CN116964658A - 显示装置 - Google Patents

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light
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insulating layer
region
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江口晋吾
冈崎健一
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Abstract

提供一种能够进行透视显示的显示装置。该显示装置包括在包括第一发光元件的第一区域、包括第二发光元件的第二区域以及外光透过的第三区域连续设置的绝缘层。第一发光元件包括第一像素电极、第一有机层及公共电极。第二发光元件包括第二像素电极、第二有机层及公共电极。从截面看时，第一有机层的底面与侧面所成的角及第二有机层的底面与侧面所成的角都为60度以上120度以下。绝缘层包括隔着公共电极与第一有机层重叠的部分、隔着公共电极与第二有机层重叠的部分以及位于第三区域的部分，该绝缘层具有透光性。

Description

显示装置
技术领域
本发明的一个方式涉及一种显示装置。
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一个例子，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、上述装置的驱动方法或者上述装置的制造方法。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
近年来，显示装置被要求多样化。其中之一是具有透视功能的显示装置，该显示装置的显示部具有光透过性而可以看到背后景物。具有上述透视功能的显示装置被期待用于如下用途，如车辆的挡风玻璃、房屋及高楼等建筑物的窗户玻璃、店铺的橱窗的玻璃及陈列柜、或者用于汽车及飞机等的平视显示器等。
专利文献1公开了一种能够进行正常显示和透视显示的切换的显示装置。
[先行技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利申请公开第2018-189937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能够进行透视显示的显示装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种清晰度高的显示装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种开口率高的显示装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种亮度高的显示装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种可靠性高的显示装置。
本发明的一个方式的目的之一是提供一种具有新颖结构的显示装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种以高成品率制造上述显示装置的方法。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，这些目的的记载不妨碍其他目的的存在。注意，本发明的一个方式并不需要实现所有上述目的。另外，可以从说明书、附图、权利要求书等的记载抽出上述以外的目的。
解决技术问题的手段
本发明的一个方式是一种显示装置，其包括：包括第一发光元件的第一区域；包括第二发光元件的第二区域；以及外光透过的第三区域。另外，该显示装置还包括在第一区域、第二区域及第三区域连续设置的绝缘层。第一发光元件包括第一像素电极、第一有机层及公共电极。第二发光元件包括第二像素电极、第二有机层及公共电极。第一像素电极与第二像素电极并排设置。第一有机层设置在第一像素电极上。第二有机层设置在第二像素电极上。从截面看时，第一有机层的底面与侧面所成的角及第二有机层的底面与侧面所成的角都为60度以上120度以下。绝缘层包括隔着公共电极与第一有机层重叠的部分、隔着公共电极与第二有机层重叠的部分以及位于第三区域的部分，并且，绝缘层具有透光性。
另外，在上述显示装置中，优选第一有机层与第二有机层包含不同发光性的化合物。
或者，在上述显示装置中，优选的是，第一有机层与第二有机层包含相同发光性的化合物，并且在与第一发光元件重叠的位置设置有着色层或颜色转换层。
另外，在上述显示装置中，优选的是，公共电极具有透光性，并且公共电极包括位于第三区域的部分。
或者，在上述显示装置中，优选的是，公共电极具有透光性及反射性，并且公共电极具有与第三区域重叠的开口。
另外，在上述任意个显示装置中，优选还包括覆盖第一像素电极的端部及第二像素电极的端部的第二绝缘层。此时，优选第二绝缘层具有与第三区域重叠的部分。
或者，在上述任意个显示装置中，优选还包括覆盖第一像素电极的端部及第二像素电极的端部的第二绝缘层。此时，优选第二绝缘层在与第三区域重叠的部分具有开口。
另外，在上述任意个显示装置中，优选还包括第三绝缘层。第三绝缘层包含有机树脂，并包括位于第一发光元件与第二发光元件之间的第一部分。另外，优选的是，第一有机层与第二有机层夹着第三绝缘层的第一部分对置，并且第三绝缘层具有与第三区域重叠的第二部分。
或者，在上述任意个显示装置中，第三绝缘层包含有机树脂，并包括位于第一发光元件与第二发光元件之间的第一部分。另外，优选的是，第一有机层与第二有机层夹着第三绝缘层的第一部分对置，并且第三绝缘层在与第三区域重叠的部分具有开口。
另外，在上述任意个显示装置中，优选还包括第四绝缘层。优选的是，第四绝缘层包含无机绝缘膜，并包括位于第一发光元件与第二发光元件之间的第三部分，并沿着第三绝缘层的侧面及底面设置。另外，优选第一有机层的侧面及第二有机层的侧面分别与第四绝缘层接触。
另外，在上述显示装置中，优选第一像素电极的侧面及第二像素电极的侧面分别与第四绝缘层接触。
另外，在上述任意个显示装置中，优选第三绝缘层的第一部分包括顶面为凸状的部分。或者，优选第三绝缘层的第一部分包括顶面为凹状的部分。
发明效果
根据本发明的一个方式可以提供一种能够进行透视显示的显示装置。根据本发明的一个方式，可以提供一种清晰度高的显示装置。另外，根据本发明的一个方式，可以提供一种开口率高的显示装置。另外，根据本发明的一个方式，可以提供一种亮度高的显示装置。另外，根据本发明的一个方式，可以提供一种可靠性高的显示装置。
根据本发明的一个方式，可以提供一种具有新颖结构的显示装置。另外，另外，根据本发明的一个方式，可以提供一种以高成品率制造上述显示装置的方法。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，这些效果的记载不妨碍其他效果的存在。注意，本发明的一个方式并不需要具有所有上述效果。另外，可以从说明书、附图、权利要求书等的记载抽出上述以外的效果。
附图说明
图1A及图1B是示出显示装置的结构例的图。
图2A至图2F是示出显示装置的结构例的图。
图3A至图3F是示出显示装置的结构例的图。
图4A及图4B是示出显示装置的结构例的图。
图5A至图5D是示出显示装置的结构例的图。
图6A至图6F是示出显示装置的结构例的图。
图7A至图7E是示出显示装置的结构例的图。
图8A至图8F是示出显示装置的结构例的图。
图9A至图9F是示出显示装置的结构例的图。
图10A至图10F是示出显示装置的结构例的图。
图11A1、图11A2、图11B1及图11B2是示出显示装置的结构例的图。
图12A1、图12A2、图12B1及图12B2是示出显示装置的结构例的图。
图13A及图13B是示出显示装置的结构例的图。
图14A至图14D是示出显示装置的结构例的图。
图15A至图15D是示出显示装置的结构例的图。
图16A及图16B是示出显示装置的结构例的图。
图17A及图17B是示出显示装置的结构例的图。
图18是示出显示装置的结构例的图。
图19A是示出显示装置的一个例子的截面图。图19B是示出晶体管的一个例子的截面图。
图20A至图20F是示出发光器件的结构例的图。
图21A至图21D是示出显示装置的像素的一个例子的图。图21E及图21F是示出显示装置的像素的电路的一个例子的图。
图22A及图22B是示出显示装置的应用例的图。
图23是示出显示装置的应用例的图。
具体实施方式
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。
在本说明书等中，“膜”和“层”可以相互调换。例如，有时可以将“导电层”变换为“导电膜”。此外，例如，有时可以将“绝缘层”变换为“绝缘膜”。
注意，在本说明书中，EL层是指设置在发光元件的一对电极之间且至少包括发光物质的层(也称为发光层)或包括发光层的叠层体。
在本说明书等中，显示装置的一个方式的显示面板是指能够在显示面显示(输出)图像等的面板。因此，显示面板是输出装置的一个方式。
此外，在本说明书等中，有时将在显示面板的衬底上安装有例如FPC(FlexiblePrinted Circuit：柔性印刷电路)或TCP(Tape Carrier Package：载带封装)等连接器的结构或在衬底上以COG(Chip On Glass：玻璃覆晶封装)方式等直接安装IC的结构称为显示面板模块或显示模块，或者也简称为显示面板等。
(实施方式1)
在本实施方式中，说明本发明的一个方式的显示装置的结构例。
本发明的一个方式是发射可见光的发光元件以矩阵状排列的显示装置。利用多个发光元件可以在显示装置的显示面一侧显示图像。另外，显示装置例如在邻接的两个发光元件间具有透过区域。透过区域是透过可见光的区域。在透过区域中，从显示装置的背面一侧入射的外光透过，由此使用者可以重叠地看到利用发光元件显示的图像以及由透过透过区域的外光显示的透过图像。由此，显示装置可以进行透视显示。
另外，也可以采用发光元件本身透过可见光的结构。更具体而言，可以使构成发光元件的一对电极都采用具有透光性的结构。由此，可以提高透视显示时显示装置的透过性。
另外，显示装置至少包括发光颜色不同的两个发光元件。发光元件各自包括一对电极与该一对电极间的EL层(也称为有机层)。发光元件优选为有机EL元件(有机电场发光元件)。发射不同颜色的两个以上的发光元件各自包括包含不同材料的EL层。例如，通过包括分别发射红色(R)、绿色(G)或蓝色(B)的光的三种发光元件，可以实现全彩色显示装置。
在此，已知当在发光颜色不同的发光元件间分别形成EL层的一部分或全部时，通过使用高精细金属掩模(以下也记为FMM：Fine Metal Mask)等荫罩的蒸镀法进行形成。然而，该方法不容易实现显示装置的高清晰化及高开口率化，因为因FMM的精度、FMM与衬底的错位、FMM的挠曲、以及蒸气的散射等所导致的沉积的膜的轮廓变大等各种影响而岛状有机膜的形状及位置不同于设计。因此，已进行如下措施：通过采用Pentile排列等特殊像素排列方式等而模拟地提高清晰度(也被称为像素密度)。
本发明的一个方式可以采用不使用金属掩模等荫罩将EL层加工为微细图案的结构。由此，可以实现至今难以实现的具有高清晰度及高开口率的显示装置。另外，由于可以分开制造EL层，显示装置可以显示非常鲜明且对比度高的高显示品质图像。
例如在使用金属掩模的形成方法中，难以将不同发光色的EL层之间的间隔设为小于10μm，但是根据上述方法，可以将该间隔缩小到3μm以下、2μm以下或1μm以下。例如通过使用LSI用曝光装置，可以将该距离减少到500nm以下、200nm以下、100nm以下、甚至为50nm以下。如上所述，可以说本发明的一个方式的特征之一是邻接的两个发光元件间的距离或者两个EL层间的距离极小。由此，可以大幅度地减小有可能存在于两个发光元件间的非光发光区域的面积，而可以使开口率接近于100％。例如，也可以实现50％以上、60％以上、70％以上、80％以上、甚至为90％以上且低于100％的开口率。
利用FMM形成的有机膜大多为越靠近端部厚度越薄的锥角极小(例如大于0度小于30度)的膜。因此，利用FMM形成的有机膜的侧面与顶面连续地连接，而难以明确地确认出侧面。另一方面，本发明的一个方式包括不利用FMM加工而成的EL层，所以具有明确的侧面。尤其是，在本发明的一个方式中，优选具有EL层的锥角为30度以上120度以下的部分，优选具有60度以上120度以下的部分。
注意，在本说明书等中，对象物的端部为锥形形状是指在其端部的区域中侧面(表面)与底面(被形成面)所成的角度大于0度小于90度具有从端部厚度连续增加的截面形状。另外，锥角是指对象物的端部的底面(被形成面)与侧面(表面)所成的角。
如上所述，与利用FMM的情况相比，本发明的一个方式可以对EL层进行高精度的加工，由此还可以高精度地形成设置于发光元件间的透过区域。另外，即便在高清晰的显示装置中，也可以采用透过区域不设置EL层的结构，由此可以提高透过区域的透过率，从而提高背景的可见度，所以是优选的。
另外，为了使邻接的两个EL层绝缘，优选在两个EL层间设置绝缘层。在该情况下，优选用含有有机树脂的绝缘层填充邻接的两个发光元件间的邻接的两个EL层间的缝隙。或者，优选以分别与邻接的两个EL层的侧面接触的方式设置包括无机绝缘膜的绝缘层。或者，也可以采用设置上述含有有机树脂的绝缘层和上述包括无机绝缘膜的绝缘层的双方的结构。通过在邻接的两个EL层间设置绝缘层使其彻底绝缘，可以有效地降低两个发光元件间的泄漏电流，从而可以实现对比度高的显示装置。
另外，显示装置也可以采用组合呈现白色发光的发光元件与着色层(滤色片)进行彩色显示的结构。或者，也可以采用组合呈现蓝色发光的发光元件与颜色转换层进行彩色显示的结构。此时，可以通过将着色层或颜色转换层设置在与发光元件重叠的位置，使来自发光元件的光透过来得到所希望的颜色的光。另外，由于显示装置可以使用相同颜色发光元件，所以各发光元件的EL层可以采用包括相同发光材料(发光性化合物)的结构。此时，在邻接的两个发光元件间，通过采用不利用FMM的EL层断开的结构，可以抑制通过EL层的发光元件间的泄漏电流，由此可以使邻接的发光元件间距离极小。所以，与不断开EL层的结构相比，可以实现高清晰化、高开口率化。
以下参照附图对更具体的结构例进行说明。
[结构例1]
图1A示出显示装置的截面结构的一个例子。
显示装置10在衬底11与衬底21之间包括功能层45、绝缘层81、发光元件90R、发光元件90G、发光元件90B等。在此，衬底21一侧相当于显示装置10的显示面一侧。
邻接的两个发光元件90间设置有透过区域40。
注意，在对发光元件90R、发光元件90G、发光元件90B等中共通的事项进行说明时，省略用于区分它们的R、G、B等字母而仅以发光元件90等进行说明。有机层92R、有机层92G、有机层92B等也是同样的。
发光元件90R包括导电层91、导电层93以及夹在导电层91与导电层93间的有机层92R。有机层92R是至少包含发光性物质的层。同样地，发光元件90G包括有机层92G，发光元件90B包括有机层92B。导电层91设置在各像素(各子像素)中，用作像素电极。导电层93连续地设置在多个像素中。导电层93在未图示的区域中与被供应恒电位的布线电连接，用作公共电极。
导电层91反射可见光，导电层93透过可见光。因此，发光元件90R等是通过对导电层91与导电层93间施加电压从衬底21一侧射出光的顶部发射型(顶面射出型)发光元件。同样地，发光元件90G射出光20G，发光元件90B射出光20B。
功能层45是包括驱动发光元件90R等的电路的层。例如，功能层45包括由晶体管、电容器、布线、电极等构成的像素电路。
功能层45中的晶体管包括栅电极层、半导体层、源电极层、漏电极层等。优选构成该晶体管的层中的一个以上的层对可见光具有透光性。尤其优选的是全都具有透光性。由此，可以将包括该晶体管的区域的一部分用作透过区域40的一部分。
另外，优选功能层45中的电容器、布线、电极等也具有透光性。由此，可以增大透过区域的面积，从而可以提高透视显示的可见度。
另外，与多个功能层45连接的布线可以使用电阻低的金属等的非透光性导电性材料。由此，可以降低布线电阻。或者，该布线也可以使用透光性导电性材料。由此，可以将设置有该布线的部分用作透过区域。
功能层45与导电层91之间设置有绝缘层81。导电层91与功能层45通过绝缘层81中的开口电连接。由此，功能层45与发光元件90电连接。
衬底21与导电层93间包括粘合层89。可以说衬底21与衬底11由粘合层89贴合在一起。粘合层89还用作密封发光元件90的密封层。
透过区域40中设置有绝缘层81、绝缘层84、粘合层89等。绝缘层84设置在邻接的两个有机层92间。绝缘层84以填充邻接的两个有机层92间的缝隙的方式设置。另外，邻接的两个有机层92以彼此的侧面夹着绝缘层84对置的方式设置。
图1A中，绝缘层84在邻接的两个发光元件90间以填充用作像素电极的导电层91间的缝隙的方式设置。邻接的两个导电层91以彼此的侧面夹着绝缘层84对置的方式设置。
绝缘层84可以使用无机绝缘材料或有机绝缘材料。作为无机绝缘材料，优选使用对水、氧的透过率低(具有阻挡性)的材料。此时，优选将包含无机绝缘材料的绝缘层84以接触有机层的侧面的方式设置。另外，作为包含无机绝缘材料的绝缘层84，也可以使用层叠两层以上的无机绝缘膜的叠层膜。另外，作为有机绝缘材料，尤其是使用有机树脂时，可以提高顶面的平坦性，从而可以提高形成在绝缘层84上的膜的台阶覆盖性。绝缘层84也可以使用含有无机绝缘材料的绝缘膜和含有有机绝缘材料的绝缘膜的双方。
衬底21的外侧可以设置各种光学构件。作为光学构件，可以举出偏振片、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。另外，也可以在衬底21的外侧配置抑制尘埃的附着的抗静电膜、污垢不容易附着的防水膜、抑制使用时的损伤的硬涂膜等。另外，也可以在衬底21与衬底11间或者衬底21外侧设置触摸传感器。由此，可以将包括显示装置10和该触摸传感器的结构用作触摸面板。
图1A示出发光元件90R发射的光20R、发光元件90G发射的光20G、发光元件90B发射的光20B以及透过透过区域40的光20t。使用者可以通过透过区域40经过显示装置10看到其背面的景色(透过图像)。另外，使用者可以与显示装置10的透过图像重叠地看到各发光元件90所显示的图像。由此，可以进行AR(Augmented Reality：增强现实)显示。
图1B示出作为像素电极使用透过可见光的导电层91t时的例子。此时，发光元件90R等是向衬底21侧和衬底11侧的双方射出光的双面发射(双面射出型)发光元件。
再者，通过作为构成功能层45的层的一部分使用透过可见光的膜，可以使功能层45与导电层91t重叠的区域的一部分透过光20t。因此，如图1B所示，使用者可以看见由透过透过区域40的光20t及透过发光元件90R等的光20t显示的透过图像。
注意，虽然在这里示出发光元件90R、发光元件90G及发光元件90B分别包括含有不同发光材料(发光性化合物)的有机层92R、有机层92G、有机层92B的例子，但是也可以采用包括含有相同发光材料的有机层的结构。例如，可以对所有发光元件使用呈现白色发光的发光材料，也可以使用呈现红色、绿色或蓝色发光的发光材料。发光元件的详细结构将在实施方式3中进行说明。
例如，显示装置10也可以采用组合呈现白色发光的发光元件与着色层(滤色片)进行彩色显示的结构。或者，也可以采用组合呈现蓝色发光的发光元件与颜色转换层进行彩色显示的结构。此时，可以通过将着色层或颜色转换层设置在与发光元件重叠的位置，使来自发光元件的光透过来得到所希望的颜色的光。另外，由于显示装置可以使用相同颜色的发光元件，所以各发光元件的EL层可以采用包括相同发光材料(发光性化合物)的结构。此时，在邻接的两个发光元件间，通过采用不利用FMM的EL层断开的结构，可以抑制通过EL层的发光元件间的泄漏电流，由此可以使邻接的发光元件间距离极小。所以，与不断开EL层的结构相比，可以实现高清晰化、高开口率化。
[像素的排列方法例]
以下对像素的排列方法的一个例子进行说明。在以下作为例子示出的各图中示出用于示出互相交叉的X方向与Y方向的箭头。以下有时将X方向称为行方向，将Y方向称为列方向。另外，在各图中，以点划线示出表示排列周期的正方形。该正方形相当于一个像素的范围，但不局限于此。
图2A示出条纹排列的一个例子。X方向上依次排列有发光元件90R、发光元件90G及发光元件90B。Y方向上排列有相同发光元件。
在图2A中，用实线围绕的区域是发光区域。另外，位于发光区域外侧的区域(附有阴影图案的区域)是包括透过区域40的区域。注意，位于发光区域外的布线、电极等包含非透光性构件的区域是非透过区域，这里没有明确示出。
图2B是缩小图2A中的各发光元件的Y方向的宽度来增大透过区域40的面积的例子。
图2C是使图2A中的偶数列和奇数列在Y方向错开半周期排列的例子。另外，图2D是缩小图2C中的各发光元件的Y方向的宽度来增大透过区域40的面积的例子。
图2E示出S条纹排列的一个例子。发光元件90B在Y方向上排列，发光元件90R和发光元件90G在Y方向上交替排列。另外，图2F是缩小图2E中的发光元件90R与发光元件90G的面积来增大透过区域40的面积的例子。
图3A示出能够利用两种像素虚拟高清晰化的排列方法，即所谓的Pentile排列的一个例子。在图3A中，具有发光元件90R和发光元件90G的像素与具有发光元件90B和发光元件90G的像素这两种像素在X方向与Y方向上交替排列。
图3B示出斜向排列有相同颜色的发光元件的排列方法。当选择任意2×2个发光元件时，必包含两个相同颜色的发光元件且包含三种颜色的发光元件。
图3C示出一个像素中设置有发光元件90R、发光元件90B和两个发光元件90G的例子。此时，在X方向及Y方向这两个方向上，发光元件90R和发光元件90B中的一方与发光元件90G交替地排列。图3D是去掉图3C中的一个发光元件90G来增大透过区域40的面积的例子。
图3E、图3F是使奇数行和偶数行在X方向上错开半周期排列的例子。并且，以各发光元件以大致等间隔的方式进行排列。在图3E中各发光元件为六角形，在图3F中各发光元件为椭圆形。在图3E及图3F所示的结构中，例如当在正三角形的顶点配置一个发光元件，即，采用所谓的最密排列时，X方向与Y方向的像素间距不一致而可能导致图像歪曲。为此，优选采用不在正三角形而在等腰三角形的顶点设置一个发光元件的结构。
[结构例2]
以下参照附图说明更具体的结构例。
图4A示出显示装置100的俯视示意图。显示装置100包括多个呈现红色的发光元件90R、多个呈现绿色的发光元件90G及多个呈现蓝色的发光元件90B。在图4A中，为了便于区分各发光元件，在各发光元件的发光区域内标出R、G、B的符号。
发光元件90R、发光元件90G及发光元件90B分别以矩阵状排列。图1A示出在一个方向(发光元件的长边方向，即，Y方向)排列有同一颜色的发光元件，即，条纹排列。注意，发光元件的排列方法不局限于此，还可以使用S条纹排列、Delta排列、拜耳排列、锯齿形(zigzag)排列等排列方法，也可以使用Pentile排列、Diamond排列等。
发光元件90R、发光元件90G及发光元件90B在X方向上排列。另外，在与X方向交叉的Y方向上排列有相同颜色的发光元件。
另外，显示装置100包括透过区域40。在此，与图2A等同样地，将不设置有各发光元件的区域称为透过区域40。在图4A中，发光元件90B与发光元件90G的间隔比其他设置的更宽。由此，可以使透过区域40的面积更大，从而可以提高显示装置100的透过率。注意，在此采用发光元件90B与发光元件90G的间隔宽的结构，但是不局限于此，可以使邻接的任意两个发光元件的间隔较宽，也可以使各发光元件等间隔排列。
作为发光元件90R、发光元件90G及发光元件90B，优选使用OLED(Organic LightEmitting Diode：有机发光二极管)或QLED(Quantum-dot Light Emitting Diode：量子点发光二极管)等EL元件。作为EL元件含有的发光物质，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 delayed fluorescence：TADF)材料)等。作为EL元件所包含的发光物质，除了有机化合物之外还可以使用无机化合物(量子点材料等)。
注意，虽然在此示出显示装置包括发光元件90R、发光元件90G及发光元件90B这三种颜色的发光元件时的例子，但是并不局限于此，也可以包括四种颜色以上的发光元件。例如，也可以采用包括红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)以及黄色(Y)、白色(W)的发光元件的结构。或者，也可以采用包括青色(C)、品红色(M)、黄色(Y)这三种颜色的发光元件的结构。
另外，图4A示出与公共电极113电连接的连接电极111C。连接电极111C被供应用来对公共电极113供应的电位(例如，阳极电位或阴极电位)。连接电极111C设置在发光元件90R等排列的显示区域的外侧。另外，在图4A中，以虚线表示公共电极113。
连接电极111C可以沿着显示区域的外周设置。例如，既可以沿着显示区域的外周的一个边设置，又可以横跨显示区域的外周的两个以上的边设置。就是说，在显示区域的顶面形状为方形的情况下，连接电极111C的顶面形状可以为帯状、L字状、“冂”字状(方括号状)或四角形等。
图4B是对应图1A中的点划线A1-A2及点划线C1-C2的截面示意图。
图4B示出发光元件90R、发光元件90G、透过区域40、发光元件90B的一部分的截面。发光元件90R包括像素电极111、有机层112R、有机层114及公共电极113。发光元件90G包括像素电极111、有机层112G、有机层114及公共电极113。发光元件90B包括像素电极111、有机层112B、有机层114及公共电极113。发光元件90R、发光元件90G及发光元件90B共用有机层114和公共电极113。有机层114也可以称作公共层。
发光元件90R中的有机层112R至少包含发射红色光的发光有机化合物。发光元件90G中的有机层112G至少包含发射绿色光的发光有机化合物。发光元件90B中的有机层112B至少包括发射蓝色光的发光有机化合物。有机层112R、有机层112G及有机层112B也可以称作EL层。
有机层112R、有机层112G及有机层112B除了包含发光有机化合物的层(发光层)之外还可以包括电子注入层、电子传输层、空穴注入层及空穴传输层中的一个以上。有机层114可以采用不包括发光层的结构。例如，有机层114包括电子注入层、电子传输层、空穴注入层及空穴传输层中的一个以上。
在此，有机层112R、有机层112G及有机层112B的叠层结构中位于最上侧的层，即，与有机层114接触的层，优选为发光层以外的层。例如，优选采用覆盖发光层设置电子注入层、电子传输层、空穴注入层、空穴传输层或这些之外的层并使该层与有机层114接触的结构。如此，在制造各发光元件时，可以使发光层的顶面处于被其他层保护的状态，由此可以提高发光元件的可靠性。
像素电极111分别设置在各发光元件中。另外，公共电极113及有机层114设置为各发光元件共通使用的一个层。各像素电极和公共电极113的任一方使用对可见光具有透光性的导电膜且另一方使用具有反射性的导电膜。通过使各像素电极具有透光性且使公共电极113具有反射性，可以实现底面发射型(底部发射结构)显示装置。相对于此，通过使各像素电极具有反射性且使公共电极113具有透光性，可以实现顶面发射型(顶部发射结构)显示装置。另外，通过使各像素电极及公共电极113的双方具有透光性，可以实现双面发射型(双面发射结构)显示装置。
覆盖像素电极111的端部设置有绝缘层131。绝缘层131的端部优选具有锥形形状。注意，在本说明书等中，对象物的端部为锥形形状是指在其端部的区域中对象物的表面与被形成面所成的角度大于0度小于90度具有从端部厚度连续增加的截面形状。
另外，通过在绝缘层131中使用有机树脂，可以使其表面具有平缓的曲面。因此，可以提高形成在绝缘层131上的膜的覆盖性。
作为能够用于绝缘层131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。
或者，绝缘层131也可以使用无机绝缘材料。作为能够用于绝缘层131的材料，例如可以使用如氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧氮化铝、氧化铪等氧化物或氮化物。另外，也可以使用氧化钇、氧化锆、氧化镓、氧化钽、氧化镁、氧化镧、氧化铈及氧化钕等。
如图4B所示，在发光色不同的发光元件间，两个有机层间设置有缝隙。像这样，优选有机层112R、有机层112G及有机层112B以彼此不接触的方式设置。由此，可以很好地防止邻接的两个有机层流过电流导致非意图性的发光。由此，可以提高对比度从而可以实现显示品质高的显示装置。
优选有机层112R、有机层112G及有机层112B的锥角为30度以上。优选有机层112R、有机层112G及有机层112B端部的侧面(表面)与底面(被形成面)的角度为30度以上120度以下，更优选为45度以上120度以下，进一步优选为60度以上120度。或者，优选有机层112R、有机层112G及有机层112B的锥角分别为90度或其附近(例如80度以上100度以下)。
在公共电极113上以覆盖发光元件90R、发光元件90G及发光元件90B的方式设置保护层121。保护层121具有防止水等杂质从上方向各发光元件扩散的功能。
保护层121例如可以具有至少包括无机绝缘膜的单层结构或叠层结构。作为无机绝缘膜，例如可以举出氧化硅膜、氧氮化硅膜、氮氧化硅膜、氮化硅膜、氧化铝膜、氧氮化铝膜、氧化铪膜等的氧化物膜或氮化物膜。或者，作为保护层121也可以使用铟镓氧化物、铟镓锌氧化物等的半导体材料。
另外，作为保护层121也可以使用无机绝缘膜与有机绝缘膜的叠层膜。例如，优选在一对无机绝缘膜间夹持有机绝缘膜。另外，有机绝缘膜优选被用作平坦化膜。因此，可以使有机绝缘膜的顶面平坦，所以其上的无机绝缘膜的覆盖性提高，由此可以提高阻挡性。另外，保护层121的顶面变平坦，所以当在保护层121的上方设置结构体(例如，滤色片、触摸传感器的电极或透镜阵列等)时可以减少起因于下方结构的凹凸形状的影响，所以是优选的。
在连接部130中，连接电极111C上设置有与其接触的公共电极113，覆盖公共电极113设置有保护层121。另外，覆盖连接电极111C的端部设置有绝缘层131。
在图4B所示的结构中，透过区域40中设置有绝缘层131、有机层114、公共电极113及保护层121等。设置在透过区域40中的层可以使用具有透光性的材料。由此，在透过区域40中，光20t可以透过显示装置100。
以下对与图4B部分结构不同的显示装置的结构例进行说明。
图5A是透过区域40中不设置有机层114、公共电极113及保护层121的例子。通过采用这种结构可以提高透过区域的透过率。尤其是，当公共电极113使用具有透过性及反射性的膜且公共电极113位于透过区域40时会导致透过率下降。因此，如图5A所示，优选在透过区域40中对公共电极113设置开口。
有机层114、公共电极113及保护层121在透过区域40中具有开口。另外，覆盖保护层121的顶面及侧面、公共电极113的侧面及有机层114的侧面设置有保护层122。保护层122具有防止水等杂质从公共电极113及有机层114的侧面扩散至发光元件90G或发光元件90B的功能。
图5A所示的结构例如可以通过如下方法制造。在保护层121上形成抗蚀剂掩模，并在对保护层121、公共电极113及有机层114的一部分进行蚀刻后去除抗蚀剂掩模，然后形成保护层122。
图5B、图5C及图5D所示的例子是对图5A所示的绝缘层131设置与透过区域40重叠的开口的例子。
图5B示出绝缘层131的侧面与有机层114、公共电极113及保护层121的侧面分别大致一致时的例子。例如，保护层121、公共电极113、有机层114及绝缘层131可以利用同一抗蚀剂掩模进行加工而制造。
图5C示出有机层114的端部、公共电极113的端部及保护层121的端部被加工为与绝缘层131重叠的例子。
图5D示出有机层114、公共电极113及保护层121被加工为超过绝缘层131的端部延伸的例子。
图6A至图8F示出不设置绝缘层131时的例子。
图6A至图6F示出像素电极111的侧面与有机层112R、有机层112G或有机层112B的侧面大致一致时的例子。
在图6A中，覆盖有机层112R、有机层112G及有机层112B的顶面及侧面设置有有机层114。有机层114可以防止像素电极111与公共电极113相互接触导致的电短路。
在图6A所示的例子中，示出有机层114、公共电极113及保护层121具有与透过区域40重叠的开口并且透过区域40中包括保护层122时的例子。
图6B示出包括以与有机层112R、有机层112G、有机层112B以及像素电极111的侧面接触的方式设置的绝缘层125的例子。绝缘层125可以有效地防止像素电极111与公共电极113发生电短路及其之间的泄漏电流。
绝缘层125可以为包含无机材料的绝缘层。作为绝缘层125，可以使用氧化绝缘膜、氮化绝缘膜、氧氮化绝缘膜及氮氧化绝缘膜等无机绝缘膜。绝缘层125可以为单层结构，也可以为叠层结构。作为氧化绝缘膜，可以举出氧化硅膜、氧化铝膜、氧化镁膜、铟镓锌氧化物膜、氧化镓膜、氧化锗膜、氧化钇膜、氧化锆膜、氧化镧膜、氧化钕膜、氧化铪膜及氧化钽膜等。作为氮化绝缘膜，可以举出氮化硅膜及氮化铝膜等。作为氧氮化绝缘膜，可以举出氧氮化硅膜、氧氮化铝膜等。作为氮氧化绝缘膜，可以举出氮氧化硅膜、氮氧化铝膜等。尤其是，通过将利用ALD法形成的氧化铝膜、氧化铪膜、氧化硅膜等无机绝缘膜用于绝缘层125，可以形成针孔较少且保护有机层功能优异的绝缘层125。
在本说明书等中，“氧氮化物”是指在其组成中氧含量多于氮含量的材料，而“氮氧化物”是指在其组成中氮含量多于氧含量的材料。例如，“氧氮化硅”是指在其组成中氧含量多于氮含量的材料，而“氮氧化硅”是指在其组成中氮含量多于氧含量的材料。
绝缘层125可以利用溅射法、CVD法、PLD法、ALD法等形成。优选的是，绝缘层125利用覆盖性优异的ALD法形成。
注意，虽然在图6B等中示出透过区域40中设置有公共电极113等的例子，但是也可以以透过区域40中不设置这些的方式进行加工。
在图6C和图6D中，在邻接的两个发光元件间，以填充对置的两个像素电极的缝隙及对置的两个有机层的缝隙的方式设置树脂层126。树脂层126可以使有机层114、公共电极113等的被形成面平坦化，可以防止因邻接的发光元件间的台阶的覆盖不良导致公共电极113断开。
作为树脂层126，可以适合使用包含有机材料的绝缘层。例如，作为树脂层126可以使用丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、环氧树脂、亚胺树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺酰胺树脂、硅酮树脂、硅氧烷树脂、苯并环丁烯类树脂、酚醛树脂及上述树脂的前体等。另外，作为树脂层126，也可以使用聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚甘油、普鲁兰、水溶性纤维素或者醇可溶性聚酰胺树脂等有机材料。另外，作为树脂层126，也可以使用感光性树脂。作为感光性树脂也可以使用光致抗蚀剂。作为感光性树脂也可以使用正型材料或负型材料。
另外，也可以通过作为树脂层126使用被着色的材料(例如，包含黑色颜料的材料等)来附加遮蔽来自相邻的像素的杂散光而抑制混色的功能。
图6C示出透过区域40中设置有树脂层126、有机层114、公共电极113及保护层121等时的例子。此时，树脂层126优选使用透光性尽可能高的材料。
另外，图6D示出树脂层126具有与透过区域40重叠的开口部的例子。
在图6E及图6F中，设置有绝缘层125及设置在绝缘层125上的树脂层126。由于绝缘层125，有机层112R等与树脂层126不接触，可以防止树脂层126中的水分等杂质扩散到有机层112R等中，由此可以提供可靠性高的显示装置。
另外，也可以通过在绝缘层125与树脂层126之间设置反射膜(例如，包含选自银、钯、铜、钛和铝等中的一个或多个的金属膜)来附加使上述反射膜反射发光层所发射的光而提高光提取效率的功能。
图6E示出透过区域40中设置有绝缘层125、树脂层126、有机层114、公共电极113及保护层121等时的例子。此时，绝缘层125及树脂层126优选使用透光性尽可能高的材料。
另外，图6F示出绝缘层125及树脂层126具有与透过区域40重叠的开口部的例子。
图7A至图7E示出像素电极111的宽度比有机层112R、有机层112G、有机层112B的宽度大时的例子。有机层112R等位于像素电极111的端部的内侧。
图7A示出包括绝缘层125时的例子。绝缘层125以覆盖邻接的两个发光元件的有机层的侧面、像素电极111的顶面的一部分及侧面的方式设置。
虽然图7A示出透过区域40中设置有绝缘层125、有机层114、公共电极113及保护层121等时的例子，但是不局限于此，也可以采用上述一个以上具有与透过区域40重叠的开口的结构。
图7B和图7C示出包括树脂层126时的例子。树脂层126位于邻接的两个发光元件间，以覆盖有机层的侧面及像素电极111的顶面及侧面的方式设置。
图7B示出透过区域40中设置有树脂层126、有机层114、公共电极113及保护层121等时的例子。图7C示出树脂层126、有机层114、公共电极113及保护层121分别具有与透过区域40重叠的开口的例子。
图7D和图7E示出包括绝缘层125和树脂层126的双方时的例子。有机层112R等与树脂层126之间设置有绝缘层125。
图7D示出透过区域40中设置有绝缘层125、树脂层126、有机层114、公共电极113及保护层121等时的例子。图7E示出绝缘层125、树脂层126、有机层114、公共电极113及保护层121分别具有与透过区域40重叠的开口的例子。
图8A至图8F示出像素电极111的宽度比有机层112R、有机层112G、有机层112B的宽度小时的例子。有机层112R等超过像素电极111的端部在外侧延伸。
图8A示出有机层114、公共电极113及保护层121分别具有与透过区域40重叠的开口的例子。
图8B示出包括绝缘层125的例子。绝缘层125以接触于邻接的两个发光元件的有机层的侧面的方式设置。另外，绝缘层125不仅可以覆盖有机层112R等的侧面还可以以覆盖其顶面的一部分的方式设置。
虽然图8B中示出透过区域40中设置有绝缘层125、有机层114、公共电极113及保护层121等时的例子，但是不局限于此，也可以采用上述一个以上具有与透过区域40重叠的开口的结构。
图8C和图8D示出包括树脂层126的例子。树脂层126位于邻接的两个发光元件间，以覆盖有机层112R等的侧面及顶面的一部分的方式设置。另外，树脂层126也可以采用与有机层112R等的侧面接触而不覆盖顶面的结构。
图8C示出透过区域40中设置有树脂层126、有机层114、公共电极113及保护层121等时的例子。图8D示出树脂层126、有机层114、公共电极113及保护层121分别具有与透过区域40重叠的开口的例子。
图8E、图8F示出包括绝缘层125和树脂层126的双方时的例子。有机层112R等与树脂层126间设置有绝缘层125。
图8E示出透过区域40中设置有绝缘层125、树脂层126、有机层114、公共电极113及保护层121等时的例子。图8F示出绝缘层125、树脂层126、有机层114、公共电极113及保护层121分别具有与透过区域40重叠的开口的例子。
在此，对上述树脂层126的结构例进行说明。
树脂层126的顶面越平坦越好，但是有时因树脂层126的被形成面的凹凸形状、树脂层126的形成条件等树脂层126的表面为凹状或凸状形状。
图9A、图9B及图9C示出树脂层126的顶面为平坦时的树脂层126及其附近的放大图。图9A示出与像素电极111相比有机层112R等的宽度大时的例子。图9B示出像素电极111和有机层112R等的宽度大致一致时的例子。图9C示出与像素电极111相比有机层112R等的宽度小时的例子。
如图9A所示，由于有机层112R覆盖像素电极111的端部设置，所以优选像素电极111的端部为锥形形状。由此，可以提高有机层112R的台阶覆盖性，从而可以提供可靠性高的显示装置。
图9D、图9E及图9F示出树脂层126的顶面为凹状时的例子。此时，有机层114、公共电极113及保护层121的顶面形成有反映了树脂层126的凹状顶面的凹状部分。
图10A、图10B及图10C示出树脂层126的顶面为凸状时的例子。此时，有机层114、公共电极113及保护层121的顶面形成有反映了树脂层126的凸状顶面的凸状部分。
图10D、图10E及图10F示出树脂层126的一部分覆盖有机层112R的上端部及顶面的一部分以及有机层112G的上端部及顶面的一部分时的例子。此时，树脂层126与有机层112R或有机层112G的顶面间设置有绝缘层125。
另外，图10D、图10E及图10F示出树脂层126的顶面的一部分为凹状时的例子。此时，有机层114、公共电极113及保护层121形成有反映了树脂层126的形状的凹凸形状。
[像素的结构例]
以下对像素的结构例进行说明。
图11A1示出从显示面一侧看一个像素30时的俯视示意图。像素30包括具有发光元件90R、发光元件90G或发光元件90B的三个子像素。各子像素设置有晶体管61和晶体管62。另外，像素30包括布线51、布线52、布线53等。
布线51例如可以用作扫描线。布线52例如可以用作信号线。布线53例如可以用作对发光元件供应电位的布线。布线51和布线52具有互相交叉的部分。在此，示出布线53与布线52平行的例子。布线53也可以与布线51平行。
晶体管61用作选择晶体管。晶体管61的栅极与布线51电连接，源极和漏极中的一方与布线52电连接。另外，晶体管62是控制发光元件中流过的电流的晶体管，也可以称作驱动晶体管。晶体管62的源极和漏极中的一方与布线53电连接，另一方与发光元件电连接。
在图11A1中，发光元件90R、发光元件90G及发光元件90B分别具有竖长的长方形形状并以条纹状排列。
在此，布线51、布线52及布线53具有遮光性。这之外的层，也就是说，构成晶体管61及晶体管62等的各层可以使用具有透光性的膜。图11A2是将图11A1所示的像素30分为透过可见光的透过区域30t、遮挡可见光的遮光区域30s示出的例子。如此，通过使设置有各布线的部分以外的部分都为透过区域30t，可以提高透视显示时的可见度。
图11B1及图11B2示出像素30包括发光元件90R、发光元件90G、发光元件90B及发光元件90W这四个子像素的例子。发光元件90W例如可以为发射白色光的发光元件。另外，图11B1及图11B2所示的例子中示出一个像素30中各发光元件以竖着两个、横着两个的方式排列的例子。另外，在图11B1中，像素30中设置有两个布线51、两个布线52及两个布线53。
如图11B2所示，与各布线重叠的区域为遮光区域30s，不重叠的区域为透过区域30t。
在此，透过区域的面积占显示区域的面积的比率越高，越能增大透过光的光量。例如，可以使透过区域的面积与整个显示区域的面积的比率为1％以上95％以下，优选为10％以上90％以下，更优选为20％以上80％以下。尤其优选的是为40％以上或50％以上。
图12A1及图12A2示出图11A1及图12A2中的布线51、布线52及布线53具有透光性时的例子。同样地，图12B1及图12B2示出图11B1及图12B2的布线51、布线52及布线53具有透光性时的例子。由此，如图12A2及图12B2所示，可以使像素30的所有区域为透过区域30t。
[像素的配置方法例2]
以下对适用于高清晰显示装置的像素的排列方法的例子进行说明。
例如，通过采用以下所示的结构可以实现包含发光元件的像素为500ppi以上、1000ppi以上、2000ppi以上、3000ppi以上、甚至是5000ppi以上的清晰度的显示装置。
〔像素电路的结构例〕
图13A示出像素单元70的电路图的例子。像素单元70由两个像素(像素70a及像素70b)构成。另外，像素单元70与布线51a、布线51b、布线52a、布线52b、布线52c、布线52d、布线53a、布线53b、布线53c等连接。
像素70a包括子像素71a、子像素72a及子像素73a。像素70b包括子像素71b、子像素72b及子像素73b。子像素71a、子像素72a及子像素73a分别包括像素电路41a、像素电路42a及像素电路43a。另外，子像素71b、子像素72b及子像素73b分别包括像素电路41b、像素电路42b及像素电路43b。
各子像素包括像素电路和显示元件60。例如，子像素71a包括像素电路41a和显示元件60。在此，示出作为显示元件60使用有机EL元件等发光元件的情况。
布线51a及布线51b分别用作扫描线(也称为栅极线)。布线52a、布线52b、布线52c及布线52d分别用作信号线(也称为源极线或数据线)。另外，布线53a、布线53b及布线53c用作对显示元件60提供电位的电源线。
像素电路41a与布线51a、布线52a及布线53a电连接。像素电路42a与布线51b、布线52d及布线53a电连接。像素电路43a与布线51a、布线52b及布线53b电连接。像素电路41b与布线51b、布线52a及布线53b电连接。像素电路42b与布线51a、布线52c及布线53c电连接。像素电路43b与布线51b、布线52b及布线53c电连接。
如图13A所示，通过采用一个像素连接有两个栅极线的结构，可以使源极线的个数变为条纹配置的一半。由此，可以使用作源极驱动电路的IC的个数减少一半，能够减少构件个数。
此外，优选采用用作信号线的一个布线与对应于相同的颜色的像素电路连接的结构。例如，当为了校正像素之间的亮度不均匀，将其电位被调整的信号供应给上述布线时，有时校正值根据颜色而大不相同。因此，通过将一个信号线连接到对应于相同颜色的像素电路，可以容易进行校正。
另外，各像素电路包括晶体管61、晶体管62和电容器63。例如，在像素电路41a中，晶体管61的栅极与布线51a电连接，晶体管61的源极和漏极中的一个与布线52a电连接，源极和漏极中的另一个与晶体管62的栅极及电容器63的一个电极电连接。晶体管62的源极和漏极中的一个与显示元件60的一个电极电连接，源极和漏极中的另一个与电容器63的另一个电极及布线53a电连接。显示元件60的另一个电极与被供应电位V1的布线电连接。
关于其他像素电路，如图13A所示，除了与晶体管61的栅极连接的布线、与晶体管61的源极和漏极中的一方连接的布线及与电容器63的另一个电极连接的布线以外，其结构与像素电路41a相同。
图13A中晶体管61具有选择晶体管的功能。晶体管62与显示元件60串联连接且具有控制流过显示元件60的电流的功能。电容器63具有保持与晶体管62的栅极连接的节点的电位的功能。当晶体管61的关闭状态的泄漏电流及经过晶体管62的栅极的泄漏电流等极小时，也可以不设置电容器63。
在此，如图13A所示，晶体管62优选包括彼此电连接的第一栅极和第二栅极。如此，通过采用具有两个栅极的结构，可以增加晶体管62能够流过的电流。尤其是在高清晰的显示装置中，可以在不使晶体管62的尺寸(尤其是沟道宽度)变大的情况下增加该电流，所以是优选的。
晶体管62也可以具有一个栅极。通过采用上述结构，不需要进行形成第二栅极的工序，与上述结构相比，可以使工序简化。另外，晶体管61也可以具有两个栅极。通过采用上述结构，可以使这些晶体管的尺寸小。另外，各晶体管的第一栅极与第二栅极互相电连接。或者，也可以采用一个栅极不与其他栅极电连接而与其他布线电连接的结构。此时，可以通过对两个栅极提供不同的电位来控制晶体管的阈值电压。
另外，显示元件60的一对电极中与晶体管62电连接的电极相当于像素电极(例如，导电层91)。在此，图13A示出将与显示元件60的晶体管62电连接的电极用作阴极且将相反一侧的电极用作阳极的结构。这种结构在晶体管62为n沟道型晶体管的情况尤其有效。也就是说，当晶体管62为导通状态时，由布线53a供应的电位成为源极电位，由此可以使流过晶体管62的电流为恒定的，而与显示元件60的电阻偏差及变动无关。作为像素电路所包括的晶体管，也可以使用p沟道晶体管。
注意，这里作为一个简单的结构以具有两个晶体管和一个电容器的像素电路为例进行了说明，但是像素电路的结构不局限于此，也可以采用具有选择晶体管和驱动晶体管的各种各样的结构。
〔像素电极的配置方法例〕
图13B是示出显示区域中的各像素电极及各布线的配置方法的例子的俯视示意图。布线51a与布线51b交替排列。与布线51a及布线51b交叉的布线52a、布线52b及布线52c依次排列。另外，各像素电极沿着布线51a及布线51b的延伸方向以矩阵状排列。
像素单元70包括像素70a和像素70b。像素70a包括像素电极91R1、像素电极91G1及像素电极91B1。像素70b包括像素电极91R2、像素电极91G2及像素电极91B2。另外，一个子像素的显示区域位于该子像素所包括的像素电极的内侧。
如图13B所示，当将在像素单元70的布线52a等的延伸方向(也称为第一方向)上排列的周期称为周期P时，优选在布线51a等的延伸方向(也称为第二方向)上排列的周期是其2倍(周期2P)。由此，可以进行没有歪曲的显示。在此，周期P可以为1μm以上150μm以下、优选为2μm以上120μm以下、更优选为3μm以上100μm以下、进一步优选为4μm以上60μm以下。由此，可以实现极高清晰的显示装置。
例如，优选像素电极91R1等以不与用作信号线的布线52a等重叠的方式设置。由此，可以抑制如下情况的发生：电噪声经由布线52a等与像素电极91R1等间的电容传递使像素电极91R1等的电位变化，导致显示元件的亮度变化。
另外，像素电极91R1等也可以以与用作扫描线的布线51a等重叠的方式设置。由此，可以增大像素电极91R1的面积，从而提高开口率。图13B示出像素电极91R1的一部分与布线51a重叠配置的例子。
当将某个子像素的像素电极91R1等与用作扫描线的布线51a等重叠地配置时，优选该布线是与该子像素的像素电路连接的布线。例如，由于输入布线51a等的电位变化的信号的期间相当于改写该子像素的数据的期间，因此即使电噪声从布线51a等经过电容传递到像素电极，子像素的亮度也不发生变化。
〔像素布局的例子1〕
以下对像素单元70的布局的一个例子进行说明。
图14A示出一个子像素的布局的例子。在此，为了便于理解，示出形成像素电极之前的状态的例子。图14A所示的子像素包括晶体管61、晶体管62及电容器63。晶体管61是底栅极沟道蚀刻型晶体管。晶体管62包括其间夹着半导体层的两个栅极。
由位于下侧的导电层56形成晶体管61及晶体管62的下侧的栅电极以及电容器63的一个电极等。由在导电层56之后形成的导电层形成布线51。另外，由在这之后形成的导电层57形成晶体管61的源电极和漏电极中的一方、晶体管62的源电极及漏电极等。另外，由在导电层57之后形成的导电层形成布线52、布线53等。另外，由在这之后形成的导电层58形成晶体管62的上侧的栅电极。布线52的一部分用作晶体管61的源电极和漏电极中的另一方。另外，布线53的一部分用作电容器63的另一个电极。注意，为了便于理解，导电层58没有附加阴影图案而仅示出轮廓。
在此，各晶体管中的半导体层55、以及导电层56、导电层57及导电层58都具有透光性。另一方面，布线51、布线52及布线53都具有遮光性。
图14B示出了将图14A所示的子像素中的透过区域30t和遮光区域30s分开示出的图。如此，由于晶体管61、晶体管62等具有透光性，所以可以提高透视显示的可见度。
例如，通过采用上述结构，可以使透过区域30t的面积的比率(也称为透过面积率)为50％以上。图14A、图14B所示的结构可以实现约66.1％以上的透过面积率。
图14C示出使用图14A所示的子像素的像素单元70的布局的一个例子。图14C还示出了各像素电极及显示区域22。在此，作为发光元件示出使用双面发射型发光元件的例子，图14C是从显示面一侧观看时的俯视示意图。另外，图14D是将图14C分为透过区域30t和遮光区域30s示出的图。
在此，示出与布线51a电连接的三个子像素及与布线51b电连接的三个子像素彼此互为左右反转的结构的例子。由此，当采用相同颜色的子像素在布线52a等的延伸方向上以锯齿形排列并与用作信号线的一个布线连接的结构时，可以使子像素内的布线的长度等均匀，由此可以抑制子像素间的亮度偏差。
通过采用上述像素布局，即便使用如最小加工尺寸为0.5μm以上6μm以下、典型的是1.5μm以上4μm以下的量产线也可以制造极高清晰的显示装置。
〔像素布局的例子2〕
图15A、图15B示出与图14A、图14B不同的布局的例子。
晶体管61是顶栅极型的晶体管。晶体管62是包括其间夹着半导体层的两个栅极的晶体管。
在图15A中，由位于下侧的导电层57形成晶体管62的一个栅电极，在该导电层57之后形成有半导体层55。另外，由在导电层57及半导体层55之后形成的导电层56形成晶体管61的栅电极以及晶体管62的另一个栅电极。由在导电层56之后形成的导电层形成布线51等。另外，由在这之后形成的导电层形成布线52以及电容器63的一个电极等。另外，由在这之后形成的导电层形成布线53等。
在此，半导体层55、导电层56及导电层57具有透光性。图15A、图15B所示的结构可以实现约37.1％以上的透过面积率。
晶体管61包括设置在布线51上的半导体层55以及布线52的一部分等。晶体管62包括导电层57、该导电层57上的半导体层55以及布线53等。电容器63包括布线53的一部分以及与布线52形成在同一面上的导电层。
图15C、图15D示出使用图15A所示的子像素的像素单元的结构例。
〔像素布局的例子3〕
图16A、图16B示出与图14A、图14B、图15A、图15B不同的子像素50的布局的例子。
子像素50包括晶体管61a、61b、62。晶体管61a、61b、62是包括其间夹着半导体层的两个栅极的晶体管。图16A还示出像素电极64、显示区域22。注意，像素电极64横跨旁边的像素(省略)。
在图16A中，晶体管62具有与图15A所示的晶体管62同样的叠层结构。
晶体管61a包括设置在布线51上的半导体层55、半导体层55上的导电层58、与被供应恒电位的布线59连接的导电层等。晶体管61b包括设置在布线51上的半导体层55、半导体层55上的导电层58以及与布线52连接的导电层等。导电层58与布线59连接。布线51及导电层58用作栅电极。
在此，布线51、布线52、布线53及布线59具有遮光性。这之外的层，也就是说，构成晶体管61a、61b、晶体管62等的各层使用具有透光性的膜。图16B是将图16A所示的子像素50分为透过可见光的透过区域30t、遮挡可见光的遮光区域30s示出的例子。如图16B所示，与各布线不重叠的区域为透过区域30t。
在此，作为比较例，图17A、图17B示出包括含有布线51的一部分、布线52的一部分及布线59的一部分的晶体管的子像素50a。
子像素50a包括晶体管61c、61d、62a。晶体管61c、61d、62a是包括其间夹着半导体层的两个栅极的晶体管。图17A还示出像素电极64、显示区域22。
在图17A中，晶体管62a具有与图15A所示的晶体管62同样的叠层结构。
晶体管61c包括设置在布线51上的半导体层55、半导体层55上的导电层58以及布线59的一部分等。晶体管61d包括设置在布线51上的半导体层55、半导体层55上的导电层58以及布线52的一部分等。
虽然未图示，晶体管62a的用作栅电极、源电极、漏电极的导电层具有遮光性。图17B示出将图17A所示的子像素50a分为透过可见光的透过区域30t、遮挡可见光的遮光区域30s示出的例子。如图17B所示，不与各布线重叠的区域为透过区域30t。
另外，在像素尺寸为12.75μm×38.25μm、显示区域的对角尺寸为13.3inch、分辨率为8K、发光元件为顶部发射型的显示面板中，当采用图17所示的子像素50a的结构时，像素中的显示区域22的比率为30.1％、像素中的透过面积率为11.5％，当采用图16所示的子像素50的结构时，显示区域22的比率为30.1％、透过面积率为57.6％。采用图16的像素布局可以提高光透过率。
以上对像素的配置方法例进行了说明。
本发明的一个方式的显示装置可以提高显示区域的单位面积的透过区域的面积的比率(透过面积率)，由此可以向使用者提供透过图像明亮没有违和感的透视显示。另外，发光元件可以不利用FMM分开形成，由此可以实现兼具高透过面积率、高有效发光面积率(显示区域的单位面积的发光区域的面积的比率，也称为开口率)的显示装置。
(实施方式2)
在本实施方式中，说明本发明的一个方式的显示装置的结构例。
本实施方式的显示装置可以为高分辨率的显示装置或大型显示装置。因此，例如可以将本实施方式的显示装置用作如下装置的显示部：具有较大的屏幕的电子设备诸如电视装置、台式或笔记本型个人计算机、用于计算机等的显示器、数字标牌、弹珠机等大型游戏机等；数码相机；数字视频摄像机；数码相框；移动电话机；便携式游戏机；智能手机；手表型终端；平板终端；便携式信息终端；声音再现装置。
[显示装置400]
图18示出显示装置400的立体图，图19A示出显示装置400的截面图。
显示装置400具有贴合衬底452与衬底451的结构。在图18中，以虚线表示衬底452。
显示装置400包括显示部462、电路464及布线465等。图13示出显示装置400中安装有IC473及FPC472的例子。因此，也可以将图13所示的结构称为包括显示装置400、IC(集成电路)及FPC的显示模块。
作为电路464，例如可以使用扫描线驱动电路。
布线465具有对显示部462及电路464供应信号及电力的功能。该信号及电力从外部经由FPC472输入到布线465或者从IC473输入到布线465。
图18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451上设置IC473的例子。作为IC473，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19A示出显示装置400的包括FPC472的区域的一部分、电路464的一部分、显示部462的一部分及包括连接部的区域的一部分的截面的一个例子。图19A尤其示出截断显示部462中的包括发射绿色光的发光元件430b及发射蓝色光的发光元件430c的区域时的截面的一个例子。
图19A所示的显示装置400在衬底453与衬底454之间包括晶体管202、晶体管210、发光元件430b及发光元件430c等。
发光元件430b及发光元件430c可以使用在实施方式1中例示出的发光元件。
在此，当显示装置的像素包括具有发射彼此不同的光的发光元件的三个子像素时，作为该三个子像素可以举出红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)这三个颜色的子像素、黄色(Y)、青色(C)及品红色(M)这三个颜色的子像素等。当包括四个上述子像素时，作为该四个子像素可以举出R、G、B及白色(W)这四个颜色的子像素、R、G、B及Y这四个颜色的子像素等。
此外，衬底454和保护层416通过粘合层442贴合。粘合层442分别与发光元件430b及发光元件430c重叠，显示装置400采用固体密封结构。衬底454设置有遮光层417。
发光元件430b及发光元件430c作为像素电极包括导电层411a、导电层411b及导电层411c。导电层411b对可见光具有反射性，被用作反射电极。导电层411c对可见光具有透过性，被用作光学调整层。
导电层411a通过设置在绝缘层214中的开口电连接到晶体管210所包括的导电层222b。晶体管210具有控制发光元件的驱动的功能。
覆盖像素电极设置有EL层412G或EL层412B。以接触于EL层412G的侧面及EL层412B的侧面的方式设置有绝缘层421，以填充绝缘层421的凹部的方式设置有树脂层422。覆盖EL层412G及EL层412B设置有有机层414、公共电极413及保护层416。通过设置覆盖发光元件的保护层416，可以抑制发光元件中进入水等杂质，由此可以提高发光元件的可靠性。
发光元件发射的光向衬底454一侧射出。衬底454优选使用对可见光的透过性高的材料。
发光元件430c的右侧示出透过透过光T的透过区域。在此，示出绝缘层421、树脂层422、有机层414及公共电极413具有与透过区域重叠的开口的例子。另外，在图19A中，保护层416覆盖有机层414和公共电极413的侧面。
晶体管202及晶体管210都设置在衬底451上。这些晶体管可以使用同一材料及同一工序形成。
衬底453和绝缘层212被粘合层455贴合。
显示装置400的制造方法为如下：首先，使用粘合层442将设置有绝缘层212、各晶体管、各发光器件等的制造衬底与设置有遮光层417的衬底454贴合在一起；然后，剥离制造衬底而将其贴合在露出的衬底453，来将形成在制造衬底上的各构成要素转置到衬底453。衬底453和衬底454优选具有柔性。由此，可以提高显示装置400的柔性。
衬底453的不与衬底454重叠的区域中设置有连接部204。在连接部204中，布线465通过导电层466及连接层242与FPC472电连接。导电层466可以通过对与像素电极相同的导电膜进行加工来获得。因此，通过连接层242可以使连接部204与FPC472电连接。
晶体管202及晶体管210包括：用作栅极的导电层221；用作栅极绝缘层的绝缘层211；包含沟道形成区域231i及一对低电阻区域231n的半导体层231；与一对低电阻区域231n中的一个连接的导电层222a；与一对低电阻区域231n中的另一个连接的导电层222b；用作栅极绝缘层的绝缘层225；用作栅极的导电层223；以及覆盖导电层223的绝缘层215。绝缘层211位于导电层221与沟道形成区域231i之间。绝缘层225位于导电层223与沟道形成区域231i之间。
导电层222a及导电层222b通过设置在绝缘层215中的开口与低电阻区域231n连接。导电层222a及导电层222b中的一个用作源极，另一个用作漏极。
图19A示出绝缘层225覆盖半导体层的顶面及侧面的例子。导电层222a及导电层222b通过设置在绝缘层225及绝缘层215中的开口与低电阻区域231n连接。
另一方面，在图19B所示的晶体管209中，绝缘层225与半导体层231的沟道形成区域231i重叠而不与低电阻区域231n重叠。例如，通过以导电层223为掩模加工绝缘层225，可以形成图19B所示的结构。在图19B中，绝缘层215覆盖绝缘层225及导电层223，并且导电层222a及导电层222b分别通过绝缘层215的开口与低电阻区域231n连接。再者，还可以设置有覆盖晶体管的绝缘层218。
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202及晶体管210，采用两个栅极夹着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层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、单晶半导体或者单晶半导体以外的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)。当使用单晶半导体或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(氧化物半导体)。就是说，本实施方式的显示装置优选使用在沟道形成区中包含金属氧化物的晶体管(以下，OS晶体管)。
用于晶体管的半导体层的金属氧化物的带隙优选为2eV以上，更优选为2.5eV以上。通过使用带隙较宽的金属氧化物，可以减小OS晶体管的关态电流(off-statecurrent)。
金属氧化物优选至少包含铟或锌，更优选包含铟及锌。例如，金属氧化物优选包含铟、M(M为选自镓、铝、钇、锡、硅、硼、铜、钒、铍、钛、铁、镍、锗、锆、钼、镧、铈、钕、铪、钽、钨、镁和钴中的一种或多种)及锌。尤其是，M优选为选自镓、铝、钇和锡中的一种或多种，更优选为镓。注意，以下有时将包含铟、M及锌的金属氧化物称为In-M-Zn氧化物。
在金属氧化物使用In-M-Zn氧化物时，该In-M-Zn氧化物中的In的原子数比优选为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。此外，附近的组成包括所希望的原子数比的±30％的范围。通过增大金属氧化物中的铟的原子数比，可以提高晶体管的通态电流(on-state current)或场效应迁移率等。
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：作为各元素的含有比率，当In为4时，Ga为1以上且3以下，Zn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：作为各元素的含有比率，当In为5时，Ga大于0.1且为2以下，Zn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：作为各元素的含有比率，当In为1时，Ga大于0.1且为2以下，Zn大于0.1且为2以下。
In-M-Zn氧化物中的In的原子数比也可以小于M的原子数比。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＝1：3：2或其附近的组成、In：M：Zn＝1：3：3或其附近的组成、In：M：Zn＝1：3：4或其附近的组成等。通过增大金属氧化物中的M的原子数比，可以使In-M-Zn氧化物的带隙更宽而可以提高相对于光负偏压应力测试的耐性。具体而言，可以减小在晶体管的NBTIS(Negative Bias Temperature Illumination Stress)测试中测量的阈值电压的变化量或漂移电压(Vsh)的变化量。注意，漂移电压(Vsh)被定义为在晶体管的漏极电流(Id)-栅极电压(Vg)曲线的倾斜程度最大的点的切线与Id＝1pA的直线交叉处的Vg。
或者，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。
或者，晶体管的半导体层也可以具有被用作半导体的层状物质。层状物质是具有层状结晶结构的材料群的总称。层状结晶结构是由共价键或离子键形成的层通过如范德华力那样的比共价键或离子键弱的键合层叠的结构。层状物质在单位层中具有高导电性，即，具有高二维导电性。通过将被用作半导体并具有高二维导电性的材料用于沟道形成区域，可以提供通态电流高的晶体管。
作为上述层状物质，例如可以举出石墨烯、硅烯、硫族化物等。硫族化物是包含氧族元素(属于第16族的元素)的化合物。此外，作为硫族化物，可以举出过渡金属硫族化物、第13族硫族化物等。作为能够被用作晶体管的半导体层的过渡金属硫族化物，具体地可以举出硫化钼(典型的是MoS2)、硒化钼(典型的是MoSe2)、碲化钼(典型的是MoTe2)、硫化钨(典型的是WS2)、硒化钨(典型的是WSe2)、碲化钨(典型的是WTe2)、硫化铪(典型的是HfS2)、硒化铪(典型的是HfSe2)、硫化锆(典型的是ZrS2)、硒化锆(典型的是ZrSe2)等。
电路464所包括的晶体管和显示部462所包括的晶体管既可以具有相同的结构，又可以具有不同的结构。电路464所包括的多个晶体管既可以具有相同的结构，又可以具有两种以上的不同结构。与此同样，显示部462所包括的多个晶体管既可以具有相同的结构，又可以具有两种以上的不同结构。
优选的是，将水及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，可以将该绝缘层用作阻挡层。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211、绝缘层212、绝缘层215、绝缘层218及绝缘层225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，也可以层叠上述无机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。由此，可以抑制杂质从显示装置400的端部通过有机绝缘膜进入。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，以使有机绝缘膜不暴露于显示装置400的端部。
用作平坦化层的绝缘层214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、酚醛树脂及上述树脂的前体等。
优选在衬底454的衬底453一侧的面设置遮光层417。此外，可以在衬底454的外侧配置各种光学构件。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454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、冲击吸收层等。
在图19A中示出连接部228。在连接部228中，公共电极413与布线电连接。图19A示出作为该布线采用与像素电极相同的叠层结构的情况的例子。
衬底453及衬底454可以使用玻璃、石英、陶瓷、蓝宝石以及树脂等。从发光元件取出光一侧的衬底使用使该光透过的材料。通过将具有柔性的材料用于衬底453及衬底454，可以提高显示装置的柔性。作为衬底453或衬底454，可以使用偏振片。
作为衬底453及衬底454，可以使用如下材料：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等聚酯树脂、聚丙烯腈树脂、丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、聚甲基丙烯酸甲酯树脂、聚碳酸酯(PC)树脂、聚醚砜(PES)树脂、聚酰胺树脂(尼龙、芳族聚酰胺等)、聚硅氧烷树脂、环烯烃树脂、聚苯乙烯树脂、聚酰胺-酰亚胺树脂、聚氨酯树脂、聚氯乙烯树脂、聚偏二氯乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚四氟乙烯(PTFE)树脂、ABS树脂以及纤维素纳米纤维等。此外，也可以作为衬底453和衬底454中的一方或双方使用其厚度为具有柔性程度的玻璃。
在将圆偏振片重叠于显示装置的情况下，优选将光学各向同性高的衬底用作显示装置所包括的衬底。光学各向同性高的衬底的双折射较低(也可以说双折射量较少)。
光学各向同性高的衬底的相位差值(retardation value)的绝对值优选为30nm以下，更优选为20nm以下，进一步优选为10nm以下。
作为光学各向同性高的薄膜，可以举出三乙酸纤维素(也被称为TAC：Cellulosetriacetate)薄膜、环烯烃聚合物(COP)薄膜、环烯烃共聚物(COC)薄膜及丙烯酸薄膜等。
当作为衬底使用薄膜时，有可能因薄膜的吸水而发生显示面板出现皱纹等形状变化。因此，作为衬底优选使用吸水率低的薄膜。例如，优选使用吸水率为1％以下的薄膜，更优选使用吸水率为0.1％以下的薄膜，进一步优选为使用吸水率为0.01％以下的薄膜。
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242，可以使用各向异性导电膜(ACF：Anisotropic ConductiveFilm)、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、钯或钛等金属材料或包含该金属材料的合金材料。或者，还可以使用该金属材料的氮化物(例如，氮化钛)等。此外，当使用金属材料或合金材料(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及发光元件所包括的导电层(被用作像素电极或公共电极的导电层)。
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。
本实施方式所示的结构例及对应该结构例的附图等的至少一部分可以与其他结构例或附图等适当地组合。
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，对能用于本发明的一个方式的显示装置的发光元件(也称为发光器件)进行说明。
在本说明书等中，有时将使用金属掩模或FMM(Fine Metal Mask，高精细金属掩模)制造的器件称为具有MM(Metal Mask)结构的器件。此外，在本说明书等中，有时将不使用金属掩模或FMM制造的器件称为具有MML(Metal Mask Less)结构的器件。
此外，在本说明书等中，有时将在各颜色的发光器件(这里为蓝色(B)、绿色(G)及红色(R))中分别形成发光层或分别涂布发光层的结构称为SBS(Side By Side)结构。另外，在本说明书等中，有时将可发射白色光的发光器件称为白色发光器件。白色发光器件通过与着色层(例如，滤色片)组合可以实现全彩色显示的显示装置。
另外，发光器件大致可以分为单结构和串联结构。单结构的器件优选具有如下结构：在一对电极间包括一个发光单元，而且该发光单元包括一个以上的发光层。为了以单结构得到白色发光，以两个以上的发光层的各发光处于补色关系的方式选择发光层即可。例如，通过使第一发光层的发光颜色与第二发光层的发光颜色处于补色关系，可以得到在发光器件整体上以白色发光的结构。此外，包括三个以上的发光层的发光器件也是同样的。
串联结构的器件优选具有如下结构：在一对电极间包括两个以上的多个发光单元，而且各发光单元包括一个以上的发光层。通过在各发光单元中使用发射相同颜色的光的发光层，可以实现每规定电流的亮度得到提高且其可靠性比单结构更高的发光器件。为了以串联结构得到白色发光，采用组合从多个发光单元的发光层发射的光来得到白色发光的结构即可。注意，得到白色发光的发光颜色的组合与单结构中的结构同样。此外，在串联结构的器件中，优选在多个发光单元间设置电荷产生层等中间层。
另外，在对上述白色发光器件(单结构或串联结构)和SBS结构的发光器件进行比较的情况下，可以使SBS结构的发光器件的功耗比白色发光器件低。在想要降低功耗时优选采用SBS结构的发光器件。另一方面，白色发光器件的制造程序比SBS结构的发光器件简单，由此可以降低制造成本或者提高制造成品率，所以是优选的。
<<发光器件的结构例>>
如如图20A所示，发光器件在一对电极(下部电极772、上部电极788)间包括EL层786。EL层786可以由层4420、发光层4411、层4430等的多个层构成。层4420例如可以包括含有电子注入性高的物质的层(电子注入层)及含有电子传输性高的物质的层(电子传输层)等。发光层4411例如包含发光化合物。层4430例如可以包括含有空穴注入性高的物质的层(空穴注入层)及含有空穴传输性高的物质的层(空穴传输层)。
包括设置在一对电极间的层4420、发光层4411及层4430的结构可以被用作单一的发光单元，在本说明书中将图20A的结构称为单结构。
图20B示出图20A所示的发光器件所包括的EL层786的变形例子。具体而言，图20B所示的发光器件包括下部电极772上的层4430-1、层4430-1上的层4430-2、层4430-2上的发光层4411、发光层4411上的层4420-1、层4420-1上的层4420-2及层4420-2上的上部电极788。例如，在将下部电极772用作阳极且将上部电极788用作阴极时，层4430-1被用作空穴注入层，层4430-2被用作空穴传输层，层4420-1被用作电子传输层，层4420-2被用作电子注入层。或者，在将下部电极772用作阴极且将上部电极788用作阳极时，层4430-1被用作电子注入层，层4430-2被用作电子传输层，层4420-1被用作空穴传输层，层4420-2被用作空穴注入层。通过采用上述层结构，可以将载流子高效地注入到发光层4411，由此可以提高发光层4411内的载流子的再结合的效率。
此外，如图20C及如图20D所示，层4420与层4430之间设置有多个发光层(发光层4411、4412、4413)的结构也是单结构的变形例子。
如图20E及如图20F所示，多个发光单元(EL层786a、EL层786b)隔着中间层(电荷产生层)4440串联连接的结构在本说明书中被称为串联结构。在本说明书等中，图20E及图20F所示的结构被称为串联结构，但是不局限于此，例如，串联结构也可以被称为叠层结构。通过采用串联结构，可以实现能够以高亮度发光的发光器件。
在图20C中，也可以将发射相同颜色的光的发光层4411、发光层4412及发光层4413。
另外，也可以将互不相同的发光材料用于发光层4411、发光层4412及发光层4413。在发光层4411、发光层4412及发光层4413各自所发射的光处于补色关系时，可以得到白色发光。图20D示出设置被用作滤色片的着色层785的例子。通过白色光透过滤色片，可以得到所希望的颜色的光。
另外，在图20E中，也可以将相同发光材料用于发光层4411及发光层4412。或者，也可以将发射互不相同的颜色的光的发光材料用于发光层4411及发光层4412。在发光层4411所发射的光和发光层4412所发射的光处于补色关系时，可以得到白色发光。图20F示出还设置着色层785的例子。
注意，在图20C、图20D、图20E及图20F中，如如图20B所示，层4420及层4430也可以具有由两层以上的层构成的叠层结构。
另外，在图20D中，发光层4411、发光层4412及发光层4413可以使用相同发光材料。同样地，在图20F中，发光层4411与发光层4412也可以使用相同发光材料。此时，通过使用颜色转换层代替着色层785可以得到与发光材料不同的颜色的所希望的颜色的光。例如，通过作为各发光层使用蓝色的发光材料并使蓝色光透过颜色转换层，可以得到其波长比蓝色长的光(例如红色、绿色等)。颜色转换层可以使用荧光材料、磷光材料或量子点等。
将按每个发光器件分别形成发光层(在此，蓝色(B)、绿色(G)及红色(R))的结构称为SBS(Side By Side)结构。
发光器件的发光颜色根据构成EL层786的材料而可以为红色、绿色、蓝色、青色、品红色、黄色或白色等。此外，当发光器件具有微腔结构时，可以进一步提高颜色纯度。
白色发光器件优选具有发光层包含两种以上的发光物质的结构。为了得到白色发光，选择各发光处于补色关系的两种以上的发光物质即可。例如，通过使第一发光层的发光颜色与第二发光层的发光颜色处于补色关系，可以得到在发光器件整体上以白色发光的发光器件。此外，包括三个以上的发光层的发光器件也是同样的。
发光层优选包含每个发光呈现R(红)、G(绿)、B(蓝)、Y(黄)、O(橙)等的两种以上的发光物质。或者，优选包含每个发光包含R、G、B中的两种以上的光谱成分的两种以上的发光物质。
在此，说明发光器件的具体的结构例。
发光器件至少包括发光层。另外，作为发光层以外的层，发光器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、电子阻挡材料、电子注入性高的物质或双极性的物质(电子传输性及空穴传输性高的物质)等的层。
发光器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。构成发光器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。
例如，发光器件除了发光层以外还可以包括空穴注入层、空穴传输层、空穴阻挡层、电子阻挡层、电子传输层和电子注入层中的一层以上。
空穴注入层是从阳极向空穴传输层注入空穴的层且包含空穴注入性高的材料的层。作为空穴注入性高的材料，可以使用芳香胺化合物、包含空穴传输性材料及受体材料(电子受体材料)的复合材料等。
空穴传输层是将从阳极由空穴注入层注入的空穴传输到发光层中的层。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。另外，只要是空穴传输性高于电子传输性的物质，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)或者芳香胺(包含芳香胺骨架的化合物)等空穴传输性高的材料。
电子传输层是将从阴极由电子注入层注入的电子传输到发光层中的层。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。另外，只要是电子传输性高于空穴传输性的物质，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等，还可以使用噁二唑衍生物、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、具有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、含氮杂芳族化合物等缺π电子型杂芳族化合物等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(电子给体性材料)的复合材料。
作为电子注入层，例如可以使用锂、铯、镱、氟化锂(LiF)、氟化铯(CsF)、氟化钙(CaF2)、8-(羟基喔啉)锂(简称：Liq)、2-(2-吡啶基)苯酚锂(简称：LiPP)、2-(2-吡啶基)-3-羟基吡啶(pyridinolato)锂(简称：LiPPy)、4-苯基-2-(2-吡啶基)苯酚锂(简称：LiPPP)、锂氧化物(LiOx)、碳酸铯等碱金属、碱土金属或者它们的化合物。另外，电子注入层可以采用两层以上的叠层结构。作为该叠层结构，例如，可以采用第一层使用氟化锂第二层使用镱的结构。
另外，作为上述电子注入层，也可以使用具有电子传输性的材料。例如，可以将具有非共用电子对且具有缺电子型杂芳环的化合物用于具有电子传输性的材料。具体而言，可以使用包含吡啶环、二嗪环(嘧啶环、吡嗪环、哒嗪环)和三嗪环中的至少一个的化合物。
具有非共用电子对的有机化合物的最低空分子轨道(LUMO：Lowest UnoccupiedMolecular Orbital)优选为-3.6eV以上且-2.3eV以下。另外，一般来说，CV(循环伏安法)、光电子能谱法(photoelectron spectroscopy)、吸收光谱法(optical absorptionspectroscopy)、逆光电子能谱法估计有机化合物的最高占有分子轨道(HOMO：highestoccupied Molecular Orbital)能级及LUMO能级。
例如，可以将4，7-二苯基-1，10-菲咯啉(简称：BPhen)、2，9-双(萘-2-基)-4，7-二苯基-1，10-菲咯啉(简称：NBPhen)、二喹喔啉并[2，3-a：2’，3’-c]吩嗪(简称：HATNA)、2，4，6-三[3’-(吡啶-3-基)联苯-3-基]-1，3，5-三嗪(简称：TmPPPyTz)等用于具有非共用电子对的有机化合物。另外，与BPhen相比，NBPhen具有高玻璃化转变温度(Tg)和良好耐热性。
发光层是包含发光物质的层。发光层可以包含一种或多种发光物质。另外，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、红色等的发光颜色的物质。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、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。通过以形成发射与发光材料的最低能量一侧的吸收带的波长重叠的光的激基复合物的方式选择混合材料，可以使能量转移变得顺利，从而高效地得到发光。由于该结构而能够同时实现发光器件的高效率、低电压驱动及长寿命。
本实施方式所示的结构例及对应该结构例的附图等的至少一部分可以与其他结构例或附图等适当地组合。
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，说明本发明的一个方式的显示装置包括受光器件等的例子。
在本实施方式的显示装置中，像素可以包括具有发射互不相同的颜色的光的发光器件的多种子像素。例如，像素可以包括三种子像素。作为该三种子像素，可以举出红色(R)、绿色(G)及蓝色(B)这三个颜色的子像素、黄色(Y)、青色(C)及品红色(M)这三个颜色的子像素等。或者，像素可以包括四种子像素。作为该四种子像素，可以举出R、G、B、白色(W)这四个颜色的子像素、R、G、B、Y这四个颜色的子像素等。
子像素的排列没有特别的限制，可以采用各种排列方法。作为子像素的排列，例如可以举出条纹排列、S条纹排列、矩阵排列、Delta排列、拜耳排列、Pentile排列等。
另外，作为子像素的顶面形状，例如可以举出三角形、四角形(包括矩形、正方形)、五角形等多角形、角部圆的上述多角形形状、椭圆形或圆形等。在此，子像素的顶面形状相当于发光器件的发光区域的顶面形状。
在本发明的一个方式的显示装置中，像素也可以包括受光器件。
在像素包括发光器件及受光器件的显示装置中，像素具有受光功能，所以该显示装置可以在显示图像的同时检测出对象物的接触或接近。例如，不仅使显示装置所包括的所有子像素显示图像，而且可以使部分子像素呈现用作光源的光并使其他子像素显示图像。
本发明的一个方式的显示装置的显示部中发光器件以矩阵状配置，由此可以在该显示部上显示图像。另外，在该显示部中，受光器件以矩阵状配置，该显示部除了图像显示功能之外还具有摄像功能和感测功能中的一者或两者。显示部可以用于图像传感器或触摸传感器。也就是说，通过由显示部检测出光，能够拍摄图像或者检测出对象物(指头、手或笔等)的接近或接触。并且，本发明的一个方式的显示装置可以将发光器件用作传感器的光源。因此，不需要与显示装置另行设置受光部及光源，而可以减少电子设备的构件数量。
在本发明的一个方式的显示装置中，当显示部含有的发光器件所发射的光被对象物反射(或散射)时，受光器件能够检测出该反射光(或散射光)，由此即使在黑暗处也能够拍摄图像或者检测出触摸。
当将受光器件用于图像传感器时，显示装置能够使用受光器件拍摄图像。例如，本实施方式的显示装置可以用作扫描仪。
例如，可以使用图像传感器获取基于指纹、掌纹等的数据。也就是说，可以在显示装置内设置生物认证用传感器。通过在显示装置内设置生物认证用传感器，与分别设置显示装置和生物认证用传感器的情况相比，可以减少电子设备的零部件个数，由此可以实现电子设备的小型化及轻量化。
此外，在将受光器件用于触摸传感器的情况下，显示装置可以使用受光器件检测出对象物的接近或接触。
作为受光器件，例如，可以使用pn型或pin型光电二极管。受光器件被用作检测出入射到受光器件的光来产生电荷的光电转换器件(也称为光电转换元件)。受光器件所产生的电荷量取决于入射到受光器件的光量。
尤其是，作为受光器件，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，且形状及设计的自由度高，由此可以应用于各种各样的显示装置。
在本发明的一个方式中，作为发光器件使用有机EL器件，作为受光器件使用有机光电二极管。有机EL器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器件的显示装置中。
图21A、图21B及图21C所示的像素包括子像素G、子像素B、子像素R及子像素PS。
图21A所示的像素采用条纹排列。图21B所示的像素采用矩阵排列。
图21C所示的像素的排列采用一个子像素(子像素B)的旁边竖着排列三个子像素(子像素R、子像素G、子像素S)的结构。
图21D所示的像素包括子像素G、子像素B、子像素R、子像素PS及子像素IRS。
图21D示出一个像素设置在两行的例子。上方的行(第一行)设置有三个子像素(子像素G、子像素B、子像素R)，下方的行(第二行)设置有两个子像素(一个子像素PS及一个子像素IRS)。
注意，子像素的布局不局限于图21A至图21D的结构。
子像素R包括发射红色光的发光器件。子像素G包括发射绿色光的发光器件。子像素B包括发射蓝色光的发光器件。子像素PS与子像素IRS分别包括受光器件。对子像素PS和子像素IRS检测的光的波长没有特别的限制。
子像素PS的受光面积比子像素IRS的受光面积小。受光面积越小摄像范围越窄，可以实现摄像结果变模糊的抑制以及分辨率的提高。因此，通过使用子像素PS，可以与使用子像素IRS的情况相比以更高的清晰度或分辨率进行摄像。例如，可以使用子像素PS进行用来利用指纹、掌纹、虹膜、脉形状(包括静脉形状、动脉形状)或脸等的个人识别的摄像。
子像素PS所包括的受光器件优选检测出可见光，优选检测出蓝色、紫色、蓝紫色、绿色、黄绿色、黄色、橙色、红色等颜色中的一个或多个。另外，子像素PS所包括的受光器件也可以检测出红外光。
另外，子像素IRS可以用于触摸传感器(也称为直接触摸传感器)或者空中触摸传感器(也称为悬浮传感器、悬浮触摸传感器、非接触式传感器、无接触式传感器)等。子像素IRS根据用途可以适当地决定所检测出的光的波长。例如，子像素IRS优选检测出红外光。由此，在黑暗处也可以检测出触摸。
在此，触摸传感器或空中触摸传感器可以检测出对象物(指头、手或笔等)的接近或接触。触摸传感器通过显示装置与对象物直接接触可以检测出对象物。另外，空中触摸传感器即使对象物没有接触显示装置也可以检测出该对象物。例如，优选的是，在显示装置与对象物之间的距离为0.1mm以上且300mm以下、优选为3mm以上且50mm以下的范围内显示装置可以检测出该对象物。通过采用该结构，可以在对象物没有直接接触显示装置的状态下进行操作，换言之可以以非接触(无接触)方式操作显示装置。通过采用上述结构，可以减少显示装置被弄脏或受损伤的风险或者对象物不直接接触附着于显示装置的污渍(例如，垃圾或病毒等)而操作显示装置。
通过在一个像素中设置两种受光器件，除了显示功能之外还可以追加两个功能，而可以实现显示装置的多功能化。
因为进行高清晰摄像，所以子像素PS优选设置在显示装置所包括的所有像素中。另一方面，与子像素PS相比，用于触摸传感器或空中触摸传感器等的子像素IRS不需高检测精度，因此子像素IRS设置在显示装置所包括的部分像素中，即可。通过使显示装置所包括的子像素IRS个数少于子像素PS个数，可以提高检测速度。
在此，说明可用于子像素PS及子像素IRS的受光器件的结构。
受光器件在一对电极间至少包括被用作光电转换层的活性层。在本说明书等中，有时将一对电极中的一方记为像素电极且另一方记为公共电极。
受光器件所包括的一对电极中的一方电极被用作阳极，另一方电极被用作阴极。以下，以像素电极被用作阳极且公共电极被用作阴极的情况为例进行说明。也就是说，通过将反向偏压施加到像素电极与公共电极之间来驱动受光器件，可以检测出入射到受光器件的光而产生电荷并以电流的方式取出。
受光器件也可以采用与发光器件同样的制造方法。受光器件所包括的岛状活性层(也称为光电转换层)不通过金属掩模的图案形成，而通过在一面上沉积将成为活性层的膜之后进行加工来形成，所以可以以均匀厚度形成岛状活性层。另外，通过在活性层上设置牺牲层，可以减少显示装置的制造工序中活性层所受的损伤而提高受光器件的可靠性。
注意，受光器件和发光器件共用的层有时发光器件中的功能与受光器件中的功能不同。在本说明书中，有时根据发光器件中的功能称呼构成要素。例如，空穴注入层在发光器件中被用作空穴注入层而在受光器件中被用作空穴传输层。与此同样，电子注入层分别在发光器件和受光器件中具有电子注入层和电子传输层的功能。另外，受光器件及发光器件共用的层也有时发光器件中的功能与受光器件中的功能相同。例如，空穴传输层在发光器件及受光器件中都被用作空穴传输层，电子传输层在发光器件及受光器件中都被用作电子传输层。
受光器件所包括的活性层包含半导体。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)形成发光层和活性层，并可以共同使用制造设备，所以是优选的。
作为活性层含有的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接受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)在平面上扩大时，电子供体性(供体型)变高。另一方面，富勒烯具有球形状，尽管π电子广泛扩大，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，所以对受光器件来说是有益的。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。除此之外，作为富勒烯衍生物可以举出[6，6]-苯基-C71-丁酸甲酯(简称：PC71BM)、[6，6]-苯基-C61-丁酸甲酯(简称：PC61BM)、1’，1”，4’，4”-四氢-二[1，4]甲烷萘并(methanonaphthaleno)[1，2：2’，3’，56，60：2”，3”][5，6]富勒烯-C60(简称：ICBA)等。
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。
另外，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、聚乙烯咔唑衍生物或聚噻吩衍生物等。
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给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。或者，也可以层叠n型半导体和p型半导体形成活性层。
受光器件也可以还包括包含空穴传输性高的物质、电子传输性高的物质或双极性物质(电子传输性及空穴传输性都高的物质)等的层作为活性层以外的层。另外，不局限于此，也可以还包括包含空穴注入性高的物质、空穴阻挡材料、电子注入性高的材料、电子阻挡材料等的层。
受光器件可以使用低分子化合物或高分子化合物，还可以包含无机化合物。构成受光器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。
例如，作为空穴传输性材料可以使用聚(3，4-乙烯二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT/PSS)等高分子化合物以及钼氧化物、碘化铜(CuI)等无机化合物。另外，作为电子传输性材料可以使用氧化锌(ZnO)等无机化合物。
另外，活性层也可以使用被用作供体的聚[[4，8-双[5-(2-乙基己基)-2-噻吩基]苯并[1，2-b：4，5-b’]二噻吩基-2，6-二基]-2，5-噻吩二基[5，7-双(2-乙基己基)-4，8-二氧-4H，8H-苯并[1，2-c：4，5-c’]二噻吩-1，3-二基]]聚合物(简称：PBDB-T)或者PBDB-T衍生物等高分子化合物。例如，可以使用将受体材料分散到PBDB-T或PBDB-T衍生物的方法等。
另外，作为活性层也可以混合三种以上的材料。例如，为了扩大波长区域除了n型半导体材料及p型半导体材料之外还可以混合第三材料。此时，第三材料可以是低分子化合物或高分子化合物。
以上说明受光器件。
图21E示出具有受光器件的子像素的一个例子，而图21F示出具有发光器件的子像素的一个例子。
图21E所示的像素电路PIX1包括受光器件PD、晶体管M11、晶体管M12、晶体管M13、晶体管M14及电容器C2。这里，示出使用光电二极管作为受光器件PD的例子。
受光器件PD的阴极与布线V1电连接，阳极与晶体管M11的源极和漏极中的一个电连接。晶体管M11的栅极与布线TX电连接，源极和漏极中的另一个与电容器C2的一个电极、晶体管M12的源极和漏极中的一个及晶体管M13的栅极电连接。晶体管M12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M13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M14的源极和漏极中的一个电连接。晶体管M14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各自被供应恒电位。当以反向偏压驱动受光器件PD时，将低于布线V1的电位供应到布线V2。晶体管M12被供应到布线RES的信号控制，使得连接于晶体管M13的栅极的节点的电位复位至供应到布线V2的电位。晶体管M11被供应到布线TX的信号控制，根据流过受光器件PD的电流控制上述节点的电位变化的时序。将晶体管M13用作根据上述节点的电位输出的放大晶体管。晶体管M14被供应到布线SE的信号控制，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。
图21F所示的像素电路PIX2包括发光器件EL、晶体管M15、晶体管M16、晶体管M17及电容器C3。这里，示出使用发光二极管作为发光器件EL的例子。尤其是，作为发光器件EL，优选使用有机EL器件。
晶体管M15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C3的一个电极及晶体管M16的栅极电连接。晶体管M16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器件EL的阳极及晶体管M17的源极和漏极中的一个电连接。晶体管M17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。发光器件EL的阴极与布线V5电连接。
布线V4及布线V5各自被供应恒电位。可以将发光器件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M15被供应到布线VG的信号控制，被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M16被用作根据供应到栅极的电位控制流过发光器件EL的电流的驱动晶体管。当晶体管M15处于导通状态时，供应到布线VS的电位被供应到晶体管M16的栅极，可以根据该电位控制发光器件EL的发光亮度。晶体管M17被供应到布线MS的信号控制，将晶体管M16与发光器件EL之间的电位通过布线OUT2输出到外部。
在本实施方式的显示面板中，也可以使发光器件以脉冲方式发光，以显示图像。通过缩短发光器件的驱动时间，可以降低显示面板的耗电量并抑制发热。尤其是，有机EL器件的频率特性优异，所以是优选的。例如，频率可以为1kHz以上且100MHz以下。
在此，像素电路PIX1所包括的晶体管M11、晶体管M12、晶体管M13及晶体管M14、像素电路PIX2所包括的晶体管M15、晶体管M16及晶体管M17优选使用形成其沟道的半导体层包含金属氧化物(氧化物半导体)的晶体管。
使用其带隙比硅宽且载流子密度低的金属氧化物的晶体管可以实现极低的关态电流。由此，因为其关态电流小，所以能够长期间保持储存于与晶体管串联连接的电容器中的电荷。因此，尤其是，与电容器C2或电容器C3串联连接的晶体管M11、晶体管M12、晶体管M15优选使用包含氧化物半导体的晶体管。此外，通过将同样地应用氧化物半导体的晶体管用于其他晶体管，可以减少制造成本。
此外，晶体管M11至晶体管M17也可以使用形成其沟道的半导体包含硅的晶体管。特别是，在使用单晶硅及多晶硅等结晶性高的硅时可以实现高场效应迁移率及更高速的工作，所以是优选的。
此外，晶体管M11至晶体管M17中的一个以上可以使用包含氧化物半导体的晶体管，除此以外的晶体管可以使用包含硅的晶体管。
在图21E和图21F中，作为晶体管使用n沟道型晶体管，但是也可以使用p沟道型晶体管。
像素电路PIX1所包括的晶体管与像素电路PIX2所包括的晶体管优选排列在同一衬底上。尤其优选像素电路PIX1所包括的晶体管和像素电路PIX2所包括的晶体管混合形成在一个区域内并周期性地排列。
此外，优选在与受光器件PD或发光器件EL重叠的位置设置一个或多个包括晶体管和电容器中的一个或两个的层。由此，可以减少各像素电路的实效占有面积，从而可以实现高清晰的受光部或显示部。
如上所述那样，本实施方式的显示装置通过在一个像素中设置两种受光器件，除了显示功能之外还可以追加两个功能，而可以实现显示装置的多功能化。例如，可以实现高清晰的摄像功能以及触摸传感器或空中触摸传感器等的感测功能。另外，通过组合设置了两种受光器件的像素与具有其他结构的像素，可以还增大显示装置的功能。例如，可以使用包括发射红外光的发光器件或各种传感器器件等的像素。
(实施方式5)
在本实施方式中，说明可用于上述实施方式中说明的OS晶体管的金属氧化物(也称为氧化物半导体)。
用于OS晶体管的金属氧化物优选至少包含铟或锌，更优选包含铟及锌。例如，金属氧化物优选包含铟、M(M为选自镓、铝、钇、锡、硅、硼、铜、钒、铍、钛、铁、镍、锗、锆、钼、镧、铈、钕、铪、钽、钨、镁和钴中的一种或多种)及锌。尤其是，M优选为选自镓、铝、钇和锡中的一种或多种，更优选为镓。
金属氧化物可以通过溅射法、有机金属化学气相沉积(MOCVD：Metal OrganicChemical Vapor Deposition)法等化学气相沉积(CVD：Chemical Vapor Deposition)法或原子层沉积法(ALD：Atomic Layer Deposition)法等形成。
以下，作为金属氧化物的一个例子说明包含铟(In)、镓(Ga)及锌(Zn)的氧化物。注意，有时将包含铟(In)、镓(Ga)及锌(Zn)的氧化物称为In-Ga-Zn氧化物。
<<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。以下，有时将GIXD测量所得的XRD谱简单地记为XRD谱。
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In-Ga-Zn氧化物膜的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，可以使用通过纳米束电子衍射法(NBED：Nano Beam ElectronDiffraction)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In-Ga-Zn氧化物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In-Ga-Zn氧化物膜处于既不是单晶或多晶也不是非晶态的中间态，不能得出该In-Ga-Zn氧化物膜是非晶态的结论。
<<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-Ga-Zn氧化物中，CAAC-OS有具有层叠有含有铟(In)及氧的层(以下，In层)、含有镓(Ga)、锌(Zn)及氧的层(以下，(Ga，Zn)层)的层状结晶结构(也称为层状结构)的趋势。此外，铟和镓可以彼此置换。因此，有时(Ga，Zn)层包含铟。此外，有时In层包含镓。注意，有时In层包含锌。该层状结构例如在高分辨率TEM(Transmission ElectronMicroscope)图像中被观察作为晶格图像。
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。注意，表示c轴取向的峰的位置(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、缺陷的生成等而降低，因此可以说CAAC-OS是杂质及缺陷(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或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。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。
<<氧化物半导体的构成>>
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非意图性的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，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％，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(EDX-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(控制开启/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(Ion)、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-likeOS、CAC-OS、nc-OS、CAAC-OS中的两种以上。
<<具有氧化物半导体的晶体管>>
接着，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。注意，氧化物半导体中的杂质例如是指构成氧化物半导体的主要成分之外的元素。例如，浓度小于0.1原子％的元素可以说是杂质。
<<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族元素之一的硅或碳时，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，将利用SIMS测得的氧化物半导体中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。
(实施方式6)
在本实施方式中，对具有本发明的一个方式的显示装置的电子设备、数字标牌、车辆等进行说明。
本发明的一个方式的显示装置是能够与背景重叠地显示图像，即，所谓的能够进行透视显示的显示装置。另外，显示装置能够进行高亮度、高分辨率、高对比度且高清晰的显示，低功耗且可靠性高。
作为本发明的一个方式的显示装置，例如除了电视装置、台式或笔记本型个人计算机、用于计算机等的显示器、数字标牌、弹珠机等大型游戏机等具有较大的屏幕的电子设备以外，还可以举出数码相机、数码摄像机、数码相框、移动电话机、便携式游戏机、便携式信息终端、声音再现装置等。
另外，因为本发明的一个方式的显示装置可以提高清晰度，所以可以适当地用于包括较小的显示部的电子设备。作为这种电子设备，例如可以举出手表型、手镯型等的信息终端设备(可穿戴设备)、可戴在头上的可穿戴设备等诸如头戴显示器等VR用设备、眼镜型AR用设备等。另外，作为可穿戴设备还可以举出SR(Substitutional Reality)用设备以及MR(Mixed Reality)用设备。
另外，可以将本实施方式的显示装置或者具备显示装置的电子设备沿着房屋或高楼的内壁或外壁、汽车的内部装饰或外部装饰的曲面组装。
尤其是，由于本发明的一个方式的显示装置能够进行透视显示，所以可以将其设置于窗户玻璃、陈列柜、玻璃门或橱窗等透明结构体中，或者可以将该结构体置换为显示装置。
图22A是将本发明的一个方式的显示装置用于产品的陈列柜的例子。图22A示出具有可显示图像的橱窗的功能的显示部1001。显示部1001采用本发明的一个方式的显示装置。显示部1001的里面有空间，陈列着产品1002(这里是腕表)，顾客可以隔着显示部1001看见产品1002。
显示部1001可以显示静态图像及动态图像。另外，也可以具有发出声音的扬声器。在图22A中，作为新产品的宣传词显示有包含「New Watch Debut！」等文字的图像。
另外，显示部1001优选用作触摸面板或非接触触摸面板。顾客通过对显示部1001进行操作，可以在显示部1001上显示产品1002的详细信息、产品阵容及相关信息等。在图22A中，通过触摸显示有「Touch Here！」的部分，例如可以对介绍产品的动态图像进行有声显示。
再者，顾客可以通过使用自己的智能手机等读出显示部1001所显示的二维码来连接到产品的购买网站。像这样，顾客可以通过简单的操作购买产品。
显示部1001优选使用强化玻璃或防弹玻璃等不容易破损的玻璃。或者，也可以采用将显示装置贴合在该玻璃上的结构。由此，可以防止产品1002被盗。
图22B是将本发明的一个方式的显示装置用于水槽的例子。图22B所示的水槽包括能够显示图像的圆柱状的显示部1011。显示部1011采用本发明的一个方式的显示装置。显示部1011的里面是水槽，顾客1013a、顾客1013b等可以隔着显示部1011看见鱼1012。
显示部1011可以显示如与顾客看见的鱼有关的信息。在图22B中，示出显示对顾客1013a的信息1014a以及对顾客1013b的信息1014b的例子。
在此，图22B所示的结构可以检测出顾客1013a、顾客1013b的站立位置、眼睛的高度、视线方向等，并根据该信息控制显示部1011显示信息的位置。由此，可以在顾客视线与显示部1011后面的鱼的位置关系上最合适的位置显示图像。
另外，显示部1011优选具有用作触摸面板或非接触触摸面板的功能。或者，能够利用智能手机用应用软件对水槽的显示部1011所显示的图像进行操作。另外，可以通过触摸操作或者利用智能手机的操作等对显示部1011进行操作来对显示部1011所显示的信息进行操作。另外，可以利用显示部1011从设施内的特产店订购商品、预约商品或预留商品等。另外，还可以预约设施内的餐厅的座位、下单、下单外卖商品或订购礼品等。
图23示出具备显示部1021的车辆的结构例。显示部1021采用本发明的一个方式的显示装置。注意，虽然图23示出将显示部1021搭载到右方向盘的车辆上的例子，但是不局限于此，也可以将其搭载到左方向盘的车辆上。在该情况时，将图23所示的结构的左右配置进行调换。
图23示出配置在驾驶座位及副驾驶座位的仪表盘1022、方向盘1023、挡风玻璃1024等。仪表盘1022设置有送风口1026。
挡风玻璃1024在对着驾驶座位一侧设置有显示部1021。驾驶员可以隔着显示部1021看到窗外的景色进行驾驶。
显示部1021可以显示与驾驶有关的各种信息。例如，可以举出地图信息、导航信息、天气、温度、气压、车载摄像头的影像等。另外，当为自动驾驶车时，由于驾驶员不需要进行驾驶，也可以显示视频内容等各种与驾驶无关的图像。
另外，也可以在车辆外部设置多个拍摄后侧方的情况的照相机1025。虽然图23示出代替侧后视镜设置照相机1025的例子，也可以设置侧后视镜和照相机的双方。
照相机1025可以使用CCD照相机及CMOS照相机等。此外，也可以与上述照相机组合地使用红外线照相机。由于红外线照相机的输出电平会随着被摄体的温度变高而变高，因此可以检测或提取人或动物等生物体。
照相机1025拍摄的图像可以输出到显示部1021。该显示部1021主要用于辅助车辆的驾驶。通过使用照相机1025拍摄后侧方的广视角图像并将该图像显示在显示部1021上，可以使驾驶员看到死角区域而防止事故发生。
另外，显示部1021优选具有认证方法。例如，通过驾驶员触摸显示部1021，车辆可以进行指纹认证或掌纹认证等生物认证。车辆可以具有如下功能：当通过生物认证认证了驾驶员时，将环境调整成个人喜好的环境。例如，优选在认证后进行座椅位置的调整、方向盘位置的调整、照相机1025的方向调整、亮度设定、空调设定、雨刮速度(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。注意，也可以代替显示部1021使方向盘1023具有认证方法。
另外，在通过生物认证认证了驾驶员时，可以使汽车变为可驾驶状态，例如为发动机启动的状态，由此不需要现在必须的钥匙，所以是优选的。
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：显示装置、11：衬底、20B：光、20G：光、20R：光、20t：光、21：衬底、22：显示区域、30：像素、30s：遮光区域、30t：透过区域、31：衬底、40：透过区域、41a：像素电路、41b：像素电路、42a：像素电路、42b：像素电路、43a：像素电路、43b：像素电路、45：功能层、50：子像素、50a：子像素、51：布线、51a：布线、51b：布线、52：布线、52a：布线、52b：布线、52c：布线、52d：布线、53：布线、53a：布线、53b：布线、53c：布线、55：半导体层、56：导电层、57：导电层、58：导电层、59：布线、60：显示元件、60BM：PC、61：晶体管、61a：晶体管、61b：晶体管、61c：晶体管、61d：晶体管、62：晶体管、62a：晶体管、63：电容器、64：像素电极、70：像素单元、70a：像素、70b：像素、70BM：PC、71a：子像素、71b：子像素、72a：子像素、72b：子像素、73a：子像素、73b：子像素、81：绝缘层、84：绝缘层、89：粘合层、90：发光元件、90B：发光元件、90G：发光元件、90R：发光元件、90W：发光元件、91：导电层、91B1：像素电极、91B2：像素电极、91G1：像素电极、91G2：像素电极、91R1：像素电极、91R2：像素电极、91t：导电层、92B：有机层、92G：有机层、92R：有机层、93：导电层、100：显示装置、111：像素电极、111C：连接电极、112B：有机层、112G：有机层、112R：有机层、113：公共电极、114：有机层、121：保护层、122：保护层、125：绝缘层、126：树脂层、130：连接部、131：绝缘层

Claims (13)

1.一种显示装置，包括：
包括第一发光元件的第一区域；
包括第二发光元件的第二区域；
外光透过的第三区域；以及
在所述第一区域、所述第二区域及所述第三区域连续设置的绝缘层，
其中，所述第一发光元件包括第一像素电极、第一有机层及公共电极，
所述第二发光元件包括第二像素电极、第二有机层及所述公共电极，
所述第一像素电极与所述第二像素电极并排设置，
所述第一有机层设置在所述第一像素电极上，
所述第二有机层设置在所述第二像素电极上，
从截面看时，所述第一有机层的底面与侧面所成的角及所述第二有机层的底面与侧面所成的角都为60度以上120度以下，
所述绝缘层包括隔着所述公共电极与所述第一有机层重叠的部分、隔着所述公共电极与所述第二有机层重叠的部分以及位于所述第三区域的部分，
并且，所述绝缘层具有透光性。
2.根据权利要求1所述的显示装置，
其中所述第一有机层与所述第二有机层包含不同发光性的化合物。
3.根据权利要求1所述的显示装置，
其中所述第一有机层与所述第二有机层包含相同发光性的化合物，
并且在与所述第一发光元件重叠的位置设置有着色层或颜色转换层。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的显示装置，
其中所述公共电极具有透光性，
并且所述公共电极包括位于所述第三区域的部分。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的显示装置，
其中所述公共电极具有透光性及反射性，
并且所述公共电极具有与所述第三区域重叠的开口。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的显示装置，还包括覆盖所述第一像素电极的端部及所述第二像素电极的端部的第二绝缘层，其中所述第二绝缘层具有与所述第三区域重叠的部分。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的显示装置，还包括覆盖所述第一像素电极的端部及所述第二像素电极的端部的第二绝缘层，其中所述第二绝缘层在与所述第三区域重叠的部分具有开口。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的显示装置，还包括第三绝缘层，
其中所述第三绝缘层包含有机树脂，
所述第三绝缘层包括位于所述第一发光元件与所述第二发光元件之间的第一部分，
所述第一有机层与所述第二有机层夹着所述第三绝缘层的所述第一部分对置，
并且所述第三绝缘层具有与所述第三区域重叠的第二部分。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的显示装置，还包括第三绝缘层，
其中所述第三绝缘层包含有机树脂，
所述第三绝缘层包括位于所述第一发光元件与所述第二发光元件之间的第一部分，
所述第一有机层与所述第二有机层夹着所述第三绝缘层的所述第一部分对置，
并且所述第三绝缘层在与所述第三区域重叠的部分具有开口。
10.根据权利要求8或9所述的显示装置，还包括第四绝缘层，
其中所述第四绝缘层包含无机绝缘膜，
所述第四绝缘层包括位于所述第一发光元件与所述第二发光元件之间的第三部分，
所述第四绝缘层沿着所述第三绝缘层的侧面及底面设置，
并且所述第一有机层的侧面及所述第二有机层的侧面分别与所述第四绝缘层接触。
11.根据权利要求10所述的显示装置，
其中所述第一像素电极的侧面及所述第二像素电极的侧面分别与所述第四绝缘层接触。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的显示装置，
其中所述第三绝缘层的所述第一部分包括顶面为凸状的部分。
13.根据权利要求8至11中任一项所述的显示装置，
其中所述第三绝缘层的所述第一部分包括顶面为凹状的部分。
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