WO2021152418A1

WO2021152418A1 - 表示装置、表示モジュール、及び電子機器

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Publication number: WO2021152418A1
Application number: PCT/IB2021/050362
Authority: WO
Inventors: 久保田大介; 初見亮
Original assignee: 株式会社半導体エネルギー研究所
Priority date: 2020-01-31
Filing date: 2021-01-19
Publication date: 2021-08-05
Also published as: KR20220133229A; TW202131536A; CN114982377A; US20230117024A1; JPWO2021152418A1

Abstract

撮像機能を有する表示装置を提供する。高い視野角特性と、高い撮像性能を兼ね備えた表示装置を提供する。表示装置は、受発光素子と、カラーフィルタと、を有する構成とする。受発光素子は、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、を有する受発光領域を有する。カラーフィルタは、受発光素子上に位置し、且つ、第１の色の光を透過する機能と、第２の色の光を遮る機能と、を有する。カラーフィルタは、開口部を有する。また、平面視において、受発光領域は、開口部の内側に位置する部分を有する。

Description

表示装置、表示モジュール、及び電子機器

　本発明の一態様は、表示装置に関する。本発明の一態様は、撮像機能を備える表示装置に関する。

　なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、電子機器、照明装置、入力装置、入出力装置、それらの駆動方法、又はそれらの製造方法、を一例として挙げることができる。半導体装置は、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指す。

　近年、表示装置は高解像度の画像を表示するために、高精細化が求められている。また、スマートフォン、タブレット型端末、及びノート型ＰＣ（パーソナルコンピュータ）などの情報端末機器においては、表示装置は、高精細化に加えて、低消費電力化が求められている。さらに、タッチパネルとしての機能、または認証のために指紋を撮像する機能など、画像を表示するだけでなく、様々な機能が付加された表示装置が求められている。

　表示装置としては、例えば、発光素子を有する発光装置が開発されている。エレクトロルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ、以下ＥＬと記す）現象を利用した発光素子（ＥＬ素子とも記す）は、薄型軽量化が容易である、入力信号に対し高速に応答可能である、直流定電圧電源を用いて駆動可能である等の特徴を有し、表示装置に応用されている。例えば、特許文献１に、有機ＥＬ素子が適用された、可撓性を有する発光装置が開示されている。

特開２０１４−１９７５２２号公報

　本発明の一態様は、撮像機能を有する表示装置を提供することを課題の一とする。本発明の一態様は、指紋などを明瞭に撮像することのできる撮像装置、または表示装置を提供することを課題の一とする。本発明の一態様は、視野角特性が高められた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、高い視野角特性と、高い撮像性能を兼ね備えた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、高感度な撮像を行うことのできる撮像装置、または表示装置を提供することを課題の一とする。本発明の一態様は、タッチパネルとして機能する表示装置を提供することを課題の一とする。

　本発明の一態様は、電子機器の部品点数を削減することを課題の一とする。本発明の一態様は、多機能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、新規な構成を有する表示装置、撮像装置、または電子機器などを提供することを課題の一とする。本発明の一態様は、先行技術の問題点の少なくとも一つを少なくとも軽減することを課題の一とする。

　なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課題は、明細書、図面、請求項などの記載から抽出することが可能である。

　本発明の一態様は、受発光素子と、カラーフィルタと、を有する表示装置である。受発光素子は、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、を有する受発光領域を有する。カラーフィルタは、受発光素子上に位置し、且つ、第１の色の光を透過する機能と、第２の色の光を遮る機能と、を有する。カラーフィルタは、開口部を有する。また、平面視において、受発光領域は、開口部の内側に位置する部分を有する。

　また、上記表示装置は、平面視において、カラーフィルタと、受発光領域の外縁部とが重なる部分を有することが好ましい。

　また、上記表示装置は、平面視において、受発光領域の端部は開口部の内側に位置し、且つ、受発光領域とカラーフィルタとの間に間隙を有することが好ましい。

　また、上記において、遮光層をさらに有することが好ましい。このとき、遮光層は、受発光素子上に位置し、且つ、第１の色の光及び第２の色の光を遮る機能を有する。また、平面視において、遮光層は、カラーフィルタの開口部よりも外側に位置することが好ましい。さらに、カラーフィルタは、第１の部分と、第２の部分と、を有することが好ましい。第１の部分は、平面視において遮光層と重なる部分であり、第２の部分は、平面視において第１の部分と開口部との間に位置し、且つ、遮光層と受発光素子のいずれとも重ならない部分である。

　また、上記において、発光素子をさらに有することが好ましい。このとき、発光素子は、第２の色の光を発する機能を有する発光領域を有することが好ましい。さらに、発光素子は、受発光素子と同一面上に設けられることが好ましい。

　また、上記において、受発光素子は、画素電極と第１の電極との間に、電子注入層、電子輸送層、発光層、活性層、正孔注入層、及び正孔輸送層を有することが好ましい。このとき、発光素子は、第１の電極、電子注入層、電子輸送層、正孔注入層、及び正孔輸送層のうちの一以上を有することが好ましい。

　また、上記表示装置は、平面視において、遮光層は、受発光素子と発光素子との間に位置することが好ましい。さらに、平面視において、遮光層と発光素子の発光領域とは重ならず、且つ、遮光層の端部と発光領域の端部との間に間隙を有することが好ましい。

　また、上記において、第１の基板と、第２の基板とをさらに有することが好ましい。このとき、第１の基板と第２の基板とは、対向して設けられる。また、受発光素子、及びカラーフィルタは、第１の基板と第２の基板との間に設けられる。さらに、受発光素子は、第１の基板に設けられ、カラーフィルタは、第２の基板に設けられることが好ましい。

　また、上記において、機能層をさらに有することが好ましい。このとき、機能層は、第２の基板のカラーフィルタが設けられる面とは反対側の面上に接して設けられることが好ましい。また、機能層は、第２の基板よりも、屈折率が低いことが好ましい。

　また、上記において、受発光素子と第２の基板との距離をＴ１、受発光素子の受発光領域の最小幅をＷ１としたとき、Ｔ１は、Ｗ１の０．１倍以上１０倍以下を満たすことが好ましい。

　また、上記において、第２の基板の厚さをＴ２としたとき、Ｔ２は、Ｔ１の５倍以上１００倍以下を満たすことが好ましい。

　また、本発明の他の一態様は、上記いずれかの表示装置と、コネクターまたは集積回路と、を有する、表示モジュールである。

　また、本発明の他の一態様は、上記表示モジュールと、アンテナ、バッテリ、筐体、カメラ、スピーカ、マイク、タッチセンサ、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れば、撮像機能を有する表示装置を提供できる。または、指紋などを明瞭に撮像することのできる撮像装置、もしくは表示装置を提供できる。または、視野角特性が高められた表示装置を提供できる。または、高い視野角特性と、高い撮像性能を兼ね備えた表示装置を提供できる。または、高感度な撮像を行うことのできる撮像装置、もしくは表示装置を提供できる。または、タッチパネルとして機能する表示装置を提供できる。

　本発明の一態様によれば、電子機器の部品点数を削減できる。または、多機能な表示装置を提供できる。または、新規な構成を有する表示装置、撮像装置、または電子機器などを提供できる。または、先行技術の問題点の少なくとも一つを少なくとも軽減できる。

　なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は、明細書、図面、請求項などの記載から抽出することが可能である。

図１Ａ乃至図１Ｃは、表示装置の一例を示す断面図である。
図２Ａ乃至図２Ｃは、表示装置の一例を示す断面図である。
図３Ａ及び図３Ｂは、表示装置の一例を示す断面図である。
図４は、表示装置の一例を示す断面図である。
図５Ａ及び図５Ｂは、表示装置の一例を示す断面図である。
図６Ａ及び図６Ｂは、表示装置の一例を示す上面図である。
図７Ａ乃至図７Ｃは、表示装置の一例を示す断面図である。
図８Ａ乃至図８Ｃは、表示装置の一例を示す断面図である。
図９Ａ及び図９Ｂは、表示装置の一例を示す断面図である。
図１０Ａ乃至図１０Ｄは、表示装置の一例を示す断面図である。図１０Ｅ乃至図１０Ｇは、画素の一例を示す上面図である。
図１１Ａ乃至図１１Ｄは、画素の一例を示す上面図である。
図１２Ａ乃至図１２Ｅは、受発光素子の一例を示す断面図である。
図１３Ａ及び図１３Ｂは、表示装置の一例を示す断面図である。
図１４Ａ及び図１４Ｂは、表示装置の一例を示す断面図である。
図１５Ａ及び図１５Ｂは、表示装置の一例を示す断面図である。
図１６Ａ及び図１６Ｂは、表示装置の一例を示す断面図である。
図１７Ａ及び図１７Ｂは、表示装置の一例を示す断面図である。
図１８は、表示装置の一例を示す斜視図である。
図１９は、表示装置の一例を示す断面図である。
図２０は、表示装置の一例を示す断面図である。
図２１Ａは、表示装置の一例を示す断面図である。図２１Ｂは、トランジスタの一例を示す断面図である。
図２２Ａ及び図２２Ｂは、電子機器の一例を示す図である。
図２３Ａ乃至図２３Ｄは、電子機器の一例を示す図である。
図２４Ａ乃至図２４Ｆは、電子機器の一例を示す図である。

　以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。ただし、実施の形態は多くの異なる態様で実施することが可能であり、趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は、以下の実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

　なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また、同様の機能を指す場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。

　なお、本明細書で説明する各図において、各構成要素の大きさ、層の厚さ、または領域は、明瞭化のために誇張されている場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。

　なお、本明細書等における「第１」、「第２」等の序数詞は、構成要素の混同を避けるために付すものであり、数的に限定するものではない。

　なお、本明細書において、ＥＬ層とは発光素子の一対の電極間に設けられ、少なくとも発光性の物質を含む層（発光層とも呼ぶ）、または発光層を含む積層体を示すものとする。

　また、本明細書において、光電変換層とは受光素子の一対の電極間に設けられ、少なくとも活性層、または活性層を含む積層体を示すものとする。また、活性層とは、光の吸収により電子・正孔対を生成する機能を有する層を示すものとする。なお活性層には、単層及び積層体が含まれる。

（実施の形態１）
　本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置の構成例について説明する。

　本発明の一態様は、マトリクス状に配置された複数の画素を有する表示装置である。画素は、一つ以上の受発光素子を有している。

　受発光素子（受発光デバイスともいう）は、第１の色の光を発する、発光素子（発光デバイスともいう）としての機能と、第２の色の光を受光する、光電変換素子（光電変換デバイスともいう）としての機能を併せ持つ素子である。受発光素子は、多機能素子（Ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　Ｅｌｅｍｅｎｔ）、多機能ダイオード（Ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　Ｄｉｏｄｅ）、発光フォトダイオード（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）、または双方向フォトダイオード（Ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ　Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）等とも呼ぶことができる。

　受発光素子を有する画素がマトリクス状に複数配置されることで、表示装置は、画像を表示する機能と、撮像する機能と、を併せ持つことができる。そのため、本発明の一態様の表示装置は、複合デバイス、または多機能デバイスとも呼ぶことができる。

　複数の受発光素子を用いて画像を表示する場合、一つの受発光素子から発せられる光の輝度及び色度の角度依存性が小さいほど、表示装置の視野角特性が高まるため好ましい。一方、複数の受発光素子を用いて画像を撮像する際、一つの受発光素子に、広範囲から光が入射する場合、画像にボケが生じ、鮮明な画像を得ることが困難となる。すなわち、受発光素子には、可能な限りその表面に垂直な方向からの光のみが入射する構成とすることが好ましい。

　しかしながら、受発光素子に入射しうる光の角度範囲を絞ると、受発光素子から発せられる光のうち、斜め方向の光を取り出すことができなくなり、視野角特性が低下してしまう。一方、受発光素子から発せられる光の角度範囲を広げると、受発光素子に広い角度範囲からの光が入射してしまい、鮮明な画像を得ることが困難となる。そのため、受発光素子により撮像と画像表示の両方を行う構成とする場合には、良好な視野角特性と、鮮明な画像の撮像とを両立することは困難である。

　そこで本発明の一態様は、受発光素子が発する第１の色の光を透過し、且つ、受発光素子が受光する第２の色の光を遮るカラーフィルタを、受発光素子の上方（すなわち、表示装置の表示面側、及び受光面側）に設ける。さらに、カラーフィルタには、受発光素子の受発光領域と重なる開口部を設ける。これにより、受発光素子が発する第１の色の光のうち、受発光素子の表面に概略垂直な方向の光はカラーフィルタの開口部を通り抜け、斜め方向の光はカラーフィルタを透過して外部に射出される。これにより、表示装置は、視野角特性に優れた画像を表示することができる。さらに、受発光素子で受光する際、受発光素子の表面に対して斜めから入射される光は、カラーフィルタによって遮られるため、受発光素子には、その表面に対して概略垂直方向からの光のみが入射されることになる。これにより、鮮明な画像を撮像することができる。

　以下では、より具体的な構成例について、図面を参照して説明する。

［構成例１］
　図１Ａに、本発明の一態様の表示装置１０の断面概略図を示す。表示装置１０は、対向して設けられた基板１１と基板１２との間に、受発光素子２０と、カラーフィルタ３１とを有する。

　基板１１上には、素子層１５が設けられている。素子層１５は、受発光素子２０を駆動するための回路または配線などを有する層である。例えば、素子層１５は、トランジスタ、容量、抵抗、配線、電極等を有する。

　受発光素子２０は、導電層２１、有機層２２、及び導電層２３が積層された構成を有する。導電層２１は、画素電極として機能し、素子層１５内の回路と電気的に接続されている。導電層２１は、受発光素子２０が発する光、及び受発光素子２０が受光する光に対して、反射性を有することが好ましい。有機層２２は、少なくともＥＬ層と、光電変換層を有する。導電層２３は、共通電極として機能する。導電層２３は、受発光素子２０が発する光、及び受発光素子２０が受光する光に対して、透光性を有することが好ましい。

　受発光素子２０は、第１の色の光３０Ｒを発する機能と、第２の色の光３０Ｇを受光する機能と、を有する。ここで、光３０Ｒは、光３０Ｇよりも長波長の光であることが望ましい。これにより、受発光素子２０が発する光３０Ｒが、受発光素子２０が有する光電変換層により吸収されることを防ぐことができるため、受発光素子２０の発光効率の低下を抑制することができる。例えば、受発光素子２０には、赤色の光を発する機能と、これよりも短波長の光（例えば緑色の光、青色の光、またはこれら両方の光）を受光する素子を適用することができる。なお、受発光素子２０が発する光、及び受発光素子２０が受光する光のうち、一方または両方は、可視光に限られず、赤外光または紫外光であってもよい。

　また、導電層２１の端部、及び素子層１５を覆う絶縁層４１が設けられている。有機層２２は、絶縁層４１の上面及び導電層２１の上面を覆って設けられている。また、導電層２３は、有機層２２を覆って設けられている。導電層２１上の絶縁層４１に囲まれる領域において、導電層２１と有機層２２とが接して設けられる。当該領域は、受発光素子２０の発光及び受光に寄与する領域であるため、以降受発光領域Ｒと呼ぶこととする。

　また、導電層２３上に接着層４２が設けられている。接着層４２は、基板１１と基板１２とを貼り合わせる機能を有する。接着層４２は、受発光素子２０を封止する封止層として機能してもよい。

　基板１２の、受発光素子２０側の面には、カラーフィルタ３１が設けられている。カラーフィルタ３１は、受発光素子２０が発する光（第１の色の光３０Ｒ）を透過し、受発光素子２０が受光する光（第２の色の光３０Ｇ）を遮る機能を有する。カラーフィルタ３１は、第２の色の光３０Ｇを反射する機能を有していてもよいが、第２の色の光３０Ｇを吸収する機能を有することがより好ましい。

　また、カラーフィルタ３１は、受発光素子２０と重なる開口部２０ｈを有している。カラーフィルタ３１が有する開口部２０ｈは、平面視において、受発光素子２０の受発光領域Ｒと重なるように設けられている。また、カラーフィルタ３１は、平面視において、受発光素子２０と重ならない部分を有する。

　ここで、本明細書等において、平面視とは、表示装置１０の表示面側及び受光面側（例えば基板１２の外側の面）から見た場合をいうこととする。具体的には、基板１２のカラーフィルタ３１が設けられる面とは反対側の面の法線の方向から見た場合を、平面視ということとする。

　図１Ｂには、受発光素子２０が発光している様子を模式的に示している。図１Ｂに示すように、受発光素子２０から概略直上方向に射出された光３０Ｒ_１は、カラーフィルタ３１の開口部２０ｈを介して、外部に射出される。一方、受発光素子２０から斜め方向に射出された光３０Ｒ_２は、カラーフィルタ３１を透過して外部に射出される。そのため、受発光素子２０からは、広い角度範囲で光が射出されることとなる。

　ここで、受発光素子２０から発光面に対して垂直方向に射出される光と、斜め方向に射出される光とで、波長にずれが生じる場合がある。その場合、斜め方向から見た時に、色度のずれが観測されてしまう。しかしながら表示装置１０では、このような特性を有する受発光素子２０を用いた場合であっても、斜め方向に射出される光はカラーフィルタ３１を透過するため色純度が高められ、見る角度の違いによる色度のずれが観測されにくくなるといった副次的な効果を奏する。

　図１Ｃには、受発光素子２０に外部から光が入射している様子を模式的に示している。図１Ｃに示すように、受発光素子２０に対して概略垂直方向から入射する光３０Ｇ_１は、カラーフィルタ３１の開口部２０ｈを介して、受発光素子２０に到達する。一方、斜め方向から入射する光３０Ｇ_２は、カラーフィルタ３１により遮光（吸収または反射）され、受発光素子２０には到達しない。また、カラーフィルタ３１の開口部２０ｈを通り抜ける光であっても、光３０Ｇ_３のように入射角が大きい（すなわち、基板１２の表面に対して斜め方向から入射する）光は、受発光素子２０には到達しないため、受発光素子２０の受光には寄与しない。そのため、受発光素子２０には、概略垂直方向から入射する光のみが受光されることとなる。これにより、ボケの少ない鮮明な画像の撮像を行うことができる。

　カラーフィルタ３１と受発光素子２０との間の距離が離れているほど、受発光素子２０に光が入射しうる範囲を絞ることができ、鮮明な画像の撮像を行うことができる。

［構成例２］
　図２Ａに、上記表示装置１０とは一部の構成が異なる表示装置１０ａの断面概略図を示す。表示装置１０ａは、遮光層３２を有する点で、上記表示装置１０と主に相違している。

　遮光層３２は、基板１２の基板１１と対向する面側に設けられている。図２Ａでは、遮光層３２が基板１２とカラーフィルタ３１との間に設けられる例を示している。なお、カラーフィルタ３１が、遮光層３２と基板１２との間に位置する構成としてもよい。

　遮光層３２は、受発光素子２０が発する第１の色の光、及び受発光素子２０が受光する第２の色の光のいずれも遮光（吸収、または反射）することができる。特に、遮光層３２として、可視光を吸収する材料を用いることが好ましい。例えば、遮光層３２として、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形成されたブラックマトリクスを用いることができる。または、遮光層３２として、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うち２つ以上を積層した積層体を用いてもよい。

　遮光層３２は、平面視において、カラーフィルタ３１の開口部２０ｈよりも外側に位置している。言い換えると、平面視において、遮光層３２の受発光素子２０を挟む一対の端部よりも内側に、カラーフィルタ３１の開口部２０ｈが位置している。このとき、カラーフィルタ３１は、平面視において遮光層３２と重なる部分と、開口部２０ｈと遮光層３２との間に位置し、遮光層３２及び受発光素子２０のいずれとも重ならない部分と、を有する。

　図２Ｂに、受発光素子２０が発光している様子を模式的に示している。受発光素子２０から斜め方向に射出される光３０Ｒ_２は、遮光層３２よりも内側において、カラーフィルタ３１を透過して外部に射出される。遮光層３２の一対の端部の距離が広いほど、すなわち、カラーフィルタ３１の遮光層３２と重ならない領域が広いほど、受発光素子２０からは広い角度範囲で光を射出することができる。

　図２Ｃに、受発光素子２０に外部から光が入射している様子を示している。受発光素子２０に対して斜め方向から入射する光のうち、カラーフィルタ３１に到達する光３０Ｇ_２は、カラーフィルタ３１によって遮光され、受発光素子２０に到達しない。また、遮光層３２に到達する光３０Ｇ_４は、遮光層３２によって遮光（吸収または反射）され、受発光素子２０に到達しない。

　遮光層３２を設けることにより、カラーフィルタ３１を透過し、受発光素子２０に入射しうる光の量を低減することができる。また、表示装置１０ａの外部から入射する光だけでなく、表示装置１０ａの内部（例えば接着層４２）を拡散（導光）する光（迷光ともいう）の一部を、遮光層３２で吸収することができる。これにより、受発光素子２０に入射しうる不要な光を減らすことができるため、ノイズを低減することができ、鮮明な画像を撮像することができる。

［変形例］
　図１Ａ及び図２Ａでは、カラーフィルタ３１の開口部２０ｈの幅が、受発光素子２０の受発光領域Ｒの幅と概略同じとなるように形成された場合の例を示したが、これに限られない。

　図３Ａに示す表示装置１０ｂは、カラーフィルタ３１の開口部２０ｈが、受発光素子２０の受発光領域Ｒよりも内側に位置している。

　ここで、受発光素子２０の受発光領域Ｒは、導電層２１上に位置する絶縁層４１の端部に囲まれた領域とする。言い換えると、導電層２１と有機層２２とが接する領域を、受発光領域Ｒと呼ぶこともできる。

　表示装置１０ｂが有するカラーフィルタ３１は、平面視において、受発光素子２０の受発光領域Ｒの外縁部と重なる部分を有する。これにより、カラーフィルタ３１の開口部２０ｈがより小さくなり、外部から受発光素子２０に照射される光をさらに絞ることができる。そのため、受発光素子２０に斜め方向から入射する光をより効果的に遮断でき、より鮮明な画像を撮像することが可能となる。なお、ある領域の外縁部とは、当該領域の端部（輪郭、または外周部ともいう）と、当該端部に沿った当該領域の一部と、を含む領域をいうこととする。

　また、図３Ｂには、平面視において、受発光領域Ｒが、カラーフィルタ３１の開口部２０ｈよりも内側に位置するように形成された、表示装置１０ｃの断面概略図を示している。

　表示装置１０ｃでは、平面視において、受発光領域Ｒの端部が開口部２０ｈの内側に位置している。さらに、平面視において、受発光領域Ｒと、カラーフィルタ３１との間に、受発光領域Ｒ及びカラーフィルタ３１のいずれも設けられない領域（間隙）が設けられている。

　このような構成とすることで、受発光素子２０から発せられた光のうち、カラーフィルタ３１の開口部２０ｈを介して外部に射出される光の量を増やすことができる。これにより、正面方向から見た時の視認性を高めることができる。また、カラーフィルタ３１の開口部２０ｈの幅を、受発光領域Ｒの幅よりも大きくすることで、受発光素子２０に入射する光の量を増やすことができるため、撮像時における受発光素子２０の感度を高めることができる。

　なお、上記表示装置１０ｂ及び表示装置１０ｃとして、遮光層３２を有する例を示したが、表示装置１０のように遮光層３２を有さない構成としてもよい。

［構成例３］
　続いて、図４を用いて、本発明の一態様の表示装置のより具体的な構成例について説明する。

　図４に示すように、基板１２の厚さをＴ_ＣＳとする。また、受発光素子２０の導電層２１の上面から、基板１２の基板１１側の面までの距離をＴ_ｇａｐとする。ここで、遮光層３２は、基板１２の基板１１側の面に接して設けられているとする。

　また、断面視におけるカラーフィルタ３１の開口部２０ｈの幅をＷ_ＣＦとする。Ｗ_ＣＦは、カラーフィルタ３１の対向する一対の端部間の距離である。また、受発光素子２０の受発光領域の幅をＷ_Ｒとする。ここでは、Ｗ_ＲがＷ_ＣＦよりも大きい場合の例を示している。さらに、遮光層３２の対向する一対の端部の距離（遮光層３２の開口幅ともいう）を、Ｗ_ＢＭとする。Ｗ_ＢＭは、Ｗ_ＣＦ及びＷ_Ｒのいずれよりも大きいことが好ましい。

　ここで、遮光層３２の開口幅Ｗ_ＢＭは、表示される画像の視野角特性に影響するため、特に重要となる。開口幅Ｗ_ＢＭが小さすぎると、受発光素子２０から斜め方向に射出される光が遮光されてしまい、視野角の狭い表示装置となってしまう。一方、遮光層３２の開口幅Ｗ_ＢＭが大きすぎると、１つの画素の占有面積が大きくなってしまい、精細度を高めることが困難となる。

　図４では、受発光素子２０の受発光領域の端部から斜め方向に射出される光３０Ｒの光路を、一点鎖線の矢印で模式的に示している。なお、ここでは便宜上、受発光素子２０と接着層４２の間、及び接着層４２とカラーフィルタ３１との間における光の屈折は考慮せずに図示している。

　ここで、受発光素子２０から射出され、基板１２に入射する光３０Ｒのうち、遮光層３２の端部近傍における光３０Ｒが、最も基板１２への入射角が大きな光となる。この入射角の最大値をθ_０とし、このときの屈折角をθ_１とする。このとき、基板１２から外部（空気）に射出される光の入射角もまたθ_１となる。また、基板１２から外部に射出される光の屈折角をθ_２とする。

　基板１２の屈折率をｎ_ＣＳ、外部の屈折率を１とすると、基板１２と外部との間の界面における角度θ_１の臨界角は、ｓｉｎθ_１＝１／ｎ_ＣＳを満たす角度となる。例えばｎ_ＣＳが１．５のときの臨界角は約４１．８１度、ｎ_ＣＳが１．４５のときの臨界角は約４３．６０度、またｎ_ＣＳが１．４０のときの臨界角は約４５．５８度となる。

　ここで、基板１２から外部に射出される光の屈折角θ_２が９０度に近いほど、表示装置の視野角は１８０度に近づくため、視野角特性の優れた表示装置とすることができる。したがって、基板１２の屈折率ｎ_ＣＳと、基板１２に入射する光の最も大きな入射角θ_１とが、ｎ_ＣＳ×ｓｉｎθ_１が０．８以上１．２以下、好ましくは０．９以上１．１以下、好ましくは０．９５以上１．０以下を満たすように、遮光層３２の開口幅Ｗ_ＢＭ、受発光領域の幅Ｗ_Ｒ、及び距離Ｔ_ｇａｐを設定することが好ましい。例えば、θ_１が４１度以上４８度以下、好ましくは４２度以上４６度以下、代表的には４５度近傍となるように、設計することが好ましい。

　また、距離Ｔ_ｇａｐが大きいほど、外部から受発光素子２０に入射する光のうち、斜め方向から入射する光をより効果的に遮断でき、より鮮明な画像を撮像することが可能となるため好ましい。距離Ｔ_ｇａｐは、受発光素子２０の受発光領域の幅Ｗ_Ｒの０．１倍以上１０倍以下、好ましくは０．５倍以上５倍以下、より好ましくは０．６倍以上４倍以下、さらに好ましくは、０．７倍以上３倍以下となるように設定することが好ましい。ここで、受発光領域の幅Ｗ_Ｒは、受発光素子２０の上面形状と、切断方向によって異なる値をとりうるが、そのうち最も小さい幅を、幅Ｗ_Ｒとすることができる。

　また、基板１２の厚さＴ_ＣＳが厚いほど、表示装置の表示面側の機械的強度を高めることができる。一方、基板１２が厚すぎると、被撮像物を表示面に接して設けた場合であっても、被撮像物と受発光素子２０との距離が大きくなるため、１つの受発光素子２０の撮像範囲が広くなってしまい、鮮明な画像が得られなくなる恐れがある。そこで、基板１２の厚さＴ_ＣＳが厚い場合であっても、距離Ｔ_ｇａｐを厚くすることで、鮮明な画像が得られやすくなる。そのため、厚さＴ_ＣＳは、距離Ｔ_ｇａｐの１倍以上２００倍以下、好ましくは５倍以上１００倍以下、より好ましくは、１０倍以上８０倍以下、さらに好ましくは１０倍以上５０倍以下とすることが好ましい。

［構成例４］
　本発明の一態様の表示装置は、表示面に接触した対象物を鮮明に撮像することができる。例えば、指紋、掌紋などを好適に撮像することができる。また、表示面に被撮像物を配置して撮像することで、イメージスキャナとして用いることもできる。また、表示面に接触した対象物の位置情報または形状の情報を取得することで、タッチパネルとしての機能を実現することもできる。

　図５Ａには、基板１２の上面に散乱体１９が接している様子を示している。散乱体１９としては、例えば指、掌、スタイラスペン、印刷物など、撮像の対象物となる様々な物体が挙げられる。散乱体１９としては、その表面で光を散乱させる物体であることが好ましい。散乱体１９の表面及び表面近傍に光が当たると、散乱が生じる。例えば、印刷物、またはスタイラスペンの先端などからの散乱光は、角度依存性が小さく、等方的な強度分布を示す。また、指または掌などの皮膚の表面で散乱される散乱光も同様に、等方的な強度分布を示す。図５Ａでは、散乱体１９の複数の点からの散乱光３０_Ｒｅｆを矢印で示している。

　図５Ａには、様々な方位の散乱光３０_Ｒｅｆのうち、カラーフィルタ３１の開口部を通る一部の光の光路を破線矢印で示している。

　図５Ａに示すように、散乱体１９と基板１２の接触面に対して概略垂直方向に進む光は、屈折の影響を受けにくいため、受発光素子２０に到達する。一方、当該接触面に対して斜め方向に進む光は、基板１２と接着層４２との界面などで屈折することで、受発光素子２０に到達しない場合がある。すなわち、散乱体１９が受発光素子２０の直上に位置していたとしても、散乱体１９の散乱光３０_Ｒｅｆの全てを受発光素子２０で受光できるわけではなく、一部の光のみが受発光素子２０によって受光されることとなる。特に、基板１２の厚さＴ_ＣＳ、または基板１２と受発光素子２０との距離Ｔ_ｇａｐなどが大きい場合では、受発光素子２０で受光しうる散乱光３０_Ｒｅｆの強度の低下はより顕著となる。

　そこで、図５Ｂに示すように、基板１２の表面に機能層１６を設けることが好ましい。機能層１６は、透光性を有し、且つ、基板１２よりも屈折率の低い層である。機能層１６としては、例えば樹脂、無機膜（酸化物膜、窒化物膜を含む）、金属膜、または低屈折率のガラスなどを用いることができる。機能層１６は、基板１２の表面に成膜される薄膜またはコート剤であってもよいし、基板１２の表面に貼り合わされるフィルム状、シート状、または板状の部材であってもよい。

　機能層１６に樹脂を用いる場合、例えばポリテトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニルなどのフッ素樹脂、またはペルフルオロアルコキシフッ素樹脂などのフッ素樹脂共重合体などを含む材料を用いると、基板１２の表面の耐傷性、防汚性、または易滑性などを高めることができるため好ましい。また、低屈折率な有機ポリシロキサンなどのシロキサン系樹脂を用いてもよい。ここで、シロキサン系樹脂とは、シロキサン系材料を出発材料として形成されたＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む樹脂に相当する。シロキサン系樹脂は置換基としては有機基（例えばアルキル基またはアリール基など）、またはフルオロ基などを用いてもよい。また、有機基はフルオロ基を有していてもよい。

　基板１２と散乱体１９との間に機能層１６を設けることの効果について説明する。図５Ｂに示すように、散乱体１９の表面で散乱された光は、機能層１６と基板１２との界面で屈折する。このとき、機能層１６よりも基板１２の屈折率が高いため、光の向きは基板１２の表面に対して垂直方向に近づくように屈折する。そして、基板１２と接着層４２との界面で再度屈折し、基板１１側に到達する。このように、機能層１６と基板１２との界面で光を屈折させることで、光を集光することができる。その結果、図５Ｂに示すように、受発光素子２０に到達する光の量を増大させることができる。

　ここで、機能層１６の厚さＴ_ｆは、薄ければ薄いほど好ましい。機能層１６の厚さＴ_ｆが薄いほど、光を屈折させるための機能層１６と基板１２との界面を、散乱体１９の表面（すなわち散乱面）に近づけることができる。これにより、散乱体１９の表面で散乱された散乱光３０_Ｒｅｆのうち、斜め方向に進む光の光路を短くできるため、より受発光素子２０に到達する光の量を増大させることができる。

　機能層１６の厚さＴ_ｆとしては、例えば、１ｍｍ以下、好ましくは０．５ｍｍ以下、より好ましくは０．３ｍｍ以下、さらに好ましくは０．１ｍｍ以下、さらに好ましくは０．０５ｍｍ以下とすることができる。機能層１６の厚さＴ_ｆの下限値としては、薄ければ薄いほど好ましいが、例えば１０ｎｍ以上、５０ｎｍ以上、１００ｎｍ以上、５００ｎｍ以上、１μｍ以上、５μｍ以上、または１０μｍ以上などとすることができる。なお、上述した上限値及び下限値は、任意に組み合わせることができる。

［構成例５］
　以下では、受発光素子と、発光素子とを有する表示装置の例について説明する。表示装置に、第１の色の光を発し、且つ、第２の色の光を受光する受発光素子と、第２の色の光を発する発光素子と、を設けることで、発光素子を撮像のための光源として用いることができる。また、表示装置に、これに加えて第３の色の光を発する発光素子を設けることで、フルカラーの画像を表示することのできる表示装置を実現することができる。

　図６Ａは、表示装置の表示領域内に配置される、１つの画素６０ａの上面概略図を示している。画素６０ａは、受発光素子２０、発光素子５０Ｇ、及び発光素子５０Ｂを有する。例えば、受発光素子２０は、赤色の光を発し、且つ、緑色の光または青色の光のいずれか一方、または両方を受光する素子とすることができる。また発光素子５０Ｇは、緑色の光を発する素子、発光素子５０Ｂは青色の光を発する素子とすることができる。

　図６Ａに示す画素６０ａは、受発光素子２０、発光素子５０Ｇ、及び発光素子５０Ｂが、横方向にこの順で配列した、いわゆるストライプ配置の画素である。受発光素子２０、発光素子５０Ｇ、及び発光素子５０Ｂは、それぞれ概略長方形の形状を有し、長手方向が縦方向に平行になるように配置されている。表示装置の表示領域内には、画素６０ａが縦方向及び横方向にマトリクス状に複数配置される。

　図６Ａでは、遮光層３２が設けられている。ここでは、遮光層３２が受発光素子２０、発光素子５０Ｇ、及び発光素子５０Ｂを囲うように設けられている。言い換えると、遮光層３２は、受発光素子２０、発光素子５０Ｇ、及び発光素子５０Ｂとそれぞれ重なる開口部を有している。受発光素子２０、発光素子５０Ｇ、及び発光素子５０Ｂは、それぞれ遮光層３２の開口部の内側に位置し、遮光層３２と重ならないように配置されている。また、平面視において、発光素子５０Ｇと遮光層３２の間、及び発光素子５０Ｂと遮光層３２との間には、間隙６１が設けられている。

　また、受発光素子２０の一部と重なるように、カラーフィルタ３１が設けられている。カラーフィルタ３１は、受発光素子２０の受発光領域の外縁部と重なるように設けられている。また、カラーフィルタ３１の他の一部は、遮光層３２と重なるように設けられている。なお、上述したように、カラーフィルタ３１と、受発光素子２０の受発光領域とが重ならないように配置されていてもよい。このとき、カラーフィルタの端部と、受発光素子２０の受発光領域との間には、間隙が設けられる。

　図６Ｂには、上記とは異なる画素の構成を示している。図６Ｂに示す例では、受発光素子２０と発光素子５０Ｇを有する画素６０ｂと、受発光素子２０と発光素子５０Ｂを有する画素６０ｃとが、縦方向及び横方向に交互に配列している。

　図６Ｂでは、受発光素子２０、発光素子５０Ｇ、及び発光素子５０Ｂの上面形状が、概略正方形であり、且つ、画素の配列方向に対して４５度傾いた形状としている。これにより、受発光素子２０、発光素子５０Ｇ、及び発光素子５０Ｂの各々の間隔を大きく取ることができるため、素子を構成する薄膜を作り分ける際に歩留まり良く形成することができる。またこのような構成とすることで、画素を高密度に配置することが可能となり、高精細な画像を表示することのできる表示装置を実現できる。

　図７Ａは、受発光素子２０と、発光素子５０Ｇとを並べて設けた場合の、表示装置１０ｄの断面概略図を示している。なお、発光素子５０Ｂについては、発光素子５０Ｇと同様の構成とすることができるため、ここでは省略する。

　受発光素子２０の構成は、上記表示装置１０等の記載を援用できる。

　発光素子５０Ｇは、導電層５１、有機層５２、及び導電層２３を有する。導電層５１は画素電極として機能し、素子層１５内の回路と電気的に接続されている。導電層５１は、発光素子５０Ｇが発する光に対して反射性を有する。導電層５１は、受発光素子２０の導電層２１と同一面上に位置し、同一の導電膜を加工して形成されることが好ましい。有機層５２は、少なくともＥＬ層を有する層である。有機層５２が有するＥＬ層に含まれる発光層の材料は、受発光素子２０の有機層２２が有するＥＬ層に含まれる発光層の材料と異なる材料であることが好ましい。導電層２３は、受発光素子２０と発光素子５０Ｇに共通に用いられ、共通電極として機能する。導電層２３は、有機層２２を介して導電層２１と重なる部分と、有機層５２を介して導電層５１と重なる部分と、を有する。

　カラーフィルタ３１は、平面視において、受発光素子２０の受発光領域を囲うように設けられている。図７Ａでは、カラーフィルタ３１の一部が受発光素子２０と重なるように設けられている。また、カラーフィルタ３１は、発光素子５０Ｇの近傍には設けられていない。

　図７Ｂには、遮光層３２が設けられた表示装置１０ｅの断面概略図を示している。

　表示装置１０ｅにおいて、遮光層３２は、受発光素子２０、及び発光素子５０Ｇとそれぞれ重なる開口部が設けられている。また、遮光層３２は、発光素子５０Ｇの発光領域とは重ならないように設けられている。これにより、接着層４２の厚さが厚い場合であっても、発光素子５０Ｇの視野角特性を向上させることができる。

　また、図７Ｃには、表示装置１０ｅとは遮光層３２の構成が異なる表示装置１０ｆの断面概略図を示している。

　表示装置１０ｆは、遮光層３２が、発光素子５０Ｇの近傍には設けられていない例である。遮光層３２は、平面視において、受発光素子２０と発光素子５０Ｇとの間に位置する。また、ここでは図示しないが、遮光層３２は、平面視において受発光素子２０と発光素子５０Ｂとの間にも位置する構成とすることができる。また、遮光層３２は、発光素子５０Ｇと発光素子５０Ｂとの間には設けられていない。これにより、発光素子５０Ｇ（及び発光素子５０Ｂ）の視野角特性を向上させることができる。

　上記では、カラーフィルタ３１を受発光素子２０側にのみ配置する構成を示したが、発光素子５０Ｇ及び発光素子５０Ｂ側にも、カラーフィルタを配置してもよい。発光素子と重ねて配置するカラーフィルタとしては、発光素子が発する光に対して透光性を有する材料を用いることができる。発光素子と重ねてカラーフィルタを配置することで、発光素子が発する光の色純度を高めることができ、表示品位の高い表示装置を実現できる。

　図８Ａには、表示装置１０ｇの断面概略図を示している。表示装置１０ｇは、カラーフィルタ３１Ｇを有する。

　カラーフィルタ３１Ｇは、カラーフィルタ３１と同様に、基板１２側に設けられている。カラーフィルタ３１Ｇは、平面視において、発光素子５０Ｇと重なる部分を有する。また、カラーフィルタ３１Ｇは、平面視において、発光素子５０Ｇの発光領域を包含するように設けられていることが好ましい。

　カラーフィルタ３１Ｇは、発光素子５０Ｇが発する色の光を透過する機能を有する。例えば、発光素子５０Ｇが緑色の光を発する場合には、緑色の光を透過するカラーフィルタ３１Ｇを用いることができる。なお、発光素子５０Ｂについても同様に、発光素子５０Ｂが発する色の光（例えば青色の光）を透過するカラーフィルタを用いることができる。

　また、図８Ａに示すように、表示装置１０ｇは、平面視において、受発光素子２０と発光素子５０Ｇとの間に、カラーフィルタ３１Ｇとカラーフィルタ３１とが重なる領域を有する。当該領域では、受発光素子２０が発する色の光はカラーフィルタ３１Ｇによって吸収（遮光）され、発光素子５０Ｇが発する色の光はカラーフィルタ３１によって吸収（遮光）される。そのため、２つのカラーフィルタが重なる領域は、遮光層として機能することができる。

　図８Ｂには、表示装置１０ｈの断面概略図を示している。表示装置１０ｈは、カラーフィルタ３１Ｇが開口部を有する点で、上記表示装置１０ｇと主に相違している。

　カラーフィルタ３１Ｇの開口部は、少なくとも発光素子５０Ｇの発光領域と重なるように配置することができる。カラーフィルタ３１Ｇは、発光素子５０Ｇの発光領域と重なるように配置してもよいし、平面視において、カラーフィルタ３１Ｇの開口部よりも内側に発光素子５０Ｇの発光領域が位置するようにしてもよい。カラーフィルタ３１Ｇの開口部と発光素子５０Ｇとの位置関係は、受発光素子２０の受発光領域とカラーフィルタ３１の開口部との位置関係と同様にすればよい。なお、発光素子５０Ｂについても同様である。

　また、図８Ｃに示す表示装置１０ｉのように、遮光層３２を設ける構成としてもよい。図８Ｃでは、カラーフィルタ３１Ｇが開口部を有さない例を示しているが、上記表示装置１０ｈと同様に、開口部を有する構成としてもよい。

［構成例６］
　以下では、より高精細な画像を撮像可能な構成の例について説明する。

　図９Ａに、表示装置の断面概略図を示している。図９Ａでは、受発光素子２０と、受発光素子２０の両側に位置する発光素子５０Ｇａ及び発光素子５０Ｇｂを含む断面を示している。

　図９Ａでは、受発光素子２０の受発光領域の幅Ｗ_Ｒよりも内側に、カラーフィルタ３１の開口部２０ｈが位置している。またカラーフィルタ３１の開口部２０ｈの幅Ｗ_ＣＦは、幅Ｗ_Ｒよりも小さい。

　また図９Ａにおいて、基板１２の表面に接する構造物２９ａ、構造物２９ｂを示している。構造物２９ａ及び構造物２９ｂは、発光素子５０Ｇａ及び発光素子５０Ｇｂが発する光を反射及び散乱する。構造物２９ａ及び構造物２９ｂは、受発光素子２０と発光素子５０Ｇａまたは発光素子５０Ｇｂとの間隔と同程度またはそれ以下の間隔で配置されている。

　図９Ａに示すように、発光素子５０Ｇａが発した光３０Ｇａの一部は、構造物２９ａで反射または散乱され、その一部が開口部２０ｈを透過して受発光素子２０に到達する。同様に発光素子５０Ｇｂが発した光３０Ｇｂの一部は、構造物２９ｂで反射または散乱され、その一部が開口部２０ｈを透過して受発光素子２０に到達する。すなわち、受発光素子２０には、構造物２９ａによる反射光（散乱光）と、構造物２９ｂによる反射光（散乱光）の両方が入射することとなる。したがって、図９Ａに示すように、受発光素子２０または発光素子５０Ｇａなどの配列間隔に対して、同程度またはこれよりも小さいサイズのパターンを鮮明に撮像することが困難であることが分かる。

　そこで、図９Ｂに示すように、カラーフィルタ３１の開口部２０ｈを、一方の発光素子（ここでは発光素子５０Ｇａ）側にずらす構成とする。

　図９Ｂでは、カラーフィルタ３１の開口部２０ｈが、受発光素子２０の受発光領域の幅Ｗ_Ｒよりも外側に位置するように設けられている。なお、これに限られず、カラーフィルタ３１の開口部２０ｈの中心が、受発光素子２０の受発光領域の中心からずれるように設ければよい。そのため、開口部２０ｈが、受発光素子２０の受発光領域の内側に位置してもよいし、開口部２０ｈと当該受発光領域とが重ならなくてもよい。

　図９Ｂに示すように、開口部２０ｈを発光素子５０Ｇａ側にずらすことで、発光素子５０Ｇｂが発し、構造物２９ｂで反射または散乱された光３０Ｇｂは、カラーフィルタ３１によって吸収され、受発光素子２０に到達しない。一方、発光素子５０Ｇａが発し、構造物２９ａに反射または散乱された光３０Ｇａの一部は、開口部２０ｈを透過して受発光素子２０に到達する。すなわち、受発光素子２０には、構造物２９ａからの反射光（散乱光）のみが入射することになる。

　このように、カラーフィルタ３１の開口部２０ｈの中心位置を、受発光素子２０の受発光領域の中心位置、または遮光層３２の開口部の中心位置などに対してずらすことで、撮像の解像度を高め、鮮明な画像を撮像することが可能となる。特に、被撮像物から反射または散乱される光のうち、散乱成分に対して正反射成分の割合が高い場合には、撮像の解像度の向上により高い効果を奏する。

　以上が表示装置の構成例についての説明である。

　本発明の一態様の表示装置は、視野角特性の高い表示と、鮮明な画像の撮像の両方を実現可能な表示装置である。また、本発明の一態様の表示装置は、指紋、掌紋などの撮像を好適に行うことができるため、表示装置を適用する電子機器に、構成部品を追加することなく指紋認証または掌紋認証などの生体認証の機能を付加することができ、多機能な電子機器を実現することができる。

　本実施の形態で例示した構成例、及びそれらに対応する図面等は、少なくともその一部を他の構成例、または図面等と適宜組み合わせることができる。

　本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。

（実施の形態２）
　本実施の形態では、本発明の一態様の発光素子、及び受発光素子を有する表示装置の構成例について説明する。

　本発明の一態様の表示装置は、発光素子及び受発光素子を有する。

　受発光素子は、発光素子である有機ＥＬ素子と、受光素子である有機フォトダイオードと、の両方の機能を有する。例えば、有機ＥＬ素子の積層構造に、有機フォトダイオードに用いることができる活性層を追加することで、受発光素子を作製することができる。さらに、受発光素子と、発光素子とを作製する際に、受発光素子と発光素子とで共通に用いることのできる層を同じ工程で成膜することで、成膜工程の増加を抑制することができる。

　例えば、一対の電極のうち一方（共通電極）を、受発光素子及び発光素子で共通の層とすることができる。また、例えば、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、及び電子注入層の少なくとも１つを、受発光素子及び発光素子で共通の層とすることが好ましい。また、例えば、活性層の有無以外は、受発光素子と発光素子とで同一の構成にすることもできる。つまり、発光素子に、活性層を加えるのみで、受発光素子を作製することもできる。このように、受発光素子及び発光素子が共通の層を有することで、成膜回数及びマスクの数を減らすことができ、表示装置の作製工程及び作製コストを削減することができる。また、表示装置の既存の製造装置及び製造方法を用いて、受発光素子を有する表示装置を作製することができる。

　なお、受発光素子が有する層は、受発光素子が、受光素子として機能する場合と、発光素子として機能する場合と、で、機能が異なることがある。本明細書中では、受発光素子が発光素子として機能する場合における機能に基づいて構成要素を呼称する。例えば、正孔注入層は、受発光素子が発光素子として機能する際には、正孔注入層として機能し、受発光素子が受光素子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、受発光素子が発光素子として機能する際には、電子注入層として機能し、受発光素子が受光素子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、受発光素子と発光素子とを有する。具体的には、表示部には、受発光素子と発光素子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、イメージセンサまたはタッチセンサなど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、または表示部に接触もしくは接近した対象物（指またはペンなど）を検出すること、などができる。さらに、本実施の形態の表示装置は、発光素子をセンサの光源として利用することができる。したがって、表示装置と別に受光部及び光源を設けなくてよく、電子機器の部品点数を削減することができる。

　本実施の形態の表示装置では、表示部が有する発光素子の発光を対象物が反射した際、受発光素子がその反射光を検出できるため、暗い場所でも、撮像またはタッチ（接触または接近）検出が可能である。

　本実施の形態の表示装置は、発光素子及び受発光素子を用いて、画像を表示する機能を有する。つまり、発光素子及び受発光素子は、表示素子として機能する。

　発光素子としては、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）、またはＱＬＥＤ（Ｑｕａｎｔｕｍ−ｄｏｔ　Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）などのＥＬ素子を用いることが好ましい。ＥＬ素子が有する発光物質としては、蛍光を発する物質（蛍光材料）、燐光を発する物質（燐光材料）、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）、無機化合物（量子ドット材料など）などが挙げられる。また、発光素子として、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、受発光素子を用いて、光を検出する機能を有する。受発光素子は、受発光素子自身が発する光よりも短波長の光を検出することができる。

　受発光素子をイメージセンサに用いる場合、本実施の形態の表示装置は、受発光素子を用いて、画像を撮像することができる。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、イメージセンサとしての機能により、指紋または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、イメージセンサとしての機能により、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、受発光素子をタッチセンサに用いる場合、本実施の形態の表示装置は、受発光素子を用いて、対象物の接近または接触を検出することができる。

　受発光素子は、受発光素子に入射する光を検出し電荷を発生させる光電変換素子として機能する。受発光素子に入射する光量に基づき、発生する電荷量が決まる。

　受発光素子は、上記発光素子の構成に、受光素子の活性層を追加することで作製することができる。受発光素子には、例えば、ｐｎ型またはｐｉｎ型のフォトダイオードの活性層を用いることができる。特に、受発光素子には、有機化合物を含む層を有する有機フォトダイオードの活性層を用いることが好ましい。有機フォトダイオードは、薄型化、軽量化、及び大面積化が容易であり、また、形状及びデザインの自由度が高いため、様々な表示装置に適用できる。

　図１０Ａ~図１０Ｄに、本発明の一態様の表示装置の断面図を示す。

　図１０Ａに示す表示装置３５０Ａは、基板３５１と基板３５９との間に、受発光素子を有する層３５３と、発光素子を有する層３５７と、を有する。

　図１０Ｂに示す表示装置３５０Ｂは、基板３５１と基板３５９との間に、受発光素子を有する層３５３、トランジスタを有する層３５５、及び、発光素子を有する層３５７を有する。

　表示装置３５０Ａ及び表示装置３５０Ｂは、発光素子を有する層３５７から、緑色（Ｇ）の光及び青色（Ｂ）の光が射出され、受発光素子を有する層３５３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、受発光素子を有する層３５３が発する光の色は、赤色に限定されない。

　受発光素子を有する層３５３に含まれる受発光素子は、表示装置３５０Ａまたは表示装置３５０Ｂの外部から入射した光を検出することができる。当該受発光素子は、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つの受発光素子または１つの発光素子を有する。例えば、画素には、副画素を３つ有する構成（Ｒ、Ｇ、Ｂの３色、または、黄色（Ｙ）、シアン（Ｃ）、及びマゼンタ（Ｍ）の３色など）、または、副画素を４つ有する構成（Ｒ、Ｇ、Ｂ、白色（Ｗ）の４色、または、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｙの４色など）を適用できる。少なくとも１色の副画素は、受発光素子を有する。受発光素子は、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素子を有していてもよい。

　トランジスタを有する層３５５は、例えば、受発光素子と電気的に接続されるトランジスタ、及び、発光素子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３５５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１０Ｃ）。または、表示装置に接近している（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１０Ｄ）。例えば、図１０Ｃ及び図１０Ｄに示すように、発光素子を有する層３５７において発光素子が発した光を、表示装置３５０Ｂに接触または接近した指３５２が反射することで、受発光素子を有する層３５３における受発光素子がその反射光を検出する。これにより、表示装置３５０Ｂに指３５２が接触または接近したことを検出することができる。

［画素］
　図１０Ｅ~図１０Ｇ及び図１１Ａ~図１１Ｄ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１０Ｅ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（ＭＥＲ）、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素子を、受発光素子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１０Ｆ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（ＭＥＲ）、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素子を、受発光素子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１０Ｇ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１０Ｇ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（ＭＥＲ）、及び、緑色の光を呈する副画素（Ｇ）を有する。図１０Ｇ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１０Ｇに示す副画素の形状は、当該副画素が有する発光素子または受発光素子の上面形状を示している。

　図１１Ａ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（ＭＥＲ）、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（ＭＥＲ）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１１Ｂ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１１Ｂ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（ＭＥＲ）、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１１Ｂに示す左の画素では、副画素（ＭＥＲ）と同じ行に副画素（Ｇ）が配置され、副画素（ＭＥＲ）と同じ列に副画素（Ｂ）が配置されている。図１１Ｂに示す右の画素では、副画素（ＭＥＲ）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１１Ｂ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（ＭＥＲ）、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１１Ｃは、図１０Ｇに示す画素配列の変形例である。図１１Ｃ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（ＭＥＲ）、及び、緑色の光を呈する副画素（Ｇ）を有する。図１１Ｃ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（ＭＥＲ）、及び、青色の光を呈する副画素（Ｂ）を有する。

　図１０Ｇ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１１Ｃ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（ＭＥＲ）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１１Ｃに示す構成では、図１０Ｇ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、発光素子及び受発光素子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）が有する発光素子の上面形状について、図１０Ｇでは円形である例を示し、図１１Ｃでは正方形である例を示している。各色の発光素子及び受発光素子の上面形状は、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１０Ｇでは副画素（Ｇ）、図１１Ｃでは副画素（ＭＥＲ））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１１Ｄは、図１１Ｃに示す画素配列の変形例である。具体的には、図１１Ｄの構成は、図１１Ｃの構成を４５°回転させることで得られる。図１１Ｃ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１１Ｄ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１１Ｄ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（ＭＥＲ）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１１Ｃまたは図１１Ｄ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の発光素子と、ｑ個（ｑは２以上の整数）の第２の発光素子と、ｒ個（ｒはｐより大きく、ｑより大きい整数）の受発光素子と、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の発光素子と第２の発光素子のうち一方が緑色の光を発し、他方が青色の光を発する。受発光素子は、赤色の光を発し、かつ、受光機能を有する。

　例えば、受発光素子を用いて、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素子を光源とすることが好ましい。したがって、受発光素子は、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。

［受発光素子］
　図１２Ａ~図１２Ｅに、受発光素子の積層構造の例を示す。

　受発光素子は、一対の電極間に、少なくとも、活性層及び発光層を有する。

　受発光素子は、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１２Ａ~図１２Ｃに示す受発光素子は、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。

　第１の電極１８０は、受発光素子のアノード（陽極）として機能する。第２の電極１８９は、受発光素子のカソード（陰極）として機能する。

　なお、図１２Ａ~図１２Ｃに示す受発光素子は、それぞれ、発光素子に、活性層１８３を追加した構成ということができる。そのため、発光素子の作製工程に、活性層１８３を成膜する工程を追加するのみで、発光素子の形成と並行して受発光素子を形成することができる。また、発光素子と受発光素子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１２Ａ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１２Ｂ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１２Ａ、図１２Ｂに示すように、互いに接していてもよい。

　図１２Ｃ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。図１２Ｃ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素子からは、高い発光効率を得ることができる。

　図１２Ｄに示す受発光素子は、正孔輸送層１８２を有さない点で、図１２Ａ~図１２Ｃに示す受発光素子と異なる。受発光素子は、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、受発光素子は、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１２Ｅに示す受発光素子は、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１２Ａ~図１２Ｄに示す受発光素子と異なる。

　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。

　受発光素子において、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。

　受発光素子を発光素子として駆動する際、正孔注入層は、陽極から受発光素子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、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、または芳香族アミン化合物などを用いることができる。

　受発光素子を発光素子として駆動する際、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。受発光素子を受光素子として駆動する際、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^−６ｃｍ^２／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）、または芳香族アミン（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。

　受発光素子を発光素子として駆動する際、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。受発光素子を受光素子として駆動する際、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^−６ｃｍ^２／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。

　受発光素子を発光素子として駆動する際、電子注入層は、陰極から受発光素子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、発光素子の高効率、低電圧駆動、長寿命を同時に実現できる。

　励起錯体を形成する材料の組み合わせとしては、正孔輸送性材料のＨＯＭＯ準位（最高被占有軌道準位）が電子輸送性材料のＨＯＭＯ準位以上の値であると好ましい。正孔輸送性材料のＬＵＭＯ準位（最低空軌道準位）が電子輸送性材料のＬＵＭＯ準位以上の値であると好ましい。材料のＬＵＭＯ準位及びＨＯＭＯ準位は、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）測定によって測定される材料の電気化学特性（還元電位及び酸化電位）から導出することができる。

　励起錯体の形成は、例えば正孔輸送性材料の発光スペクトル、電子輸送性材料の発光スペクトル、及びこれら材料を混合した混合膜の発光スペクトルを比較し、混合膜の発光スペクトルが、各材料の発光スペクトルよりも長波長シフトする（または長波長側に新たなピークを持つ）現象を観測することにより確認することができる。または、正孔輸送性材料の過渡フォトルミネッセンス（ＰＬ）、電子輸送性材料の過渡ＰＬ、及びこれら材料を混合した混合膜の過渡ＰＬを比較し、混合膜の過渡ＰＬ寿命が、各材料の過渡ＰＬ寿命よりも長寿命成分を有する、または遅延成分の割合が大きくなるなどの過渡応答の違いを観測することにより、確認することができる。また、上述の過渡ＰＬは過渡エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）と読み替えても構わない。すなわち、正孔輸送性材料の過渡ＥＬ、電子輸送性を有する材料の過渡ＥＬ、及びこれらの混合膜の過渡ＥＬを比較し、過渡応答の違いを観測することによっても、励起錯体の形成を確認することができる。

　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Ｃ_６０、Ｃ_７０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、受光素子として有益である。Ｃ_６０、Ｃ_７０ともに可視光領域に広い吸収帯を有しており、特にＣ_７０はＣ_６０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、テトラセン誘導体、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。

　受発光素子または発光素子を構成する各層は、単一の材料（化合物）を含む単層構造、複数の材料を含む単層構造、２以上の単一の材料を含む層を積層した積層構造、２以上の複数の材料を含む層を積層した積層構造、または１以上の単一の材料を含む層と１以上の複数の材料を含む層とを積層した積層構造とすることができる。複数の材料を含む層を真空蒸着法により形成する場合、２以上の材料をそれぞれ蒸発もしくは昇華させて成膜する共蒸着法、または、あらかじめ２以上の材料を混合させた混合材料を蒸発もしくは昇華させて成膜するプレミックス法のいずれを用いてもよい。または共蒸着法とプレミックス法を組み合わせて、３以上の材料を含む層を成膜してもよい。

　以下では、図１３Ａ~図１５Ｂを用いて、本発明の一態様の表示装置が有する受発光素子及び発光素子の詳細な構成について説明する。

　本発明の一態様の表示装置は、発光素子が形成されている基板とは反対方向に光を射出するトップエミッション型、発光素子が形成されている基板側に光を射出するボトムエミッション型、両面に光を射出するデュアルエミッション型のいずれであってもよい。

　図１３Ａ~図１５Ｂ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１３Ａ、図１３Ｂに示す表示装置は、基板１５１上に、トランジスタを有する層３５５を介して、青色（Ｂ）の光を発する発光素子３４７Ｂ、緑色（Ｇ）の光を発する発光素子３４７Ｇ、赤色（Ｒ）の光を発し、かつ、受光機能を有する受発光素子３４７ＭＥＲを有する。

　図１３Ａでは、受発光素子３４７ＭＥＲが発光素子として機能する場合を示す。図１３Ａでは、発光素子３４７Ｂが青色の光を発し、発光素子３４７Ｇが緑色の光を発し、受発光素子３４７ＭＥＲが赤色の光を発している例を示す。

　図１３Ｂでは、受発光素子３４７ＭＥＲが受光素子として機能する場合を示す。図１３Ｂでは、発光素子３４７Ｂが発する青色の光と、発光素子３４７Ｇが発する緑色の光と、を、受発光素子３４７ＭＥＲが検出している例を示す。

　発光素子３４７Ｂ、発光素子３４７Ｇ、及び受発光素子３４７ＭＥＲ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、発光素子と同様に、受発光素子３４７ＭＥＲ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、受発光素子３４７ＭＥＲ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、受発光素子３４７ＭＥＲ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、発光素子３４７Ｂ、発光素子３４７Ｇ、及び受発光素子３４７ＭＥＲに共通で用いられる。

　発光素子３４７Ｂ、発光素子３４７Ｇ、及び受発光素子３４７ＭＥＲ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１３Ａ、図１３Ｂに示す表示装置の構成について、具体的に説明する。

　発光素子３４７Ｂ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。発光素子３４７Ｂは、青色の光を発する機能を有する。

　発光素子３４７Ｇ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。発光素子３４７Ｇは、緑色の光を発する機能を有する。

　受発光素子３４７ＭＥＲ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。受発光素子３４７ＭＥＲは、赤色の光を発する機能を有する。受発光素子３４７ＭＥＲは、発光素子３４７Ｇ及び発光素子３４７Ｂ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、受発光素子３４７ＭＥＲ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。例えば、活性層１８３が有する有機化合物の吸収スペクトルと、発光層１９３Ｒが有する発光材料の発光スペクトルとが重ならないように、活性層１８３の材料を選択することが好ましい。

　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１３Ａ、図１３Ｂ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、素子ごとに作り分けられる層である。

　バッファ層１９２Ｒ、バッファ層１９２Ｇ、バッファ層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、バッファ層１９２Ｇ、バッファ層１９２Ｂは、電子ブロック層を有していてもよい。バッファ層１９４Ｂ、バッファ層１９４Ｇ、バッファ層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、バッファ層１９４Ｇ、バッファ層１９４Ｂは、正孔ブロック層を有していてもよい。なお、発光素子を構成する各層の材料等については、上述の受発光素子を構成する各層の説明を参照できる。

［構成例２］
　図１４Ａ、図１４Ｂに示すように、発光素子３４７Ｂ、発光素子３４７Ｇ、及び受発光素子３４７ＭＥＲ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、表示装置に受発光素子を内蔵することができる。

　図１４Ａに示す発光素子３４７Ｂ、発光素子３４７Ｇ、及び受発光素子３４７ＭＥＲは、図１３Ａ、図１３Ｂに示す構成に加えて、共通層１１２及び共通層１１４を有する。

　図１４Ｂに示す発光素子３４７Ｂ、発光素子３４７Ｇ、及び受発光素子３４７ＭＥＲ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１３Ａ、図１３Ｂ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１５Ａに示す表示装置は、受発光素子３４７ＭＥＲに、図１２Ｃに示す積層構造を適用した例である。

　受発光素子３４７ＭＥＲ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、発光素子３４７Ｇ及び発光素子３４７Ｂと共通の層である。

　発光素子３４７Ｇ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。

　発光素子３４７Ｂ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素子には、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。さらに、受発光素子にも、マイクロキャビティ構造が適用されていることが好ましい。したがって、発光素子または受発光素子が有する一対の電極の一方は、可視光に対する透過性及び反射性を有する電極（半透過・半反射電極）であることが好ましく、他方は、可視光に対する反射性を有する電極（反射電極）であることが好ましい。発光素子及び受発光素子がマイクロキャビティ構造を有することで、発光層から得られる発光を両電極間で共振させ、発光素子または受発光素子から射出される光を強めることができる。

　なお、半透過・半反射電極は、反射電極と可視光に対する透過性を有する電極（透明電極ともいう）との積層構造とすることができる。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、発光素子には、可視光（波長４００ｎｍ以上７５０ｎｍ未満の光）及び近赤外光（波長７５０ｎｍ以上１３００ｎｍ以下の光）のそれぞれの透過率が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及び近赤外光それぞれの反射率は、１０％以上９５％以下、好ましくは３０％以上８０％以下とする。反射電極の可視光及び近赤外光の反射率は、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。

　正孔輸送層１８２Ｂ、正孔輸送層１８２Ｇ、正孔輸送層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、発光素子３４７Ｂ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、発光素子３４７Ｇ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、受発光素子３４７ＭＥＲ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１５Ｂに示す表示装置は、受発光素子３４７ＭＥＲに、図１２Ｄに示す積層構造を適用した例である。

　受発光素子３４７ＭＥＲ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。

　正孔輸送層は、発光素子３４７Ｇ及び発光素子３４７Ｂに設けられ、受発光素子３４７ＭＥＲ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、発光素子及び受発光素子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１６~図２１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３１０Ａ］
　図１６Ａ、図１６Ｂに表示装置３１０Ａの断面図を示す。

　表示装置３１０Ａは、発光素子１９０Ｂ、発光素子１９０Ｇ、及び受発光素子１９０ＭＥＲを有する。

　発光素子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。発光素子１９０Ｂは、青色の光３２１Ｂを発する機能を有する。

　発光素子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。発光素子１９０Ｇは、緑色の光３２１Ｇを発する機能を有する。

　受発光素子１９０ＭＥＲ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。受発光素子１９０ＭＥＲは、赤色の光３２１Ｒを発する機能と、光３２２を検出する機能と、を有する。

　図１６Ａでは、受発光素子１９０ＭＥＲが発光素子として機能する場合を示す。図１６Ａでは、発光素子１９０Ｂが青色の光を発し、発光素子１９０Ｇが緑色の光を発し、受発光素子１９０ＭＥＲが赤色の光を発している例を示す。

　図１６Ｂでは、受発光素子１９０ＭＥＲが受光素子として機能する場合を示す。図１６Ｂでは、発光素子１９０Ｂが発する青色の光と、発光素子１９０Ｇが発する緑色の光と、を、受発光素子１９０ＭＥＲ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。隔壁２１６の代わりに、可視光を遮る隔壁を設けてもよい。

　表示装置３１０Ａは、一対の基板（基板１５１及び基板１５２）間に、受発光素子１９０ＭＥＲ、発光素子１９０Ｇ、発光素子１９０Ｂ、及びトランジスタ３４２等を有する。

　受発光素子１９０ＭＥＲは、光を検出する機能を有する。具体的には、受発光素子１９０ＭＥＲは、表示装置３１０Ａの外部から入射する光３２２を受光し、電気信号に変換する、光電変換素子として機能する。光３２２は、発光素子１９０Ｇ及び発光素子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３２２は、レンズを介して受発光素子１９０ＭＥＲに入射してもよい。

　受発光素子１９０ＭＥＲ、発光素子１９０Ｇ及び発光素子１９０Ｂは、可視光を発する機能を有する。具体的には、受発光素子１９０ＭＥＲ、発光素子１９０Ｇ及び発光素子１９０Ｂ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素子として機能する（光３２１Ｒ、光３２１Ｇ、光３２１Ｂ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３４２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３４２は、発光素子または受発光素子の駆動を制御する機能を有する。

　受発光素子１９０ＭＥＲと電気的に接続される回路の少なくとも一部は、発光素子１９０Ｇ及び発光素子１９０Ｂ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。

　受発光素子１９０ＭＥＲ、発光素子１９０Ｇ及び発光素子１９０Ｂは、それぞれ、保護層１９５に覆われていることが好ましい。図１６Ａ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、受発光素子１９０ＭＥＲ及び各色の発光素子などに不純物が入り込むことを抑制し、受発光素子１９０ＭＥＲ及び各色の発光素子の信頼性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、発光素子１９０Ｇ及び発光素子１９０Ｂと重なる位置、並びに、受発光素子１９０ＭＥＲと重なる位置に開口を有する。なお、本明細書等において、発光素子１９０Ｇまたは発光素子１９０Ｂと重なる位置とは、具体的には、発光素子１９０Ｇまたは発光素子１９０Ｂの発光領域と重なる位置を指す。同様に、受発光素子１９０ＭＥＲと重なる位置とは、具体的には、受発光素子１９０ＭＥＲの発光領域及び受光領域と重なる位置を指す。

　図１６Ｂに示すように、発光素子１９０Ｇまたは発光素子１９０Ｂの発光が対象物によって反射された光を受発光素子１９０ＭＥＲは検出することができる。しかし、発光素子１９０Ｇまたは発光素子１９０Ｂの発光が、表示装置３１０Ａ内で反射され、対象物を介さずに、受発光素子１９０ＭＥＲに入射し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、発光素子１９０Ｇが発した光３２３は、基板１５２で反射され、反射光３２４が受発光素子１９０ＭＥＲに入射することがある。遮光層ＢＭを設けることで、反射光３２４が受発光素子１９０ＭＥＲ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、受発光素子１９０ＭＥＲ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、発光素子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。

　また、基板１５２の基板１５１側の面には、カラーフィルタＣＦが設けられている。カラーフィルタＣＦは、平面視において、遮光層ＢＭの受発光素子１９０ＭＥＲと重なる開口部の内部に位置する部分を有する。また、受発光素子１９０ＭＥＲと重なる位置に開口部を有する。カラーフィルタＣＦは、受発光素子１９０ＭＥＲが発する光３２１Ｒを透過し、発光素子１９０Ｇが発する光３２１Ｇ、及び発光素子１９０Ｂが発する光３２１Ｂを遮る（吸収または反射する）機能を有する。

［表示装置３１０Ｂ］
　図１７Ａに示す表示装置３１０Ｂは、発光素子１９０Ｇ、発光素子１９０Ｂ及び受発光素子１９０ＭＥＲ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３１０Ａ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、発光素子１９０Ｂ、発光素子１９０Ｇ、及び受発光素子１９０ＭＥＲの積層構造は、表示装置３１０Ａ、３１０Ｂに示す構成に限られない。各素子には、例えば、図１２Ａ~図１５Ｂ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３１０Ｃ］
　図１７Ｂに示す表示装置３１０Ｃ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３１０Ｂ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３１０Ｃは、作製基板上に形成された絶縁層２１２、トランジスタ３４２、受発光素子１９０ＭＥＲ、発光素子１９０Ｇ、及び発光素子１９０Ｂ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３１０Ｃ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）樹脂フィルム、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、及びアクリル樹脂フィルム等が挙げられる。

　以下では、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１８に表示装置１００Ａの斜視図を示し、図１９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１８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１８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１８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を介して外部から配線１６５に入力されるか、またはＩＣ１７３から配線１６５に入力される。

　図１８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１９に、図１８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１９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、発光素子１９０Ｂ、発光素子１９０Ｇ、受発光素子１９０ＭＥＲ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。発光素子１９０Ｂ、発光素子１９０Ｇ、受発光素子１９０ＭＥＲ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１９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（窒素またはアルゴンなど）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、発光素子１９０Ｂ、発光素子１９０Ｇ、受発光素子１９０ＭＥＲ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。

　発光素子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、発光素子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。

　発光素子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、発光素子１９０Ｇの駆動を制御する機能を有する。

　受発光素子１９０ＭＥＲ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、受発光素子１９０ＭＥＲの駆動を制御する機能を有する。

　発光素子１９０Ｂ、発光素子１９０Ｇ、受発光素子１９０ＭＥＲが発する光は、基板１５２側に射出される。また、受発光素子１９０ＭＥＲ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、発光素子１９０Ｂ、発光素子１９０Ｇ、受発光素子１９０ＭＥＲに共通して用いられる。受発光素子１９０ＭＥＲは、赤色の光を呈する発光素子の構成に活性層１８３を追加した構成である。また、発光素子１９０Ｂ、発光素子１９０Ｇ、受発光素子１９０ＭＥＲ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、発光素子１９０Ｂ、発光素子１９０Ｇ、受発光素子１９０ＭＥＲ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、受発光素子１９０ＭＥＲ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、発光素子１９０Ｇまたは発光素子１９０Ｂから受発光素子１９０ＭＥＲ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。

　また、基板１５２の基板１５１側の面には、カラーフィルタＣＦが設けられている。カラーフィルタＣＦは、受発光素子１９０ＭＥＲと重なる位置に開口部を有する。

　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、または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の無機絶縁膜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１９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、単結晶半導体、または結晶性を有する半導体（微結晶半導体、多結晶半導体、または一部に結晶領域を有する半導体）のいずれを用いてもよい。単結晶半導体または結晶性を有する半導体を用いると、トランジスタ特性の劣化を抑制できるため好ましい。

　トランジスタの半導体層は、金属酸化物（酸化物半導体ともいう）を有することが好ましい。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。または、インジウム、ガリウム、亜鉛、及びスズを含む酸化物を用いることが好ましい。または、インジウム及び亜鉛を有する酸化物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＝１０：１：３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を４としたとき、Ｇａが１以上３以下であり、Ｚｎ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を５としたときに、Ｇａが０．１より大きく２以下であり、Ｚｎ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を１としたときに、Ｇａが０．１より大きく２以下であり、Ｚｎ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、該金属材料を含む合金材料等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、または発光素子及び受発光素子が有する導電層（画素電極または共通電極など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２０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。

　発光素子１９０Ｂ、発光素子１９０Ｇ、及び受発光素子１９０ＭＥＲを覆う保護層１９５を設けることで、発光素子１９０Ｂ、発光素子１９０Ｇ、及び受発光素子１９０ＭＥＲに水などの不純物が入り込むことを抑制し、発光素子１９０Ｂ、発光素子１９０Ｇ、及び受発光素子１９０ＭＥＲ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、受発光素子１９０ＭＥＲ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、受発光素子１９０ＭＥＲ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、発光素子１９０Ｂ、発光素子１９０Ｇ、及び受発光素子１９０ＭＥＲ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２１Ａ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１５３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。

　発光素子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。

　受発光素子１９０ＭＥＲ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２１Ａ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２１Ｂに示すトランジスタ２０２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をマスクに絶縁層２２５が加工することで、図２１Ｂに示す構造を作製できる。図２１Ｂ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、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。

　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、受発光素子１９０ＭＥＲ、及び発光素子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、絶縁層２１３、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、発光素子の代わりとして、受発光素子を設ける。受発光素子が、発光素子と受光素子とを兼ねることで、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、及び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。

（実施の形態３）
　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、または原子層堆積（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ　Ｌａｙｅｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などにより形成することができる。

＜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、または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、または欠陥の生成などによって低下する場合があるため、ＣＡＡＣ−ＯＳは不純物、及び欠陥（酸素欠損など）の少ない酸化物半導体ともいえる。従って、ＣＡＡＣ−ＯＳを有する酸化物半導体は、物理的性質が安定する。そのため、ＣＡＡＣ−ＯＳを有する酸化物半導体は熱に強く、信頼性が高い。また、ＣＡＡＣ−ＯＳは、製造工程における高い温度（所謂サーマルバジェット）に対しても安定である。従って、ＯＳトランジスタにＣＡＡＣ−ＯＳを用いると、製造工程の自由度を広げることが可能となる。

［ｎｃ−ＯＳ］
　ｎｃ−ＯＳは、微小な領域（例えば、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の領域、特に１ｎｍ以上３ｎｍ以下の領域）において原子配列に周期性を有する。別言すると、ｎｃ−ＯＳは、微小な結晶を有する。なお、当該微小な結晶の大きさは、例えば、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下、特に１ｎｍ以上３ｎｍ以下であることから、当該微小な結晶をナノ結晶ともいう。また、ｎｃ−ＯＳは、異なるナノ結晶間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、膜全体で配向性が見られない。従って、ｎｃ−ＯＳは、分析方法によっては、ａ−ｌｉｋｅ　ＯＳ及び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（Ｉ_ｏｎ）、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１×１０^１７ｃｍ^−３以下、好ましくは１×１０^１５ｃｍ^−３以下、さらに好ましくは１×１０^１３ｃｍ^−３以下、より好ましくは１×１０^１１ｃｍ^−３以下、さらに好ましくは１×１０^１０ｃｍ^−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または炭素が含まれると、酸化物半導体において欠陥準位が形成される。このため、酸化物半導体におけるシリコンまたは炭素の濃度と、酸化物半導体との界面近傍のシリコンまたは炭素の濃度（二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　Ｉｏｎ　Ｍａｓｓ　Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）により得られる濃度）を、２×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、好ましくは２×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３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、１×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、好ましくは２×１０^１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３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、５×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３未満、好ましくは５×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、より好ましくは１×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、さらに好ましくは５×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３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、１×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３未満、好ましくは１×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３未満、より好ましくは５×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３未満、さらに好ましくは１×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３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。

（実施の形態４）
　本実施の形態では、本発明の一態様の電子機器について説明する。

　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、またはタッチ動作（接触または接近）を検出することができる。これにより、電子機器の機能性及び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２２Ａ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２２Ｂ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２３Ａ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２３Ａ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、または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２３Ｂ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。

　図２３Ｃ、図２３Ｄに、デジタルサイネージの一例を示す。

　図２３Ｃ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２３Ｄ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２３Ｃ、図２３Ｄ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２３Ｃ、図２３Ｄ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２４Ａ~図２４Ｆ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２４Ａ~図２４Ｆに示す電子機器は、様々な機能を有する。例えば、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付または時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、無線通信機能、記録媒体に記録されているプログラムまたはデータを読み出して処理する機能、等を有することができる。なお、電子機器の機能はこれらに限られず、様々な機能を有することができる。電子機器は、複数の表示部を有していてもよい。また、電子機器にカメラ等を設け、静止画または動画を撮影し、記録媒体（外部またはカメラに内蔵）に保存する機能、撮影した画像を表示部に表示する機能、等を有していてもよい。

　図２４Ａ~図２４Ｆに示す電子機器の詳細について、以下説明を行う。

　図２４Ａ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、文字または画像情報などをその複数の面に表示することができる。図２４Ａ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、電子メールまたは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２４Ｂ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２４Ｃは、腕時計型の携帯情報端末９２００を示す斜視図である。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、または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２４Ｄ~図２４Ｆ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２４Ｄは携帯情報端末９２０１を展開した状態、図２４Ｆは折り畳んだ状態、図２４Ｅは図２４Ｄと図２４Ｆ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。

１０、１０ａ~１０ｉ：表示装置　１１、１２：基板　１５：素子層　１６：機能層　１９：散乱体　２０ｈ：開口部　２０：受発光素子　２１：導電層　２２：有機層　２３：導電層　２９：構造物　３０Ｇ、３０Ｇａ、３０Ｇｂ、３０Ｒ：光　３０Ｒｅｆ：散乱光　３１：カラーフィルタ　３２：遮光層　４１：絶縁層　４２：接着層　５０Ｂ、５０Ｇ：発光素子　５１：導電層　５２：有機層　６０ａ~６０ｃ：画素　６１：間隙

Claims

　受発光素子と、カラーフィルタと、を有し、
　前記受発光素子は、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、を有する受発光領域を有し、
　前記カラーフィルタは、前記受発光素子上に位置し、且つ、前記第１の色の光を透過する機能と、前記第２の色の光を遮る機能と、を有し、
　前記カラーフィルタは、開口部を有し、
　平面視において、前記受発光領域は、前記開口部の内側に位置する部分を有する、
　表示装置。
　請求項１において、
　平面視において、前記カラーフィルタと、前記受発光領域の外縁部とが重なる部分を有する、
　表示装置。
　請求項１において、
　平面視において、前記受発光領域の端部は前記開口部の内側に位置し、且つ、前記受発光領域と前記カラーフィルタとの間に間隙を有する、
　表示装置。
　請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
　発光素子をさらに有し、
　前記発光素子は、前記第２の色の光を発する機能を有する発光領域を有し、
　前記発光素子は、前記受発光素子と同一面上に設けられる、
　表示装置。
　請求項４において、
　前記受発光素子は、画素電極と第１の電極との間に、電子注入層、電子輸送層、発光層、活性層、正孔注入層、及び正孔輸送層を有し、
　前記発光素子は、前記第１の電極、前記電子注入層、前記電子輸送層、前記正孔注入層、及び前記正孔輸送層のうちの一以上を有する、
　表示装置。
　請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
　遮光層をさらに有し、
　前記遮光層は、前記受発光素子上に位置し、且つ、前記第１の色の光及び前記第２の色の光を遮る機能を有し、
　平面視において、前記遮光層は、前記カラーフィルタの前記開口部よりも外側に位置し、
　前記カラーフィルタは、第１の部分と、第２の部分と、を有し、
　前記第１の部分は、平面視において前記遮光層と重なる部分であり、
　前記第２の部分は、平面視において前記第１の部分と前記開口部との間に位置し、且つ、前記遮光層と前記受発光素子のいずれとも重ならない部分である、
　表示装置。
　請求項６において、
　発光素子をさらに有し、
　前記発光素子は、前記第２の色の光を発する機能を有する発光領域を有し、
　前記発光素子は、前記受発光素子と同一面上に設けられる、
　表示装置。
　請求項７において、
　前記受発光素子は、画素電極と第１の電極との間に、電子注入層、電子輸送層、発光層、活性層、正孔注入層、及び正孔輸送層を有し、
　前記発光素子は、前記第１の電極、前記電子注入層、前記電子輸送層、前記正孔注入層、及び前記正孔輸送層のうちの一以上を有する、
　表示装置。
　請求項７または請求項８において、
　平面視において、前記遮光層は、前記受発光素子と前記発光素子との間に位置し、
　平面視において、前記遮光層と前記発光素子の前記発光領域とは重ならず、且つ、前記遮光層の端部と前記発光領域の端部との間に間隙を有する、
　表示装置。
　請求項１乃至請求項９のいずれか一において、
　第１の基板と、第２の基板とをさらに有し、
　前記第１の基板と前記第２の基板とは、対向して設けられ、
　前記受発光素子、及び前記カラーフィルタは、前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられ、
　前記受発光素子は、前記第１の基板に設けられ、
　前記カラーフィルタは、前記第２の基板に設けられる、
　表示装置。
　請求項１０において、
　機能層をさらに有し、
　前記機能層は、前記第２の基板の前記カラーフィルタが設けられる面とは反対側の面上に接して設けられ、
　前記機能層は、前記第２の基板よりも、屈折率が低い、
　表示装置。
　請求項１０または請求項１１において、
　前記受発光素子と前記第２の基板との距離をＴ１、前記受発光素子の前記受発光領域の最小幅をＷ１としたとき、Ｔ１は、Ｗ１の０．１倍以上１０倍以下を満たす、
　表示装置。
　請求項１２において、
　前記第２の基板の厚さをＴ２としたとき、
　Ｔ２は、Ｔ１の５倍以上１００倍以下を満たす、
　表示装置。
　請求項１乃至請求項１３のいずれか一に記載の表示装置と、コネクターまたは集積回路と、を有する、
　表示モジュール。
　請求項１４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、タッチセンサ、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。