JP7488825B2 - 表示装置、表示モジュール、及び電子機器 - Google Patents

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Description

本発明の一態様は、表示装置、表示モジュール、及び電子機器に関する。本発明の一態様は、受発光デバイス（受発光素子ともいう）と発光デバイス（発光素子ともいう）とを有する表示装置に関する。
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、電子機器、照明装置、入力装置（例えば、タッチセンサなど）、入出力装置（例えば、タッチパネルなど）、それらの駆動方法、又はそれらの製造方法を一例として挙げることができる。
近年、表示装置は様々な用途への応用が期待されている。例えば、大型の表示装置の用途としては、家庭用のテレビジョン装置（テレビまたはテレビジョン受信機ともいう）、デジタルサイネージ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｇｅ：電子看板）、ＰＩＤ（Ｐｕｂｌｉｃ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）等が挙げられる。また、携帯情報端末として、タッチパネルを備えるスマートフォンやタブレット端末の開発が進められている。
表示装置としては、例えば、発光デバイスを有する発光装置が開発されている。エレクトロルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ、以下ＥＬと記す）現象を利用した発光デバイス（ＥＬデバイス、ＥＬ素子ともいう）は、薄型軽量化が容易である、入力信号に対し高速に応答可能である、直流低電圧電源を用いて駆動可能である等の特徴を有し、表示装置に応用されている。例えば、特許文献１に、有機ＥＬデバイス（有機ＥＬ素子ともいう）が適用された、可撓性を有する発光装置が開示されている。
特開２０１４－１９７５２２号公報
本発明の一態様は、光検出機能を有する表示装置を提供することを課題の一とする。本発明の一態様は、光検出機能を有する表示装置の精細度を高めることを課題の一とする。本発明の一態様は、利便性の高い表示装置を提供することを課題の一とする。本発明の一態様は、多機能の表示装置を提供することを課題の一とする。本発明の一態様は、開口率の高い表示装置を提供することを課題の一とする。本発明の一態様は、新規な表示装置を提供することを課題の一とする。
本発明の一態様は、光検出機能を有する表示装置の作製歩留まりの向上を課題の一とする。本発明の一態様は、光検出機能を有する表示装置の工程数を少なくすることを課題の一とする。本発明の一態様は、光検出機能を有する表示装置の作製コストを低減することを課題の一とする。
なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。本発明の一態様は、必ずしも、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。明細書、図面、請求項の記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
本発明の一態様は、画素と、第１の配線と、第２の配線と、第３の配線と、を有する表示装置である。画素は第１の副画素を有する。第１の副画素は、第１乃至第８のトランジスタと、第１の容量と、受発光デバイスと、を有する。第１のトランジスタのソース及びドレインの一方は、第１の配線と電気的に接続され、他方は、第２のトランジスタのゲート、及び、第１の容量の一方の電極と電気的に接続される。受発光デバイスの一方の電極は、第２のトランジスタのソース及びドレインの一方、第３のトランジスタのソース及びドレインの一方、並びに、第５のトランジスタのソース及びドレインの一方と電気的に接続される。第４のトランジスタのソース及びドレインの一方は、第２の配線と電気的に接続され、他方は、第３のトランジスタのソース及びドレインの他方、並びに、第１の容量の他方の電極と電気的に接続される。第５のトランジスタのソース及びドレインの他方は、第６のトランジスタのソース及びドレインの一方、並びに、第７のトランジスタのゲートと電気的に接続される。第７のトランジスタのソース及びドレインの一方は、第８のトランジスタのソース及びドレインの一方と電気的に接続される。第８のトランジスタのソース及びドレインの他方は、第３の配線と電気的に接続される。受発光デバイスは、第１の色の光を発する機能と、第２の色の光を受光する機能と、を有する。
第１の配線は、第１のデータ電位が供給されることが好ましい。第２の配線は、第１の期間に、第２のデータ電位が供給され、第２の期間に、リセット電位が供給されることが好ましい。第３の配線には、受発光デバイスで発生した電荷に応じた電位が供給されることが好ましい。
本発明の一態様の表示装置は、さらに、第４乃至第８の配線を有することが好ましい。第１のトランジスタのゲート及び第３のトランジスタのゲートは、第４の配線と電気的に接続されることが好ましい。第４のトランジスタのゲートは、第５の配線と電気的に接続されることが好ましい。第５のトランジスタのゲートは、第６の配線と電気的に接続されることが好ましい。第６のトランジスタのゲートは、第７の配線と電気的に接続されることが好ましい。第８のトランジスタのゲートは、第８の配線と電気的に接続されることが好ましい。
第１の副画素は、さらに、第２の容量を有することが好ましい。第２の容量の一方の電極は、第１のトランジスタのソース及びドレインの他方、第２のトランジスタのゲート、及び、第１の容量の一方の電極と電気的に接続されることが好ましい。第２の容量の他方の電極は、受発光デバイスの一方の電極、第２のトランジスタのソース及びドレインの一方、第３のトランジスタのソース及びドレインの一方、及び第５のトランジスタのソース及びドレインの一方と電気的に接続されることが好ましい。
本発明の一態様の表示装置は、さらに、第９の配線を有することが好ましい。画素は、さらに、第２の副画素を有することが好ましい。第２の副画素は、第９乃至第１１のトランジスタと、発光デバイスと、を有することが好ましい。第９のトランジスタのソース及びドレインの一方は、第９の配線と電気的に接続され、他方は、第１０のトランジスタのゲートと電気的に接続されることが好ましい。発光デバイスの一方の電極は、第１０のトランジスタのソース及びドレインの一方、並びに、第１１のトランジスタのソース及びドレインの一方と電気的に接続されることが好ましい。発光デバイスは、第２の色の光を発する機能を有することが好ましい。
第１１のトランジスタのソース及びドレインの他方は、第２の配線と電気的に接続されることが好ましい。または、第２の副画素は、さらに、第１２のトランジスタを有することが好ましい。第１２のトランジスタのソース及びドレインの一方は、第２の配線と電気的に接続され、他方は、第１１のトランジスタのソース及びドレインの他方と電気的に接続されることが好ましい。
発光デバイスは、正孔注入層、発光層、及び電子輸送層を有することが好ましい。正孔注入層は、第１の化合物及び第２の化合物を有することが好ましい。電子輸送層は、電子輸送性材料を有することが好ましい。第１の化合物は、第２の化合物に対する電子受容性を有することが好ましい。第２の化合物のＨＯＭＯ準位は、－５．７ｅＶ以上－５．４ｅＶ以下であることが好ましい。電子輸送性材料は、ＨＯＭＯ準位が－６．０ｅＶ以上であり、かつ電界強度［Ｖ／ｃｍ］の平方根が６００における電子移動度が１×１０－７ｃｍ２／Ｖｓ以上５×１０－５ｃｍ２／Ｖｓ以下であることが好ましい。
または、発光デバイスは、発光層及び電子輸送層を有することが好ましい。電子輸送層は、電子輸送性材料と、第１の物質と、を有することが好ましい。第１の物質は、金属、金属塩、金属酸化物、または有機金属錯体であることが好ましい。電子輸送層は、第１の領域と、第２の領域と、を有することが好ましい。第１の領域と第２の領域とは、第１の物質の濃度が互いに異なることが好ましい。
受発光デバイスと発光デバイスと、は同一面上に設けられることが好ましい。
本発明の一態様の表示装置は、可撓性を有することが好ましい。例えば、第１乃至第８のトランジスタは、可撓性を有する基板上に位置することが好ましい。
本発明の一態様は、上記いずれかの構成の表示装置を有し、フレキシブルプリント回路基板（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ、以下、ＦＰＣと記す）もしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）等のコネクタが取り付けられたモジュール、またはＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式もしくはＣＯＦ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｆｉｌｍ）方式等により集積回路（ＩＣ）が実装されたモジュール等のモジュールである。
本発明の一態様は、上記のモジュールと、アンテナ、バッテリ、筐体、カメラ、スピーカ、マイク、及び操作ボタンのうち少なくとも一つと、を有する電子機器である。
本発明の一態様により、光検出機能を有する表示装置を提供できる。本発明の一態様により、光検出機能を有する表示装置の精細度を高めることができる。本発明の一態様により、利便性の高い表示装置を提供できる。本発明の一態様により、多機能の表示装置を提供できる。本発明の一態様により、開口率の高い表示装置を提供できる。本発明の一態様により、新規な表示装置を提供できる。
本発明の一態様により、光検出機能を有する表示装置の作製歩留まりを向上できる。本発明の一態様により、光検出機能を有する表示装置の工程数を少なくできる。本発明の一態様により、光検出機能を有する表示装置の作製コストを低減できる。
なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。明細書、図面、請求項の記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
図１は、画素回路の一例を示す回路図である。
図２は、画素回路の一例を示す回路図である。
図３Ａ、図３Ｂは、表示装置の駆動方法の一例を示す図である。
図４Ａ、図４Ｂは、表示装置の駆動方法の一例を示すタイミングチャートである。
図５Ａ～図５Ｄは、表示装置の駆動方法の一例を示すタイミングチャートである。
図６Ａ～図６Ｄは、表示装置の一例を示す断面図である。図６Ｅ～図６Ｇは、画素の一例を示す上面図である。
図７Ａ～図７Ｄは、画素の一例を示す上面図である。
図８Ａ～図８Ｅは、受発光デバイスの一例を示す断面図である。
図９Ａ、図９Ｂは、表示装置の一例を示す断面図である。
図１０Ａ、図１０Ｂは、表示装置の一例を示す断面図である。
図１１Ａ、図１１Ｂは、表示装置の一例を示す断面図である。
図１２Ａ、図１２Ｂは、表示装置の一例を示す断面図である。
図１３Ａ、図１３Ｂは、表示装置の一例を示す断面図である。
図１４は、表示装置の一例を示す斜視図である。
図１５は、表示装置の一例を示す断面図である。
図１６は、表示装置の一例を示す断面図である。
図１７Ａは、表示装置の一例を示す断面図である。図１７Ｂは、トランジスタの一例を示す断面図である。
図１８Ａ～図１８Ｄは、発光デバイスの一例を示す断面図である。
図１９Ａ～図１９Ｃは、発光デバイスの発光モデルを説明する概念図である。図１９Ｄは、発光デバイスの時間経過に伴う規格化輝度を説明する図である。
図２０Ａ～図２０Ｄは、電子輸送層における第１の物質の濃度を説明する図である。
図２１Ａ、図２１Ｂは、電子機器の一例を示す図である。
図２２Ａ～図２２Ｄは、電子機器の一例を示す図である。
図２３Ａ～図２３Ｆは、電子機器の一例を示す図である。
実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また、同様の機能を指す場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。
また、図面において示す各構成の、位置、大きさ、範囲などは、理解の簡単のため、実際の位置、大きさ、範囲などを表していない場合がある。このため、開示する発明は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。
なお、「膜」という言葉と、「層」という言葉とは、場合によっては、又は、状況に応じて、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変更することが可能である。または、例えば、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能である。
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置及びその駆動方法について図１～図５を用いて説明する。
本発明の一態様の表示装置の表示部は、発光デバイスを用いて画像を表示する機能を有する。さらに、当該表示部は、撮像機能及びセンシング機能の一方または双方も有する。
本発明の一態様の表示装置において、画素は、互いに異なる色を呈する複数の副画素を有する。いずれかの色を呈する副画素は、発光デバイスの代わりとして、受発光デバイスを有し、その他の色を呈する副画素は、発光デバイスを有する。受発光デバイスは、光を発する機能（発光機能）と、受光する機能（受光機能）と、の双方を有する。例えば、画素が、赤色の副画素、緑色の副画素、青色の副画素の３つの副画素を有する場合、少なくとも１つの副画素が受発光デバイスを有し、他の副画素は発光デバイスを有する構成とする。したがって、本発明の一態様の表示装置の表示部は、受発光デバイスと発光デバイスとの双方を用いて画像を表示する機能を有する。
受発光デバイスが、発光デバイスと受光デバイスとを兼ねることで、画素に含まれる副画素の数を増やさずに、画素に受光機能を付与することができる。これにより、画素の開口率（各副画素の開口率）、及び、表示装置の精細度を維持したまま、表示装置の表示部に、撮像機能及びセンシング機能の一方または双方を付加することができる。したがって、本発明の一態様の表示装置は、発光デバイスを有する副画素とは別に、受光デバイスを有する副画素を設ける場合に比べ、画素の開口率を高くでき、また、高精細化が容易である。
本発明の一態様の表示装置では、２種類のデータ電位（例えば、画像データの電位と、補正データの電位）を組み合わせて、受発光デバイスの駆動トランジスタのゲートに供給する電位を生成することができる。２種類のデータ電位を組み合わせることで、例えば、階調補正を行うことができる。また、第１のデータ電位及び第２のデータ電位を供給する駆動回路（ソースドライバ回路）が供給可能な最大電位を超える電位を、副画素内で生成することができる。これにより、駆動回路の電源電圧を低くすることができ、駆動回路の消費電力を低減することができる。
なお、本発明の一態様の表示装置は、発光デバイスを有する副画素においても、２種類のデータ電位を組み合わせて、発光デバイスの駆動トランジスタのゲートに供給する電位を生成する構成を適用することができる。
［画素の構成例１］
図１に、表示装置の１つの画素を表す回路図を示す。
図１に示す画素は、赤色の光を呈し、かつ、受光機能を有する副画素（Ｒ・ＰＤ）、緑色の光を呈する副画素（Ｇ）、及び、青色の光を呈する副画素（Ｂ）を有する。図１に示す画素には、配線ＧＬ１、配線ＧＬ２、配線ＳＥ、配線Ｖ０、配線ＳＬＲ、配線ＳＬＧ、配線ＳＬＢ、配線ＷＸ、配線ＲＳ、配線ＴＸ、配線ＶＣＰ、配線ＶＲＳ、配線ＶＰＩ、配線ＡＮＯＤＥ、配線ＣＡＴＨＯＤＥ／ＶＰＤが接続されている。
赤色の光を呈し、かつ、受光機能を有する副画素（Ｒ・ＰＤ）は、トランジスタＭ１Ｒ、トランジスタＭ２Ｒ、トランジスタＭ３Ｒ、トランジスタＭ４Ｒ、トランジスタＭ１１、トランジスタＭ１２、トランジスタＭ１３、トランジスタＭ１４、容量Ｃ１ｒ、容量Ｃ２ｒ、容量Ｃｆ、及び、受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤを有する。トランジスタＭ１Ｒ、トランジスタＭ３Ｒ、トランジスタＭ４Ｒ、トランジスタＭ１１、トランジスタＭ１２、及びトランジスタＭ１４は、それぞれスイッチとして機能する。
受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤは、赤色の光を発する機能と、緑色及び青色の光の一方または双方を受光する機能を有する。本実施の形態では、赤色の光を呈する副画素が受発光デバイスを有する例を示すが、緑色または青色の光を呈する副画素が受発光デバイスを有していてもよい。
トランジスタＭ１Ｒは、ゲートが配線ＧＬ１と電気的に接続され、ソース及びドレインの一方が配線ＳＬＲと電気的に接続され、他方がトランジスタＭ２Ｒのゲート、容量Ｃ１ｒの一方の電極、及び容量Ｃ２ｒの一方の電極と電気的に接続される。トランジスタＭ２Ｒは、ソース及びドレインの一方がトランジスタＭ３Ｒのソース及びドレインの一方、トランジスタＭ１１のソース及びドレインの一方、容量Ｃ１ｒの他方の電極、及び、受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤのアノードと電気的に接続され、他方が、配線ＡＮＯＤＥと電気的に接続される。トランジスタＭ３Ｒは、ゲートが配線ＧＬ１と電気的に接続され、ソース及びドレインの他方がトランジスタＭ４Ｒのソース及びドレインの一方、及び、容量Ｃ２ｒの他方の電極と電気的に接続される。トランジスタＭ４Ｒは、ゲートが配線ＧＬ２と電気的に接続され、ソース及びドレインの他方が配線Ｖ０と電気的に接続される。トランジスタＭ１１は、ゲートが配線ＴＸと電気的に接続され、ソース及びドレインの他方がトランジスタＭ１２のソース及びドレインの一方、トランジスタＭ１３のゲート、及び、容量Ｃｆの一方の電極と電気的に接続される。トランジスタＭ１２は、ゲートが配線ＲＳと電気的に接続され、ソース及びドレインの他方が配線ＶＲＳと電気的に接続される。トランジスタＭ１３は、ソース及びドレインの一方がトランジスタＭ１４のソース及びドレインの一方と電気的に接続され、他方が配線ＶＰＩと電気的に接続される。トランジスタＭ１４は、ゲートが配線ＳＥと電気的に接続され、ソース及びドレインの他方が配線ＷＸと電気的に接続される。容量Ｃｆの他方の電極は、配線ＶＣＰと電気的に接続される。受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤのカソードは、配線ＣＡＴＨＯＤＥ／ＶＰＤと電気的に接続される。
緑色の光を呈する副画素（Ｇ）は、トランジスタＭ１Ｇ、トランジスタＭ２Ｇ、トランジスタＭ３Ｇ、容量Ｃ１ｇ、及び、発光デバイス１９０Ｇを有する。トランジスタＭ１Ｇ及びトランジスタＭ３Ｇは、それぞれスイッチとして機能する。
トランジスタＭ１Ｇは、ゲートが配線ＧＬ１と電気的に接続され、ソース及びドレインの一方が配線ＳＬＧと電気的に接続され、他方がトランジスタＭ２Ｇのゲート及び容量Ｃ１ｇの一方の電極と電気的に接続される。トランジスタＭ２Ｇは、ソース及びドレインの一方がトランジスタＭ３Ｇのソース及びドレインの一方、容量Ｃ１ｇの他方の電極、及び、発光デバイス１９０Ｇのアノードと電気的に接続され、他方が、配線ＡＮＯＤＥと電気的に接続される。トランジスタＭ３Ｇは、ゲートが配線ＧＬ１と電気的に接続され、ソース及びドレインの他方が配線Ｖ０と電気的に接続される。発光デバイス１９０Ｇのカソードは、配線ＣＡＴＨＯＤＥ／ＶＰＤと電気的に接続される。
青色の光を呈する副画素（Ｂ）は、トランジスタＭ１Ｂ、トランジスタＭ２Ｂ、トランジスタＭ３Ｂ、容量Ｃ１ｂ、及び、発光デバイス１９０Ｂを有する。トランジスタＭ１Ｂ及びトランジスタＭ３Ｂは、それぞれスイッチとして機能する。
トランジスタＭ１Ｂは、ゲートが配線ＧＬ１と電気的に接続され、ソース及びドレインの一方が配線ＳＬＢと電気的に接続され、他方がトランジスタＭ２Ｂのゲート及び容量Ｃ１ｂの一方の電極と電気的に接続される。トランジスタＭ２Ｂは、ソース及びドレインの一方がトランジスタＭ３Ｂのソース及びドレインの一方、容量Ｃ１ｂの他方の電極、及び、発光デバイス１９０Ｂのアノードと電気的に接続され、他方が、配線ＡＮＯＤＥと電気的に接続される。トランジスタＭ３Ｂは、ゲートが配線ＧＬ１と電気的に接続され、ソース及びドレインの他方が配線Ｖ０と電気的に接続される。発光デバイス１９０Ｂのカソードは、配線ＣＡＴＨＯＤＥ／ＶＰＤと電気的に接続される。
配線ＧＬ１、配線ＧＬ２、配線ＳＥ、配線ＴＸ、及び配線ＲＳには、それぞれ、トランジスタの動作を制御するための選択信号が供給される。当該選択信号には、それぞれトランジスタを導通状態（オン状態ともいう）とする電位と、非導通状態（オフ状態ともいう）とする電位が含まれる。
配線ＳＬＲ、配線ＳＬＧ、及び配線ＳＬＢには、それぞれ、画像信号が供給される。例えば、配線ＳＬＲには、第１のデータ電位Ｄが供給される（図４Ａ参照）。
配線Ｖ０には、第２のデータ電位Ｄｗ及びリセット電位ＶＲが、互いに異なる期間に供給される（図４Ａ参照）。
配線ＶＰＩ、配線ＶＣＰ、配線ＶＲＳ、配線ＡＮＯＤＥ、及び配線ＣＡＴＨＯＤＥ／ＶＰＤにはそれぞれ所定の電位が供給される。配線ＶＰＩには、トランジスタＭ１３のゲートにかかる電位の最大値よりも高い電位が供給される。配線ＶＣＰには、任意の電位（例えば０Ｖ）を供給することができる。配線ＶＲＳには、配線ＣＡＴＨＯＤＥ／ＶＰＤよりも低い電位が供給される。配線ＡＮＯＤＥには、配線ＣＡＴＨＯＤＥ／ＶＰＤよりも高い電位が供給される。
トランジスタＭ１Ｒ、トランジスタＭ１Ｇ、トランジスタＭ１Ｂ、トランジスタＭ３Ｒ、トランジスタＭ３Ｇ、及びトランジスタＭ３Ｂは、配線ＧＬ１に供給される信号により制御され、画素の選択状態を制御するための選択トランジスタとして機能する。
トランジスタＭ２Ｒは、ゲートに供給される電位に応じて受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤに流れる電流を制御する駆動トランジスタとして機能する。同様に、トランジスタＭ２Ｇ、トランジスタＭ２Ｂは、それぞれ、ゲートに供給される電位に応じて発光デバイス１９０Ｇ、発光デバイス１９０Ｂに流れる電流を制御する駆動トランジスタとして機能する。
トランジスタＭ１Ｒは、配線ＳＬＲとトランジスタＭ２Ｒのゲートとの導通、非導通を制御するスイッチとして機能する。トランジスタＭ１Ｒが導通状態のとき、配線ＳＬＲに供給される第１のデータ電位ＤがトランジスタＭ２Ｒのゲートに供給される。
トランジスタＭ１Ｒが導通状態のとき、同時に、トランジスタＭ３Ｒも導通状態となる。トランジスタＭ３Ｒは、受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤのアノードにリセット電位を供給するためのスイッチとして機能する。トランジスタＭ１Ｒ及びトランジスタＭ３Ｒが導通状態となったとき、同時に、トランジスタＭ４Ｒを導通状態とする。このとき、配線Ｖ０には、リセット電位を供給する。これにより、受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤのアノードにリセット電位を供給することができる。
第１のデータ電位Ｄの供給と、リセット電位の供給を同じ期間に行うことで、受発光デバイスの１９０Ｒ・ＰＤの電気特性によらず、トランジスタＭ２Ｒのゲート－ソース間の電圧を確定することができる。これにより、表示装置の表示品位を高めることができる。
容量Ｃ２ｒの一方の電極は、トランジスタＭ２Ｒのゲートと電気的に接続される。トランジスタＭ４Ｒは、容量Ｃ２ｒの他方の電極と配線Ｖ０との導通、非導通を制御するスイッチとして機能する。配線Ｖ０に第２のデータ電位が供給されるとき、トランジスタＭ１Ｒ及びトランジスタＭ３Ｒを非導通状態とし、かつ、トランジスタＭ４Ｒを導通状態とする。トランジスタＭ４Ｒを導通状態とすることで、トランジスタＭ４Ｒを介して容量Ｃ２ｒの他方の電極に、第２のデータ電位を供給することができる。
トランジスタＭ２Ｒのゲートに第１のデータ電位を供給したのち、トランジスタＭ１Ｒを非導通状態としてトランジスタＭ２Ｒのゲートをフローティング状態とし、容量Ｃ２ｒの他方の電極にトランジスタＭ４Ｒを介して第２のデータ電位を供給する。トランジスタＭ２Ｒのゲートの電位（ノードＧＲの電位）は、容量Ｃ２ｒを介した容量結合により、第２のデータ電位に応じて、第１のデータ電位から変化する。受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤは、ノードＧＲの電位に応じた輝度で発光することができる。
配線Ｖ０は、第２のデータ電位を供給する配線と、リセット電位を供給する配線とを兼ねることができる。そのため、多機能な表示装置であっても、配線の本数を削減することができ、高精細化を図ることができる。
さらに、配線Ｖ０は、２つ以上の副画素に第２のデータ電位とリセット電位を供給する配線としてもよい。これにより、表示装置が有する配線の本数をさらに削減することができるため好ましい。
トランジスタＭ１Ｇが導通状態のとき、同時に、トランジスタＭ３Ｇも導通状態となり、配線ＳＬＧに供給される電位がトランジスタＭ２Ｇのゲートに供給され、配線Ｖ０に供給されるリセット電位がトランジスタＭ３Ｇのソースまたはドレインに供給される。発光デバイス１９０Ｇは、トランジスタＭ２Ｇのゲート電位に応じた輝度で発光することができる。また、トランジスタＭ１Ｂが導通状態のとき、同時に、トランジスタＭ３Ｂも導通状態となり、配線ＳＬＢに供給される電位がトランジスタＭ２Ｂのゲートに供給され、配線Ｖ０に供給されるリセット電位がトランジスタＭ３Ｂのソースまたはドレインに供給される。発光デバイス１９０Ｂは、トランジスタＭ２Ｂのゲート電位に応じた輝度で発光することができる。
トランジスタＭ１１は、配線ＴＸに供給される信号により制御され、受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤに流れる電流に応じてノードＦＤの電位が変化するタイミングを制御する機能を有する。トランジスタＭ１２は、配線ＲＳに供給される信号により制御され、トランジスタＭ１３のゲートに接続されるノードＦＤの電位を、配線ＶＲＳに供給される電位とすることにより、ノードＦＤの電位をリセットする機能を有する。トランジスタＭ１３は、ノードＦＤの電位に応じた出力を行う増幅トランジスタとして機能する。トランジスタＭ１４は、配線ＳＥに供給される信号により制御され、ノードＦＤの電位に応じた出力を配線ＷＸに接続する外部回路で読み出すための選択トランジスタとして機能する。
本発明の一態様の表示装置では、図１に示す画素に含まれるトランジスタの全てに、チャネルが形成される半導体層に金属酸化物（酸化物半導体ともいう）を有するトランジスタ（以下、ＯＳトランジスタともいう）を用いることが好ましい。ＯＳトランジスタは、オフ電流が極めて小さく、当該トランジスタと直列に接続された容量に蓄積した電荷を長期間に亘って保持することが可能である。また、ＯＳトランジスタを用いることで、表示装置の消費電力を低減することができる。
または、本発明の一態様の表示装置では、図１に示す画素に含まれるトランジスタ全てに、チャネルが形成される半導体層にシリコンを有するトランジスタ（以下、Ｓｉトランジスタともいう）を用いることが好ましい。シリコンとしては、単結晶シリコン、多結晶シリコン、非晶質シリコン等が挙げられる。特に、半導体層に低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｐｏｌｙ－Ｓｉｌｉｃｏｎ））を有するトランジスタ（以下、ＬＴＰＳトランジスタともいう）を用いることが好ましい。ＬＴＰＳトランジスタは、電界効果移動度が高く高速動作が可能である。
さらに、ＬＴＰＳトランジスタなどのＳｉトランジスタを用いることで、ＣＭＯＳ回路で構成される各種回路を、表示部と同一基板に作りこむことが容易となる。これにより、表示装置に実装される外部回路を簡略化することができ、部品コスト、実装コストを削減することができる。
または、本発明の一態様の表示装置では、受発光デバイスを有する副画素（Ｒ・ＰＤ）に、２種類のトランジスタを用いることが好ましい。具体的には、当該副画素は、ＯＳトランジスタと、ＬＴＰＳトランジスタと、を有することが好ましい。トランジスタに求められる機能に応じて、半導体層の材料を変えることで、受発光デバイスを有する副画素（Ｒ・ＰＤ）の画素回路の品質を高め、センシングや撮像の精度を高めることができる。このとき、発光デバイスを有する副画素（Ｇ）、副画素（Ｂ）には、ＯＳトランジスタ及びＬＴＰＳトランジスタのうち一方を用いてもよく、双方を用いてもよい。
さらに、画素に２種類のトランジスタ（例えば、ＯＳトランジスタとＬＴＰＳトランジスタ）を用いた場合でも、ＬＴＰＳトランジスタを用いることで、ＣＭＯＳ回路で構成される各種回路を、表示部と同一基板に作りこむことが容易となる。これにより、表示装置に実装される外部回路を簡略化することができ、部品コスト、実装コストを削減することができる。
シリコンよりもバンドギャップが広く、かつキャリア密度の小さい金属酸化物を用いたトランジスタは、極めて小さいオフ電流を実現することができる。そのため、その小さいオフ電流により、トランジスタと直列に接続された容量に蓄積した電荷を長期間に亘って保持することが可能である。そのため、特に容量Ｃ１ｒ、容量Ｃ１ｇ、容量Ｃ１ｂ、容量Ｃ２ｒ、または容量Ｃｆに直列に接続されるトランジスタＭ１Ｒ、トランジスタＭ１Ｇ、トランジスタＭ１Ｂ、トランジスタＭ３Ｒ、トランジスタＭ３Ｇ、トランジスタＭ３Ｂ、トランジスタＭ４Ｒ、トランジスタＭ１１、及びトランジスタＭ１２には、ＯＳトランジスタを用いることが好ましい。
また、トランジスタＭ１３には、Ｓｉトランジスタを用いることが好ましい。これにより、撮像データの読み出し動作を高速に行うことができる。
なお、図１において、トランジスタをｎチャネル型のトランジスタとして表記しているが、ｐチャネル型のトランジスタを用いることもできる。
なお、図１では、各トランジスタが１つのゲートを有する例を示したが、副画素が有する複数のトランジスタの少なくとも一つは、バックゲートを有していてもよい。トランジスタの一対のゲートが電気的に接続されていてもよい。これにより、トランジスタのオン電流が高まり、また飽和特性を向上させることができるため、より信頼性の高い表示装置を実現できる。または、バックゲートは、定電位が与えられる配線と電気的に接続されていてもよい。これにより、トランジスタの電気特性を安定にすることができる。または、バックゲートは、トランジスタの閾値電圧を制御する電位が与えられる配線と電気的に接続されていてもよい。
受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤ、発光デバイス１９０Ｇ、または発光デバイス１９０Ｂと重なる位置に、トランジスタ及び容量の一方又は双方を有する層を１つまたは複数設けることが好ましい。これにより、各画素回路の実効的な占有面積を小さくでき、高精細な表示部を実現できる。
［画素の構成例２］
図２に、表示装置の１つの画素を表す回路図を示す。
図２に示す、緑色の光を呈する副画素（Ｇ）は、トランジスタＭ４Ｇ及び容量Ｃ２ｇを有する点で、図１に示す副画素（Ｇ）と異なる。同様に、図２に示す、青色の光を呈する副画素（Ｂ）は、トランジスタＭ４Ｂ及び容量Ｃ２ｂを有する点で、図１に示す副画素（Ｂ）と異なる。なお、図２に示す、赤色の光を呈し、かつ、受光機能を有する副画素（Ｒ・ＰＤ）は、図１に示す副画素（Ｒ・ＰＤ）と同様である。
図２において、トランジスタＭ３Ｇのソース及びドレインの他方は、配線Ｖ０ではなく、トランジスタＭ４Ｇのソース及びドレインの一方、及び、容量Ｃ２ｇの他方の電極と電気的に接続される。トランジスタＭ４Ｇは、ゲートが配線ＧＬ２と電気的に接続され、ソース及びドレインの他方が配線Ｖ０と電気的に接続される。容量Ｃ２ｇの一方の電極は、トランジスタＭ１Ｇのソース及びドレインの他方、トランジスタＭ２Ｇのゲート、及び、容量Ｃ１ｇの一方の電極と電気的に接続される。
同様に、図２において、トランジスタＭ３Ｂのソース及びドレインの他方は、配線Ｖ０ではなく、トランジスタＭ４Ｂのソース及びドレインの一方及び容量Ｃ２ｂの他方の電極と電気的に接続される。トランジスタＭ４Ｂは、ゲートが配線ＧＬ２と電気的に接続され、ソース及びドレインの他方が配線Ｖ０と電気的に接続される。容量Ｃ２ｂの一方の電極は、トランジスタＭ１Ｂのソース及びドレインの他方、トランジスタＭ２Ｂのゲート、及び、容量Ｃ１ｂの一方の電極と電気的に接続される。
このような構成とすることで、副画素（Ｇ）及び副画素（Ｂ）においても、配線ＳＬＧまたは配線ＳＬＢから供給されるデータ電位と、配線Ｖ０から供給されるデータ電位と、を組み合わせて、発光デバイスの駆動トランジスタ（トランジスタＭ２Ｇ、Ｍ２Ｂ）のゲートに供給する電位を生成することができる。したがって、階調補正を行うことや、ソースドライバの出力電圧以上の電圧を駆動トランジスタのゲート電圧として印加することができる。
［表示装置の駆動方法］
図３Ａ、図３Ｂに、表示装置の駆動方法の一例を示す。また、図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａ～図５Ｄに、各動作のタイミングチャートを示す。
図３Ａに示すように、画像表示を行う際は、行ごとに画像信号の書き込み動作を行う。図３Ａに示すように、１行目、２行目、と順に書き込みが行われる。図３Ａに示すｎ行目の画素における、画像信号の書き込み動作Ｐ１のタイミングチャートを、図４Ａに示す。
以下では、図１及び図２に示す、赤色の光を呈し、かつ、受光機能を有する副画素（Ｒ・ＰＤ）を例に挙げて説明する。図４Ａには、ｎ行目の配線ＧＬ１＜ｎ＞、ｎ行目の配線ＧＬ２＜ｎ＞、配線ＳＬＲ、及び配線Ｖ０に入力される信号と、ノードＧＲの電位の推移の例とを、合わせて示す。
なお、図２に示す、緑色の光を呈する副画素（Ｇ）、青色の光を呈する副画素（Ｂ）においても、同様の方法で画像信号を書き込むことができる。
なお、以下では説明を容易にするため、トランジスタの閾値電圧、トランジスタのオン状態における抵抗、トランジスタのゲート容量、配線抵抗、寄生容量などの影響を考慮しない。
時刻Ｔ０以前において、配線ＧＬ１＜ｎ＞、配線ＧＬ２＜ｎ＞には、トランジスタを非導通状態にする電位（ここではローレベル電位）が与えられる。配線ＳＬＲ及び配線Ｖ０には、それぞれ一つ前の行の画素に書き込むためのデータが与えられている。また、ノードＧＲは、一つ前のフレームにおいて書き込まれた電位ＶＸが与えられた状態である。
時刻Ｔ０において、配線ＧＬ１＜ｎ＞及び配線ＧＬ２＜ｎ＞にトランジスタを導通状態とする電位（ここではハイレベル電位）が与えられ、配線ＳＬＲにはデータ電位Ｄが与えられ、配線Ｖ０にはリセット電位ＶＲが与えられる。
期間Ｔ０－Ｔ１において、トランジスタＭ１Ｒ、トランジスタＭ３Ｒ、及びトランジスタＭ４Ｒがそれぞれ導通状態となる。容量Ｃ２ｒの他方の電極には、トランジスタＭ４Ｒを介してリセット電位ＶＲが供給される。さらに、受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤのアノード、及び、容量Ｃ１ｒの他方の電極に、トランジスタＭ４Ｒ及びトランジスタＭ３Ｒを介してリセット電位ＶＲが供給される。ノードＧＲには、トランジスタＭ１Ｒを介してデータ電位Ｄが供給される。
このように、ノードＧＲにデータ電位Ｄを書き込むときに、受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤのアノードが接続されるノードＳＡにリセット電位ＶＲを書き込むことで、受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤの電気的な状態によらず、ノードＳＡとノードＧＲとの電位差、すなわちトランジスタＭ２Ｒのゲート－ソース間の電圧を確定することができる。具体的には、トランジスタＭ２Ｒのゲート－ソース間の電圧はリセット電位ＶＲを基準として、Ｄ－ＶＲとなる。
また、容量Ｃ２ｒは、データ電位Ｄとリセット電位ＶＲの電位差に応じて充電された状態となる。
なお、このとき、受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤのアノードには、リセット電位ＶＲが与えられた状態となる。受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤの一対の電極間の電圧が、受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤの閾値電圧を超えないように、リセット電位ＶＲを設定することで、受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤの発光は生じない。
続いて、時刻Ｔ１において、配線ＧＬ１＜ｎ＞にローレベル電位が与えられ、配線ＧＬ２＜ｎ＞にハイレベル電位が与えられ、配線Ｖ０にデータ電位ＤＷが与えられる。
配線ＧＬ１がローレベル電位となることで、トランジスタＭ１ＲとトランジスタＭ３Ｒは非導通状態となる。これにより、ノードＧＲはフローティング状態となる。
容量Ｃ２ｒの他方の電極には、トランジスタＭ４Ｒを介してデータ電位ＤＷが与えられる。容量Ｃ２ｒには電圧Ｄ－ＶＲが充電された状態であるため、他方の電極の電位がリセット電位ＶＲからデータ電位ＤＷに変化することに伴って、容量結合により、ノードＧＲの電位が電位Ｄから電位ＶＤ＋Ｗに変化する。ここで、ノードＧＲの電位の変化分（すなわち、電位ＶＤ＋Ｗと電位Ｄとの差）は、容量Ｃ２ｒの容量値と、容量Ｃ１ｒの容量値によって概ね決定される。容量Ｃ２ｒの容量値が容量Ｃ１ｒの容量値よりも十分に大きい場合、ノードＧＲの電位の変化分は、データ電位ＤＷとリセット電位ＶＲとの差に近い値となる。
これにより、トランジスタＭ２Ｒのゲートには、電位ＶＤ＋Ｗが与えられた状態となる。当該電位に応じた電流がトランジスタＭ２Ｒを介して受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤに流れることで、受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤを発光させることができる。
例えば、データ電位ＤＷとして、ハイレベル電位を供給することで、受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤの発光輝度を高めることができる。一方、データ電位ＤＷとして、ローレベル電位を供給することで、受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤの発光輝度を低くすることができる。
このような駆動方法により、副画素毎に発光輝度を調整することができるため、いわゆるピクセルディミングを実現することができる。表示する画像に合わせて最適な輝度に補正することにより、表示品位の高い表示を実現することができる。また、表示のためのデータと補正のためのデータとを個別に画素に供給するできるため、表示のためのデータと、補正のためのデータを足し合わせたビデオデータを生成しなくてよい。したがって、駆動回路等の構成を簡略化することができる。
時刻Ｔ２において、配線ＧＬ２＜ｎ＞にはローレベル電位が与えられる。これにより、ｎ行目の画素が有する、赤色の光を呈し、かつ、受光機能を有する副画素（Ｒ・ＰＤ）へのデータの書き込み動作が完了する。時刻Ｔ２以降は、次の行の書き込み動作に移行する。
図３Ｂに、受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤを用いて、グローバルシャッタ方式で撮像を行う場合のシーケンスを示す。図３Ｂに示すように、受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤを用いて、撮像を行う場合は、まず、行ごとに撮像用画像信号の書き込み動作を行い、次に、書き込まれたデータを保持したまま、受光機能を有する副画素において、初期化（リセット）動作、露光（蓄積）動作、転送動作を順に行い、その後、行ごとに撮像データを読み出すことで検出を行う。
図４Ｂに、ｎ行目の画素における撮像用画像信号の書き込み動作Ｐ２のタイミングチャートを示す。ここでは、図１に示す画素回路において、発光デバイス１９０Ｇを光源に用いて、受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤで撮像を行う例を示す。
まず、時刻Ｔ３より前に、配線ＧＬ１＜ｎ＞の電位及び配線ＧＬ２＜ｎ＞の電位をハイレベル電位とし、配線ＴＸ、配線ＲＳ＜ｎ＞、及び、配線ＳＥ＜ｎ＞の電位をそれぞれローレベル電位にする。これにより、トランジスタＭ１Ｒ、トランジスタＭ３Ｒ、及びトランジスタＭ４Ｒが導通し、配線ＳＬＲの電位Ｖｂと配線Ｖ０のリセット電位ＶＲの電位差（電圧Ｖｂ－ＶＲ）に応じた電荷が容量Ｃ１ｒ、Ｃ２ｒに蓄積される。また、トランジスタＭ１Ｇ及びトランジスタＭ３Ｇが導通し、配線ＳＬＧの電位Ｖｅｍと配線Ｖ０のリセット電位ＶＲの電位差（電圧Ｖｅｍ－ＶＲ）に応じた電荷が容量Ｃ１ｇに蓄積される。さらに、トランジスタＭ１Ｂ及びトランジスタＭ３Ｂが導通し、配線ＳＬＢの電位Ｖｂと配線Ｖ０のリセット電位ＶＲの電位差（電圧Ｖｂ－ＶＲ）に応じた電荷が容量Ｃ１ｇに蓄積される。このとき、配線ＷＸ＜ｍ＞の電位はローレベル電位である。
ここで、配線ＳＬＲの電位Ｖｂは、トランジスタＭ２Ｒにおけるゲート－ソース間電圧（Ｖｇｓ）及び閾値電圧（Ｖｔｈ）が、Ｖｇｓ＝Ｖｂ－ＶＲ＜Ｖｔｈを満たす電位とする。これにより、トランジスタＭ２Ｒを完全にオフ状態とすることができる。
配線ＳＬＧの電位Ｖｅｍは、発光デバイス１９０Ｇを発光させるための電位とする。電位Ｖｅｍとして、発光デバイス１９０Ｇの発光が、撮像に十分な輝度となる電位を供給することが好ましい。
配線ＳＬＢには、発光デバイス１９０Ｂが非発光となる電位を供給する。図４Ｂでは、配線ＳＬＢに電位Ｖｂが供給される例を示すが、これに限定されない。配線ＳＬＢに供給される電位は、配線ＳＬＲに供給される電位と同じであっても、異なっていてもよい。なお、発光デバイス１９０Ｂも、撮像時に光源として用いる場合は、配線ＳＬＢに、発光デバイス１９０Ｂを発光させるための電位を供給する。
次に、時刻Ｔ３と時刻Ｔ４の間に、配線ＧＬ１＜ｎ＞の電位及び配線ＧＬ２＜ｎ＞の電位をローレベル電位にすることで、トランジスタＭ１Ｒ、Ｍ１Ｇ、Ｍ１Ｂ、Ｍ３Ｒ、Ｍ３Ｇ、Ｍ３Ｂ、Ｍ４Ｒが非導通となり、容量Ｃ１ｒ、Ｃ１ｇ、Ｃ１ｂ、Ｃ２ｒに蓄積された電荷は保持され、撮像用の画像信号の書き込み動作が終了する。トランジスタＭ２Ｇのゲート電位に基づいて、発光デバイス１９０Ｇは発光する。
図５Ａに、初期化（リセット）動作Ｐ３のタイミングチャートを示す。
時刻Ｔ５に、配線ＴＸ及び配線ＲＳ＜ｎ＞の電位をハイレベル電位にすることで、トランジスタＭ１１及びトランジスタＭ１２が導通となる。これにより、受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤのアノードの電位と、ノードＦＤの電位と、を、配線ＶＲＳに供給される電位とし、ノードＦＤの電位をリセットすることができる。ノードＧＲは浮遊状態であるため、Ｖｇｓは保存され、ノードＳＡの電位によらず、トランジスタＭ２Ｒはオフ状態を保つ。配線ＶＲＳに、配線ＣＡＴＨＯＤＥ／ＶＰＤよりも低い電位を供給することで、受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤに逆バイアスをかけることができる。
時刻Ｔ６に、配線ＴＸ及び配線ＲＳ＜ｎ＞の電位をローレベル電位にすることで、トランジスタＭ１１及びトランジスタＭ１２が非導通となり、初期化動作が終了する。
図５Ｂに、露光（蓄積）動作Ｐ４のタイミングチャートを示す。
時刻Ｔ７から時刻Ｔ８までの間、受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤは、発光デバイス１９０Ｇが発した光を受光することで、電荷を発生する。これにより、受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤの容量に電荷が蓄積され、ノードＳＡの電位は、受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤで発生した電荷に応じた電位となる。
なお、時刻Ｔ７から時刻Ｔ８までの間、配線ＳＬＲ、配線ＳＬＧ、配線ＳＬＢ、配線ＧＬ１＜ｎ＞、配線ＧＬ２＜ｎ＞、配線ＴＸ、配線ＲＳ＜ｎ＞、配線ＳＥ＜ｎ＞、及び配線ＷＸ＜ｍ＞はローレベル電位とすることができる。
図５Ｃに、転送動作Ｐ５のタイミングチャートを示す。
時刻Ｔ９に、配線ＴＸの電位をハイレベル電位にすることで、トランジスタＭ１１が導通となる。これにより、ノードＳＡからノードＦＤに電荷が転送される。つまり、ノードＦＤの電位は、受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤで発生した電荷に応じた電位となる。
時刻Ｔ１０に、配線ＴＸの電位をローレベル電位にすることで、トランジスタＭ１１が非導通となり、転送動作が終了する。
図５Ｄに、検出動作Ｐ６のタイミングチャートを示す。
時刻Ｔ１１に、配線ＳＥ＜ｎ＞の電位をハイレベル電位にすることで、トランジスタＭ１４が導通し、配線ＷＸ＜ｍ＞の電位を、受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤで発生した電荷に応じた電位とすることができる。これにより、受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤで発生した電荷に応じた出力ｓｉｇを配線ＷＸ＜ｍ＞に接続する外部回路で読み出すことができる。なお、トランジスタＭ１３は、ソースフォロワ回路が有するトランジスタということもできる。
時刻Ｔ１２に、配線ＳＥ＜ｎ＞の電位はハイレベル電位のまま、配線ＲＳ＜ｎ＞の電位をハイレベル電位にすることで、トランジスタＭ１２が導通し、配線ＷＸ＜ｍ＞の電位を、配線ＶＲＳの電位に応じた電位にリセットする。これにより、バックグラウンドの電位を読み出すことができる。したがって、外部回路において、時刻Ｔ１１で読み出した出力信号からトランジスタＭ１３に起因する固定パターンノイズを除去することができる。これにより、画素間のトランジスタＭ１３の特性のバラツキの影響を低減することができる。
時刻Ｔ１３に、配線ＲＳ＜ｎ＞の電位をローレベル電位にすることで、トランジスタＭ１２が非導通となる。
時刻Ｔ１４に、配線ＳＥ＜ｎ＞の電位をローレベル電位にすることで、トランジスタＭ１４が非導通となり、検出動作が終了する。
時刻Ｔ３から時刻Ｔ１４までの動作を繰り返し行うことで、撮像を繰り返し行うことができる。また、トランジスタＭ１Ｒ、Ｍ２Ｒ、Ｍ１Ｇ、Ｍ２Ｇ、Ｍ１Ｂ、Ｍ２Ｂに、ＯＳトランジスタを用いる場合、撮像用画像信号を長時間保持することが可能であるため、撮像用画像信号の書き込み動作Ｐ２を行う頻度を低くすることができる。そのため、一度、時刻Ｔ３から時刻Ｔ１４までの動作を行った後、時刻Ｔ５から時刻Ｔ１４までの動作を所定の回数、繰り返し行い、その後、時刻Ｔ３の動作に戻ってもよい。
なお、本実施の形態の表示装置は、画像表示を行うモード、撮像を行うモード、画像表示と撮像とを同時に行うモードのいずれでも駆動することができる。画像表示を行うモードでは、例えば、フルカラーの画像を表示することができる。また、撮像を行うモードでは、例えば、撮像用画像（例えば、緑単色、青単色など）を表示し、受発光デバイスを用いて撮像を行うことができる。撮像を行うモードでは、例えば、指紋認証などを行うことができる。また、画像表示と撮像とを同時に行うモードでは、例えば、一部の画素では、発光デバイス（発光デバイス１９０Ｇまたは発光デバイス１９０Ｂ）を用いて撮像用画像を表示し、かつ、受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤを用いて撮像を行い、残りの画素が有する受発光デバイス及び発光デバイスを用いて、フルカラーの画像を表示することができる。
以上のように、本実施の形態の表示装置は、赤色の光を呈し、かつ、受光機能を有する副画素（Ｒ・ＰＤ）を、画像表示と、光検出の双方に用いることができる。また、複数の副画素（Ｒ・ＰＤ）のうち、一部を画像表示に用い、残りを光検出に用いることもできる。これにより、本実施の形態の表示装置は、画像表示を行うモード、撮像を行うモード、画像表示と撮像とを同時に行うモードのいずれでも駆動することができる。
また、本実施の形態の表示装置では、２種類のデータ電位（例えば、画像データの電位と、補正データの電位）を組み合わせて、受発光デバイスの駆動トランジスタのゲートに供給する電位を生成することができる。したがって、受発光デバイスを発光させる際の階調補正を行うことができる。また、ソースドライバの出力電圧以上の電圧を駆動トランジスタのゲート電圧として印加できるため、ソースドライバの消費電力を削減することができる。
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。また、本明細書において、１つの実施の形態の中に、複数の構成例が示される場合は、構成例を適宜組み合わせることが可能である。
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置について図６～図１７を用いて説明する。
本発明の一態様の表示装置は、発光デバイス及び受発光デバイスを有する。
受発光デバイスは、発光デバイスである有機ＥＬデバイスと、受光デバイスである有機フォトダイオードと、を組み合わせて作製することができる。例えば、有機ＥＬデバイスの積層構造に、有機フォトダイオードの活性層を追加することで、受発光デバイスを作製することができる。さらに、有機ＥＬデバイスと有機フォトダイオードを組み合わせて作製する受発光デバイスは、有機ＥＬデバイスと共通の構成にできる層を一括で成膜することで、成膜工程の増加を抑制することができる。
例えば、一対の電極のうち一方（共通電極）を、受発光デバイス及び発光デバイスで共通の層とすることができる。また、例えば、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、及び電子注入層の少なくとも１つを、受発光デバイス及び発光デバイスで共通の層とすることが好ましい。また、例えば、受光デバイスの活性層の有無以外は、受発光デバイスと発光デバイスとで同一の構成にすることもできる。つまり、発光デバイスに、受光デバイスの活性層を加えるのみで、受発光デバイスを作製することもできる。このように、受発光デバイス及び発光デバイスが共通の層を有することで、成膜回数及びマスクの数を減らすことができ、表示装置の作製工程及び作製コストを削減することができる。また、表示装置の既存の製造装置及び製造方法を用いて、受発光デバイスを有する表示装置を作製することができる。
なお、受発光デバイスが有する層は、受発光デバイスが、受光デバイスとして機能する場合と、発光デバイスとして機能する場合と、で、機能が異なることがある。本明細書中では、受発光デバイスが発光デバイスとして機能する場合における機能に基づいて構成要素を呼称する。例えば、正孔注入層は、受発光デバイスが発光デバイスとして機能する際には、正孔注入層として機能し、受発光デバイスが受光デバイスとして機能する際には、正孔輸送層として機能する。同様に、電子注入層は、受発光デバイスが発光デバイスとして機能する際には、電子注入層として機能し、受発光デバイスが受光デバイスとして機能する際には、電子輸送層として機能する。
このように、本実施の形態の表示装置は、表示部に、受発光デバイスと発光デバイスとを有する。具体的には、表示部には、受発光デバイスと発光デバイスがそれぞれマトリクス状に配置されている。そのため、表示部は、画像を表示する機能に加えて、撮像機能及びセンシング機能の一方または双方も有する。
表示部は、イメージセンサやタッチセンサに用いることができる。つまり、表示部で光を検出することで、画像を撮像することや、対象物（指やペンなど）の近接もしくは接触を検出することができる。さらに、本実施の形態の表示装置は、発光デバイスをセンサの光源として利用することができる。したがって、表示装置と別に受光部及び光源を設けなくてよく、電子機器の部品点数を削減することができる。
本実施の形態の表示装置では、表示部が有する発光デバイスの発光を対象物が反射した際、受発光デバイスがその反射光を検出できるため、暗い場所でも、撮像やタッチ（接触または近接）検出が可能である。
本実施の形態の表示装置は、発光デバイス及び受発光デバイスを用いて、画像を表示する機能を有する。つまり、発光デバイス及び受発光デバイスは、表示デバイス（表示素子ともいう）として機能する。
発光デバイスとしては、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）やＱＬＥＤ（Ｑｕａｎｔｕｍ－ｄｏｔ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などのＥＬデバイスを用いることが好ましい。ＥＬデバイスが有する発光物質としては、蛍光を発する物質（蛍光材料）、燐光を発する物質（燐光材料）、無機化合物（量子ドット材料など）、熱活性化遅延蛍光を示す物質（熱活性化遅延蛍光（Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ Ａｃｔｉｖａｔｅｄ Ｄｅｌａｙｅｄ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ：ＴＡＤＦ）材料）などが挙げられる。また、発光デバイスとして、マイクロＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などのＬＥＤを用いることもできる。
本実施の形態の表示装置は、受発光デバイスを用いて、光を検出する機能を有する。受発光デバイスは、受発光デバイス自身が発する光よりも短波長の光を検出することができる。
受発光デバイスをイメージセンサに用いる場合、本実施の形態の表示装置は、受発光デバイスを用いて、画像を撮像することができる。例えば、本実施の形態の表示装置は、スキャナとして用いることができる。
例えば、イメージセンサを用いて、指紋や掌紋などのデータを取得することができる。つまり、本実施の形態の表示装置に、生体認証用センサを内蔵させることができる。表示装置が生体認証用センサを内蔵することで、表示装置とは別に生体認証用センサを設ける場合に比べて、電子機器の部品点数を少なくでき、電子機器の小型化及び軽量化が可能である。
また、イメージセンサを用いて、ユーザーの表情、目の動き、または瞳孔径の変化などのデータを取得することができる。当該データを解析することで、ユーザーの心身の情報を取得することができる。当該情報をもとに表示及び音声の一方又は双方の出力内容を変化させることで、例えば、ＶＲ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ）向け機器、ＡＲ（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）向け機器、またはＭＲ（Ｍｉｘｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）向け機器において、ユーザーが機器を安全に使用できるよう図ることができる。
また、受発光デバイスをタッチセンサに用いる場合、本実施の形態の表示装置は、受発光デバイスを用いて、対象物の近接または接触を検出することができる。
受発光デバイスは、受発光デバイスに入射する光を検出し電荷を発生させる光電変換デバイスとして機能する。入射する光量に基づき、発生する電荷量が決まる。
受発光デバイスは、上記発光デバイスの構成に、受光デバイスの活性層を追加することで作製することができる。
受発光デバイスには、例えば、ｐｎ型またはｐｉｎ型のフォトダイオードの活性層を用いることができる。
特に、受発光デバイスには、有機化合物を含む層を有する有機フォトダイオードの活性層を用いることが好ましい。有機フォトダイオードは、薄型化、軽量化、及び大面積化が容易であり、また、形状及びデザインの自由度が高いため、様々な表示装置に適用できる。
図６Ａ～図６Ｄに、本発明の一態様の表示装置の断面図を示す。
図６Ａに示す表示装置５０Ａは、基板５１と基板５９との間に、受発光デバイスを有する層５３と、発光デバイスを有する層５７と、を有する。
図６Ｂに示す表示装置５０Ｂは、基板５１と基板５９との間に、受発光デバイスを有する層５３、トランジスタを有する層５５、及び、発光デバイスを有する層５７を有する。
表示装置５０Ａ及び表示装置５０Ｂは、発光デバイスを有する層５７から、緑色（Ｇ）の光及び青色（Ｂ）の光が射出され、受発光デバイスを有する層５３から赤色（Ｒ）の光が射出される構成である。なお、本発明の一態様の表示装置において、受発光デバイスを有する層５３が発する光の色は、赤色に限定されない。
受発光デバイスを有する層５３に含まれる受発光デバイスは、表示装置５０Ａまたは表示装置５０Ｂの外部から入射した光を検出することができる。当該受発光デバイスは、例えば、緑色（Ｇ）の光及び青色（Ｂ）の光のうち一方または双方を検出することができる。
本発明の一態様の表示装置は、マトリクス状に配置された複数の画素を有する。１つの画素は、１つ以上の副画素を有する。１つの副画素は、１つの受発光デバイスまたは１つの発光デバイスを有する。例えば、画素には、副画素を３つ有する構成（Ｒ、Ｇ、Ｂの３色、または、黄色（Ｙ）、シアン（Ｃ）、及びマゼンタ（Ｍ）の３色など）、または、副画素を４つ有する構成（Ｒ、Ｇ、Ｂ、白色（Ｗ）の４色、または、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｙの４色など）を適用できる。少なくとも１色の副画素は、受発光デバイスを有する。受発光デバイスは、全ての画素に設けられていてもよく、一部の画素に設けられていてもよい。また、１つの画素が複数の受発光デバイスを有していてもよい。
トランジスタを有する層５５は、例えば、受発光デバイスと電気的に接続されるトランジスタ、及び、発光デバイスと電気的に接続されるトランジスタを有する。トランジスタを有する層５５は、さらに、配線、電極、端子、容量、抵抗などを有していてもよい。
本発明の一態様の表示装置は、表示装置に接触している指などの対象物を検出する機能を有していてもよい（図６Ｃ）。または、表示装置に近接している（接触していない）対象物を検出する機能を有していてもよい（図６Ｄ）。例えば、図６Ｃ及び図６Ｄに示すように、発光デバイスを有する層５７において発光デバイスが発した光を、表示装置５０Ｂに接触または近接した指５２が反射することで、受発光デバイスを有する層５３における受発光デバイスがその反射光を検出する。これにより、表示装置５０Ｂに指５２が接触または近接したことを検出することができる。
［画素］
図６Ｅ～図６Ｇ及び図７Ａ～図７Ｄに、画素の一例を示す。なお、副画素の配列は図示した順序に限定されない。例えば、副画素（Ｂ）と副画素（Ｇ）の位置を逆にしても構わない。
図６Ｅに示す画素は、ストライプ配列が適用され、赤色の光を呈し、かつ、受光機能を有する副画素（Ｒ・ＰＤ）、緑色の光を呈する副画素（Ｇ）、及び、青色の光を呈する副画素（Ｂ）を有する。画素が、Ｒ、Ｇ、Ｂの３つの副画素からなる表示装置において、Ｒの副画素に用いる発光デバイスを、受発光デバイスに置き換えることで、画素に受光機能を有する表示装置を作製することができる。
図６Ｆに示す画素は、マトリクス配列が適用され、赤色の光を呈し、かつ、受光機能を有する副画素（Ｒ・ＰＤ）、緑色の光を呈する副画素（Ｇ）、青色の光を呈する副画素（Ｂ）、及び、白色の光を呈する副画素（Ｗ）を有する。画素が、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの４つの副画素からなる表示装置においても、Ｒの副画素に用いる発光デバイスを、受発光デバイスに置き換えることで、画素に受光機能を有する表示装置を作製することができる。
図６Ｇに示す画素は、ペンタイル配列が適用され、画素によって組み合わせの異なる２色の光を呈する副画素を有する。図６Ｇに示す左上の画素と右下の画素は、赤色の光を呈し、かつ、受光機能を有する副画素（Ｒ・ＰＤ）、及び、緑色の光を呈する副画素（Ｇ）を有する。図６Ｇに示す左下の画素と右上の画素は、緑色の光を呈する副画素（Ｇ）、及び、青色の光を呈する副画素（Ｂ）を有する。なお、図６Ｇに示す副画素の形状は、当該副画素が有する発光デバイスまたは受発光デバイスの上面形状を示している。
図７Ａに示す画素は、赤色の光を呈し、かつ、受光機能を有する副画素（Ｒ・ＰＤ）、緑色の光を呈する副画素（Ｇ）、及び、青色の光を呈する副画素（Ｂ）を有する。副画素（Ｒ・ＰＤ）は、副画素（Ｇ）と副画素（Ｂ）とは異なる列に配置される。副画素（Ｇ）と副画素（Ｂ）とは、同じ列に交互に配置され、一方が奇数行に設けられ、他方が偶数行に設けられる。なお、他の色の副画素と異なる列に配置される副画素は、赤色（Ｒ）に限られず、緑色（Ｇ）または青色（Ｂ）であってもよい。
図７Ｂには、２つの画素を示しており、点線で囲まれた３つの副画素により１つの画素が構成されている。図７Ｂに示す画素は、赤色の光を呈し、かつ、受光機能を有する副画素（Ｒ・ＰＤ）、緑色の光を呈する副画素（Ｇ）、及び、青色の光を呈する副画素（Ｂ）を有する。図７Ｂに示す左の画素では、副画素（Ｒ・ＰＤ）と同じ行に副画素（Ｇ）が配置され、副画素（Ｒ・ＰＤ）と同じ列に副画素（Ｂ）が配置されている。図７Ｂに示す右の画素では、副画素（Ｒ・ＰＤ）と同じ行に副画素（Ｇ）が配置され、副画素（Ｇ）と同じ列に副画素（Ｂ）が配置されている。図７Ｂに示す画素レイアウトでは、奇数行と偶数行のいずれにおいても、副画素（Ｒ・ＰＤ）、副画素（Ｇ）、及び副画素（Ｂ）が繰り返し配置されており、かつ、各列において、奇数行と偶数行では互いに異なる色の副画素が配置される。
図７Ｃは、図６Ｇに示す画素配列の変形例である。図７Ｃに示す左上の画素と右下の画素は、赤色の光を呈し、かつ、受光機能を有する副画素（Ｒ・ＰＤ）、及び、緑色の光を呈する副画素（Ｇ）を有する。図７Ｃに示す左下の画素と右上の画素は、赤色の光を呈し、かつ、受光機能を有する副画素（Ｒ・ＰＤ）、及び、青色の光を呈する副画素（Ｂ）を有する。
図６Ｇでは、各画素に緑色の光を呈する副画素（Ｇ）が設けられている。一方、図７Ｃでは、各画素に赤色の光を呈し、かつ、受光機能を有する副画素（Ｒ・ＰＤ）が設けられている。各画素に受光機能を有する副画素が設けられているため、図７Ｃに示す構成では、図６Ｇに示す構成に比べて、高い精細度で撮像を行うことができる。これにより、例えば、生体認証の精度を高めることができる。
また、発光デバイス及び受発光デバイスの上面形状は特に限定されず、円、楕円、多角形、角の丸い多角形等とすることができる。副画素（Ｇ）が有する発光デバイスの上面形状について、図６Ｇでは円形である例を示し、図７Ｃでは正方形である例を示している。各色の発光デバイス及び受発光デバイスの上面形状は、互いに異なっていてもよく、一部または全ての色で同じであってもよい。
また、各色の副画素の開口率は、互いに異なっていてもよく、一部または全ての色で同じであってもよい。例えば、各画素に設けられる副画素（図６Ｇでは副画素（Ｇ）、図７Ｃでは副画素（Ｒ・ＰＤ））の開口率を、他の色の副画素の開口率に比べて小さくしてもよい。
図７Ｄは、図７Ｃに示す画素配列の変形例である。具体的には、図７Ｄの構成は、図７Ｃの構成を４５°回転させることで得られる。図７Ｃでは、２つの副画素により１つの画素が構成されることとして説明したが、図７Ｄに示すように、４つの副画素により１つの画素が構成されていると捉えることもできる。
図７Ｄでは、点線で囲まれた４つの副画素により１つの画素が構成されることとして説明を行う。１つの画素は、２つの副画素（Ｒ・ＰＤ）と、１つの副画素（Ｇ）と、１つの副画素（Ｂ）と、を有する。このように、１つの画素が、受光機能を有する副画素を複数有することで、高い精細度で撮像を行うことができる。したがって、生体認証の精度を高めることができる。例えば、撮像の精細度を、表示の精細度のルート２倍とすることができる。
図７Ｃまたは図７Ｄに示す構成が適用された表示装置は、ｐ個（ｐは２以上の整数）の第１の発光デバイスと、ｑ個（ｑは２以上の整数）の第２の発光デバイスと、ｒ個（ｒはｐより大きく、ｑより大きい整数）の受発光デバイスと、を有する。ｐとｒはｒ＝２ｐを満たす。また、ｐ、ｑ、ｒはｒ＝ｐ＋ｑを満たす。第１の発光デバイスと第２の発光デバイスのうち一方が緑色の光を発し、他方が青色の光を発する。受発光デバイスは、赤色の光を発し、かつ、受光機能を有する。
例えば、受発光デバイスを用いて、タッチ検出を行う場合、光源からの発光が使用者に視認されにくいことが好ましい。青色の光は、緑色の光よりも視認性が低いため、青色の光を発する発光デバイスを光源とすることが好ましい。したがって、受発光デバイスは、青色の光を受光する機能を有することが好ましい。
以上のように、本発明の一態様の表示装置には、様々な配列の画素を適用することができる。
本実施の形態の表示装置は、画素に受光機能を組み込むために画素配列を変更する必要がないため、開口率及び精細度を低減させずに、表示部に撮像機能及びセンシング機能の一方または双方を付加することができる。
［受発光デバイス］
図８Ａ～図８Ｅに、受発光デバイスの積層構造の例を示す。
受発光デバイスは、一対の電極間に、少なくとも、活性層及び発光層を有する。
受発光デバイスは、活性層及び発光層以外の層として、正孔注入性の高い物質、正孔輸送性の高い物質、正孔ブロック性の高い物質、電子輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、電子ブロック性の高い物質、またはバイポーラ性の物質（電子輸送性及び正孔輸送性が高い物質）等を含む層をさらに有していてもよい。
図８Ａ～図８Ｃに示す受発光デバイスは、それぞれ、第１の電極１８０、正孔注入層１８１、正孔輸送層１８２、活性層１８３、発光層１９３、電子輸送層１８４、電子注入層１８５、及び第２の電極１８９を有する。
なお、図８Ａ～図８Ｃに示す受発光デバイスは、それぞれ、発光デバイスに、活性層１８３を追加した構成ということができる。そのため、発光デバイスの作製工程に、活性層１８３を成膜する工程を追加するのみで、発光デバイスの形成と並行して受発光デバイスを形成することができる。また、発光デバイスと受発光デバイスとを同一基板上に形成することができる。したがって、作製工程を大幅に増やすことなく、表示部に撮像機能及びセンシング機能の一方または双方を付与することができる。
発光層１９３と活性層１８３との積層順は限定されない。図８Ａでは、正孔輸送層１８２上に活性層１８３が設けられ、活性層１８３上に発光層１９３が設けられている例を示す。また、図８Ｂでは、正孔輸送層１８２上に発光層１９３が設けられ、発光層１９３上に活性層１８３が設けられている例を示す。また、活性層１８３と発光層１９３とは、図８Ａ、図８Ｂに示すように、互いに接していてもよい。
図８Ｃに示すように、活性層１８３と発光層１９３との間にバッファ層が挟まれていることが好ましい。バッファ層としては、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、正孔ブロック層、及び電子ブロック層等のうち少なくとも１層を用いることができる。または、バッファ層として、バイポーラ性材料を含む層を用いてもよい。図８Ｃでは、バッファ層として正孔輸送層１８２を用いる例を示す。
活性層１８３と発光層１９３との間にバッファ層を設けることで、発光層１９３から活性層１８３に励起エネルギーが移動することを抑制できる。また、バッファ層を用いて、微小共振（マイクロキャビティ）構造の光路長（キャビティ長）を調整することもできる。したがって、活性層１８３と発光層１９３との間にバッファ層を有する受発光デバイスからは、高い発光効率を得ることができる。
図８Ｄに示す受発光デバイスは、正孔輸送層１８２を有さない点で、図８Ａ、図８Ｃに示す受発光デバイスと異なる。受発光デバイスは、正孔注入層１８１、正孔輸送層１８２、電子輸送層１８４、及び電子注入層１８５のうち少なくとも１層を有していなくてもよい。また、受発光デバイスは、正孔ブロック層、電子ブロック層など、他の機能層を有していてもよい。
図８Ｅに示す受発光デバイスは、活性層１８３及び発光層１９３を有さず、発光層と活性層を兼ねる層１８６を有する点で、図８Ａ～図８Ｃに示す受発光デバイスと異なる。
発光層と活性層を兼ねる層１８６としては、例えば、活性層１８３に用いることができるｎ型半導体と、活性層１８３に用いることができるｐ型半導体と、発光層１９３に用いることができる発光物質と、の３つの材料を含む層を用いることができる。
なお、ｎ型半導体とｐ型半導体との混合材料の吸収スペクトルの最も低エネルギー側の吸収帯と、発光物質の発光スペクトル（ＰＬスペクトル）の最大ピークと、は互いに重ならないことが好ましく、十分に離れていることがより好ましい。
受発光デバイスにおいて、光を取り出す側の電極には、可視光を透過する導電膜を用いる。また、光を取り出さない側の電極には、可視光を反射する導電膜を用いることが好ましい。
受発光デバイスを発光デバイスとして駆動する際、正孔注入層は、陽極から正孔輸送層に正孔を注入する層である。正孔注入層は、正孔注入性の高い材料を含む層である。正孔注入性の高い材料としては、芳香族アミン化合物や、正孔輸送性材料とアクセプター性材料（電子受容性材料）とを含む複合材料を用いることができる。
受発光デバイスを発光デバイスとして駆動する際、正孔輸送層は、正孔注入層によって、陽極から注入された正孔を発光層に輸送する層である。受発光デバイスを受光デバイスとして駆動する際、正孔輸送層は、活性層において入射した光に基づき発生した正孔を陽極に輸送する層である。正孔輸送層は、正孔輸送性材料を含む層である。正孔輸送性材料としては、１×１０－６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質が好ましい。なお、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものも用いることができる。正孔輸送性材料としては、π電子過剰型複素芳香族化合物（例えばカルバゾール誘導体、チオフェン誘導体、フラン誘導体など）や芳香族アミン（芳香族アミン骨格を有する化合物）等の正孔輸送性の高い材料が好ましい。
受発光デバイスを発光デバイスとして駆動する際、電子輸送層は、電子注入層によって、陰極から注入された電子を発光層に輸送する層である。受発光デバイスを受光デバイスとして駆動する際、電子輸送層は、活性層において入射した光に基づき発生した電子を陰極に輸送する層である。電子輸送層は、電子輸送性材料を含む層である。電子輸送性材料としては、１×１０－６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質が好ましい。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものも用いることができる。電子輸送性材料としては、キノリン骨格を有する金属錯体、ベンゾキノリン骨格を有する金属錯体、オキサゾール骨格を有する金属錯体、チアゾール骨格を有する金属錯体等の他、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、オキサゾール誘導体、チアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、キノリン配位子を有するキノリン誘導体、ベンゾキノリン誘導体、キノキサリン誘導体、ジベンゾキノキサリン誘導体、ピリジン誘導体、ビピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、その他含窒素複素芳香族化合物を含むπ電子不足型複素芳香族化合物等の電子輸送性の高い材料を用いることができる。
受発光デバイスを発光デバイスとして駆動する際、電子注入層は、陰極から電子輸送層に電子を注入する層である。電子注入層は、電子注入性の高い材料を含む層である。電子注入性の高い材料としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、またはそれらの化合物を用いることができる。電子注入性の高い材料としては、電子輸送性材料とドナー性材料（電子供与性材料）とを含む複合材料を用いることもできる。
発光層１９３は、発光物質を含む層である。発光層１９３は、１種または複数種の発光物質を有することができる。発光物質としては、青色、紫色、青紫色、緑色、黄緑色、黄色、橙色、赤色などの発光色を呈する物質を適宜用いる。また、発光物質として、近赤外光を発する物質を用いることもできる。
発光物質としては、蛍光材料、燐光材料、ＴＡＤＦ材料、量子ドット材料などが挙げられる。
蛍光材料としては、例えば、ピレン誘導体、アントラセン誘導体、トリフェニレン誘導体、フルオレン誘導体、カルバゾール誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ジベンゾキノキサリン誘導体、キノキサリン誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、フェナントレン誘導体、ナフタレン誘導体などが挙げられる。
燐光材料としては、例えば、４Ｈ－トリアゾール骨格、１Ｈ－トリアゾール骨格、イミダゾール骨格、ピリミジン骨格、ピラジン骨格、またはピリジン骨格を有する有機金属錯体（特にイリジウム錯体）、電子吸引基を有するフェニルピリジン誘導体を配位子とする有機金属錯体（特にイリジウム錯体）、白金錯体、希土類金属錯体等が挙げられる。
発光層１９３は、発光物質（ゲスト材料）に加えて、１種または複数種の有機化合物（ホスト材料、アシスト材料等）を有していてもよい。１種または複数種の有機化合物としては、正孔輸送性材料及び電子輸送性材料の一方または双方を用いることができる。また、１種または複数種の有機化合物として、バイポーラ性材料、またはＴＡＤＦ材料を用いてもよい。
発光層１９３は、例えば、燐光材料と、励起錯体を形成しやすい組み合わせである正孔輸送性材料及び電子輸送性材料と、を有することが好ましい。このような構成とすることにより、励起錯体から発光物質（燐光材料）へのエネルギー移動であるＥｘＴＥＴ（Ｅｘｃｉｐｌｅｘ－Ｔｒｉｐｌｅｔ Ｅｎｅｒｇｙ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）を用いた発光を効率よく得ることができる。発光物質の最も低エネルギー側の吸収帯の波長と重なるような発光を呈する励起錯体を形成するような組み合わせを選択することで、エネルギー移動がスムーズとなり、効率よく発光を得ることができる。この構成により、発光デバイスの高効率、低電圧駆動、長寿命を同時に実現できる。
励起錯体を形成する材料の組み合わせとしては、正孔輸送性材料のＨＯＭＯ準位（最高被占有軌道準位）が電子輸送性材料のＨＯＭＯ準位以上の値であると好ましい。正孔輸送性材料のＬＵＭＯ準位（最低空軌道準位）が電子輸送性材料のＬＵＭＯ準位以上の値であると好ましい。材料のＬＵＭＯ準位及びＨＯＭＯ準位は、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定によって測定される材料の電気化学特性（還元電位及び酸化電位）から導出することができる。
励起錯体の形成は、例えば正孔輸送性材料の発光スペクトル、電子輸送性材料の発光スペクトル、及びこれら材料を混合した混合膜の発光スペクトルを比較し、混合膜の発光スペクトルが、各材料の発光スペクトルよりも長波長シフトする（または長波長側に新たなピークを持つ）現象を観測することにより確認することができる。または、正孔輸送性材料の過渡フォトルミネッセンス（ＰＬ）、電子輸送性材料の過渡ＰＬ、及びこれら材料を混合した混合膜の過渡ＰＬを比較し、混合膜の過渡ＰＬ寿命が、各材料の過渡ＰＬ寿命よりも長寿命成分を有する、または遅延成分の割合が大きくなるなどの過渡応答の違いを観測することにより、確認することができる。また、上述の過渡ＰＬは過渡エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）と読み替えても構わない。すなわち、正孔輸送性材料の過渡ＥＬ、電子輸送性材料の過渡ＥＬ、及びこれらの混合膜の過渡ＥＬを比較し、過渡応答の違いを観測することによっても、励起錯体の形成を確認することができる。
活性層１８３は、半導体を含む。当該半導体としては、シリコンなどの無機半導体、及び、有機化合物を含む有機半導体が挙げられる。本実施の形態では、活性層が有する半導体として、有機半導体を用いる例を示す。有機半導体を用いることで、発光層１９３と、活性層１８３と、を同じ方法（例えば、真空蒸着法）で形成することができ、製造装置を共通化できるため好ましい。
活性層１８３が有するｎ型半導体の材料としては、フラーレン（例えばＣ６０、Ｃ７０等）、フラーレン誘導体等の電子受容性の有機半導体材料が挙げられる。フラーレンは、サッカーボールのような形状を有し、当該形状はエネルギー的に安定である。フラーレンは、ＨＯＭＯ準位及びＬＵＭＯ準位の双方が深い（低い）。フラーレンは、ＬＵＭＯ準位が深いため、電子受容性（アクセプター性）が極めて高い。通常、ベンゼンのように、平面にπ電子共役（共鳴）が広がると、電子供与性（ドナー性）が高くなるが、フラーレンは球体形状であるため、π電子が大きく広がっているにも関わらず、電子受容性が高くなる。電子受容性が高いと、電荷分離を高速に効率よく起こすため、受光デバイスとして有益である。Ｃ６０、Ｃ７０ともに可視光領域に広い吸収帯を有しており、特にＣ７０はＣ６０に比べてπ電子共役系が大きく、長波長領域にも広い吸収帯を有するため好ましい。
また、ｎ型半導体の材料としては、キノリン骨格を有する金属錯体、ベンゾキノリン骨格を有する金属錯体、オキサゾール骨格を有する金属錯体、チアゾール骨格を有する金属錯体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、オキサゾール誘導体、チアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、キノリン誘導体、ベンゾキノリン誘導体、キノキサリン誘導体、ジベンゾキノキサリン誘導体、ピリジン誘導体、ビピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、クマリン誘導体、ローダミン誘導体、トリアジン誘導体、キノン誘導体等が挙げられる。
活性層１８３が有するｐ型半導体の材料としては、銅（ＩＩ）フタロシアニン（Ｃｏｐｐｅｒ（ＩＩ） ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ；ＣｕＰｃ）、テトラフェニルジベンゾペリフランテン（Ｔｅｔｒａｐｈｅｎｙｌｄｉｂｅｎｚｏｐｅｒｉｆｌａｎｔｈｅｎｅ；ＤＢＰ）、亜鉛フタロシアニン（Ｚｉｎｃ Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ；ＺｎＰｃ）、スズフタロシアニン（ＳｎＰｃ）、キナクリドン等の電子供与性の有機半導体材料が挙げられる。
また、ｐ型半導体の材料としては、カルバゾール誘導体、チオフェン誘導体、フラン誘導体、芳香族アミン骨格を有する化合物等が挙げられる。さらに、ｐ型半導体の材料としては、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、ピレン誘導体、トリフェニレン誘導体、フルオレン誘導体、ピロール誘導体、ベンゾフラン誘導体、ベンゾチオフェン誘導体、インドール誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、インドロカルバゾール誘導体、ポルフィリン誘導体、フタロシアニン誘導体、ナフタロシアニン誘導体、キナクリドン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体、ポリチオフェン誘導体等が挙げられる。
電子供与性の有機半導体材料のＨＯＭＯ準位は、電子受容性の有機半導体材料のＨＯＭＯ準位よりも浅い（高い）ことが好ましい。電子供与性の有機半導体材料のＬＵＭＯ準位は、電子受容性の有機半導体材料のＬＵＭＯ準位よりも浅い（高い）ことが好ましい。
電子受容性の有機半導体材料として、球状のフラーレンを用い、電子供与性の有機半導体材料として、平面に近い形状の有機半導体材料を用いることが好ましい。似た形状の分子同士は集まりやすい傾向にあり、同種の分子が凝集すると、分子軌道のエネルギー準位が近いため、キャリア輸送性を高めることができる。
例えば、活性層１８３は、ｎ型半導体とｐ型半導体と共蒸着して形成することが好ましい。
発光層と活性層を兼ねる層１８６は、上述の発光物質、ｎ型半導体、及びｐ型半導体を用いて形成することが好ましい。
正孔注入層１８１、正孔輸送層１８２、活性層１８３、発光層１９３、電子輸送層１８４、電子注入層１８５、及び、発光層と活性層を兼ねる層１８６には低分子系化合物及び高分子系化合物のいずれを用いることもでき、無機化合物を含んでいてもよい。各層は、蒸着法（真空蒸着法を含む）、転写法、印刷法、インクジェット法、塗布法等の方法で形成することができる。
以下では、図９～図１１を用いて、本発明の一態様の表示装置が有する受発光デバイス及び発光デバイスの詳細な構成について説明する。
本発明の一態様の表示装置は、発光デバイスが形成されている基板とは反対方向に光を射出するトップエミッション型、発光デバイスが形成されている基板側に光を射出するボトムエミッション型、両面に光を射出するデュアルエミッション型のいずれであってもよい。
図９～図１１では、トップエミッション型の表示装置を例に挙げて説明する。
［構成例１］
図９Ａ、図９Ｂに示す表示装置は、基板１５１上に、トランジスタを有する層５５を介して、青色（Ｂ）の光を発する発光デバイス４７Ｂ、緑色（Ｇ）の光を発する発光デバイス４７Ｇ、赤色（Ｒ）の光を発し、かつ、受光機能を有する受発光デバイス４７Ｒ（ＰＤ）を有する。
図９Ａでは、受発光デバイス４７Ｒ（ＰＤ）が発光デバイスとして機能する場合を示す。図９Ａでは、発光デバイス４７Ｂが青色の光を発し、発光デバイス４７Ｇが緑色の光を発し、受発光デバイス４７Ｒ（ＰＤ）が赤色の光を発している例を示す。
図９Ｂでは、受発光デバイス４７Ｒ（ＰＤ）が受光デバイスとして機能する場合を示す。図９Ｂでは、発光デバイス４７Ｂが発する青色の光と、発光デバイス４７Ｇが発する緑色の光と、を、受発光デバイス４７Ｒ（ＰＤ）が検出している例を示す。
発光デバイス４７Ｂ、発光デバイス４７Ｇ、及び受発光デバイス４７Ｒ（ＰＤ）は、それぞれ、画素電極１９１及び共通電極１１５を有する。本実施の形態では、画素電極１９１が陽極として機能し、共通電極１１５が陰極として機能する場合を例に挙げて説明する。
本実施の形態では、発光デバイスと同様に、受発光デバイス４７Ｒ（ＰＤ）においても、画素電極１９１が陽極として機能し、共通電極１１５が陰極として機能するものとして説明する。つまり、受発光デバイス４７Ｒ（ＰＤ）は、画素電極１９１と共通電極１１５との間に逆バイアスをかけて駆動することで、受発光デバイス４７Ｒ（ＰＤ）に入射する光を検出し、電荷を発生させ、電流として取り出すことができる。
共通電極１１５は、発光デバイス４７Ｂ、発光デバイス４７Ｇ、及び受発光デバイス４７Ｒ（ＰＤ）に共通で用いられる。発光デバイス４７Ｂ、発光デバイス４７Ｇ、及び受発光デバイス４７Ｒ（ＰＤ）が有する画素電極１９１は、互いに電気的に絶縁されている（電気的に分離されている、ともいう）。
発光デバイス４７Ｂ、発光デバイス４７Ｇ、及び受発光デバイス４７Ｒ（ＰＤ）が有する一対の電極の材料及び膜厚等は等しくすることができる。これにより、表示装置の作製コストの削減及び作製工程の簡略化ができる。
図９Ａ、図９Ｂに示す表示装置の構成について、具体的に説明する。
発光デバイス４７Ｂは、画素電極１９１上に、バッファ層１９２Ｂ、発光層１９３Ｂ、及びバッファ層１９４Ｂをこの順で有する。発光層１９３Ｂは、青色の光を発する発光物質を有する。発光デバイス４７Ｂは、青色の光を発する機能を有する。
発光デバイス４７Ｇは、画素電極１９１上に、バッファ層１９２Ｇ、発光層１９３Ｇ、及びバッファ層１９４Ｇをこの順で有する。発光層１９３Ｇは、緑色の光を発する発光物質を有する。発光デバイス４７Ｇは、緑色の光を発する機能を有する。
受発光デバイス４７Ｒ（ＰＤ）は、画素電極１９１上に、バッファ層１９２Ｒ、活性層１８３、発光層１９３Ｒ、及びバッファ層１９４Ｒをこの順で有する。発光層１９３Ｒは、赤色の光を発する発光物質を有する。活性層１８３は、赤色の光よりも短波長の光（例えば、緑色の光及び青色の光の一方または双方）を吸収する有機化合物を有する。なお、活性層１８３には、可視光だけでなく、紫外光を吸収する有機化合物を用いてもよい。受発光デバイス４７Ｒ（ＰＤ）は、赤色の光を発する機能を有する。受発光デバイス４７Ｒ（ＰＤ）は、発光デバイス４７Ｇ及び発光デバイス４７Ｂの少なくとも一方の発光を検出する機能を有し、双方の発光を検出する機能を有することが好ましい。
活性層１８３は、赤色の光を吸収しにくく、かつ、赤色の光よりも短波長の光を吸収する有機化合物を有することが好ましい。これにより、受発光デバイス４７Ｒ（ＰＤ）は、赤色の光を効率よく発する機能と、赤色の光よりも短波長の光を精度よく検出する機能とを、備えることができる。
画素電極１９１、バッファ層１９２Ｒ、バッファ層１９２Ｇ、バッファ層１９２Ｂ、活性層１８３、発光層１９３Ｒ、発光層１９３Ｇ、発光層１９３Ｂ、バッファ層１９４Ｒ、バッファ層１９４Ｇ、バッファ層１９４Ｂ、及び共通電極１１５は、それぞれ、単層構造であってもよく、積層構造であってもよい。
図９Ａ、図９Ｂに示す表示装置において、バッファ層、活性層、及び発光層は、デバイスごとに作り分けられる層である。
バッファ層１９２Ｒ、１９２Ｇ、１９２Ｂは、それぞれ、正孔注入層及び正孔輸送層の一方または双方を有することができる。さらに、バッファ層１９２Ｒ、１９２Ｇ、１９２Ｂは、電子ブロック層を有していてもよい。バッファ層１９４Ｂ、１９４Ｇ、１９４Ｒは、それぞれ、電子注入層及び電子輸送層の一方または双方を有することができる。さらに、バッファ層１９４Ｒ、１９４Ｇ、１９４Ｂは、正孔ブロック層を有していてもよい。なお、発光デバイスを構成する各層の材料等については、上述の受発光デバイスを構成する各層の説明を参照できる。
［構成例２］
図１０Ａ、図１０Ｂに示すように、発光デバイス４７Ｂ、発光デバイス４７Ｇ、及び受発光デバイス４７Ｒ（ＰＤ）は、一対の電極間に、共通の層を有していてもよい。これにより、作製工程を大幅に増やすことなく、表示装置に受発光デバイスを内蔵することができる。
図１０Ａに示す発光デバイス４７Ｂ、発光デバイス４７Ｇ、及び受発光デバイス４７Ｒ（ＰＤ）は、図９Ａ、図９Ｂに示す構成に加えて、共通層１１２及び共通層１１４を有する。
図１０Ｂに示す発光デバイス４７Ｂ、発光デバイス４７Ｇ、及び受発光デバイス４７Ｒ（ＰＤ）は、バッファ層１９２Ｒ、１９２Ｇ、１９２Ｂ及びバッファ層１９４Ｒ、１９４Ｇ、１９４Ｂを有さず、共通層１１２及び共通層１１４を有する点で、図９Ａ、図９Ｂに示す構成と異なる。
共通層１１２は、正孔注入層及び正孔輸送層の一方または双方を有することができる。共通層１１４は、電子注入層及び電子輸送層の一方または双方を有することができる。
共通層１１２及び共通層１１４は、それぞれ、単層構造であってもよく、積層構造であってもよい。
［構成例３］
図１１Ａに示す表示装置は、受発光デバイス４７Ｒ（ＰＤ）に、図８Ｃに示す積層構造を適用した例である。
受発光デバイス４７Ｒ（ＰＤ）は、画素電極１９１上に、正孔注入層１８１、活性層１８３、正孔輸送層１８２Ｒ、発光層１９３Ｒ、電子輸送層１８４、電子注入層１８５、及び共通電極１１５をこの順で有する。
正孔注入層１８１、電子輸送層１８４、電子注入層１８５、及び共通電極１１５は、発光デバイス４７Ｇ及び発光デバイス４７Ｂと共通の層である。
発光デバイス４７Ｇは、画素電極１９１上に、正孔注入層１８１、正孔輸送層１８２Ｇ、発光層１９３Ｇ、電子輸送層１８４、電子注入層１８５、及び共通電極１１５をこの順で有する。
発光デバイス４７Ｂは、画素電極１９１上に、正孔注入層１８１、正孔輸送層１８２Ｂ、発光層１９３Ｂ、電子輸送層１８４、電子注入層１８５、及び共通電極１１５をこの順で有する。
本実施の形態の表示装置が有する発光デバイスには、マイクロキャビティ構造が適用されていることが好ましい。したがって、発光デバイスが有する一対の電極の一方は、可視光に対する透過性及び反射性を有する電極（半透過・半反射電極）を有することが好ましく、他方は、可視光に対する反射性を有する電極（反射電極）を有することが好ましい。発光デバイスがマイクロキャビティ構造を有することで、発光層から得られる発光を両電極間で共振させ、発光デバイスから射出される光を強めることができる。
なお、半透過・半反射電極は、反射電極と可視光に対する透過性を有する電極（透明電極ともいう）との積層構造とすることができる。本明細書等では、それぞれ、半透過・半反射電極の一部として機能する、反射電極を画素電極または共通電極と記し、透明電極を光学調整層と記すことがあるが、透明電極（光学調整層）も、画素電極または共通電極としての機能を有するといえることがある。
透明電極の光の透過率は、４０％以上とする。例えば、発光デバイスには、可視光（波長４００ｎｍ以上７５０ｎｍ未満の光）の透過率が４０％以上である電極を用いることが好ましい。また、半透過・半反射電極の可視光の反射率は、１０％以上９５％以下、好ましくは３０％以上８０％以下とする。反射電極の可視光の反射率は、４０％以上１００％以下、好ましくは７０％以上１００％以下とする。また、これらの電極の抵抗率は、１×１０－２Ωｃｍ以下が好ましい。なお、表示装置に、近赤外光を発する発光デバイスを用いる場合、これらの電極の近赤外光（波長７５０ｎｍ以上１３００ｎｍ以下の光）の透過率、反射率も上記数値範囲であることが好ましい。
正孔輸送層１８２Ｂ、１８２Ｇ、１８２Ｒは、それぞれ、光学調整層としての機能を有していてもよい。具体的には、発光デバイス４７Ｂは、一対の電極間の光学距離が青色の光を強める光学距離となるように、正孔輸送層１８２Ｂの膜厚を調整することが好ましい。同様に、発光デバイス４７Ｇは、一対の電極間の光学距離が緑色の光を強める光学距離となるように、正孔輸送層１８２Ｇの膜厚を調整することが好ましい。そして、受発光デバイス４７Ｒ（ＰＤ）は、一対の電極間の光学距離が赤色の光を強める光学距離となるように、正孔輸送層１８２Ｒの膜厚を調整することが好ましい。光学調整層として用いる層は、正孔輸送層に限定されない。なお、半透過・半反射電極が、反射電極と透明電極との積層構造の場合、一対の電極間の光学距離とは、一対の反射電極間の光学距離を示す。
［構成例４］
図１１Ｂに示す表示装置は、受発光デバイス４７Ｒ（ＰＤ）に、図８Ｄに示す積層構造を適用した例である。
受発光デバイス４７Ｒ（ＰＤ）は、画素電極１９１上に、正孔注入層１８１、活性層１８３、発光層１９３Ｒ、電子輸送層１８４、電子注入層１８５、及び共通電極１１５をこの順で有する。
正孔注入層１８１、電子輸送層１８４、電子注入層１８５、及び共通電極１１５は、発光デバイス４７Ｇ及び発光デバイス４７Ｂと共通の層である。
発光デバイス４７Ｇは、画素電極１９１上に、正孔注入層１８１、正孔輸送層１８２Ｇ、発光層１９３Ｇ、電子輸送層１８４、電子注入層１８５、及び共通電極１１５をこの順で有する。
発光デバイス４７Ｂは、画素電極１９１上に、正孔注入層１８１、正孔輸送層１８２Ｂ、発光層１９３Ｂ、電子輸送層１８４、電子注入層１８５、及び共通電極１１５をこの順で有する。
正孔輸送層は、発光デバイス４７Ｇ及び発光デバイス４７Ｂに設けられ、受発光デバイス４７Ｒ（ＰＤ）には設けられていない。このように、活性層及び発光層以外にも、発光デバイス及び受発光デバイスのうち一方にのみ設けられている層があってもよい。
以下では、図１２～図１７を用いて、本発明の一態様の表示装置の詳細な構成について説明する。
［表示装置１０Ａ］
図１２Ａ、図１２Ｂに表示装置１０Ａの断面図を示す。
表示装置１０Ａは、発光デバイス１９０Ｂ、発光デバイス１９０Ｇ、及び受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤを有する。
発光デバイス１９０Ｂは、画素電極１９１、バッファ層１９２Ｂ、発光層１９３Ｂ、バッファ層１９４Ｂ、及び共通電極１１５を有する。発光デバイス１９０Ｂは、青色の光２１Ｂを発する機能を有する。
発光デバイス１９０Ｇは、画素電極１９１、バッファ層１９２Ｇ、発光層１９３Ｇ、バッファ層１９４Ｇ、及び共通電極１１５を有する。発光デバイス１９０Ｇは、緑色の光２１Ｇを発する機能を有する。
受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤは、画素電極１９１、バッファ層１９２Ｒ、活性層１８３、発光層１９３Ｒ、バッファ層１９４Ｒ、及び共通電極１１５を有する。受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤは、赤色の光２１Ｒを発する機能と、光２２を検出する機能と、を有する。
図１２Ａでは、受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤが発光デバイスとして機能する場合を示す。図１２Ａでは、発光デバイス１９０Ｂが青色の光を発し、発光デバイス１９０Ｇが緑色の光を発し、受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤが赤色の光を発している例を示す。
図１２Ｂでは、受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤが受光デバイスとして機能する場合を示す。図１２Ｂでは、発光デバイス１９０Ｂが発する青色の光と、発光デバイス１９０Ｇが発する緑色の光と、を、受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤが検出している例を示す。
画素電極１９１は、絶縁層２１４上に位置する。画素電極１９１の端部は、隔壁２１６によって覆われている。互いに隣り合う２つの画素電極１９１は隔壁２１６によって互いに電気的に絶縁されている（電気的に分離されている、ともいう）。
隔壁２１６としては、有機絶縁膜が好適である。有機絶縁膜に用いることができる材料としては、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミドアミド樹脂、シロキサン樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂、フェノール樹脂、及びこれら樹脂の前駆体等が挙げられる。隔壁２１６は、可視光を透過する層である。詳細は後述するが、隔壁２１６の代わりに、可視光を遮る隔壁２１７を設けてもよい。
表示装置１０Ａは、一対の基板（基板１５１及び基板１５２）間に、受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤ、発光デバイス１９０Ｇ、発光デバイス１９０Ｂ、及びトランジスタ４２等を有する。
受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤは、光を検出する機能を有する。具体的には、受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤは、表示装置１０Ａの外部から入射される光２２を受光し、電気信号に変換する、光電変換デバイスである。光２２は、発光デバイス１９０Ｇ及び発光デバイス１９０Ｂの一方または双方の発光を対象物が反射した光ということもできる。また、光２２は、レンズを介して受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤに入射してもよい。
発光デバイス１９０は、可視光を発する機能を有する。具体的には、発光デバイス１９０は、画素電極１９１と共通電極１１５との間に電圧を印加することで、基板１５２側に光を射出する電界発光デバイスである（光２１Ｇ、光２１Ｂ参照）。
バッファ層１９２、発光層１９３、及びバッファ層１９４は、有機層（有機化合物を含む層）またはＥＬ層ということもできる。画素電極１９１は可視光を反射する機能を有することが好ましい。共通電極１１５は可視光を透過する機能を有する。
画素電極１９１は、絶縁層２１４に設けられた開口を介して、トランジスタ４２が有するソースまたはドレインと電気的に接続される。トランジスタ４２は、発光デバイスまたは受発光デバイスの駆動を制御する機能を有する。
受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤと電気的に接続される回路の少なくとも一部は、各色の発光デバイス１９０と電気的に接続される回路と同一の材料及び同一の工程で形成されることが好ましい。これにより、２つの回路を別々に形成する場合に比べて、表示装置の厚さを薄くすることができ、また、作製工程を簡略化できる。
受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤ及び各色の発光デバイス１９０は、それぞれ、保護層１９５に覆われていることが好ましい。図１２Ａ等では、保護層１９５が、共通電極１１５上に接して設けられている。保護層１９５を設けることで、受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤ及び各色の発光デバイスなどの不純物が入り込むことを抑制し、受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤ及び各色の発光デバイを高めることができる。また、接着層１４２によって、保護層１９５と基板１５２とが貼り合わされている。
基板１５２の基板１５１側の面には、遮光層ＢＭが設けられている。遮光層ＢＭは、各色の発光デバイス１９０と重なる位置、及び、受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤと重なる位置に開口を有する。なお、本明細書等において、発光デバイス１９０と重なる位置とは、具体的には、発光デバイス１９０の発光領域と重なる位置を指す。同様に、受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤと重なる位置とは、具体的には、受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤの発光領域及び受光領域と重なる位置を指す。
図１２Ｂに示すように、発光デバイス１９０の発光が対象物によって反射された光を受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤは検出することができる。しかし、発光デバイス１９０の発光が、表示装置１０Ａ内で反射され、対象物を介さずに、受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤに入射されてしまう場合がある。遮光層ＢＭは、このような迷光の影響を抑制することができる。例えば、遮光層ＢＭが設けられていない場合、発光デバイス１９０Ｇが発した光２３は、基板１５２で反射され、反射光２４が受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤに入射することがある。遮光層ＢＭを設けることで、反射光２４が受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤに入射することを抑制できる。これにより、ノイズを低減し、受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤを用いたセンサの感度を高めることができる。
遮光層ＢＭとしては、発光デバイスからの発光を遮る材料を用いることができる。遮光層ＢＭは、可視光を吸収することが好ましい。遮光層ＢＭとして、例えば、金属材料、又は、顔料（カーボンブラックなど）もしくは染料を含む樹脂材料等を用いてブラックマトリクスを形成することができる。遮光層ＢＭは、赤色のカラーフィルタ、緑色のカラーフィルタ、及び青色のカラーフィルタの積層構造であってもよい。
［表示装置１０Ｂ］
図１３Ａに示す表示装置１０Ｂは、発光デバイス１９０及び受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤが、それぞれ、バッファ層１９２及びバッファ層１９４を有さず、共通層１１２及び共通層１１４を有する点で、表示装置１０Ａと異なる。なお、以降の表示装置の説明において、先に説明した表示装置と同様の構成については、説明を省略することがある。
なお、発光デバイス１９０Ｂ、発光デバイス１９０Ｇ、及び受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤの積層構造は、表示装置１０Ａ、１０Ｂに示す構成に限られない。各デバイスには、例えば、図８～図１１に示す積層構造などを適宜適用することができる。
［表示装置１０Ｃ］
図１３Ｂに示す表示装置１０Ｃは、基板１５１及び基板１５２を有さず、基板１５３、基板１５４、接着層１５５、及び絶縁層２１２を有する点で、表示装置１０Ｂと異なる。
基板１５３と絶縁層２１２とは接着層１５５によって貼り合わされている。基板１５４と保護層１９５とは接着層１４２によって貼り合わされている。
表示装置１０Ｃは、作製基板上に形成された絶縁層２１２、トランジスタ４２、受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤ、及び発光デバイス１９０等を、基板１５３上に転置することで作製される構成である。基板１５３及び基板１５４は、それぞれ、可撓性を有することが好ましい。これにより、表示装置１０Ｃの可撓性を高めることができる。例えば、基板１５３及び基板１５４には、それぞれ、樹脂を用いることが好ましい。
基板１５３及び基板１５４としては、それぞれ、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）樹脂、ポリアミド樹脂（ナイロン、アラミド等）、ポリシロキサン樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂、ＡＢＳ樹脂、セルロースナノファイバー等を用いることができる。基板１５３及び基板１５４の一方または双方に、可撓性を有する程度の厚さのガラスを用いてもよい。
本実施の形態の表示装置が有する基板には、光学等方性が高いフィルムを用いてもよい。光学等方性が高いフィルムとしては、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ、セルローストリアセテートともいう）フィルム、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）フィルム、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）フィルム、及びアクリルフィルム等が挙げられる。
以下では、図１４～図１７を用いて、本発明の一態様の表示装置の、より詳細な構成について説明する。
［表示装置１００Ａ］
図１４に表示装置１００Ａの斜視図を示し、図１５に、表示装置１００Ａの断面図を示す。
表示装置１００Ａは、基板１５２と基板１５１とが貼り合わされた構成を有する。図１４では、基板１５２を破線で明示している。
表示装置１００Ａは、表示部１６２、回路１６４、配線１６５等を有する。図１４では表示装置１００ＡにＩＣ（集積回路）１７３及びＦＰＣ１７２が実装されている例を示している。そのため、図１４に示す構成は、表示装置１００Ａ、ＩＣ、及びＦＰＣを有する表示モジュールということもできる。
回路１６４としては、例えば走査線駆動回路を用いることができる。
配線１６５は、表示部１６２及び回路１６４に信号及び電力を供給する機能を有する。当該信号及び電力は、ＦＰＣ１７２を介して外部から、またはＩＣ１７３から配線１６５に入力される。
図１４では、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式またはＣＯＦ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｆｉｌｍ）方式等により、基板１５１にＩＣ１７３が設けられている例を示す。ＩＣ１７３は、例えば走査線駆動回路または信号線駆動回路などを有するＩＣを適用できる。なお、表示装置１００Ａ及び表示モジュールは、ＩＣを設けない構成としてもよい。また、ＩＣを、ＣＯＦ方式等により、ＦＰＣに実装してもよい。
図１５に、図１４で示した表示装置１００Ａの、ＦＰＣ１７２を含む領域の一部、回路１６４を含む領域の一部、表示部１６２を含む領域の一部、及び、端部を含む領域の一部をそれぞれ切断したときの断面の一例を示す。
図１５に示す表示装置１００Ａは、基板１５１と基板１５２の間に、トランジスタ２０１、トランジスタ２０５、トランジスタ２０６、トランジスタ２０７、発光デバイス１９０Ｂ、発光デバイス１９０Ｇ、受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤ等を有する。
基板１５２と絶縁層２１４は接着層１４２を介して接着されている。発光デバイス１９０Ｂ、発光デバイス１９０Ｇ、受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤの封止には、固体封止構造または中空封止構造などが適用できる。図１５では、基板１５２、接着層１４２、及び絶縁層２１４に囲まれた空間１４３が、不活性ガス（窒素やアルゴンなど）で充填されており、中空封止構造が適用されている。接着層１４２は、発光デバイス１９０Ｂ、発光デバイス１９０Ｇ、受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤと重ねて設けられていてもよい。また、基板１５２、接着層１４２、及び絶縁層２１４に囲まれた空間１４３を、接着層１４２とは異なる樹脂で充填してもよい。
発光デバイス１９０Ｂは、絶縁層２１４側から画素電極１９１、共通層１１２、発光層１９３Ｂ、共通層１１４、及び共通電極１１５の順に積層された積層構造を有する。画素電極１９１は、絶縁層２１４に設けられた開口を介して、トランジスタ２０７が有する導電層２２２ｂと接続されている。トランジスタ２０７は、発光デバイス１９０Ｂの駆動を制御する機能を有する。画素電極１９１の端部は、隔壁２１６によって覆われている。画素電極１９１は可視光を反射する材料を含み、共通電極１１５は可視光を透過する材料を含む。
発光デバイス１９０Ｇは、絶縁層２１４側から画素電極１９１、共通層１１２、発光層１９３Ｇ、共通層１１４、及び共通電極１１５の順に積層された積層構造を有する。画素電極１９１は、絶縁層２１４に設けられた開口を介して、トランジスタ２０６が有する導電層２２２ｂと接続されている。トランジスタ２０６は、発光デバイス１９０Ｇの駆動を制御する機能を有する。
受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤは、絶縁層２１４側から画素電極１９１、共通層１１２、活性層１８３、発光層１９３Ｒ、共通層１１４、及び共通電極１１５の順に積層された積層構造を有する。画素電極１９１は、絶縁層２１４に設けられた開口を介して、トランジスタ２０５が有する導電層２２２ｂと電気的に接続されている。トランジスタ２０５は、受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤの駆動を制御する機能を有する。
発光デバイス１９０Ｂ、発光デバイス１９０Ｇ、受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤが発する光は、基板１５２側に射出される。また、受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤには、基板１５２及び空間１４３を介して、光が入射する。基板１５２には、可視光に対する透過性が高い材料を用いることが好ましい。
画素電極１９１は同一の材料及び同一の工程で作製することができる。共通層１１２、共通層１１４、及び共通電極１１５は、発光デバイス１９０Ｂ、発光デバイス１９０Ｇ、受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤに共通して用いられる。受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤは、赤色の光を呈する発光デバイスの構成に活性層１８３を追加した構成である。また、発光デバイス１９０Ｂ、発光デバイス１９０Ｇ、受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤは、活性層１８３と各色の発光層１９３の構成が異なる以外は全て共通の構成とすることができる。これにより、作製工程を大幅に増やすことなく、表示装置１００Ａの表示部１６２に受光機能を付加することができる。
基板１５２の基板１５１側の面には、遮光層ＢＭが設けられている。遮光層ＢＭは、発光デバイス１９０Ｂ、発光デバイス１９０Ｇ、受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤのそれぞれと重なる位置に開口を有する。遮光層ＢＭを設けることで、受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤが光を検出する範囲を制御することができる。また、遮光層ＢＭを有することで、対象物を介さずに、発光デバイス１９０から受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤに光が直接入射することを抑制できる。したがって、ノイズが少なく感度の高いセンサを実現できる。
トランジスタ２０１、トランジスタ２０５、トランジスタ２０６、及びトランジスタ２０７は、いずれも基板１５１上に形成されている。これらのトランジスタは、同一の材料及び同一の工程により作製することができる。
基板１５１上には、絶縁層２１１、絶縁層２１３、絶縁層２１５、及び絶縁層２１４がこの順で設けられている。絶縁層２１１は、その一部が各トランジスタのゲート絶縁層として機能する。絶縁層２１３は、その一部が各トランジスタのゲート絶縁層として機能する。絶縁層２１５は、トランジスタを覆って設けられる。絶縁層２１４は、トランジスタを覆って設けられ、平坦化層としての機能を有する。なお、ゲート絶縁層の数及びトランジスタを覆う絶縁層の数は限定されず、それぞれ単層であっても２層以上であってもよい。
トランジスタを覆う絶縁層の少なくとも一層に、水や水素などの不純物が拡散しにくい材料を用いることが好ましい。これにより、絶縁層をバリア層として機能させることができる。このような構成とすることで、トランジスタに外部から不純物が拡散することを効果的に抑制でき、表示装置の信頼性を高めることができる。
絶縁層２１１、絶縁層２１３、及び絶縁層２１５としては、それぞれ、無機絶縁膜を用いることが好ましい。無機絶縁膜としては、例えば、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、窒化アルミニウム膜などを用いることができる。また、酸化ハフニウム膜、酸化窒化ハフニウム膜、窒化酸化ハフニウム膜、酸化イットリウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化ガリウム膜、酸化タンタル膜、酸化マグネシウム膜、酸化ランタン膜、酸化セリウム膜、及び酸化ネオジム膜等を用いてもよい。また、上述の絶縁膜を２以上積層して用いてもよい。なお、基板１５１とトランジスタとの間に下地膜を設けてもよい。当該下地膜にも上記の無機絶縁膜を用いることができる。
ここで、有機絶縁膜は、無機絶縁膜に比べてバリア性が低いことが多い。そのため、有機絶縁膜は、表示装置１００Ａの端部近傍に開口を有することが好ましい。これにより、表示装置１００Ａの端部から有機絶縁膜を介して不純物が入り込むことを抑制することができる。または、有機絶縁膜の端部が表示装置１００Ａの端部よりも内側にくるように有機絶縁膜を形成し、表示装置１００Ａの端部に有機絶縁膜が露出しないようにしてもよい。
平坦化層として機能する絶縁層２１４には、有機絶縁膜が好適である。有機絶縁膜に用いることができる材料としては、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミドアミド樹脂、シロキサン樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂、フェノール樹脂、及びこれら樹脂の前駆体等が挙げられる。
図１５に示す領域２２８では、絶縁層２１４に開口が形成されている。これにより、絶縁層２１４に有機絶縁膜を用いる場合であっても、絶縁層２１４を介して外部から表示部１６２に不純物が入り込むことを抑制できる。したがって、表示装置１００Ａの信頼性を高めることができる。
トランジスタ２０１、トランジスタ２０５、トランジスタ２０６、及びトランジスタ２０７は、ゲートとして機能する導電層２２１、ゲート絶縁層として機能する絶縁層２１１、ソース及びドレインとして機能する導電層２２２ａ及び導電層２２２ｂ、半導体層２３１、ゲート絶縁層として機能する絶縁層２１３、並びに、ゲートとして機能する導電層２２３を有する。ここでは、同一の導電膜を加工して得られる複数の層に、同じハッチングパターンを付している。絶縁層２１１は、導電層２２１と半導体層２３１との間に位置する。絶縁層２１３は、導電層２２３と半導体層２３１との間に位置する。
本実施の形態の表示装置が有するトランジスタの構造は特に限定されない。例えば、プレーナ型のトランジスタ、スタガ型のトランジスタ、逆スタガ型のトランジスタ等を用いることができる。また、トップゲート型またはボトムゲート型のいずれのトランジスタ構造としてもよい。または、チャネルが形成される半導体層の上下にゲートが設けられていてもよい。
トランジスタ２０１、トランジスタ２０５、トランジスタ２０６、及びトランジスタ２０７には、チャネルが形成される半導体層を２つのゲートで挟持する構成が適用されている。２つのゲートを接続し、これらに同一の信号を供給することによりトランジスタを駆動してもよい。または、２つのゲートのうち、一方に閾値電圧を制御するための電位を供給し、他方に駆動のための電位を供給することで、トランジスタの閾値電圧を制御してもよい。
トランジスタに用いる半導体材料の結晶性についても特に限定されず、非晶質半導体、結晶性を有する半導体（微結晶半導体、多結晶半導体、単結晶半導体、または一部に結晶領域を有する半導体）のいずれを用いてもよい。結晶性を有する半導体を用いると、トランジスタ特性の劣化を抑制できるため好ましい。
トランジスタの半導体層は、金属酸化物（酸化物半導体ともいう）を有することが好ましい。または、トランジスタの半導体層は、シリコンを有していてもよい。シリコンとしては、アモルファスシリコン、結晶性のシリコン（低温ポリシリコン、単結晶シリコンなど）などが挙げられる。
半導体層は、例えば、インジウムと、Ｍ（Ｍは、ガリウム、アルミニウム、シリコン、ホウ素、イットリウム、スズ、銅、バナジウム、ベリリウム、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、及びマグネシウムから選ばれた一種または複数種）と、亜鉛と、を有することが好ましい。特に、Ｍは、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、及びスズから選ばれた一種または複数種であることが好ましい。
特に、半導体層として、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、及び亜鉛（Ｚｎ）を含む酸化物（ＩＧＺＯとも記す）を用いることが好ましい。
半導体層がＩｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物の場合、当該Ｉｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物におけるＩｎの原子数比はＭの原子数比以上であることが好ましい。このようなＩｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物の金属元素の原子数比として、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１．２またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝２：１：３またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝３：１：２またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：３またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：４．１またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：３またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：６またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：７またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：８またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝６：１：６またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：２：５またはその近傍の組成、等が挙げられる。なお、近傍の組成とは、所望の原子数比の±３０％の範囲を含む。
例えば、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：３またはその近傍の組成と記載する場合、Ｉｎの原子数比を４としたとき、Ｇａの原子数比が１以上３以下であり、Ｚｎの原子数比が２以上４以下である場合を含む。また、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝５：１：６またはその近傍の組成と記載する場合、Ｉｎの原子数比を５としたときに、Ｇａの原子数比が０．１より大きく２以下であり、Ｚｎの原子数比が５以上７以下である場合を含む。また、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１またはその近傍の組成と記載する場合、Ｉｎの原子数比を１としたときに、Ｇａの原子数比が０．１より大きく２以下であり、Ｚｎの原子数比が０．１より大きく２以下である場合を含む。
回路１６４が有するトランジスタと、表示部１６２が有するトランジスタは、同じ構造であってもよく、異なる構造であってもよい。回路１６４が有する複数のトランジスタの構造は、全て同じであってもよく、２種類以上あってもよい。同様に、表示部１６２が有する複数のトランジスタの構造は、全て同じであってもよく、２種類以上あってもよい。
基板１５１の、基板１５２が重ならない領域には、接続部２０４が設けられている。接続部２０４では、配線１６５が導電層１６６及び接続層２４２を介してＦＰＣ１７２と電気的に接続されている。接続部２０４の上面は、画素電極１９１と同一の導電膜を加工して得られた導電層１６６が露出している。これにより、接続部２０４とＦＰＣ１７２とを接続層２４２を介して電気的に接続することができる。
基板１５２の外側には各種光学部材を配置することができる。光学部材としては、偏光板、位相差板、光拡散層（拡散フィルムなど）、反射防止層、及び集光フィルム等が挙げられる。また、基板１５２の外側には、ゴミの付着を抑制する帯電防止膜、汚れを付着しにくくする撥水性の膜、使用に伴う傷の発生を抑制するハードコート膜、衝撃吸収層等を配置してもよい。
基板１５１及び基板１５２には、それぞれ、ガラス、石英、セラミック、サファイア、樹脂などを用いることができる。基板１５１及び基板１５２に可撓性を有する材料を用いると、表示装置の可撓性を高めることができる。
接着層としては、紫外線硬化型等の光硬化型接着剤、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤を用いることができる。これら接着剤としてはエポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、イミド樹脂、ＰＶＣ（ポリビニルクロライド）樹脂、ＰＶＢ（ポリビニルブチラル）樹脂、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）樹脂等が挙げられる。特に、エポキシ樹脂等の透湿性が低い材料が好ましい。また、二液混合型の樹脂を用いてもよい。また、接着シート等を用いてもよい。
接続層としては、異方性導電フィルム（ＡＣＦ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）、異方性導電ペースト（ＡＣＰ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｐａｓｔｅ）などを用いることができる。
トランジスタのゲート、ソース及びドレインのほか、表示装置を構成する各種配線及び電極などの導電層に用いることのできる材料としては、アルミニウム、チタン、クロム、ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、モリブデン、銀、タンタル、及びタングステンなどの金属、並びに、当該金属を主成分とする合金などが挙げられる。これらの材料を含む膜を単層で、または積層構造として用いることができる。
また、透光性を有する導電材料としては、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを含む酸化亜鉛などの導電性酸化物またはグラフェンを用いることができる。または、金、銀、白金、マグネシウム、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、及びチタンなどの金属材料や、該金属材料を含む合金材料を用いることができる。または、該金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン）などを用いてもよい。なお、金属材料、合金材料（またはそれらの窒化物）を用いる場合には、透光性を有する程度に薄くすることが好ましい。また、上記材料の積層膜を導電層として用いることができる。例えば、銀とマグネシウムの合金とインジウムスズ酸化物の積層膜などを用いると、導電性を高めることができるため好ましい。これらは、表示装置を構成する各種配線及び電極などの導電層や、発光デバイス及び受発光デバイスが有する導電層（画素電極や共通電極として機能する導電層）にも用いることができる。
各絶縁層に用いることのできる絶縁材料としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂などの樹脂、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウムなどの無機絶縁材料が挙げられる。
［表示装置１００Ｂ］
図１６に、表示装置１００Ｂの断面図を示す。
表示装置１００Ｂは、保護層１９５を有する点で、主に表示装置１００Ａと異なる。表示装置１００Ａと同様の構成については、詳細な説明を省略する。
発光デバイス１９０Ｂ、発光デバイス１９０Ｇ、及び受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤを覆う保護層１９５を設けることで、発光デバイス１９０Ｂ、発光デバイス１９０Ｇ、及び受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤに水などの不純物が入り込むことを抑制し、発光デバイス１９０Ｂ、発光デバイス１９０Ｇ、及び受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤの信頼性を高めることができる。
表示装置１００Ｂの端部近傍の領域２２８において、絶縁層２１４の開口を介して、絶縁層２１５と保護層１９５とが互いに接することが好ましい。特に、絶縁層２１５が有する無機絶縁膜と保護層１９５が有する無機絶縁膜とが互いに接することが好ましい。これにより、有機絶縁膜を介して外部から表示部１６２に不純物が入り込むことを抑制することができる。したがって、表示装置１００Ｂの信頼性を高めることができる。
保護層１９５は単層であっても積層構造であってもよく、例えば、保護層１９５は、共通電極１１５上の無機絶縁層と、無機絶縁層上の有機絶縁層と、有機絶縁層上の無機絶縁層と、を有する３層構造であってもよい。このとき、有機絶縁膜の端部よりも無機絶縁膜の端部を外側に延在させることが好ましい。
さらに、受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤと重なる領域に、レンズが設けられていてもよい。これにより、受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤを用いたセンサの感度及び精度を高めることができる。
レンズは、１．３以上２．５以下の屈折率を有することが好ましい。レンズは、無機材料及び有機材料の少なくとも一方を用いて形成することができる。例えば、樹脂を含む材料をレンズに用いることができる。また、酸化物及び硫化物の少なくとも一方を含む材料をレンズに用いることができる。
具体的には、塩素、臭素、またはヨウ素を含む樹脂、重金属原子を含む樹脂、芳香環を含む樹脂、硫黄を含む樹脂などをレンズに用いることができる。または、樹脂と当該樹脂より屈折率の高い材料のナノ粒子を含む材料をレンズに用いることができる。酸化チタンまたは酸化ジルコニウムなどをナノ粒子に用いることができる。
また、酸化セリウム、酸化ハフニウム、酸化ランタン、酸化マグネシウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化チタン、酸化イットリウム、酸化亜鉛、インジウムとスズを含む酸化物、またはインジウムとガリウムと亜鉛を含む酸化物などを、レンズに用いることができる。または、硫化亜鉛などを、レンズに用いることができる。
また、表示装置１００Ｂでは、保護層１９５と基板１５２とが接着層１４２によって貼り合わされている。接着層１４２は、発光デバイス１９０Ｂ、発光デバイス１９０Ｇ、及び受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤとそれぞれ重ねて設けられており、表示装置１００Ｂには、固体封止構造が適用されている。
［表示装置１００Ｃ］
図１７Ａに、表示装置１００Ｃの断面図を示す。
表示装置１００Ｃは、トランジスタの構造が、表示装置１００Ｂと異なる。
表示装置１００Ｃは、基板１５１上に、トランジスタ２０８、トランジスタ２０９、及びトランジスタ２１０を有する。
トランジスタ２０８、トランジスタ２０９、及びトランジスタ２１０は、ゲートとして機能する導電層２２１、ゲート絶縁層として機能する絶縁層２１１、チャネル形成領域２３１ｉ及び一対の低抵抗領域２３１ｎを有する半導体層、一対の低抵抗領域２３１ｎの一方と接続する導電層２２２ａ、一対の低抵抗領域２３１ｎの他方と接続する導電層２２２ｂ、ゲート絶縁層として機能する絶縁層２２５、ゲートとして機能する導電層２２３、並びに、導電層２２３を覆う絶縁層２１５を有する。絶縁層２１１は、導電層２２１とチャネル形成領域２３１ｉとの間に位置する。絶縁層２２５は、導電層２２３とチャネル形成領域２３１ｉとの間に位置する。
導電層２２２ａ及び導電層２２２ｂは、それぞれ、絶縁層２２５及び絶縁層２１５に設けられた開口を介して低抵抗領域２３１ｎと接続される。導電層２２２ａ及び導電層２２２ｂのうち、一方はソースとして機能し、他方はドレインとして機能する。
発光デバイス１９０Ｇの画素電極１９１は、導電層２２２ｂを介してトランジスタ２０８の一対の低抵抗領域２３１ｎの一方と電気的に接続される。
受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤの画素電極１９１は、導電層２２２ｂを介してトランジスタ２０９の一対の低抵抗領域２３１ｎの他方と電気的に接続される。
図１７Ａでは、絶縁層２２５が半導体層の上面及び側面を覆う例を示す。一方、図１７Ｂでは、絶縁層２２５は、半導体層２３１のチャネル形成領域２３１ｉと重なり、低抵抗領域２３１ｎとは重ならない。例えば、導電層２２３をマスクとして絶縁層２２５を加工することで、図１７Ｂに示す構造を作製できる。図１７Ｂでは、絶縁層２２５及び導電層２２３を覆って絶縁層２１５が設けられ、絶縁層２１５の開口を介して、導電層２２２ａ及び導電層２２２ｂがそれぞれ低抵抗領域２３１ｎと接続されている。さらに、導電層２２２ａ及び導電層２２２ｂ上に、トランジスタを覆う絶縁層２１８を設けてもよい。
また、表示装置１００Ｃは、基板１５１及び基板１５２を有さず、基板１５３、基板１５４、接着層１５５、及び絶縁層２１２を有する点で、表示装置１００Ｂと異なる。
基板１５３と絶縁層２１２とは接着層１５５によって貼り合わされている。基板１５４と保護層１９５とは接着層１４２によって貼り合わされている。
表示装置１００Ｃは、作製基板上で形成された絶縁層２１２、トランジスタ２０８、トランジスタ２０９、トランジスタ２１０、受発光デバイス１９０Ｒ・ＰＤ、及び発光デバイス１９０Ｇ等を、基板１５３上に転置することで作製される構成である。基板１５３及び基板１５４は、それぞれ、可撓性を有することが好ましい。これにより、表示装置１００Ｃの可撓性を高めることができる。
絶縁層２１２には、絶縁層２１１及び絶縁層２１５に用いることができる無機絶縁膜を用いることができる。
以上のように、本実施の形態の表示装置は、いずれかの色を呈する副画素に、発光デバイスの代わりとして、受発光デバイスを設ける。受発光デバイスが、発光デバイスと受光デバイスとを兼ねることで、画素に含まれる副画素の数を増やさずに、画素に受光機能を付与することができる。また、表示装置の精細度や、各副画素の開口率を下げずに、画素に受光機能を付与することができる。
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置に用いることができる発光デバイスについて図１８を用いて説明する。
図１８Ａに示す発光デバイスは、陽極１０１、ＥＬ層１０３、及び陰極１０２を有する。図１８Ａに示す発光デバイスには、一対の電極間に１つのＥＬ層が挟まれた、シングル構造が適用されている。ＥＬ層１０３は、陽極１０１側から、正孔注入層１２１、正孔輸送層１２２、発光層１２３、電子輸送層１２４、及び電子注入層１２５を有する。なお、図１８Ａ～図１８Ｄには示さないが、発光デバイスは光学調整層を有していてもよい。
陽極１０１、陰極１０２、正孔注入層１２１、正孔輸送層１２２、発光層１２３、電子輸送層１２４、及び電子注入層１２５は、それぞれ、単層構造であっても、積層構造であってもよい。
図１８Ｂに示す発光デバイスは、陽極１０１、ＥＬ層１０３ａ、電荷発生層１０４、ＥＬ層１０３ｂ、及び陰極１０２を有する。図１８Ｂに示す発光デバイスには、２つのＥＬ層の間に電荷発生層１０４を有する、タンデム構造が適用されている。
タンデム構造の発光デバイスにおける各ＥＬ層には、図１８Ａ、図１８Ｃ、図１８Ｄなどに示すシングル構造の発光デバイスにおけるＥＬ層と同様の構成を適用できる。
電荷発生層１０４は、陽極１０１と陰極１０２に電圧を印加したときに、ＥＬ層１０３ａ及びＥＬ層１０３ｂのうち、一方に電子を注入し、他方に正孔（ホール）を注入する機能を有する。従って、図１８Ｂにおいて、陽極１０１に陰極１０２よりも電位が高くなるように電圧を印加すると、電荷発生層１０４からＥＬ層１０３ａに電子が注入され、ＥＬ層１０３ｂに正孔が注入される。
タンデム構造の発光デバイスにおいて、各ＥＬ層の発光色を異なるものにすることで、発光デバイス全体として、所望の色の発光を得ることができる。例えば、２つのＥＬ層を有する発光デバイスにおいて、一方のＥＬ層から赤色と緑色との発光、他方のＥＬ層から青色の発光を得ることで、発光デバイス全体として、白色発光する発光デバイスを得ることができる。例えば、３つのＥＬ層を有する発光デバイスにおいて、第１のＥＬ層から青色の発光、第２のＥＬ層から緑色の発光、第３のＥＬ層から赤色の発光を得ることで、発光デバイス全体として、白色発光する発光デバイスを得ることができる。例えば、３つのＥＬ層を有する発光デバイスにおいて、第１のＥＬ層から青色の発光、第１のＥＬ層上の第２のＥＬ層から黄色、黄緑色、または緑色と、赤色との発光、第２のＥＬ層上の第３のＥＬ層から青色の発光を得ることで、発光デバイス全体として、白色発光する発光デバイスを得ることができる。例えば、４つのＥＬ層を有する発光デバイスにおいて、第１のＥＬ層から青色の発光、それぞれ第１のＥＬ層上の第２のＥＬ層及び第３のＥＬ層の一方から黄色、黄緑色、または緑色の発光、他方から赤色の発光、第２のＥＬ層上及び第３のＥＬ層上の第４のＥＬ層から青色の発光を得ることで、発光デバイス全体として、白色発光する発光デバイスを得ることができる。
図１８Ｃ及び図１８Ｄに示す発光デバイスが有する正孔輸送層１２２は、正孔注入層１２１側の正孔輸送層１２２ａと、発光層１２３側の正孔輸送層１２２ｂと、の、２層構造である。
図１８Ｄに示す発光デバイスが有する電子輸送層１２４は、発光層１２３側の電子輸送層１２４ａと、電子注入層１２５側の電子輸送層１２４ｂと、の、２層構造である。
本実施の形態の発光デバイスが有する正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、及び電子注入層の少なくとも一つは、受発光デバイスと共通の層とすることができる。したがって、別々に形成する場合に比べて作製工程を削減することができ、かつ、同一面上に発光デバイスと受発光デバイスを形成することができる。
以下では、発光デバイスに用いることができる材料について、説明する。
＜電極＞
発光デバイスの一対の電極を形成する材料としては、金属、合金、電気伝導性化合物、及びこれらの混合物などを適宜用いることができる。具体的には、Ｉｎ－Ｓｎ酸化物（ＩＴＯともいう）、Ｉｎ－Ｓｉ－Ｓｎ酸化物（ＩＴＳＯともいう）、Ｉｎ－Ｚｎ酸化物、Ｉｎ－Ｗ－Ｚｎ酸化物が挙げられる。その他、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、イットリウム（Ｙ）、ネオジム（Ｎｄ）などの金属、及びこれらを適宜組み合わせて含む合金を用いることもできる。その他、上記例示のない元素周期表の第１族または第２族に属する元素（例えば、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ））、ユウロピウム（Ｅｕ）、イッテルビウム（Ｙｂ）などの希土類金属及びこれらを適宜組み合わせて含む合金、グラフェン等を用いることができる。
なお、マイクロキャビティ構造を有する発光デバイスを作製する場合は、反射電極と半透過・半反射電極とを用いる。従って、所望の導電性材料を単数または複数用い、単層または積層して形成することができる。電極の作製には、スパッタリング法や真空蒸着法を用いることができる。
＜正孔注入層＞
正孔注入層１２１は、第１の化合物及び第２の化合物を有することが好ましい。
第１の化合物は、電子受容性材料（アクセプター性材料）であり、第２の化合物に対する電子受容性を有する。
第２の化合物は、正孔輸送性材料である。正孔輸送性材料は、電子よりも正孔の輸送性が高い。
第２の化合物の最高被占有軌道準位（ＨＯＭＯ準位）は比較的低い（深い）ことが好ましい。具体的には、第２の化合物のＨＯＭＯ準位は、－５．７ｅＶ以上－５．４ｅＶ以下であることが好ましい。第２の化合物のＨＯＭＯ準位が比較的低いことで、正孔輸送層１２２への正孔の注入が容易となり、好ましい。
第１の化合物としては、電子吸引基（特にフルオロ基のようなハロゲン基やシアノ基）を有する有機化合物を用いることができる。
第１の化合物としては、例えば、キノジメタン誘導体、クロラニル誘導体、ヘキサアザトリフェニレン誘導体などの有機アクセプターを用いることができる。
第２の化合物は、正孔輸送性骨格を有することが好ましい。当該正孔輸送性骨格としては、正孔輸送性材料のＨＯＭＯ準位が高く（浅く）なりすぎない、カルバゾール骨格、ジベンゾフラン骨格、ジベンゾチオフェン骨格、及びアントラセン骨格が好ましい。
第２の化合物は、カルバゾール骨格、ジベンゾフラン骨格、ジベンゾチオフェン骨格、及びアントラセン骨格のうち少なくとも一つを有することが好ましい。第２の化合物は、ジベンゾフラン環またはジベンゾチオフェン環を含む置換基を有する芳香族アミン、ナフタレン環を有する芳香族モノアミン、または９－フルオレニル基がアリーレン基を介してアミンの窒素に結合する芳香族モノアミンであってもよい。
第２の化合物が、Ｎ，Ｎ－ビス（４－ビフェニル）アミノ基を有すると、長寿命な発光デバイスを作製することができるため好ましい。
＜正孔輸送層＞
正孔輸送層１２２は、正孔注入層１２１によって注入された正孔を発光層１２３に輸送する層である。
正孔輸送層１２２は、第３の化合物を有することが好ましい。
第３の化合物は、正孔輸送性材料である。正孔輸送性材料としては、第２の化合物に用いることができる正孔輸送性材料を用いることができる。
第３の化合物のＨＯＭＯ準位は、第２の化合物のＨＯＭＯ準位以下の値であることが好ましい。第３の化合物のＨＯＭＯ準位と第２の化合物のＨＯＭＯ準位との差は、０．２ｅＶ以内であることが好ましい。
第２の化合物及び第３の化合物は、それぞれ、カルバゾール骨格、ジベンゾフラン骨格、ジベンゾチオフェン骨格、及びアントラセン骨格のうち少なくとも一つを有することが好ましい。
第２の化合物と第３の化合物が同一の正孔輸送性骨格（特にジベンゾフラン骨格）を有すると、正孔の注入がスムーズになるため好ましい。
第２の化合物と第３の化合物が同じであると、正孔の注入がスムーズとなるため、より好ましい。
正孔輸送層１２２が積層構造である場合、正孔輸送層１２２を構成する各層は、正孔を発光層１２３に輸送する層である。
図１８Ｃ、図１８Ｄにおける正孔輸送層１２２ａは、図１８Ａにおける正孔輸送層１２２と同様の構成とすることができる。
図１８Ｃ、図１８Ｄにおける正孔輸送層１２２ｂ（つまり、正孔輸送層１２２のうち、最も発光層１２３側に位置する層）は、電子ブロック層としての機能を有することが好ましい。
正孔輸送層１２２ｂは、第４の化合物を有することが好ましい。
第４の化合物は、正孔輸送性材料である。正孔輸送性材料としては、第２の化合物に用いることができる正孔輸送性材料を用いることができる。
第４の化合物のＨＯＭＯ準位は、第３の化合物のＨＯＭＯ準位よりも低いことが好ましい。第４の化合物のＨＯＭＯ準位と第３の化合物のＨＯＭＯ準位との差は、０．２ｅＶ以内であることが好ましい。
第２の化合物、第３の化合物、及び第４の化合物は、それぞれ、カルバゾール骨格、ジベンゾフラン骨格、ジベンゾチオフェン骨格、及びアントラセン骨格のうち少なくとも一つを有することが好ましい。
第２の化合物、第３の化合物、及び第４の化合物が同一の正孔輸送性骨格（特にジベンゾフラン骨格）を有すると、正孔の注入がスムーズになるため好ましい。
上述したように、第２の化合物と第３の化合物（さらには第４の化合物）について、ＨＯＭＯ準位の差が小さい、または、正孔輸送性骨格（好ましくは同一の正孔輸送性骨格）を有することで、正孔注入層及び正孔輸送層への正孔注入がスムーズに行われ、駆動電圧の上昇や発光層１２３における正孔の過少状態を防ぐことができる。
＜発光層＞
発光層は、発光物質を含む層である。発光層は、実施の形態１で受発光デバイスの発光層に用いることができる材料及び構成を適用することができる。
＜電子輸送層＞
電子輸送層１２４は、陰極１０２から注入された電子を発光層１２３に輸送する層である。
電子輸送層１２４は、電子輸送性材料と、第１の物質と、を有する。
電子輸送性材料は、正孔よりも電子の輸送性が高い。
電子輸送層１２４に用いる電子輸送性材料は、最高被占有軌道準位（ＨＯＭＯ準位）が－６．０ｅＶ以上であることが好ましい。
電子輸送層１２４に用いる電子輸送性材料は、電界強度［Ｖ／ｃｍ］の平方根が６００における電子移動度が、１×１０－７ｃｍ２／Ｖｓ以上１×１０－５ｃｍ２／Ｖｓ以下であることが好ましく、１×１０－７ｃｍ２／Ｖｓ以上５×１０－５ｃｍ２／Ｖｓ以下であることがさらに好ましい。
電子輸送層１２４に用いる電子輸送性材料の電界強度［Ｖ／ｃｍ］の平方根が６００における電子移動度が発光層１２３のホスト材料の電界強度［Ｖ／ｃｍ］の平方根が６００における電子移動度よりも小さいことが好ましい。電子輸送層１２４における電子輸送性を低くすることにより発光層１２３への電子の注入量を制御することができ、発光層１２３が電子過多の状態になることを防ぐことができる。
電子輸送層１２４に用いる電子輸送性材料は、アントラセン骨格を有することが好ましく、アントラセン骨格と複素環骨格とを有することがさらに好ましい。当該複素環骨格としては、含窒素５員環骨格が好ましい。当該含窒素５員環骨格としては、ピラゾール環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環のように２つの複素原子を環に含む含窒素５員環骨格を有することが特に好ましい。
第１の物質は、金属、金属塩、金属酸化物、または有機金属塩である。
金属としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、及び希土類金属が挙げられる。具体的には、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａなどが挙げられる。
金属塩としては、例えば、上記金属のハロゲン化物、及び上記金属の炭酸塩が挙げられる。具体的には、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＲｂＦ、ＣｓＦ、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、ＳｒＦ２、ＢａＦ２、ＬｉＣｌ、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＲｂＣｌ、ＣｓＣｌ、ＭｇＣｌ２、ＣａＣｌ２、ＳｒＣｌ２、ＢａＣｌ２、Ｌｉ２ＣＯ３、Ｃｓ２ＣＯ３などが挙げられる。
金属酸化物としては、例えば、上記金属の酸化物が挙げられる。具体的には、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｃｓ２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯなどが挙げられる。
有機金属塩としては、例えば、有機金属錯体が挙げられる。
第１の物質は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を有する、有機金属錯体であることが好ましい。
第１の物質は、窒素及び酸素を有する配位子と、アルカリ金属またはアルカリ土類金属と、を有する有機金属錯体であることが好ましい。
第１の物質は、キノリノール配位子と、アルカリ金属またはアルカリ土類金属と、を有する有機金属錯体であることが好ましい。
上記有機金属錯体としては、８－キノリノラトリチウム（略称：Ｌｉｑ）、８－キノリノラトナトリウム（略称：Ｎａｑ）、８－キノリノラトカリウム（略称：Ｋｑ）、ビス（８－キノリノラト）マグネシウム（略称：Ｍｇｑ２）、ビス（８－キノリノラト）亜鉛（略称：Ｚｎｑ２）などが挙げられる。
第１の物質としては、特に、Ｌｉｑが好ましい。
図１８Ｄに示すように、電子輸送層１２４は、発光層１２３側の電子輸送層１２４ａと、陰極１０２側の電子輸送層１２４ｂを有していてもよい。電子輸送層１２４ａと電子輸送層１２４ｂとは、電子輸送性材料と第１の物質の濃度比が異なることが好ましい。例えば、電子輸送層１２４ａは、電子輸送層１２４ｂよりも、第１の物質の濃度が高いことが好ましい。
＜電子注入層＞
電子注入層１２５は、陰極１０２からの電子の注入効率を高める層である。陰極１０２の材料の仕事関数の値と、電子注入層１２５に用いる材料のＬＵＭＯ準位の値と、の差は、小さい（０．５ｅＶ以内）ことが好ましい。
＜電荷発生層＞
電荷発生層１０４は、陽極１０１と陰極１０２との間に電圧を印加したときに、ＥＬ層１０３ａに電子を注入し、ＥＬ層１０３ｂに正孔を注入する機能を有する。
電荷発生層１０４は、正孔輸送性材料とアクセプター性材料とを含む構成であっても、電子輸送性材料とドナー性材料とを含む構成であってもよい。このような構成の電荷発生層１０４を形成することにより、ＥＬ層が積層された場合における駆動電圧の上昇を抑制することができる。
［発光デバイスにおける発光モデル］
本実施の形態の発光デバイスにおける発光モデルについて説明する。
ここでは、図１８Ａに示す正孔輸送層１２２、発光層１２３、及び電子輸送層１２４を用いて、発光デバイスの発光モデルを説明する。発光デバイスは図１８Ａの構成に限定されず、他の構成においても当該発光モデルを適用することができる。
発光層１２３が電子過多の状態になると、図１９Ａに示すように、発光層１２３内の局所的な領域に発光領域１２３－１が形成される。別言すると、発光層１２３内における発光領域１２３－１の幅が狭い。そのため、発光層１２３の局所的な領域において、集中的に電子（ｅ－）とホール（ｈ＋）との再結合が行われ、劣化が促進されてしまう。また、発光層１２３において再結合できなかった電子が、発光層１２３を通過することで、寿命、または発光効率が低下する場合がある。
一方で、本発明の一態様の発光デバイスでは、電子輸送層１２４における電子輸送性を低くすることにより、発光層１２３における発光領域１２３－１の幅を広げることができる（図１９Ｂ、図１９Ｃ）。発光領域１２３－１の幅を広げることによって、発光層１２３における電子とホールとの再結合領域を分散させることができる。従って、寿命が長く発光効率の良好な発光デバイスを提供することができる。
図１９Ｂに示すように、本発明の一態様の発光デバイスは、駆動初期において、再結合領域が電子輸送層１２４側まで広がる場合がある。図１９Ｂでは、電子輸送層１２４中の再結合領域を、領域１２４－１として示す。具体的には、本発明の一態様の発光デバイスでは、駆動初期では正孔の注入障壁が小さいこと、及び電子輸送層１２４の電子輸送性が比較的低いことにより、発光領域１２３－１（すなわち再結合領域）が発光層１２３全体に形成され、かつ、電子輸送層１２４にも再結合領域が形成されることがある。
また、電子輸送層１２４に含まれる電子輸送性材料のＨＯＭＯ準位が－６．０ｅＶ以上と比較的高いことから、正孔の一部が電子輸送層１２４まで達し、電子輸送層１２４でも再結合が起こる場合がある。なお、この現象は、発光層１２３に含まれるホスト材料（またはアシスト材料）と、電子輸送層１２４に含まれる電子輸送性材料と、のＨＯＭＯ準位の差が０．２ｅＶ以内である場合にも起こることがある。
図１９Ｃに示すように、本発明の一態様の発光デバイスは、駆動時間が経過することによって、キャリアバランスが変化し、電子輸送層１２４での再結合が生じにくくなる。発光層１２３全体に発光領域１２３－１が形成されたまま、電子輸送層１２４での再結合が抑制されることによって、再結合したキャリアのエネルギーを有効に発光に寄与させることができる。そのため、駆動初期と比較して輝度が上昇しうる。この輝度上昇が発光デバイスの駆動初期に現れる急激な輝度低下、いわゆる初期劣化を相殺することで、初期劣化が小さく、また駆動寿命の長い発光デバイスを提供できる。なお、本明細書等において、上記の発光デバイスをＲｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ－Ｓｉｔｅ Ｔａｉｌｏｒｉｎｇ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ構造（ＲｅＳＴＩ構造）と呼称する場合がある。
ここで、図１９Ｄを用いて、本実施の形態の発光デバイス及び比較用の発光デバイスにおける時間経過に伴う規格化輝度を説明する。図１９Ｄにおいて、太い実線及び太い一点鎖線は、本実施の形態の発光デバイスの規格化輝度の劣化曲線であり、太い破線は、比較用の発光デバイスの規格化輝度の劣化曲線である。
図１９Ｄに示すように、本実施の形態の発光デバイスと、比較用の発光デバイスとは、規格化輝度の劣化曲線の傾きが互いに異なる。具体的には、本実施の形態の発光デバイスの劣化曲線の傾きθ２は、比較用の発光デバイスの劣化曲線の傾きθ１よりも小さい。
図１９Ｄに示すように、本発明の一態様の発光デバイスは、電流密度一定の条件における駆動試験によって得られる輝度の劣化曲線において、極大値を有する場合がある（太い実線）。すなわち、本発明の一態様の発光デバイスは、時間の経過に伴って輝度が上昇する挙動を示すことがある。当該挙動は、駆動初期の急激な劣化（いわゆる初期劣化）を相殺することができる。ただし、本発明の一態様の発光デバイスは、上記に限定されず、例えば、図１９Ｄに太い一点鎖線で示すように、輝度の極大値を有さない、別言すると、輝度上昇を発生させずに劣化曲線の傾きを小さくすることができる。従って、発光デバイスを、当該挙動を示す構成とすることで、発光デバイスの初期劣化を小さくし、かつ駆動寿命を非常に長くすることができる。
なお、極大値を有する劣化曲線の微分を取ると、その値が０となる部分が存在する。従って、劣化曲線の微分に０となる部分が存在する発光デバイスを、本発明の一態様の発光デバイスと言い換えることができる。
本発明の一態様の発光デバイスにおいて、電子輸送層１２４は、厚さ方向において、電子輸送性材料と第１の物質との混合比（濃度）が異なる部分を有することが好ましい。具体的には、電子輸送性材料と、金属、金属塩、金属酸化物、または有機金属錯体と、の混合比（濃度）が異なる部分を有することが好ましい。
電子輸送層１２４における、第１の物質の濃度は、飛行時間型二次イオン質量分析（ＴｏＦ－ＳＩＭＳ：Ｔｉｍｅ－ｏｆ－ｆｌｉｇｈｔ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｉｏｎ ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）で得られる原子や分子の検出量により推察できる。同じ二種類の材料で構成され、混合比が互いに異なる部分において、ＴｏＦ－ＳＩＭＳ分析によってそれぞれ検出された値の大小は、注目する原子や分子の存在量の大小に相当する。そのため、電子輸送性材料及び有機金属錯体の検出量を比較することによって、混合比の大小の見当をつけることができる。
電子輸送層１２４における第１の物質の含有量は、陽極１０１側に比べて、陰極１０２側の方が少ないことが好ましい。つまり、第１の物質の濃度が、陰極１０２側から陽極１０１側に向かって上昇するように、電子輸送層１２４が形成されることが好ましい。すなわち、電子輸送層１２４は、電子輸送性材料の濃度が高い部分よりも発光層１２３側に電子輸送性材料の濃度が低い部分を有する。換言すると、電子輸送層１２４は、第１の物質の濃度が低い部分よりも発光層１２３側に第１の物質の濃度が高い部分を有する。
電子輸送層１２４において、電子輸送性材料の濃度が高い部分（第１の物質の濃度が低い部分）における電子移動度は、電界強度［Ｖ／ｃｍ］の平方根が６００において１×１０－７ｃｍ２／Ｖｓ以上５×１０－５ｃｍ２／Ｖｓ以下であることが好ましい。
例えば、電子輸送層１２４における第１の物質の含有量（濃度）は、図２０Ａ～図２０Ｄに示す構成とすることができる。なお、図２０Ａ、図２０Ｂは、電子輸送層１２４内に明確な境界がない場合を表し、図２０Ｃ、図２０Ｄは、電子輸送層１２４内に明確な境界がある場合を表している。
電子輸送層１２４内に明確な境界が無い場合、電子輸送性材料と第１の物質との濃度は、図２０Ａ、図２０Ｂに示すように連続的に変化する。また、電子輸送層１２４内に明確な境界がある場合、電子輸送性材料と第１の物質との濃度は、図２０Ｃ、図２０Ｄに示すように階段状に変化する。なお、電子輸送性材料と第１の物質との濃度が階段状に変化する場合、電子輸送層１２４は、複数の層により構成されていると示唆される。例えば、図２０Ｃは、電子輸送層１２４が２層の積層構造である場合を表し、図２０Ｄは、電子輸送層１２４が３層の積層構造である場合を表す。なお、図２０Ｃ、図２０Ｄにおいて、破線は、複数の層の境界の領域を表す。
本発明の一態様の発光デバイスにおけるキャリアバランスの変化は、電子輸送層１２４の電子移動度の変化によってもたらされると考えられる。
本発明の一態様の発光デバイスは、電子輸送層１２４内部に、第１の物質の濃度差が存在する。電子輸送層１２４は、当該第１の物質の濃度が低い領域と発光層１２３との間に、当該第１の物質の濃度が高い領域を有する。すなわち、第１の物質の濃度が低い領域が高い領域よりも陰極１０２側に位置する構成を有する。
以上のような構成を有する本発明の一態様の発光デバイスは、寿命が非常に長い。特に、初期輝度を１００％とした場合、輝度が９５％になるまでの時間（ＬＴ９５ともいう）を極めて長くすることができる。
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
（実施の形態４）
本実施の形態では、上記の実施の形態で説明したＯＳトランジスタに用いることができる金属酸化物（酸化物半導体ともいう）について説明する。
金属酸化物は、少なくともインジウムまたは亜鉛を含むことが好ましい。特にインジウム及び亜鉛を含むことが好ましい。また、それらに加えて、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、スズなどが含まれていることが好ましい。また、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、マグネシウム、コバルトなどから選ばれた一種、または複数種が含まれていてもよい。
また、金属酸化物は、スパッタリング法、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ：Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などの化学気相成長（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法や、原子層堆積（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などにより形成することができる。
＜結晶構造の分類＞
酸化物半導体の結晶構造としては、アモルファス（ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ ａｍｏｒｐｈｏｕｓを含む）、ＣＡＡＣ（ｃ－ａｘｉｓ－ａｌｉｇｎｅｄ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）、ｎｃ（ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）、ＣＡＣ（ｃｌｏｕｄ－ａｌｉｇｎｅｄ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）、単結晶（ｓｉｎｇｌｅ ｃｒｙｓｔａｌ）、及び多結晶（ｐｏｌｙ ｃｒｙｓｔａｌ）等が挙げられる。
なお、膜または基板の結晶構造は、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ－Ｒａｙ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）スペクトルを用いて評価することができる。例えば、ＧＩＸＤ（Ｇｒａｚｉｎｇ－Ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ ＸＲＤ）測定で得られるＸＲＤスペクトルを用いて評価することができる。なお、ＧＩＸＤ法は、薄膜法またはＳｅｅｍａｎｎ－Ｂｏｈｌｉｎ法ともいう。
例えば、石英ガラス基板では、ＸＲＤスペクトルのピークの形状がほぼ左右対称である。一方で、結晶構造を有するＩＧＺＯ膜では、ＸＲＤスペクトルのピークの形状が左右非対称である。ＸＲＤスペクトルのピークの形状が左右非対称であることは、膜中または基板中の結晶の存在を明示している。別言すると、ＸＲＤスペクトルのピークの形状で左右対称でないと、膜または基板は非晶質状態であるとは言えない。
また、膜または基板の結晶構造は、極微電子線回折法（ＮＢＥＤ：Ｎａｎｏ Ｂｅａｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）によって観察される回折パターン（極微電子線回折パターンともいう）にて評価することができる。例えば、石英ガラス基板の回折パターンでは、ハローが観察され、石英ガラスは、非晶質状態であることが確認できる。また、室温成膜したＩＧＺＯ膜の回折パターンでは、ハローではなく、スポット状のパターンが観察される。このため、室温成膜したＩＧＺＯ膜は、結晶状態でもなく、非晶質状態でもない、中間状態であり、非晶質状態であると結論することはできないと推定される。
＜＜酸化物半導体の構造＞＞
なお、酸化物半導体は、構造に着目した場合、上記とは異なる分類となる場合がある。例えば、酸化物半導体は、単結晶酸化物半導体と、それ以外の非単結晶酸化物半導体と、に分けられる。非単結晶酸化物半導体としては、例えば、上述のＣＡＡＣ－ＯＳ、及びｎｃ－ＯＳがある。また、非単結晶酸化物半導体には、多結晶酸化物半導体、擬似非晶質酸化物半導体（ａ－ｌｉｋｅ ＯＳ：ａｍｏｒｐｈｏｕｓ－ｌｉｋｅ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、非晶質酸化物半導体、などが含まれる。
ここで、上述のＣＡＡＣ－ＯＳ、ｎｃ－ＯＳ、及びａ－ｌｉｋｅ ＯＳの詳細について、説明を行う。
［ＣＡＡＣ－ＯＳ］
ＣＡＡＣ－ＯＳは、複数の結晶領域を有し、当該複数の結晶領域はｃ軸が特定の方向に配向している酸化物半導体である。なお、特定の方向とは、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜の厚さ方向、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜の被形成面の法線方向、またはＣＡＡＣ－ＯＳ膜の表面の法線方向である。また、結晶領域とは、原子配列に周期性を有する領域である。なお、原子配列を格子配列とみなすと、結晶領域とは、格子配列の揃った領域でもある。さらに、ＣＡＡＣ－ＯＳは、ａ－ｂ面方向において複数の結晶領域が連結する領域を有し、当該領域は歪みを有する場合がある。なお、歪みとは、複数の結晶領域が連結する領域において、格子配列の揃った領域と、別の格子配列の揃った領域と、の間で格子配列の向きが変化している箇所を指す。つまり、ＣＡＡＣ－ＯＳは、ｃ軸配向し、ａ－ｂ面方向には明らかな配向をしていない酸化物半導体である。
なお、上記複数の結晶領域のそれぞれは、１つまたは複数の微小な結晶（最大径が１０ｎｍ未満である結晶）で構成される。結晶領域が１つの微小な結晶で構成されている場合、当該結晶領域の最大径は１０ｎｍ未満となる。また、結晶領域が多数の微小な結晶で構成されている場合、当該結晶領域の大きさは、数十ｎｍ程度となる場合がある。
また、Ｉｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物（元素Ｍは、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、スズ、チタンなどから選ばれた一種、または複数種）において、ＣＡＡＣ－ＯＳは、インジウム（Ｉｎ）、及び酸素を有する層（以下、Ｉｎ層）と、元素Ｍ、亜鉛（Ｚｎ）、及び酸素を有する層（以下、（Ｍ，Ｚｎ）層）とが積層した、層状の結晶構造（層状構造ともいう）を有する傾向がある。なお、インジウムと元素Ｍは、互いに置換可能である。よって、（Ｍ，Ｚｎ）層にはインジウムが含まれる場合がある。また、Ｉｎ層には元素Ｍが含まれる場合がある。なお、Ｉｎ層にはＺｎが含まれる場合もある。当該層状構造は、例えば、高分解能ＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）像において、格子像として観察される。
ＣＡＡＣ－ＯＳ膜に対し、例えば、ＸＲＤ装置を用いて構造解析を行うと、θ／２θスキャンを用いたＯｕｔ－ｏｆ－ｐｌａｎｅ ＸＲＤ測定では、ｃ軸配向を示すピークが２θ＝３１°またはその近傍に検出される。なお、ｃ軸配向を示すピークの位置（２θの値）は、ＣＡＡＣ－ＯＳを構成する金属元素の種類、組成などにより変動する場合がある。
また、例えば、ＣＡＡＣ－ＯＳ膜の電子線回折パターンにおいて、複数の輝点（スポット）が観測される。なお、あるスポットと別のスポットとは、試料を透過した入射電子線のスポット（ダイレクトスポットともいう）を対称中心として、点対称の位置に観測される。
上記特定の方向から結晶領域を観察した場合、当該結晶領域内の格子配列は、六方格子を基本とするが、単位格子は正六角形とは限らず、非正六角形である場合がある。また、上記歪みにおいて、五角形、七角形などの格子配列を有する場合がある。なお、ＣＡＡＣ－ＯＳにおいて、歪み近傍においても、明確な結晶粒界（グレインバウンダリー）を確認することはできない。即ち、格子配列の歪みによって、結晶粒界の形成が抑制されていることがわかる。これは、ＣＡＡＣ－ＯＳが、ａ－ｂ面方向において酸素原子の配列が稠密でないことや、金属原子が置換することで原子間の結合距離が変化することなどによって、歪みを許容することができるためと考えられる。
なお、明確な結晶粒界が確認される結晶構造は、いわゆる多結晶（ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌ）と呼ばれる。結晶粒界は、再結合中心となり、キャリアが捕獲されトランジスタのオン電流の低下、電界効果移動度の低下などを引き起こす可能性が高い。よって、明確な結晶粒界が確認されないＣＡＡＣ－ＯＳは、トランジスタの半導体層に好適な結晶構造を有する結晶性の酸化物の一つである。なお、ＣＡＡＣ－ＯＳを構成するには、Ｚｎを有する構成が好ましい。例えば、Ｉｎ－Ｚｎ酸化物、及びＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物は、Ｉｎ酸化物よりも結晶粒界の発生を抑制できるため好適である。
ＣＡＡＣ－ＯＳは、結晶性が高く、明確な結晶粒界が確認されない酸化物半導体である。よって、ＣＡＡＣ－ＯＳは、結晶粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。また、酸化物半導体の結晶性は不純物の混入や欠陥の生成などによって低下する場合があるため、ＣＡＡＣ－ＯＳは不純物や欠陥（酸素欠損など）の少ない酸化物半導体ともいえる。従って、ＣＡＡＣ－ＯＳを有する酸化物半導体は、物理的性質が安定する。そのため、ＣＡＡＣ－ＯＳを有する酸化物半導体は熱に強く、信頼性が高い。また、ＣＡＡＣ－ＯＳは、製造工程における高い温度（所謂サーマルバジェット）に対しても安定である。従って、ＯＳトランジスタにＣＡＡＣ－ＯＳを用いると、製造工程の自由度を広げることが可能となる。
［ｎｃ－ＯＳ］
ｎｃ－ＯＳは、微小な領域（例えば、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の領域、特に１ｎｍ以上３ｎｍ以下の領域）において原子配列に周期性を有する。別言すると、ｎｃ－ＯＳは、微小な結晶を有する。なお、当該微小な結晶の大きさは、例えば、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下、特に１ｎｍ以上３ｎｍ以下であることから、当該微小な結晶をナノ結晶ともいう。また、ｎｃ－ＯＳは、異なるナノ結晶間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、膜全体で配向性が見られない。従って、ｎｃ－ＯＳは、分析方法によっては、ａ－ｌｉｋｅ ＯＳや非晶質酸化物半導体と区別が付かない場合がある。例えば、ｎｃ－ＯＳ膜に対し、ＸＲＤ装置を用いて構造解析を行うと、θ／２θスキャンを用いたＯｕｔ－ｏｆ－ｐｌａｎｅ ＸＲＤ測定では、結晶性を示すピークが検出されない。また、ｎｃ－ＯＳ膜に対し、ナノ結晶よりも大きいプローブ径（例えば５０ｎｍ以上）の電子線を用いる電子線回折（制限視野電子線回折ともいう。）を行うと、ハローパターンのような回折パターンが観測される。一方、ｎｃ－ＯＳ膜に対し、ナノ結晶の大きさと近いかナノ結晶より小さいプローブ径（例えば１ｎｍ以上３０ｎｍ以下）の電子線を用いる電子線回折（ナノビーム電子線回折ともいう。）を行うと、ダイレクトスポットを中心とするリング状の領域内に複数のスポットが観測される電子線回折パターンが取得される場合がある。
［ａ－ｌｉｋｅ ＯＳ］
ａ－ｌｉｋｅ ＯＳは、ｎｃ－ＯＳと非晶質酸化物半導体との間の構造を有する酸化物半導体である。ａ－ｌｉｋｅ ＯＳは、鬆または低密度領域を有する。即ち、ａ－ｌｉｋｅ ＯＳは、ｎｃ－ＯＳ及びＣＡＡＣ－ＯＳと比べて、結晶性が低い。また、ａ－ｌｉｋｅ ＯＳは、ｎｃ－ＯＳ及びＣＡＡＣ－ＯＳと比べて、膜中の水素濃度が高い。
＜＜酸化物半導体の構成＞＞
次に、上述のＣＡＣ－ＯＳの詳細について、説明を行う。なお、ＣＡＣ－ＯＳは材料構成に関する。
［ＣＡＣ－ＯＳ］
ＣＡＣ－ＯＳとは、例えば、金属酸化物を構成する元素が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、１ｎｍ以上３ｎｍ以下、またはその近傍のサイズで偏在した材料の一構成である。なお、以下では、金属酸化物において、一つまたは複数の金属元素が偏在し、該金属元素を有する領域が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、１ｎｍ以上３ｎｍ以下、またはその近傍のサイズで混合した状態をモザイク状、またはパッチ状ともいう。
さらに、ＣＡＣ－ＯＳとは、第１の領域と、第２の領域と、に材料が分離することでモザイク状となり、当該第１の領域が、膜中に分布した構成（以下、クラウド状ともいう。）である。つまり、ＣＡＣ－ＯＳは、当該第１の領域と、当該第２の領域とが、混合している構成を有する複合金属酸化物である。
ここで、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ－ＯＳを構成する金属元素に対するＩｎ、Ｇａ、及びＺｎの原子数比のそれぞれを、［Ｉｎ］、［Ｇａ］、及び［Ｚｎ］と表記する。例えば、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ－ＯＳにおいて、第１の領域は、［Ｉｎ］が、ＣＡＣ－ＯＳ膜の組成における［Ｉｎ］よりも大きい領域である。また、第２の領域は、［Ｇａ］が、ＣＡＣ－ＯＳ膜の組成における［Ｇａ］よりも大きい領域である。または、例えば、第１の領域は、［Ｉｎ］が、第２の領域における［Ｉｎ］よりも大きく、且つ、［Ｇａ］が、第２の領域における［Ｇａ］よりも小さい領域である。また、第２の領域は、［Ｇａ］が、第１の領域における［Ｇａ］よりも大きく、且つ、［Ｉｎ］が、第１の領域における［Ｉｎ］よりも小さい領域である。
具体的には、上記第１の領域は、インジウム酸化物、インジウム亜鉛酸化物などが主成分である領域である。また、上記第２の領域は、ガリウム酸化物、ガリウム亜鉛酸化物などが主成分である領域である。つまり、上記第１の領域を、Ｉｎを主成分とする領域と言い換えることができる。また、上記第２の領域を、Ｇａを主成分とする領域と言い換えることができる。
なお、上記第１の領域と、上記第２の領域とは、明確な境界が観察できない場合がある。
また、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ－ＯＳとは、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、及びＯを含む材料構成において、一部にＧａを主成分とする領域と、一部にＩｎを主成分とする領域とが、それぞれモザイク状であり、これらの領域がランダムに存在している構成をいう。よって、ＣＡＣ－ＯＳは、金属元素が不均一に分布した構造を有していると推測される。
ＣＡＣ－ＯＳは、例えば基板を意図的に加熱しない条件で、スパッタリング法により形成することができる。また、ＣＡＣ－ＯＳをスパッタリング法で形成する場合、成膜ガスとして、不活性ガス（代表的にはアルゴン）、酸素ガス、及び窒素ガスの中から選ばれたいずれか一つまたは複数を用いればよい。また、成膜時の成膜ガスの総流量に対する酸素ガスの流量比は低いほど好ましく、例えば、成膜時の成膜ガスの総流量に対する酸素ガスの流量比を０％以上３０％未満、好ましくは０％以上１０％以下とすることが好ましい。
また、例えば、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ－ＯＳでは、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ：Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ－ｒａｙ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用いて取得したＥＤＸマッピングにより、Ｉｎを主成分とする領域（第１の領域）と、Ｇａを主成分とする領域（第２の領域）とが、偏在し、混合している構造を有することが確認できる。
ここで、第１の領域は、第２の領域と比較して、導電性が高い領域である。つまり、第１の領域を、キャリアが流れることにより、金属酸化物としての導電性が発現する。従って、第１の領域が、金属酸化物中にクラウド状に分布することで、高い電界効果移動度（μ）が実現できる。
一方、第２の領域は、第１の領域と比較して、絶縁性が高い領域である。つまり、第２の領域が、金属酸化物中に分布することで、リーク電流を抑制することができる。
従って、ＣＡＣ－ＯＳをトランジスタに用いる場合、第１の領域に起因する導電性と、第２の領域に起因する絶縁性とが、相補的に作用することにより、スイッチングさせる機能（Ｏｎ／Ｏｆｆさせる機能）をＣＡＣ－ＯＳに付与することができる。つまり、ＣＡＣ－ＯＳとは、材料の一部では導電性の機能と、材料の一部では絶縁性の機能とを有し、材料の全体では半導体としての機能を有する。導電性の機能と絶縁性の機能とを分離させることで、双方の機能を最大限に高めることができる。よって、ＣＡＣ－ＯＳをトランジスタに用いることで、高いオン電流（Ｉｏｎ）、高い電界効果移動度（μ）、及び良好なスイッチング動作を実現することができる。
また、ＣＡＣ－ＯＳを用いたトランジスタは、信頼性が高い。従って、ＣＡＣ－ＯＳは、表示装置をはじめとするさまざまな半導体装置に最適である。
酸化物半導体は、多様な構造をとり、それぞれが異なる特性を有する。本発明の一態様の酸化物半導体は、非晶質酸化物半導体、多結晶酸化物半導体、ａ－ｌｉｋｅ ＯＳ、ＣＡＣ－ＯＳ、ｎｃ－ＯＳ、ＣＡＡＣ－ＯＳのうち、二種以上を有していてもよい。
＜酸化物半導体を有するトランジスタ＞
続いて、上記酸化物半導体をトランジスタに用いる場合について説明する。
上記酸化物半導体をトランジスタに用いることで、高い電界効果移動度のトランジスタを実現することができる。また、信頼性の高いトランジスタを実現することができる。
トランジスタには、キャリア濃度の低い酸化物半導体を用いることが好ましい。例えば、酸化物半導体のキャリア濃度は１×１０１７ｃｍ－３以下、好ましくは１×１０１５ｃｍ－３以下、さらに好ましくは１×１０１３ｃｍ－３以下、より好ましくは１×１０１１ｃｍ－３以下、さらに好ましくは１×１０１０ｃｍ－３未満であり、１×１０－９ｃｍ－３以上である。なお、酸化物半導体膜のキャリア濃度を低くする場合においては、酸化物半導体膜中の不純物濃度を低くし、欠陥準位密度を低くすればよい。本明細書等において、不純物濃度が低く、欠陥準位密度の低いことを高純度真性または実質的に高純度真性と言う。なお、キャリア濃度の低い酸化物半導体を、高純度真性または実質的に高純度真性な酸化物半導体と呼ぶ場合がある。
また、高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜は、欠陥準位密度が低いため、トラップ準位密度も低くなる場合がある。
また、酸化物半導体のトラップ準位に捕獲された電荷は、消失するまでに要する時間が長く、あたかも固定電荷のように振る舞うことがある。そのため、トラップ準位密度の高い酸化物半導体にチャネル形成領域が形成されるトランジスタは、電気特性が不安定となる場合がある。
従って、トランジスタの電気特性を安定にするためには、酸化物半導体中の不純物濃度を低減することが有効である。また、酸化物半導体中の不純物濃度を低減するためには、近接する膜中の不純物濃度も低減することが好ましい。不純物としては、水素、窒素、アルカリ金属、アルカリ土類金属、鉄、ニッケル、シリコン等がある。
＜不純物＞
ここで、酸化物半導体中における各不純物の影響について説明する。
酸化物半導体において、第１４族元素の一つであるシリコンや炭素が含まれると、酸化物半導体において欠陥準位が形成される。このため、酸化物半導体におけるシリコンや炭素の濃度と、酸化物半導体との界面近傍のシリコンや炭素の濃度（二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）により得られる濃度）を、２×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下とする。
また、酸化物半導体にアルカリ金属またはアルカリ土類金属が含まれると、欠陥準位を形成し、キャリアを生成する場合がある。従って、アルカリ金属またはアルカリ土類金属が含まれている酸化物半導体を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。このため、ＳＩＭＳにより得られる酸化物半導体中のアルカリ金属またはアルカリ土類金属の濃度を、１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは２×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下にする。
また、酸化物半導体において、窒素が含まれると、キャリアである電子が生じ、キャリア濃度が増加し、ｎ型化しやすい。この結果、窒素が含まれている酸化物半導体を半導体に用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。または、酸化物半導体において、窒素が含まれると、トラップ準位が形成される場合がある。この結果、トランジスタの電気特性が不安定となる場合がある。このため、ＳＩＭＳにより得られる酸化物半導体中の窒素濃度を、５×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満、好ましくは５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、より好ましくは１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、さらに好ましくは５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下にする。
また、酸化物半導体に含まれる水素は、金属原子と結合する酸素と反応して水になるため、酸素欠損を形成する場合がある。該酸素欠損に水素が入ることで、キャリアである電子が生成される場合がある。また、水素の一部が金属原子と結合する酸素と結合して、キャリアである電子を生成することがある。従って、水素が含まれている酸化物半導体を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。このため、酸化物半導体中の水素はできる限り低減されていることが好ましい。具体的には、酸化物半導体において、ＳＩＭＳにより得られる水素濃度を、１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満、好ましくは１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満、より好ましくは５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満、さらに好ましくは１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３未満にする。
不純物が十分に低減された酸化物半導体をトランジスタのチャネル形成領域に用いることで、安定した電気特性を付与することができる。
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の一態様の電子機器について、図２１～図２３を用いて説明する。
本実施の形態の電子機器は、本発明の一態様の表示装置を有する。例えば、電子機器の表示部に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。本発明の一態様の表示装置は、光を検出する機能を有するため、表示部で生体認証を行うことや、タッチ動作（接触または近接）を検出することができる。これにより、電子機器の機能性や利便性などを高めることができる。
電子機器としては、例えば、テレビジョン装置、デスクトップ型もしくはノート型のパーソナルコンピュータ、コンピュータ用などのモニタ、デジタルサイネージ、パチンコ機などの大型ゲーム機などの比較的大きな画面を備える電子機器の他、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、などが挙げられる。
本実施の形態の電子機器は、センサ（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、においまたは赤外線を測定する機能を含むもの）を有していてもよい。
本実施の形態の電子機器は、様々な機能を有することができる。例えば、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付または時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア（プログラム）を実行する機能、無線通信機能、記録媒体に記録されているプログラムまたはデータを読み出す機能等を有することができる。
図２１Ａに示す電子機器６５００は、スマートフォンとして用いることのできる携帯情報端末機である。
電子機器６５００は、筐体６５０１、表示部６５０２、電源ボタン６５０３、ボタン６５０４、スピーカ６５０５、マイク６５０６、カメラ６５０７、及び光源６５０８等を有する。表示部６５０２はタッチパネル機能を備える。
表示部６５０２に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。
図２１Ｂは、筐体６５０１のマイク６５０６側の端部を含む断面概略図である。
筐体６５０１の表示面側には透光性を有する保護部材６５１０が設けられ、筐体６５０１と保護部材６５１０に囲まれた空間内に、表示パネル６５１１、光学部材６５１２、タッチセンサパネル６５１３、プリント基板６５１７、バッテリ６５１８等が配置されている。
保護部材６５１０には、表示パネル６５１１、光学部材６５１２、及びタッチセンサパネル６５１３が接着層（図示しない）により固定されている。
表示部６５０２よりも外側の領域において、表示パネル６５１１の一部が折り返されており、当該折り返された部分にＦＰＣ６５１５が接続されている。ＦＰＣ６５１５には、ＩＣ６５１６が実装されている。ＦＰＣ６５１５は、プリント基板６５１７に設けられた端子に接続されている。
表示パネル６５１１には本発明の一態様のフレキシブルディスプレイを適用することができる。そのため、極めて軽量な電子機器を実現できる。また、表示パネル６５１１が極めて薄いため、電子機器の厚さを抑えつつ、大容量のバッテリ６５１８を搭載することもできる。また、表示パネル６５１１の一部を折り返して、画素部の裏側にＦＰＣ６５１５との接続部を配置することにより、狭額縁の電子機器を実現できる。
表示パネル６５１１に、本発明の一態様の表示装置を用いることで、表示部６５０２で撮像を行うことができる。例えば、表示パネル６５１１で指紋を撮像し、指紋認証を行うことができる。
表示部６５０２が、さらに、タッチセンサパネル６５１３を有することで、表示部６５０２に、タッチパネル機能を付与することができる。タッチセンサパネル６５１３としては、静電容量方式、抵抗膜方式、表面弾性波方式、赤外線方式、光学方式、感圧方式など様々な方式を用いることができる。または、表示パネル６５１１を、タッチセンサとして機能させてもよく、その場合、タッチセンサパネル６５１３を設けなくてもよい。
図２２Ａにテレビジョン装置の一例を示す。テレビジョン装置７１００は、筐体７１０１に表示部７０００が組み込まれている。ここでは、スタンド７１０３により筐体７１０１を支持した構成を示している。
表示部７０００に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。
図２２Ａに示すテレビジョン装置７１００の操作は、筐体７１０１が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機７１１１により行うことができる。または、表示部７０００にタッチセンサを備えていてもよく、指等で表示部７０００に触れることでテレビジョン装置７１００を操作してもよい。リモコン操作機７１１１は、当該リモコン操作機７１１１から出力する情報を表示する表示部を有していてもよい。リモコン操作機７１１１が備える操作キーまたはタッチパネルにより、チャンネル及び音量の操作を行うことができ、表示部７０００に表示される映像を操作することができる。
なお、テレビジョン装置７１００は、受信機及びモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができる。また、モデムを介して有線または無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向（送信者から受信者）または双方向（送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など）の情報通信を行うことも可能である。
図２２Ｂに、ノート型パーソナルコンピュータの一例を示す。ノート型パーソナルコンピュータ７２００は、筐体７２１１、キーボード７２１２、ポインティングデバイス７２１３、外部接続ポート７２１４等を有する。筐体７２１１に、表示部７０００が組み込まれている。
表示部７０００に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。
図２２Ｃ、図２２Ｄに、デジタルサイネージの一例を示す。
図２２Ｃに示すデジタルサイネージ７３００は、筐体７３０１、表示部７０００、及びスピーカ７３０３等を有する。さらに、ＬＥＤランプ、操作キー（電源スイッチ、または操作スイッチを含む）、接続端子、各種センサ、マイクロフォン等を有することができる。
図２２Ｄは円柱状の柱７４０１に取り付けられたデジタルサイネージ７４００である。デジタルサイネージ７４００は、柱７４０１の曲面に沿って設けられた表示部７０００を有する。
図２２Ｃ、図２２Ｄにおいて、表示部７０００に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。
表示部７０００が広いほど、一度に提供できる情報量を増やすことができる。また、表示部７０００が広いほど、人の目につきやすく、例えば、広告の宣伝効果を高めることができる。
表示部７０００にタッチパネルを適用することで、表示部７０００に画像または動画を表示するだけでなく、ユーザーが直感的に操作することができ、好ましい。また、路線情報もしくは交通情報などの情報を提供するための用途に用いる場合には、直感的な操作によりユーザビリティを高めることができる。
また、図２２Ｃ、図２２Ｄに示すように、デジタルサイネージ７３００またはデジタルサイネージ７４００は、ユーザーが所持するスマートフォン等の情報端末機７３１１または情報端末機７４１１と無線通信により連携可能であることが好ましい。例えば、表示部７０００に表示される広告の情報を、情報端末機７３１１または情報端末機７４１１の画面に表示させることができる。また、情報端末機７３１１または情報端末機７４１１を操作することで、表示部７０００の表示を切り替えることができる。
また、デジタルサイネージ７３００またはデジタルサイネージ７４００に、情報端末機７３１１または情報端末機７４１１の画面を操作手段（コントローラ）としたゲームを実行させることもできる。これにより、不特定多数のユーザーが同時にゲームに参加し、楽しむことができる。
図２３Ａ～図２３Ｆに示す電子機器は、筐体９０００、表示部９００１、スピーカ９００３、操作キー９００５（電源スイッチ、または操作スイッチを含む）、接続端子９００６、センサ９００７（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、においまたは赤外線を測定する機能を含むもの）、マイクロフォン９００８、等を有する。
図２３Ａ～図２３Ｆに示す電子機器は、様々な機能を有する。例えば、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付または時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、無線通信機能、記録媒体に記録されているプログラムまたはデータを読み出して処理する機能、等を有することができる。なお、電子機器の機能はこれらに限られず、様々な機能を有することができる。電子機器は、複数の表示部を有していてもよい。また、電子機器にカメラ等を設け、静止画や動画を撮影し、記録媒体（外部またはカメラに内蔵）に保存する機能、撮影した画像を表示部に表示する機能、等を有していてもよい。
図２３Ａ～図２３Ｆに示す電子機器の詳細について、以下説明を行う。
図２３Ａは、携帯情報端末９１０１を示す斜視図である。携帯情報端末９１０１は、例えばスマートフォンとして用いることができる。なお、携帯情報端末９１０１は、スピーカ９００３、接続端子９００６、センサ９００７等を設けてもよい。また、携帯情報端末９１０１は、文字や画像情報をその複数の面に表示することができる。図２３Ａでは３つのアイコン９０５０を表示した例を示している。また、破線の矩形で示す情報９０５１を表示部９００１の他の面に表示することもできる。情報９０５１の一例としては、電子メール、ＳＮＳ、電話などの着信の通知、電子メールやＳＮＳなどの題名、送信者名、日時、時刻、バッテリの残量、アンテナ受信の強度などがある。または、情報９０５１が表示されている位置にはアイコン９０５０などを表示してもよい。
図２３Ｂは、携帯情報端末９１０２を示す斜視図である。携帯情報端末９１０２は、表示部９００１の３面以上に情報を表示する機能を有する。ここでは、情報９０５２、情報９０５３、情報９０５４がそれぞれ異なる面に表示されている例を示す。例えばユーザーは、洋服の胸ポケットに携帯情報端末９１０２を収納した状態で、携帯情報端末９１０２の上方から観察できる位置に表示された情報９０５３を確認することもできる。ユーザーは、携帯情報端末９１０２をポケットから取り出すことなく表示を確認し、例えば電話を受けるか否かを判断できる。
図２３Ｃは、腕時計型の携帯情報端末９２００を示す斜視図である。携帯情報端末９２００は、例えばスマートウォッチとして用いることができる。また、表示部９００１はその表示面が湾曲して設けられ、湾曲した表示面に沿って表示を行うことができる。また、携帯情報端末９２００は、例えば無線通信可能なヘッドセットと相互通信することによって、ハンズフリーで通話することもできる。また、携帯情報端末９２００は、接続端子９００６により、他の情報端末と相互にデータ伝送を行うことや、充電を行うこともできる。なお、充電動作は無線給電により行ってもよい。
図２３Ｄ～図２３Ｆは、折り畳み可能な携帯情報端末９２０１を示す斜視図である。また、図２３Ｄは携帯情報端末９２０１を展開した状態、図２３Ｆは折り畳んだ状態、図２３Ｅは図２３Ｄと図２３Ｆの一方から他方に変化する途中の状態の斜視図である。携帯情報端末９２０１は、折り畳んだ状態では可搬性に優れ、展開した状態では継ぎ目のない広い表示領域により表示の一覧性に優れる。携帯情報端末９２０１が有する表示部９００１は、ヒンジ９０５５によって連結された３つの筐体９０００に支持されている。例えば、表示部９００１は、曲率半径０．１ｍｍ以上１５０ｍｍ以下で曲げることができる。
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
Ｃ１ｂ：容量、Ｃ１ｇ：容量、Ｃ１ｒ：容量、Ｃ２ｂ：容量、Ｃ２ｇ：容量、Ｃ２ｒ：容量、Ｃｆ：容量、ＧＬ１：配線、ＧＬ２：配線、Ｍ１Ｂ：トランジスタ、Ｍ１Ｇ：トランジスタ、Ｍ１Ｒ：トランジスタ、Ｍ２Ｂ：トランジスタ、Ｍ２Ｇ：トランジスタ、Ｍ２Ｒ：トランジスタ、Ｍ３Ｂ：トランジスタ、Ｍ３Ｇ：トランジスタ、Ｍ３Ｒ：トランジスタ、Ｍ４Ｂ：トランジスタ、Ｍ４Ｇ：トランジスタ、Ｍ４Ｒ：トランジスタ、Ｍ１１：トランジスタ、Ｍ１２：トランジスタ、Ｍ１３：トランジスタ、Ｍ１４：トランジスタ、ＲＳ：配線、ＳＥ：配線、ＳＬＢ：配線、ＳＬＧ：配線、ＳＬＲ：配線、ＴＸ：配線、Ｖ０：配線、ＶＣＰ：配線、ＶＰＩ：配線、ＶＲＳ：配線、ＷＸ：配線、１０Ａ：表示装置、１０Ｂ：表示装置、１０Ｃ：表示装置、２１Ｂ：光、２１Ｇ：光、２１Ｒ：光、２２：光、２３：光、２４：反射光、４２：トランジスタ、４７Ｂ：発光デバイス、４７Ｇ：発光デバイス、４７Ｒ：受発光デバイス、５０Ａ：表示装置、５０Ｂ：表示装置、５１：基板、５２：指、５３：受発光デバイスを有する層、５５：トランジスタを有する層、５７：発光デバイスを有する層、５９：基板、１００Ａ：表示装置、１００Ｂ：表示装置、１００Ｃ：表示装置、１０１：陽極、１０２：陰極、１０３：ＥＬ層、１０３ａ：ＥＬ層、１０３ｂ：ＥＬ層、１０４：電荷発生層、１１２：共通層、１１４：共通層、１１５：共通電極、１２１：正孔注入層、１２２：正孔輸送層、１２２ａ：正孔輸送層、１２２ｂ：正孔輸送層、１２３：発光層、１２３－１：発光領域、１２４：電子輸送層、１２４－１：領域、１２４ａ：電子輸送層、１２４ｂ：電子輸送層、１２５：電子注入層、１４２：接着層、１４３：空間、１５１：基板、１５２：基板、１５３：基板、１５４：基板、１５５：接着層、１６２：表示部、１６４：回路、１６５：配線、１６６：導電層、１７２：ＦＰＣ、１７３：ＩＣ、１８０：第１の電極、１８１：正孔注入層、１８２：正孔輸送層、１８２Ｂ：正孔輸送層、１８２Ｇ：正孔輸送層、１８２Ｒ：正孔輸送層、１８３：活性層、１８４：電子輸送層、１８５：電子注入層、１８６：発光層と活性層を兼ねる層、１８９：第２の電極、１９０：発光デバイス、１９０Ｂ：発光デバイス、１９０Ｇ：発光デバイス、１９０Ｒ・ＰＤ：受発光デバイス、１９１：画素電極、１９２：バッファ層、１９２Ｂ：バッファ層、１９２Ｇ：バッファ層、１９２Ｒ：バッファ層、１９３：発光層、１９３Ｂ：発光層、１９３Ｇ：発光層、１９３Ｒ：発光層、１９４：バッファ層、１９４Ｂ：バッファ層、１９４Ｇ：バッファ層、１９４Ｒ：バッファ層、１９５：保護層、２０１：トランジスタ、２０４：接続部、２０５：トランジスタ、２０６：トランジスタ、２０７：トランジスタ、２０８：トランジスタ、２０９：トランジスタ、２１０：トランジスタ、２１１：絶縁層、２１２：絶縁層、２１３：絶縁層、２１４：絶縁層、２１５：絶縁層、２１６：隔壁、２１７：隔壁、２１８：絶縁層、２２１：導電層、２２２ａ：導電層、２２２ｂ：導電層、２２３：導電層、２２５：絶縁層、２２８：領域、２３１：半導体層、２３１ｉ：チャネル形成領域、２３１ｎ：低抵抗領域、２４２：接続層、６５００：電子機器、６５０１：筐体、６５０２：表示部、６５０３：電源ボタン、６５０４：ボタン、６５０５：スピーカ、６５０６：マイク、６５０７：カメラ、６５０８：光源、６５１０：保護部材、６５１１：表示パネル、６５１２：光学部材、６５１３：タッチセンサパネル、６５１５：ＦＰＣ、６５１６：ＩＣ、６５１７：プリント基板、６５１８：バッテリ、７０００：表示部、７１００：テレビジョン装置、７１０１：筐体、７１０３：スタンド、７１１１：リモコン操作機、７２００：ノート型パーソナルコンピュータ、７２１１：筐体、７２１２：キーボード、７２１３：ポインティングデバイス、７２１４：外部接続ポート、７３００：デジタルサイネージ、７３０１：筐体、７３０３：スピーカ、７３１１：情報端末機、７４００：デジタルサイネージ、７４０１：柱、７４１１：情報端末機、９０００：筐体、９００１：表示部、９００３：スピーカ、９００５：操作キー、９００６：接続端子、９００７：センサ、９００８：マイクロフォン、９０５０：アイコン、９０５１：情報、９０５２：情報、９０５３：情報、９０５４：情報、９０５５：ヒンジ、９１０１：携帯情報端末、９１０２：携帯情報端末、９２００：携帯情報端末、９２０１：携帯情報端末

Claims (13)

  1. 画素と、第１の配線と、第２の配線と、第３の配線と、を有し、
    前記画素は、第１の副画素を有し、
    前記第１の副画素は、第１乃至第８のトランジスタと、第１の容量と、受発光デバイスと、を有し、
    前記第１のトランジスタのソース及びドレインの一方は、前記第１の配線と電気的に接続され、他方は、前記第２のトランジスタのゲート、及び、前記第１の容量の一方の電極と電気的に接続され、
    前記受発光デバイスの一方の電極は、前記第２のトランジスタのソース及びドレインの一方、前記第３のトランジスタのソース及びドレインの一方、並びに、前記第５のトランジスタのソース及びドレインの一方と電気的に接続され、
    前記第４のトランジスタのソース及びドレインの一方は、前記第２の配線と電気的に接続され、他方は、前記第３のトランジスタのソース及びドレインの他方、並びに、前記第１の容量の他方の電極と電気的に接続され、
    前記第５のトランジスタのソース及びドレインの他方は、前記第６のトランジスタのソース及びドレインの一方、並びに、前記第７のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
    前記第７のトランジスタのソース及びドレインの一方は、前記第８のトランジスタのソース及びドレインの一方と電気的に接続され、
    前記第８のトランジスタのソース及びドレインの他方は、前記第３の配線と電気的に接続され、
    前記受発光デバイスは、第１の色の光を発する機能と、第２の色の光を受光する機能と、を有する、表示装置。
  2. 請求項１において、
    前記第１の配線は、第１のデータ電位が供給され、
    前記第２の配線は、第１の期間に、第２のデータ電位が供給され、第２の期間に、リセット電位が供給され、
    前記第３の配線には、前記受発光デバイスで発生した電荷に応じた電位が供給される、表示装置。
  3. 請求項１または２において、
    さらに、第４乃至第８の配線を有し、
    前記第１のトランジスタのゲート及び前記第３のトランジスタのゲートは、前記第４の配線と電気的に接続され、
    前記第４のトランジスタのゲートは、前記第５の配線と電気的に接続され、
    前記第５のトランジスタのゲートは、前記第６の配線と電気的に接続され、
    前記第６のトランジスタのゲートは、前記第７の配線と電気的に接続され、
    前記第８のトランジスタのゲートは、前記第８の配線と電気的に接続される、表示装置。
  4. 請求項１乃至３のいずれか一において、
    前記第１の副画素は、さらに、第２の容量を有し、
    前記第２の容量の一方の電極は、前記第１のトランジスタのソース及びドレインの他方、前記第２のトランジスタのゲート、及び、前記第１の容量の一方の電極と電気的に接続され、
    前記第２の容量の他方の電極は、前記受発光デバイスの一方の電極、前記第２のトランジスタのソース及びドレインの一方、前記第３のトランジスタのソース及びドレインの一方、及び前記第５のトランジスタのソース及びドレインの一方と電気的に接続される、表示装置。
  5. 請求項１乃至４のいずれか一において、
    さらに、第９の配線を有し、
    前記画素は、さらに、第２の副画素を有し、
    前記第２の副画素は、第９乃至第１１のトランジスタと、発光デバイスと、を有し、
    前記第９のトランジスタのソース及びドレインの一方は、前記第９の配線と電気的に接続され、他方は、前記第１０のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
    前記発光デバイスの一方の電極は、前記第１０のトランジスタのソース及びドレインの一方、並びに、前記第１１のトランジスタのソース及びドレインの一方と電気的に接続され、
    前記発光デバイスは、前記第２の色の光を発する機能を有する、表示装置。
  6. 請求項５において、
    前記第２の副画素は、さらに、第１２のトランジスタを有し、
    前記第１２のトランジスタのソース及びドレインの一方は、前記第２の配線と電気的に接続され、他方は、前記第１１のトランジスタのソース及びドレインの他方と電気的に接続される、表示装置。
  7. 請求項５において、
    前記第１１のトランジスタのソース及びドレインの他方は、前記第２の配線と電気的に接続される、表示装置。
  8. 請求項５乃至７のいずれか一において、
    前記受発光デバイスと前記発光デバイスと、は同一面上に設けられる、表示装置。
  9. 請求項５乃至８のいずれか一において、
    前記発光デバイスは、正孔注入層、発光層、及び電子輸送層を有し、
    前記正孔注入層は、第１の化合物及び第２の化合物を有し、
    前記電子輸送層は、電子輸送性材料を有し、
    前記第１の化合物は、前記第２の化合物に対する電子受容性を有し、
    前記第２の化合物のＨＯＭＯ準位は、－５．７ｅＶ以上－５．４ｅＶ以下であり、
    前記電子輸送性材料は、ＨＯＭＯ準位が－６．０ｅＶ以上であり、かつ電界強度［Ｖ／ｃｍ］の平方根が６００における電子移動度が１×１０－７ｃｍ２／Ｖｓ以上５×１０－５ｃｍ２／Ｖｓ以下である、表示装置。
  10. 請求項５乃至８のいずれか一において、
    前記発光デバイスは、発光層及び電子輸送層を有し、
    前記電子輸送層は、電子輸送性材料と、第１の物質と、を有し、
    前記第１の物質は、金属、金属塩、金属酸化物、または有機金属錯体であり、
    前記電子輸送層は、第１の領域と、第２の領域と、を有し、
    前記第１の領域と前記第２の領域とは、前記第１の物質の濃度が互いに異なる、表示装置。
  11. 請求項１乃至１０のいずれか一において、
    さらに、可撓性を有する基板を有し、
    前記第１乃至第８のトランジスタは、前記基板上に位置する、表示装置。
  12. 請求項１乃至１１のいずれか一に記載の表示装置と、コネクタまたは集積回路と、を有する、表示モジュール。
  13. 請求項１２に記載の表示モジュールと、
    アンテナ、バッテリ、筐体、カメラ、スピーカ、マイク、及び操作ボタンのうち、少なくとも一つと、を有する、電子機器。
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