CN115697813A - 车辆控制装置 - Google Patents

Abstract

提供一种安全性高的车辆控制装置。车辆控制装置包括操作部、受发光部及控制部。操作部包括具有钢圈、轮毂及辐条的转向盘。钢圈通过辐条与轮毂连接。受发光部沿着钢圈的表面设置。受发光部包括第一发光元件及第一受光元件。第一发光元件具有发射第一波长区域的光的功能。第一受光元件具有接收第一波长区域的光并将其转换为电信号的功能。第一发光元件及第一受光元件排列地配置在同一面上。受发光部具有将受光数据依次输出到控制部的功能。控制部具有从多个受光数据取得驾驶者的生物信息而执行对应该生物信息的处理的功能。

Description

车辆控制装置

技术领域

本发明的一个方式涉及一种车辆等移动体的控制装置。本发明的一个方式涉及一种受发光装置。本发明的一个方式涉及一种生物传感器。本发明的一个方式涉及一种生物识别技术。

注意，本发明的一个方式不局限于上述技术领域。作为本说明书等所公开的本发明的一个方式的技术领域的例子，可以举出半导体装置、显示装置、发光装置、蓄电装置、存储装置、电子设备、照明装置、输入装置、输入输出装置、这些装置的驱动方法或这些装置的制造方法。半导体装置是指能够通过利用半导体特性而工作的所有装置。

背景技术

对驾驶车辆时的驾驶者最切身的事故之一是睡意引发的事故，正在研究监视驾驶者的觉醒状态的各种方法。例如，专利文献1公开了根据车辆的加速度及驾驶者的心律判断驾驶者的活动率的技术。

[先行技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利申请公开第2005-312653号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

本发明的一个方式的目的之一是提供一种安全性高的车辆控制装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种方便性高的车辆控制装置。本发明的一个方式的目的之一是在驾驶者无意间监视驾驶者的状态。本发明的一个方式的目的之一是提供一种具有新颖的结构的车辆控制装置或车辆控制方法等。

本发明的一个方式的目的之一是提供一种利用生物信息的新颖的电子设备、移动体、车辆、装置、系统、程序或方法。本发明的一个方式的目的之一是提供一种具有新颖的结构的电子设备、移动体、车辆、装置、系统、程序或方法。本发明的一个方式的目的之一是至少改善现有技术的问题中的至少一个。

注意，上述目的的记载并不妨碍其他目的的存在。本发明的一个方式不一定需要实现所有上述目的。可以从说明书、附图、权利要求书等的记载中抽取上述目的以外的目的。

解决技术问题的手段

本发明的一个方式是一种包括操作部、第一受发光部及控制部的车辆控制装置。操作部包括具有钢圈、轮毂及辐条的转向盘。钢圈通过辐条与轮毂连接。第一受发光部沿着钢圈的表面设置。第一受发光部包括第一发光元件及第一受光元件。第一发光元件具有发射第一波长区域的光的功能。第一受光元件具有接收第一波长区域的光并将其转换为电信号的功能。第一发光元件及第一受光元件排列地配置在同一面上。第一受发光部具有将受光数据依次输出到控制部的功能。控制部具有从多个受光数据取得驾驶者的生物信息而执行对应该生物信息的处理的功能。

另外，在上述车辆控制装置中，生物信息优选为脉搏波、心律、脉搏及动脉血氧饱和度中的一个或多个。

此外，在上述车辆控制装置中，生物信息优选为静脉、指纹或掌纹的信息。

另外，在上述任意车辆控制装置中，优选还包括第二受发光部。此时，第二受发光部沿着轮毂或辐条的表面设置。此外，第二受发光部包括第二发光元件及第二受光元件。第二发光元件优选具有发射第二波长区域的光的功能，第二受光元件优选具有接收第二波长区域的光并将其转换为电信号的功能。

另外，在上述任意车辆控制装置中，第一波长区域的光优选包含红外光。此外，第二波长区域的光优选包含红外光。

另外，在上述任意车辆控制装置中，第一受发光部优选还包括第三发光元件。此时，第三发光元件优选具有发射包含可见光的第三波长区域的光的功能。

另外，在上述任意车辆控制装置中，第二受发光部优选还包括第四发光元件。此时，第四发光元件优选具有发射包含可见光的第四波长区域的光的功能。

另外，在上述任意车辆控制装置中，第一发光元件优选具有层叠有第一电极、发光层及公共电极的叠层结构。并且，第一受光元件优选具有层叠有第二电极、活性层及公共电极的叠层结构。此时，发光层及活性层优选包含彼此不同的有机化合物。此外，第一电极及第二电极优选以彼此分离的方式设置在同一面上。并且，公共电极优选以覆盖发光层及活性层的方式设置。

另外，在上述任意车辆控制装置中，第一发光元件优选具有层叠有第一电极、公共层、发光层及公共电极的叠层结构。并且，第一受光元件优选具有层叠有第二电极、公共层、活性层及公共电极的叠层结构。此时，发光层及活性层优选包含彼此不同的有机化合物。此外，第一电极及第二电极优选以彼此分离的方式设置在同一面上。并且，公共电极优选以覆盖发光层及活性层的方式设置，公共层优选以覆盖第一电极及第二电极的方式设置。

发明效果

根据本发明的一个方式，可以提供一种安全性高的车辆控制装置。此外，根据本发明的一个方式，可以提供一种方便性高的车辆控制装置。此外，根据本发明的一个方式，可以在驾驶者无意间监视驾驶者的状态。此外，根据本发明的一个方式，可以提供一种具有新颖的结构的车辆控制装置或车辆控制方法等。

另外，根据本发明的一个方式，可以提供一种利用生物信息的新颖的电子设备、移动体、车辆、装置、系统、程序或方法。此外，根据本发明的一个方式，可以提供一种具有新颖的结构的电子设备、移动体、车辆、装置、系统、程序或方法。此外，根据本发明的一个方式，可以至少改善现有技术的问题中的至少一个。

注意，上述效果的记载并不妨碍其他效果的存在。本发明的一个方式不一定需要具有所有上述效果。可以从说明书、附图、权利要求书等的记载中抽取上述效果以外的效果。

附图简要说明

图1A至图1C是示出车辆控制装置的结构例子的图。

图2A及图2B是示出车辆控制装置的结构例子的图。

图3A至图3D是示出车辆控制装置的结构例子的图。

图4A至图4D是示出车辆控制装置的结构例子的图。图4E至图4G是示出受发光部的像素的结构例子的图。

图5是车辆控制装置的工作方法例子的时序图。

图6是车辆控制装置的工作方法例子的时序图。

图7A是示出游戏系统的结构例子的图。图7B及图7C是游戏影像的一个例子。

图8A、图8B及图8D是示出显示装置的一个例子的截面图。图8C、图8E是示出在显示装置拍摄的图像的例子的图。图8F至图8H是示出像素的一个例子的俯视图。

图9A是示出显示装置的结构例子的截面图。图9B至图9D是示出像素的一个例子的俯视图。

图10A是示出显示装置的结构例子的截面图。图10B至图10I是示出像素的一个例子的俯视图。

图11A及图11B是示出显示装置的结构例子的图。

图12A至图12G是示出显示装置的结构例子的图。

图13A至图13C是示出显示装置的结构例子的图。

图14A至图14C是示出显示装置的结构例子的图。

图15A及图15B是示出显示装置的结构例子的图。

图16是示出显示装置的结构例子的图。

图17A是示出显示装置的结构例子的图。图17B及图17C是示出晶体管的结构例子的图。

图18A及图18B是示出像素的结构例子的图。图18C至图18E是示出像素电路的结构例子的图。

实施发明的方式

以下，参照附图对实施方式进行说明。但是，所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实，就是实施方式可以以多个不同形式来实施，其方式和详细内容可以在不脱离本发明的宗旨及其范围的条件下被变换为各种各样的形式。因此，本发明不应该被解释为仅局限在以下所示的实施方式所记载的内容中。

注意，在以下说明的发明的结构中，在不同的附图之间共同使用相同的附图标记来表示相同的部分或具有相同功能的部分，而省略其重复说明。此外，当表示具有相同功能的部分时有时使用相同的阴影线，而不特别附加附图标记。

注意，在本说明书所说明的各个附图中，有时为了明确起见，夸大表示各构成要素的大小、层的厚度、区域。因此，本发明并不局限于附图中的尺寸。

在本说明书等中使用的“第一”、“第二”等序数词是为了避免构成要素的混淆而附记的，而不是为了在数目方面上进行限定的。

(实施方式1)

在本实施方式中，对本发明的一个方式的车辆控制装置进行说明。

[结构例子1]

图1A示出下面例示的车辆控制装置10的方框图。车辆控制装置10包括受发光部20、控制部30及操作部40等。

受发光部20具有取得包含驾驶者的生物信息的受光数据的功能及将该受光数据输出到控制部30的功能。控制部30具有根据从受发光部20供应的受光数据生成(取得)包含驾驶者的生物信息的数据(也称为生物数据)的功能及根据该生物数据执行各种处理的功能。此外，操作部40相当于驾驶者操作车辆的操作手段。操作部40中，沿着驾驶者掌握的部分或接触的部分等设置受发光部20的受发光区域。

受发光部20例如具有对驾驶者的身体的一部分照射光而取得其反射光作为受光数据的功能。受发光部20通过拍摄皮肤的一部分，可以取得指纹、掌纹等生物数据。通过将该生物数据用于识别，不需要用来启动车辆的钥匙(包含智能钥匙)，所以可以实现不用带钥匙也可以由生物识别启动引擎(或者电源)的车辆。

在此，因为人体皮肤的光反射率根据血流周期性变化，所以可以从由受发光部20反复进行受光而能够取得的受光亮度的时间的变化取得脉搏波的数据。此外，可以从该脉搏波取得各种生命数据。例如，可以从脉搏波的周期获得心律。此外，也可以使用从不同的波长的光(例如红外光及红色光的两个)所取得的两个受光数据测量动脉血氧饱和度(SpO₂)。此外，根据提高采样频率所取得的高精度的脉搏波，也可以获得压力水平或血管年龄等。此外，也可以估计动脉硬化的进度，或者，也可以根据另行测得的心电和脉搏波估计血压等。

在控制部30可以使用的生物数据大致分为生命数据和生物识别数据(生物特征识别数据)。生命数据为关于来自人的生命活动的生命信息的数据，相当于脉搏波、心律、脉搏、动脉血氧饱和度及血压等的数据。另一方面，生物特征识别数据来自人的身体特征，为可用于个人识别(生物识别)的数据，相当于指纹、掌纹、脉形状(包含静脉形状、动脉形状)、虹膜、声纹等的数据。另外，来自人的活动特征的数据(例如，抓住转向盘的位置等)也可以包含在生物特征识别数据。

作为在受发光部20对驾驶者的身体的一部分发射的光可以使用可见光、红外光或紫外光。尤其是，作为该光优选包含红外光，更优选包含近红外光。因为这种光被驾驶者看不到，不妨碍驾驶者驾驶且可以一直摄像，所以是优选的。

如图1A所示，受发光部20包括发光元件21、受光元件22、驱动电路23及读出电路24。此外，控制部30包括数据生成部31、判断部32及处理部33等。此外，操作部40至少包括转向盘41。转向盘41包括钢圈42、轮毂43及辐条44。

受发光部20中，发光元件21及受光元件22优选排列地配置在同一面上。受光元件22被用作接收入射光并将其转换为电信号的光电转换元件。受光元件22对发光元件21发射的光中至少一部分具有灵敏度。尤其优选的是，发光元件21发射包含红外光的波长区域的光且受光元件22也对包含红外光的波长区域的光具有灵敏度。

发光元件21发射的光优选包含红外光，更优选包含近红外光。尤其可以适当地使用在700nm以上且2500nm以下的波长范围内具有一个以上的峰值的近红外光。尤其是，通过使用在750nm以上且1000nm以下的波长范围内具有一个以上的峰值的光，可以扩大用于受光元件22的活性层的材料的选择范围，所以是优选的。

尤其是，在受发光部20优选设置多个发光元件21及多个受光元件22。此时，发光元件21及受光元件22优选排列地配置在同一面上。并且，发光元件21及受光元件22优选在一个方向上交替地配置，或者交替地配置为矩阵状。

作为发光元件21，优选使用OLED(Organic Light Emitting Diode：有机发光二极管)、QLED(Quantum-dot Light Emitting Diode：量子点发光二极管)等EL元件。作为EL元件所包含的发光物质，可以举出发射荧光的物质(荧光材料)、发射磷光的物质(磷光材料)、呈现热活化延迟荧光的物质(热活化延迟荧光(Thermally activated delayedfluorescence：TADF)材料)、无机化合物(量子点材料等)等。

作为受光元件22，例如可以使用pn型或pin型光电二极管。受光元件被用作检测入射到受光元件的光并产生电荷的光电转换元件。在光电转换元件中，根据入射光量决定所产生的电荷量。尤其是，作为受光元件，优选使用包括包含有机化合物的层的有机光电二极管。有机光电二极管容易实现薄型化、轻量化及大面积化且其形状及设计的自由度高，所以可以应用于各种各样的装置。

此外，作为受光元件22的活性层，优选使用有机化合物。此时，优选的是，发光元件21与受光元件22的一个电极(也称为像素电极)设置在同一面上。此外，更优选的是，发光元件21与受光元件22的另一个电极为由连续的一个导电层形成的电极(也称为公共电极)。此外，更优选的是，发光元件21与受光元件22包括公共层。由此，可以使制造发光元件21和受光元件22时的制造工序简化而实现制造成本的降低以及制造成品率的提高。

驱动电路23包括控制发光元件21的发光的电路及控制受光元件22的受光的电路。例如，受发光部20具有包括发光元件21及受光元件22的多个像素配置为矩阵状的结构的情况下，驱动电路23包括像素具有的像素电路、扫描线驱动电路及信号线驱动电路等。

读出电路24具有根据受光元件22输出的电信号生成受光数据而输出到控制部30的功能。例如，读出电路24包括放大电路及AD转换电路等。从读出电路24输出到控制部30的受光数据优选为数字数据。

从发光元件21发射的光被触摸或靠近受发光部20的受发光面的对象物反射，并将该光入射到受光元件22。受光元件22输出根据所入射的光的光量的电信号。由此，可以检测出对象物的接触或接近。

数据生成部31具有根据从受发光部20输入的受光数据生成用来输出到判断部32的生物数据的功能。

作为生物数据之一的生命数据，可以举出根据包含一定期间内所采样的数据的随时推移的数据生成的脉搏波、心律等的数据或者从脉搏波算出的各种数据。此外，从静态图像等生成的指纹、掌纹、静脉等的摄像数据可以用于生物特征识别数据，并包括在生物数据中。

判断部32具有根据从数据生成部31供应的生物数据判断是否使处理部33执行处理的功能。此外，判断部32具有根据该生物数据选择使处理部33执行的处理的功能。

因为由于受发光部20及数据生成部31可以定期且持续地获取各种生命数据或生物特征识别数据，所以判断部32可以在个人识别、驾驶者的状态管理等中利用这些生命数据或生物特征识别数据。

例如，作为利用可见光及红外线而获取的生物数据，可以举出指纹、掌纹、静脉形状、脉搏波、呼吸数、脉搏、氧饱和度、血糖值、中性脂肪浓度等。另外，作为以除此以外的手段能够获取的生物数据，还可以举出表情、面色、瞳孔、声纹等。通过使用这样的各种生物数据，可以综合地判断使用者的健康状态，所以是优选的。

通过对测得的多个生物数据分别判断该数据是正常值还是异常值，可以根据该多个判断结果决定处理。或者，也可以对多个生物数据分别判断驾驶者的状态(例如，对脉搏数值判断是高，是低或是普通)，以根据这些多个判断结果决定处理。这些方法的优点在于：所得到的判断结果的根据很明确。

另一方面，也可以对测得的所有生物数据抽出特征量，并根据该特征量决定处理。通过使用这种方法，不仅可以对各个生物数据进行判断，而且还可以容易根据多个生物数据的相关关系进行判断。

作为用来根据各种生物数据决定处理的分类器或识别器，优选使用利用机器学习进行学习的机器学习模型。机器学习被粗分为有导师机器学习、无导师机器学习以及异常值检测等。

作为有导师机器学习，可以举出K最邻近法、朴素贝叶斯分类器、决策树、支持向量机、随机森林、人工神经网络等。尤其是，通过使用人工神经网络，可以在抽出特征量的阶段进行学习，由此适用于从多个信息抽出特征量的方法。

作为用于无导师机器学习的特征量的抽出方法，可以举出主成分分析(PCA)、非负矩阵分解(NMF)等。此外，作为分类器，可以举出k-means聚类、DBSCAN等。

为了判断所获取的多个生物数据，也可以组合使用有导师机器学习模型和无导师机器学习模型。此时，作为根据无导师机器学习模型而分类的各分类标签，可以使用其他有导师机器学习模型所使用的标签。

在异常值检测中，判断所获取的生物数据或者从一个或多个生物数据获取的特征量是否是偏离正常区域的异常值。当检测出异常值时，可以推断驾驶者的状态非常有可能偏离正常状态。

作为异常值检测的模型，可以举出K最邻近法、Local Outlier Factor、One classSVM、马氏距离(Mahalanobis distance)等。在异常值检测中，使用组合了各信息的多元数据很有效。通过根据多个信息执行异常值检测，由此可以防止误检测。此外，在生物数据为根据使用者的状态等而随时变化的信息(脉搏、呼吸数等)的情况下，可以使用利用滑动窗口的最邻近法、动态时间规整(DTW：Dynamic Time Warping)法、奇异频谱变换法等。此外，在生物信息呈周期性变化的情况下，就可以使用LSTM(Long Short Term Memory)等检测偏离预测模型的异常。

此外，判断部32也可以具有执行对照从数据生成部31输入的指纹、掌纹或血管形状的信息与预先储存的驾驶者的指纹、掌纹或血管形状的信息而判断它们是否一致的处理(识别处理)的功能。作为在判断部32所执行的识别处理的方法，例如可以使用比较两个图像来参照其相似程度的模板匹配法或模式匹配法等方法。另外，也可以通过利用机械学习的推论执行指纹识别处理。此时，尤其优选通过利用神经网络的推论进行识别处理。

处理部33具有根据判断部32的结果执行各种处理的功能。

例如，根据驾驶者的指纹、掌纹或静脉等生物信息判断部32识别驾驶者之后，处理部33可以将车辆转移到可驾驶的状态(也称为空转状态)。此外，当判断部32识别驾驶者时，处理部33也可以执行将车内环境调整为驾驶者喜欢的环境的处理。例如，在认证后处理部33优选进行座椅位置的调整、方向盘位置的调整、侧后视镜及室内镜的方向调整、亮度设定、空调设定、雨刮速度及频率设定、音响音量设定、音响播放列表的读出等中的一个以上。

此外，在由判断部32判断驾驶者的觉醒程度的情况下，根据其程度处理部33执行处理。例如，可以举出为了促进驾驶者的觉醒改变车内的亮度、播放声音等。此外，在驾驶者被判断不能驾驶的状态的情况下，例如可以进行如下处理：将车辆的驾驶模式切换为紧急自动驾驶模式，使危险报警闪光灯一亮一灭，将车辆移至路边，并与警察、救护车及保险公司等联系。

此外，判断部32也可以具有根据生物数据判断酒精摄入的有无的功能、判断是否发生心脏病的发作等的功能等。

此外，判断部32也可以具有持续监视驾驶者是否掌握转向盘41的功能。根据自动驾驶的种类有时需要持续掌握转向盘41，由此也可以执行例如在驾驶者被判断部32判断松开转向盘41的情况下处理部33对驾驶者警告掌握转向盘41的处理。

转向盘41包括的钢圈42被用作驾驶者掌握的握柄部，具有环状的形状。此外，轮毂43与从车辆延伸的轴(转轴)连接，位于转向盘41的中央。此外，辐条44是将钢圈42与轮毂43连接的部分。辐条44也可以设置一个，但是设置两个以上时可以提高转向盘41的强度，所以是优选的。例如，辐条44优选以轮毂43为中心放射状的方式设置多个(典型的是两个至四个)。

在轮毂43及辐条44也可以设置操作开关或操作面板(触摸面板)。

除了转向盘41以外，操作部40还可以具有杆式换档、桨式换档等操作杆及用来操作转向灯、雨刮器等的操作杆等。

在此，受发光部20中的至少一部分沿着转向盘41的钢圈42的表面设置。由此，当驾驶者掌握钢圈42时，能够得到手掌的一部分的受光数据。

〔结构例子1-1〕

图1B示出包括受发光部20的转向盘41的一个例子的立体图。图1B还示出连接于轮毂43的转轴45的一部分。

沿着具有环状形状的钢圈42的表面设置受发光部20。钢圈42以从驾驶者来看在正面位置的表面为平坦的方式被加工，沿着该平坦的表面设置受发光部20。

在图1B的右侧示出受发光部20的一部分的放大图。在受发光部20上发光元件21与受光元件22交替排列为矩阵状。另外，发光元件21及受光元件22的排列方法不局限于此，可以采用多种排列方法。

图1C示出驾驶者的左手51L及右手51R掌握钢圈42的情况。此时，通过发光元件21发光而受光元件22受光，可以拍摄驾驶者的左手51L及右手51R的每个手掌的一部分。因为受发光部20与钢圈42的表面同样地具有环状的顶面形状，所以左手51L及右手51R掌握钢圈42中哪个位置都可以进行持续摄像。

受发光部20配置在钢圈42的驾驶者一侧的面，因此受发光部20位于驾驶者的视界的内侧。此时，通过作为发光元件21使用发射红外光的发光元件，可以进行摄像而驾驶者不感到刺眼。

此外，作为发光元件21也可以使用发射可见光的发光元件，在此情况下重要的是以驾驶者不感到刺眼的程度抑制摄像时的发光亮度。例如，在夜间优选比白天抑制发光元件21的发光亮度。

图2A示出钢圈42的截面示意图的一个例子。

钢圈42包括构件42a及构件42b。构件42b具有透光性。受发光部20位于钢圈42的内侧而沿着构件42b的一部分设置。受发光部20可以通过透光性的构件42b发射光25。此外，被对象物反射的反射光25r透过构件42b而入射到受发光部20。

在此，图2A的构件42b的表面(手触摸的一侧的面)的一部分为平坦的形状。由此，摄像面可以为平坦，所以当在拍摄例如指纹、掌纹、血管形状等用于识别的图像时，可以拍摄歪曲少的图像。

此外，如图2B所示，该表面也可以为曲面。由此，钢圈42的截面可以为圆环状，所以与具有平坦部的情况相比可以使驾驶者不感到不适合而容易掌握。此外，构件42b的一部分也可以被用于镜头。

如图2A及图2B所示，受发光部20优选设置在平坦面。由此，不需要使受发光部20具有柔性，所以可以抑制制造成本。

〔结构例子1-2〕

图3A示出在转向盘41中沿着钢圈42的外周设置受发光部20的例子。

图3B示出图3A所示的截面A中的钢圈42的截面示意图。图3B与使图2A向顺时针方向旋转90度的图大致一致。

图3A所示的结构是沿着构件42b贴合长方形的受发光部20的结构。受发光部20需要贴合到曲面，因此优选具有柔性。例如，受发光部20优选将有机树脂用于发光元件21及受光元件22被支撑的基材。此外，作为该基材，也可以使用具有柔性的程度薄的玻璃等。

〔结构例子1-3〕

图3C示出在转向盘41中钢圈42的表面的大部分上配置受发光部20的例子。

图3D示出钢圈42的截面示意图。钢圈42包括构件42a及构件42b。构件42a位于钢圈42的背面一侧(与驾驶者一侧相反的一侧)。沿着构件42b的内侧面设置有受发光部20。构件42b的内侧面为不是可展曲面的曲面(三维曲面)，受发光部20的受发光面也为三维曲面。由此，在沿着构件42a的内侧面贴合受发光部20的情况下，受发光部20优选能够伸缩。例如，受发光部20优选将橡胶等弹性体用于发光元件21及受光元件22被支撑的基材。

通过采用图3C所示的结构，可以扩大能够摄像的面积，所以可以提高摄像的灵敏度。例如，在根据皮肤的反射率的时间变化估计脉搏波的情况下，灵敏度越高精度也越提高，所以是优选的。此外，可以在大范围拍摄用于识别的指纹、掌纹、血管形状等，因此可以提高识别的精度。

[结构例子2]

下面说明包括多个受发光部的结构。

〔结构例子2-1〕

图4A示出沿着轮毂43的驾驶者一侧的面设置受发光部20a的例子。

受发光部20a与受发光部20同样地具有发光元件及受光元件排列地配置的结构。受光元件是对发光元件发射的波长区域的光具有灵敏度的光电转换元件。受发光部20及受发光部20a可以具有各自发光元件发射不同的波长的光的结构，也可以具有发射相同的波长的光的结构。

例如，通过使用受发光部20a，可以取得指纹、掌纹等生物信息而进行识别。图4B示出在受发光部20a上刷手51的情况。

在钢圈42及轮毂43的各自中设置受发光部，因此也可以使在钢圈42中设置的受发光部20取得的信息与在轮毂43中设置的受发光部20a取得的信息不同。例如，在受发光部20a作为信息取得用于识别的图像，在受发光部20作为信息取得皮肤的反射率的时间变化。在此，因为受发光部20a需要拍摄分辨率高的图像，以高密度配置受光元件22。另一方面，因为受发光部20不需要高分辨率，以比受发光部20a低密度配置受光元件22。由此，根据取得的信息，可以使各受发光部的结构不同。

此外，在轮毂43中设置的受发光部20a也可以具有显示图像的功能及检测出触摸操作或手势操作的功能。例如，受发光部20a也可以用作触摸面板。由此，在受发光部20a上可以显示各种信息。例如，也可以将受发光部20a用作导航系统的显示部。

〔结构例子2-2〕

图4C示出沿着辐条44的表面设置受发光部的例子。

在图4C的三个辐条44中，位于下侧的辐条44上设置受发光部20b，位于左侧的辐条44上设置多个受发光部20c，位于右侧的辐条44上设置多个受发光部20d。注意，辐条44的个数及受发光部的个数不局限于此，可以根据目的适当地改变。

受发光部20b、受发光部20c及受发光部20d各自与受发光部20同样地具有发光元件及受光元件排列地配置的结构。

例如，受发光部20b可以取得驾驶者的指纹的信息而使用该信息进行识别。图4D示出在受发光部20b上刷手51的指头的情况。

此外，受发光部20c及受发光部20d优选被用作触摸传感器。驾驶者通过触摸受发光部20c及受发光部20d等，可以操作车辆所包括的导航系统、音频系统及通话系统等。另外，也可以具有能够进行各种操作诸如室内镜的调整、后视镜的调整、车内照明的电源开关操作及亮度调整以及窗户的开闭操作等的结构。

此外，受发光部20b、受发光部20c及受发光部20d优选包括发射可见光的发光元件。另外，也可以包括发射可见光的发光元件及发射红外光的发光元件的双方。由此，即使在夜间也可以向驾驶者示出受发光部的位置。另外，也可以在受发光部20b、受发光部20c及受发光部20d或其附近的表面配置示出受发光部的位置的凹凸部。

此外，在上述结构例子2-1及结构例子2-2中，示出使设置在钢圈42中的受发光部20为与图1B等同样的结构，但不局限于此，也可以采用图3A或图3B所示的结构。

此外，上面说明钢圈42中的受发光部20各自沿着钢圈42的圆周方向连续地设置的情况，但是受发光部20不一定需要为连续的环状形状，也可以为沿着钢圈42的表面的圆弧状的顶面形状。就是说，也可以在钢圈42的圆周方向上具有不设置受发光部20的部分。此外，也可以沿着钢圈42的表面配置多个受发光部20。在此情况下，通过邻接的两个受发光部20彼此重叠，也可以以沿着钢圈42的圆周方向连续受发光区域的方式配置多个受发光部20。

〔受发光部的结构例子〕

下面说明包括两种以上的发光元件的受发光部的结构例子。下面例示的受发光部不仅可以将发光元件用作摄像的光源，还可以将发光元件用来显示图像。就是说，下面例示的受发光部也可以被用作显示部。这种受发光部可以应用于上述受发光部20及受发光部20a至20d等。

图4E至图4G示出受发光部的放大图。

图4E所示的受发光部包括发射蓝色光的发光元件21B、发射红外光的发光元件21IR及受光元件22。受光元件22是至少对红外光具有灵敏度的光电转换元件。受光元件22也可以对蓝色及红外光具有灵敏度。

图4E所示的受发光部可以显示蓝色的图像、点亮蓝色等。蓝色光不容易感到刺眼，夜间点亮也不容易阻碍驾驶，所以是优选的。另外，在受发光部设置的可见光的发光元件不局限于蓝色的发光元件，也可以使用红色、绿色等其他颜色的发光元件。

图4F所示的受发光部包括发射红色光的发光元件21R、发射绿色光的发光元件21G、发射蓝色光的发光元件21B、发射红外光的发光元件21IR及受光元件22。受光元件22是至少对红外光具有灵敏度的光电转换元件。受光元件22也可以对红色、蓝色及绿色中的至少一个具有灵敏度。

图4F所示的受发光部能够进行全彩色图像的显示。此外，在不显示图像的状态，即，从受发光部不发射可见光的状态的情况下，也可以使用红外光进行摄像。

图4G所示的受发光部包括发射红色光的发光元件21R、发射绿色光发光元件21G、发射蓝色光的发光元件21B及受光元件22。受光元件22至少对红色、蓝色及绿色中的至少一个具有灵敏度。

图4G所示的受发光部具有不将红外光而将可见光用作光源进行摄像的功能。此外，能够进行全彩色图像的显示。此外，因为与图4F比较起来不设置发光元件21IR，可以以高密度配置像素而可以拍摄更清晰的图像。此外，可以扩大受光元件的面积，因此可以提高受光元件的灵敏度。另外，可以扩大各发光元件的面积，因此可以提高发光的亮度。

[工作方法例子]

下面说明本发明的一个方式的车辆控制装置10的工作方法的例子。

图5是根据车辆控制装置10的工作的时序图。图5所示的时序图具有步骤S0至步骤S6。

首先，在步骤S0开始工作。

在步骤S1，在受发光部20中进行取得受光数据。具体而言，使发光元件21发光，在受光元件22受光，由读出电路24进行受光数据的读出。此外，在步骤S1，也可以将该受光数据从读出电路24输出到控制部30。

在步骤S2，在数据生成部31提取生物数据。具体而言，数据生成部31根据从受发光部20供应的受光数据生成需要的生物数据。例如，可以生成脉搏波的波形数据、心律、脉搏、血氧饱和度、血压、压力水平、血糖值、体温、中性脂肪浓度、血液酒精浓度等生命数据。此外，作为生物数据，也可以生成指纹、掌纹、血管形状等生物特征识别数据。

在步骤S3，判断部32判断是否执行处理。执行处理时，进入步骤S4。不执行处理时，回到步骤S1。

在步骤S3，判断部32可以根据上述生物数据进行判断。此外，判断部32也可以根据在上述生物数据中的两个以上进行判断。

在步骤S4，处理部33执行处理。

在步骤S5，判断是否结束。根据在处理部33执行的处理，当结束工作时，进入步骤S6而结束。当不结束(继续工作)时，回到步骤S1。

以上是对工作方法的一个例子的说明。

上述驱动方法例子中，作为可用于判断部32的判断的生物数据，可以使用各种数据。于是，根据判断部32的判断在处理部33执行的处理也有很多种。下面说明其一个例子。

图6示出如下工作的时序图：判断驾驶者的觉醒状态，而如果有边睡边开的担忧的情况下，对驾驶者警告。图6所示的时序图中用步骤S12至步骤S14代替图5中的步骤S2至步骤S4。

在步骤S12，在数据生成部31提取心律作为生命数据。

在步骤S13，在判断部32根据心律的变化判断是否觉醒水平为一定以下。觉醒水平为一定以下时，进入步骤S14。另一方面，觉醒水平超过一定水平时，回到步骤S1。

例如，根据心律本身变慢、心律的波动发生变化等的要素，判断部32能够估计驾驶者的觉醒水平。

在步骤S14，处理部33对驾驶者进行警告处理。作为警告处理，通过刺激驾驶者的视觉、听觉、触觉或嗅觉，可以使驾驶者发现觉醒水平的低下或者促进驾驶者的觉醒。作为处理部33执行的处理，具体而言，可以举出：播放声音；放大音量；使座位、安全带或转向盘等振动；使车内的亮度变化；开窗；以及从芳香扩散器散发香味等。

以上是图6的时序图的说明。

此外，在觉醒水平太高的情况下，可以判断驾驶者在兴奋状态，因此也可以执行用来让驾驶者自觉或镇静的处理。

如此，本发明的一个方式的车辆控制装置根据由受发光部能够取得的生命数据可以监视驾驶者的各种身体状态及其变化。然后，对应于其驾驶者的状态可以执行各种处理，以继续安全地驾驶，或者以免发生危险。

[变形例子]

本发明的一个方式通过使用受发光部，可以检测使用者的身体状态或精神状态而根据其状态执行处理。由此，除了车辆控制装置以外，也可以应用于各种用途。在此，说明将本发明的一个方式应用于游戏系统的例子。

图7A示出游戏系统60。游戏系统60包括主体61、控制器62及显示器63等。显示器63可以显示主体61输出的影像。主体61及控制器62通过无线通信进行数据收发。

控制器62包括一对握持部而沿着该握持部的表面设置受发光部20。此外，控制器62包括多个按钮。

控制器62可以将由受发光部20取得的受光数据通过无线通信实时输出到主体61。

主体61可以执行游戏程序。游戏程序也可以安装在主体61所包括的存储区域(HDD(Hard Disk Drive：硬盘驱动器)、SSD(Solid State Disk：固态驱动器)等)，也可以储存在快闪存储器、蓝光光盘、DVD等记录介质中。

主体61可以根据控制器62取得的受光数据生成生命数据。游戏程序可以根据该生命数据执行处理。

以下，作为游戏程序示出将本发明的一个方式应用于足球游戏的例子。

足球游戏中，设定游戏玩者可以操作的一个以上的角色。各角色被设定决定个体特征的多个固有参数。例如，作为固有参数，有速度、体力、集中力、带球技巧、射门技巧、传球技巧、防御技巧等。该固有参数根据角色的育成水平可能增减。

除了固有参数以外，各角色被设定变动参数。变动参数是根据游戏玩者的生命数据随时变化的参数。变动参数的种类可以与固有参数相同。或者，作为与固有参数以外的参数，也可以设定变动参数。

决定角色的特征的各参数根据各自固有参数及变动参数的两个决定。例如，角色的参数也可以为单纯的固有参数与变动参数之和或积，也可以根据规定的算式而决定。

在此，也可以具有对应于游戏玩者的生命数据增大(上升)的参数及减少(下降)的参数。例如，有可能随着游戏玩者的心律上升，集中力的参数减少，另一方面，带球技巧、防御技巧等参数增大。

在控制器62的受发光部20所取得的受光数据以无线传送到主体61。主体61内的数据生成部根据该受光数据生成生命数据。游戏程序根据该生命数据设定角色的变动参数。生命数据在游戏中随时被生成，对应于该生命数据的变化角色的变动参数也随时被更新。

图7B示出游戏玩者操作的角色71正在射门的情况的影像的一个例子的影像70。除了角色71以外，影像70内还示出射门区域72及信息73。

射门区域72表示射门后的球的轨迹范围。因为射门后的球的轨迹在射门区域72内，所以射门区域72越小射门精度越提高。射门区域72的大小、形状等受到例如集中力、射门技巧等角色的参数的影响。

在信息73中示出现在的游戏玩者的心律(65bpm)及表示心律的图像。因为心律影响到角色的集中力的参数，所以根据心律射门区域72的大小、形状等变化。

例如图7C示出心律为120bpm，比图7B的心律高得多的情况。图7C与图7B比较起来射门区域72扩大，因此可以知道射门精度低。

如此，通过将游戏玩者的生命数据与决定角色的特征的参数关联，可以提供富有临场感的游戏程序。并且，可以通过使用多个控制器62多个人同时玩，也可以通过因特网多个人在线同时玩。

以上是变形例子的说明。

本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。

(实施方式2)

在本实施方式中，说明本发明的一个方式的受发光装置。以下所示的显示装置可以适当地使用在实施方式1中说明的车辆控制装置的受发光部。

本发明的一个方式的受发光装置的受发光部包括受光元件(也称为受光器件)和发光元件(也称为发光器件)。受发光部具有使用发光元件显示图像的功能。并且，该受发光部具有使用受光元件拍摄的功能及检测的功能中的一方或双方。由此，本发明的一个方式的受发光装置也可以称为显示装置，受发光部也可以称为显示部。

另外，本发明的一个方式的受发光装置也可以包括受发光元件(也称为受发光器件)和发光元件。

首先，说明包括受光元件及发光元件的受发光装置。

本发明的一个方式的受发光装置在受发光部中包括受光元件及发光元件。在本发明的一个方式的受发光装置的受发光部中，发光元件以矩阵状配置，可以在该受发光部上显示图像。另外，在该受发光部中，受光元件以矩阵状配置，该受发光部也具有摄像功能和感测功能中的一方或双方。受发光部可以用于图像传感器或触控传感器等。也就是说，通过在受发光部中检测光，可以进行图像的摄像、对象物(指头或笔等)的触摸操作的检测等。此外，本发明的一个方式的受发光装置可以将发光元件用作传感器的光源。因此，不需要还设置受发光装置外部的受光部及光源，而可以减少电子设备的构件数量。

在本发明的一个方式的受发光装置中，由于在被对象物反射(或散射)包括在受发光部中的发光元件所发射的光时受光元件可以检测其反射光(或散射光)，因此在黑暗的环境下也可以进行摄像、触摸操作的检测等。

本发明的一个方式的受发光装置所包括的发光元件被用作显示元件(也称为显示器件)。

作为发光元件，优选使用OLED或QLED等EL元件(也称为EL器件)。作为EL元件所包含的发光物质，可以举出发射荧光的物质(荧光材料)、发射磷光的物质(磷光材料)、无机化合物(量子点材料等)、呈现热活化延迟荧光的物质(热活化延迟荧光(TADF)材料)等。作为发光元件，也可以使用微型发光二极管(Micro LED)等LED。

本发明的一个方式的受发光装置具有使用受光元件检测出光的功能。

当将受光元件用于图像传感器时，受发光装置能够使用受光元件拍摄图像。例如，受发光装置可以被用作扫描仪。

采用了本发明的一个方式的受发光装置的电子设备可以使用图像传感器的功能取得基于指纹、掌纹等生物数据的数据。也就是说，可以在受发光装置内设置生物识别用传感器。通过在受发光装置内设置生物识别用传感器，与分别设置受发光装置和生物识别用传感器的情况相比，可以减少电子设备的构件数量，由此可以实现电子设备的小型化及轻量化。

此外，在将受光元件用于触摸传感器的情况下，受发光装置可以使用受光元件检测出对象物的触摸操作。

作为受光元件，例如，可以使用pn型或pin型光电二极管。受光元件被用作检测入射到受光元件的光并产生电荷的光电转换元件(也称为光电转换器件)。受光元件所产生的电荷量取决于入射到受光元件的光量。

尤其是，作为受光元件，优选使用具有包含有机化合物的层的有机光电二极管。有机光电二极管容易实现薄型化、轻量化及大面积化且其形状及设计的自由度高，所以可以应用于各种各样的装置。

在本发明的一个方式中，作为发光元件使用有机EL元件(也称为有机EL器件)，作为受光元件使用有机光电二极管。有机EL元件及有机光电二极管能够形成在同一衬底上。因此，可以将有机光电二极管安装在使用有机EL元件的显示装置中。

在分别制造构成有机EL元件以及有机光电二极管的所有的层的情况下，成膜工序数非常多。但是，由于有机光电二极管包括多个可以与有机EL元件具有相同结构的层，因此通过一次性地形成可以与有机EL元件具有相同结构的层，可以抑制成膜工序数的增加。

例如，一对电极中的一个(公共电极)可以为受光元件与发光元件间共同使用的层。此外，例如，优选空穴注入层、空穴传输层、电子传输层以及电子注入层中的至少一个为在受光元件与发光元件之间共同使用的层。此外，例如，受光元件包括活性层且发光元件包括发光层，除了上述之外受光元件与发光元件可以具有同一结构。也就是说，只要将发光元件中的发光层置换为活性层，就可以制造受光元件。如此，因为在受光元件与发光元件之间共同使用层，可以减少成膜次数及掩模数，而可以减少受发光装置的制造工序及制造成本。此外，可以使用显示装置的现有制造设备及制造方法制造包括受光元件的受发光装置。

注意，有时受光元件与发光元件共同使用的层在发光元件中的功能和在受光元件中的功能不同。在本说明书中，根据发光元件中的功能而称呼结构要素。例如，空穴注入层在发光元件中被用作空穴注入层，在受光元件中被用作空穴传输层。同样，电子注入层在发光元件中被用作电子注入层，在受光元件中被用作电子传输层。另外，也有时受光元件与发光元件共同使用的层在发光元件中的功能和在受光元件中的功能相同。空穴传输层在发光元件及受光元件中都被用作空穴传输层，电子传输层在发光元件及受光元件中都被用作电子传输层。

接着，说明包括受发光元件和发光元件的受发光装置。注意，有时省略与上述同样的功能、作用及效果等的说明。

在本发明的一个方式的受发光装置中，具有呈现任意颜色的子像素包括受发光元件代替发光元件，并且呈现其他颜色的子像素包括发光元件。受发光元件具有发射光的功能(发光功能)和接收光的功能(受光功能)这两个功能。例如，在像素包括红色的子像素、绿色的子像素及蓝色的子像素这三个子像素的情况下，其中至少一个子像素包括受发光元件且其他子像素包括发光元件。因此，本发明的一个方式的受发光装置的受发光部具有使用受发光元件和发光元件的双方显示图像的功能。

受发光元件被用作发光元件和受光元件的双方，从而可以对像素附加受光功能而不增加像素所包含的子像素个数。由此，可以在维持像素的开口率(各子像素的开口率)及受发光装置的清晰度的同时将摄像功能和感测功能的一方或双方附加到受发光装置的受发光部。因此，与除了包括发光元件的子像素之外还设置包括受光元件的子像素的情况相比，本发明的一个方式的受发光装置可以提高像素的开口率并易于高清晰化。

在本发明的一个方式的受发光装置的受发光部中，受发光元件和发光元件以矩阵状配置，由此可以在该受发光部上显示图像。受发光部可以用于图像传感器或触控传感器等。本发明的一个方式的受发光装置可以将发光元件用作传感器的光源。因此在黑暗的环境下也可以进行摄像或触摸操作的检测等。

受发光元件可以通过组合有机EL元件和有机光电二极管来制造。例如，通过对有机EL元件的叠层结构追加有机光电二极管的活性层，可以制造受发光元件。再者，在组合有机EL元件和有机光电二极管来制造的受发光元件中通过一起形成能够具有与有机EL元件共同使用的结构的层，可以抑制成膜工序的增加。

例如，一对电极中的一个(公共电极)可以为受发光元件与发光元件间共同使用的层。此外，例如，优选空穴注入层、空穴传输层、电子传输层以及电子注入层中的至少一个为在受发光元件与发光元件之间共同使用的层。此外，例如，除了受光元件的活性层的有无之外，受发光元件与发光元件可以具有同一结构。也就是说，只要对发光元件追加受光元件的活性层，就可以制造受发光元件。如此，因为在受发光元件与发光元件之间共同使用层，可以减少成膜次数及掩模数，而可以减少受发光装置的制造工序及制造成本。此外，可以使用显示装置的现有制造设备及制造方法制造包括受发光元件的受发光装置。

此外，受发光元件所包括的层有时在用作受光元件时和用作发光元件时分别具有不同的功能。在本说明书中，根据受发光元件用作发光元件时的功能称呼构成要素。

本实施方式的受发光装置具有使用发光元件及受发光元件显示图像的功能。也就是说，发光元件及受发光元件被用作显示元件。

本实施方式的受发光装置具有使用受发光元件检测出光的功能。受发光元件能够检测出其波长比受发光元件本身所发射的光短的光。

当将受发光元件用于图像传感器时，本实施方式的受发光装置能够使用受发光元件拍摄图像。此外，在将受发光元件用于触摸传感器的情况下，本实施方式的受发光装置使用受发光元件检测出对象物的触摸操作。

受发光元件被用作光电转换元件。受发光元件可以通过对上述发光元件的结构追加受光元件的活性层而制造。受发光元件例如可以使用pn型或pin型光电二极管的活性层。

尤其是，受发光元件优选使用具有包含有机化合物的层的有机光电二极管的活性层。有机光电二极管容易实现薄型化、轻量化及大面积化且其形状及设计的自由度高，所以可以应用于各种各样的装置。

以下参照附图说明作为本发明的一个方式的受发光装置的一个例子的显示装置。

[显示装置的结构例子1]

〔结构例子1-1〕

图8A示出显示面板200的示意图。显示面板200包括衬底201、衬底202、受光元件212、发光元件211R、发光元件211G、发光元件211B、功能层203等。

发光元件211R、发光元件211G、发光元件211B及受光元件212设置在衬底201与衬底202之间。发光元件211R、发光元件211G、发光元件211B分别发射红色(R)、绿色(G)或蓝色(B)的光。注意，以下在不区别发光元件211R、发光元件211G及发光元件211B时有时将它们记为发光元件211。

显示面板200具有配置为矩阵状的多个像素。一个像素具有一个以上的子像素。一个子像素具有一个发光元件。例如，像素可以采用具有三个子像素的结构(R、G、B的三种颜色或黄色(Y)、青色(C)及品红色(M)的三种颜色等)或具有四个子像素的结构(R、G、B、白色(W)的四种颜色或者R、G、B、Y的四种颜色等)。再者，像素具有受光元件212。受光元件212可以设置在所有像素中，也可以设置在一部分像素中。此外，一个像素也可以具有多个受光元件212。

图8A示出指头220触摸衬底202的表面的样子。发光元件211G所发射的光的一部分被衬底202与指头220的接触部反射。然后，反射光的一部分入射到受光元件212，由此可以检测出指头220触摸衬底202。也就是说，显示面板200可以被用作触摸面板。

功能层203包括驱动发光元件211R、发光元件211G及发光元件211B的电路以及驱动受光元件212的电路。功能层203中设置有开关、晶体管、电容器、布线等。另外，当以无源矩阵方式驱动发光元件211R、发光元件211G、发光元件211B及受光元件212时，也可以不设置开关、晶体管等。

显示面板200优选具有检测指头220的指纹的功能。图8B示意性地示出指头220触摸衬底202的状态下的接触部的放大图。此外，图8B示出交替排列的发光元件211和受光元件212。

指头220的指纹由凹部及凸部形成。因此，指纹的凸部如图8B所示地触摸衬底202。

有个表面或界面等所反射的光有规则反射和漫反射。规则反射光是入射角与反射角一致的指向性较高的光，漫反射光是强度的角度依赖性低的指向性较低的光。在指头220的表面所反射的光中，与规则反射相比漫反射的成分为主。另一方面，在衬底202与大气的界面所反射的光中，规则反射的成分为主。

在指头220与衬底202的接触面或非接触面上反射并入射到位于它们正下的受光元件212的光强度是将规则反射光与漫反射光加在一起的光强度。如上所述那样，在指头220的凹部中指头220不触摸衬底202，由此规则反射光(以实线箭头表示)为主，在其凸部中指头220触摸衬底202，由此从指头220反射的漫反射光(以虚线箭头表示)为主。因此，位于凹部正下的受光元件212所接收的光强度高于位于凸部正下的受光元件212。由此，可以拍摄指头220的指纹。

当受光元件212的排列间隔小于指纹的两个凸部间的距离，优选小于邻接的凹部与凸部间的距离时，可以获得清晰的指纹图像。由于人的指纹的凹部与凸部的间隔大致为200μm，所以受光元件212的排列间隔例如为400μm以下，优选为200μm以下，更优选为150μm以下，进一步优选为100μm以下，进一步优选为50μm以下，且为1μm以上，优选为10μm以上，更优选为20μm以上。

图8C示出由显示面板200拍摄的指纹图像的例子。在图8C中，在拍摄范围223内以虚线示出指头220的轮廓，并以点划线示出接触部221的轮廓。在接触部221内，通过利用入射到受光元件212的光量的不同可以拍摄对比度高的指纹222。

显示面板200也可以被用作触摸面板、数位板。图8D示出在将触屏笔225的顶端接触于衬底202的状态下将其向虚线箭头的方向滑动的样子。

如图8D所示，通过在触屏笔225的顶端与衬底202接触的面扩散的漫反射光入射到位于被该接触面重叠的部分的受光元件212，可以以高精度检测触屏笔225的顶端的位置。

图8E示出显示面板200所检测出的触屏笔225的轨迹226的例子。显示面板200可以以高位置精度检测出触屏笔225等检测对象的位置，所以可以在描绘应用程序等中进行高精度的描绘。此外，与使用静电电容式触摸传感器或电磁感应型触摸笔等的情况不同，即便是绝缘性高的被检测体也可以检测出位置，所以可以使用各种书写工具(例如笔、玻璃笔、羽毛笔等)，而与触屏笔225的尖端部的材料无关。

在此，图8F至图8H示出可用于显示面板200的像素的一个例子。

图8F及图8G所示的像素各自包括红色(R)的发光元件211R、绿色(G)的发光元件211G、蓝色(B)的发光元件211B及受光元件212。像素各自包括用来使发光元件211R、发光元件211G、发光元件211B及受光元件212驱动的像素电路。

图8F示出以2×2的矩阵状配置有三个发光元件及一个受光元件的例子。图8G示出一列上排列有三个发光元件且其下一侧配置有横向长的一个受光元件212的例子。

图8H所示的像素是包括白色(W)的发光元件211W的例子。在此，一列上配置有四个子像素，其下一侧配置有受光元件212。

注意，像素的结构不局限于上述例子，也可以采用各种各样的配置方法。

〔结构例子1-2〕

下面，说明包括发射可见光的发光元件、发射红外光的发光元件及受光元件的结构例子。

图9A所示的显示面板200A以对图8A所示的结构追加的方式包括发光元件211IR。发光元件211IR发射红外光IR。此时，作为受光元件212，优选使用至少能够接收发光元件211IR所发射的红外光IR的元件。另外，作为受光元件212，更优选使用能够接收可见光和红外光的双方的元件。

如图9A所示，在指头220触摸衬底202时，从发光元件211IR发射的红外光IR被指头220反射，该反射光的一部分入射到受光元件212，由此可以取得指头220的位置数据。

图9B至图9D示出可用于显示面板200A的像素的一个例子。

图9B示出一列上排列有三个发光元件且其下侧横向配置有发光元件211IR及受光元件212的例子。此外，图9C示出一列上排列有包括发光元件211IR的四个发光元件且其下侧配置有受光元件212的例子。

图9D示出以发光元件211IR为中心四个方向上配置有三个发光元件及受光元件212的例子。

在图9B至图9D所示的像素中，各发光元件的位置可以互相调换，发光元件与受光元件的位置可以互相调换。

〔结构例子1-3〕

以下，说明包括发射可见光的发光元件以及发射可见光且接收可见光的受发光元件的结构的例子。

图10A所示的显示面板200B包括发光元件211B、发光元件211G及发光元件213R。受发光元件213R具有作为发射红色(R)的光的发光元件的功能以及作为接收可见光的光电转换元件的功能。图10A示出受发光元件213R接收发光元件211G所发射的绿色(G)的光的例子。注意，受发光元件213R也可以接收发光元件211B所发射的蓝色(B)的光。另外，受发光元件213R也可以接收绿色光和蓝色光的双方。

例如，受发光元件213R优选接收其波长比受发光元件213R本身所发射的光短的光。或者，受发光元件213R也可以接收其波长比本身所发射的光长的光(例如红外光)。受发光元件213R可以接收与本身所发射的光相同程度的波长，但此时也接收本身所发射的光而有时发光效率下降。因此，受发光元件213R优选以发射光谱的峰尽量不重叠于吸收光谱的峰的方式构成。

此外，在此受发光元件所发射的光不局限于红色光。另外，发光元件所发射的光也不局限于绿色光与蓝色光的组合。例如，作为受发光元件可以采用发射绿色光或蓝色光且接收与本身所发射的光不同波长的光的元件。

如此，通过受发光元件213R兼用作发光元件和受光元件，可以减少配置在一个像素中的元件的个数。因此，容易实现高清晰化、高开口率化及高分辨率化等。

图10B至图10I示出可用于显示面板200B的像素的一个例子。

图10B示出受发光元件213R、发光元件211G及发光元件211B排列成一列的例子。图10C示出发光元件211G及发光元件211B在纵方向上交替地排列且受发光元件213R配置在它们旁边的例子。

图10D示出以2×2的矩阵状配置三个发光元件(发光元件211G、发光元件211B及发光元件211X)以及一个受发光元件的例子。发光元件211X是发射R、G、B以外的光的元件。作为R、G、B以外的光，可以举出白色(W)光、黄色(Y)光、青色(C)光、品红色(M)光、红外光(IR)及紫外光(UV)等光。在发光元件211X发射红外光时，受发光元件优选具有检测红外光的功能或者检测可见光及红外光的双方的功能。可以根据传感器的用途决定受发光元件所检测的光的波长。

图10E示出两个像素。包括以虚线围绕的三个元件的区域相当于一个像素。每个像素都包括发光元件211G、发光元件211B及受发光元件213R。在图10E中的左侧像素中，在与受发光元件213R相同的行上配置发光元件211G且在与受发光元件213R相同的列上配置发光元件211B。在图10E中的右侧像素中，在与受发光元件213R相同的行上配置发光元件211G且在与发光元件211G相同的列上配置发光元件211B。在图10E所示的像素布局中，在第奇数行和第偶数行上，受发光元件213R、发光元件211G及发光元件211B反复地配置，并且在各列中，第奇数行及第偶数行分别配置有互不相同的颜色的发光元件或受发光元件。

图10F示出采用Pentile排列的四个像素，相邻的两个像素包括发射组合不同的两个颜色的光的发光元件或受发光元件。图10F示出发光元件或受发光元件的顶面形状。

图10F中的左上的像素及右下的像素包括受发光元件213R及发光元件211G。另外，右上的像素及左下的像素包括发光元件211G及发光元件211B。就是说，在图10F所示的例子中，各像素设置有发光元件211G。

发光元件及受发光元件的顶面形状没有特别的限制，可以采用圆形、椭圆形、多角形、角部带弧形的多角形等。在图10F等中，作为发光元件及受发光元件的顶面形状示出大约倾斜45度的正方形(菱形)的例子。注意，各颜色的发光元件及受发光元件的顶面形状可以互不相同，也可以一部分或所有颜色中相同。

各颜色的发光元件及受发光元件的发光区域(或受发光区域)的尺寸可以彼此不同，也可以一部分或所有颜色中相同。例如，在图10F中，也可以使设置在各像素中的发光元件211G的发光区域的面积小于其他元件的发光区域(或受发光区域)。

图10G示出图10F所示的像素排列的变形例子。具体而言，图10G的结构可以通过将图10F的结构旋转了45度来得到。在图10F中说明一个像素包括两个元件，但是如图10G所示，也可以说由四个元件构成一个像素。

图10H是图10F所示的像素排列的变形例子。图10H中的左上的像素及右下的像素包括受发光元件213R及发光元件211G。另外，右上的像素及左下的像素包括受发光元件213R及发光元件211B。就是说，在图10H所示的例子中，各像素设置有受发光元件213R。各像素设置有受发光元件213R，所以与图10F所示的结构相比，图10H所示的结构可以以高清晰度进行摄像。由此，例如可以提高生物识别的精度。

图10I是图10H所示的像素排列的变形例子，可以通过将该像素排列旋转了45度来得到。

在图10I中，假设由四个元件(两个发光元件及两个受发光元件)构成一个像素来进行说明。如此，在一个像素包括多个具有受光功能的受发光元件时，可以以高清晰度进行摄像。因此，可以提高生物识别的精度。例如，摄像的清晰度可以高达显示清晰度乘以根2。

具有图10H或图10I所示的结构的显示装置包括p个(p为2以上的整数)第一发光元件、q个(q为2以上的整数)第二发光元件及r个(r为大于p且大于q的整数)受发光元件。p及r满足r＝2p。此外，p、q、r满足r＝p+q。第一发光元件及第二发光元件中的一个发射绿色光，另一个发射蓝色光。受发光元件发射红色光且具有受光功能。

例如，当使用受发光元件检测接触操作时，来自光源的发光优选不容易被使用者看到。蓝色光的可见度低于绿色光，由此优选使用发射蓝色光的发光元件作为光源。因此，受发光元件优选具有受蓝色光的功能。注意，不局限于此，也可以根据受发光元件的灵敏度适当地选择用作光源的发光元件。

如上所述，各种排列的像素可以应用于本实施方式的显示装置。

[器件结构]

接着，对可用于本发明的一个方式的显示装置的发光元件、受光元件及受发光元件的详细结构进行说明。

本发明的一个方式的显示装置可以采用如下任意结构：向与形成有发光元件的衬底相反的方向射出光的顶部发射结构；向与形成有发光元件的衬底相同的方向射出光的底部发射结构；从两面射出光的双面发射结构。

在本实施方式中，以顶部发射结构的显示装置为例进行说明。

注意，在本说明书等中，除非另有说明，否则即便在对包括多个要素(发光元件、发光层等)的结构进行说明的情况下，当说明各要素间的共同部分时，省略其符号的字母。例如，当说明在发光层283R及发光层283G等中共同的事项时，有时记为发光层283。

图11A所示的显示装置280A包括受光元件270PD、发射红色(R)的光的发光元件270R、发射绿色(G)的光的发光元件270G及发射蓝色(B)的光的发光元件270B。

各发光元件依次层叠有像素电极271、空穴注入层281、空穴传输层282、发光层、电子传输层284、电子注入层285及公共电极275。发光元件270R包括发光层283R，发光元件270G包括发光层283G，发光元件270B包括发光层283B。发光层283R包含发射红色的光的发光物质，发光层283G包含发射绿色的光的发光物质，发光层283B包含发射蓝色的光的发光物质。

发光元件是向像素电极271与公共电极275之间施加电压而将光发射到公共电极275一侧的电致发光元件。

受光元件270PD依次层叠有像素电极271、空穴注入层281、空穴传输层282、活性层273、电子传输层284、电子注入层285及公共电极275。

受光元件270PD是接收从显示装置280A的外部入射的光并将其转换为电信号的光电转换元件。

在本实施方式中，对在发光元件及受光元件中像素电极271都被用作阳极且公共电极275都被用作阴极的情况进行说明。也就是说，通过将反向偏压施加到像素电极271与公共电极275之间来驱动受光元件，可以检测出入射到受光元件的光而产生电荷并以电流的方式取出。

在本实施方式的显示装置中，受光元件270PD的活性层273使用有机化合物。受光元件270PD的活性层273以外的层可以采用与发光元件相同的结构。由此，只要在发光元件的制造工序中追加形成活性层273的工序，就可以在形成发光元件的同时形成受光元件270PD。此外，发光元件与受光元件270PD可以形成在同一衬底上。因此，可以在不需大幅度增加制造工序的情况下在显示装置内设置受光元件270PD。

在显示装置280A中，示出分别形成受光元件270PD的活性层273及发光元件的发光层283而其他层由受光元件270PD和发光元件共同使用的例子。但是，受光元件270PD及发光元件的结构不局限于此。除了活性层273及发光层283以外，受光元件270PD及发光元件也可以包括其他分别形成的层。受光元件270PD与发光元件优选共同使用一个以上的层(公共层)。由此，可以在不需大幅度增加制造工序的情况下在显示装置内设置受光元件270PD。

作为像素电极271与公共电极275中的提取光一侧的电极使用使可见光透过的导电膜。此外，作为不提取光一侧的电极优选使用反射可见光的导电膜。

本实施方式的显示装置所包括的发光元件优选采用光学微腔谐振器(微腔)结构。因此，发光元件所包括的一对电极中的一个优选为对可见光具有透过性及反射性的电极(半透过·半反射电极)，另一个优选为对可见光具有反射性的电极(反射电极)。当发光元件具有微腔结构时，可以在两个电极之间使从发光层得到的发光谐振，并且可以增强从发光元件射出的光。

注意，半透过·半反射电极可以采用反射电极与对可见光具有透过性的电极(也称为透明电极)的叠层结构。

透明电极的光透过率为40％以上。例如，在发光元件中，优选使用对可见光(波长为400nm以上且小于750nm的光)的透过率为40％以上的电极。半透过·半反射电极的对可见光的反射率为10％以上且95％以下，优选为30％以上且80％以下。反射电极的对可见光的反射率为40％以上且100％以下，优选为70％以上且100％以下。另外，这些电极的电阻率优选为1×10^-2Ωcm以下。此外，在发光元件发射近红外光(波长为750nm以上且1300nm以下的光)时，优选这些电极的对近红外光的透过率或反射率与对可见光的透过率或反射率同样地满足上述数值范围。

发光元件至少包括发光层283。作为发光层283以外的层，发光元件还可以包括包含空穴注入性高的物质、空穴传输性高的物质、空穴阻挡材料、电子传输性高的物质、电子注入性高的物质、电子阻挡材料或双极性的物质(电子传输性及空穴传输性高的物质)等的层。

例如，发光元件及受光元件可以共同使用空穴注入层、空穴传输层、电子传输层和电子注入层中的一个以上。另外，发光元件及受光元件可以分别形成空穴注入层、空穴传输层、电子传输层和电子注入层中的一个以上。

空穴注入层是将空穴从阳极注入到空穴传输层的包含空穴注入性高的材料的层。作为空穴注入性高的材料，可以使用包含空穴传输性材料及受体材料(电子受体材料)的复合材料或芳香胺化合物等。

在发光元件中，空穴传输层是通过空穴注入层将从阳极注入的空穴传输到发光层的层。在受光元件中，空穴传输层是将根据入射到活性层中的光所产生的空穴传输到阳极的层。空穴传输层是包含空穴传输性材料的层。作为空穴传输性材料，优选采用空穴迁移率为1×10^-6cm²/Vs以上的物质。注意，只要空穴传输性比电子传输性高，就可以使用上述以外的物质。作为空穴传输性材料，优选使用富π电子型杂芳族化合物(例如，咔唑衍生物、噻吩衍生物、呋喃衍生物等)、芳香胺(具有芳香胺骨架的化合物)等空穴传输性高的材料。

在发光元件中，电子传输层是通过电子注入层将阴极所注入的电子传输到发光层的层。在受光元件中，电子传输层是将基于入射到活性层中的光而产生的电子传输到阴极的层。电子传输层是包含电子传输性材料的层。作为电子传输性材料，优选采用电子迁移率为1×10^-6cm²/Vs以上的物质。注意，只要电子传输性比空穴传输性高，就可以使用上述以外的物质。作为电子传输性材料，可以使用包含喹啉骨架的金属配合物、包含苯并喹啉骨架的金属配合物、包含噁唑骨架的金属配合物、包含噻唑骨架的金属配合物、噁二唑衍生物、三唑衍生物、咪唑衍生物、噁唑衍生物、噻唑衍生物、菲咯啉衍生物、包含喹啉配体的喹啉衍生物、苯并喹啉衍生物、喹喔啉衍生物、二苯并喹喔啉衍生物、吡啶衍生物、联吡啶衍生物、嘧啶衍生物以及含氮杂芳族化合物等缺π电子型杂芳族化合物等的电子传输性高的材料。

电子注入层是将电子从阴极注入到电子传输层的包含电子注入性高的材料的层。作为电子注入性高的材料，可以使用碱金属、碱土金属或者包含上述物质的化合物。作为电子注入性高的材料，也可以使用包含电子传输性材料及供体性材料(电子供体性材料)的复合材料。

发光层283是包含发光物质的层。发光层283可以包含一种或多种发光物质。作为发光物质，适当地使用呈现蓝色、紫色、蓝紫色、绿色、黄绿色、黄色、橙色、红色等发光颜色的物质。此外，作为发光物质，也可以使用发射近红外光的物质。

作为发光物质，可以举出荧光材料、磷光材料、TADF材料、量子点材料等。

作为荧光材料，例如可以举出芘衍生物、蒽衍生物、三亚苯衍生物、芴衍生物、咔唑衍生物、二苯并噻吩衍生物、二苯并呋喃衍生物、二苯并喹喔啉衍生物、喹喔啉衍生物、吡啶衍生物、嘧啶衍生物、菲衍生物、萘衍生物等。

作为磷光材料，例如可以举出具有4H-三唑骨架、1H-三唑骨架、咪唑骨架、嘧啶骨架、吡嗪骨架或吡啶骨架的有机金属配合物(尤其是铱配合物)、以具有吸电子基团的苯基吡啶衍生物为配体的有机金属配合物(尤其是铱配合物)、铂配合物、稀土金属配合物等。

发光层283除了发光物质(客体材料)以外还可以包含一种或多种有机化合物(主体材料、辅助材料等)。作为一种或多种有机化合物，可以使用在本实施方式中说明的空穴传输材料和电子传输材料中的一方或双方。此外，作为一种或多种有机化合物，也可以使用双极性材料或TADF材料。

例如，发光层283优选包含磷光材料、容易形成激基复合物的空穴传输材料及电子传输材料的组合。通过采用这样的结构，可以高效地得到利用从激基复合物到发光物质(磷光材料)的能量转移的ExTET(Exciplex-Triplet Energy Transfer：激基复合物-三重态能量转移)的发光。此外，通过选择形成如下激基复合物的组合，该激基复合物呈现与发光物质的最低能量一侧的吸收带的波长重叠的发光，可以使能量转移变得顺利，从而高效地得到发光。通过采用上述结构，可以同时实现发光元件的高效率、低电压驱动以及长寿命。

关于形成激基复合物的材料的组合，空穴传输材料的HOMO能级(最高占有分子轨道能级)优选为电子传输材料的HOMO能级以上的值。空穴传输材料的LUMO能级(最低未占有分子轨道能级)优选为电子传输材料的LUMO能级以上的值。材料的LUMO能级及HOMO能级可以从通过循环伏安(CV)测量测得的材料的电化学特性(还原电位及氧化电位)求出。

注意，激基复合物的形成例如可以通过如下方法确认：对空穴传输材料的发射光谱、电子传输材料的发射光谱及混合这些材料而成的混合膜的发射光谱进行比较，当观察到混合膜的发射光谱比各材料的发射光谱向长波长一侧漂移(或者在长波长一侧具有新的峰)的现象时说明形成有激基复合物。或者，对空穴传输材料的瞬态光致发光(PL)、电子传输材料的瞬态PL及混合这些材料而成的混合膜的瞬态PL进行比较，当观察到混合膜的瞬态PL寿命与各材料的瞬态PL寿命相比具有长寿命成分或者延迟成分的比例变大等瞬态响应不同时说明形成有激基复合物。此外，可以将上述瞬态PL称为瞬态电致发光(EL)。换言之，与对空穴传输材料的瞬态EL、电子传输材料的瞬态EL及这些材料的混合膜的瞬态EL进行比较，观察瞬态响应的不同，可以确认激基复合物的形成。

活性层273包含半导体。作为该半导体，可以举出硅等无机半导体及包含有机化合物的有机半导体。在本实施方式中，示出使用有机半导体作为活性层273含有的半导体的例子。通过使用有机半导体，可以以同一方法(例如真空蒸镀法)形成发光层283和活性层273，并可以共同使用制造设备，所以是优选的。

作为活性层273含有的n型半导体的材料，可以举出富勒烯(例如C₆₀、C₇₀等)、富勒烯衍生物等具有电子受体性的有机半导体材料。富勒烯具有足球形状，该形状在能量上稳定。富勒烯的HOMO能级及LUMO能级都深(低)。因为富勒烯的LUMO能级较深，所以电子受体性(受体性)极高。一般地，当如苯那样π电子共轭(共振)在平面上扩展时，电子供体性(供体性)变高。另一方面，富勒烯具有球形状，尽管π电子广泛扩展，但是电子受体性变高。在电子受体性较高时，高速且高效地引起电荷分离，所以对受光元件来说是有益的。C₆₀、C₇₀都在可见光区域中具有宽吸收带，尤其是C₇₀的π电子共轭类大于C₆₀，在长波长区域中也具有宽吸收带，所以是优选的。

作为n型半导体的材料，可以举出具有喹啉骨架的金属配合物、具有苯并喹啉骨架的金属配合物、具有噁唑骨架的金属配合物、具有噻唑骨架的金属配合物、噁二唑衍生物、三唑衍生物、咪唑衍生物、噁唑衍生物、噻唑衍生物、菲罗啉衍生物、喹啉衍生物、苯并喹啉衍生物、喹喔啉衍生物、二苯并喹喔啉衍生物、吡啶衍生物、联吡啶衍生物、嘧啶衍生物、萘衍生物、蒽衍生物、香豆素衍生物、若丹明衍生物、三嗪衍生物、醌衍生物等。

作为活性层273含有的p型半导体的材料，可以举出铜(II)酞菁(Copper(II)phthalocyanine：CuPc)、四苯基二苯并二茚并芘(Tetraphenyldibenzoperiflanthene：DBP)、酞菁锌(Zinc Phthalocyanine：ZnPc)、锡酞菁(SnPc)、喹吖啶酮等具有电子供体性的有机半导体材料。

此外，作为p型半导体的材料，可以举出咔唑衍生物、噻吩衍生物、呋喃衍生物、具有芳香胺骨架的化合物等。再者，作为p型半导体的材料，可以举出萘衍生物、蒽衍生物、芘衍生物、三亚苯衍生物、芴衍生物、吡咯衍生物、苯并呋喃衍生物、苯并噻吩衍生物、吲哚衍生物、二苯并呋喃衍生物、二苯并噻吩衍生物、吲哚咔唑衍生物、卟啉衍生物、酞菁衍生物、萘酞菁衍生物、喹吖啶酮衍生物、聚亚苯亚乙烯衍生物、聚对亚苯衍生物、聚芴衍生物、聚乙烯咔唑衍生物、聚噻吩衍生物等。

具有电子供体性的有机半导体材料的HOMO能级优选比具有电子接收性的有机半导体材料的HOMO能级浅(高)。具有电子供体性的有机半导体材料的LUMO能级优选比具有电子接收性的有机半导体材料的LUMO能级浅(高)。

优选使用球状的富勒烯作为具有电子接收性的有机半导体材料，且优选使用其形状与平面相似的有机半导体材料作为具有电子供体性的有机半导体材料。形状相似的分子具有容易聚集的趋势，当同一种分子凝集时，因分子轨道的能级相近而可以提高载流子传输性。

例如，优选共蒸镀n型半导体和p型半导体形成活性层273。此外，也可以层叠n型半导体和p型半导体形成活性层273。

发光元件及受光元件可以使用低分子类化合物或高分子类化合物，还可以包含无机化合物。构成发光元件及受光元件的层可以通过蒸镀法(包括真空蒸镀法)、转印法、印刷法、喷墨法、涂敷法等的方法形成。

图11B所示的显示装置280B与显示装置280A不同之处是：受光元件270PD和发光元件270R具有相同结构。

受光元件270PD和发光元件270R共享活性层273和发光层283R。

在此，受光元件270PD可以采用与发射比要检测的光的波长长的光的发光元件相同的结构。例如，检测蓝色的光的结构的受光元件270PD可以采用与发光元件270R和发光元件270G中的一方或双方相同的结构。例如，检测绿色的光的结构的受光元件270PD可以采用与发光元件270R相同的结构。

与受光元件270PD及发光元件270R具有包括分别形成的层的结构的情况相比，在将受光元件270PD及发光元件270R形成为相同结构的情况下，可以减少成膜工序数以及掩模数。由此，可以减少显示装置的制造工序数以及制造成本。

另外，与受光元件270PD及发光元件270R具有包括分别形成的层的结构的情况相比，在将受光元件270PD及发光元件270R形成为相同结构的情况下，可以减小错位的余地。由此，可以提高像素的开口率并提高光提取效率。由此，可以延长发光元件的使用寿命。另外，显示装置可以显示高亮度。另外，也可以提高显示装置的清晰度。

发光层283R包含发射红色的光的发光材料。活性层273包含吸收其波长比红色的光短的光(例如，绿色的光和蓝色的光中的一方或双方)的有机化合物。活性层273优选包括不容易吸收红色的光且吸收其波长比红色的光短的光的有机化合物。由此，从发光元件270R高效地提取红色的光，受光元件270PD可以高精度地检测出其波长比红色的光短的光。

另外，虽然示出在发光装置280B中发光元件270R及受光元件270PD具有相同结构的例子，但是发光元件270R及受光元件270PD也可以具有彼此不同的厚度的光学调整层。

图12A及图12B所示的显示装置280C包括发射红色(R)的光且具有受光功能的受发光元件270SR、发光元件270G以及发光元件270B。发光元件270G及发光元件270B的结构可以参照上述显示装置280A等。

受发光元件270SR依次层叠有像素电极271、空穴注入层281、空穴传输层282、活性层273、发光层283R、电子传输层284、电子注入层285及公共电极275。受发光元件270SR具有与上述显示装置280B中的发光元件270R及受光元件270PD相同的结构。

图12A示出受发光元件270SR被用作发光元件的情况。图12A示出发光元件270B发射蓝色光，发光元件270G发射绿色光，并且受发光元件270SR发射红色光的例子。

图12B示出受发光元件270SR被用作受光元件的情况。图12B示出受发光元件270SR接收发光元件270B所发射的蓝色光以及发光元件270G所发射的绿色光的例子。

发光元件270B、发光元件270G及受发光元件270SR都包括像素电极271及公共电极275。在本实施方式中，以像素电极271被用作阳极且公共电极275被用作阴极的情况为例进行说明。通过将反向偏压施加到像素电极271与公共电极275之间来驱动受发光元件270SR，可以检测出入射到受发光元件270SR的光并产生电荷，由此可以将其提取为电流。

可以说受发光元件270SR是对发光元件追加活性层273的结构。换言之，只要对发光元件的制造工序追加形成活性层273的工序就可以在形成发光元件的同时形成受发光元件270SR。另外，可以将发光元件及受发光元件形成在同一衬底上。因此，可以使显示部具有摄像功能和传感功能中的一方或双方而无需大幅度地增加制造工序。

对发光层283R及活性层273的层叠顺序没有限制。图12A及图12B示出空穴传输层282上设置有活性层273且活性层273上设置有发光层283R的例子。发光层283R和活性层273的层叠顺序也可以相互调换。

此外，受发光元件可以不包括空穴注入层281、空穴传输层282、电子传输层284和电子注入层285中的至少一层。此外，受发光元件也可以包括空穴阻挡层、电子阻挡层等其他功能层。

在受发光元件中，作为提取光一侧的电极使用透过可见光的导电膜。另外，作为不提取光一侧的电极使用反射可见光的导电膜。

构成受发光元件的各层的功能及材料与构成发光元件及受光元件的各层的功能及材料相同，所以省略详细说明。

图12C至图12G示出受发光元件的叠层结构的例子。

图12C所示的受发光元件包括第一电极277、空穴注入层281、空穴传输层282、发光层283R、活性层273、电子传输层284、电子注入层285及第二电极278。

图12C示出空穴传输层282上设置有发光层283R且发光层283R上层叠有活性层273的例子。

如图12A至图12C所示，活性层273与发光层283R也可以彼此接触。

此外，优选在活性层273与发光层283R间设置缓冲层。此时，缓冲层优选具有空穴传输性及电子传输性。例如，作为缓冲层优选使用具有双极性的物质。或者，作为缓冲层可以使用空穴注入层、空穴传输层、电子传输层、电子注入层、空穴阻挡层和电子阻挡层等中的至少一个层。图12D示出作为缓冲层使用空穴传输层282的例子。

通过在活性层273与发光层283R之间设置缓冲层，可以抑制激发能从发光层283R转移到活性层273。另外，可以使用缓冲层调整微腔结构的光路长度(腔长)。因此，可以从在活性层273与发光层283R之间的包括缓冲层的受发光元件获取高发光效率。

图12E示出在空穴注入层281上依次层叠有空穴传输层282-1、活性层273、空穴传输层282-2、发光层283R的叠层结构的例子。空穴传输层282-2被用作缓冲层。空穴传输层282-1及空穴传输层282-2既可以包含相同的材料又可以包含不同的材料。另外，也可以使用可用于上述缓冲层的层代替空穴传输层282-2。另外，也可以调换活性层273和发光层283R的位置。

图12F所示的受发光元件与图12A所示的受发光元件不同之处在于不包括空穴传输层282。如此，受发光元件也可以不包括空穴注入层281、空穴传输层282、电子传输层284和电子注入层285中的至少一个层。另外，受发光元件也可以包括空穴阻挡层或电子阻挡层等其他功能层。

图12G所示的受发光元件与图12A所示的受发光元件的不同之处在于不包括活性层273及发光层283R而包括兼用作发光层及活性层的层289。

作为兼用作发光层及活性层的层，例如可以使用包含可以用于活性层273的n型半导体、可以用于活性层273的p型半导体以及可以用于发光层283R的发光物质的三个材料的层。

此外，n型半导体及p型半导体的混合材料的吸收光谱的最低能量一侧的吸收带与发光物质的发射光谱(PL光谱)最大峰优选不重叠，更优选具有充分距离。

[显示装置的结构例子2]

以下说明本发明的一个方式的显示装置的详细结构。在此，特别说明包括受光元件及发光元件的显示装置的例子。

〔结构例子2-1〕

图13A是显示装置300A的截面图。显示装置300A包括衬底351、衬底352、受光元件310及发光元件390。

发光元件390依次层叠有像素电极391、缓冲层312、发光层393、缓冲层314及公共电极315。缓冲层312可以具有空穴注入层和空穴传输层中的一方或双方。发光层393包含有机化合物。缓冲层314可以具有电子注入层和电子传输层中的一方或双方。发光元件390具有发射可见光321的功能。此外，显示装置300A还可以包括具有发射红外光的功能的发光元件。

受光元件310依次层叠有像素电极311、缓冲层312、活性层313、缓冲层314及公共电极315。活性层313包含有机化合物。受光元件310具有检测可见光的功能。另外，受光元件310还可以包括检测红外光的功能。

缓冲层312、缓冲层314及公共电极315是发光元件390及受光元件310共同使用的层而跨着设置在发光元件390及受光元件310上。缓冲层312、缓冲层314及公共电极315具有重叠于活性层313及像素电极311的部分、重叠于发光层393及像素电极391的部分以及既不重叠于活性层313及像素电极311也不重叠于发光层393及像素电极391的部分。

在本实施方式中，说明在发光元件390和受光元件310各自中像素电极被用作阳极且公共电极315被用作阴极的情况。也就是说，通过将反向偏压施加到像素电极311与公共电极315之间来驱动受光元件310，显示装置300A可以检测出入射到受光元件310的光来产生电荷，由此可以将其提取为电流。

像素电极311、像素电极391、缓冲层312、活性层313、缓冲层314、发光层393及公共电极315各自可以具有单层结构或叠层结构。

像素电极311和像素电极391都位于绝缘层414上。各像素电极可以使用同一材料及同一工序形成。像素电极311及像素电极391的端部被分隔壁416覆盖。彼此邻接的两个像素电极隔着分隔壁416彼此电绝缘(也称为电分离)。

分隔壁416优选使用有机绝缘膜。作为能够用于有机绝缘膜的材料，例如可以使用丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、环氧树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺酰胺树脂、硅氧烷树脂、苯并环丁烯类树脂、酚醛树脂及这些树脂的前体等。分隔壁416是使可见光透过的层。代替分隔壁416也可以设置遮断可见光的分隔壁。

公共电极315是受光元件310与发光元件390共同使用的层。

受光元件310及发光元件390所包括的一对电极可以使用相同的材料并具有相同的厚度等。由此，可以降低显示装置的制造成本并使制造工序简化。

显示装置300A在一对衬底(衬底351及衬底352)之间包括受光元件310、发光元件390、晶体管331及晶体管332等。

在受光元件310中，位于像素电极311与公共电极315之间的缓冲层312、活性层313及缓冲层314各自可以被称为有机层(包含有机化合物的层)。像素电极311优选具有反射可见光的功能。公共电极315具有使可见光透过的功能。在受光元件310检测出红外光的情况下，公共电极315具有使红外光透过的功能。此外，像素电极311优选具有反射红外光的功能。

受光元件310具有检测光的功能。具体而言，受光元件310是接受从显示装置300A的外部入射的光322并将其转换为电信号的光电转换元件。光322也可以说是发光元件390的发光被对象物反射的光。此外，光322也可以通过设置在显示装置300A中的透镜等入射到受光元件310。

在发光元件390中，位于像素电极391与公共电极315之间的缓冲层312、发光层393及缓冲层314可以一并被称为EL层。另外，EL层至少包括发光层393。如上所述那样，像素电极391优选具有反射可见光的功能。另外，公共电极315具有使可见光透过的功能。在显示装置300A包括发射红外光的发光元件的情况下，公共电极315具有使红外光透过的功能。此外，像素电极391优选具有反射红外光的功能。

本实施方式的显示装置所包括的发光元件优选采用光学微腔谐振器(微腔)结构。发光元件390也可以在像素电极391与公共电极315之间包括光学调整层。通过采用光学微腔谐振器结构，可以从各发光元件提取加强指定颜色的光。

发光元件390具有发射可见光的功能。具体而言，发光元件390是电压被施加到像素电极391与公共电极315之间时向衬底352一侧发射光(在此，可见光321)的电致发光元件。

受光元件310所包括的像素电极311通过设置在绝缘层414中的开口电连接到晶体管331所包括的源极或漏极。发光元件390所包括的像素电极391通过设置在绝缘层414中的开口电连接到晶体管332所包括的源极或漏极。

晶体管331及晶体管332接触地形成于同一层(图13A中的衬底351)上。

电连接于受光元件310的电路中的至少一部分优选使用与电连接于发光元件390的电路相同的材料及工序而形成。由此，与分别形成两个电路的情况相比，可以减小显示装置的厚度，并可以简化制造工序。

受光元件310及发光元件390各自优选被保护层395覆盖。在图13A中，保护层395设置在公共电极315上并与该公共电极315接触。通过设置保护层395，可以抑制水等杂质混入受光元件310及发光元件390，由此可以提高受光元件310及发光元件390的可靠性。此外，可以使用粘合层342贴合保护层395和衬底352。

衬底352的衬底351一侧的面设置有遮光层358。遮光层358在与发光元件390重叠的位置及与受光元件310重叠的位置包括开口。

这里，受光元件310检测出被对象物反射的发光元件390的发光。但是，有时发光元件390的发光在显示装置300A内被反射而不经过对象物地入射到受光元件310。遮光层358可以减少这种杂散光的影响。例如，在没有设置遮光层358的情况下，有时发光元件390所发射的光323被衬底352反射，由此反射光324入射到受光元件310。通过设置遮光层358，可以抑制反射光324入射到受光元件310。由此，可以减少噪声来提高使用受光元件310的传感器的灵敏度。

作为遮光层358，可以使用遮挡来自发光元件的光的材料。遮光层358优选吸收可见光。作为遮光层358，例如，可以使用金属材料或者使用包含颜料(碳黑等)或染料的树脂材料等形成黑矩阵。遮光层358也可以采用红色滤光片、绿色滤光片及蓝色滤光片的叠层结构。

〔结构例子2-2〕

图13B所示的显示装置300B的与上述显示装置300A主要不同之处是包括透镜349。

透镜349设置在衬底352的衬底351一侧。从外部入射的光322经过透镜349入射到受光元件310。作为透镜349及衬底352，优选使用对可见光具有高透过性的材料。

因为光经过透镜349入射到受光元件310，所以可以使入射到受光元件310的光的范围变窄。由此，可以抑制在多个受光元件310间摄像范围重叠，而可以拍摄模糊少的清晰图像。

另外，透镜349可以集聚被入射的光。因此，可以增加入射到受光元件310的光量。由此，可以提高受光元件310的光电转换效率。

〔结构例子2-3〕

图13C所示的显示装置300C的与上述显示装置300A主要不同之处是遮光层358的形状。

从平面来看，遮光层358以其重叠于受光元件310的开口部位于受光元件310的受光区域内侧的方式设置。遮光层358的重叠于受光元件310的开口部的直径越小，可以使入射到受光元件310的光的范围越窄。由此，可以抑制在多个受光元件310间摄像范围重叠，而可以拍摄模糊少的清晰图像。

例如，可以将遮光层358的开口部的面积设为受光元件310的受光区域的面积的80％以下、70％以下、60％以下、50％以下或40％以下，且为1％以上、5％以上或10％以上。遮光层358的开口部面积越小，可以拍摄越清晰的图像。另一方面，当该开口部的面积过小时，到达受光元件310的光量可能会减少，而受光灵敏度可能会降低。因此，优选在上述范围内适当地设定开口部的面积。此外，上述上限值及下限值可以任意组合。另外，可以将受光元件310的受光区域换称为分隔壁416的开口部。

另外，从平面来看，遮光层358的重叠于受光元件310的开口部的中心也可以与受光元件310的受光区域的中心偏离。并且，从平面来看，遮光层358的开口部也可以不与受光元件310的受光区域重叠。由此，可以在受光元件310中仅接收经过遮光层358的开口部的倾斜方向的光。由此，可以高效地限制入射到受光元件310的光的范围，而可以拍摄清晰图像。

〔结构例子2-4〕

图14A所示的显示装置300D的与上述显示装置300A主要不同之处是：缓冲层312不是公共层。

受光元件310包括像素电极311、缓冲层312、活性层313、缓冲层314及公共电极315。发光元件390包括像素电极391、缓冲层392、发光层393、缓冲层314及公共电极315。活性层313、缓冲层312、发光层393及缓冲层392都具有岛状顶面形状。

缓冲层312和缓冲层392可以包含不同材料，也可以包含相同材料。

如此，通过分别形成发光元件390和受光元件310中的缓冲层，提高用于发光元件390及受光元件310的缓冲层的材料的选择自由度，由此更容易实现优化。另外，与分别形成发光元件390和受光元件310时相比，通过将缓冲层314及公共电极315形成为公共层，制造工序简化，而可以缩减制造成本。

〔结构例子2-5〕

图14B所示的显示装置300E的与上述显示装置300A主要不同之处是：缓冲层314不是公共层。

受光元件310包括像素电极311、缓冲层312、活性层313、缓冲层314及公共电极315。发光元件390包括像素电极391、缓冲层312、发光层393、缓冲层394及公共电极315。活性层313、缓冲层314、发光层393及缓冲层394都具有岛状顶面形状。

缓冲层314和缓冲层394可以包含不同材料，也可以包含相同材料。

如此，通过分别形成发光元件390和受光元件310中的缓冲层，提高用于发光元件390及受光元件310的缓冲层的材料的选择自由度，由此更容易实现优化。另外，与分别形成发光元件390和受光元件310时相比，通过将缓冲层312及公共电极315形成为公共层，制造工序简化，而可以缩减制造成本。

〔结构例子2-6〕

图14C所示的显示装置300F的与上述显示装置300A主要不同之处是：缓冲层312及缓冲层314不是公共层。

受光元件310包括像素电极311、缓冲层312、活性层313、缓冲层314及公共电极315。发光元件390包括像素电极391、缓冲层392、发光层393、缓冲层394及公共电极315。缓冲层312、活性层313、缓冲层314、缓冲层392、发光层393及缓冲层394都具有岛状顶面形状。

如此，通过分别形成发光元件390和受光元件310中的缓冲层，提高用于发光元件390及受光元件310的缓冲层的材料的选择自由度，由此更容易实现优化。另外，与分别形成发光元件390和受光元件310时相比，通过将公共电极315形成为公共层，制造工序简化，而可以缩减制造成本。

[显示装置的结构例子3]

以下，说明本发明的一个方式的显示装置的详细结构。在此，尤其说明包括受发光元件及发光元件的显示装置的例子。

注意，以下，有时关于与上述重复的部分参照上文而省略说明。

〔结构例子3-1〕

图15A是示出显示装置300G的截面图。显示装置300G包括受发光元件390SR、发光元件390G及发光元件390B。

受发光元件390SR具有作为发射红色光321R的发光元件的功能及作为接收光322的光电转换元件的功能。发光元件390G可以发射绿色光321G。发光元件390B可以发射蓝色光321B。

受发光元件390SR包括像素电极311、缓冲层312、活性层313、发光层393R、缓冲层314及公共电极315。发光元件390G包括像素电极391G、缓冲层312、发光层393G、缓冲层314及公共电极315。发光元件390B包括像素电极391B、缓冲层312、发光层393B、缓冲层314及公共电极315。

缓冲层312、缓冲层314及公共电极315是受发光元件390SR、发光元件390G及发光元件390B共通使用的层(公共层)且跨着受发光元件390SR、发光元件390G及发光元件390B地设置。活性层313、发光层393R、发光层393G、发光层393B都具有岛状的顶面形状。注意，在图15中示出活性层313及发光层393R的叠层体、发光层393G及发光层393B彼此离开，但是也可以具有相邻的两个重叠的区域。

另外，与上述显示装置300D、显示装置300E或显示装置300F同样，显示装置300G也可以采用缓冲层312和缓冲层314中的一方或双方不被用作公共层。

像素电极311与晶体管331的源极和漏极中的一方电连接。像素电极391G与晶体管332G的源极和漏极中的一方电连接。像素电极391B与晶体管332B的源极和漏极中的一方电连接。

通过采用上述结构，可以实现更高分辨率的显示装置。

〔结构例子3-2〕

图15B所示的显示装置300H与上述显示装置300G不同之处主要在于发光元件390SR的结构。

受发光元件390SR包括受发光层318R代替活性层313及发光层393R。

受发光层318R是兼具有作为发光层的功能和作为活性层的功能的层。例如，可以使用包括上述发光物质、n型半导体及p型半导体的层。

通过采用上述结构可以进一步简化制造工序，所以容易实现低成本化。

[显示装置的结构例子4]

以下说明本发明的一个方式的显示装置的更具体结构。

图16是显示装置400的立体图，图17A是显示装置400的截面图。

显示装置400具有贴合衬底353与衬底354的结构。在图16中，以虚线表示衬底354。

显示装置400包括显示部362、电路364及布线365等。图16示出显示装置400中安装有IC(集成电路)373及FPC372的例子。因此，也可以将图16所示的结构称为包括显示装置400、IC及FPC的显示模块。

作为电路364，例如可以使用扫描线驱动电路。

布线365具有对显示部362及电路364供应信号及电力的功能。该信号及电力从外部经由FPC372输入到布线365，或者从IC373输入到布线365。

图16示出通过COG(Chip On Glass：玻璃覆晶封装)方式或COF(Chip On Film：薄膜覆晶封装)方式等在衬底353上设置IC373的例子。作为IC373，例如可以使用包括扫描线驱动电路或信号线驱动电路等的IC。注意，显示装置400及显示模块不一定必须设置有IC。此外，也可以将IC利用COF方式等安装于FPC。

图17A示出图16所示的显示装置400的包括FPC372的区域的一部分、包括电路364的区域的一部分、包括显示部362的区域的一部分及包括端部的区域的一部分的截面的一个例子。

图17所示的显示装置400在衬底353与衬底354之间包括晶体管408、晶体管409、晶体管410、发光元件390及受光元件310等。

衬底354和保护层395隔着粘合层342粘合，显示装置400具有固体密封结构。

衬底353和绝缘层412被粘合层355贴合。

显示装置400的制造方法是如下。首先，设置有绝缘层412、各晶体管、受光元件310及发光元件390等的制造衬底和设置有遮光层358等的衬底354被粘合层342贴合。然后，使用粘合层355在剥离制造衬底而露出的面上贴合衬底353，由此将形成在制造衬底上的各构成要素转置到衬底353。衬底353及衬底354优选各自具有柔性。因此，可以提高显示装置400的柔性。

发光元件390具有从绝缘层414一侧依次层叠有像素电极391、缓冲层312、发光层393、缓冲层314及公共电极315的叠层结构。像素电极391通过形成在绝缘层414中的开口与晶体管408的源极和漏极中的一个连接。晶体管408具有控制流过发光元件390的电流的功能。

受光元件310具有从绝缘层414一侧依次层叠有像素电极311、缓冲层312、活性层313、缓冲层314及公共电极315的叠层结构。像素电极311通过形成在绝缘层414中的开口与晶体管409的源极和漏极中的一个连接。晶体管409具有控制储存在受光元件310中的电荷的传送的功能。

发光元件390将光发射到衬底354一侧。此外，受光元件310经过衬底354及粘合层342接收光。衬底354优选使用对可见光的透过性高的材料。

像素电极311及像素电极391可以使用同一材料及同一工序形成。缓冲层312、缓冲层314及公共电极315共同用于受光元件310和发光元件390。除了活性层313及发光层393以外，受光元件310和发光元件390可以共同使用其他层。由此，可以在不需大幅度增加制造工序的情况下在显示装置400内设置受光元件310。

衬底354的衬底353一侧的面设置有遮光层358。遮光层358在与发光元件390重叠的位置及与受光元件310重叠的位置包括开口。通过设置遮光层358，可以控制受光元件310检测光的范围。如上所述那样，优选的是，通过调整设置在与受光元件310重叠的位置的遮光层的开口的位置及面积来控制入射到受光元件310的光。此外，通过设置遮光层358，可以抑制光从发光元件390不经过对象物直接入射到受光元件310。由此，可以实现噪声少且灵敏度高的传感器。

像素电极311及像素电极391的端部被分隔壁416覆盖。像素电极311及像素电极391包含反射可见光的材料，而公共电极315包含透射可见光的材料。

图17A示出具有活性层313的一部分与发光层393的一部分重叠的区域的例子。活性层313与发光层393重叠的部分优选重叠于遮光层358及分隔壁416。

晶体管408、晶体管409及晶体管410都设置在衬底353上。这些晶体管可以使用同一材料及同一工序形成。

衬底353上隔着粘合层355依次设置有绝缘层412、绝缘层411、绝缘层425、绝缘层415、绝缘层418及绝缘层414。绝缘层411及绝缘层425各自的一部分被用作各晶体管的栅极绝缘层。绝缘层415及绝缘层418以覆盖晶体管的方式设置。绝缘层414以覆盖晶体管的方式设置，并被用作平坦化层。此外，对栅极绝缘层的个数及覆盖晶体管的绝缘层的个数没有特别的限制，可以为一个，也可以为两个以上。

优选的是，将水或氢等杂质不容易扩散的材料用于覆盖晶体管的绝缘层中的至少一个。由此，可以将绝缘层用作阻挡层。通过采用这种结构，可以有效地抑制杂质从外部扩散到晶体管中，从而可以提高显示装置的可靠性。

作为绝缘层411、绝缘层412、绝缘层425、绝缘层415及绝缘层418优选使用无机绝缘膜。作为无机绝缘膜，例如可以使用氮化硅膜、氧氮化硅膜、氧化硅膜、氮氧化硅膜、氧化铝膜、氮化铝膜等。此外，也可以使用氧化铪膜、氧氮化铪膜、氮氧化铪膜、氧化钇膜、氧化锆膜、氧化镓膜、氧化钽膜、氧化镁膜、氧化镧膜、氧化铈膜及氧化钕膜等。此外，也可以层叠上述绝缘膜中的两个以上。

这里，有机绝缘膜的阻挡性在很多情况下低于无机绝缘膜。因此，有机绝缘膜优选在显示装置400的端部附近包括开口。在图17所示的区域428中，开口形成在绝缘层414中。由此，可以抑制从显示装置400的端部通过有机绝缘膜进入杂质。此外，也可以以其端部位于显示装置400的端部的内侧的方式形成有机绝缘膜，以保护有机绝缘膜不暴露于显示装置400的端部。

在显示装置400的端部附近的区域428中，优选绝缘层418与保护层395通过绝缘层414的开口彼此接触。尤其是，特别优选绝缘层418含有的无机绝缘膜与保护层395含有的无机绝缘膜彼此接触。由此，可以抑制杂质从外部通过有机绝缘膜混入显示部362。因此，可以提高显示装置400的可靠性。

用作平坦化层的绝缘层414优选使用有机绝缘膜。作为能够用于有机绝缘膜的材料，例如可以使用丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、环氧树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺酰胺树脂、硅氧烷树脂、苯并环丁烯类树脂、酚醛树脂及这些树脂的前体等。

通过设置覆盖发光元件390、受光元件310的保护层395，可以抑制水等杂质进入到发光元件390、受光元件310中并提高它们的可靠性。

保护层395可以具有单层结构，也可以具有叠层结构。例如，保护层395也可以具有有机绝缘膜和无机绝缘膜的叠层结构。此时，无机绝缘膜的端部优选延伸到有机绝缘膜的端部的外侧。

图17B是可以被用作晶体管408、晶体管409及晶体管410的晶体管401a的截面图。

晶体管401a设置在绝缘层412(未图示)上，并包括被用作第一栅极的导电层421、被用作第一栅极绝缘层的绝缘层411、半导体层431、被用作第二栅极绝缘层的绝缘层425以及被用作第二栅极的导电层423。绝缘层411位于导电层421和半导体层431之间。绝缘层425位于导电层423和半导体层431之间。

半导体层431具有区域431i及一对区域431n。区域431i被用作沟道形成区域。一对区域431n的一方被用作源极，另一方被用作漏极。区域431n的载流子浓度和导电性高于区域431i。导电层422a及导电层422b通过设置在绝缘层418及绝缘层415中的开口与区域431n连接。

图17C是可以被用作晶体管408、晶体管409及晶体管410的晶体管401b的截面图。另外，图17C示出没有设置绝缘层415的例子。在晶体管401b中，绝缘层425与导电层423同样地被加工，绝缘层418与区域431n接触。

对本实施方式的显示装置所包括的晶体管结构没有特别的限制。例如，可以采用平面型晶体管、交错型晶体管或反交错型晶体管等。此外，晶体管都可以具有顶栅结构或底栅结构。或者，也可以在形成沟道的半导体层上下设置栅极。

作为晶体管408、晶体管409及晶体管410，采用两个栅极夹持形成沟道的半导体层的结构。此外，也可以连接两个栅极，并通过对该两个栅极供应同一信号，来驱动晶体管。或者，通过对两个栅极中的一个施加用来控制阈值电压的电位，对另一个施加用来进行驱动的电位，可以控制晶体管的阈值电压。

对用于晶体管的半导体材料的结晶性也没有特别的限制，可以使用非晶半导体、单晶半导体或具有结晶性的半导体(微晶半导体、多晶半导体或其一部分具有结晶区域的半导体)。当使用具有结晶性的半导体时可以抑制晶体管的特性劣化，所以是优选的。

晶体管的半导体层优选使用金属氧化物(也称为氧化物半导体)。此外，晶体管的半导体层也可以包含硅。作为硅，可以举出非晶硅、结晶硅(低温多晶硅、单晶硅等)等。

例如，半导体层优选包含铟、M(M为选自镓、铝、硅、硼、钇、锡、铜、钒、铍、钛、铁、镍、锗、锆、钼、镧、铈、钕、铪、钽、钨和镁中的一种和多种)和锌。尤其是，M优选为选自铝、镓、钇及锡中的一种或多种。

尤其是，作为半导体层，优选使用包含铟(In)、镓(Ga)和锌(Zn)的氧化物(也记载为IGZO)。

当半导体层为In-M-Zn氧化物时，优选该In-M-Zn氧化物的In的原子数比为M的原子数比以上。作为这种In-M-Zn氧化物的金属元素的原子数比，可以举出In：M：Zn＝1：1：1或其附近的组成、In：M：Zn＝1：1：1.2或其附近的组成、In：M：Zn＝2：1：3或其附近的组成、In：M：Zn＝3：1：2或其附近的组成、In：M：Zn＝4：2：3或其附近的组成、In：M：Zn＝4：2：4.1或其附近的组成、In：M：Zn＝5：1：3或其附近的组成、In：M：Zn＝5：1：6或其附近的组成、In：M：Zn＝5：1：7或其附近的组成、In：M：Zn＝5：1：8或其附近的组成、In：M：Zn＝6：1：6或其附近的组成、In：M：Zn＝5：2：5或其附近的组成等。注意，附近的组成包括所希望的原子数比的±30％的范围。

例如，当记载为原子数比为In：Ga：Zn＝4：2：3或其附近的组成时包括如下情况：In的原子数比为4时，Ga的原子数比为1以上且3以下，Zn的原子数比为2以上且4以下。此外，当记载为原子数比为In：Ga：Zn＝5：1：6或其附近的组成时包括如下情况：In的原子数比为5时，Ga的原子数比大于0.1且为2以下，Zn的原子数比为5以上且7以下。此外，当记载为原子数比为In：Ga：Zn＝1：1：1或其附近的组成时包括如下情况：In的原子数比为1时，Ga的原子数比大于0.1且为2以下，Zn的原子数比大于0.1且为2以下。

电路364所包括的晶体管410和显示部362所包括的晶体管408及晶体管409可以具有相同的结构，也可以具有不同的结构。电路364所包括的多个晶体管可以具有相同的结构，也可以具有两种以上的不同结构。与此同样，显示部362所包括的多个晶体管可以具有相同的结构，也可以具有两种以上的不同结构。

衬底353的不与衬底354重叠的区域中设置有连接部404。在连接部404中，布线365通过导电层366及连接层442与FPC372电连接。在连接部404的顶面上对与像素电极311及像素电极391相同的导电膜进行加工来获得的导电层366露出。因此，通过连接层442可以使连接部404与FPC372电连接。

此外，可以在衬底354的外侧的表面上配置各种光学构件。作为光学构件，可以使用偏振片、相位差板、光扩散层(扩散薄膜等)、防反射层及聚光薄膜(condensing film)等。此外，在衬底354的外侧也可以配置抑制尘埃的附着的抗静电膜、不容易被弄脏的具有拒水性的膜、抑制使用时的损伤的硬涂膜、缓冲层等。

通过将具有柔性的材料用于衬底353及衬底354，可以提高显示装置的柔性。另外，不局限于此，衬底353及衬底354可以使用玻璃、石英、陶瓷、蓝宝石以及树脂等。

作为粘合层，可以使用紫外线固化粘合剂等光固化粘合剂、反应固化粘合剂、热固化粘合剂、厌氧粘合剂等各种固化粘合剂。作为这些粘合剂，可以举出环氧树脂、丙烯酸树脂、硅酮树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、酰亚胺树脂、PVC(聚氯乙烯)树脂、PVB(聚乙烯醇缩丁醛)树脂、EVA(乙烯-醋酸乙烯酯)树脂等。尤其是，优选使用环氧树脂等透湿性低的材料。此外，也可以使用两液混合型树脂。此外，也可以使用粘合薄片等。

作为连接层，可以使用各向异性导电膜(ACF：Anisotropic Conductive Film)、各向异性导电膏(ACP：Anisotropic Conductive Paste)等。

作为可用于晶体管的栅极、源极及漏极和构成显示装置的各种布线及电极等导电层的材料，可以举出铝、钛、铬、镍、铜、钇、锆、钼、银、钽或钨等金属或者以上述金属为主要成分的合金等。可以使用包含这些材料的膜的单层或叠层。

此外，作为具有透光性的导电材料，可以使用氧化铟、铟锡氧化物、铟锌氧化物、氧化锌、包含镓的氧化锌等导电氧化物或石墨烯。或者，可以使用金、银、铂、镁、镍、钨、铬、钼、铁、钴、铜、钯或钛等金属材料、包含该金属材料的合金材料。或者，也可以使用该金属材料的氮化物(例如，氮化钛)等。此外，当使用金属材料、合金材料(或者它们的氮化物)时，优选将其形成得薄到具有透光性。此外，可以使用上述材料的叠层膜作为导电层。例如，通过使用银和镁的合金与铟锡氧化物的叠层膜等，可以提高导电性，所以是优选的。上述材料也可以用于构成显示装置的各种布线及电极等的导电层、发光元件及受光元件(或者受发光元件)所包括的导电层(被用作像素电极、公共电极等的导电层)。

作为可用于各绝缘层的绝缘材料，例如可以举出丙烯酸树脂或环氧树脂等树脂、无机绝缘材料如氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氮化硅或氧化铝等。

本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。

(实施方式3)

在本实施方式中，说明可用于本发明的一个方式的显示装置的电路。

图18A是根据本发明的一个方式的显示装置的像素的方框图。

像素包括OLED、OPD(Organic Photo Diode：有机光电二极管)、传感器电路(记为Sensing Circuit)、驱动晶体管(记为Driving Transistor)及选择晶体管(记为SwitchingTransistor)。

OLED所发射的光在对象物(记为Object)上反射，OPD接收其反射光，由此可以拍摄对象物。本发明的一个方式可以被用作触摸传感器、图像传感器、图像扫描仪等。本发明的一个方式通过拍摄指纹、掌纹、血管(静脉等)等可以用于生物识别。另外，也可以拍摄照片、记载有文字等的印刷品、或物体等的表面而将它们作为图像数据取得。

驱动晶体管和选择晶体管构成用来驱动OLED的驱动电路。驱动晶体管具有控制流过OLED的电流的功能，而OLED可以以对应于该电流的亮度发光。选择晶体管具有控制像素的选择或非选择的功能。根据经过选择晶体管从外部输入的视频数据(记为Video Data)的值(例如，电压值)而流过驱动晶体管及OLED的电流大小被控制，由此可以以所希望的发光亮度使OLED发光。

传感器电路相当于用来控制OPD的工作的驱动电路。借助于传感器电路，可以控制如下工作：使OPD的电极的电位复位的复位工作；根据被照射的光量将电荷储存到OPD的曝光工作；将储存在OPD的电荷传送到传感器电路内的节点的传送工作；以及向外部读出电路作为感测数据(记为Sensing Data)输出对应于该电荷的大小的信号(例如，电压或电流)的读出工作等。

图18B所示的像素的与上述像素主要不同之处是：包括与驱动晶体管连接的存储器部(记为Memory)。

存储器部被供应权重数据(记为Weight Data)。驱动晶体管被供应将经过选择晶体管被输入的视频数据和保持在存储器部的权重数据加在一起的数据。借助于保持在存储器部的权重数据，可以使OLED的亮度从仅被供应视频数据时的亮度改变。具体而言，可以提高或降低OLED的亮度。例如，通过提高OLED的亮度，可以提高传感器的受光灵敏度。

图18C示出可用于上述传感器电路的像素电路的一个例子。

图18C所示的像素电路PIX1包括受光元件PD、晶体管M1、晶体管M2、晶体管M3、晶体管M4及电容器C1。这里，示出使用光电二极管作为受光元件PD的例子。

受光元件PD的阴极与布线V1电连接，阳极与晶体管M1的源极和漏极中的一个电连接。晶体管M1的栅极与布线TX电连接，源极和漏极中的另一个与电容器C1的一个电极、晶体管M2的源极和漏极中的一个及晶体管M3的栅极电连接。晶体管M2的栅极与布线RES电连接，源极和漏极中的另一个与布线V2电连接。晶体管M3的源极和漏极中的一个与布线V3电连接，源极和漏极中的另一个与晶体管M4的源极和漏极中的一个电连接。晶体管M4的栅极与布线SE电连接，源极和漏极中的另一个与布线OUT1电连接。

布线V1、布线V2及布线V3各自被供应恒定电位。当以反向偏压驱动受光元件PD时，将低于布线V1的电位供应到布线V2。晶体管M2被供应到布线RES的信号控制，使得连接于晶体管M3的栅极的节点的电位复位至供应到布线V2的电位。晶体管M1被供应到布线TX的信号控制，使得控制将储存在受光元件PD的电荷传送到上述节点的时序。晶体管M3被用作根据上述节点的电位进行输出的放大晶体管。晶体管M4被供应到布线SE的信号控制，并被用作选择晶体管，该选择晶体管用来使用连接于布线OUT1的外部电路读出根据上述节点的电位的输出。

在此，受光元件PD相当于上述OPD。另外，布线OUT1所输出的电位或电流相当于上述感测数据。

图18D示出用来驱动上述OLED的像素电路的一个例子。

图18D所示的像素电路PIX2包括发光元件EL、晶体管M5、晶体管M6、晶体管M7及电容器C2。这里，示出使用发光二极管作为发光元件EL的例子。尤其是，作为发光元件EL，优选使用有机EL元件。

发光元件EL相当于上述OLED，晶体管M5相当于上述选择晶体管，晶体管M6相当于上述驱动晶体管。另外，布线VS相当于被输入上述视频数据的布线。

晶体管M5的栅极与布线VG电连接，源极和漏极中的一个与布线VS电连接，源极和漏极中的另一个与电容器C2的一个电极及晶体管M6的栅极电连接。晶体管M6的源极和漏极中的一个与布线V4电连接，源极和漏极中的另一个与发光元件EL的阳极及晶体管M7的源极和漏极中的一个电连接。晶体管M7的栅极与布线MS电连接，源极和漏极中的另一个与布线OUT2电连接。发光元件EL的阴极与布线V5电连接。

布线V4及布线V5各自被供应恒定电位。可以将发光元件EL的阳极一侧和阴极一侧分别设定为高电位和低于阳极一侧的电位。晶体管M5被供应到布线VG的信号控制，用作用来控制像素电路PIX2的选择状态的选择晶体管。此外，晶体管M6用作根据供应到栅极的电位控制流过发光元件EL的电流的驱动晶体管。当晶体管M5处于导通状态时，供应到布线VS的电位被供应到晶体管M6的栅极，可以根据该电位控制发光元件EL的发光亮度。晶体管M7被供应到布线MS的信号控制，并具有使晶体管M6与发光元件EL之间的电位成为供应到布线OUT2的电位的功能和将晶体管M6与发光元件EL之间的电位通过布线OUT2输出到外部的功能的一方或双方。

图18E示出可用于图18B所示的结构的包括存储器部的像素电路的一个例子。

图18E所示的像素电路PIX3具有对上述像素电路PIX2追加晶体管M8及电容器C3的结构。另外，在像素电路PIX3中，上述像素电路PIX2中的布线VS及布线VG分别为布线VS1及布线VG1。

晶体管M8的栅极与布线VG2电连接，源极和漏极中的一个与布线VS2电连接，其中另一个与电容器C3的一个电极电连接。电容器C3的另一个电极与晶体管M6的栅极、电容器C2的一个电极及晶体管M5的源极和漏极中的另一个电连接。

布线VS1相当于被供应上述视频数据的布线。布线VS2相当于被供应上述权重数据的布线。连接于晶体管M6的栅极的节点相当于上述存储器部。

对像素电路PIX3的工作方法例子进行说明。首先，通过晶体管M5从布线VS1向连接于晶体管M6的栅极的节点写入第一电位。然后，使晶体管M5成为非导通状态，由此该节点成为浮动状态。接着，通过晶体管M8从布线VS2向电容器C3的一个电极写入第二电位。由此，通过电容器C3的电容耦合，上述节点的电位根据第二电位从第一电位变为第三电位。然后，对应于第三电位的电流流过晶体管M6及发光元件EL，由此发光元件EL以对应于该电位的亮度发光。

在本实施方式的显示装置中，也可以使发光元件以脉冲方式发光，以显示图像。通过缩短发光元件的驱动时间，可以降低显示装置的耗电量并抑制发热。尤其是，有机EL元件的频率特性优异，所以是优选的。例如，频率可以为1kHz以上且100MHz以下。另外，也可以使用改变脉冲宽度来使其发光的驱动方法(也称为Duty驱动)。

这里，像素电路PIX1所包括的晶体管M1、晶体管M2、晶体管M3及晶体管M4、像素电路PIX2所包括的晶体管M5、晶体管M6及晶体管M7以及像素电路PIX3所包括的晶体管M8优选使用形成其沟道的半导体层含有金属氧化物(氧化物半导体)的晶体管。

此外，晶体管M1至晶体管M8也可以使用形成其沟道的半导体含有硅的晶体管。尤其是，通过使用单晶硅、多晶硅等结晶性高的硅，可以实现高场效应迁移率，能够进行更高速度的工作，所以是优选的。

此外，晶体管M1至晶体管M8中的一个以上可以使用含有氧化物半导体的晶体管，除此以外的晶体管可以使用含有硅的晶体管。

例如，被用作保持电荷的开关的晶体管M1、晶体管M2、晶体管M5、晶体管M7、晶体管M8优选使用关态电流极低的采用氧化物半导体的晶体管。此时，其他一个以上的晶体管可以使用采用硅的晶体管。

注意，在像素电路PIX1、像素电路PIX2及像素电路PIX3中，将晶体管表示为n沟道型晶体管，但也可以使用p沟道型晶体管。另外，也可以采用混合n沟道型晶体管和p沟道型晶体管的结构。

本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。

(实施方式4)

在本实施方式中，说明可用于上述实施方式中说明的晶体管的金属氧化物(也称为氧化物半导体)。

金属氧化物优选至少包含铟或锌。尤其优选包含铟及锌。此外，除此之外，优选还包含铝、镓、钇或锡等。此外，也可以包含选自硼、硅、钛、铁、镍、锗、锆、钼、镧、铈、钕、铪、钽、钨、镁和钴等中的一种或多种。

此外，金属氧化物可以通过溅射法、有机金属化学气相沉积(MOCVD：MetalOrganic Chemical Vapor Deposition)法等化学气相沉积(CVD：Chemical VaporDeposition)法、原子层沉积(ALD：Atomic Layer Deposition)法等形成。

<结晶结构的分类>

作为氧化物半导体的结晶结构，可以举出非晶(包括completely amorphous)、CAAC(c-axis-aligned crystalline)、nc(nanocrystalline)、CAC(cloud-alignedcomposite)、单晶(single crystal)及多晶(poly crystal)等。

可以使用X射线衍射(XRD：X-Ray Diffraction)谱对膜或衬底的结晶结构进行评价。例如，可以使用GIXD(Grazing-Incidence XRD)测定测得的XRD谱进行评价。此外，将GIXD法也称为薄膜法或Seemann-Bohlin法。

例如，石英玻璃衬底的XRD谱的峰形状大致为左右对称。另一方面，具有结晶结构的IGZO膜的XRD谱的峰形状不是左右对称。XRD谱的峰的形状是左右不对称说明膜中或衬底中存在结晶。换言之，除非XRD谱峰形状左右对称，否则不能说膜或衬底处于非晶状态。

此外，可以使用纳米束电子衍射法(NBED：Nano Beam Electron Diffraction)观察的衍射图案(也称为纳米束电子衍射图案)对膜或衬底的结晶结构进行评价。例如，在石英玻璃衬底的衍射图案中观察到光晕图案，可以确认石英玻璃处于非晶状态。此外，以室温形成的IGZO膜的衍射图案中观察到斑点状的图案而没有观察到光晕。因此可以推测，以室温形成的IGZO膜处于既不是晶态也不是非晶态的中间态，不能得出该IGZO膜是非晶态的结论。

<<氧化物半导体的结构>>

此外，在注目于氧化物半导体的结构的情况下，有时氧化物半导体的分类与上述分类不同。例如，氧化物半导体可以分类为单晶氧化物半导体和除此之外的非单晶氧化物半导体。作为非单晶氧化物半导体，例如可以举出上述CAAC-OS及nc-OS。此外，在非单晶氧化物半导体中包含多晶氧化物半导体、a-like OS(amorphous-like oxidesemiconductor)及非晶氧化物半导体等。

在此，对上述CAAC-OS、nc-OS及a-like OS的详细内容进行说明。

[CAAC-OS]

CAAC-OS是包括多个结晶区域的氧化物半导体，该多个结晶区域的c轴取向于特定的方向。此外，特定的方向是指CAAC-OS膜的厚度方向、CAAC-OS膜的被形成面的法线方向、或者CAAC-OS膜的表面的法线方向。此外，结晶区域是具有原子排列的周期性的区域。注意，在将原子排列看作晶格排列时结晶区域也是晶格排列一致的区域。再者，CAAC-OS具有在a-b面方向上多个结晶区域连接的区域，有时该区域具有畸变。此外，畸变是指在多个结晶区域连接的区域中，晶格排列一致的区域和其他晶格排列一致的区域之间的晶格排列的方向变化的部分。换言之，CAAC-OS是指c轴取向并在a-b面方向上没有明显的取向的氧化物半导体。

此外，上述多个结晶区域的每一个由一个或多个微小结晶(最大径小于10nm的结晶)构成。在结晶区域由一个微小结晶构成的情况下，该结晶区域的最大径小于10nm。此外，结晶区域由多个微小结晶构成的情况下，有时该结晶区域的尺寸为几十nm左右。

此外，在In-M-Zn氧化物(元素M为选自铝、镓、钇、锡和钛等中的一种或多种)中，CAAC-OS有具有层叠有含有铟(In)及氧的层(以下，In层)、含有元素M、锌(Zn)及氧的层(以下，(M，Zn)层)的层状结晶结构(也称为层状结构)的趋势。此外，铟和元素M可以彼此置换。因此，有时(M，Zn)层包含铟。此外，有时In层包含元素M。注意，有时In层包含Zn。该层状结构例如在高分辨率TEM(Transmission Electron Microscope)图像中被观察作为晶格像。

例如，当对CAAC-OS膜使用XRD装置进行结构分析时，在使用θ/2θ扫描的Out-of-plane XRD测量中，在2θ＝31°或其附近检测出表示c轴取向的峰值。注意，表示c轴取向的峰值的位置(2θ值)有时根据构成CAAC-OS的金属元素的种类、组成等变动。

此外，例如，在CAAC-OS膜的电子衍射图案中观察到多个亮点(斑点)。此外，在以透过样品的入射电子束的斑点(也称为直接斑点)为对称中心时，某一个斑点和其他斑点被观察在点对称的位置。

在从上述特定的方向观察结晶区域的情况下，虽然该结晶区域中的晶格排列基本上是六方晶格，但是单位晶格并不局限于正六角形，有是非正六角形的情况。此外，在上述畸变中，有时具有五角形、七角形等晶格排列。此外，在CAAC-OS的畸变附近观察不到明确的晶界(grain boundary)。也就是说，晶格排列的畸变抑制晶界的形成。这可能是由于CAAC-OS可容许因为a-b面方向上的氧原子的排列的低密度或因金属原子被取代而使原子间的键合距离产生变化等而能够包容畸变。

此外，确认到明确的晶界的结晶结构被称为所谓的多晶(polycrystal)。晶界成为复合中心而载流子被俘获，因而有可能导致晶体管的通态电流的降低、场效应迁移率的降低等。因此，确认不到明确的晶界的CAAC-OS是对晶体管的半导体层提供具有优异的结晶结构的结晶性氧化物之一。注意，为了构成CAAC-OS，优选为包含Zn的结构。例如，与In氧化物相比，In-Zn氧化物及In-Ga-Zn氧化物能够进一步抑制晶界的发生，所以是优选的。

CAAC-OS是结晶性高且确认不到明确的晶界的氧化物半导体。因此，可以说在CAAC-OS中，不容易发生起因于晶界的电子迁移率的降低。此外，氧化物半导体的结晶性有时因杂质的混入或缺陷的生成等而降低，因此可以说CAAC-OS是杂质或缺陷(氧空位等)少的氧化物半导体。因此，包含CAAC-OS的氧化物半导体的物理性质稳定。因此，包含CAAC-OS的氧化物半导体具有高耐热性及高可靠性。此外，CAAC-OS对制造工序中的高温度(所谓热积存：thermal budget)也很稳定。由此，通过在OS晶体管中使用CAAC-OS，可以扩大制造工序的自由度。

[nc-OS]

在nc-OS中，微小的区域(例如1nm以上且10nm以下的区域，特别是1nm以上且3nm以下的区域)中的原子排列具有周期性。换言之，nc-OS具有微小的结晶。此外，例如，该微小的结晶的尺寸为1nm以上且10nm以下，尤其为1nm以上且3nm以下，将该微小的结晶称为纳米晶。此外，nc-OS在不同的纳米晶之间观察不到结晶取向的规律性。因此，在膜整体中观察不到取向性。所以，有时nc-OS在某些分析方法中与a-like OS及非晶氧化物半导体没有差别。例如，在对nc-OS膜使用XRD装置进行结构分析时，在使用θ/2θ扫描的Out-of-plane XRD测量中，不检测出表示结晶性的峰值。此外，在对nc-OS膜进行使用其束径比纳米晶大(例如，50nm以上)的电子束的电子衍射(也称为选区电子衍射)时，观察到类似光晕图案的衍射图案。另一方面，在对nc-OS膜进行使用其束径近于或小于纳米晶的尺寸(例如1nm以上且30nm以下)的电子束的电子衍射(也称为纳米束电子衍射)的情况下，有时得到在以直接斑点为中心的环状区域内观察到多个斑点的电子衍射图案。

[a-like OS]

a-like OS是具有介于nc-OS与非晶氧化物半导体之间的结构的氧化物半导体。a-like OS包含空洞或低密度区域。也就是说，a-like OS的结晶性比nc-OS及CAAC-OS的结晶性低。此外，a-like OS的膜中的氢浓度比nc-OS及CAAC-OS的膜中的氢浓度高。

<<氧化物半导体的结构>>

接着，说明上述CAC-OS的详细内容。此外，CAC-OS与材料构成有关。

[CAC-OS]

CAC-OS例如是指包含在金属氧化物中的元素不均匀地分布的构成，其中包含不均匀地分布的元素的材料的尺寸为0.5nm以上且10nm以下，优选为1nm以上且3nm以下或近似的尺寸。注意，在下面也将在金属氧化物中一个或多个金属元素不均匀地分布且包含该金属元素的区域混合的状态称为马赛克状或补丁(patch)状，该区域的尺寸为0.5nm以上且10nm以下，优选为1nm以上且3nm以下或近似的尺寸。

再者，CAC-OS是指其材料分开为第一区域与第二区域而成为马赛克状且该第一区域分布于膜中的结构(下面也称为云状)。就是说，CAC-OS是指具有该第一区域和该第二区域混合的结构的复合金属氧化物。

在此，将相对于构成In-Ga-Zn氧化物的CAC-OS的金属元素的In、Ga及Zn的原子数比的每一个记为[In]、[Ga]及[Zn]。例如，在In-Ga-Zn氧化物的CAC-OS中，第一区域是其[In]大于CAC-OS膜的组成中的[In]的区域。此外，第二区域是其[Ga]大于CAC-OS膜的组成中的[Ga]的区域。此外，例如，第一区域是其[In]大于第二区域中的[In]且其[Ga]小于第二区域中的[Ga]的区域。此外，第二区域是其[Ga]大于第一区域中的[Ga]且其[In]小于第一区域中的[In]的区域。

具体而言，上述第一区域是以铟氧化物或铟锌氧化物等为主要成分的区域。此外，上述第二区域是以镓氧化物或镓锌氧化物等为主要成分的区域。换言之，可以将上述第一区域称为以In为主要成分的区域。此外，可以将上述第二区域称为以Ga为主要成分的区域。

注意，有时观察不到上述第一区域和上述第二区域的明确的边界。

此外，In-Ga-Zn氧化物中的CAC-OS是指如下构成：在包含In、Ga、Zn及O的材料构成中，部分主要成分为Ga的区域与部分主要成分为In的区域无规律地以马赛克状存在。因此，可推测，CAC-OS具有金属元素不均匀地分布的结构。

CAC-OS例如可以通过在对衬底不进行加热的条件下利用溅射法来形成。在利用溅射法形成CAC-OS的情况下，作为沉积气体，可以使用选自惰性气体(典型的是氩)、氧气体和氮气体中的任一种或多种。此外，沉积时的沉积气体的总流量中的氧气体的流量比越低越好，例如，优选使沉积时的沉积气体的总流量中的氧气体的流量比为0％以上且低于30％，更优选为0％以上且10％以下。

例如，在In-Ga-Zn氧化物的CAC-OS中，根据通过能量分散型X射线分析法(EDX：Energy Dispersive X-ray spectroscopy)取得的EDX面分析(mapping)图像，可确认到具有以In为主要成分的区域(第一区域)及以Ga为主要成分的区域(第二区域)不均匀地分布而混合的结构。

在此，第一区域是具有比第二区域高的导电性的区域。就是说，当载流子流过第一区域时，呈现作为金属氧化物的导电性。因此，当第一区域以云状分布在金属氧化物中时，可以实现高场效应迁移率(μ)。

另一方面，第二区域是具有比第一区域高的绝缘性的区域。就是说，当第二区域分布在金属氧化物中时，可以抑制泄漏电流。

在将CAC-OS用于晶体管的情况下，通过起因于第一区域的导电性和起因于第二区域的绝缘性的互补作用，可以使CAC-OS具有开关功能(控制导通/关闭的功能)。换言之，在CAC-OS的材料的一部分中具有导电性的功能且在另一部分中具有绝缘性的功能，在材料的整体中具有半导体的功能。通过使导电性的功能和绝缘性的功能分离，可以最大限度地提高各功能。因此，通过将CAC-OS用于晶体管，可以实现大通态电流(I_on)、高场效应迁移率(μ)及良好的开关工作。

此外，使用CAC-OS的晶体管具有高可靠性。因此，CAC-OS最适合于显示装置等各种半导体装置。

氧化物半导体具有各种结构及各种特性。本发明的一个方式的氧化物半导体也可以包括非晶氧化物半导体、多晶氧化物半导体、a-like OS、CAC-OS、nc-OS、CAAC-OS中的两种以上。

<具有氧化物半导体的晶体管>

在此，说明将上述氧化物半导体用于晶体管的情况。

通过将上述氧化物半导体用于晶体管，可以实现场效应迁移率高的晶体管。此外，可以实现可靠性高的晶体管。

优选将载流子浓度低的氧化物半导体用于晶体管。例如，氧化物半导体中的载流子浓度为1×10¹⁷cm^-3以下，优选为1×10¹⁵cm^-3以下，更优选为1×10¹³cm^-3以下，进一步优选为1×10¹¹cm^-3以下，更进一步优选低于1×10¹⁰cm^-3，且1×10^-9cm^-3以上。在以降低氧化物半导体膜的载流子浓度为目的的情况下，可以降低氧化物半导体膜中的杂质浓度以降低缺陷态密度。在本说明书等中，将杂质浓度低且缺陷态密度低的状态称为“高纯度本征”或“实质上高纯度本征”。此外，有时将载流子浓度低的氧化物半导体称为“高纯度本征或实质上高纯度本征的氧化物半导体”。

因为高纯度本征或实质上高纯度本征的氧化物半导体膜具有较低的缺陷态密度，所以有可能具有较低的陷阱态密度。

此外，被氧化物半导体的陷阱态俘获的电荷到消失需要较长的时间，有时像固定电荷那样动作。因此，有时在陷阱态密度高的氧化物半导体中形成沟道形成区域的晶体管的电特性不稳定。

因此，为了使晶体管的电特性稳定，降低氧化物半导体中的杂质浓度是有效的。为了降低氧化物半导体中的杂质浓度，优选还降低附近膜中的杂质浓度。作为杂质有氢、氮、碱金属、碱土金属、铁、镍、硅等。

<杂质>

在此，说明氧化物半导体中的各杂质的影响。

在氧化物半导体包含第14族元素之一的硅、碳等时，在氧化物半导体中形成缺陷态。因此，将氧化物半导体中或与氧化物半导体的界面附近的硅或碳等的浓度(通过二次离子质谱(SIMS：Secondary Ion Mass Spectrometry)测得的浓度)设定为2×10¹⁸atoms/cm³以下，优选为2×10¹⁷atoms/cm³以下。

此外，当氧化物半导体包含碱金属或碱土金属时，有时形成缺陷态而形成载流子。因此，使用包含碱金属或碱土金属的氧化物半导体的晶体管容易具有常开启特性。因此，使通过SIMS测得的氧化物半导体中的碱金属或碱土金属的浓度为1×10¹⁸atoms/cm³以下，优选为2×10¹⁶atoms/cm³以下。

当氧化物半导体包含氮时，容易产生作为载流子的电子，使载流子浓度增高，而n型化。其结果是，在将包含氮的氧化物半导体用于半导体的晶体管容易具有常开启特性。或者，在氧化物半导体包含氮时，有时形成陷阱态。其结果，有时晶体管的电特性不稳定。因此，将利用SIMS测得的氧化物半导体中的氮浓度设定为低于5×10¹⁹atoms/cm³，优选为5×10¹⁸atoms/cm³以下，更优选为1×10¹⁸atoms/cm³以下，进一步优选为5×10¹⁷atoms/cm³以下。

包含在氧化物半导体中的氢与键合于金属原子的氧起反应生成水，因此有时形成氧空位。当氢进入该氧空位时，有时产生作为载流子的电子。此外，有时由于氢的一部分与键合于金属原子的氧键合，产生作为载流子的电子。因此，使用包含氢的氧化物半导体的晶体管容易具有常开启特性。由此，优选尽可能地减少氧化物半导体中的氢。具体而言，在氧化物半导体中，将利用SIMS测得的氢浓度设定为低于1×10²⁰atoms/cm³，优选低于1×10¹⁹atoms/cm³，更优选低于5×10¹⁸atoms/cm³，进一步优选低于1×10¹⁸atoms/cm³。

通过将杂质被充分降低的氧化物半导体用于晶体管的沟道形成区域，可以使晶体管具有稳定的电特性。

本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。

[符号说明]

10：车辆控制装置、20、20a至20d：受发光部、21、21R、21G、21B、21IR：发光元件、22：受光元件、23：驱动电路、24：读出电路、25r：反射光、25：光、30：控制部、31：数据生成部、32：判断部、33：处理部、40：操作部、41：转向盘、42：钢圈、42a、42b：构件、43：轮毂、44：辐条、45：转轴、51：手、51L：左手、51R：右手

Claims (10)

1.一种车辆控制装置，包括：

操作部；

第一受发光部；以及

控制部，

其中，所述操作部包括具有钢圈、轮毂及辐条的转向盘，

所述钢圈通过所述辐条与所述轮毂连接，

所述第一受发光部沿着所述钢圈的表面设置，

所述第一受发光部包括第一发光元件及第一受光元件，

所述第一发光元件具有发射第一波长区域的光的功能，

所述第一受光元件具有接收所述第一波长区域的光并将其转换为电信号的功能，

所述第一发光元件及所述第一受光元件排列地配置在同一面上，

所述第一受发光部具有将受光数据依次输出到所述控制部的功能，

并且，所述控制部具有从多个所述受光数据取得驾驶者的生物信息而执行对应该生物信息的处理的功能。

2.根据权利要求1所述的车辆控制装置，

其中所述生物信息为脉搏波、心律、脉搏及动脉血氧饱和度中的一个或多个。

3.根据权利要求1所述的车辆控制装置，

其中所述生物信息为静脉、指纹或掌纹的信息。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的车辆控制装置，还包括第二受发光部，

其中所述第二受发光部沿着所述轮毂或所述辐条的表面设置，

所述第二受发光部包括第二发光元件及第二受光元件，

所述第二发光元件具有发射第二波长区域的光的功能，

并且所述第二受光元件具有接收所述第二波长区域的光并将其转换为电信号的功能。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的车辆控制装置，

其中所述第一波长区域的光包含红外光。

6.根据权利要求4所述的车辆控制装置，

其中所述第二波长区域的光包含红外光。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的车辆控制装置，

其中所述第一受发光部还包括第三发光元件，

并且所述第三发光元件具有发射包含可见光的第三波长区域的光的功能。

8.根据权利要求4或6所述的车辆控制装置，

其中所述第二受发光部还包括第四发光元件，

并且所述第四发光元件具有发射包含可见光的第四波长区域的光的功能。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的车辆控制装置，

其中所述第一发光元件具有层叠有第一电极、发光层及公共电极的叠层结构，

所述第一受光元件具有层叠有第二电极、活性层及所述公共电极的叠层结构，

所述发光层及所述活性层包含彼此不同的有机化合物，

所述第一电极及所述第二电极以彼此分离的方式设置在同一面上，并且所述公共电极以覆盖所述发光层及所述活性层的方式设置。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的车辆控制装置，

其中所述第一发光元件具有层叠有第一电极、公共层、发光层及公共电极的叠层结构，

所述第一受光元件具有层叠有第二电极、所述公共层、活性层及所述公共电极的叠层结构，

所述发光层及所述活性层包含彼此不同的有机化合物，

所述第一电极及所述第二电极以彼此分离的方式设置在同一面上，

所述公共电极以覆盖所述发光层及所述活性层的方式设置，并且所述公共层以覆盖所述第一电极及所述第二电极的方式设置。

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