃光を発生させる構成で実現することができる。
例えば、電子機器にカメラ機能を設ける場合、ストロボライト機能、またはフラッシュライト機能を利用することで、夜間でも電子機器で画像を撮影することができる。ここで、電子機器の表示装置は面光源として機能し、被写体に影が生じにくいので、綺麗な画像を撮影することができる。なお、ストロボライト機能、またはフラッシュライト機能は夜間に限られず、使用することができる。電子機器にストロボライト機能、またはフラッシュライト機能を設ける場合においては、白色発光の色温度を高くすればよい。例えば、電子機器から射出される光の色温度を、白色（３８００Ｋ以上４５００Ｋ未満）、昼白色（４５００Ｋ以上５５００Ｋ未満）、あるいは昼光色（５５００Ｋ以上７１００Ｋ未満）とすればよい。
また、フラッシュが必要以上に強い光を発することで、本来明るさの強弱がある部分が画像において白一色になってしまう場合がある（いわゆる白飛び）。一方、フラッシュの発光が弱すぎると、暗い部分が画像において黒一色になってしまう場合がある（いわゆる黒潰れ）。これに対して、表示装置が有する受光素子で被写体周囲の明るさを検知することで、副画素が有する発光素子が最適な光量に調整できる構成にしてもよい。すなわち、電子機器は、露出計としての機能を有するともいえる。
また、ストロボライト機能及びフラッシュライト機能は、防犯用途または護身用途などに利用することができる。
また、副画素Ｗが有する発光素子の発光の演色性を高める場合、当該発光素子に含まれる発光層の数、または当該発光層に含まれる発光物質の種類を増やすことが好ましい。これにより、より広い波長に強度を有する、ブロードな発光スペクトルを得ることができ、太陽光に近い、より演色性の高い発光を呈することができる。
上記の照明用途の発光色としては、白色が好ましい。ただし、照明用途の発光色に、特に限定はなく、白色、青色、紫色、青紫色、緑色、黄緑色、黄色、橙色、赤色など、実施者が適宜、最適な発光色を一つまたは複数選択することもできる。
図２１Ａ及び図２１Ｂには、画素Ｐｘが有する副画素Ｒ、副画素Ｇ、副画素Ｂ、及び副画素ＰＳの配列の例を示す。
図２１Ａに示す画素Ｐｘにおいて、４つの副画素（副画素Ｒ、副画素Ｇ、副画素Ｂ、及び副画素ＰＳ）がマトリクス状に配列する例を示す。
図２１Ｂに示す画素において、１つの副画素（副画素Ｂ）の隣に、３つの副画素（副画素Ｒ、副画素Ｇ、副画素Ｓ）が縦に３つ並んだ構成を有する。
図２１Ｃ乃至図２１Ｅには、画素Ｐｘが有する副画素Ｇ、副画素Ｂ、副画素Ｒ、副画素ＩＲ、及び副画素ＰＳの配列の例を示す。
図２１Ｃ、図２１Ｄ、図２１Ｅでは、１つの画素が、２行にわたって設けられている例を示す。上の行（１行目）には、３つの副画素（副画素Ｇ、副画素Ｂ、副画素Ｒ）が設けられ、下の行（２行目）には２つの副画素（１つの副画素ＰＳと、１つの副画素ＩＲ）が設けられている。
図２１Ｃでは、縦長の副画素Ｇ、副画素Ｂ、副画素Ｒが横に３つ並び、その下側に副画素ＰＳと、横長の副画素ＩＲと、が横に並んだ構成を有する。図２１Ｄでは、横長の副画素Ｇ及び副画素Ｒが縦方向に２つ並び、その横に縦長の副画素Ｂが並び、それらの下側に、横長の副画素ＩＲと、縦長の副画素ＰＳが横に並んだ構成を有する。図２１Ｅでは、縦長の副画素Ｒ、副画素Ｇ、副画素Ｂが横に３つ並び、それらの下側に横長の副画素ＩＲと縦長の副画素ＰＳが横に並んだ構成を有する。図２１Ｄ及び図２１Ｅでは、副画素ＩＲの面積が最も大きく、副画素ＰＳの面積が副画素等と同程度である場合を示している。
また、画素Ｐｘは感度の高い波長域が異なる２つの受光素子を有してもよい。図２１Ｆに示す画素Ｐｘは、縦長の副画素Ｇ、副画素Ｂ、副画素Ｒが横に３つ並び、その下側に副画素ＰＳ１と、副画素ＰＳ２と、が横に並んだ構成を有する。副画素ＰＳ１と副画素ＰＳ２はそれぞれ、受光素子を有する。副画素ＰＳ２は例えば、副画素ＰＳ１と比較して、赤外の波長域の感度が高い。副画素ＰＳ１は例えば、青色、紫色、青紫色、緑色、黄緑色、黄色、橙色、赤色などの波長域の光を検出することが好ましい。副画素ＰＳ２は例えば、赤外の波長域の光を検出することが好ましい。
ここで、副画素ＰＳ１と副画素ＰＳ２が有する受光素子は、同一の工程で成膜された有機膜をパターニングして形成された活性層を有する構成とすることができる。このような場合には例えば、受光素子の画素電極と、共通電極とを用いたマイクロキャビティ構造において、それぞれの受光素子においてキャビティ長を異ならせ、それぞれの受光素子が検出する光の波長域を強める構成とすればよい。
また、副画素ＰＳ１と副画素ＰＳ２が有する受光素子はそれぞれ、異なる活性層を有してもよい。このような場合には例えば、それぞれの受光素子が有する活性層を異なるＦＭＭを用いて形成すればよい。
図２１Ｇに示す画素Ｐｘは、縦長の副画素Ｇ、副画素Ｂ、副画素Ｒが横に３つ並び、その下側に縦長の副画素ＩＲ、縦長の副画素ＰＳ１及び縦長の副画素ＰＳ２が横に並んだ構成を有する。
図２１Ｈに示す画素Ｐｘは、横長の副画素Ｇ及び副画素Ｒが縦方向に２つ並び、その横に縦長の副画素Ｂが並び、それらの下側に、縦長の副画素ＩＲ、縦長の副画素ＰＳ１及び縦長の副画素ＰＳ２が横に並んだ構成を有する。
なお、副画素のレイアウトは上記の構成に限られない。
副画素Ｒは、赤色の光を発する発光素子を有する。副画素Ｇは、緑色の光を発する発光素子を有する。副画素Ｂは、青色の光を発する発光素子を有する。副画素ＩＲは、赤外光を発する発光素子を有する。副画素ＰＳは、受光素子を有する。副画素ＰＳが検出する光の波長は特に限定されないが、副画素ＰＳが有する受光素子は、副画素Ｒ、副画素Ｇ、副画素Ｂ、または副画素ＩＲが有する発光素子が発する光に感度を有することが好ましい。例えば、青色、紫色、青紫色、緑色、黄緑色、黄色、橙色、赤色などの波長域の光、及び、赤外の波長域の光のうち、一つまたは複数を検出することが好ましい。
副画素ＰＳの受光面積は、他の副画素の発光面積よりも小さい。受光面積が小さいほど、撮像範囲が狭くなり、撮像結果のボケの抑制、及び、解像度の向上が可能となる。そのため、副画素ＰＳを用いることで、高精細または高解像度の撮像を行うことができる。例えば、副画素ＰＳを用いて、指紋、掌紋、虹彩、脈形状（静脈形状、動脈形状を含む）、または顔などを用いた個人認証のための撮像を行うことができる。
また、副画素ＰＳは、タッチセンサ（ダイレクトタッチセンサともいう）またはニアタッチセンサ（ホバーセンサ、ホバータッチセンサ、非接触センサ、タッチレスセンサともいう）などに用いることができる。例えば、副画素ＰＳは、赤外光を検出することが好ましい。赤外光を検出する素子を用いることにより、暗い場所でも、タッチ検出が可能となる。また、赤外光を検出する素子を用いることにより、黒い物体の検出が可能となる。例えば、対象物として、黒などの暗い色を有する手袋を着用した手の検出が可能となる。
ここで、タッチセンサまたはニアタッチセンサは、対象物（指、手、またはペンなど）の近接もしくは接触を検出することができる。タッチセンサは、表示装置と、対象物とが、直接接することで、対象物を検出できる。また、ニアタッチセンサは、対象物が表示装置に接触しなくても、当該対象物を検出することができる。例えば、表示装置と、対象物との間の距離が０．１ｍｍ以上３００ｍｍ以下、好ましくは３ｍｍ以上５０ｍｍ以下の範囲で表示装置が当該対象物を検出できる構成であると好ましい。当該構成とすることで、表示装置に対象物が直接触れずに操作することが可能となる、別言すると非接触（タッチレス）で表示装置を操作することが可能となる。上記構成とすることで、表示装置に汚れ、または傷がつくリスクを低減することができる、または対象物が表示装置に付着した汚れ（例えば、ゴミ、またはウィルスなど）に直接触れずに、表示装置を操作することが可能となる。
なお、高精細な撮像を行うため、副画素ＰＳは、表示装置が有する全ての画素に設けられていることが好ましい。一方で、副画素ＰＳは、タッチセンサまたはニアタッチセンサなどに用いる場合は、指紋などを撮像する場合と比較して高い精度が求められないため、表示装置が有する一部の画素に設けられていればよい。表示装置が有する副画素ＰＳの数を、副画素Ｒ等の数よりも少なくすることで、検出速度を高めることができる。
図２２Ａに、受光素子を有する副画素の画素回路の一例を示し、図２２Ｂに、発光素子を有する副画素の画素回路の一例を示す。
図２２Ａに示す画素回路ＰＩＸ１は、受光素子ＰＤ、トランジスタＭ１１、トランジスタＭ１２、トランジスタＭ１３、トランジスタＭ１４、及び容量素子Ｃ２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、アノードが配線Ｖ１と電気的に接続し、カソードがトランジスタＭ１１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Ｍ１１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Ｃ２の一方の電極、トランジスタＭ１２のソースまたはドレインの一方、及びトランジスタＭ１３のゲートと電気的に接続する。トランジスタＭ１２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Ｍ１３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Ｍ１４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Ｍ１４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の電位よりも高い電位を供給する。トランジスタＭ１２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Ｍ１３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Ｍ１１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Ｍ１３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Ｍ１４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２２Ｂに示す画素回路ＰＩＸ２は、発光素子ＥＬ、トランジスタＭ１５、トランジスタＭ１６、トランジスタＭ１７、及び容量素子Ｃ３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Ｍ１５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Ｃ３の一方の電極、及びトランジスタＭ１６のゲートと電気的に接続する。トランジスタＭ１６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Ｍ１７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Ｍ１７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Ｍ１５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Ｍ１６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Ｍ１５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Ｍ１６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Ｍ１７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Ｍ１６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。
ここで、画素回路ＰＩＸ１が有するトランジスタＭ１１、トランジスタＭ１２、トランジスタＭ１３、及びトランジスタＭ１４、並びに、画素回路ＰＩＸ２が有するトランジスタＭ１５、トランジスタＭ１６、及びトランジスタＭ１７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Ｃ２または容量素子Ｃ３に直列に接続されるトランジスタＭ１１、トランジスタＭ１２、及びトランジスタＭ１５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。
例えば、室温下における、チャネル幅１μｍあたりのＯＳトランジスタのオフ電流値は、１ａＡ（１×１０－１８Ａ）以下、１ｚＡ（１×１０－２１Ａ）以下、または１ｙＡ（１×１０－２４Ａ）以下とすることができる。なお、室温下における、チャネル幅１μｍあたりのＳｉトランジスタのオフ電流値は、１ｆＡ（１×１０－１５Ａ）以上１ｐＡ（１×１０－１２Ａ）以下である。したがって、ＯＳトランジスタのオフ電流は、Ｓｉトランジスタのオフ電流よりも１０桁程度低いともいえる。
また、トランジスタＭ１１乃至トランジスタＭ１７に、チャネルが形成される半導体にシリコンを適用したトランジスタを用いることもできる。特に単結晶シリコンまたは多結晶シリコンなどの結晶性の高いシリコンを用いることで、高い電界効果移動度を実現することができ、より高速な動作が可能となるため好ましい。
また、トランジスタＭ１１乃至トランジスタＭ１７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２２Ａ、図２２Ｂ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。
画素回路に含まれる発光素子ＥＬの発光輝度を高くする場合、発光素子ＥＬに流す電流量を大きくする必要がある。そのためには、画素回路に含まれている駆動トランジスタのソース－ドレイン間電圧を高くする必要がある。ＯＳトランジスタは、Ｓｉトランジスタと比較して、ソース－ドレイン間において耐圧が高いため、ＯＳトランジスタのソース－ドレイン間には高い電圧を印加することができる。これにより、画素回路に含まれる駆動トランジスタをＯＳトランジスタとすることで、発光素子に流れる電流量を大きくし、発光素子の発光輝度を高くすることができる。
また、トランジスタが飽和領域で動作する場合において、ＯＳトランジスタは、Ｓｉトランジスタよりも、ゲート－ソース間電圧の変化に対して、ソース－ドレイン間電流の変化を小さくすることができる。このため、画素回路に含まれる駆動トランジスタとしてＯＳトランジスタを適用することによって、ゲート－ソース間電圧の変化によって、ソース－ドレイン間に流れる電流を細かく定めることができるため、発光素子に流れる電流量を制御することができる。このため、画素回路における階調数を多くすることができる。
また、トランジスタが飽和領域で動作するときに流れる電流の飽和特性において、ＯＳトランジスタは、ソース－ドレイン間電圧が徐々に高くなった場合においても、Ｓｉトランジスタよりも安定した電流（飽和電流）を流すことができる。そのため、ＯＳトランジスタを駆動トランジスタとして用いることで、例えば、ＥＬ材料が含まれる発光素子の電流－電圧特性にばらつきが生じた場合においても、発光素子に安定した電流を流すことができる。つまり、ＯＳトランジスタは、飽和領域で動作する場合において、ソース－ドレイン間電圧を高くしても、ソース－ドレイン間電流がほぼ変化しないため、発光素子の発光輝度を安定させることができる。
上記のとおり、画素回路に含まれる駆動トランジスタにＯＳトランジスタを用いることで、「黒浮きの抑制」、「発光輝度の上昇」、「多階調化」、「発光素子のばらつきの抑制」などを図ることができる。
また、本発明の一態様の表示装置は、リフレッシュレートを可変にすることができる。例えば、表示装置に表示されるコンテンツに応じてリフレッシュレートを調整（例えば、０．０１Ｈｚ以上２４０Ｈｚ以下の範囲で調整）して消費電力を低減させることができる。また、リフレッシュレートを低下させた駆動により、表示装置の消費電力を低減する駆動をアイドリングストップ（ＩＤＳ）駆動と呼称してもよい。
また、上記のリフレッシュレートに応じて、タッチセンサ、またはニアタッチセンサの駆動周波数を変化させてもよい。例えば、表示装置のリフレッシュレートが１２０Ｈｚの場合、タッチセンサ、またはニアタッチセンサの駆動周波数を１２０Ｈｚよりも高い周波数（代表的には２４０Ｈｚ）とする構成とすることができる。当該構成とすることで、低消費電力が実現でき、且つタッチセンサ、またはニアタッチセンサの応答速度を高めることが可能となる。
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。
（実施の形態６）
本実施の形態では、本発明の一態様である受発光装置に用いることができる発光素子（発光デバイスともいう）、及び受光素子（受光デバイスともいう）について説明する。
本明細書等において、メタルマスク、またはＦＭＭ（ファインメタルマスク、高精細なメタルマスク）を用いて作製される素子をＭＭ（メタルマスク）構造の素子と呼称する場合がある。また、本明細書等において、メタルマスク、またはＦＭＭを用いることなく作製される素子をＭＭＬ（メタルマスクレス）構造の素子と呼称する場合がある。
なお、本明細書等において、各色の発光素子（ここでは青（Ｂ）、緑（Ｇ）、及び赤（Ｒ））で、発光層を作り分ける、または発光層を塗り分ける構造をＳＢＳ（Ｓｉｄｅ Ｂｙ Ｓｉｄｅ）構造と呼ぶ場合がある。また、本明細書等において、白色光を発することのできる発光素子を白色発光素子と呼ぶ場合がある。なお、白色発光素子は、着色層（たとえば、カラーフィルタ）と組み合わせることで、フルカラー表示の発光素子とすることができる。
また、発光素子は、シングル構造と、タンデム構造とに大別することができる。シングル構造の素子は、一対の電極間に１つの発光ユニットを有し、当該発光ユニットは、１以上の発光層を含む構成とすることが好ましい。
シングル構造で２の発光層を用いて白色発光を得るには、２の発光層の各々の発光色が補色の関係となるような発光層を選択すればよい。例えば、第１の発光層が呈する発光色と、第２の発光層が呈する発光色と、を補色の関係になるようにすることで、発光素子全体として白色発光する構成を得ることができる。より具体的には例えば、発光素子が第１の発光層と、第２の発光層と、を有し、第１の発光層は、第１の色の発光を示す発光物質を有し、第２の発光層は、第２の色の発光を示す発光物質を有し、第１の色と第２の色とは補色の関係を有する。また、発光層を３つ以上有する発光素子の場合には、３以上の発光層のそれぞれの発光色が合わさることで、発光デバイス全体として白色発光することができる構成とすればよい。
タンデム構造の素子は、一対の電極間に２以上の複数の発光ユニットを有し、各発光ユニットは、１以上の発光層を含む構成とすることが好ましい。各発光ユニットにおいて、同じ色の光を発する発光層を用いることで、所定の電流当たりの輝度が高められ、且つ、シングル構造と比較して信頼性の高い発光素子とすることができる。タンデム構造で白色発光を得るには、複数の発光ユニットの発光層からの光を合わせて白色発光が得られる構成とすればよい。なお、白色発光が得られる発光色の組み合わせについては、シングル構造の構成と同様である。なお、タンデム構造の素子において、複数の発光ユニットの間には、電荷発生層などの中間層を設けると好適である。
また、上述の白色発光素子（シングル構造またはタンデム構造）と、ＳＢＳ構造の発光素子と、を比較した場合、ＳＢＳ構造の発光素子は、白色発光素子よりも消費電力を低くすることができる。消費電力を低く抑えたい場合は、ＳＢＳ構造の発光素子を用いると好適である。一方で、白色発光素子は、製造プロセスがＳＢＳ構造の発光素子よりも簡単であるため、製造コストを低くすることができる、又は製造歩留まりを高くすることができるため、好適である。
［素子構造］
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。
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。
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。
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。
図２３（Ａ）に示す表示装置５００は、白色の光を発する発光素子５５０Ｗを複数有する。それぞれの発光素子５５０Ｗの上には、赤色の光を透過させる着色層５４５Ｒ、緑色の光を透過させる着色層５４５Ｇ、または青色の光を透過させる着色層５４５Ｂが設けられる。ここで、着色層５４５Ｒ、着色層５４５Ｇ、及び着色層５４５Ｂは、保護層５４０を介して、発光素子５５０Ｗと重畳するように設けることができる。
図２３Ａに示す発光素子５５０Ｗは、一対の電極（電極５０１、電極５０２）の間に、発光ユニット５１２Ｗを有する。電極５０１は、画素電極として機能し、発光素子毎に設けられる。電極５０２は、共通電極として機能し、複数の発光素子に共通に設けられる。
つまり、図２３Ａに示す発光素子５５０Ｗは、１つの発光ユニットを有する発光素子である。なお、図２３Ａに示す発光素子５５０Ｗのように、一対の電極間に一つの発光ユニットを有する構成を、本明細書ではシングル構造と呼ぶ。
光を取り出す側の電極５０２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５０１には、可視光を反射する導電膜を用いることが好ましい。
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。
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。
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。
図２３Ａに示す、発光ユニット５１２Ｗは、それぞれ島状の層として形成することができる。つまり、図２３Ａに示す発光ユニット５１２Ｗは、図１Ｂ等に示す有機層１１２ａ、有機層１１５及び有機層１１６の積層、有機層１１２ｂ、有機層１１５及び有機層１１６の積層、または有機層１１２ｃ、有機層１１５及び有機層１１６の積層に相当する。なお、発光素子５５０Ｗは、発光素子１４０ａ、発光素子１４０ｂ、または発光素子１４０ｃに相当する。また、電極５０１は画素電極１１１ａ、画素電極１１１ｂ、または画素電極１１１ｃに相当する。また、電極５０２は共通電極１１３に相当する。
発光ユニット５１２Ｗは、層５２１、層５２２、発光層５２３Ｑ＿１、発光層５２３Ｑ＿２、発光層５２３Ｑ＿３、層５２４等を有する。また、発光素子５５０Ｗは、発光ユニット５１２Ｗと、電極５０２との間に層５２５などを有する。
図２３Ａは、発光ユニット５１２Ｗが層５２５を有さず、層５２５が、各発光素子間で共通に設けられている例である。このとき、層５２５を共通層と呼ぶことができる。このように、複数の発光素子に１以上の共通層を設けることで、作製工程を簡略化できるため、製造コストを低減することができる。なお、発光素子ごとに層５２５を設けてもよい。つまり、層５２５が発光ユニット５１２Ｗに含まれていてもよい。
層５２１は、例えば正孔注入性の高い物質を含む層（正孔注入層）などを有する。層５２２は、例えば正孔輸送性の高い物質を含む層（正孔輸送層）などを有する。層５２４は、例えば電子輸送性の高い物質を含む層（電子輸送層）などを有する。層５２５は、例えば電子注入性の高い物質を含む層（電子注入層）などを有する。なお、層５２１が電子注入層を有し、層５２２が電子輸送層を有し、層５２４が正孔輸送層を有し、層５２５が正孔注入層を有する構成としてもよい。
正孔注入層は、陽極から正孔輸送層に正孔を注入する層であり、正孔注入性の高い材料を含む層である。正孔注入性の高い材料としては、芳香族アミン化合物、及び、正孔輸送性材料とアクセプター性材料（電子受容性材料）とを含む複合材料などが挙げられる。
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。正孔輸送層は、正孔注入層によって、陽極から注入された正孔を発光層に輸送する層である。正孔輸送層は、正孔輸送性材料を含む層である。正孔輸送性材料としては、１０－６ｃｍ２／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。
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。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、１×１０－６ｃｍ２／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。
また、電子輸送層は、積層構造を有していても良く、また、陽極側から発光層を通過して陰極側に移動するホールをブロックするための正孔ブロック層を発光層に接して有していても良い。
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。
電子注入層としては、例えば、リチウム、セシウム、イッテルビウム、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦｘ、Ｘは任意数）、８－（キノリノラト）リチウム（略称：Ｌｉｑ）、２－（２－ピリジル）フェノラトリチウム（略称：ＬｉＰＰ）、２－（２－ピリジル）－３－ピリジノラトリチウム（略称：ＬｉＰＰｙ）、４－フェニル－２－（２－ピリジル）フェノラトリチウム（略称：ＬｉＰＰＰ）、リチウム酸化物（ＬｉＯｘ）、炭酸セシウム等のようなアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはこれらの化合物を用いることができる。また、電子注入層としては、２以上の積層構造としてもよい。当該積層構造としては、例えば、１層目にフッ化リチウムを用い、２層目にイッテルビウムを設ける構成とすることができる。
または、電子注入層としては、電子輸送性材料を用いてもよい。例えば、非共有電子対を備え、電子不足型複素芳香環を有する化合物を、電子輸送性材料に用いることができる。具体的には、ピリジン環、ジアジン環（ピリミジン環、ピラジン環、ピリダジン環）、トリアジン環の少なくとも一つを有する化合物を用いることができる。
なお、非共有電子対を備える有機化合物の最低空軌道（ＬＵＭＯ：Ｌｏｗｅｓｔ Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）が、－３．６ｅＶ以上－２．３ｅＶ以下であると好ましい。また、一般にＣＶ（サイクリックボルタンメトリ）、光電子分光法、光吸収分光法、逆光電子分光法等により、有機化合物の最高被占有軌道（ＨＯＭＯ：ｈｉｇｈｅｓｔ ｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）準位及びＬＵＭＯ準位を見積もることができる。
例えば、４，７－ジフェニル－１，１０－フェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、２，９－ジ（ナフタレン－２－イル）－４，７－ジフェニル－１，１０－フェナントロリン（略称：ＮＢＰｈｅｎ）、ジキノキサリノ［２，３－ａ：２’，３’－ｃ］フェナジン（略称：ＨＡＴＮＡ）、２，４，６－トリス［３’－（ピリジン－３－イル）ビフェニル－３－イル］－１，３，５－トリアジン（略称：ＴｍＰＰＰｙＴｚ）等を、非共有電子対を備える有機化合物に用いることができる。なお、ＮＢＰｈｅｎはＢＰｈｅｎと比較して、高いガラス転移温度（Ｔｇ）を備え、耐熱性に優れる。
図２３Ａにおいては、層５２１と、層５２２と、を分けて明示したがこれに限定されない。例えば、層５２１が正孔注入層と、正孔輸送層との双方の機能を有する構成とする場合、あるいは層５２１が電子注入層と、電子輸送層との双方の機能を有する構成とする場合においては、層５２２を省略してもよい。
発光層５２３Ｑ＿１、発光層５２３Ｑ＿２、発光層５２３Ｑ＿３は、発光物質を含む層である。発光層は、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。
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。
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。
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。
発光層は、発光物質（ゲスト材料）に加えて、１種または複数種の有機化合物（ホスト材料、アシスト材料等）を有していてもよい。１種または複数種の有機化合物としては、正孔輸送性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。
発光層は、例えば、燐光材料と、励起錯体を形成しやすい組み合わせである正孔輸送性材料及び電子輸送性材料と、を有することが好ましい。このような構成とすることにより、励起錯体から発光物質（燐光材料）へのエネルギー移動であるＥｘＴＥＴ（Ｅｘｃｉｐｌｅｘ－Ｔｒｉｐｌｅｔ Ｅｎｅｒｇｙ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）を用いた発光を効率よく得ることができる。発光物質の最も低エネルギー側の吸収帯の波長と重なるような発光を呈する励起錯体を形成するような組み合わせを選択することで、エネルギー移動がスムーズとなり、効率よく発光を得ることができる。この構成により、発光デバイスの高効率、低電圧駆動、長寿命を同時に実現できる。
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。
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。
図２３Ａに示す発光素子５５０Ｗにおいて、発光層５２３Ｑ＿１、発光層５２３Ｑ＿２、及び発光層５２３Ｑ＿３の発光が補色の関係となるような発光層を選択することで、発光素子５５０Ｗから白色発光を得ることができる。なお、ここでは発光ユニット５１２Ｗが３層の発光層を有する例を示すが、発光層の数は問わず、例えば、２層であってもよい。
このような、白色発光が可能な発光素子５５０Ｗの上に、着色層５４５Ｒ、着色層５４５Ｇ、または着色層５４５Ｂを設けることで、画素ごとに赤色発光、緑色発光、または青色発光を行い、フルカラー表示を行うことができる。なお、図２７Ａ等においては、赤色の光を透過する着色層５４５Ｒ、緑色の光を透過する着色層５４５Ｇ、および青色の光を透過する着色層５４５Ｂを設ける例について示したが、本発明はこれに限られるものではない。着色層が透過する色の可視光は、少なくとも２色以上の互いに異なる色の可視光にすればよく、例えば赤、緑、青、シアン、マゼンタ、または黄などから適宜選択すればよい。
よって、層５２１、層５２２、層５２４、層５２５、発光層５２３Ｑ＿１、発光層５２３Ｑ＿２、および発光層５２３Ｑ＿３は、各色の画素において、同一の構成（材料、膜厚など）にしても、着色層を適宜設けることで、フルカラー表示を行うことができる。ゆえに、本発明の一態様に係る表示装置は、画素ごとに発光素子を作り分ける必要がないので、作製工程を簡略化でき、製造コストを低減することができる。ただし、本発明はこれに限られるものではなく、５２１、層５２２、層５２４、層５２５、発光層５２３Ｑ＿１、発光層５２３Ｑ＿２、および発光層５２３Ｑ＿３のいずれか一または複数を、画素によって異なる構成にすることもできる。
図２４Ｂ乃至図２４Ｆに表示装置に適用することができる受光素子５５０Ｓの構成例を示す。図２４Ｂ乃至図２４Ｆに示す構成要素で、図２３に示す構成要素と同様のものについては、同符号を付して示す。
図２４Ｂに示す受光素子５５０Ｓは、一対の電極（電極５０１、電極５０２）の間に、受光ユニット５５５を有する。電極５０１は、画素電極として機能し、受光素子毎に設けられる。電極５０２は、共通電極として機能し、複数の発光素子と受光素子に共通に設けられる。
図２４Ｂに示す、受光ユニット５５５は、それぞれ島状の層として形成することができる。つまり、図２４Ｂに示す受光ユニット５５５は、図１Ｂ等に示す有機層１５５に相当する。なお、受光素子５５０Ｓは、受光素子１４０Ｓに相当する。また、電極５０１は画素電極１１１Ｓに相当する。また、電極５０２は共通電極１１３に相当する。
受光ユニット５５５は、層５２１、層５２２、活性層５２６、層５２４等を有する。層５２１、層５２２、及び層５２４は、発光ユニット５１２Ｗに用いたものと同様である。また、受光素子５５０Ｓは、受光ユニット５５５と、電極５０２との間に層５２５などを有する。また、電極５０２上に保護層５４０が設けられる。ここで、層５２５、電極５０２、及び保護層５４０は、図２３Ａなどに示すように、発光素子５５０Ｗ、及び受光素子５５０Ｓに共通で設けられる膜である。
活性層５２６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５２６が有する半導体として、有機半導体を用いる例を示す。有機半導体を用いることで、発光層と、活性層５２６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５２６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。以下に活性層５２６として用いることができる、ｎ型半導体材料、及びｐ型半導体材料を示す。ｎ型半導体材料、及びｐ型半導体材料は、それぞれを層状にして積層して用いてもよいし、混合して一つの層にして用いてもよい。
活性層５２６が有するｎ型半導体の材料としては、フラーレン（例えばＣ６０、Ｃ７０等）、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電子共役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。Ｃ６０、Ｃ７０ともに可視光領域に広い吸収帯を有しており、特にＣ７０はＣ６０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。そのほか、フラーレン誘導体としては、［６，６］－Ｐｈｅｎｙｌ－Ｃ７１－ｂｕｔｙｒｉｃ ａｃｉｄ ｍｅｔｈｙｌ ｅｓｔｅｒ（略称：ＰＣ７０ＢＭ）、［６，６］－Ｐｈｅｎｙｌ－Ｃ６１－ｂｕｔｙｒｉｃ ａｃｉｄ ｍｅｔｈｙｌ ｅｓｔｅｒ（略称：ＰＣ６０ＢＭ）、１’，１’’，４’，４’’－Ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏ－ｄｉ［１，４］ｍｅｔｈａｎｏｎａｐｈｔｈａｌｅｎｏ［１，２：２’，３’，５６，６０：２’’，３’’］［５，６］ｆｕｌｌｅｒｅｎｅ－Ｃ６０（略称：ＩＣＢＡ）などが挙げられる。
また、ｎ型半導体の材料としては、例えば、Ｎ，Ｎ’－ジメチル－３，４，９，１０－ペリレンテトラカルボン酸ジイミド（略称：Ｍｅ－ＰＴＣＤＩ）などのペリレンテトラカルボン酸誘導体が挙げられる。
また、ｎ型半導体の材料としては、例えば、２，２’－（５，５’－（チエノ［３，２－ｂ ］チオフェン－２，５－ジイル）ビス（チオフェン－５，２－ジイル））ビス（メタン－１－イル－１－イリデン）ジマロノニトリル（略称：ＦＴ２ＴＤＭＮ）が挙げられる。
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。
活性層５２６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、ルブレン等の電子供与性の有機半導体材料が挙げられる。
また、ｐ型半導体の材料としては、カルバゾール誘導体、チオフェン誘導体、フラン誘導体、芳香族アミン骨格を有する化合物等が挙げられる。さらに、ｐ型半導体の材料としては、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、ピレン誘導体、トリフェニレン誘導体、フルオレン誘導体、ピロール誘導体、ベンゾフラン誘導体、ベンゾチオフェン誘導体、インドール誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、インドロカルバゾール誘導体、ポルフィリン誘導体、フタロシアニン誘導体、ナフタロシアニン誘導体、キナクリドン誘導体、ルブレン誘導体、テトラセン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体、ポリチオフェン誘導体等が挙げられる。
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。
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。
例えば、活性層５２６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５２６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。
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。
例えば、正孔輸送性材料または電子ブロック材料として、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）などの高分子化合物、及び、モリブデン酸化物、ヨウ化銅（ＣｕＩ）などの無機化合物を用いることができる。また、電子輸送性材料または正孔ブロック材料として、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などの無機化合物、ポリエチレンイミンエトキシレート（ＰＥＩＥ）などの有機化合物を用いることができる。受光デバイスは、例えば、ＰＥＩＥとＺｎＯとの混合膜を有していてもよい。
また、活性層５２６に、ドナーとして機能するＰｏｌｙ［［４，８－ｂｉｓ［５－（２－ｅｔｈｙｌｈｅｘｙｌ）－２－ｔｈｉｅｎｙｌ］ｂｅｎｚｏ［１，２－ｂ：４，５－ｂ’］ｄｉｔｈｉｏｐｈｅｎｅ－２，６－ｄｉｙｌ］－２，５－ｔｈｉｏｐｈｅｎｅｄｉｙｌ［５，７－ｂｉｓ（２－ｅｔｈｙｌｈｅｘｙｌ）－４，８－ｄｉｏｘｏ－４Ｈ，８Ｈ－ｂｅｎｚｏ［１，２－ｃ：４，５－ｃ’］ｄｉｔｈｉｏｐｈｅｎｅ－１，３－ｄｉｙｌ］］ｐｏｌｙｍｅｒ（略称：ＰＢＤＢ－Ｔ）、または、ＰＢＤＢ－Ｔ誘導体などの高分子化合物を用いることができる。例えば、ＰＢＤＢ－ＴまたはＰＢＤＢ－Ｔ誘導体にアクセプター材料を分散させる方法などが使用できる。
また、活性層５２６には３種類以上の材料を混合させてもよい。例えば、波長域を拡大する目的で、ｎ型半導体の材料と、ｐ型半導体の材料と、に加えて、第３の材料を混合してもよい。このとき、第３の材料は、低分子化合物でも高分子化合物でもよい。
受光ユニット５５５は、図２３Ｂに示すように、層５２１（正孔注入層）、層５２２（正孔輸送層）、活性層５２６、層５２４（電子輸送層）、層５２５（電子注入層）の順に積層することができる。これは、図２３Ａに示す発光ユニット５１２Ｗと同じ積層順である。この場合、発光素子５５０Ｗ及び受光素子５５０Ｓのいずれにおいても、電極５０１を陽極として機能させ、電極５０２を陰極として機能させることができる。つまり、受光素子５５０Ｓは、電極５０１と電極５０２との間に逆バイアスをかけて駆動することで、受光素子５５０Ｓ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。
ただし、本発明はこれに限られるものではない。例えば、層５２１が電子注入層を有し、層５２２が電子輸送層を有し、層５２４が正孔輸送層を有し、層５２５が正孔注入層を有する構成としてもよい。この場合、受光素子５５０Ｓにおいては、電極５０１を陰極として機能させ、電極５０２を陽極として機能させることができる。先の実施の形態に示す通り、本発明では、発光素子５５０Ｗと、受光素子５５０Ｓをそれぞれ個別に形成することができる。このため、発光素子５５０Ｗと受光素子５５０Ｓの構成が大きく異なる場合でも、比較的容易に作製することができる。
また、図２３Ｂに示す、層５２１、層５２２、層５２４、及び層５２５は、必ずしも全てを設ける必要はない。例えば、図２３Ｃに示すように、正孔注入層を有する層５２１を設けずに、正孔注入層を有する層５２２が電極５０１に接する構成にしてもよい。なお、図２３Ｂ及び図２３Ｃに示すように、活性層５２６に接して、正孔輸送層を有する層５２２、および電子輸送層を有する層５２４の少なくとも一方を設けることが好ましい。これにより、受光素子５５０Ｓにおいて、電極５０１と電極５０２の間にリーク電流が生じ、撮像の感度が下がるのを抑制することができる。
さらに、層５２２または層５２４のいずれか一方を設けない構成にすることもできる。例えば、図２３Ｄに示すように、電子輸送層を有する層５２４を設けずに、活性層５２６が層５２５に接する構成にしてもよい。
さらに、受光ユニット５５５を活性層５２６のみの構成にすることもできる。例えば、図２３Ｅに示すように、正孔輸送層を有する層５２２を設けずに、活性層５２６が電極５０１に接する構成にしてもよい。
さらに、層５２５を共通層とせず、発光素子ごとに設ける場合、受光素子５５０Ｓに層５２５を設けない構成にすることもできる。例えば、図２３Ｆに示すように、電子注入層を有する層５２５を設けずに、活性層５２６が電極５０２に接する構成にしてもよい。
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７）
本実施の形態では、高精細な表示装置について説明する。
［表示パネルの構成例］
ＶＲ向け、ＡＲ向けなどの装着型の電子機器では、視差を用いることで３Ｄ画像を提供することができる。その場合、右目用の画像を右目の視界内に、左目用の画像を左目の視界内に、それぞれ表示する必要がある。ここで、表示装置の表示部の形状として、横長の矩形形状としてもよいが、右目及び左目の視界の外側設けられる画素は、表示に寄与しないため、当該画素には常に黒色が表示されることとなる。
そこで、表示パネルの表示部として、右目用と左目用の２つの領域に分け、表示に寄与しない外側の領域には画素を配置しない構成とすることが好ましい。これにより、画素の書き込みに要する消費電力を低減できる。また、ソース線、ゲート線などの負荷が小さくなるため、フレームレートの高い表示が可能となる。これにより、滑らかな動画を表示できるため、現実感を高めることができる。
図２４Ａには、表示パネルの構成例を示している。図２４Ａでは、基板７０１の内側に、左目用の表示部７０２Ｌと、右目用の表示部７０２Ｒが配置されている。なお、基板７０１上には、表示部７０２Ｌ、表示部７０２Ｒのほかに、駆動回路、配線、ＩＣ、ＦＰＣなどが配置されていてもよい。
図２４Ａに示す表示部７０２Ｌ、表示部７０２Ｒは、正方形の上面形状を有している。
また、表示部７０２Ｌ、表示部７０２Ｒの上面形状は、他の正多角形であってもよい。図２４Ｂは、正六角形とした場合の例を示し、図２４Ｃは、正八角形とした場合の例を示し、図２４Ｄは、正十角形とした場合の例を示し、図２４Ｅは、正十二角形とした場合の例を示している。このように、角が偶数個である多角形を用いることで、表示部の形状を左右対称にすることができる。なお、正多角形ではない多角形を用いてもよい。また、角の丸い正多角形、または多角形を用いてもよい。
なお、マトリクス状に配置された画素により表示部を構成するため、各表示部の輪郭の直線部分は、厳密には直線にはならず、階段状である部分が存在しうる。特に、画素の配列方向と平行でない直線部分では、階段状の上面形状となる。ただし、ユーザには画素の形状が視認されない状態で視聴されるため、表示部の斜めの輪郭が厳密には階段状であっても、直線とみなすことができる。同様に表示部の輪郭の曲線部分が厳密には階段状であったとしても、これを曲線とみなすことができる。
また、図２４Ｆは、表示部７０２Ｌ、表示部７０２Ｒの上面形状を円とした場合の例を示している。
また、表示部７０２Ｌ、表示部７０２Ｒの上面形状は、左右非対称であってもよい。また、正多角形でなくてもよい。
図２４Ｇには、表示部７０２Ｌ、表示部７０２Ｒの上面形状を、それぞれ左右非対称な八角形とした場合の例を示している。また、図２４Ｈには、正七角形とした場合の例を示している。このように、表示部７０２Ｌ、表示部７０２Ｒの上面形状を、それぞれ左右非対称な形状とした場合でも、表示部７０２Ｌと表示部７０２Ｒとは、左右対称に配置することが好ましい。これにより、違和感のない画像を提供することができる。
上記では、表示部を２つに分ける構成について説明したが、一続きの形状としてもよい。
図２４Ｉは、図２４Ｆにおける２つの円形の表示部７０２を繋げた例である。また、図２４Ｊは、図２４Ｃにおける２つの正八角形の表示部７０２を繋げた例である。
以上が、表示パネルの構成例についての説明である。
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。
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。
（実施の形態８）
本実施の形態では、上記の実施の形態で説明したＯＳトランジスタに用いることができる金属酸化物（酸化物半導体ともいう）について説明する。
ＯＳトランジスタに用いる金属酸化物は、少なくともインジウムまたは亜鉛を有することが好ましく、インジウム及び亜鉛を有することがより好ましい。例えば、金属酸化物は、インジウムと、Ｍ（Ｍは、ガリウム、アルミニウム、イットリウム、スズ、シリコン、ホウ素、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、マグネシウム、及びコバルト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、ガリウム、アルミニウム、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く、ガリウムがより好ましい。
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、または、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。
以降では、金属酸化物の一例として、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、及び亜鉛（Ｚｎ）を含む酸化物について説明する。なお、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、及び亜鉛（Ｚｎ）を含む酸化物を、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物と呼ぶ場合がある。
＜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。
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。また、以下では、ＧＩＸＤ測定で得られるＸＲＤスペクトルを、単に、ＸＲＤスペクトルと記す場合がある。
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Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物膜では、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。
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Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物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Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物は、単結晶または多結晶でもなく、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。
＜＜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。
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。
［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。
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。
また、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物において、ＣＡＡＣ－ＯＳは、インジウム（Ｉｎ）、及び酸素を有する層（以下、Ｉｎ層）と、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）、及び酸素を有する層（以下、（Ｇａ，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、インジウムとガリウムは、互いに置換可能である。よって、（Ｇａ，Ｚｎ）層にはインジウムが含まれる場合がある。また、Ｉｎ層にはガリウムが含まれる場合がある。なお、Ｉｎ層には亜鉛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。
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。
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。
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。
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。
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。
［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。
［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。
＜＜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。
［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。
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。
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。
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。
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。
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。
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い。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。
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。
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。
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。
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（Ｉｏｎ）、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。
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。
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。
＜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。
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。
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１×１０１７ｃｍ－３以下、好ましくは１×１０１５ｃｍ－３以下、さらに好ましくは１×１０１３ｃｍ－３以下、より好ましくは１×１０１１ｃｍ－３以下、さらに好ましくは１×１０１０ｃｍ－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。
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。
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。
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。なお、酸化物半導体中の不純物とは、例えば、酸化物半導体を構成する主成分以外をいう。例えば、濃度が０．１原子％未満の元素は不純物と言える。
＜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。
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または炭素が含まれると、酸化物半導体において欠陥準位が形成される。このため、酸化物半導体におけるシリコン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、２×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下とする。
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、１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは２×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下にする。
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、５×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満、好ましくは５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、より好ましくは１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、さらに好ましくは５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下にする。
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、ＳＩＭＳにより得られる酸化物半導体中の水素濃度を、１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満、好ましくは１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満、より好ましくは５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満、さらに好ましくは１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満にする。
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。
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。
（実施の形態９）
本実施の形態では、本発明の一態様の電子機器について図２５乃至図２８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。本発明の一態様の表示装置は、高精細化、高解像度化、大型化のそれぞれが容易である。したがって、本発明の一態様の表示装置は、様々な電子機器の表示部に用いることができる。
また、本発明の一態様の表示装置は、低いコストで作製できるため、電子機器の製造コストを低減することができる。
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。
特に、本発明の一態様の表示装置は、精細度を高めることが可能なため、比較的小さな表示部を有する電子機器に好適に用いることができる。このような電子機器としては、例えば腕時計型、ブレスレット型などの情報端末機（ウェアラブル機器）、並びに、ヘッドマウントディスプレイなどのＶＲ向け機器、メガネ型のＡＲ向け機器など、頭部に装着可能なウェアラブル機器等が挙げられる。また、ウェアラブル機器としては、ＳＲ向け機器、及び、ＭＲ向け機器も挙げられる。
本発明の一態様の表示装置は、ＨＤ（画素数１２８０×７２０）、ＦＨＤ（画素数１９２０×１０８０）、ＷＱＨＤ（画素数２５６０×１４４０）、ＷＱＸＧＡ（画素数２５６０×１６００）、４Ｋ２Ｋ（画素数３８４０×２１６０）、８Ｋ４Ｋ（画素数７６８０×４３２０）といった極めて高い解像度を有していることが好ましい。特に４Ｋ２Ｋ、８Ｋ４Ｋ、又はそれ以上の解像度とすることが好ましい。また、本発明の一態様の表示装置における画素密度（精細度）は、３００ｐｐｉ以上が好ましく、５００ｐｐｉ以上がより好ましく、１０００ｐｐｉ以上がより好ましく、２０００ｐｐｉ以上がより好ましく、３０００ｐｐｉ以上がより好ましく、５０００ｐｐｉ以上がより好ましく、７０００ｐｐｉ以上がさらに好ましい。このように高い解像度または高い精細度を有する表示装置を用いることで、携帯型または家庭用途などのパーソナルユースの電子機器において、臨場感及び奥行き感などをより高めることが可能となる。
本実施の形態の電子機器は、家屋もしくはビルの内壁もしくは外壁、または、自動車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。
本実施の形態の電子機器は、アンテナを有していてもよい。アンテナで信号を受信することで、表示部で映像及び情報等の表示を行うことができる。また、電子機器がアンテナ及び二次電池を有する場合、アンテナを、非接触電力伝送に用いてもよい。
本実施の形態の電子機器は、センサ（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、においまたは赤外線を検知、検出、または測定する機能を含むもの）を有していてもよい。
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２５Ａに示す電子機器６５００は、スマートフォンとして用いることのできる携帯情報端末機である。
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２５Ｂは、筐体６５０１のマイク６５０６側の端部を含む断面概略図である。
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（可撓性を有する表示装置）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２６Ａにテレビジョン装置の一例を示す。テレビジョン装置７１００は、筐体７１０１に表示部７０００が組み込まれている。ここでは、スタンド７１０３により筐体７１０１を支持した構成を示している。
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２６Ａに示すテレビジョン装置７１００の操作は、筐体７１０１が備える操作スイッチ、及び、別体のリモコン操作機７１１１により行うことができる。または、表示部７０００にタッチセンサを備えていてもよく、指等で表示部７０００に触れることでテレビジョン装置７１００を操作してもよい。リモコン操作機７１１１は、当該リモコン操作機７１１１から出力する情報を表示する表示部を有していてもよい。リモコン操作機７１１１が備える操作キーまたはタッチパネルにより、チャンネル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２６Ｂに、ノート型パーソナルコンピュータの一例を示す。ノート型パーソナルコンピュータ７２００は、筐体７２１１、キーボード７２１２、ポインティングデバイス７２１３、外部接続ポート７２１４等を有する。筐体７２１１に、表示部７０００が組み込まれている。
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２６Ｃ及び図２６Ｄに、デジタルサイネージの一例を示す。
図２６Ｃに示すデジタルサイネージ７３００は、筐体７３０１、表示部７０００、及びスピーカ７３０３等を有する。さらに、ＬＥＤランプ、操作キー（電源スイッチ、または操作スイッチを含む）、接続端子、各種センサ、マイクロフォン等を有することができる。
図２６Ｄは円柱状の柱７４０１に取り付けられたデジタルサイネージ７４００である。デジタルサイネージ７４００は、柱７４０１の曲面に沿って設けられた表示部７０００を有する。
図２６Ｃ及び図２６Ｄにおいて、表示部７０００に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。
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、使用者が直感的に操作することができ、好ましい。また、路線情報もしくは交通情報などの情報を提供するための用途に用いる場合には、直感的な操作によりユーザビリティを高めることができる。
また、図２６Ｃ及び図２６Ｄに示すように、デジタルサイネージ７３００またはデジタルサイネージ７４００は、ユーザ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が同時にゲームに参加し、楽しむことができる。
図２７Ａは、ファインダー８１００を取り付けた状態のカメラ８０００の外観を示す図である。
カメラ８０００は、筐体８００１、表示部８００２、操作ボタン８００３、シャッターボタン８００４等を有する。またカメラ８０００には、着脱可能なレンズ８００６が取り付けられている。なお、カメラ８０００は、レンズ８００６と筐体とが一体となっていてもよい。
カメラ８０００は、シャッターボタン８００４を押す、またはタッチパネルとして機能する表示部８００２をタッチすることにより撮像することができる。
筐体８００１は、電極を有するマウントを有し、ファインダー８１００のほか、ストロボ装置等を接続することができる。
ファインダー８１００は、筐体８１０１、表示部８１０２、ボタン８１０３等を有する。
筐体８１０１は、カメラ８０００のマウントと係合するマウントにより、カメラ８０００に取り付けられている。ファインダー８１００はカメラ８０００から受信した映像等を表示部８１０２に表示させることができる。
ボタン８１０３は、電源ボタン等としての機能を有する。
カメラ８０００の表示部８００２、及びファインダー８１００の表示部８１０２に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。なお、ファインダーが内蔵されたカメラ８０００であってもよい。
図２７Ｂは、ヘッドマウントディスプレイ８２００の外観を示す図である。
ヘッドマウントディスプレイ８２００は、装着部８２０１、レンズ８２０２、本体８２０３、表示部８２０４、ケーブル８２０５等を有している。また装着部８２０１には、バッテリ８２０６が内蔵されている。
ケーブル８２０５は、バッテリ８２０６から本体８２０３に電力を供給する。本体８２０３は無線受信機等を備え、受信した映像情報を表示部８２０４に表示させることができる。また、本体８２０３はカメラを備え、使用者の眼球またはまぶたの動きの情報を入力手段として用いることができる。
また、装着部８２０１には、使用者に触れる位置に、使用者の眼球の動きに伴って流れる電流を検知可能な複数の電極が設けられ、視線を認識する機能を有していてもよい。また、当該電極に流れる電流により、使用者の脈拍をモニタする機能を有していてもよい。また、装着部８２０１には、温度センサ、圧力センサ、加速度センサ等の各種センサを有していてもよく、使用者の生体情報を表示部８２０４に表示する機能、使用者の頭部の動きに合わせて表示部８２０４に表示する映像を変化させる機能などを有していてもよい。
表示部８２０４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２７Ｃ乃至図２７Ｅは、ヘッドマウントディスプレイ８３００の外観を示す図である。ヘッドマウントディスプレイ８３００は、筐体８３０１と、表示部８３０２と、バンド状の固定具８３０４と、一対のレンズ８３０５と、を有する。
使用者は、レンズ８３０５を通して、表示部８３０２の表示を視認することができる。なお、表示部８３０２を湾曲して配置させると、使用者が高い臨場感を感じることができるため好ましい。また、表示部８３０２の異なる領域に表示された別の画像を、レンズ８３０５を通して視認することで、視差を用いた３次元表示等を行うこともできる。なお、表示部８３０２を１つ設ける構成に限られず、表示部８３０２を２つ設け、使用者の片方の目につき１つの表示部を配置してもよい。
表示部８３０２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、極めて高い精細度を実現することも可能である。例えば、図２７Ｅのようにレンズ８３０５を用いて表示を拡大して視認される場合でも、使用者に画素が視認されにくい。つまり、表示部８３０２を用いて、使用者に現実感の高い映像を視認させることができる。
図２７Ｆは、ゴーグル型のヘッドマウントディスプレイ８４００の外観を示す図である。ヘッドマウントディスプレイ８４００は、一対の筐体８４０１と、装着部８４０２と、緩衝部材８４０３と、を有する。一対の筐体８４０１内には、それぞれ、表示部８４０４及びレンズ８４０５が設けられる。一対の表示部８４０４に互いに異なる画像を表示させることで、視差を用いた３次元表示を行うことができる。
使用者は、レンズ８４０５を通して表示部８４０４を視認することができる。レンズ８４０５はピント調整機構を有し、使用者の視力に応じて位置を調整することができる。表示部８４０４は、正方形または横長の長方形であることが好ましい。これにより、臨場感を高めることができる。
装着部８４０２は、使用者の顔のサイズに応じて調整でき、かつ、ずれ落ちることのないよう、可塑性及び弾性を有することが好ましい。また、装着部８４０２の一部は、骨伝導イヤフォンとして機能する振動機構を有していることが好ましい。これにより、別途イヤフォン、スピーカなどの音響機器を必要とせず、装着しただけで映像と音声を楽しむことができる。なお、筐体８４０１内に、無線通信により音声データを出力する機能を有していてもよい。
装着部８４０２と緩衝部材８４０３は、使用者の顔（額、頬など）に接触する部分である。緩衝部材８４０３が使用者の顔と密着することにより、光漏れを防ぐことができ、より没入感を高めることができる。緩衝部材８４０３は、使用者がヘッドマウントディスプレイ８４００を装着した際に使用者の顔に密着するよう、柔らかな素材を用いることが好ましい。例えばゴム、シリコーンゴム、ウレタン、スポンジなどの素材を用いることができる。また、スポンジ等の表面を布、革（天然皮革または合成皮革）、などで覆ったものを用いると、使用者の顔と緩衝部材８４０３との間に隙間が生じにくく光漏れを好適に防ぐことができる。また、このような素材を用いると、肌触りが良いことに加え、寒い季節などに装着した際に、使用者に冷たさを感じさせないため好ましい。緩衝部材８４０３または装着部８４０２などの、使用者の肌に触れる部材は、取り外し可能な構成とすると、クリーニングまたは交換が容易となるため好ましい。
図２８Ａ乃至図２８Ｆに示す電子機器は、筐体９０００、表示部９００１、スピーカ９００３、操作キー９００５（電源スイッチ、または操作スイッチを含む）、接続端子９００６、センサ９００７（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、においまたは赤外線を検知、検出、または測定する機能を含むもの）、マイクロフォン９００８、等を有する。
図２８Ａ乃至図２８Ｆに示す電子機器は、様々な機能を有する。例えば、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付または時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、無線通信機能、記録媒体に記録されているプログラムまたはデータを読み出して処理する機能、等を有することができる。なお、電子機器の機能はこれらに限られず、様々な機能を有することができる。電子機器は、複数の表示部を有していてもよい。また、電子機器にカメラ等を設け、静止画または動画を撮影し、記録媒体（外部またはカメラに内蔵）に保存する機能、撮影した画像を表示部に表示する機能、等を有していてもよい。
表示部９００１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２８Ａ乃至図２８Ｆに示す電子機器の詳細について、以下説明を行う。
図２８Ａ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、文字及び画像情報をその複数の面に表示することができる。図２８Ａ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。
図２８Ｂ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。例えば使用者は、洋服の胸ポケットに携帯情報端末９１０２を収納した状態で、携帯情報端末９１０２の上方から観察できる位置に表示された情報９０５３を確認することもできる。使用者は、携帯情報端末９１０２をポケットから取り出すことなく表示を確認し、例えば電話を受けるか否かを判断できる。
図２８Ｃは、腕時計型の携帯情報端末９２００を示す斜視図である。携帯情報端末９２００は、例えばスマートウォッチ（登録商標）として用いることができる。また、表示部９００１はその表示面が湾曲して設けられ、湾曲した表示面に沿って表示を行うことができる。また、携帯情報端末９２００を、例えば無線通信可能なヘッドセットと相互通信させることによって、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、及び、充電を行うこともできる。なお、充電動作は無線給電により行ってもよい。
図２８Ｄ乃至図２８Ｆ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２８Ｄは携帯情報端末９２０１を展開した状態、図２８Ｆは折り畳んだ状態、図２８Ｅは図２８Ｄと図２８Ｆ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。
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。
１００：表示装置、１００Ｃ：表示装置、１００Ｄ：表示装置、１００Ｅ：表示装置、１００Ｆ：表示装置、１００Ｇ：表示装置、１０１：層、１０５：絶縁層、１１０：画素、１１０ａ：副画素、１１０ｂ：副画素、１１０ｃ：副画素、１１０Ｓ：副画素、１１１：画素電極、１１１ａ：画素電極、１１１ｂ：画素電極、１１１ｃ：画素電極、１１１Ｃ：接続電極、１１１Ｓ：画素電極、１１２：有機層、１１２ａ：有機層、１１２ｂ：有機層、１１２ｃ：有機層、１１２Ｗ：有機層、１１３：共通電極、１１４：有機層、１１５：有機層、１１６：有機層、１２０：スリット、１２１：保護層、１２２：樹脂層、１２５：絶縁層、１２５ｆ：絶縁膜、１２６：樹脂層、１２８：基板、１２９：着色層、１２９ａ：着色層、１２９ｂ：着色層、１２９ｃ：着色層、１２９ｄ：ブラックマトリックス、１３０：接続部、１３５ａ：層、１３５ｂ：層、１３５Ｂ：層、１３５ｃ：層、１３５Ｇ：層、１３５Ｒ：層、１３５Ｓ：層、１３６：基板、１３７：基板、１４０：発光素子、１４０ａ：発光素子、１４０ｂ：発光素子、１４０ｃ：発光素子、１４０Ｓ：受光素子、１４０Ｓ１：受光素子、１４０Ｓ２：受光素子、１４３：レジストマスク、１４４：犠牲膜、１４５：犠牲層、１４６：犠牲膜、１４７：犠牲層、１５１Ｓ：ＦＭＭ、１５１Ｗ：ＦＭＭ、１５５：有機層、１６１：導電層、１６２：導電層、１６３：樹脂層、２００：表示パネル、２０１：基板、２０２：基板、２０３：機能層、２１１：発光素子、２１１Ｂ：発光素子、２１１Ｇ：発光素子、２１１Ｒ：発光素子、２１１Ｗ：発光素子、２１２：受光素子、２１８：領域、２２０：指、２２１：接触部、２２２：指紋、２２３：撮像範囲、２２５：スタイラス、２２６：軌跡、２４０：容量、２４１：導電層、２４２：トランジスタ、２４３：絶縁層、２４４：接続部、２４５：導電層、２５１：導電層、２５２：導電層、２５４：絶縁層、２５５ａ：絶縁層、２５５ｂ：絶縁層、２５６：プラグ、２５８：トランジスタ、２５９：トランジスタ、２６０：トランジスタ、２６１：絶縁層、２６２：絶縁層、２６３：絶縁層、２６４：絶縁層、２６５：絶縁層、２６８：絶縁層、２７１：プラグ、２７２ａ：導電層、２７２ｂ：導電層、２７３：導電層、２７４：プラグ、２７４ａ：導電層、２７４ｂ：導電層、２７５：絶縁層、２７８：接続部、２８０：表示モジュール、２８１：半導体層、２８１ｉ：チャネル形成領域、２８１ｎ：低抵抗領域、２８２：回路部、２８３：画素回路部、２８３ａ：画素回路、２８４：画素部、２８４ａ：画素、２８５：端子部、２８６：配線部、２８８：表示部、２９０：ＦＰＣ、２９１：基板、２９２：接続層、２９３：基板、２９４：絶縁層、３０１：基板、３０１Ａ：基板、３０１Ｂ：基板、３１０：トランジスタ、３１０Ａ：トランジスタ、３１０Ｂ：トランジスタ、３１１：導電層、３１２：低抵抗領域、３１３：絶縁層、３１４：絶縁層、３１５：素子分離層、３２０：トランジスタ、３２１：半導体層、３２３：絶縁層、３２４：導電層、３２５：導電層、３２６：絶縁層、３２７：導電層、３２８：絶縁層、３２９：絶縁層、３３１：基板、３３２：絶縁層、３３５：絶縁層、３３６：絶縁層、３４１：導電層、３４２：導電層、３４３：プラグ、３４４：絶縁層、３４５：絶縁層、３４６：絶縁層、３４７：バンプ、３４８：接着層、４００：表示装置、４１１ａ：導電層、４１１ｂ：導電層、４１１ｃ：導電層、４１２ｂ：ＥＬ層、４１２Ｓ：ＰＤ層、４１３：共通電極、４１４：有機層、４１５ｂ：層、４１５Ｓ：層、４１６：保護層、４１７：遮光層、４１８：着色層、４２１：絶縁層、４２２：樹脂層、４３０ｂ：発光素子、４４０：受光素子、４４２：接着層、４５１：基板、４５２：基板、４５３：基板、４５４：基板、４５５：接着層、４６２：表示部、４６４：回路、４６５：配線、４６６：導電層、４７１：導電層、４７２：ＦＰＣ、４７３：ＩＣ、５００：表示装置、５０１：電極、５０２：電極、５１２Ｗ：発光ユニット、５２１：層、５２２：層、５２３Ｑ＿１：発光層、５２３Ｑ＿２：発光層、５２３Ｑ＿３：発光層、５２４：層、５２５：層、５２６：活性層、５４０：保護層、５４５Ｂ：着色層、５４５Ｇ：着色層、５４５Ｒ：着色層、５５０Ｓ：受光素子、５５０Ｗ：発光素子、５５５：受光ユニット、７０１：基板、７０２：表示部、７０２Ｌ：表示部、７０２Ｒ：表示部、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、８０００：カメラ、８００１：筐体、８００２：表示部、８００３：操作ボタン、８００４：シャッターボタン、８００６：レンズ、８１００：ファインダー、８１０１：筐体、８１０２：表示部、８１０３：ボタン、８２００：ヘッドマウントディスプレイ、８２０１：装着部、８２０２：レンズ、８２０３：本体、８２０４：表示部、８２０５：ケーブル、８２０６：バッテリ、８３００：ヘッドマウントディスプレイ、８３０１：筐体、８３０２：表示部、８３０４：固定具、８３０５：レンズ、８４００：ヘッドマウントディスプレイ、８４０１：筐体、８４０２：装着部、８４０３：緩衝部材、８４０４：表示部、８４０５：レンズ、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 (8)

  1. 第１の発光素子と、受光素子と、を有し、
    前記第１の発光素子は、第１の画素電極、第１の有機層、及び共通電極が、この順で積層され、
    前記受光素子は、第２の画素電極、第２の有機層、及び前記共通電極が、この順で積層され、
    前記第１の有機層は、第１の発光層と、第２の発光層と、を含み、
    前記第１の発光層は、第１の発光物質を有し、
    前記第２の発光層は、前記第１の発光物質とは異なる第２の発光物質を有し、
    前記第２の有機層は、光電変換層を含み、
    前記第１の発光素子と、前記受光素子との間の領域に、第１の層、及び第２の層を有し、
    前記第１の層は、前記第２の有機層と重畳し、且つ、前記第１の有機層と同一の材料を含み、
    前記第２の層は、前記第１の有機層と重畳し、且つ、前記第２の有機層と同一の材料を含み、
    前記第１の発光素子と、前記受光素子との間の領域において、前記第１の有機層の端部と、前記第１の層の端部とが対向して設けられ、
    前記第１の発光素子と、前記受光素子との間の領域において、前記第２の有機層の端部と、前記第２の層の端部とが対向して設けられ、
    前記第１の層は、前記第２の画素電極及び前記第２の有機層と重なる部分を有し、
    前記第２の層は、前記第１の画素電極及び前記第１の有機層と重なる部分を有する、表示装置。
  2. 請求項１において、
    前記第１の有機層は、２つの発光物質を有し、
    前記２つの発光物質は、それぞれの発光物質が呈する発光色が補色の関係を有する表示装置。
  3. 請求項１または請求項２において、
    第２の発光素子を有し、
    前記第２の発光素子は、第３の画素電極、第３の有機層、及び前記共通電極が、この順で積層され、
    前記第３の有機層は、第３の発光層と、第４の発光層と、を含み、
    前記第３の発光層は、前記第１の発光物質を有し、
    前記第４の発光層は、前記第２の発光物質を有し、
    前記第２の発光素子と、前記受光素子との間の領域に、第３の層と、第４の層を有し、
    前記第３の層は、前記第３の有機層と重畳し、且つ、前記第２の有機層と同一の材料を含み、
    前記第４の層は、前記第２の有機層と重畳し、且つ、前記第３の有機層と同一の材料を含み、
    前記第２の発光素子と、前記受光素子との間の領域において、前記第２の有機層の端部と、前記第３の層の端部とが対向して設けられ、
    前記第２の発光素子と、前記受光素子との間の領域において、前記第３の有機層の端部と、前記第４の層の端部とが対向して設けられ、
    前記第３の層は、前記第３の画素電極及び前記第３の有機層と重なる部分を有し、
    前記第４の層は、前記第２の画素電極及び前記第２の有機層と重なる部分を有する、表示装置。
  4. 請求項３において、
    平面視において、前記受光素子は、前記第１の発光素子と、前記第２の発光素子と、に挟まれる表示装置。
  5. 請求項３において、
    前記第１の発光素子と重畳する第１の着色層と、前記第２の発光素子と重畳する第２の着色層と、を有し、
    前記第２の着色層は、前記第１の着色層とは透過させる光の波長域が異なる表示装置。
  6. 請求項３において、
    前記第１の発光素子と重畳する第１の着色層と、前記第２の発光素子と重畳する第２の着色層と、を有し、
    前記第１の着色層と、前記第２の着色層と、は、透過させる光の波長域が同じである表示装置。
  7. 請求項１または請求項２において、
    樹脂層を有し、
    前記樹脂層は、前記第１の発光素子と、前記受光素子との間の領域に位置し、
    前記第１の有機層の端部と、前記第１の層の端部とは、前記樹脂層を挟んで対向し、
    前記第２の有機層の端部と、前記第２の層の端部とは、前記樹脂層を挟んで対向する、表示装置。
  8. 請求項１または請求項２において、
    第１の絶縁層を有し、
    前記第１の絶縁層は、前記第１の発光素子と、前記受光素子との間に位置し、
    前記第１の絶縁層は、前記第１の有機層の端部、前記第２の有機層の端部、前記第１の層の端部、及び前記第２の層の端部に接する、表示装置。
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