CN117063145A - 电子设备 - Google Patents

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CN117063145A
CN117063145A CN202280022591.5A CN202280022591A CN117063145A CN 117063145 A CN117063145 A CN 117063145A CN 202280022591 A CN202280022591 A CN 202280022591A CN 117063145 A CN117063145 A CN 117063145A
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初见亮
桃纯平
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Abstract

提供一种能够以非接触的方式进行操作的电子设备。该电子设备包括显示部、处理部以及存储部。显示部包括具有发光器件及受光器件的显示装置。显示部具有使用发光器件显示图像的功能及使用受光器件进行拍摄的功能。存储部包括利用神经网络的机器学习模型。处理部具有利用机器学习模型根据显示部所拍摄的拍摄数据推导出未接触电子设备的对象物的位置信息的功能。

Description

电子设备
技术领域
本发明的一个方式涉及一种显示装置、显示模块及电子设备。
注意，本发明的一个方式不局限于上述技术领域。作为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(例如，触摸传感器等)、输入输出装置(例如，触摸面板等)、这些装置的驱动方法或这些装置的制造方法。
背景技术
近年来，智能手机等移动电话机、平板信息终端、笔记本型PC(个人计算机)等信息终端设备广泛普及。这种信息终端设备在很多情况下包括个人信息等，已开发了用来防止不正当利用的各种识别技术。具有各种功能诸如图像显示功能、触摸传感器功能及为了识别拍摄指纹的功能等的信息终端设备被需求。
例如，专利文献1公开了在按钮开关部中具有指纹传感器的电子设备。
作为显示装置，例如对包括发光器件(也称为发光元件)的发光装置已在进行研发。利用电致发光(Electroluminescence，以下称为EL)现象的发光器件(也称为“EL器件”、“EL元件”)具有容易实现薄型轻量化；能够高速地响应输入信号；以及能够使用直流恒压电源等而驱动的特征等，并已将其应用于显示装置。
[先行技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]美国专利申请公开第2014/0056493号说明书
发明内容
发明所要解决的技术问题
从预防感染及卫生健康的观点等来看，能够以非接触的方式进行操作的信息终端设备被需求。
本发明的一个方式的目的之一是提供一种能够以非接触的方式进行操作的电子设备。
本发明的一个方式的目的之一是提供一种具有光检测功能的高清晰显示装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种具有光检测功能的高分辨率显示装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种具有光检测功能的高可靠性显示装置。
注意，这些目的的记载并不妨碍其他目的的存在。本发明的一个方式并不需要实现所有上述目的。可以从说明书、附图、权利要求书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显示部、处理部以及存储部的电子设备，显示部包括具有发光器件及受光器件的显示装置。显示部具有使用发光器件显示图像的功能及使用受光器件进行拍摄的功能。存储部包括利用神经网络的机器学习模型。处理部具有利用机器学习模型根据显示部所拍摄的拍摄数据推导出未接触电子设备的对象物的位置信息的功能。
此外，本发明的一个方式是一种包括显示部、处理部以及存储部的电子设备，显示部包括具有第一像素的显示装置。第一像素包括第一发光器件、第一受光器件及第二受光器件，第一受光器件所检测的光的波长区域包括第一发光器件的发射光谱的最大峰值波长，第二受光器件具有检测红外光的功能。显示部具有使用第一发光器件显示图像的功能及使用第一受光器件及第二受光器件中的一个或两个进行拍摄的功能。存储部包括利用神经网络的机器学习模型。处理部具有利用机器学习模型根据显示部所拍摄的拍摄数据推导出未接触电子设备的对象物的位置信息的功能。
此外，本发明的一个方式是一种包括显示部、处理部以及存储部的电子设备，显示部包括具有第一像素的显示装置。第一像素包括第一子像素、第二子像素、第三子像素、第四子像素及第五子像素。第一子像素包括第一发光器件且具有发射红色光的功能。第二子像素包括第二发光器件且具有发射绿色光的功能。第三子像素包括第三发光器件且具有发射蓝色光的功能。第四子像素包括第一受光器件，并且第一受光器件所检测的光的波长区域包括第一发光器件、第二发光器件及第三发光器件中的至少一个的发射光谱的最大峰值波长。第五子像素包括第二受光器件且具有检测红外光的功能。显示部具有使用第一子像素至第三子像素显示图像的功能及使用第一受光器件及第二受光器件中的一个或两个进行拍摄的功能。存储部包括利用神经网络的机器学习模型。处理部具有利用机器学习模型根据显示部所拍摄的拍摄数据推导出未接触电子设备的对象物的位置信息的功能。
第一受光器件的受光区域的面积优选小于第二受光器件的受光区域的面积。
显示装置优选包括具有第一发光器件、第一受光器件以及传感器件的第二像素。电子设备优选具有使用传感器件检测力、位移、位置、速度、加速度、角速度、转速、距离、磁、温度、化学物质、时间、硬度、电场、电流、电压、电力、辐射线、流量、湿度、倾斜度、振动、气味、健康状态、脉搏、体温和血氧浓度中的至少一个的功能。
此外，显示装置优选包括具有第一发光器件、第四发光器件以及第一受光器件的第二像素。第四发光器件优选具有发射红外光的功能。
此外，本发明的一个方式的电子设备也可以在显示装置的外部包括具有发射红外光的功能的第四发光器件。第四发光器件也可以将光经过显示装置发射到电子设备的外部。
发明效果
根据本发明的一个方式可以提供一种能够以非接触的方式进行操作的显示装置。
根据本发明的一个方式可以提供一种具有光检测功能的高清晰显示装置。根据本发明的一个方式可以提供一种具有光检测功能的高分辨率显示装置。根据本发明的一个方式可以提供一种具有光检测功能的高可靠性显示装置。
注意，这些效果的记载并不妨碍其他效果的存在。本发明的一个方式并不需要具有所有上述效果。可以从说明书、附图、权利要求书的记载中抽取上述效果以外的效果。
附图简要说明
图1A是示出电子设备的一个例子的图。图1B是示出电子设备所执行的处理的一个例子的图。
图2A至图2G是示出显示装置的像素的一个例子的图。
图3A及图3B是示出显示装置的像素的一个例子的图。图3C及图3D是示出电子设备的一个例子的截面图。
图4A及图4B是示出电子设备的一个例子的截面图。
图5A至图5D是示出显示装置的像素的一个例子的图。图5E是示出电子设备的一个例子的截面图。
图6是示出显示装置的布局的一个例子的图。
图7是示出显示装置的布局的一个例子的图。
图8是示出显示装置的布局的一个例子的图。
图9是示出显示装置的布局的一个例子的图。
图10是示出像素电路的一个例子的图。
图11A是示出显示装置的一个例子的俯视图。图11B是示出显示装置的一个例子的截面图。
图12A至图12C是示出显示装置的一个例子的截面图。
图13A及图13B是示出显示装置的一个例子的截面图。
图14A至图14C是示出显示装置的一个例子的截面图。
图15A至图15F是示出显示装置的一个例子的截面图。
图16是示出显示装置的一个例子的立体图。
图17A是示出显示装置的一个例子的截面图。图17B及图17C是示出晶体管的一个例子的截面图。
图18A至图18D是示出显示装置的一个例子的截面图。
图19A至图19F是示出发光器件的结构例子的图。
图20A及图20B是示出电子设备的一个例子的图。
图21A至图21D是示出电子设备的一个例子的图。
图22A至图22F是示出电子设备的一个例子的图。
图23A是说明实施例的评价方法的图。图23B至图23D是用显示装置拍摄而得的图像。
实施发明的方式
参照附图对实施方式进行详细说明。注意，本发明不局限于以下说明，而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其方式及详细内容在不脱离本发明的宗旨及其范围的情况下可以被变换为各种各样的形式。因此，本发明不应该被解释为仅限定在以下所示的实施方式所记载的内容中。
注意，在下面说明的发明结构中，在不同的附图中共同使用相同的符号来表示相同的部分或具有相同功能的部分，而省略反复说明。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，而不特别附加符号。
此外，为了便于理解，有时附图中示出的各构成要素的位置、大小及范围等并不表示其实际的位置、大小及范围等。因此，所公开的发明不一定局限于附图所公开的位置、大小、范围等。
此外，根据情况或状态，可以互相调换“膜”和“层”的词语。例如，可以将“导电层”转换为“导电膜”。此外，可以将“绝缘膜”转换为“绝缘层”。
(实施方式1)
在本实施方式中，参照图1至图10说明本发明的一个方式的电子设备及显示装置。
本发明的一个方式是一种包括显示部、处理部以及存储部的电子设备。显示部包括具有发光器件及受光器件的显示装置。显示部具有使用发光器件显示图像的功能及使用受光器件进行拍摄的功能。存储部包括利用神经网络的机器学习模型。处理部具有利用机器学习模型根据显示部所拍摄的拍摄数据推导出未接触电子设备的对象物的位置信息的功能。
通过利用机器学习模型，可以提高推导精度。此外，由于显示装置具有拍摄功能，所以可以实现电子设备的多功能化而不增加电子设备的构件个数。
本发明的一个方式的电子设备至少在其一部分的处理中利用人工智能(AI：Artificial Intelligence)。
本发明的一个方式的电子设备尤其优选使用人工神经网络(ANN：ArtificialNeural Network，以下有时简称为神经网络)。神经网络可以由电路(硬件)或程序(软件)实现。
在本说明书等中，神经网络是指模拟生物的神经电路网，通过学习决定神经元之间的结合强度，由此获得问题解决能力的所有模型。神经网络包括输入层、中间层(隐藏层)及输出层。
在本说明书等中，在说明神经网络时，有时将根据已经有的信息决定神经元之间的结合强度(也称为权重系数)称为“学习”。
在本说明书等中，有时将使用通过学习得到的结合强度构成神经网络，从该结构导出新的结论称为“推导”。
[电子设备10]
图1A是本发明的一个方式的电子设备的方框图。
图1A所示的电子设备10包括处理部11、显示部12以及存储部13。
显示部12包括具有发光器件及受光器件的显示装置。图1A示出将包括具有子像素G、子像素B、子像素R及子像素S的像素110的显示装置用于显示部12的例子。
子像素G、子像素B及子像素R各自包括发光器件。子像素R呈现红色光，子像素G呈现绿色光，并且子像素B呈现蓝色光。
子像素S包括受光器件。对该受光器件所检测的光的波长没有特别的限制。例如，可以将检测可见光及红外光中的一个或两个的受光器件用于子像素S。
显示部12具有使用子像素G、子像素B及子像素R(发光器件)显示图像的功能及使用子像素S(受光器件)进行拍摄的功能。
存储部13包括利用神经网络的机器学习模型。存储部13也可以为处理部11的一部分。
处理部11具有利用机器学习模型根据显示部12所拍摄的拍摄数据推导出对象物的位置信息的功能。该对象物可以接触或不接触电子设备10。
作为机器学习模型，优选利用卷积神经网络(CNN)。
机器学习模型优选预先使用要检测的对象物的图像数据进行学习。例如，可以使用手指、手掌以及笔等中的一个或多个对象物的图像数据。此外，机器学习模型优选还预先使用如戴手套时等各种材质及颜色的对象物的图像数据进行学习。由此，即使在电子设备10的使用者戴手套的情况下，也可以以高精度推导出对象物(戴手套的手指或手掌)的位置。再者，优选预先使用显示部12的表面上附着尘屑或水滴等时的图像数据进行学习。由此，即使在显示部12的表面上附着尘屑或水滴等的情况下，也可以以高精度推导出对象物的位置。
作为机器学习模型的学习，监督机器学习和无监督机器学习都可以使用。
对机器学习模型没有特别的限制，例如，可以使用回归模型、分类模型或聚类模型等。
在利用回归模型的情况下，例如，作为学习优选使用监督机器学习，其中提供图像数据作为输入数据(例题)，提供位置信息的数据作为输出数据(回答)。
在利用分类模型的情况下，例如，作为学习优选使用监督机器学习，其中提供图像数据作为输入数据(例题)，提供分类数据作为输出数据(回答)。
在利用聚类模型的情况下，优选在进行提供图像数据作为输入数据的无监督机器学习之后，对所得到的聚类附上标签来使用该聚类。
将参照图1B说明在电子设备10中使用处理部11的处理的一个例子。
电子设备10可以在显示部12进行对象物的拍摄并在处理部11推导出该对象物的位置信息。
如图1B所示，在处理部11进行利用神经网络NN的处理。处理部11被输入显示部12所拍摄的拍摄数据15。拍摄数据15包括对象物的像17。通过使用受光器件检测来自光源的光被对象物反射而得的反射光，得到包括像17的拍摄数据15。当处理部11被输入拍摄数据15时，使用利用神经网络NN的机器学习模型推导出像17的位置信息19。图1B示出推导出如(x，y，z)＝(X1，Y1，Z1)等三维位置信息作为位置信息19的例子。
处理部11可以根据推导出的位置信息执行处理。例如，可以控制供应到显示部12的信号或电位。
如上所述，通过使用处理部11及显示部12检测非接触的对象物并推导出位置信息，可以实现电子设备10的非接触式传感器功能。非接触式传感器功能也可以被称为悬浮传感器功能、悬浮触摸传感器功能、空中触摸传感器功能、无接触式传感器功能等。此外，通过使用处理部11及显示部12检测与电子设备10接触的对象物并推导出位置信息，也可以实现电子设备10的触摸传感器功能(也称为直接触摸传感器功能)。
通过实现非接触式传感器功能及触摸传感器功能中的一个或两个，电子设备10可以检测如敲击、长按、滑动、拖动、滚动、多点触摸、扫动、收缩、放大等操作，来执行对应于各操作的处理。
[处理部11]
处理部11具有使用从显示部12及存储部13等供应的数据进行运算、推导等的功能。处理部11可以将运算结果、推导结果等供应到存储部13等。此外，处理部11可以根据运算结果、推导结果等而控制供应到显示部12的信号或电位。
处理部11例如包括运算电路或中央处理器(CPU：Central Processing Unit)等。
处理部11也可以包括DSP(Digital Signal Processor：数字信号处理器)及GPU(Graphics Processing Unit：图形处理器)等微处理器。微处理器也可以由FPGA(FieldProgrammable Gate Array：现场可编程门阵列)及FPAA(Field Programmable AnalogArray：现场可编程模拟阵列)等PLD(Programmable Logic Device：可编程逻辑器件)实现。处理部11通过由处理器解释且执行来自各种程序的指令，可以进行各种数据处理及程序控制。可由处理器执行的程序储存在处理器所包括的存储器区域及存储部13中的至少一个。
处理部11也可以包括主存储器。主存储器包括RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)等易失性存储器及ROM(Read Only Memory：只读存储器)等非易失性存储器中的至少一个。
作为RAM，例如使用DRAM(Dynamic Random Access Memory：动态随机存取存储器)及SRAM(Static Random Access Memory：静态随机存取存储器)等，该RAM分配有虚拟存储空间作为处理部11的工作空间，并用于处理部11。储存在存储部13中的操作系统、应用程序、程序模块、程序数据及查找表等在执行时被加载于RAM中。处理部11直接存取并操作被加载于RAM中的这些数据、程序及程序模块。
ROM可以储存不需要改写的BIOS(Basic Input/Output System：基本输入/输出系统)及固件等。作为ROM，可以举出掩模ROM、OTPROM(One Time Programmable Read OnlyMemory：初次可编程只读存储器)及EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory：可擦除可编程只读存储器)等。作为EPROM，可以举出通过紫外线照射可以消除存储数据的UV-EPROM(Ultra-Violet Erasable Programmable Read Only Memory：紫外线-可擦除可编程只读存储器)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory：电子式可抹除可编程只读存储器)及快闪存储器等。
处理部11优选使用沟道形成区域中含有金属氧化物(也称为氧化物半导体)的晶体管(也称为OS晶体管)。由于OS晶体管的关态电流极小，所以通过将OS晶体管用作保持流入被用作存储元件的电容器的电荷(数据)的开关，可以确保长期的数据保持期间。通过将该特性应用于处理部11所包括的寄存器及高速缓冲存储器中的至少一个，可以仅在必要时使处理部11工作，而在其他情况下使之前的处理信息储存在该存储元件，可以关闭处理部11。换言之，可以实现常闭运算(normally off computing)，由此可以实现电子设备的低功耗化。
此外，处理部11也可以使用沟道形成区域中含有硅的晶体管(也称为Si晶体管)。
此外，处理部11优选组合OS晶体管和Si晶体管来使用。
[存储部13]
存储部13具有储存处理部11执行的程序的功能。此外，存储部13例如也可以具有储存处理部11所生成的运算结果及推导结果、显示部12所拍摄的图像数据等的功能。
存储部13包括易失性存储器及非易失性存储器中的至少一个。存储部13例如可以包括DRAM及SRAM等易失性存储器。存储部13例如也可以包括以ReRAM(Resistive RandomAccess Memory：电阻随机存取存储器，也称为阻变式存储器)、PRAM(Phase-change RandomAccess Memory：相变随机存取存储器)、FeRAM(Ferroelectric Random Access Memory：铁电随机存取存储器)、MRAM(Magnetoresistive Random Access Memory：磁阻随机存取存储器，也称为磁阻式存储器)或快闪存储器等非易失性存储器。此外，存储部13也可以包括硬盘驱动器(Hard Disk Drive：HDD)及固态驱动器(Solid State Drive：SSD)等记录介质驱动器。
[显示部12]
如上所述，显示部12可以使用具有发光器件及受光器件的显示装置。在此，当显示装置的像素包括呈现彼此不同颜色的三个子像素时，作为该三个子像素可以举出R、G、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。
接着，说明可以用于本实施方式的电子设备的显示装置的像素布局。对像素所包括的子像素的排列没有特别的限制，可以采用各种方法。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。
此外，作为子像素的顶面形状，例如可以举出三角形、四角形(包括长方形、正方形)、五角形、六角形等多角形、这些多角形的角部呈圆形的形状、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或受光器件的受光区域的顶面形状。
图2A至图2C所示的像素110包括子像素G、子像素B、子像素R及子像素S。对子像素的排列顺序没有特别的限制。此外，当用子像素S检测规定颜色的光时，优选与子像素S相邻地配置呈现该颜色的光的子像素，由此可以提高检测精度。此外，包括可靠性高的发光器件的子像素的尺寸可以更小。
与图1A所示的像素110同样，图2A所示的像素110采用条纹排列。图1A及图2A示出子像素R位于子像素B与子像素S之间的例子，但是，例如子像素R与子像素G也可以相邻。
图2B所示的像素110采用矩阵排列。图2B示出子像素R与子像素S位于同一行且子像素B与子像素G位于同一行的例子，但是，例如子像素R与子像素G或子像素B也可以位于同一行。同样，图2B示出子像素R与子像素B位于同一列且子像素S与子像素G位于同一列的例子，但是，例如子像素R与子像素G或子像素S也可以位于同一列。
图2C所示的像素110采用对S条纹排列追加第四子像素的结构。图2C示出像素110包括竖长的子像素B及横长的子像素R、G、S的例子，竖长的子像素也可以为子像素R、子像素G及子像素S中的任一个，对横长的子像素的排列顺序也没有限制。
图2D示出交替地配置像素109a及像素109b的例子。像素109a包括子像素B、子像素G及子像素S，像素109b包括子像素R、子像素G及子像素S。图2D示出像素109a和像素109b的双方所包括的子像素为子像素G及子像素S的例子，但是对此没有特别的限制。由于像素109a和像素109b的双方包括子像素S，所以可以提高拍摄的清晰度，因此是优选的。此时，优选用像素S检测像素109a和像素109b的双方所包括的子像素(图2D中的子像素G)所呈现的光。
图2E示出图2D的变形例子，其中像素109a、109b所包括的子像素的顶面形状都是角部带弧形的近似四角形。
图2F所示的像素布局采用二维密排六方(hexagonal close-packed)结构。通过采用密排六方布局，可以提高各子像素的开口率，所以是优选的。图2F示出各子像素具有六角形的顶面形状的例子。
图2G示出变形例子，其中图2F所示的像素110的顶面形状都是角部带弧形的近似六角形。
在光刻法中，被加工的图案越微细越不能忽视光的衍射所带来的影响，所以在通过曝光转移光掩模的图案时其保真度下降，难以将抗蚀剂掩模加工为所希望的形状。因此，即使光掩模的图案为矩形，也易于形成角部带弧形的图案。因此，子像素的顶面形状有时呈角部带弧形的多角形形状、椭圆形或圆形等。
再者，在本发明的一个方式的显示装置的制造方法中，使用抗蚀剂掩模将EL层加工为岛状。形成在EL层上的抗蚀剂膜需要以低于EL层的耐热温度的温度固化。因此，根据EL层的材料的耐热温度及抗蚀剂材料的固化温度而有时抗蚀剂膜的固化不充分。固化不充分的抗蚀剂膜在被加工时有时呈与所希望的形状不同的形状。其结果是，EL层的顶面形状有时呈角部带弧形的多角形形状、椭圆形或圆形等。例如，当要形成顶面形状为正方形的抗蚀剂掩模时，有时形成圆形顶面形状的抗蚀剂掩模而EL层的顶面形状呈圆形。
为了使EL层的顶面形状呈所希望的形状，也可以利用以设计图案与转移图案一致的方式预先校正掩模图案的技术(OPC(Optical Proximity Correction：光学邻近效应修正)技术)。具体而言，在OPC技术中，对掩模图案上的图形角部等追加校正用图案。
此外，一个像素也可以包括两种以上的受光器件。
例如，本发明的一个方式的显示装置包括具有发光器件、第一受光器件及第二受光器件的第一像素。
第一受光器件优选为其受光区域的面积(也简称为受光面积)比第二受光器件小。通过使拍摄范围变窄，第一受光器件与第二受光器件相比可以进行高清晰的拍摄。此时，第一受光器件可以用于使用指纹、掌纹、虹膜、脉形状(包括静脉形状、动脉形状)或人脸等的个人识别的拍摄等。第一受光器件可以根据用途适当地决定所检测的光的波长。例如，第一受光器件优选检测可见光。
第二受光器件可以用于触摸传感器或非接触传感器等。第二受光器件可以根据用途适当地决定所检测的光的波长。例如，第二受光器件优选检测红外光。由此，即使在昏暗的环境中也可以进行检测。此外，在第二受光器件检测红外光时，与静电电容式触摸传感器相比，有时即使在电子设备的表面上附着尘屑或水滴，也可以高灵敏度地进行检测。
这里，触摸传感器或非接触传感器可以检测对象物(手指、手掌或笔等)的接近或触摸。触摸传感器通过对象物直接接触电子设备，可以检测对象物。此外，非接触传感器即使对象物未接触电子设备，可以检测该对象物。例如，优选采用如下结构：在显示装置(或电子设备)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，显示装置能够检测该对象物。通过采用该结构，可以在对象物不直接接触电子设备的状态下进行操作。换言之，可以以非接触(非触摸)操作显示装置。通过采用上述结构，可以降低电子设备被弄脏或受损伤的风险或者可以以对象物未直接接触附着在电子设备上的污染(例如，尘埃或病毒等)的方式操作电子设备。
此外，本发明的一个方式的显示装置可以使刷新频率可变。例如，可以根据显示在显示装置上的内容调整刷新频率(例如，在1Hz以上且240Hz以下的范围内进行调整)来降低功耗。此外，也可以根据该刷新频率使触摸传感器或非接触传感器的驱动频率改变。例如，在显示装置的刷新频率为120Hz时，可以将触摸传感器或非接触传感器的驱动频率设定为高于120Hz的频率(典型的是240Hz)。通过采用该结构，可以实现功耗且可以提高触摸传感器或非接触传感器的响应速度。
此外，基于第一受光器件与第二受光器件的检测精度的差异也可以根据功能选择对象物的检测方法。例如，显示屏幕的滑动功能及滚动功能中的一个或两个可以通过使用第二受光器件的非接触传感器功能实现，用显示在屏幕上的键盘的输入功能也可以通过使用第一受光器件的高清晰的触摸传感器功能实现。
通过在一个像素中安装两种受光器件，除了显示功能以外可以追加两个功能，由此可以实现显示装置的多功能化。
注意，为了进行高清晰的拍摄，第一受光器件优选设置在显示装置所包括的所有像素中。另一方面，用于触摸传感器或非接触传感器等的第二受光器件由于与使用第一受光器件的检测相比并不需要高精度地检测，所以设置在显示装置所包括的部分像素中即可。通过显示装置所包括的第二受光器件的个数比第一受光器件的个数少，可以提高检测速度。
本发明的一个方式的显示装置可以包括多个上述第一像素及多个第二像素。第二像素包括发光器件及第一受光器件，这点与第一像素相同，不包括第二受光器件而包括其他器件，这点与第一像素不同。
第二像素可以包括各种传感器件或发射红外光的发光器件等。如此，通过在第二像素中设置与第一像素不同的器件，可以实现显示装置的多功能化。
注意，当为了进行全彩色显示，在像素中设置红色、绿色及蓝色三种颜色的发光器件时，通过还设置两个受光器件，一个像素由五个子像素构成。如此包括多个子像素的像素中，难以实现高开口率。或者，难以使用包括多个子像素的像素实现清晰度高的显示装置。
于是，在本发明的一个方式的显示装置中，优选的是，岛状的EL层在整个面沉积EL层之后进行加工形成，而不使用高精细金属掩模形成。由此，可以实现以前无法实现的高清晰显示装置或高开口率显示装置。再者，可以实现安装有受光器件且具有光检测功能的高清晰显示装置或高开口率显示装置。
如上所述，本发明的一个方式的显示装置可以具有高开口率或高清晰且多功能的结构。
图3A示出本发明的一个方式的显示装置所包括的像素的一个例子。
图3A所示的像素180A包括子像素G、子像素B、子像素R、子像素PS及子像素IRS。
图3A示出一个像素180A由2行3列构成的例子。像素180A在上行(第1行)包括三个子像素(子像素G、子像素B及子像素R)，在下行(第2行)包括两个子像素(子像素PS及子像素IRS)。换言之，像素110在左列(第1列)包括两个子像素(子像素G及子像素PS)，在中央列(第2列)包括子像素B，在右列(第3列)包括子像素R，沿着中央列至右列还包括子像素IRS。
如图3B所示，也可以在下行(第2行)包括三个子像素(子像素PS及两个子像素IRS)。如图3B所示，通过在上行和下行子像素的配置一致，可以高效地去除制造工序中会发生的尘埃等。因此，可以提供一种显示品质高的显示装置。
在图3B中，两个子像素IRS既可以分别独立地包括受光器件，也可以共同包括一个受光器件。也就是说，图3B所示的像素110可以包括一个用于子像素PS的受光器件及一个或两个用于子像素IRS的受光器件。
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，拍摄范围越窄，可以实现拍摄结果的模糊抑制及分辨率的提高。因此，通过使用子像素PS，与使用子像素IRS的情况相比，可以进行高清晰或高分辨率的拍摄。例如，可以使用子像素PS进行用来使用指纹、掌纹、虹膜、脉形状(包括静脉形状、动脉形状)或人脸等的个人识别的拍摄。
子像素PS的清晰度可以为100ppi以上，优选为200ppi以上，更优选为300ppi以上，进一步优选为400ppi以上，更进一步优选为500ppi以上且为2000ppi以下，1000ppi以下或600ppi以下等。尤其是，通过以200ppi以上且600ppi以下，优选以300ppi以上且600ppi以下的清晰度配置受光器件，可以将受光器件适当地用于指纹的拍摄。此外，在清晰度为500ppi以上时，可以符合美国国家标准与技术研究院(NIST：National Institute of Standardsand Technology)等的规格，因此是优选的。注意，在假设受光器件的清晰度为500ppi时，每个像素的尺寸为50.8μm，可以认为是足以拍摄指纹间距(典型的是300μm以上且500μm以下)的清晰度。
当受光器件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。一般来说，人的指纹的凹部与凸部的间隔大致为200μm，人的指纹间距为300μm以上且500μm以下或者为460μm±150μm等。受光器件的排列间隔例如为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，更进一步优选为50μm以下，且为1μm以上，优选为10μm以上，更优选为20μm以上。
子像素PS所包括的受光器件优选检测可见光，优选检测蓝色、紫色、蓝紫色、绿色、黄绿色、黄色、橙色、红色等的光中的一个或多个。此外，子像素PS所包括的受光器件也可以检测红外光(包括近红外光)。
子像素IRS可以用于触摸传感器或非接触传感器等。子像素IRS可以根据用途适当地决定所检测的光的波长。例如，子像素IRS优选检测红外光。由此，即使在黑暗处也可以进行触摸检测。
图3C及图3D示出包括本发明的一个方式的显示装置的电子设备的截面图的一个例子。
图3C及图3D所示的电子设备都在外壳103与保护构件105之间包括显示装置100及光源104。
光源104包括发射红外光31IR的发光器件。光源104例如优选使用发光二极管(LED：Light Emitting Diode)。
图3C示出在不与显示装置100重叠的位置配置光源104的例子。此时，从光源104发射的光穿过保护构件105射出到电子设备的外部。
图3D示出显示装置与光源104重叠地设置的例子。此时，从光源104发射的光穿过显示装置100及保护构件105射出到电子设备的外部。
图3C及图3D所示的显示装置100相当于图3A中的点划线A1-A2间的截面结构。显示装置100在衬底106与衬底102之间包括多个发光器件及多个受光器件。
子像素R包括发射红色光31R的发光器件130R。子像素G包括发射绿色光31G的发光器件130G。子像素B包括发射蓝色光31B的发光器件130B。
子像素PS包括受光器件150PS，子像素IRS包括受光器件150IRS。对子像素PS及子像素IRS所检测的光的波长没有特别的限制。
如图3C及图3D所示，从光源104发射的红外光31IR被对象物108(这里手指)反射，来自对象物108的反射光32IR入射到受光器件150IRS。虽然对象物108未接触电子设备，但是可以使用受光器件150IRS检测对象物108。
注意，在本实施方式中示出使用红外光31IR检测对象物的例子，但是对受光器件150IRS所检测的光的波长没有特别的限制。受光器件150IRS优选检测红外光。或者，受光器件150IRS也可以检测可见光，也可以检测红外光和可见光的双方。
这里，在触摸传感器或非接触传感器中，通过增大受光器件的受光面积，有时可以更容易检测对象物。因此，如图4A所示，也可以通过使用受光器件150PS和受光器件150IRS的双方检测对象物108。
与图3C及图3D同样地，在图4A中，从光源104发射的红外光31IR被对象物108(这里手指)反射，来自对象物108的反射光32IR入射到受光器件150IRS。再者，在图4A中，从发光器件130G发射的绿色光31G也被对象物108反射，来自对象物108的反射光32G入射到受光器件150PS。虽然对象物108未接触电子设备，但是可以使用受光器件150IRS及受光器件150PS检测对象物108。
注意，也可以使用受光器件150IRS(及受光器件150PS)检测触摸电子设备的对象物108。
例如，如图4B所示，从发光器件130G发射的绿色光31G被对象物108反射，来自对象物108的反射光32G入射到受光器件150PS。可以使用受光器件150PS拍摄对象物108的指纹。
注意，在本实施方式中示出使用从发光器件130G发射的绿色光31G由受光器件150PS检测对象物的例子，对受光器件150PS所检测的光的波长没有特别的限制。受光器件150PS优选检测可见光，优选检测发射蓝色、紫色、蓝紫色、绿色、黄绿色、黄色、橙色、红色等颜色的光中的一个或多个。此外，受光器件150PS也可以检测红外光。
例如，受光器件150PS也可以具有检测从发光器件130R发射的红色光31R的功能。此外，受光器件150PS也可以具有检测从发光器件130B发射的蓝色光31B的功能。
注意，发射受光器件150PS所检测的光的发光器件优选在像素中设置在离子像素PS近的子像素中。例如，在像素180A中，从与子像素PS相邻的子像素G所包括的发光器件130G发射的光由受光器件150PS检测。通过采用这种结构，可以提高检测精度。
本发明的一个方式的显示装置也可以在所有的像素中使用上述像素180A的结构，也可以在部分像素中使用像素180A的结构且在其他像素中使用其他结构。
例如，本发明的一个方式的显示装置也可以包括图5A所示的像素180A和图5B所示的像素180B的双方。
图5B所示的像素180B包括子像素G、子像素B、子像素R、子像素PS及子像素X。
如图5C所示，像素也可以在下行(第2行)包括三个子像素(子像素PS及两个子像素X)。如上所述，通过在上行和下行子像素的配置一致，可以高效地去除制造工序中会发生的尘埃等。因此，可以提供显示品质高的显示装置。
通过使用子像素X所包括的器件，可以在显示装置或安装有该显示装置的电子设备中实现各种功能。
例如，显示装置或电子设备可以具有通过使用子像素X所包括的器件测量力、位移、位置、速度、加速度、角速度、转速、距离、磁、温度、化学物质、时间、电场、电流、电压、电力、辐射线、流量、湿度、倾斜度、振动、气味、健康状态、脉搏、体温、血氧浓度和动脉血氧饱和度中的至少一个的功能。
作为显示装置或电子设备所具有的功能，例如可以举出频闪光功能、闪光灯功能、劣化校正功能、加速度传感器功能、气味传感器功能、健康状态检测功能、脉搏检测功能、体温检测功能、脉搏血氧测量功能或血氧浓度测量功能等。
频闪光功能例如可以在短周期反复发光和非发光来实现。
闪光灯功能例如可以通过利用双电层等的原理瞬时放电产生闪光来实现。
注意，频闪光功能及闪光灯功能例如可以利用于犯罪预防用途或自卫用途等。此外，频闪光及闪光灯的发光颜色优选为白色。注意，对频闪光及闪光灯的发光颜色没有特别的限制，实施者可以适当地选择白色、蓝色、紫色、蓝紫色、绿色、黄绿色、黄色、橙色、红色等中的一个或多个的最适合的发光颜色。
作为劣化校正功能，可以举出校正选自子像素G、子像素B和子像素R中的至少一个子像素所包括的发光器件的劣化的功能。更具体而言，在用于子像素G所包括的发光器件的材料的可靠性低时，通过子像素X的结构与子像素G相同，可以在像素180B中设置两个子像素G。通过采用该结构，子像素G的面积可以加倍。通过子像素G的面积加倍，与具有一个子像素G的结构相比，可以将可靠性提高到两倍左右。或者，也可以采用如下结构：通过在像素180B中设置两个子像素G，在一个子像素G因劣化等非发光的情况下，另一个子像素G补充一个子像素G的发光。
注意，在上述中示出子像素G，子像素B及子像素R也可以采用相同的结构。
加速度传感器功能、气味传感器功能、健康状态检测功能、脉搏检测功能、体温检测功能及血氧浓度测量功能可以通过分别在子像素X中设置检测所需的传感器件来实现。此外，可以说根据设置在子像素X中的传感器件而显示装置或电子设备可以实现各种功能。
如上所述，通过对图5B所示的子像素X赋予各种功能，可以将包括像素180B的显示装置称为多功能显示装置或多功能面板。注意，子像素X也可以具有一个或两个以上的功能，实施者可以适当地选择最合适的功能。
注意，本发明的一个方式的显示装置也可以包括不包括子像素X及子像素IRS的双方而由四个子像素构成的像素。也就是说，也可以包括具有子像素G、子像素B、子像素R及子像素PS的像素。此外，也可以在显示装置中每个像素所包括的子像素的个数不同。另一方面，为了使各像素的品质均匀，所有像素中的子像素的个数优选相等。
例如，本发明的一个方式的显示装置也可以包括图5A所示的像素180A及图5D所示的像素180C。
图5D所示的像素180C包括子像素G、子像素B、子像素R、子像素PS及子像素IR。
子像素IR包括发射红外光的发光器件。也就是说，子像素IR可以被用作传感器的光源。通过显示装置包括发射红外光的发光器件，可以并不需要与显示装置另行设置光源，由此可以减少电子设备的构件数。
图5E示出包括本发明的一个方式的显示装置的电子设备的截面图的一个例子。
图5E所示的电子设备在外壳103与保护构件105之间包括显示装置100。
图5E所示的显示装置100相当于沿着图5A的点划线A1-A2的截面结构及沿着图5D的点划线A3-A4的截面结构。也就是说，图5E所示的显示装置100包括像素180A及像素180C。
子像素R包括发射红色光31R的发光器件130R。子像素G包括发射绿色光31G的发光器件130G。子像素B包括发射蓝色光31B的发光器件130B。
子像素PS包括受光器件150PS，子像素IRS包括受光器件150IRS。子像素IR包括发射红外光31IR的发光器件130IR。
如图5E所示，从发光器件130IR发射的红外光31IR被对象物108(这里手指)反射，来自对象物108的反射光32IR入射到受光器件150IRS。虽然对象物108未接触电子设备，但是可以使用受光器件150IRS检测对象物108。
图6至图9示出显示装置的布局的一个例子。
非接触传感器功能例如如下方法可以实现：用固定于指定部分的光源照对象物(手指、手掌或笔等)，来自对象物的反射光由多个子像素IRS检测，根据多个子像素IRS的检测强度比推测对象物的位置。
包括子像素IRS的像素180A可以在显示部中按固定周期配置或配置在显示部的外周等。
通过只使用部分像素进行非接触检测，可以提高驱动频率。此外，由于在其他像素中安装子像素X或子像素IR，所以可以实现显示装置的多功能化。
图6所示的显示装置100A包括像素180A及像素180B的两种像素。在显示装置100A中，在3×3个像素(9个像素)中设置1个像素180A，在其他像素中使用像素180B。
注意，配置像素180A的周期不局限于按3×3个像素设置1个。例如，用于触摸检测的像素按4个像素(2×2个像素)设置1个，按16个像素(4×4个像素)设置1个，按100个像素(10×10个像素)设置1个，或者900个像素(30×30个像素)设置1个等，可以适当地决定。
图7所示的显示装置100B包括像素180A及像素180C的两种像素。在显示装置100B中，在3×3个像素(9个像素)中设置1个像素180A，在其他像素中使用像素180C。
图8所示的显示装置100C包括像素180A及像素180B的两种像素。在显示装置100C中，在显示部的外周设置像素180A，在其他像素中使用像素180B。
当在显示部的外周设置像素180A时，像素180A如图8所示那样也可以以围绕四个边全部的方式配置，也可以在四角配置，也可以在各边配置一个或多个，可以采用各种配置。
图9所示的显示装置100D包括像素180A和像素180C的两种像素。在显示装置100D中，在显示部的外周设置像素180A，在其他像素中使用像素180C。
在图6及图8中，设置在显示装置的显示部的外部的光源104所发射的红外光31IR被对象物108反射，来自对象物108的反射光32IR入射到多个像素180A。由设置在该像素180A中的子像素IRS检测反射光32IR，可以根据多个子像素IRS的检测强度比推测对象物108的位置。
注意，光源104至少设置在显示装置的显示部的外部，也可以安装在显示装置中，也可以与显示装置另行安装在电子设备中。光源104例如可以使用发射红外光的发光二极管等。
在图7及图9中，从像素180C所包括的子像素IR发射的红外光31IR被对象物108反射，来自对象物108的反射光32IR入射到多个像素180A。可以由设置在该像素180A中的子像素IRS检测反射光32IR，根据多个子像素IRS的检测强度比推测对象物108的位置。
如上所述，显示装置的布局可以采用各种方式。
图10示出包括两个受光器件的像素电路的例子。
图10所示的像素包括晶体管M11、M12、M13、M14、M15、电容器C1及受光器件PD1、PD2。
在晶体管M11中，栅极与布线TX电连接，源极和漏极中的一个与受光器件PD1的阳极电极及晶体管M15的源极和漏极中的一个电连接，源极和漏极中的另一个与晶体管M12的源极和漏极中的一个、电容器C1的第一电极及晶体管M13的栅极电连接。在晶体管M12中，栅极与布线RS电连接，源极和漏极中的另一个与布线VRS电连接。在晶体管M13中，源极和漏极中的一个与布线VPI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。在晶体管M14中，栅极与布线SE电连接，源极和漏极中的另一个与布线WX电连接。在晶体管M15中，栅极与布线SW电连接，源极和漏极中的另一个与受光器件PD2的阳极电极电连接。受光器件PD1及受光器件PD2的阴极电极与布线CL电连接。电容器C1的第二电极与布线VCP电连接。
晶体管M11、晶体管M12、晶体管M14及晶体管M15被用作开关。晶体管M13被用作放大元件(放大器)。
在本发明的一个方式的显示装置中，作为像素电路所包括的晶体管，优选都使用被形成沟道的半导体层中含有金属氧化物(也称为氧化物半导体)的晶体管(也称为OS晶体管)。OS晶体管具有极低的关态电流，能够长期间保持储存于与该晶体管串联连接的电容器中的电荷。此外，通过使用OS晶体管，可以降低显示装置的功耗。
或者，在本发明的一个方式的显示装置中，作为像素电路所包括的晶体管，优选都使用被形成沟道的半导体层中含有硅的晶体管(也称为Si晶体管)。作为硅可以举出单晶硅、多晶硅、非晶硅等。尤其是，优选使用半导体层中含有低温多晶硅(LTPS(LowTemperature Poly-Silicon))的晶体管(以下，也称为LTPS晶体管)。LTPS晶体管具有高场效应迁移率而能够进行高速工作。
或者，在本发明的一个方式的显示装置中，像素电路优选使用两种晶体管。具体而言，像素电路优选包括OS晶体管及LTPS晶体管。通过根据晶体管被要求的功能改变半导体层的材料，可以提高像素电路的品质而提高感测或摄像的精度。
例如，晶体管M11至晶体管M15优选都使用在半导体层中使用低温多晶硅的LTPS晶体管。或者，优选的是，晶体管M11、晶体管M12及晶体管M15使用在半导体层中使用金属氧化物的OS晶体管，将LTPS晶体管用于晶体管M13。此时，晶体管M14也可以使用OS晶体管或LTPS晶体管。
通过将OS晶体管用于晶体管M11、晶体管M12及晶体管M15，可以防止基于在受光器件PD1及受光器件PD2中产生的电荷保持在晶体管M13的栅极中的电位经过晶体管M11、晶体管M12或晶体管M15而泄漏。
另一方面，优选将LTPS晶体管用于晶体管M13。LTPS晶体管可以实现比OS晶体管高的场效应迁移率，并具有良好的驱动能力及电流能力。因此，晶体管M13与晶体管M11、晶体管M12及晶体管M15相比可以进行更高速的工作。通过将LTPS晶体管用于晶体管M13，可以向晶体管M14迅速地进行与基于受光器件PD1或受光器件PD2的受光量的微小电位对应的输出。
也就是说，在图10所示的像素电路中，晶体管M11、晶体管M12及晶体管M15的泄漏电流低，晶体管M13的驱动能力高，因此可以由受光器件PD1及受光器件PD2接收光，可以保持经过晶体管M11及晶体管M15转移的电荷而无泄漏，且可以进行高速读出。
晶体管M14被用作将来自晶体管M13的输出提供到布线WX的开关，因此与晶体管M11至晶体管M13及晶体管M15不同，不一定被要求具有低关态电流及高速工作等。因此，晶体管M14的半导体层可以使用低温多晶硅，也可以使用氧化物半导体。
注意，在图10中，晶体管为n沟道型晶体管，但是也可以使用p沟道型晶体管。
如上所述，在用于个人识别的拍摄等需要进行高清晰且鲜明的拍摄的情况下，受光器件的开口率(受光面积)优选较小。另一方面，在非接触传感器等只要能够检测大致位置即可的情况下，受光器件的开口率(受光面积)优选较大。因此，优选使受光器件PD1的开口率(受光面积)比受光器件PD2的开口率(受光面积)小。在需要以高清晰度进行的拍摄中，优选使晶体管M11导通，使晶体管M15关闭，只使用受光器件PD1进行拍摄。另一方面，在进行大面积检测时，优选使晶体管M11及晶体管M15的双方开启，使用受光器件PD1及受光器件PD2的双方进行拍摄。由此，通过增加能够拍摄的光量，可以容易检测离电子设备远的地方的对象物。
如上所述，本发明的一个方式的电子设备可以使用处理部及显示部检测未接触电子设备的对象物来推导出位置信息。通过在处理部中利用机器学习模型，可以提高推导精度。
此外，本发明的一个方式的显示装置通过在一个像素中安装两种受光器件，除了显示功能以外还可以追加两个功能，可以实现电子设备的多功能化。例如，可以实现高清晰的拍摄功能及触摸传感器或非接触传感器等的传感功能。此外，通过组合安装有两种受光器件的像素和其他结构的像素，可以进一步增加电子设备的功能。例如，可以使用包括发射红外光的发光器件或各种传感器件等的像素。
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合。此外，在本说明书中，在一个实施方式中示出多个结构例子的情况下，可以适当地组合该结构例子。
(实施方式2)
在本实施方式中，参照图11至图15说明本发明的一个方式的显示装置。
本发明的一个方式的显示装置在像素中包括发光器件及受光器件。在本发明的一个方式的显示装置中，由于像素具有受光功能，所以可以在显示图像的同时检测对象物的接触或接近。例如，不仅是在显示装置所包括的所有的子像素中显示图像，而是可以在一部分的子像素作为光源发射光，另一部分的子像素进行光检测且在其他子像素显示图像。
在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，可以在该显示部上显示图像。此外，在该显示部中，受光器件以矩阵状配置，显示部除了图像显示功能以外还具有拍摄功能和感测功能中的一方或双方。显示部可以用于图像传感器或触摸传感器。也就是说，通过由显示部检测光，可以拍摄图像或检测对象物(手指、手掌或笔等)的接近或接触。再者，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。
在本发明的一个方式的显示装置中，由于在显示部所包括的发光器件发射的光被对象物反射(或散射)时受光器件可以检测该反射光(或散射光)，所以在昏暗的环境中也可以进行拍摄或触摸检测。
本发明的一个方式的显示装置具有使用发光器件显示图像的功能。也就是说，发光器件被用作显示器件(也称为显示元件)。
作为发光器件，优选例如使用OLED(Organic Light Emitting Diode：有机发光二极管)或QLED(Quantum-dot Light Emitting Diode：量子点发光二极管)。作为发光器件所包含的发光物质(也称为发光材料)，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(Thermally Activated Delayed Fluorescence：TADF)材料)等。作为TADF材料，也可以使用单重激发态与三重激发态间处于热平衡状态的材料。由于这种TADF材料的发光寿命(激发寿命)短，所以可以抑制发光器件中的高亮度区域的效率降低。此外，作为发光器件，也可以使用微型LED(Light Emitting Diode：发光二极管)等LED。此外，作为发光器件所包含的发光物质，可以使用无机化合物(量子点材料等)。
本发明的一个方式的显示装置具有使用受光器件检测光的功能。
当将受光器件用于图像传感器时，显示装置可以使用受光器件拍摄图像。例如，可以将本实施方式的显示装置用作扫描器。
例如，可以利用图像传感器获取基于指纹、掌纹等生物信息的数据。也就是说，显示装置可以内置有生物识别用传感器。通过显示装置内置有生物识别用传感器，与分别设置显示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，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入射到受光器件的光并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内置在使用有机EL器件的显示装置中。
由于有机光电二极管包括多个能够与有机EL器件共享结构的层，因此通过一次沉积能够与有机EL器件共享结构的层，可以抑制沉积工序的增加。
例如，一对电极中的一个(公共电极)可以为受光器件与发光器件之间共享结构的层。此外，例如，空穴注入层、空穴传输层、电子传输层和电子注入层中的至少一个优选为在受光器件与发光器件之间共享结构的层。
注意，有时受光器件与发光器件共同包括的层在发光器件与受光器件中具有不同的功能。在本说明书中，根据发光器件中的功能而称呼构成要素。例如，空穴注入层在发光器件中被用作空穴注入层，在受光器件中被用作空穴传输层。同样，电子注入层在发光器件中被用作电子注入层，在受光器件中被用作电子传输层。此外，也有时受光器件与发光器件共同包括的层在发光器件与受光器件中具有相同的功能。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。
在制造包括各发光层的发光颜色不同的多个有机EL器件的显示装置时，需要将发光颜色不同的发光层分别形成为岛状。
例如，通过使用金属掩模(也称为遮蔽掩模)的真空蒸镀法，可以沉积岛状的发光层。但是，在该方法中，因为因金属掩模的精度、金属掩模与衬底的错位、金属掩模的弯曲及蒸汽的散射等导致被沉积的膜的轮廓扩大等各种影响而岛状发光层的形状及位置不同于设计，所以显示装置的高清晰化及高开口率化很困难。
在本发明的一个方式的显示装置的制造方法中，形成岛状像素电极(也可以称为下部电极)，将包括发射第一颜色光的发光层的第一层(也可以称为EL层或EL层的一部分)形成在一面上，然后在第一层上形成第一牺牲层。并且，在第一牺牲层上形成第一抗蚀剂掩模，使用第一抗蚀剂掩模对第一层及第一牺牲层进行加工来形成岛状第一层。接着，与第一层同样，使用第二牺牲层及第二抗蚀剂掩模将包括发射第二颜色光的发光层的第二层(也可以称为EL层或EL层的一部分)形成为岛状。
如此，在本发明的一个方式的显示装置的制造方法中，岛状EL层不是使用高精细金属掩模形成的，而是在整个面上沉积EL层之后进行加工来形成的。因此，可以实现以前难以实现的高清晰显示装置或高开口率的显示装置。再者，由于可以按每个颜色分别形成EL层，所以可以实现极为鲜明、对比度高且显示品质高的显示装置。此外，通过在EL层上设置牺牲层(也可以称为掩模层)，可以降低在显示装置的制造工序中EL层受到的损伤，由此可以提高发光器件的可靠性。
关于相邻的发光器件的间隔，例如在使用金属掩模的形成方法中，难以实现小于10μm的间隔，但是通过上述方法可以缩小到3μm以下、2μm以下或1μm以下。
此外，关于EL层本身的图案(也称为加工尺寸)，与使用金属掩模的情况相比，可以极为小。此外，例如在使用金属掩模分别形成EL层时，由于在EL层的中央和端部产生厚度不均匀，所以EL层的面积中的能够用作发光区域的有效面积变小。另一方面，在上述制造方法中，由于对以均匀的厚度沉积的膜进行加工来形成EL层，所以可以在EL层中厚度均匀，即使采用微细的图案，也可以将几乎整个区域用作发光区域。因此，可以制造兼具高清晰度及高开口率的显示装置。
在此，第一层及第二层都至少包括发光层，优选由多个层构成。具体而言，优选在发光层上包括一个以上的层。通过在发光层和牺牲层之间包括其他层，可以抑制显示装置的制造工序中发光层露出在最表面上，可以降低发光层受到的损伤。由此，可以提高发光器件的可靠性。
注意，在分别呈现不同颜色的光的发光器件中，不需要分别形成构成EL层的所有层，也可以通过同一工序沉积一部分层。在本发明的一个方式的显示装置的制造方法中，在根据颜色将构成EL层的一部分层形成为岛状之后，去除牺牲层，并且形成各颜色的发光器件间共同的构成EL层的剩下层以及公共电极(也可以称为上部电极)。
关于受光器件，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的活性层(也称为光电转换层)由于不是使用高精细金属掩模形成，而是在整个面上沉积成为活性层的膜之后进行加工来形成，可以以均匀的厚度形成岛状的活性层。此外，通过在活性层上设置牺牲层，可以降低在显示装置的制造工序中活性层受到的损伤，由此可以提高受光器件的可靠性。
[显示装置的结构例子]
图11A及图11B示出本发明的一个方式的显示装置。
图11A示出显示装置100E的俯视图。显示装置100E包括多个像素110配置为矩阵状的显示部以及显示部外侧的连接部140。一个像素110由子像素110a、110b、110c、110d及110e这五个子像素构成。此外，像素不局限于图11A所示的结构，例如也可以采用实施方式1所示的各结构。
图11A示出在一个像素110中设置2行3列的子像素的例子。像素110在上行(第1行)包括三个子像素(子像素110a、110b、110c)，在下行(第2行)包括两个子像素(子像素110d、110e)。换言之，像素110在左列(第1列)包括两个子像素(子像素110a、110d)，在中央列(第2列)包括子像素110b，在右列(第3列)包括子像素110c，再者，沿着中央列至右列包括子像素110e。
在本实施方式中示出子像素110a、110b、110c包括发射不同的颜色的光的发光器件且子像素110d、110e包括受光面积彼此不同的受光器件的例子。例如，子像素110a、110b、110c相当于图5A等所示的子像素G、B、R。此外，子像素110d相当于图5A等所示的子像素PS，子像素110e相当于图5A等所示的子像素IRS。
注意，也可以按每个像素改变设置在子像素110e中的器件。由此，也可以采用部分子像素110e相当于子像素IRS且其他子像素110e相当于子像素X(参照图5B)或子像素IR(参照图5D)的结构。
在图11A所示的例子中，在俯视时连接部140位于显示部的下侧，但是对其没有特别的限制。连接部140只要在俯视时设置在显示部的上侧、右侧、左侧和下侧中的至少一个位置即可，也可以以围绕显示部的四边的方式设置。此外，连接部140也可以为一个或多个。
图11B示出沿着图11A的点划线X1-X2、X3-X4及Y1-Y2的截面图。此外，作为变形例子，图12A至图12C、图13A及图13B、图14A至图14C示出沿着图11A的点划线X1-X2及Y1-Y2的截面图。
如图11B所示，在显示装置100E中，具有晶体管的层101上设置有发光器件130a、130b、130c、受光器件150d、150e，以覆盖这些发光器件及受光器件的方式设置有保护层131。保护层131上由树脂层122贴合有衬底120。此外，相邻的两个器件(发光器件与受光器件、两个发光器件或两个受光器件)之间的区域中设置有绝缘层125及绝缘层125上的绝缘层127。
本发明的一个方式的显示装置也可以采用如下结构中的任一个：向与形成有发光器件的衬底相反的方向发射光的顶部发射结构(top emission)、向形成有发光器件的衬底一侧发射光的底部发射结构(bottom emission)、向双面发射光的双面发射结构(dualemission)。
作为具有晶体管的层101例如可以采用一种叠层结构，其中衬底上设置有多个晶体管，以覆盖这些晶体管的方式设置有绝缘层。具有晶体管的层101也可以具有相邻的两个器件之间的凹部。例如，也可以在位于具有晶体管的层101的最表面的绝缘层中设置有凹部。后面将在实施方式3中说明具有晶体管的层101的结构例子。
发光器件130a、130b、130c分别发射不同颜色光。发光器件130a、130b、130c例如优选为发射红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)这三种颜色的光的组合。
发光器件在一对电极间包括EL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，另一方记为公共电极。
在发光器件所包括的一对电极中，一个电极被用作阳极，另一个电极被用作阴极。下面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。
发光器件130a包括具有晶体管的层101上的导电层111a、导电层111a上的岛状的第一层113a、岛状的第一层113a上的第四层114以及第四层114上的公共电极115。导电层111a被用作像素电极。在发光器件130a中，可以将第一层113a和第四层114统称为EL层。关于发光器件的结构例子可以参照实施方式4的记载。
第一层113a例如包括空穴注入层、空穴传输层、发光层以及电子传输层。或者，第一层113a例如包括第一发光单元、电荷产生层以及第二发光单元。
第四层114例如包括电子注入层。或者，第四层114也可以层叠包括电子传输层及电子注入层。
发光器件130b包括具有晶体管的层101上的导电层111b、导电层111b上的岛状的第二层113b、岛状的第二层113b上的第四层114以及第四层114上的公共电极115。导电层111b被用作像素电极。在发光器件130b中，可以将第二层113b和第四层114统称为EL层。
发光器件130c包括具有晶体管的层101上的导电层111c、导电层111c上的岛状的第三层113c、岛状的第三层113c上的第四层114以及第四层114上的公共电极115。导电层111c被用作像素电极。在发光器件130c中，可以将第三层113c和第四层114统称为EL层。
发光器件130a、130b、130c分别发射不同颜色光。发光器件130a、130b、130c例如优选为发射红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)这三种颜色的光的组合。
受光器件在一对电极间包括活性层。在本说明书等中，有时将一对电极中的一个记为像素电极且将另一个记为公共电极。
在受光器件所包括的一对电极中，一个电极被用作阳极，另一个电极被用作阴极。下面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，通过对像素电极与公共电极之间施加反向偏压来驱动受光器件，可以检测入射到受光器件的光来产生电荷，由此可以将其提取为电流。或者，像素电极也可以被用作阴极且公共电极也可以被用作阳极。
受光器件150d包括具有晶体管的层101上的导电层111d、导电层111d上的岛状的第五层113d、岛状的第五层113d上的第四层114以及第四层114上的公共电极115。导电层111d被用作像素电极。
第五层113d例如包括空穴传输层、活性层以及电子传输层。
受光器件150e包括具有晶体管的层101上的导电层111e、导电层111e上的岛状的第六层113e、岛状的第六层113e上的第四层114以及第四层114上的公共电极115。导电层111e被用作像素电极。
第六层113e例如包括空穴传输层、活性层以及电子传输层。
第四层114为发光器件及受光器件共用的层。第四层114如上所述那样例如包括电子注入层。或者，第四层114也可以层叠包括电子传输层及电子注入层。
公共电极115与设置在连接部140中的导电层123电连接。图11B示出在导电层123上设置第四层114且导电层123与公共电极115通过第四层114电连接的例子。连接部140也可以不设置有第四层114。例如，图12C示出导电层123直接连接于公共电极115而没有导电层123上的第四层114的例子。
例如，通过使用用来规定沉积范围的掩模(也称为范围掩模或粗金属掩模等)，可以使沉积第四层114的区域与沉积公共电极115的区域不同。
导电层111a至导电层111e、第一层113a、第二层113b、第三层113c、第五层113d及第六层113e各自的侧面被绝缘层125及绝缘层127覆盖。由此，抑制第四层114(或公共电极115)与导电层111a至导电层111e、第一层113a、第二层113b、第三层113c、第五层113d、及第六层113e中的任意层的侧面接触，从而可以抑制发光器件及受光器件的短路。由此，可以提高发光器件及受光器件的可靠性。
绝缘层125优选至少覆盖导电层111a至导电层111e的侧面。再者，绝缘层125优选覆盖第一层113a、第二层113b、第三层113c、第五层113d及第六层113e的侧面。绝缘层125可以与导电层111a至导电层111e、第一层113a、第二层113b、第三层113c、第五层113d及第六层113e各自的侧面接触。
绝缘层127以填充形成在绝缘层125中的凹部的方式设置在绝缘层125上。绝缘层127可以采用隔着绝缘层125与导电层111a至导电层111e、第一层113a、第二层113b、第三层113c、第五层113d及第六层113e各自的侧面重叠的结构(也可以说覆盖侧面的结构)。
通过设置绝缘层125及绝缘层127可以填埋相邻的岛状的层间，所以可以减少设置在岛状的层上的层(公共电极等)的被形成面的凹凸而进一步实现平坦化。因此，可以提高公共电极的覆盖性而可以防止公共电极的断开。
此外，绝缘层125或绝缘层127可以以与岛状的层接触的方式设置。由此，可以防止岛状的层的膜剥离。在绝缘层与岛状的层密接时，可以发挥相邻的岛状的层被该绝缘层固定或者粘合在一起的效果。
作为绝缘层127，优选使用有机树脂膜。在EL层的侧面与光敏有机树脂膜直接接触时，有可能包括在光敏有机树脂膜中的有机溶剂等对EL层带来损伤。通过作为绝缘层125使用通过原子层沉积(ALD：Atomic Layer Deposition)法形成的氧化铝膜，可以采用用于绝缘层127的光敏有机树脂膜与EL层的侧面不直接接触的结构。由此，可以抑制EL层因有机溶剂而被溶解等。
此外，也可以不设置绝缘层125和绝缘层127中的任一个。例如，通过形成使用无机材料的单层结构的绝缘层125，可以将绝缘层125用作EL层的保护绝缘层。由此，可以提高显示装置的可靠性。此外，例如通过形成使用有机材料的单层结构的绝缘层127，可以由绝缘层127填充相邻的EL层间而进行平坦化。由此，可以提高形成在EL层及绝缘层127上的公共电极(上部电极)的覆盖性。
图12A示出不设置绝缘层125的例子。在不设置绝缘层125时，绝缘层127可以与导电层111a至导电层111e、第一层113a、第二层113b、第三层113c、第五层113d及第六层113e各自的侧面接触。绝缘层127可以以填充各发光器件所包括的EL层间的方式设置。
此时，作为绝缘层127优选使用对第一层113a、第二层113b、第三层113c、第五层113d及第六层113e带来的损伤少的有机材料。作为绝缘层127，例如优选使用聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚甘油、普鲁兰多糖、水溶性纤维素或可溶解于醇的聚酰胺树脂等的有机材料。
此外，图12B示出不设置绝缘层127的例子。
第四层114及公共电极115设置在第一层113a、第二层113b、第三层113c、第五层113d、第六层113e、绝缘层125及绝缘层127上。在设置绝缘层125及绝缘层127之前，产生起因于设置有像素电极及EL层的区域及不设置像素电极及EL层的区域(发光器件间的区域)的台阶。本发明的一个方式的显示装置通过包括绝缘层125及绝缘层127可以使该阶段平坦化，由此可以提高第四层114及公共电极115的覆盖性。因此，可以抑制断开导致的连接不良。或者，可以抑制因台阶导致公共电极115局部薄膜化而电阻上升。
为了提高第四层114及公共电极115的形成面的平坦性，绝缘层125的顶面及绝缘层127的顶面的高度优选分别与第一层113a、第二层113b、第三层113c、第五层113d及第六层113e中的至少一个的顶面的高度一致或大致一致。此外，绝缘层127的顶面优选具有平坦形状，也可以具有凸部、凸曲面、凹曲面或凹部。
绝缘层125包括与第一层113a、第二层113b、第三层113c、第五层113d及第六层113e的侧面接触的区域，并被用作第一层113a、第二层113b、第三层113c、第五层113d及第六层113e的保护绝缘层。通过设置绝缘层125，可以抑制从第一层113a、第二层113b、第三层113c、第五层113d及第六层113e的侧面向内部进入杂质(氧、水分等)，可以实现可靠性高的显示装置。
在截面中，在与第一层113a、第二层113b、第三层113c、第五层113d及第六层113e的侧面接触的区域的绝缘层125的宽度(厚度)大时，有时第一层113a、第二层113b、第三层113c、第五层113d及第六层113e的间隔变大而开口率降低。此外，在绝缘层125的宽度(厚度)小时，有时抑制杂质从第一层113a、第二层113b、第三层113c、第五层113d及第六层113e的侧面向内部进入的效果减少。与第一层113a、第二层113b、第三层113c、第五层113d及第六层113e的侧面接触的区域的绝缘层125的宽度(厚度)优选为3nm以上且200nm以下，更优选为3nm以上且150nm以下，进一步优选为5nm以上且150nm以下，更进一步优选为5nm以上且100nm以下，还进一步优选为10nm以上且100nm以下，最进一步优选为10nm以上且50nm以下。通过将绝缘层125的宽度(厚度)设定为上述范围内，可以实现具有高开口率和高可靠性的显示装置。
绝缘层125可以为包括无机材料的绝缘层。作为绝缘层125例如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可以具有单层结构或叠层结构。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及氧氮化铝膜等。作为氮氧化绝缘膜，可以举出氮氧化硅膜及氮氧化铝膜等。尤其是在蚀刻中氧化铝与EL层的选择比高，在后面说明的绝缘层127的形成中，具有保护EL层的功能，因此是优选的。尤其是，通过将利用ALD法形成的氧化铝膜、氧化铪膜或氧化硅膜等的无机绝缘膜应用于绝缘层125，可以形成针孔少且保护EL层的功能良好的绝缘层125。此外，绝缘层125也可以采用利用ALD法形成的膜与利用溅射法形成的膜的叠层结构。绝缘层125例如可以采用利用ALD法形成的氧化铝膜与利用溅射法形成的氮化硅膜的叠层结构。
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，在记载为“氧氮化硅”时指在其组成中氧含量多于氮含量的材料，而在记载为“氮氧化硅”时指在其组成中氮含量多于氧含量的材料。
作为绝缘层125的形成方法，可以使用溅射法、化学气相沉积(CVD：ChemicalVapor Deposition)法、脉冲激光堆積(PLD：Pulsed Laser Deposition)法及ALD法等。绝缘层125优选利用覆盖性良好的ALD法形成。
设置在绝缘层125上的绝缘层127具有使形成在相邻的发光器件之间的绝缘层125的凹部平坦化的功能。换言之，通过包括绝缘层127，发挥提高形成公共电极115的面的平坦性的作用。作为绝缘层127，可以适合使用包含有机材料的绝缘层。例如，作为绝缘层127可以使用丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、环氧树脂、酰亚胺树脂、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。此外，作为绝缘层127，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。此外，作为绝缘层127，也可以使用光敏树脂。作为光敏树脂也可以使用光致抗蚀剂。光敏树脂可以使用正型材料或负型材料。
绝缘层127的顶面的高度与第一层113a、第二层113b、第三层113c、第五层113d及第六层113e中的任意个的顶面的高度之差例如优选为绝缘层127的厚度的0.5倍以下，更优选为0.3倍以下。此外，例如，也可以以第一层113a、第二层113b、第三层113c、第五层113d及第六层113e中的任意个的顶面与绝缘层127的顶面高的方式设置绝缘层127。此外，例如，也可以以绝缘层127的顶面比第一层113a、第二层113b或第三层113c所包括的发光层的顶面高的方式设置绝缘层127。
优选在发光器件130a、130b、130c、受光器件150d、150e上包括保护层131。通过设置保护层131可以提高发光器件及受光器件的可靠性。
对保护层131的导电性没有限制。作为保护层131，可以使用绝缘膜、半导体膜和导电膜中的至少一种。
当保护层131包括无机膜时，可以抑制发光器件及受光器件的劣化，诸如防止公共电极115的氧化、抑制杂质(水分、氧等)进入发光器件130a、130b、130c、受光器件150d、150e中等，由此可以提高显示装置的可靠性。
作为保护层131例如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。作为氧化绝缘膜可以举出氧化硅膜、氧化铝膜、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。
保护层131优选包括氮化绝缘膜或氮氧化绝缘膜，更优选包括氮化绝缘膜。
此外，也可以将包含In-Sn氧化物(也称为ITO)、In-Zn氧化物、Ga-Zn氧化物、Al-Zn氧化物或铟镓锌氧化物(也称为In-Ga-Zn氧化物、IGZO)等的无机膜用于保护层131。该无机膜优选具有高电阻，具体而言，该无机膜优选具有比公共电极115高的电阻。该无机膜还可以包含氮。
在经过保护层131提取发光器件的发光的情况下，保护层131的可见光透过性优选高。例如，ITO、IGZO以及氧化铝都是可见光透过性高的无机材料，所以是优选的。
作为保护层131，例如可以使用氧化铝膜和氧化铝膜上的氮化硅膜的叠层结构或者氧化铝膜和氧化铝膜上的IGZO膜的叠层结构等。通过使用该叠层结构，可以抑制杂质(水、氧等)进入EL层一侧。
并且，保护层131也可以包括有机膜。例如，保护层131也可以包括有机膜和无机膜的双方。
导电层111a至导电层111c各自的顶面端部不被绝缘层覆盖。因此，可以使相邻的发光器件的间隔极窄。因此，可以实现高清晰或高分辨率的显示装置。
此外，如图13A及图13B所示，导电层111a至导电层111c各自的端部也可以被绝缘层121覆盖。
绝缘层121可以具有使用无机绝缘膜和有机绝缘膜的一方或双方的单层结构或叠层结构。
作为能够用于绝缘层121的有机绝缘材料，例如可以举出丙烯酸树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺酰胺树脂、聚硅氧烷树脂、苯并环丁烯类树脂以及酚醛树脂等。此外，作为能够用于绝缘层121的无机绝缘膜，可以使用能够用于保护层131的无机绝缘膜。
在作为覆盖像素电极的端部的绝缘层121使用无机绝缘膜时，与使用有机绝缘膜的情况相比，杂质不容易侵入发光器件，从而可以提高发光器件的可靠性。在作为覆盖像素电极的端部的绝缘层121使用有机绝缘膜时，与使用无机绝缘膜的情况相比，台阶覆盖性高且不容易受到像素电极的形状的影响。因此，可以防止发光器件的短路。具体而言，当作为绝缘层121使用有机绝缘膜时，可以将绝缘层121加工为锥形形状等。注意，在本说明书等中，锥形形状是指构成要素的侧面的至少一部分相对于衬底面或被形成面倾斜地设置的形状。例如，优选具有倾斜的侧面和衬底面或被形成面所形成的角度(也称为锥角)小于90°的区域。
注意，也可以不设置绝缘层121。在不设置绝缘层121的情况下，有时可以提高子像素的开口率。或者，有时可以缩小子像素间的距离，而提高显示装置的清晰度或分辨率。
在图13A中示出第四层114进入第一层113a与第二层113b间的区域等的例子，如图13B所示，也可以在该区域形成空隙134。
空隙134例如包含选自空气、氮、氧、二氧化碳和第18族元素(典型为氦、氖、氩、氙、氪等)中的一种或多种。或者，树脂等也可以嵌入空隙134中。
此外，在图11B等中，示出导电层111a的端部与第一层113a的端部对齐或大致对齐的例子。换言之，导电层111a的顶面形状与第一层113a的顶面形状一致或大致一致。
关于导电层111a与第一层113a、导电层111b与第二层113b、导电层111c与第三层113c等，对形状的大小关系没有特别的限制。图14A示出与导电层111a的端部相比第一层113a的端部更靠内侧的例子。在图14A中，第一层113a的端部位于导电层111a上。此外，图14B示出与导电层111a的端部相比第一层113a的端部更靠外侧的例子。在图14B中，以覆盖导电层111a的端部的方式设置第一层113a。
在端部对齐或大致对齐的情况以及顶面形状一致或大致一致的情况下，可以说在俯视时至少其轮廓的一部分在层叠的各层间彼此重叠。例如，包括上层与下层由同一掩模图案或其一部分相同的掩模图案加工而成的情况。但是，实际上有边缘不重叠的情况，有时上层位于下层的内侧或者上层位于下层的外侧，这种情况也可以说“端部大致对齐”或“顶面形状大致一致”。
此外，图14C示出绝缘层127的变形例子。在图14C中，绝缘层127的顶面在从截面看时具有如下形状：向中心平缓地膨胀的形状，即具有凸曲面，并且其中央及周边凹陷的形状，即具有凹曲面。
图15A至图15F示出包括绝缘层127及其周边的区域139的截面结构。
图15A示出第一层113a与第二层113b的厚度互不相同的例子。绝缘层125的顶面的高度在第一层113a侧与第一层113a的顶面的高度一致或大致一致而在第二层113b侧与第二层113b的顶面的高度一致或大致一致。此外，绝缘层127的顶面具有第一层113a侧高且第二层113b侧低的平缓的倾斜。如此，绝缘层125及绝缘层127的高度优选与相邻的EL层的顶面的高度一致。或者，绝缘层125及绝缘层127的顶面也可以具有其高度与相邻的EL层中的任意个的顶面一致的平坦部。
在图15B中，绝缘层127的顶面具有高于第一层113a的顶面及第二层113b的顶面的区域。如图15B所示，绝缘层127的顶面在从截面看时具有中央及其周边膨胀形状，即具有凸曲面的形状。
在图15C中，绝缘层127的顶面在从截面看时具有如下形状：向中心平缓地膨胀的形状，即具有凸曲面，并且其中央及周边凹陷的形状，即具有凹曲面。绝缘层127包括比第一层113a的顶面及第二层113b的顶面高的区域。此外，在区域139中，显示装置包括牺牲层118a和第牺牲层119a中的至少一个，绝缘层127包括比第一层113a的顶面及第二层113b的顶面高且位于绝缘层125的外侧的第一区域，该第一区域位于牺牲层118a和第牺牲层119a中的至少一个上。此外，在区域139中，显示装置包括牺牲层118b和牺牲层119b中的至少一个，绝缘层127包括比第一层113a的顶面及第二层113b的顶面高且位于绝缘层125的外侧的第二区域，该第第二区域位于牺牲层118b和牺牲层119b中的至少一个上。
在图15D中，绝缘层127的顶面具有低于第一层113a的顶面及第二层113b的顶面的区域。此外，绝缘层127的顶面在从截面看时具有中央及其周边凹陷的形状，即具有凹曲面。
在图15E中，绝缘层125的顶面具有高于第一层113a的顶面及第二层113b的顶面的区域。换言之，在第四层114的被形成面，绝缘层125突出而形成凸部。
例如在以牺牲层的高度一致或大致一致的方式形成绝缘层125时，如图15E所示，有时形成绝缘层125突出的形状。
在图15F中，绝缘层125的顶面具有低于第一层113a的顶面及第二层113b的顶面的区域。换言之，在第四层114的被形成面绝缘层125形成凹部。
如此，绝缘层125及绝缘层127可以采用各种形状。
作为牺牲层，例如可以使用金属膜、合金膜、金属氧化物膜、半导体膜、无机绝缘膜等无机膜。
作为牺牲层例如可以使用金、银、铂、镁、镍、钨、铬、钼、铁、钴、铜、钯、钛、铝、钇、锆及钽等金属材料以及包含该金属材料的合金材料。
此外，可以将In-Ga-Zn氧化物等金属氧化物用于牺牲层。作为牺牲层，例如可以利用溅射法形成In-Ga-Zn氧化物膜。此外，作为牺牲膜，可以使用氧化铟、In-Zn氧化物、In-Sn氧化物、铟钛氧化物(In-Ti氧化物)、铟锡锌氧化物(In-Sn-Zn氧化物)、铟钛锌氧化物(In-Ti-Zn氧化物)及铟镓锡锌氧化物(In-Ga-Sn-Zn氧化物)等。或者，也可以使用包含硅的铟锡氧化物等。
注意，也可以使用元素M(M为铝、硅、硼、钇、锡、铜、钒、铍、钛、铁、镍、锗、锆、钼、镧、铈、钕、铪、钽、钨和镁中的一种或多种)代替上述镓。
此外，作为牺牲层，可以使用能够用于保护层131的各种无机绝缘膜。尤其是，氧化绝缘膜的与EL层的密接性比氮化绝缘膜的与EL层的密接性高，所以是优选的。例如，可以将氧化铝、氧化铪及氧化硅等无机绝缘材料用于牺牲层。作为牺牲层，例如可以利用ALD法形成氧化铝膜。通过利用ALD法，可以减少对基底(尤其是EL层等)带来的损伤，所以是优选的。作为牺牲层，例如可以利用溅射法形成氮化硅膜。
例如，作为牺牲层可以采用利用ALD法形成的无机绝缘膜(例如，氧化铝膜)与利用溅射法形成的In-Ga-Zn氧化物膜的叠层结构。或者，作为牺牲层可以采用利用ALD法形成的无机绝缘膜(例如，氧化铝膜)与利用溅射法形成的铝膜、钨膜或无机绝缘膜(例如，氮化硅膜)的叠层结构。
在本说明书等中，有时将使用金属掩模或FMM(Fine Metal Mask，高清晰金属掩模)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。SBS结构由于可以按每个发光器件使材料及结构最优化，材料及结构的选择自由度得到提高，可以容易实现亮度及可靠性的提高。
此外，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)组合可以实现以全彩色显示的显示装置。
此外，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。在使用两个发光层得到白色发光的情况下，以两个发光层的各发光颜色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，在使用三个以上的发光层得到白色发光的情况下，三个以上的发光层的各发光颜色组合而得到在发光器件整体上以白色发光的结构即可。
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。为了得到白色发光，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，得到白色发光的结构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。
此外，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。
在本实施方式的显示装置中，可以缩小发光器件间的距离。具体而言，可以使发光器件间的距离、EL层间的距离或像素电极间的距离小于10μm、5μm以下、3μm以下、2μm以下、1μm以下、500nm以下、200nm以下、100nm以下、90nm以下、70nm以下、50nm以下、30nm以下、20nm以下、15nm以下或10nm以下。换言之，本实施方式的显示装置具有第一层113a的侧面和第二层113b的侧面的间距或者第二层113b的侧面和第三层113c的侧面的间距为1μm以下的区域，优选具有0.5μm(500nm)以下的区域，更优选具有100nm以下的区域。
注意，发光器件与受光器件之间的距离也可以在上述范围内。此外，为了抑制发光器件与受光器件之间的泄漏，优选使发光器件与受光器件之间的距离比发光器件间的距离宽。例如，发光器件与受光器件之间的距离可以为8μm以下、5μm以下或3μm以下。
衬底120的树脂层122侧的面也可以设置有遮光层。此外，衬底120的外侧可以配置有各种光学构件。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120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、缓冲层等表面保护层。
衬底120可以使用玻璃、石英、陶瓷、蓝宝石、树脂、金属、合金以及半导体等。取出来自发光器件的光一侧的衬底使用使该光透过的材料。在作为衬底120使用具有柔性的材料时可以提高显示装置的柔性而实现柔性显示器。此外，作为衬底120也可以使用偏振片。
作为衬底120，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。作为衬底120，还可以使用其厚度允许其具有柔性的玻璃。
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。
作为树脂层122，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，例如可以举出铝、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。可以以单层或叠层结构使用包含这些材料的膜。
此外，作为透光性导电材料，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，可以将上述材料的叠层膜用作导电层。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导电层及发光器件所包括的导电层(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。
接着，说明可用于发光器件及受光器件的材料。
作为像素电极与公共电极中的提取光一侧的电极，使用使可见光及红外光透过的导电膜。此外，作为不提取光一侧的电极优选使用反射可见光及红外光的导电膜。
作为形成发光器件及受光器件的一对电极(像素电极和公共电极)的材料，可以适当地使用金属、合金、导电化合物及它们的混合物等。具体而言，可以举出铟锡氧化物(也称为In-Sn氧化物、ITO)、In-Si-Sn氧化物(也称为ITSO)、铟锌氧化物(In-Zn氧化物)、In-W-Zn氧化物、铝、镍及镧的合金(Al-Ni-La)等包含铝的合金(铝合金)、银及镁的合金、银、钯及铜的合金(也记载为Ag-Pd-Cu、APC)等包含银的合金。除了上述以外，也可以使用铝(Al)、镁(Mg)、钛(Ti)、铬(Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、铜(Cu)、镓(Ga)、锌(Zn)、铟(In)、锡(Sn)、钼(Mo)、钽(Ta)、钨(W)、钯(Pd)、金(Au)、铂(Pt)、银(Ag)、钇(Y)、钕(Nd)等金属以及适当地组合并包含它们的合金。此外，可以使用以上没有列举的属于元素周期表中第1族或第2族的元素(例如，锂(Li)、铯(Cs)、钙(Ca)、锶(Sr))、铕(Eu)、镱(Yb)等稀土金属、适当地组合并包含它们的合金以及石墨烯等。
发光器件及受光器件优选采用光学微腔谐振器(微腔)结构。因此，发光器件及受光器件所包括的一对电极中的一个优选包括对可见光具有透过性及反射性的电极(半透过半反射电极)，另一个优选包括对可见光具有反射性的电极(反射电极)。在发光器件具有微腔结构时，可以使从发光层得到的发光在两个电极之间谐振，并且可以增强从发光器件发射的光。当受光器件具有微腔结构时，可以使活性层接受的光在两个电极之间谐振，并且可以增强该光，由此可以提高受光器件的检测精度。
此外，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设为40％以上。例如，优选将可见光(波长为400nm以上且小于750nm的光)的透过率为40％以上的电极用于发光器件。半透过半反射电极的可见光反射率设为10％以上且95％以下，优选为30％以上且80％以下。反射电极的可见光反射率设为40％以上且100％以下，优选为70％以上且100％以下。此外，上述电极的电阻率优选为1×10-2Ωcm以下。此外，这些电极的近红外光(波长为750nm以上且1300nm以下的光)的透过率或反射率优选与可见光的透过率或反射率同样地满足上述数值范围。
第一层113a、第二层113b及第三层113c都包括发光层。第一层113a、第二层113b以及第三层113c优选分别包括发射不同颜色光的发光层。
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。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、热活化延迟荧光(Thermallyactivated delayed fluorescence：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，可以使用空穴传输性材料和电子传输性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性材料及电子传输性材料的组合。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的激基复合物的方式选择组合，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，可以同时实现发光器件的高效率、低电压驱动以及长寿命。
作为发光层以外的层，第一层113a、第二层113b及第三层113c也可以还包括包含空穴注入性高的物质、空穴传输性高的物质(也称为空穴传输性材料)、空穴阻挡材料、电子传输性高的物质(也称为电子传输性材料)、电子注入性高的物质、电子阻挡材料或双极性的物质(也称为电子传输性及空穴传输性高的物质、双极性材料)等的层。
发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，第一层113a、第二层113b及第三层113c也可以各自包括空穴注入层、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个以上。此外，第一层113a、第二层113b及第三层113c也可以都包括电荷产生层。
第四层114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个以上。例如，当导电层111a至导电层111c被用作阳极且公共电极115被用作阴极时，第四层114优选包括电子注入层。
空穴注入层是将空穴从阳极注入到空穴传输层的层，也是包含空穴注入性高的物质的层。作为空穴注入性高的物质，可以举出芳香胺化合物以及包含空穴传输性材料和受体性材料(电子接收性材料)的复合材料等。
在发光器件中，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。在受光器件中，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)等空穴传输性高的物质。
在发光器件中，电子传输层是通过电子注入层将从阴极所注入的电子传输到发光层的层。在受光器件中，电子传输层是将根据入射到活性层中的光所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、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物质。
电子注入层是将电子从阴极注入到电子传输层的层，也是包含电子注入性高的物质的层。作为电子注入性高的物质，可以使用碱金属、碱土金属或者它们的化合物。作为电子注入性高的物质，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-(羟基喹啉)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。此外，电子注入层也可以具有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且第二层使用镱的结构。
或者，作为电子注入层也可以使用电子传输性材料。例如，可以将具有非共用电子对并具有缺电子杂芳环的化合物用于电子传输性材料。具体而言，可以使用具有吡啶环、二嗪环(嘧啶环、吡嗪环、哒嗪环)以及三嗪环中的至少一个的化合物。
此外，具有非共用电子对的有机化合物的最低未占据分子轨道(LUMO：LowestUnoccupied Molecular Orbital)优选为-3.6eV以上且-2.3eV以下。此外，一般来说，可以使用CV(循环伏安法)、光电子能谱法、光吸收能谱法、逆光电子能谱法等估计有机化合物的最高占据分子轨道(HOMO：Highest Occupied Molecular Orbital)能级及LUMO能级。
例如，作为具有非共用电子对的有机化合物，可以使用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)联苯基-3-基]-1，3，5-三嗪(简称：TmPPPyTz)等。此外，与BPhen相比，NBPhen具有高玻璃化转变温度(Tg)，从而具有高耐热性。
作为电荷产生层，例如可以适当地使用锂等能够用于电子注入层的材料。此外，作为电荷产生层，例如可以适当地使用能够用于空穴注入层的材料。此外，作为电荷产生层，可以使用包含空穴传输性材料和受体性材料(电子接收性材料)的层。此外，作为电荷产生层，可以使用包含电子传输性材料和供体性材料的层。通过形成包括这种层的电荷产生层，可以抑制层叠发光单元的情况下的驱动电压的上升。
第五层113d及第六层113e都包括活性层。第五层113d及第六层113e可以包括具有相同结构的活性层，也可以包括具有不同结构的活性层。例如，在发光器件具有微腔结构时，即使活性层的结构相同，第五层113d与第六层113e可以检测不同波长的光。此外，通过使受光器件150d与受光器件150e具有不同的像素电极的厚度或光学调整层的厚度，可以制造微腔结构。在此情况下，第五层113d与第六层113e有时可以采用相同结构。
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所包括的半导体的例子。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富勒烯、C70富勒烯等)、富勒烯衍生物等具有电子接收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，所以电子接收性(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，电子供给性(供体性)变高。另一方面，富勒烯具有球形状，尽管π电子广泛扩大，但是电子接收性变高。在电子接收性较高时，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富勒烯、C70富勒烯都在可见光区域中具有宽吸收带，尤其是C70与C60相比具有更大的π电子共轭体系，在长波长区域中也具有宽吸收带，所以是优选的。除此以外，作为富勒烯衍生物，可以举出[6，6]-苯基-C71-丁酸甲酯(简称：PC70BM)、[6，6]-苯基-C61-丁酸甲酯(简称：PC60BM)、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。
此外，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)、锌酞菁(Zinc Phthalocyanine：ZnPc)、锡(II)酞菁(SnPc)、喹吖啶酮等具有电子供给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。
具有电子供给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)。具有电子供给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给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型半导体而形成活性层。或者，也可以层叠n型半导体和p型半导体而形成活性层。
除了活性层以外，第五层113d及第六层113e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的物质(电子传输性及空穴传输性高的物质)等的层。此外，第五层113d及第六层113e也可以包括能够用于第一层113a、第二层113b及第三层113c的各种功能层。
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-乙撑二氧噻吩)/(聚苯乙烯磺酸)(简称：PEDOT/PSS)等高分子化合物及钼氧化物、碘化铜(Cul)等无机化合物。此外，作为电子传输性材料可以使用氧化锌(ZnO)等无机化合物。
此外，作为活性层可以使用用作供体的聚[[4，8-双[5-(2-乙基己基)-2-噻吩基]苯并[1，2-b：4，5-b’]二噻吩-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PBDB-T衍生物等高分子化合物。例如，可以使用在PBDB-T或PBDB-T衍生物中分散受体材料的方法等。
此外，也可以在活性层中混合三种以上的材料。例如，以扩大吸收波长区域为目的，除了n型半导体的材料及p型半导体的材料以外还可以混合第三材料。此时，第三材料可以为低分子化合物或高分子化合物。
构成显示装置的薄膜(绝缘膜、半导体膜及导电膜等)可以利用溅射法、CVD法、真空蒸镀法、PLD法、ALD法等形成。作为CVD法有等离子体增强化学气相沉积(PECVD：PlasmaEnhanced CVD)法及热CVD法等。此外，作为热CVD法之一，有有机金属化学气相沉积(MOCVD：Metal Organic CVD)法。
此外，构成显示装置的薄膜(绝缘膜、半导体膜及导电膜等)可以利用旋涂法、浸渍法、喷涂法、喷墨法、分配器法、丝网印刷法、胶版印刷法、刮刀(doctor knife)法、狭缝式涂布法、辊涂法、帘式涂布法、刮刀式涂布法等方法形成。
尤其是，当制造发光器件时，可以利用蒸镀法等真空工艺以及旋涂法、喷墨法等溶液工艺。作为蒸镀法，可以举出溅射法、离子镀法、离子束蒸镀法、分子束蒸镀法、真空蒸镀法等物理气相沉积法(PVD法)以及化学气相沉积法(CVD法)等。尤其是，可以利用蒸镀法(真空蒸镀法等)、涂敷法(浸涂法、染料涂布法、棒式涂布法、旋涂法、喷涂法等)、印刷法(喷墨法、丝网印刷(孔版印刷)法、胶版印刷(平版印刷)法、柔版印刷(凸版印刷)法、照相凹版印刷法或微接触印刷法等)等方法形成包括在EL层中的功能层(空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层等)。
此外，当对构成显示装置的薄膜进行加工时，可以利用光刻法等。或者，还可以利用纳米压印法、喷砂法、剥离法等对薄膜进行加工。此外，还可以利用使用金属掩模等遮蔽掩模的沉积方法直接形成岛状的薄膜。
光刻法典型地有如下两种方法。一个是在要进行加工的薄膜上形成抗蚀剂掩模，通过蚀刻等对该薄膜进行加工，并去除抗蚀剂掩模的方法。另一个是在沉积光敏薄膜之后，进行曝光及显影来将该薄膜加工为所希望的形状的方法。
在光刻法中，作为用于曝光的光，例如可以使用i线(波长365nm)、g线(波长436nm)、h线(波长405nm)或将这些光混合了的光。此外，还可以使用紫外线、KrF激光或ArF激光等。此外，也可以利用液浸曝光技术进行曝光。此外，作为用于曝光的光，也可以使用极紫外(EUV：Extreme Ultra-violet)光或X射线。此外，也可以使用电子束代替用于曝光的光。当使用极紫外光、X射线或电子束时，可以进行极微细的加工，所以是优选的。此外，在通过利用电子束等光束进行扫描而进行曝光时，不需要光掩模。
在薄膜的蚀刻中，可以利用干蚀刻法、湿蚀刻法、喷砂法等。
如上所述，在本实施方式的显示装置中，岛状的EL层不是使用高精细金属掩模形成的，而是在整个面上沉积EL层之后进行加工来形成的。因此，可以以均匀的厚度形成岛状的EL层。此外，可以实现以前难以实现的高清晰的显示装置或高开口率的显示装置。再者，可以实现内置有受光器件且具有光检测功能的高清晰的显示装置或高开口率的显示装置。
构成各颜色的发光器件的第一层、第二层、第三层分别在不同工序中形成。因此，各EL层可以以适合于各颜色的发光器件的结构(材料及厚度等)制造。由此，可以制造特性良好的发光器件。
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合。
(实施方式3)
在本实施方式中，参照图16至图18说明本发明的一个方式的显示装置。
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；便携式信息终端；声音再现装置。
[显示装置100F]
图16是显示装置100F的立体图，图17A是显示装置100F的截面图。
显示装置100F具有贴合衬底152与衬底151的结构。在图16中，以虚线表示衬底152。
显示装置100F包括显示部162、连接部140、电路164、布线165等。图16示出显示装置100F安装有IC173及FPC172的例子。因此，也可以将图16所示的结构称为包括显示装置100F、IC(集成电路)及FPC的显示模块。
连接部140设置在显示部162的外侧。连接部140可以沿着显示部162的一个边或多个边设置。此外，连接部140也可以为一个或多个。图16示出以围绕显示部的四个边的方式设置连接部140的例子。在连接部140中，发光器件的公共电极与导电层电连接，可以对公共电极供电。
作为电路164，例如可以使用扫描线驱动电路。
布线165具有对显示部162及电路164供应信号及电力的功能。该信号及电力从外部经由FPC172输入到布线165或者从IC173输入到布线165。
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151上设置IC173的例子。作为IC173，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100F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示出显示装置100F的包括FPC172的区域的一部分、电路164的一部分、显示部162的一部分、连接部140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17A所示的显示装置100F在衬底151与衬底152之间包括晶体管201、晶体管205、受光器件150d、发射绿色光的发光器件130b以及发射蓝色光的发光器件130c等。
显示装置100F例如可以采用实施方式1所说明的图2A至图2G、图3A、图3B、图5A至图5D所示的像素布局。受光器件150d可以设置在子像素PS或子像素IRS。
受光器件150d包括导电层111d、导电层111d上的导电层112d以及导电层112d上的导电层126d。可以将导电层111d、112d、126d都称为像素电极，也可以将导电层111d、112d、126d中的一部分称为像素电极。
导电层111d通过设置在绝缘层214中的开口与晶体管205所包括的导电层222b连接。导电层112d的端部位于导电层111d的端部的外侧。导电层112d的端部与导电层126d的端部对齐或大致对齐。例如，作为导电层111d及导电层112d使用被用作反射电极的导电层且作为导电层126d使用被用作透明电极的导电层。
发光器件130b包括导电层111b、导电层111b上的导电层112b以及导电层112b上的导电层126b。
发光器件130c包括导电层111c、导电层111c上的导电层112c以及导电层112c上的导电层126c。
发光器件130b中的导电层111b、112b、126b以及发光器件130c中的导电层111c、112c、126c与受光器件150d中的导电层111d、112d、126d相同，所以省略详细说明。
在导电层111b、111c、111d中，以覆盖设置在绝缘层214中的开口的方式形成凹部。该凹部填充有层128。
层128具有使导电层111b、111c、111d的凹部平坦化的功能。导电层111b、111c、111d及层128上设置有与导电层111b、111c、111d电连接的导电层112b、112c、112d。因此，与导电层111b、111c、111d的凹部重叠的区域也可以被用作发光区域，由此可以提高像素的开口率。
层128可以为绝缘层或导电层。层128可以适当地使用各种无机绝缘材料、有机绝缘材料及导电材料。尤其是，层128优选使用绝缘材料形成。
作为层128，可以适合使用包含有机材料的绝缘层。例如，作为层128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。此外，作为层128，可以使用光敏树脂。光敏树脂可以使用正型材料或负型材料。
通过使用光敏树脂，可以仅通过曝光及显影工序制造层128，可以降低因干蚀刻或湿蚀刻等导致的导电层111b、111c、111d的表面的影响。此外，通过使用负型光敏树脂形成层128，有时可以使用与形成绝缘层214的开口时使用的光掩模(曝光掩模)同一的光掩模形成层128。
导电层112d的顶面及侧面以及导电层126d的顶面及侧面由第五层113d覆盖。第五层113d至少包括活性层。
同样地，导电层112b的顶面及侧面及导电层126b的顶面及侧面由第二层113b覆盖。此外，导电层112c的顶面及侧面以及导电层126c的顶面及侧面由第三层113c覆盖。因此，由于可以将设置有导电层112b、112c的区域整体用作发光器件130b、130c的发光区域，所以可以提高像素的开口率。
第二层113b、第三层113c及第五层113d的侧面都由绝缘层125及127覆盖。牺牲层118b位于第二层113b与绝缘层125之间。此外，牺牲层118c位于第三层113c与绝缘层125之间，牺牲层118d位于第五层113d与绝缘层125之间。第二层113b、第三层113c及第五层113d及绝缘层125、127上设置有第四层114，第四层114上设置有公共电极115。第四层114及公共电极115都是受光器件及发光器件中共同设置的连续的膜。此外，发光器件130b、发光器件130c及受光器件150d上设置有保护层131。
保护层131和衬底152由粘合层142粘合。发光器件的密封可以采用固体密封结构或中空密封结构等。在图17A中，衬底152与衬底151之间的空间被粘合层142填充，即采用固体密封结构。或者，也可以使用惰性气体(氮或氩等)填充该空间，即采用中空密封结构。此时，粘合层142也可以以不与发光器件重叠的方式设置。此外，也可以使用与设置为框状的粘合层142不同的树脂填充该空间。
在连接部140中，绝缘层214上设置有导电层123。导电层123示出具有如下叠层结构的例子：加工与导电层111b、111c、111d相同的导电膜而得的导电膜、加工与导电层112b、112c、112d相同的导电膜而得的导电膜以及加工与导电层126b、126c、126d相同的导电膜而得的导电膜的叠层。导电层123的端部被牺牲层、绝缘层125及绝缘层127覆盖。此外，导电层123上设置有第四层114，第四层114上设置有公共电极115。导电层123与公共电极115通过第四层114电连接。此外，连接部140也可以不形成有第四层114。在此情况下，导电层123与公共电极115直接接触并电连接。
显示装置100F采用顶部发射型。发光器件将光发射到衬底152一侧。衬底152优选使用对可见光的透过性高的材料。像素电极包含发射可见光的材料，对置电极(公共电极115)包含使可见光透过的材料。
衬底151至绝缘层214的叠层结构相当于实施方式1中的具有晶体管的层101。
晶体管201及晶体管205都设置在衬底151上。这些晶体管可以使用同一材料及同一工序形成。
在衬底151上依次设置有绝缘层211、绝缘层213、绝缘层215及绝缘层214。绝缘层211的一部分被用作各晶体管的栅极绝缘层。绝缘层213的一部分被用作各晶体管的栅极绝缘层。绝缘层215以覆盖晶体管的方式设置。绝缘层214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，既可以为一个，又可以为两个以上。
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213及绝缘层215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，也可以层叠上述绝缘膜中的两个以上。
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。此外，绝缘层214也可以具有有机绝缘膜及无机绝缘膜的叠层结构。绝缘层214的最外表面层优选被用作蚀刻保护膜。由此，在加工导电层111b、导电层112b或导电层126b等时，可以抑制在绝缘层214中形成凹部。或者，也可以在绝缘层214中在加工导电层111b、导电层112b或导电层126b时设置凹部。
晶体管201及晶体管205包括：用作栅极的导电层221；用作栅极绝缘层的绝缘层211；用作源极及漏极的导电层222a及导电层222b；半导体层231；用作栅极绝缘层的绝缘层213；以及用作栅极的导电层223。在此，经过对同一导电膜进行加工而得到的多个层附有相同的阴影线。绝缘层211位于导电层221与半导体层231之间。绝缘层213位于导电层223与半导体层231之间。
对本实施方式的显示装置所包括的晶体管的结构没有特别的限制。例如，可以使用平面型晶体管、交错型晶体管或反交错型晶体管等。此外，还可以采用顶栅型或底栅型的晶体管结构。或者，也可以在形成沟道的半导体层上下设置有栅极。
作为晶体管201及晶体管205，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，也可以通过对两个栅极中的一个施加用来控制阈值电压的电位，并对另一个施加用来进行驱动的电位，来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(也称为氧化物半导体)。就是说，本实施方式的显示装置优选使用在沟道形成区域中包含金属氧化物的晶体管(以下，OS晶体管)。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、钨和镁中的一种或多种)和锌。尤其是，M优选为选自铝、镓、钇和锡中的一种或多种。
尤其是，作为半导体层，优选使用包含铟(In)、镓(Ga)及锌(Zn)的氧化物(也记作IGZO)。或者，优选使用包含铟、锡及锌的氧化物。或者，优选使用包含铟、镓、锡及锌的氧化物。
在半导体层使用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。作为上述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：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：In为1时，Ga大于0.1且为2以下，Zn大于0.1且为2以下。
电路164所包括的晶体管和显示部162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164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结构。与此同样，显示部162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结构。
图17B及图17C示出晶体管的其他结构例子。
晶体管209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至少位于导电层223与沟道形成区域231i之间。再者，还可以设置有覆盖晶体管的绝缘层218。
在图17B所示的例子中，在晶体管209中绝缘层225覆盖半导体层231的顶面及侧面。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。导电层222a和导电层222b中的一个被用作源极，另一个被用作漏极。
另一方面，在图17C所示的晶体管210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17C所示的结构。在图17C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。
在衬底151与衬底152不重叠的区域中设置有连接部204。在连接部204中，布线165通过导电层166及连接层242与FPC172电连接。导电层166示出具有如下叠层结构的例子：加工与导电层111b、111c、111d相同的导电膜而得的导电膜、加工与导电层112b、112c、112d相同的导电膜而得的导电膜以及加工与导电层126b、126c、126d相同的导电膜而得的导电膜的叠层。在连接部204的顶面上露出导电层166。因此，通过连接层242可以使连接部204与FPC172电连接。
优选在衬底152的衬底151一侧的面设置遮光层117。遮光层117可以设置在相邻的发光器件间、连接部140及电路164等中。此外，可以在衬底152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152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。
通过形成覆盖发光器件及受光器件的保护层131，可以抑制水等杂质进入发光器件及受光器件，由此可以提高发光器件及受光器件的可靠性。
衬底151及衬底152可以采用实施方式2所示的可用于衬底120的材料。取出来自发光器件的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151及衬底152，可以提高显示装置的柔性。此外，作为衬底151或衬底152，也可以使用偏振片。
作为粘合层142，可以使用实施方式2所示的可用于树脂层122的材料。
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。
[显示装置100G]
图18A所示的显示装置100G与显示装置100F的不同之处主要在于：显示装置100G为发射白色光的发光器件与滤色片组合而成的底部发射型显示装置。在后述的显示装置的说明中，有时省略说明与先前说明的显示装置同样的部分。
发光器件所发射的光射出到衬底151一侧。光从衬底151一侧入射到受光器件。衬底151优选使用对可见光具有高透过性的材料。另一方面，对用于衬底152的材料的透光性没有限制。
优选在衬底151与晶体管201之间及衬底151与晶体管205之间形成遮光层117。图18A示出衬底151上设置有遮光层117，遮光层117上设置有绝缘层153，绝缘层153上设置有晶体管201、205等的例子。
发光器件130a与着色层132R重叠，并且将发光器件130a所发射的光通过着色层132R作为红色光提取到显示装置100G的外部。
发光器件130a包括导电层111a、导电层111a上的导电层112a以及导电层112a上的导电层126a。
受光器件150d包括导电层111d、导电层111d上的导电层112d以及导电层112d上的导电层126d。
作为导电层111a、111d、112a、112d、126a、126d各自使用对可见光具有高透过性的材料。作为公共电极115优选使用反射可见光的材料。
导电层112a的顶面及侧面及导电层126a的顶面及侧面由第一层113a覆盖。第一层113a的侧面由绝缘层125及127覆盖。牺牲层118a位于第一层113a与绝缘层125之间。第一层113a、第五层113d及绝缘层125、127上设置有第四层114，第四层114上设置有公共电极115。第四层114及公共电极115都是受光器件及发光器件中共同设置的连续的膜。此外，发光器件130a及受光器件150d上设置有保护层131。
各种颜色的子像素所包括的发光器件都可以发射白色光。图18A示出由三层构成的第一层113a，具体而言，可以采用第一发光单元、电荷产生层以及第二发光单元的叠层结构。
此外，图17A及图18A等示出层128的顶面具有平坦部的例子，但是层128的形状没有特别的限制。图18B至图18D示出层128的变形例子。
如图18B及图18D所示，在从截面看时层128的顶面可以具有如下形状：中央及其附近凹陷的形状，即具有凹曲面的形状。
此外，如图18C所示，在从截面看时层128的顶面可以具有如下形状：中央及其附近凸出的形状，即具有凸曲面的形状。
此外，层128的顶面也可以具有凸曲面和凹曲面中的一方或双方。此外，层128的顶面所具有的凸曲面及凹曲面的个数都没有限制，可以为一个或多个。
此外，层128的顶面的高度与导电层111a的顶面的高度既可以一致或大致一致，也可以互不相同。例如，层128的顶面的高度可以低于或高于导电层111a的顶面的高度。
此外，也可以说图18B示出层128容纳在形成在导电层111a中的凹部的内部的例子。另一方面，如图18D所示，层128也可以存在于形成在导电层111a中的凹部的外侧，即层128的顶面的宽度大于该凹部。
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合。
(实施方式4)
在本实施方式中，对能够用于本发明的一个方式的显示装置的发光器件进行说明。
如图19A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例如包含发光性化合物。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19A的结构称为单结构。
此外，图19B示出图19A所示的发光器件所包括的EL层786的变形例子。具体而言，图19B所示的发光器件包括下部电极772上的层4431、层4431上的层4432、层4432上的发光层4411、发光层4411上的层4421、层4421上的层4422以及层4422上的上部电极788。例如，在下部电极772被用作阳极且上部电极788被用作阴极时，层4431被用作空穴注入层，层4432被用作空穴传输层，层4421被用作电子传输层，并且层4422被用作电子注入层。或者，在下部电极772被用作阴极且上部电极788被用作阳极时，层4431被用作电子注入层，层4432被用作电子传输层，层4421被用作空穴传输层，并且层4422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19C、图19D所示，层4420与层4430之间设置有多个发光层(发光层4411、发光层4412、发光层4413)的结构也是单结构的变形例子。
此外，如图19E及图19F所示，在本说明书中多个发光单元(EL层786a、EL层786b)隔着电荷产生层4440串联连接的结构被称为串联结构。此外，也可以将串联结构称为叠层结构。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19C及图19D中，也可以将发射相同颜色的光的发光材料，甚至为相同发光材料用于发光层4411、发光层4412及发光层4413。例如，也可以将发射蓝色光的发光材料用于发光层4411、发光层4412及发光层4413。作为图19D所示的层785，也可以设置颜色转换层。
此外，也可以将发射彼此不同颜色的光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。作为图19D所示的层785，也可以设置滤色片(也被称为着色层)。在白色光透过滤色片时，可以得到所希望的颜色的光。
此外，在图19E、图19F中，也可以将发射相同颜色的光的发光材料，甚至为相同发光材料用于发光层4411及发光层4412。或者，也可以将发射不同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所发射的光及发光层4412所发射的光处于补色关系时，可以得到白色发光。图19F示出还设置层785的例子。作为层785可以使用颜色转换层和滤色片(着色层)中的一方或双方。
注意，在图19C、图19D、图19E及图19F中，如图19B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。
将按每个发光器件分别形成发光颜色(例如，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。
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合。
(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)。
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、镁及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)法或原子层沉积(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(polycrystal)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谱的峰形状左右对称，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，以室温沉积的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，以室温沉积的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、锡及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。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者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以及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，检测不出表示结晶性的峰。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的原子个数比的每一个记为[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的组成中的[In]的区域。此外，第二区域是其[Ga]大于CAC-OS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(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，且为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，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。
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合。
(实施方式6)
在本实施方式中，使用图20至图22对本发明的一个方式的电子设备进行说明。
本实施方式的电子设备在显示部中包括本发明的一个方式的显示装置。本发明的一个方式的显示装置容易实现高清晰化及高分辨率化。因此，可以用于各种电子设备的显示部。
作为电子设备，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。
此外，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。作为这种电子设备可以举出手表型及手镯型信息终端设备(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(Virtual Reality)用设备、眼镜型AR(Augmented Reality)用设备及MR(Mixed Reality)用设备等。
本发明的一个方式的显示装置优选具有极高的分辨率诸如HD(像素数为1280×720)、FHD(像素数为1920×1080)、WQHD(像素数为2560×1440)、WQXGA(像素数为2560×1600)、4K(像素数为3840×2160)、8K(像素数为7680×4320)等。尤其是，优选设定为4K、8K或其以上的分辨率。此外，本发明的一个方式的显示装置中的像素密度(清晰度)优选为100ppi以上，优选为300ppi以上，更优选为500ppi以上，进一步优选为1000ppi以上，更进一步优选为2000ppi以上，更进一步优选为3000ppi以上，还进一步优选为5000ppi以上，进一步优选为7000ppi以上。通过使用上述的具有高分辨率和高清晰度中的一方或双方的显示装置，在便携式或家用等的个人用途的电子设备中可以进一步提高真实感及纵深感等。此外，对本发明的一个方式的显示装置的屏幕比例(纵横比)没有特别的限制。例如，显示装置可以适应1：1(正方形)、4：3、16：9、16：10等各种屏幕比例。
本实施方式的电子设备也可以包括传感器(该传感器具有测量如下因素的功能：力、位移、位置、速度、加速度、角速度、转速、距离、光、液、磁、温度、化学物质、声音、时间、硬度、电场、电流、电压、电力、辐射线、流量、湿度、倾斜度、振动、气味或红外线)。
本实施方式的电子设备可以具有各种功能。例如，可以具有如下功能：将各种信息(静态图像、动态图像、文字图像等)显示在显示部上的功能；触摸面板的功能；显示日历、日期或时间等的功能；执行各种软件(程序)的功能；进行无线通信的功能；读出储存在存储介质中的程序或数据的功能；等。
图20A所示的电子设备6500是可以被用作智能手机的便携式信息终端设备。
电子设备6500包括框体6501、显示部6502、电源按钮6503、按钮6504、扬声器6505、麦克风6506、照相机6507及光源6508等。显示部6502具有触摸面板功能。
显示部6502可以使用本发明的一个方式的显示装置。
图20B是包括框体6501的麦克风6506一侧的端部的截面示意图。
框体6501的显示面一侧设置有具有透光性的保护构件6510，被框体6501及保护构件6510包围的空间内设置有显示面板6511、光学构件6512、触摸传感器面板6513、印刷电路板6517、电池6518等。
显示面板6511、光学构件6512及触摸传感器面板6513使用粘合层(未图示)固定到保护构件6510。
在显示部6502的外侧的区域中，显示面板6511的一部分叠回，且该叠回部分连接有FPC6515。FPC6515安装有IC6516。FPC6515与设置于印刷电路板6517的端子连接。
显示面板6511可以使用本发明的一个方式的柔性显示器。由此，可以实现极轻量的电子设备。此外，由于显示面板6511极薄，所以可以在抑制电子设备的厚度的情况下安装大容量的电池6518。此外，通过折叠显示面板6511的一部分以在像素部的背面设置与FPC6515的连接部，可以实现窄边框的电子设备。
图21A示出电视装置的一个例子。在电视装置7100中，框体7101中组装有显示部7000。在此示出利用支架7103支撑框体7101的结构。
可以对显示部7000适用本发明的一个方式的显示装置。
可以通过利用框体7101所具有的操作开关以及另外提供的遥控操作机7111进行图21A所示的电视装置7100的操作。此外，也可以在显示部7000中具有触摸传感器，也可以通过用指头等触摸显示部7000进行电视装置7100的操作。此外，也可以在遥控操作机7111中具有显示从该遥控操作机7111输出的数据的显示部。通过利用遥控操作机7111所具有的操作键或触摸面板，可以进行频道及音量的操作，并可以对显示在显示部7000上的影像进行操作。
此外，电视装置7100具有接收机及调制解调器等。可以通过利用接收机接收一般的电视广播。再者，通过调制解调器连接到有线或无线方式的通信网络，从而进行单向(从发送者到接收者)或双向(发送者和接收者之间或接收者之间等)的信息通信。
图21B示出笔记型个人计算机的一个例子。笔记型个人计算机7200包括框体7211、键盘7212、指向装置7213、外部连接端口7214等。在框体7211中组装有显示部7000。
可以对显示部7000适用本发明的一个方式的显示装置。
图21C和图21D示出数字标牌的一个例子。
图21C所示的数字标牌7300包括框体7301、显示部7000及扬声器7303等。此外，还可以包括LED灯、操作键(包括电源开关或操作开关)、连接端子、各种传感器、麦克风等。
图21D示出设置于圆柱状柱子7401上的数字标牌7400。数字标牌7400包括沿着柱子7401的曲面设置的显示部7000。
在图21C和图21D中，可以将本发明的一个方式的显示装置用于显示部7000。
显示部7000越大，一次能够提供的信息量越多。显示部7000越大，越容易吸引人的注意，例如可以提高广告宣传效果。
通过将触摸面板用于显示部7000，不仅可以在显示部7000上显示静态图像或动态图像，使用者还能够直觉性地进行操作，所以是优选的。此外，在用于提供线路信息或交通信息等信息的用途时，可以通过直觉性的操作提高易用性。
如图21C和图21D所示，数字标牌7300或数字标牌7400优选可以通过无线通信与使用者所携带的智能手机等信息终端设备7311或信息终端设备7411联动。例如，显示在显示部7000上的广告信息可以显示在信息终端设备7311或信息终端设备7411的屏幕上。此外，通过操作信息终端设备7311或信息终端设备7411，可以切换显示部7000的显示。
此外，可以在数字标牌7300或数字标牌7400上以信息终端设备7311或信息终端设备7411的屏幕为操作单元(控制器)执行游戏。由此，不特定多个使用者可以同时参加游戏，享受游戏的乐趣。
图22A至图22F所示的电子设备包括框体9000、显示部9001、扬声器9003、操作键9005(包括电源开关或操作开关)、连接端子9006、传感器9007(该传感器具有测量如下因素的功能：力、位移、位置、速度、加速度、角速度、转速、距离、光、液、磁、温度、化学物质、声音、时间、硬度、电场、电流、电压、电力、辐射线、流量、湿度、倾斜度、振动、气味或红外线)、麦克风9008等。
在图22A至图22F中，可以将本发明的一个方式的显示装置用于显示部9001。
图22A至图22F所示的电子设备具有各种功能。例如，可以具有如下功能：将各种信息(静态图像、动态图像及文字图像等)显示在显示部上的功能；触摸面板的功能；显示日历、日期或时间等的功能；通过利用各种软件(程序)控制处理的功能；进行无线通信的功能；读出储存在存储介质中的程序或数据并进行处理的功能；等。注意，电子设备的功能不局限于上述功能，而可以具有各种功能。电子设备可以包括多个显示部。此外，也可以在电子设备中设置照相机等而使其具有如下功能：拍摄静态图像或动态图像，且将所拍摄的图像储存在存储介质(外部存储介质或内置于照相机的存储介质)中的功能；将所拍摄的图像显示在显示部上的功能；等。
下面，详细地说明图22A至图22F所示的电子设备。
图22A是示出便携式信息终端9101的立体图。可以将便携式信息终端9101例如用作智能手机。注意，在便携式信息终端9101中，也可以设置扬声器9003、连接端子9006、传感器9007等。此外，作为便携式信息终端9101，可以将文字或图像信息显示在其多个面上。在图22A中示出显示三个图标9050的例子。此外，可以将以虚线的矩形示出的信息9051显示在显示部9001的其他面上。作为信息9051的一个例子，可以举出提示收到电子邮件、SNS或电话等的信息；电子邮件或SNS等的标题；电子邮件或SNS等的发送者姓名；日期；时间；电池余量；以及电波强度等。或者，可以在显示有信息9051的位置上显示图标9050等。
图22B是示出便携式信息终端9102的立体图。便携式信息终端9102具有将信息显示在显示部9001的三个以上的面上的功能。在此，示出信息9052、信息9053、信息9054分别显示于不同的面上的例子。例如，在将便携式信息终端9102放在上衣口袋里的状态下，使用者能够确认显示在从便携式信息终端9102的上方看到的位置上的信息9053。例如，使用者可以确认到该显示而无需从口袋里拿出便携式信息终端9102，由此能够判断是否接电话。
图22C是示出手表型便携式信息终端9200的立体图。可以将便携式信息终端9200例如用作智能手表(注册商标)。此外，显示部9001的显示面弯曲，可沿着其弯曲的显示面进行显示。此外，便携式信息终端9200例如通过与可进行无线通信的耳麦相互通信可以进行免提通话。此外，通过利用连接端子9006，便携式信息终端9200可以与其他信息终端进行数据传输或进行充电。充电也可以通过无线供电进行。
图22D至图22F是示出可以折叠的便携式信息终端9201的立体图。此外，图22D是将便携式信息终端9201展开的状态的立体图、图22F是折叠的状态的立体图、图22E是从图22D的状态和图22F的状态中的一个转换成另一个时中途的状态的立体图。便携式信息终端9201在折叠状态下可携带性好，而在展开状态下因为具有无缝拼接较大的显示区域所以显示的浏览性强。便携式信息终端9201所包括的显示部9001被由铰链9055连结的三个框体9000支撑。显示部9001例如可以在曲率半径0.1mm以上且150mm以下的范围弯曲。
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合。
[实施例]
在本实施例中，说明使用本发明的一个方式的显示装置及利用AI的机器学习模型推导出未接触显示装置的对象物的位置信息的结果。
在本实施例中，首先，使用显示装置拍摄未接触显示装置的对象物来获取图像。接着，通过使用该图像与位置信息的数据集，进行机器学习模型的学习。然后，通过将图像输入到经学习后模型，对利用经学习后模型推导出对象物的位置信息的结果进行评价。
[获取图像]
图23A是评价系统的示意图，其中示出用于评价的显示装置与光源的位置关系等。
在本实施例中，使用像素包括子像素R、子像素G、子像素B及子像素IRS的显示装置55进行评价。
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。作为各发光器件，使用有机EL器件。
子像素IRS包括检测红外光的受光器件。作为受光器件，使用有机光学传感器。
作为光源IR-LED，使用发射波长为880nm的红外光的LED，以0.3A驱动该LED。光源IR-LED与显示装置55的距离大约为3cm。
在本实施例中，使用子像素IRS所包括的受光器件检测光源IR-LED所发射的红外光被对象物50反射而得的反射光。
使用三种对象物50，即手指、灰色手套以及光泽纸(总反射率(total lightreflectance)80％)。此外，灰色手套的材质为对化学纤维混合了硫化铜的导电纤维，可以通过静电电容式触摸传感器被检测。
在这次评价中，在黑色板52(总反射率5％)中形成1cm方块的开口(也可以称为窗口)，使对象物50从该开口露出来实施评价。由此，可以获取包括对象物的位置信息及对象物的光反射信息的拍摄数据。此外，该拍摄数据也可以说相当于用来推定对象物位置的显示装置所拍摄的图像的部分截图。
对象物50在三维空间的坐标个数为50。作为水平方向上的位置，有25个条件(-2cm、-1cm、0cm(标准点)、1cm、2cm这五个X方向的条件与-2cm、-1cm、0cm(标准点)、1cm、2cm这五个Y方向的条件之积)。此外，通过每隔1cm转移能够在X方向及Y方向上转移的载物台，调整对象物50在水平方向上的位置。此外，作为垂直方向上的位置，有两个条件，即离显示装置有1cm或5cm的位置。
图23B至图23D示出实际上显示装置55拍摄对象物50而得的图像的例子。图23B示出(x，y，z)＝(0cm，0cm，1cm)的位置上的手指的拍摄结果，图23C示出(x，y，z)＝(0cm，0cm，1cm)的位置上的光泽纸的拍摄结果，图23D示出(x，y，z)＝(0cm，0cm，5cm)的位置上的光泽纸的拍摄结果。
图23B与图23C比较起来，可以确认到：即使对象物50的位置相同，也根据对象物的种类而产生拍摄结果的差异。此外，图23C与图23D比较起来，可以确认到：即使对象物50的种类相同，也根据位置而产生拍摄结果的差异。
在本实施例中，准备15000个如上所述那样使用显示装置55拍摄对象物50而得的图像。
[机器学习模型的学习]
接着，以使用显示装置55拍摄对象物50而得的图像与位置信息(x，y，z)的数据集为监督数据进行利用AI的机器学习模型的学习。
具体而言，通过将图像数据作为输入数据(例题)供应到机器学习模型，并将位置信息的数据作为输出数据(回答)供应到机器学习模型，进行机器学习模型的学习。
作为机器学习模型，使用两种利用卷积神经网络(CNN)的模型，即AlexNet及MobileNet。此外，MobileNet的参数比AlexNet的参数少，从而MobileNet较为轻量。
在获取的15000个图像中，将14250个图像用于学习，将其他750个图像用于经学习后模型的评价。
将各图像数据的尺寸调节为100pixel×100pixel，然后转换为100×100的排列，来将其输入到机器学习模型。
在本实施例中，制作通过输入图像数据推定位置信息(x，y，z)的值的回归模型。
[机器学习模型的评价]
首先，通过将图像数据输入到使用AlexNet的经学习后模型，推导出位置信息(x，y，z)。表1示出推导结果的例子。
[表1]
根据表1可知：无论对象物是如何，都可以根据图像而以高精度推导出对象物的位置。
接着，通过将图像数据输入到使用MobileNet的经学习后模型，推导出位置信息(x，y，z)。
表2示出使用AlexNet的经学习后模型及使用MobileNet的经学习后模型的参数个数、750个图像的推导结果的平均误差。
[表2]
模型 参数个数 平均误差
AlexNet 57,016,131 0.019
MobileNet 2,227,715 0.012
由此可知：无论参数个数差异如何，都可以利用AlexNet及MobileNet根据图像以高精度推导出对象物的位置。
由本实施例的结果可知，通过使用本发明的一个方式的显示装置拍摄未接触该显示装置的对象物并将所拍摄的图像数据输入到机器学习模型，可以推导出该对象物的位置信息。由此，即使对象物未接触显示装置，也可以检测对象物。由此可知，可能以非接触的方式进行扫动、滚动等屏面操作。
[符号说明]
CL：布线、IR-LED：光源、IR：子像素、IRS：子像素、M11：晶体管、M12：晶体管、M13：晶体管、M14：晶体管、M15：晶体管、NN：神经网络、PS：子像素、RS：布线、SE：布线、SW：布线、TX：布线、VCP：布线、VPI：布线、VRS：布线、WX：布线、10：电子设备、11：处理部、12：显示部、13：存储部、15：拍摄数据、17：像、19：位置信息、31B：光、31G：光、31IR：红外光、31R：光、32G：反射光、32IR：反射光、50：对象物、52：黑色板、55：显示装置、100A：显示装置、100B：显示装置、100C：显示装置、100D：显示装置、100E：显示装置、100F：显示装置、100G：显示装置、100：显示装置、101：具有晶体管的层、102：衬底、103：外壳、104：光源、105：保护构件、106：衬底、108：对象物、109a：像素、109b：像素、110a：子像素、110b：子像素、110c：子像素、110d：子像素、110e：子像素、110：像素、111a：导电层、111b：导电层、111c：导电层、111d：导电层、111e：导电层、112a：导电层、112b：导电层、112c：导电层、112d：导电层、113a：第一层、113b：第二层、113c：第三层、113d：第五层、113e：第六层、114：第四层、115：公共电极、117：遮光层、118a：牺牲层、118b：牺牲层、118c：牺牲层、118d：牺牲层、119a：牺牲层、119b：牺牲层、120：衬底、121：绝缘层、122：树脂层、123：导电层、125：绝缘层、126a：导电层、126b：导电层、126c：导电层、126d：导电层、127：绝缘层、128：层、130a：发光器件、130B：发光器件、130b：发光器件、130c：发光器件、130G：发光器件、130IR：发光器件、130R：发光器件、131：保护层、132R：着色层、134：空隙、139：区域、140：连接部、142：粘合层、150d：受光器件、150e：受光器件、150IRS：受光器件、150PS：受光器件、151：车你的、152：衬底、153：绝缘层、162：显示部、164：电路、165：布线、166：导电层、172：FPC、173：IC、180A：像素、180B：像素、180C：像素、201：晶体管、204：连接部、205：晶体管、209：晶体管、210：晶体管、211：绝缘层、213：绝缘层、214：绝缘层、215：绝缘层、218：绝缘层、221：导电层、222a：导电层、222b：导电层、223：导电层、225：绝缘层、231i：沟道形成区域、231n：低电阻区域、231：半导体层、242：连接层、772：下部电极、785：层、786a：EL层、786b：EL层、786：EL层、788：上部电极、4411：发光层、4412：发光层、4413：发光层、4420：层、4421：层、4422：层、4430：层、4431：层、4432：层、4440：电荷产生层、6500：电子设备、6501：框体、6502：显示部、6503：电源按钮、6504：按钮、6505：扬声器、6506：麦克风、6507：照相机、6508：光源、6510：保护构件、6511：显示面板、6512：光学构件、6513：触摸传感器面板、6515：FPC、6516：IC、6517：印刷电路板、6518：电池、7000：显示部、7100：电视装置、7101：框体、7103：支架、7111：遥控操作机、7200：笔记型个人计算机、7211：框体、7212：键盘、7213：指向装置、7214：外部连接端口、7300：数字标牌、7301：框体、7303：扬声器、7311：信息终端设备、7400：数字标牌、7401：柱子、7411：信息终端设备、9000：框体、9001：显示部、9003：扬声器、9005：操作键、9006：连接端子、9007：传感器、9008：麦克风、9050：图表、9051：信息、9052：信息、9053：信息、9054：信息、9055：铰链、9101：便携式信息终端、9102：便携式信息终端、9200：便携式信息终端、9201：便携式信息终端

Claims (9)

1.一种电子设备，包括：
显示部；
处理部；以及
存储部，
其中，所述显示部包括具有发光器件及受光器件的显示装置，
所述显示部具有使用所述发光器件显示图像的功能及使用所述受光器件进行拍摄的功能，
所述存储部包括利用神经网络的机器学习模型，
并且，所述处理部具有利用所述机器学习模型根据所述显示部所拍摄的拍摄数据推导出未接触所述电子设备的对象物的位置信息的功能。
2.一种电子设备，包括：
显示部；
处理部；以及
存储部，
其中，所述显示部包括具有第一像素的显示装置，
所述第一像素包括第一发光器件、第一受光器件及第二受光器件，
所述第一受光器件所检测的光的波长区域包括所述第一发光器件的发射光谱的最大峰值波长，
所述第二受光器件具有检测红外光的功能，
所述显示部具有使用所述第一发光器件显示图像的功能及使用所述第一受光器件及所述第二受光器件中的一个或两个进行拍摄的功能，
所述存储部包括利用神经网络的机器学习模型，
并且，所述处理部具有利用所述机器学习模型根据所述显示部所拍摄的拍摄数据推导出未接触所述电子设备的对象物的位置信息的功能。
3.一种电子设备，包括：
显示部；
处理部；以及
存储部，
其中，所述显示部包括具有第一像素的显示装置，
所述第一像素包括第一子像素、第二子像素、第三子像素、第四子像素及第五子像素，
所述第一子像素包括第一发光器件且具有发射红色光的功能，
所述第二子像素包括第二发光器件且具有发射绿色光的功能，
所述第三子像素包括第三发光器件且具有发射蓝色光的功能，
所述第四子像素包括第一受光器件，并且所述第一受光器件所检测的光的波长区域包括所述第一发光器件、所述第二发光器件及所述第三发光器件中的至少一个的发射光谱的最大峰值波长，
所述第五子像素包括第二受光器件且具有检测红外光的功能，
所述显示部具有使用所述第一子像素至所述第三子像素显示图像的功能及使用所述第一受光器件及所述第二受光器件中的一个或两个进行拍摄的功能，
所述存储部包括利用神经网络的机器学习模型，
并且，所述处理部具有利用所述机器学习模型根据所述显示部所拍摄的拍摄数据推导出未接触所述电子设备的对象物的位置信息的功能。
4.根据权利要求2或3所述的电子设备，
其中所述第一受光器件的受光区域的面积小于所述第二受光器件的受光区域的面积。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的电子设备，
其中所述显示装置包括第二像素，
并且所述第二像素包括所述第一发光器件、所述第一受光器件以及传感器件。
6.根据权利要求5所述的电子设备，
其中所述电子设备具有使用所述传感器件检测力、位移、位置、速度、加速度、角速度、转速、距离、磁、温度、化学物质、时间、硬度、电场、电流、电压、电力、辐射线、流量、湿度、倾斜度、振动、气味、健康状态、脉搏、体温和血氧浓度中的至少一个的功能。
7.根据权利要求2至4中任一项所述的电子设备，
其中所述显示装置包括第二像素，
所述第二像素包括所述第一发光器件、第四发光器件以及所述第一受光器件，
并且所述第四发光器件具有发射红外光的功能。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的电子设备，
还包括第四发光器件，
其中所述第四发光器件具有发射红外光的功能。
9.根据权利要求8所述的电子设备，
其中所述第四发光器件将光经过所述显示装置发射到所述电子设备的外部。
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