WO2022003504A1

WO2022003504A1 - 表示装置、表示モジュール、及び電子機器

Info

Publication number: WO2022003504A1
Application number: PCT/IB2021/055589
Authority: WO
Inventors: 久保田大介; 中村太紀; 初見亮; 杉澤希
Original assignee: 株式会社半導体エネルギー研究所
Priority date: 2020-07-03
Filing date: 2021-06-24
Publication date: 2022-01-06
Also published as: KR20230035041A; US20230247873A1; JPWO2022003504A1; CN115997246A

Abstract

光検出機能を有する表示装置を提供する。光検出感度の高い表示装置を提供する。表示装置は、受光素子と、発光素子と、導電層と、第１の配線と、を有する。受光素子は、第１の画素電極、共通層、活性層、及び、共通電極を有する。発光素子は、第２の画素電極、共通層、発光層、及び、共通電極を有する。導電層は、第１の画素電極及び第２の画素電極と同一面上に設けられ、第１の画素電極及び第２の画素電極の間に位置し、共通層と電気的に接続され、第１の電位が与えられる第１の配線と電気的に接続される。共通層は、第１の画素電極と重なる部分と、第２の画素電極と重なる部分と、導電層と重なる部分と、を有する。共通電極は、第１の画素電極と重なる部分と、第２の画素電極と重なる部分と、を有する。第１の配線は、導電層とは異なる面上に設けられる。

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、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、発光素子（発光デバイスともいう）と受光素子（受光デバイスともいう）とを備える表示装置に関する。本発明の一態様は、認証機能を備える表示装置に関する。本発明の一態様は、タッチパネルに関する。本発明の一態様は、表示装置を備えるシステムに関する。

　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、撮像装置、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、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、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。または、光検出機能を有し、かつ、信頼性の高い表示装置を提供することを課題の一とする。または、多機能の表示装置を提供することを課題の一とする。または、表示品位の高い表示装置を提供することを課題の一とする。または、光検出感度の高い表示装置を提供することを課題の一とする。または、新規な表示装置を提供することを課題の一とする。

　また、本発明の一態様は、光検出精度の高い表示装置を提供することを課題の一とする。または、明瞭な画像の撮像が可能な表示装置を提供することを課題の一とする。または、タッチパネルとしての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。

　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、受光素子と、発光素子と、導電層と、第１の配線と、を有する表示装置である。受光素子は、第１の画素電極、第１の画素電極上の共通層、共通層上の活性層、及び、活性層上の共通電極を有する。発光素子は、第２の画素電極、第２の画素電極上の共通層、共通層上の発光層、及び、発光層上の共通電極を有する。導電層は、第１の画素電極及び第２の画素電極と同一面上に設けられ、第１の画素電極及び第２の画素電極の間に位置し、共通層と電気的に接続され、第１の電位が与えられる第１の配線と電気的に接続される。共通層は、第１の画素電極と重なる部分と、第２の画素電極と重なる部分と、導電層と重なる部分と、を有する。共通電極は、第１の画素電極と重なる部分と、第２の画素電極と重なる部分と、を有する。第１の配線は、導電層とは異なる面上に設けられる。

　また、上記において、第１のトランジスタと、第２のトランジスタとを有することが好ましい。また、第１の画素電極には、第１のトランジスタを介して第１の電位以下の第２の電位が与えられることが好ましい。また、第２の画素電極には、第２のトランジスタを介して第１の電位以上の第３の電位が与えられることが好ましい。さらに、共通電極には、第１の電位が与えられることが好ましい。

　または、上記において、第１の画素電極には、第１のトランジスタを介して第１の電位以上の第４の電位が与えられることが好ましい。また、第２の画素電極には、第２のトランジスタを介して第１の電位以上の第５の電位が与えられることが好ましい。また、第５の電位は、第４の電位よりも高いことが好ましい。

　また、上記において、導電層は、環状の第１の部分を有することが好ましい。このとき、平面視において、第１の画素電極は、第１の部分の内側に位置することが好ましい。または、第２の画素電極が、第１の部分の内側に位置することが好ましい。

　また、上記において、複数の第１の画素電極と、複数の第２の画素電極と、を有するとき、導電層は、環状の第１の部分と、環状の第２の部分と、第３の部分と、を有することが好ましい。このとき、平面視において、複数の第１の画素電極の中の１つは、第１の部分の内側に位置することが好ましい。また、平面視において、複数の第１の画素電極の他の１つは、第２の部分の内側に位置することが好ましい。また、平面視において、第３の部分は、第１の部分と第２の部分の間に位置することが好ましい。または、平面視において、複数の第２の画素電極の中の１つは、第１の部分の内側に位置することが好ましい。また、平面視において、複数の第２の画素電極の他の１つは、第２の部分の内側に位置することが好ましい。また、平面視において、第３の部分は、第１の部分と第２の部分の間に位置することが好ましい。

　また、上記において、複数の第１の画素電極と、複数の第２の画素電極と、を有するとき、複数の第１の画素電極は、第１の方向に配列し、複数の第２の画素電極は、第１の方向に配列していることが好ましい。また、導電層は、第１の方向に延伸しており、複数の第１の画素電極と複数の第２の画素電極の間に位置する部分を有することが好ましい。

　また、上記において、表示領域と、非表示領域と、を有することが好ましい。複数の第１の画素電極及び複数の第２の画素電極は、表示領域に設けられることが好ましい。このとき、導電層は、表示領域と非表示領域にかけて設けられ、非表示領域で第１の配線と電気的に接続されることが好ましい。導電層は、表示領域で第１の配線と電気的に接続されることがさらに好ましい。または、導電層は、表示領域に設けられ、表示領域で第１の配線と電気的に接続されることが好ましい。

　また、上記において、第１の配線は、第１の画素電極と重なる部分、及び、第２の画素電極と重なる部分を有することが好ましい。または、第１の配線は、第１の画素電極と第２の画素電極の間に位置する部分を有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）等のコネクター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れば、光検出機能を有する表示装置を提供できる。または、光検出機能を有し、かつ、信頼性の高い表示装置を提供できる。または、多機能の表示装置を提供できる。または、表示品位の高い表示装置を提供できる。または、光検出感度の高い表示装置を提供できる。または、新規な表示装置を提供できる。

　また、本発明の一態様によれば、光検出精度の高い表示装置を提供できる。または、明瞭な画像の撮像が可能な表示装置を提供できる。または、タッチパネルとしての機能を有する表示装置を提供できる。

　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及び図１Ｂは、表示装置の構成例を示す図である。
図２Ａは電圧と電流密度の関係を示す模式図である。図２Ｂは、表示装置に印加する電位を説明する図である。
図３Ａ乃至図３Ｄは、表示装置の構成例を示す図である。
図４Ａ乃至図４Ｃは、表示装置の構成例を示す図である。
図５Ａ及び図５Ｂは、表示装置の構成例を示す図である。
図６Ａ乃至図６Ｃは、表示装置の構成例を示す図である。
図７Ａ及び図７Ｂは、表示装置の構成例を示す図である。
図８Ａは、表示装置の構成例を示す図である。図８Ｂは、表示装置の構成例を示す断面図である。
図９Ａ及び図９Ｂは、表示装置の構成例を示す図である。
図１０Ａ及び図１０Ｂは、表示装置の構成例を示す断面図である。
図１１Ａ及び図１１Ｂは、表示装置の構成例を示す断面図である。
図１２は、表示装置の構成例を示す図である。
図１３Ａ及び図１３Ｂは、表示装置の構成例を示す図である。
図１４Ａ、図１４Ｂ及び図１４Ｄは、表示装置の一例を示す断面図である。図１４Ｃ、図１４Ｅは、表示装置で撮像した画像の例を示す図である。図１４Ｆ乃至図１４Ｈは、画素の一例を示す上面図である。
図１５Ａは、表示装置の構成例を示す断面図である。図１５Ｂ乃至図１５Ｄは、画素の一例を示す上面図である。
図１６Ａは、表示装置の構成例を示す断面図である。図１６Ｂ乃至図１６Ｉは、画素の一例を示す上面図である。
図１７Ａ及び図１７Ｂは、表示装置の構成例を示す図である。
図１８Ａ乃至図１８Ｇは、表示装置の構成例を示す図である。
図１９Ａ乃至図１９Ｃは、表示装置の構成例を示す図である。
図２０Ａ及び図２０Ｂは、表示装置の構成例を示す図である。
図２１Ａ及び図２１Ｂは、表示装置の構成例を示す図である。
図２２は、表示装置の構成例を示す図である。
図２３Ａは、表示装置の構成例を示す図である。図２３Ｂ及び図２３Ｃは、トランジスタの構成例を示す図である。
図２４Ａ及び図２４Ｂは、画素の構成例を示す図である。図２４Ｃ乃至図２４Ｅは、画素回路の構成例を示す図である。
図２５Ａ及び図２５Ｂは、電子機器の構成例を示す図である。
図２６Ａ乃至図２６Ｄは、電子機器の構成例を示す図である。
図２７Ａ乃至図２７Ｆは、電子機器の構成例を示す図である。

　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。

　本明細書等において、表示装置の一態様である表示パネルは表示面に画像等を表示（出力）する機能を有するものである。したがって表示パネルは出力装置の一態様である。

　また、本明細書等では、表示パネルの基板に、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ　Ｐｒｉｎｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ　Ｃａｒｒｉｅｒ　Ｐａｃｋａｇｅ）などのコネクターが取り付けられたもの、または基板にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ　Ｏｎ　Ｇｌａｓｓ）方式等によりＩＣが実装されたものを、表示パネルモジュール、表示モジュール、または単に表示パネルなどと呼ぶ場合がある。

　なお、本明細書等において、表示装置の一態様であるタッチパネルは表示面に画像等を表示する機能と、表示面に指、スタイラスなどの被検出体が触れる、押圧する、または近づくことなどを検出するタッチセンサとしての機能と、を有する。したがってタッチパネルは入出力装置の一態様である。

　タッチパネルは、例えばタッチセンサ付き表示パネル（または表示装置）、タッチセンサ機能つき表示パネル（または表示装置）とも呼ぶことができる。タッチパネルは、表示パネルとタッチセンサパネルとを有する構成とすることもできる。または、表示パネルの内部または表面にタッチセンサとしての機能を有する構成とすることもできる。

　また、本明細書等では、タッチパネルの基板に、コネクター、ＩＣなどが実装されたものを、タッチパネルモジュール、表示モジュール、または単にタッチパネルなどと呼ぶ場合がある。

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

　本発明の一態様のデバイスは、複数の受光素子と、複数の発光素子を有する。受光素子は、受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。

　本発明の一態様のデバイスは、複数の受光素子によって撮像することができるため、撮像装置として機能する。このとき、発光素子は、撮像のための光源として用いることができる。また、本発明の一態様は、複数の発光素子によって画像を表示することが可能なため、表示装置として機能する。したがって、本発明の一態様は、撮像機能を有する表示装置、または表示機能を有する撮像装置ということができる。

　例えば、本発明の一態様の表示装置において、表示部に発光素子がマトリクス状に配置され、さらに表示部には、受光素子がマトリクス状に配置される。そのため、表示部は、画像を表示する機能と、受光部としての機能を有する。表示部に設けられる複数の受光素子により画像を撮像することができるため、表示装置は、イメージセンサ、タッチパネルなどとして機能することができる。すなわち、表示部で画像を撮像すること、対象物が近づくことまたは接触することを検出することなどができる。例えば、表示装置は、イメージスキャナとして用いることができる。さらに、表示部に設けられる発光素子は、受光の際の光源として利用することができるため、表示装置とは別に光源を設ける必要がなく、電子部品の部品点数を増やすことなく機能性の高い表示装置を実現できる。

　本発明の一態様の表示装置では、外光だけでなく、表示部が有する発光素子が発した光を対象物が反射（または散乱）した際、受光素子がその反射光（または散乱光）を検出できるため、暗い場所でも、撮像、及びタッチ操作（非接触を含む）の検出などが可能である。

　また、本発明の一態様の表示装置は、表示部に指、掌などを接触させた場合に、指紋または掌紋を撮像することができる。そのため、本発明の一態様の表示装置を備える電子機器は、撮像した指紋、掌紋などの画像を用いて、個人認証を実行することができる。これにより、指紋認証、掌紋認証などのための撮像装置を別途設ける必要がなく、電子機器の部品点数を削減することができる。また、表示部にはマトリクス状に受光素子が配置されているため、表示部のどの場所であっても指紋、掌紋などの撮像を行うことができ、利便性に優れた電子機器を実現できる。

　発光素子としては、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）、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。

　受光素子としては、例えば、ｐｎ型またはｐｉｎ型のフォトダイオードを用いることができる。受光素子は、受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。光電変換素子は、入射する光量に応じて、発生する電荷量が決まる。特に、受光素子として、有機化合物を含む層を有する有機フォトダイオード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。

　また、受光素子の活性層に、有機化合物を用いることが好ましい。このとき、発光素子の一方の電極と、受光素子の一方の電極（それぞれは、画素電極ともいう）とを、同一面上に設けることが好ましい。さらに、発光素子の他方の電極と受光素子の他方の電極とを、連続した（一続きの）導電層により形成される電極（共通電極ともいう）とすることがより好ましい。さらに、発光素子と受光素子とが、共通層を有することがより好ましい。共通層は、発光素子と受光素子の両方に共通して用いられる層である。共通層は、発光素子と受光素子の両方に亘って連続して（一続きに）設けられることがより好ましい。

　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、受光素子と発光素子との間で共通の層とすることが好ましい。また、例えば、受光素子が活性層を有し、発光素子が発光層を有する以外は、受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、発光素子の発光層を、活性層に置き換えるのみで、受光素子を作製することもできる。このように、受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、受光素子を有する表示装置を作製することができる。

　一方、受光素子の画素電極（第１の画素電極ともいう）と活性層の間、発光素子の画素電極（第２の画素電極ともいう）と発光層の間に、それぞれ共通層を設け、かつ、発光素子と受光素子が共通電極を有する場合、それぞれの画素電極に印加される電位の違いによって、第２の画素電極から第１の画素電極に共通層を介して流れる電流が生じることがある。以下では、共通層を介して画素電極間に流れるこのような電流を、サイドリーク電流とよぶ。受光素子は、受光した光を電気信号に変換して出力するため、サイドリーク電流は受光素子のノイズとなり、Ｓ／Ｎ比（Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｎｏｉｓｅ　ｒａｔｉｏ）を低下させる要因となる。そのため、サイドリーク電流により、明瞭な画像の撮像ができなくなる場合がある。したがって、共通層を設けることで塗分け回数を削減しつつ、サイドリークを抑制することが望ましい。

　発光素子と受光素子とは、それぞれダイオード特性を有する。発光素子は、順バイアス電圧が印加されることで電流が流れ、発光する。一方、受光素子は、逆バイアス電圧が印加されることで、光電変換により受光した光の強度に応じた電荷が発生する。そのため、発光素子と受光素子とで共通電極を用いる場合、受光素子で光電変換する際に第１の画素電極に与える電位と、発光素子を発光させる際に第２の画素電極に与える電位とは、共通電極に与える電位を基準として、一方が高く、他方が低くなり、大きな電位差が生じる場合がある。この電位差により、第１の画素電極と第２の画素電極との間にサイドリーク電流が生じる場合がある。

　例えば、共通電極を、受光素子及び発光素子のカソードとした場合、受光素子の第１の画素電極には共通電極より低い電位が、発光素子の第２の画素電極には共通電極より高い電位が、それぞれ与えられる。このとき、サイドリーク電流は、第２の画素電極から第１の画素電極に向かって、共通層を介して流れることになる。なお、それぞれの画素電極には、異なるトランジスタが接続されることが好ましい。その場合、トランジスタを介して画素電極に任意の電位を印加することが可能である。

　そこで、本発明の一態様は、第１の画素電極と第２の画素電極との間に、共通層と電気的に接続される導電層を設ける構成とする。導電層は、第２の画素電極から第１の画素電極に向かって流れるサイドリーク電流の経路上に位置し、当該サイドリーク電流が流れ込むように設けられる。これにより、サイドリーク電流を遮断することができる。

　当該導電層は、第１の画素電極と第２の画素電極と同一面上に設けられることが好ましい。また、導電層は、配線（第１の配線ともいう）と電気的に接続されており、配線を介して第１の電位が印加されることが好ましい。第１の電位を、第２の画素電極に印加される電位より低く設定することで、第２の画素から第１の画素に向かって流れるサイドリーク電流を、導電層に流すことができる。その結果、サイドリーク電流を効果的に抑制することができ、受光素子のノイズが低減され、検出精度を高めることができる。

　第１の電位は、第１の画素電極に印加する電位に近いほど、好ましい。これにより、第１の画素電極と導電層との電位差が小さくなり、第１の画素電極と導電層の間の共通層を介して流れるサイドリーク電流を十分に抑制することができる。さらに、共通電極にも導電層と同じ第１の電位を与えることが好ましい。これにより、共通電極に電位を与える回路と導電層に電位を与える回路を共通にできるため、回路構成を簡略化できる。

　導電層は、平面視において、第１の画素電極と、第２の画素電極との間に設ければよい。具体的には、第１の画素電極と第２の画素電極とを最短で結ぶ直線上に、導電層を設けることができる。サイドリーク電流の要因となる共通層が理想的に均一な膜である場合、サイドリーク電流は画素電極間を最短で結ぶ上記直線に沿って流れやすい。そのため、このような位置に導電層を配置することで、第１の画素電極と第２の画素電極との間に流れうるサイドリーク電流を効果的に遮断することができる。

　また、導電層は環状の部分を有し、前述の環状の部分の内側に第１の画素電極が位置する構成とすることが好ましい。また、導電層は、表示部で配線と電気的に接続していることが好ましい。この構成により、第１の画素電極は導電層に囲まれるため、第２の画素電極からの電流経路を導電層によって遮断することができる。そのため、サイドリーク電流を効果的に抑制できる。また、導電層は、環状の第１の部分と、環状の第２の部分と、第３の部分を有し、第３の部分は環状の第１の部分と第２の部分の間に位置する構成としてもよい。このとき、複数の第１の画素電極の中の１つは、第１の部分の内側に位置し、他の１つは、第２の部分の内側に位置する構成としてもよい。また、導電層は、表示部または表示部及び非表示部に亘って設けられ、表示部または非表示部で配線と電気的に接続していることが好ましい。この構成により、第１の画素電極は導電層に囲まれるため、上述のとおり、サイドリーク電流を効果的に抑制できる。また、表示部の配線を減らすことができ、画素の微細化が可能になる。

　なお、上述の環状の導電層の内側に位置する第１の画素電極を、第２の画素電極と入れ替えた構成としてもよい。これにより、第２の画素電極は導電層に囲まれるため、第２の画素電極からの電流経路を導電層によって遮断することができる。そのため、サイドリーク電流を効果的に抑制できる。

　本発明の一態様では、複数の第１の画素電極と複数の第２の画素電極を有し、それぞれの画素電極は第１の方向に配列される。また、導電層は、第１の方向に延伸され、複数の第１の画素電極と複数の第２の画素電極の間に亘って設けられる構成とすることが好ましい。また、導電層は、表示部または非表示部で配線と電気的に接続していることが好ましい。これらの構成により、複数の第１の画素電極と複数の第２の画素電極とを、連続した一の導電層で区切ることができ、基板上のレイアウトを簡略化できる。

　導電層としては、導電性の高い導電性材料を用いることが好ましい。また、導電層と画素電極は同一の材料を用いることができる。導電層と、第１の画素電極と、第２の画素電極とを、それぞれ同一の膜を用いて同一工程で形成することで、作製工程を簡略化できる。導電層、第１の画素電極、及び第２の画素電極には、アルミニウム、銀などの、可視光の反射率が高く、且つ導電性の高い導電性材料を用いることが好ましい。また、アルミニウムと、チタン、ネオジム、ニッケル、及びランタンから選ばれる一または複数を含む合金を用いることもできる。または、銀と、イットリウム、マグネシウム、イッテルビウム、アルミニウム、チタン、ガリウム、亜鉛、インジウム、タングステン、マンガン、スズ、鉄、ニッケル、銅、パラジウム、イリジウム、及び金から選ばれる一または複数と、を含む合金を用いてもよい。

　配線は、導電層とは異なる面上に設けられている。配線に用いることのできる導電性材料としては、例えばアルミニウム、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。また、配線は、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。

　以下では、本発明の一態様の表示装置について、図面を用いてより具体的に説明する。

［表示装置の構成例１］
　図１Ａに、本発明の一様態の表示装置１０Ａの表示部の断面概略図を示す。

　表示装置１０Ａは、受光素子２０、発光素子３０、導電層４０、配線５０等を有する。

　受光素子２０、発光素子３０、及び導電層４０は、基板１１と基板１２の間の同一面上に設けられている。また、受光素子２０、発光素子３０、及び導電層４０は、それぞれ絶縁層１３上に位置する。配線５０は基板１１上に設けられており、受光素子２０、発光素子３０、及び導電層４０とは異なる面上に設けられている。図１Ａに示すように、配線５０は、受光素子２０、発光素子３０、及び導電層４０よりも下方（基板１１側）に設けられることが好ましい。

　受光素子２０は、基板１２側から入射される光９０を受光し、電気信号に変換する機能を有する。受光素子２０は、光電変換素子として機能する。

　受光素子２０は、画素電極４１、共通層６１、受光層２１、及び共通電極６０を積層した構造を有する。また、基板１１上には画素電極４１に電気的に接続するトランジスタ５１が設けられることが好ましい。画素電極４１は絶縁層１３に設けられた開口を介して、トランジスタ５１が有するソースまたはドレインと電気的に接続される。また、受光層２１と共通電極６０との間に共通層６２を有することが好ましい。さらに、共通電極６０は保護層６３に覆われることが好ましい。

　発光素子３０は基板１２側に光８０を射出する機能を有する。

　発光素子３０は、画素電極４２、共通層６１、発光層３１、及び共通電極６０を積層した構造を有する。また、基板１１上には画素電極４２に電気的に接続するトランジスタ５２が設けられることが好ましい。画素電極４２は、絶縁層１３に設けられた開口を介して、トランジスタ５２が有するソースまたはドレインと電気的に接続される。また、発光層３１と共通電極６０との間に共通層６２を有することが好ましい。さらに、共通電極６０は保護層６３に覆われることが好ましい。

　発光素子３０は、例えば赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、または青色（Ｂ）のうち、いずれか一の光を発する発光素子とすることができる。または、白色（Ｗ）、黄色（Ｙ）などの光を発する発光素子であってもよい。発光素子３０は、その発光スペクトルにおいて、２以上のピークを有していてもよい。

　導電層４０はサイドリーク電流が画素電極４１に流入することを防ぐ機能を有する。導電層４０は、共通層６１と電気的に接続される。また、導電層４０上には、共通層６１及び共通電極６０が積層されている。また、導電層４０は、表示部または非表示部で配線５０と電気的に接続され、第１の電位を印加される。上述のとおり、配線５０は基板１１上に設けられており、受光素子２０、発光素子３０、及び導電層４０とは異なる面上に設けられている。

　隔壁１４は、画素電極４１、画素電極４２、及び導電層４０をそれぞれ互いに電気的に絶縁する（電気的に分離する、ともいう）機能を有する。画素電極４１、画素電極４２、及び導電層４０の端部は、隔壁１４によって覆われている。

　隔壁１４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１４は、可視光を透過する層である。隔壁１４のかわりに、可視光を遮る隔壁を設けてもよい。

　ここで、上記画素電極４１、画素電極４２、及び導電層４０は、同一の導電膜を加工して形成されることが好ましい。また、共通層６１は、画素電極４１、画素電極４２、及び導電層４０のそれぞれと重なる部分を有する。また、共通層６２と共通電極６０は、受光層２１と共通層６１を介して画素電極４１と重なる部分と、発光層３１と共通層６１を介して画素電極４２と重なる部分と、共通層６１を介して導電層４０と重なる部分と、を有する。このような構成とすることで、受光素子２０と発光素子３０は、受光層２１と発光層３１以外を共通の工程で作製することが可能となり、作製コストを低減することができる。

　図１Ｂには、表示装置１０Ｂの表示部の断面図を示している。このように、配線５０は、表示部に必ずしも設けられなくてもよい。

　配線５０は、トランジスタ５１及びトランジスタ５２を構成する電極と同一の導電膜を用いて形成されることが好ましい。例えば、トランジスタ５１及びトランジスタ５２のゲート電極、バックゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、またはこれ以外の電極若しくは配線と、同一の導電膜を加工することにより、配線５０が形成されることが好ましい。これにより、工程を増やすことなく配線５０を形成することができる。

［電位の設定］
　上述のように、画素電極４１と画素電極４２に印加される電位の違いによって、画素電極４２から画素電極４１に共通層６１を介してサイドリーク電流が生じることがある。ここで、図２Ａに、有機薄膜内を流れる電流の電流密度（Ｊ）と、電圧（Ｖ）の関係を、模式的に示す。ある電圧Ａよりも低い電圧では、電圧に比例したオーム電流（主としてオームの法則に従って流れる電流）が流れるが、ある電圧Ａを超えると、チャイルド則に従って、電圧の二乗に比例した電流が流れる。共通層６１に用いる有機薄膜はキャリア密度が低いため、層中を流れる電流は図２Ａのような電圧依存性を有する。受光素子は負バイアス駆動であり、発光素子は正バイアス駆動であるため、画素電極間にかかる電位差は非常に大きくなり、共通層６１を介して画素電極間を流れるサイドリーク電流は、チャイルド則が適用されることがある。すなわち、画素電極４１と画素電極４２の間に、多量のサイドリーク電流が生じることがある。

　そこで、本発明の一態様は、画素電極４１と画素電極４２の間に、導電層４０を配置する構成とする。導電層４０に適切な電位を印加することで、画素電極４１と画素電極４２の間に生じたサイドリーク電流を、導電層４０に流すことができる。

　このとき、画素電極４１と導電層４０の間に生じるサイドリーク電流は、画素電極４１と画素電極４２の間に生じうるサイドリーク電流に比べ、極めて小さくなるように、導電層４０の電位を設定する。図２Ａより、受光素子２０の画素電極４１と導電層４０の電位差を、電圧Ａ以下の範囲に設定することで、画素電極４１と導電層４０の間のサイドリーク電流の大きさを、オーム電流の範囲内とすることができる。したがって、サイドリーク電流を効果的に抑制することができる。

　電圧Ａは、画素電極４１と導電層４０との間での電流−電圧特性を測定することにより見積もることができる。例えば電圧Ａは、共通層６１の材料、共通層６１の積層構成、共通層６１の厚さ、２つの電極間の距離などで決まる値である。

　図２Ｂに、画素電極４１、画素電極４２、及び導電層４０に印加する電位の一例についての模式図を示す。図２Ｂにおいて、縦軸は電位（Ｖ）を示し、縦方向の矢印は各画素電極または導電層４０等が取りうる電位の範囲を示している。

　共通電極６０には電位１００が印加される。また、電位１０１は、導電層４０に印加されうる電位であり、電位１０１Ｌから電位１０１Ｈまでの値を取りうる。電位１０２は受光素子２０の画素電極４１に印加されうる電位であり、電位１０２Ｌから電位１０２Ｈまでの値を取りうる。電位１０３は、発光素子３０の画素電極４２に印加されうる電位であり、電位１０３Ｌから電位１０３Ｈまでの値を取りうる。

　受光素子２０は逆バイアス駆動とするため、共通電極６０をカソードとしたとき、電位１０２Ｈは電位１００以下に設定される。また、発光素子３０は順バイアス駆動とするため、電位１０３Ｌは電位１００以上に設定される。また、画素電極４２から画素電極４１へのサイドリーク電流を抑制するため、電位１０１Ｈを、電位１０３Ｈ以下に設定する。このような構成とすることで、導電層４０から画素電極４１へ流れるサイドリーク電流は、導電層４０を設けない場合に画素電極４２から画素電極４１へ流れるサイドリーク電流より小さくなる。つまり、画素電極４２から画素電極４１へ流れるサイドリーク電流を、導電層４０で遮断することができる。

　さらに、導電層４０に与える電位１０１は、電位１００と同値であると好ましい。共通電極６０と導電層４０に印加する電位を同じにすることで、電位を生成するための回路の数を少なくすることができる。また、導電層４０に与える電位１０１は電位１０２を基準にして、電位１０２プラスマイナスＡの範囲内に設定されることが、さらに好ましい。この範囲内であれば、第１の画素電極へ流れるサイドリーク電流をオーム電流範囲内に抑えることができる。したがって、受光素子のノイズを効果的に減らすことができ、明瞭な撮像が可能になる。

［画素電極と導電層の配置方法］
　上述のように、本発明の一様態は、複数の受光素子により、画像を撮像することができる。さらに、複数の発光素子により、画像を表示することができる。表示装置が有する１つの画素に、例えば赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色の発光素子を配置することで、フルカラーの表示装置を実現できる。以下では、表示装置が有する画素電極と導電層の配置方法の一例について説明する。

　図３Ａ~図８Ａ、図９Ａ及び図９Ｂ、図１２~図１３Ｂに、画素電極４１、画素電極４２、及び導電層４０等の平面レイアウトの構成例を示す。画素電極４１は受光素子の画素電極であり、画素電極４２Ｒは赤色の発光素子の画素電極であり、画素電極４２Ｇは緑色の発光素子の画素電極であり、画素電極４２Ｂは青色の発光素子の画素電極である。なお以下では、画素電極４２Ｒ、画素電極４２Ｇ及び画素電極４２Ｂを区別しない場合に、画素電極４２と表記する場合がある。

　図３Ａ~図４Ｃに示す構成例は、一列に、３つの発光素子と、１つの受光素子が配列している例である。

　図３Ａに、表示装置１１０Ａを示す。表示装置１１０Ａは、平面視において、環状の導電層４０の内側に画素電極４１が位置している。また、画素電極４１と画素電極４２の下に配線５０を有する。導電層４０は、導電層４０と重なる接続部５５を介して、配線５０と電気的に接続される。また、導電層４０は配線５０を介して電位１０１が印加される。このような構成により、画素電極４１は、導電層４０によって、画素電極４２と隔てられているため、導電層４０により画素電極４２から画素電極４１へ流れるサイドリーク電流を効果的に遮断できる。したがって、受光素子のノイズが減り、明瞭な撮像が可能になる。また、配線５０が画素電極４１と画素電極４２に重なる構成であるため、表示部のスペースを有効活用できる。そのため、画素の微細化、画素電極の高開口率化が可能になる。

　図３Ｂ示す表示装置１１０Ｂは、表示装置１１０Ａと比較して、配線５０が画素電極４１と画素電極４２に重ならない点で、主に相違している。したがって、配線５０とそれぞれの画素電極との寄生容量を低減できるため、高速駆動を実現できる。

　図３Ｃに示す表示装置１１０Ｃは、棒状（短冊状ともいう）の導電層４０を有する点で、表示装置１１０Ａと主に相違している。導電層４０は、画素電極４１と画素電極４２の間に位置する。棒状の導電層４０の形状は、直線状でもよいし、曲線状でもよい。

　また、図３Ｄに示す表示装置１１０Ｄのように、配線５０が画素電極４１及び画素電極４２と重ならない構成としてもよい。

　図４Ａに示す表示装置１１０Ｅは、表示装置１１０Ａと比較して、環状の導電層４０の内側に画素電極４２Ｒ、画素電極４２Ｇ、及び画素電極４２Ｂが位置する点で、主に相違している。このように、発光素子の画素電極４２を導電層４０で囲むような構成においても、画素電極４１は、導電層４０によって、画素電極４２と隔てられているため、画素電極４２から画素電極４１へ流れるサイドリーク電流を効果的に遮断できる。したがって、受光素子のノイズが減り、明瞭な撮像が可能になる。

　また、図４Ａでは、配線５０が画素電極４１と画素電極４２に重なる例を示したが、図４Ｂに示す表示装置１１０Ｆのように、これらが重ならない構成としてもよい。

　上記では、配線５０を表示部に配置する例を示したが、配線５０を表示部よりも外側の領域（非表示部）に配置することもできる。図４Ｃに示す一点鎖線は、表示装置１１０Ｇの表示部１２０と非表示部１２１の境界を示している。画素電極４１と画素電極４２は表示部１２０に位置する。

　図４Ｃに示す表示装置１１０Ｇは、一列に配置した３つの発光素子と１つの受光素子が、縦方向に繰り返されて配列している。また、非表示部１２１に位置する接続部５５を介して、導電層４０が配線５０と電気的に接続されている。また、導電層４０は、隣接する画素電極４１と画素電極４２の間に位置し、且つ表示部１２０と非表示部１２１に亘って設けられている。また、配線５０は、画素電極４１と画素電極４２とに重ならず、非表示部１２１に設けられる。

　表示装置１１０Ｇは、導電層４０によって、画素電極４１と画素電極４２とが隔てられているため、明瞭な撮像が可能になる。また、非表示部１２１に配線５０を配置する構成であるため、表示部１２０の画素の微細化が可能になり、より、高精細な画像を表示できる。また、１つの配線５０に、複数の導電層４０の接続部５５を設けることができるため、回路を簡略化することができる。

　なお、ここでは示さないが、非表示部１２１は、表示部１２０を囲むように設けられていることが好ましい。また、非表示部１２１のうち、表示部１２０を挟む一対の部分のそれぞれに配線５０が設けられることが好ましい。このとき図４Ｃは、非表示部１２１の当該一対の部分の一方に対応する。さらにこのとき、当該一対の部分の他方は、図４Ｃの上下が反転した構成とすることができる。

　図５Ａ~図６Ｃに示す構成例は、一列に、３つの発光素子と、その下側に、横長の１つの受光素子が配列している例である。

　図５Ａに表示装置１１０Ｈを示す。表示装置１１０Ｈの画素電極４１は、表示装置１１０Ａと同様に、環状の導電層４０の内側に位置している。また、図５Ｂに示す表示装置１１０Ｊのように、配線５０が画素電極４１に重ならない構成としてもよい。

　図６Ａに表示装置１１０Ｋを示す。表示装置１１０Ｋの画素電極４２Ｒ、画素電極４２Ｇ、及び画素電極４２Ｂは、表示装置１１０Ｅと同様に、環状の導電層の４９の内側に位置している、また、図６Ｂに示す表示装置１１０Ｌのように、配線５０が画素電極４２に重ならない構成としてもよい。

　図６Ｃに示す表示装置１１０Ｍは、表示装置１１０Ｇと比較して、一列に、３つの発光素子と、その下側に、横長の１つの受光素子が繰り返し配列している点で、主に相違している。

　図７Ａ及び図７Ｂに示す構成例は、縦一列に、緑色の発光素子、赤色の発光素子、及び受光素子が配列し、その横側に縦長の青色の発光素子が配列している例である。

　図７Ａに表示装置１１０Ｎを示す。表示装置１１０Ｎの画素電極４１は、表示装置１１０Ａと同様に、環状の導電層４０の内側に位置している。

　図７Ｂに、表示装置１１０Ｐを示す。図７Ｂに示す一点鎖線は、表示装置１１０Ｐの表示部１２０と非表示部１２１の境界を示している。

　表示装置１１０Ｐは、表示装置１１０Ｎと比較して、非表示部１２１の導電層４０と重なる接続部５５を介して、導電層４０が配線５０と電気的に接続されている。また、導電層４０が環状の第１の部分４０ａと第２の部分４０ｂを有し、且つ、表示部１２０と非表示部１２１に亘って設けられている。また、配線５０は、非表示部１２１に位置する点で主に相違している。

　第１の部分４０ａは環状の部分を有し、その内側には画素電極４１が位置している。また、第２の部分４０ｂは一対の第１の部分４０ａの間に位置し、これらを繋いでいる。さらに、導電層４０は表示部１２０と非表示部１２１に亘って設けられ、非表示部１２１の導電層４０と重なる接続部５５を介して、配線５０と電気的に接続されている。

　このような構成により、画素電極４１は導電層４０によって、画素電極４２と隔てられているため、明瞭な撮像が可能になる。また、非表示部に配線５０を配置する構成であるため、表示部の画素の微細化が可能になり、より高精細な画像を表示できる。また、１つの配線５０に、複数の導電層４０の接続部５５を設けることができるため、回路を簡略化でき、好ましい。

　図８Ａ、図９、図１２、図１３に示す構成例は、マトリクス状に、３つの発光素子及び１つの受光素子が繰り返し配置されている例である。図中に示す一点鎖線は、各表示装置の表示部１２０と非表示部１２１の境界を示している。

　図８Ａに表示装置１１０Ｑを示す。表示装置１１０Ｑの画素電極４１は、表示装置１１０Ａと同様に、環状の導電層４０の内側に位置している。

　図８Ｂは、図８Ａの中に示す二点鎖線Ａ−Ｂにおける切断面の断面図に相当する。

　上記断面図では、基板１１、画素電極４１、及び導電層４０の間に配線５０が位置している。また、配線５０は、一方の非表示部１２１から表示部１２０を介して他方の非表示部１２１に亘って、基板１１上に設けられ、画素電極４１、導電層４０、及び受光層２１とそれぞれ重なる部分を有している。さらに、導電層４０は、接続部５５を介して、配線５０と電気的に接続される。また、画素電極４１及び画素電極４２とそれぞれ接続されるトランジスタと、配線５０とは同一面上に位置するが、互いに干渉しないように設けられている。

　図９Ａに示す表示装置１１０Ｒは、図８Ａの表示装置１１０Ｑと比較して、導電層４０が第１の部分４０ａと第２の部分４０ｂとを有する点で主に相違している。

　第１の部分４０ａは環状の部分を有し、環状の部分の内側には画素電極４１が位置している。また、第２の部分４０ｂは一対の第１の部分４０ａの間に位置し、これらを繋いでいる。このような構成により、第２の部分４０ｂで第１の部分４０ａを繋がない場合と比較して、表示部１２０の配線５０の数を半分以下に減らすことができ、表示部のスペースを有効活用できる。そのため、画素の微細化、または画素電極の開口率の増大が可能になる。

　図９Ｂに表示装置１１０Ｓを示す。表示装置１１０Ｓの画素電極４１は、表示装置１１０Ｐと同様に、導電層４０の環状の第１の部分４０ａの内側に位置している。

　図１０Ａ及び図１０Ｂは、図９Ａ中に示す二点鎖線Ｃ−Ｄにおける切断面の断面図に相当する。図１０Ａ及び図１０Ｂの断面図では、一対の第１の部分４０ａの間に第２の部分４０ｂが位置している。

　図１０Ａは、導電層４０の第２の部分４０ｂ上に隔壁１４を設けない例、図１０Ｂは、第２の部分４０ｂ上に隔壁１４を設けた例である。図１０Ｂのように、隔壁１４は第１の部分４０ａの端部だけでなく、第２の部分４０ｂの上部の一部を覆う構成としてもよい。すなわち、第１の部分４０ａまたは第２の部分４０ｂと共通層６１とは、２か所以上で電気的に接続されていてもよい。

　図１１Ａ及び図１１Ｂは、図９Ｂ中に示す二点鎖線Ｅ−Ｆにおける切断面の断面図に相当する。図１１Ａの断面図は図１０Ａと、図１１Ｂの断面図は図１０Ｂとそれぞれ比較して、表示部１２０に配線５０が設けられない点で主に相違している。

　図１２に示す表示装置１１０Ｔは、表示装置１１０Ｓと比較して、環状の第１の部分４０ａの内側に画素電極４２Ｇが位置する点で、主に相違している。

　表示部１２０に設けられる発光素子は、撮像の際の光源として利用することができる。光源として、緑色の発光素子を用いる場合、画素電極４２Ｇから画素電極４１へのサイドリーク電流が生じることがある。したがって、表示装置１１０Ｔのように、環状の第１の部分４０ａの内側に画素電極４２Ｇを位置する構成としてもよい。導電層４０で、画素電極４２Ｇを囲む構成にすることで、上述のサイドリーク電流を抑制することができる。また、光源として、赤色の発光素子を用いる場合は、画素電極４２Ｒを第１の部分４０ａの内側に位置する構成としてもよい。同様に、光源として、青色の発光素子を用いる場合は、画素電極４２Ｂを第１の部分４０ａの内側に位置する構成としてもよい。

　図１３Ａに示す表示装置１１０Ｕは、表示装置１１０Ｓの第２の部分４０ｂの形状を変形した例である。第２の部分４０ｂは、画素電極４１または画素電極４２に接しないように設けられる。例えば、第２の部分４０ｂは、表示装置１１０Ｕのように、１以上の変曲点を有する形状でもよい。例えば、第２の部分４０ｂは、その一部に、Ｖ字状、Ｌ字状、またはＵ字状の上面形状を有していてもよい。

　図１３Ｂに示す表示装置１１０Ｗは、表示装置１１０Ｑと表示装置１１０Ｓとの配置を組み合わせた構成例である。表示装置１１０Ｗは、環状の導電層４０Ｘの内側に、画素電極４１が位置している。さらに、導電層４０Ｙは、第１の部分４０ａと第２の部分４０ｂとを有する。第１の部分４０ａは環状の部分を有し、環状の部分の内側には画素電極４１が位置している。また、第２の部分４０ｂは一対の第１の部分４０ａの間に位置している。

　また、導電層４０Ｘは、表示部１２０に位置する接続部５５ａを介して配線５０Ｘと電気的に接続される。導電層４０Ｙは、非表示部１２１に位置する接続部５５ｂを介して、配線５０と電気的に接続される。また、導電層４０Ｘは配線５０Ｘを介して、導電層４０Ｙは配線５０Ｙを介して、それぞれ電位１０１が印加される。このような構成により、画素電極４１は、導電層４０によって、画素電極４２と隔てられているため、画素電極４２から画素電極４１へのサイドリーク電流を導電層４０で遮断できる。

　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、本発明の一態様の表示装置のより具体的な構成例について説明する。なお、以降において、上記実施の形態１と一部重複する部分がある。

　本発明の一態様の表示装置の表示部は、受光素子と発光素子を有する。表示部は、発光素子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、受光素子を用いて撮像する機能及びセンシングする機能の一方または双方を有する。

　または、本発明の一態様の表示装置は、受発光素子（受発光デバイスともいう）と発光素子とを有する構成としてもよい。

　受光素子と発光素子とを有する表示装置の概要については、上記実施の形態１を援用できる。

　例えば、受光素子をイメージセンサに用いる場合、表示装置は、受光素子を用いて、画像を撮像することができる。例えば、表示装置は、スキャナとして用いることができる。

　本発明の一態様の表示装置が適用された電子機器は、イメージセンサとしての機能を用いて、指紋または掌紋などの生体情報に係るデータを取得することができる。つまり、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、受光素子をタッチセンサに用いる場合、表示装置は、受光素子を用いて、対象物のタッチ操作を検出することができる。

　本発明の一態様では、発光素子として有機ＥＬ素子（有機ＥＬデバイスともいう）を用い、受光素子として有機フォトダイオードを用いる。有機ＥＬ素子及び有機フォトダイオードは、同一基板上に形成することができる。したがって、有機ＥＬ素子を用いた表示装置に有機フォトダイオードを内蔵することができる。

　有機ＥＬ素子及び有機フォトダイオードを構成する全ての層を作り分ける場合、成膜工程数が膨大になってしまう。しかしながら有機フォトダイオードは、有機ＥＬ素子と共通の構成にできる層が多いため、共通の構成にできる層は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、受光素子が活性層を有し、発光素子が発光層を有する以外は、受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、発光素子の発光層を、活性層に置き換えるのみで、受光素子を作製することもできる。このように、受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、受光素子と発光素子に共通する層は、発光素子における機能と受光素子における機能とが異なる場合がある。本明細書中では、発光素子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、発光素子において正孔注入層として機能し、受光素子において正孔輸送層として機能する。同様に、電子注入層は、発光素子において電子注入層として機能し、受光素子において電子輸送層として機能する。また、受光素子と発光素子に共通する層は、発光素子における機能と受光素子における機能とが同一である場合もある。正孔輸送層は、発光素子及び受光素子のいずれにおいても、正孔輸送層として機能し、電子輸送層は、発光素子及び受光素子のいずれにおいても、電子輸送層として機能する。

　次に、受発光素子と発光素子を有する表示装置について説明する。なお、上記と同様の機能、作用、効果等については、説明を省略することがある。

　本発明の一態様の表示装置において、いずれかの色を呈する副画素は、発光素子の代わりに受発光素子を有し、その他の色を呈する副画素は、発光素子を有する。受発光素子は、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素子を有し、他の副画素は発光素子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、受発光素子と発光素子との双方を用いて画像を表示する機能を有する。

　受発光素子が、発光素子と受光素子を兼ねることで、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、発光素子を有する副画素とは別に、受光素子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は、表示部に、受発光素子と発光素子がマトリクス状に配置されており、当該表示部で画像を表示することができる。また、表示部は、イメージセンサ及びタッチセンサなどに用いることができる。本発明の一態様の表示装置は、発光素子をセンサの光源として利用することができる。そのため暗い場所でも、撮像及びタッチ操作の検出が可能である。

　受発光素子は、有機ＥＬ素子と有機フォトダイオードを組み合わせて作製することができる。例えば、有機ＥＬ素子の積層構造に、有機フォトダイオードの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、有機ＥＬ素子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素子は、有機ＥＬ素子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、受光素子の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、受光素子の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。

　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。

　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。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、対象物のタッチ操作を検出することができる。

　受発光素子は、光電変換素子として機能する。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。

　ここで、受発光素子と発光素子との間でも、共通層を介してサイドリーク電流が生じる場合がある。そのため、平面視において、受発光素子と発光素子との間に、共通層と電気的に接続される導電層を設ける構成とする。導電層の配置方法及び形状などについては、受光素子を用いた場合と同様にすることができ、上記実施の形態１で例示した様々な構成を適用することができる。

［表示装置の構成例１］
〔構成例１−１〕
　図１４Ａに、表示パネル２００の模式図を示す。表示パネル２００は、基板２０１、基板２０２、受光素子２１２、発光素子２１１Ｒ、発光素子２１１Ｇ、発光素子２１１Ｂ、機能層２０３等を有する。

　発光素子２１１Ｒ、発光素子２１１Ｇ、発光素子２１１Ｂ、及び受光素子２１２は、基板２０１と基板２０２の間に設けられている。発光素子２１１Ｒ、発光素子２１１Ｇ、発光素子２１１Ｂは、それぞれ赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、または青色（Ｂ）の光を発する。なお以下では、発光素子２１１Ｒ、発光素子２１１Ｇ及び発光素子２１１Ｂを区別しない場合に、発光素子２１１と表記する場合がある。

　表示パネル２００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。さらに、画素は、受光素子２１２を有する。受光素子２１２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光素子２１２を有していてもよい。

　図１４Ａには、基板２０２の表面に指２２０が近づいている様子を示している。発光素子２１１Ｇが発する光の一部は、指２２０で反射される。そして、反射光の一部が、受光素子２１２に入射されることにより、指２２０が基板２０２の上方に近づいていることを検出することができる。すなわち、表示パネル２００は非接触型のタッチパネルとして機能することができる。なお、指２２０が基板２０２に接触した場合でも検出できるため、表示パネル２００は、接触型のタッチパネル（単にタッチパネルともいう）としても機能する。

　機能層２０３は、発光素子２１１Ｒ、発光素子２１１Ｇ、発光素子２１１Ｂを駆動する回路、及び、受光素子２１２を駆動する回路を有する。機能層２０３には、スイッチ、トランジスタ、容量、配線などが設けられる。なお、発光素子２１１Ｒ、発光素子２１１Ｇ、発光素子２１１Ｂ、及び受光素子２１２をパッシブマトリクス方式で駆動させる場合には、スイッチ及びトランジスタなどを設けない構成としてもよい。

　表示パネル２００は、指２２０の指紋を撮像する機能を有することが好ましい。図１４Ｂには、基板２０２に指２２０が触れている状態における接触部の拡大図を模式的に示している。また、図１４Ｂには、交互に配列した発光素子２１１と受光素子２１２を示している。

　指２２０は凹部及び凸部により指紋が形成されている。そのため、図１４Ｂに示すように指紋の凸部が基板２０２に触れている。

　ある表面または界面から反射される光には、正反射と拡散反射とがある。正反射光は入射角と反射角が一致する、指向性の高い光であり、拡散反射光は、強度の角度依存性が低い、指向性の低い光である。指２２０の表面から反射される光は、正反射と拡散反射のうち拡散反射の成分が支配的となる。一方、基板２０２と大気との界面から反射される光は、正反射の成分が支配的となる。

　指２２０と基板２０２との接触面または非接触面で反射され、これらの直下に位置する受光素子２１２に入射される光の強度は、正反射光と拡散反射光とを足し合わせたものとなる。上述のように指２２０の凹部では基板２０２と指２２０が接触しないため、正反射光（実線矢印で示す）が支配的となり、凸部ではこれらが接触するため、指２２０からの拡散反射光（破線矢印で示す）が支配的となる。したがって、凹部の直下に位置する受光素子２１２で受光する光の強度は、凸部の直下に位置する受光素子２１２よりも高くなる。これにより、指２２０の指紋を撮像することができる。

　受光素子２１２の配列間隔は、指紋の２つの凸部間の距離、好ましくは隣接する凹部と凸部間の距離よりも小さい間隔とすることで、鮮明な指紋の画像を取得することができる。人の指紋の凹部と凸部の間隔は概ね２００μｍであることから、例えば受光素子２１２の配列間隔は、４００μｍ以下、好ましくは２００μｍ以下、より好ましくは１５０μｍ以下、さらに好ましくは１００μｍ以下、さらに好ましくは５０μｍ以下であって、１μｍ以上、好ましくは１０μｍ以上、より好ましくは２０μｍ以上とする。

　表示パネル２００で撮像した指紋の画像の例を図１４Ｃに示す。図１４Ｃには、撮像範囲２２３内に、指２２０の輪郭を破線で、接触部２２１の輪郭を一点鎖線で示している。接触部２２１内において、受光素子２１２に入射する光量の違いによって、コントラストの高い指紋２２２を撮像することができる。

　なお、指２２０と基板２０２とが接していない場合であっても、指２２０の指紋の凹凸形状を撮像することで、指紋の撮像を行うこともできる。

　表示パネル２００は、タッチパネルまたはペンタブレットなどとしても機能させることができる。図１４Ｄには、スタイラス２２５の先端を基板２０２に近づけた状態で、破線矢印の方向に滑らせている様子を示している。

　図１４Ｄに示すように、スタイラス２２５の先端で拡散される拡散反射光が、当該先端と重なる部分に位置する受光素子２１２に入射することで、スタイラス２２５の先端の位置を高精度に検出することができる。

　図１４Ｅには、表示パネル２００で検出したスタイラス２２５の軌跡２２６の例を示している。表示パネル２００は、高い位置精度でスタイラス２２５等の被検出体の位置検出が可能であるため、描画アプリケーション等において、高精細な描画を行うことも可能である。また、静電容量式のタッチセンサまたは電磁誘導型のタッチペン等を用いた場合とは異なり、絶縁性の高い被検出体であっても位置検出が可能であるため、スタイラス２２５の先端部の材料は問われず、様々な筆記用具（例えば筆、ガラスペン、羽ペンなど）を用いることもできる。

　ここで、図１４Ｆ乃至図１４Ｈに、表示パネル２００に適用可能な画素の一例を示す。

　図１４Ｆ、及び図１４Ｇに示す画素は、それぞれ赤色（Ｒ）の発光素子２１１Ｒ、緑色（Ｇ）の発光素子２１１Ｇ、青色（Ｂ）の発光素子２１１Ｂと、受光素子２１２を有する。画素は、それぞれ発光素子２１１Ｒ、発光素子２１１Ｇ、発光素子２１１Ｂ、及び受光素子２１２を駆動するための画素回路を有する。

　図１４Ｆは、２×２のマトリクス状に、３つの発光素子と１つの受光素子が配置されている例である。図１４Ｇは、一列に、３つの発光素子が配列し、その下側に、横長の１つの受光素子２１２が配置されている例である。

　図１４Ｈに示す画素は、白色（Ｗ）の発光素子２１１Ｗを有する例である。ここでは、４つの発光素子が一列に配置され、その下側に受光素子２１２が配置されている。

　なお、画素の構成は上記に限られず、様々な配置方法を採用することができる。

〔構成例１−２〕
　以下では、可視光を呈する発光素子と、赤外光を呈する発光素子と、受光素子と、を備える構成の例について説明する。

　図１５Ａに示す表示パネル２００Ａは、図１４Ａで例示した構成に加えて、発光素子２１１ＩＲを有する。発光素子２１１ＩＲは、赤外光ＩＲを発する発光素子である。またこのとき、受光素子２１２には、少なくとも発光素子２１１ＩＲが発する赤外光ＩＲを受光することのできる素子を用いることが好ましい。また、受光素子２１２として、可視光と赤外光の両方を受光することのできる素子を用いることがより好ましい。

　図１５Ａに示すように、基板２０２に指２２０が近づくと、発光素子２１１ＩＲから発せられた赤外光ＩＲが指２２０により反射され、当該反射光の一部が受光素子２１２に入射されることにより、指２２０の位置情報を取得することができる。

　図１５Ｂ乃至図１５Ｄに、表示パネル２００Ａに適用可能な画素の一例を示す。

　図１５Ｂは、一列に３つの発光素子が配列し、その下側に、発光素子２１１ＩＲと、受光素子２１２とが横に並んで配置されている例である。また、図１５Ｃは、発光素子２１１ＩＲを含む４つの発光素子が一列に配列し、その下側に、受光素子２１２が配置されている例である。

　また、図１５Ｄは、発光素子２１１ＩＲを中心にして、四方に３つの発光素子と、受光素子２１２が配置されている例である。

　なお、図１５Ｂ乃至図１５Ｄに示す画素において、発光素子同士、及び発光素子と受光素子とは、それぞれの位置を交換可能である。

〔構成例１−３〕
　以下では、可視光を呈する発光素子と、可視光を呈し、且つ可視光を受光する受発光素子と、を備える構成の例について説明する。

　図１６Ａに示す表示パネル２００Ｂは、発光素子２１１Ｂ、発光素子２１１Ｇ、及び受発光素子２１３Ｒを有する。受発光素子２１３Ｒは、赤色（Ｒ）の光を発する発光素子としての機能と、可視光を受光する光電変換素子としての機能と、を有する。図１６Ａでは、受発光素子２１３Ｒが、発光素子２１１Ｇが発する緑色（Ｇ）の光を受光する例を示している。なお、受発光素子２１３Ｒは、発光素子２１１Ｂが発する青色（Ｂ）の光を受光してもよい。また、受発光素子２１３Ｒは、緑色の光と青色の光の両方を受光してもよい。

　例えば、受発光素子２１３Ｒは、自身が発する光よりも短波長の光を受光することが好ましい。または、受発光素子２１３Ｒは、自身が発する光よりも長波長の光（例えば赤外光）を受光する構成としてもよい。受発光素子２１３Ｒは、自身が発する光と同程度の波長を受光する構成としてもよいが、その場合は自身が発する光をも受光してしまい、発光効率が低下してしまう恐れがある。そのため、受発光素子２１３Ｒは、発光スペクトルのピークと、吸収スペクトルのピークとができるだけ重ならないように構成されることが好ましい。

　また、ここでは受発光素子が発する光は、赤色の光に限られない。また、発光素子が発する光も、緑色の光と青色の光の組み合わせに限定されない。例えば受発光素子として、緑色または青色の光を発し、且つ、自身が発する光とは異なる波長の光を受光する素子とすることができる。

　このように、受発光素子２１３Ｒが、発光素子と受光素子とを兼ねることにより、一画素に配置する素子の数を減らすことができる。そのため、高精細化、高開口率化及び高解像度化などが容易となる。

　図１６Ｂ乃至図１６Ｉに、表示パネル２００Ｂに適用可能な画素の一例を示す。

　図１６Ｂは、受発光素子２１３Ｒ、発光素子２１１Ｇ、及び発光素子２１１Ｂが一列に配列されている例である。図１６Ｃは、発光素子２１１Ｇと発光素子２１１Ｂが縦方向に交互に配列し、これらの横に受発光素子２１３Ｒが配置されている例である。

　図１６Ｄは、２×２のマトリクス状に、３つの発光素子（発光素子２１１Ｇ、発光素子２１１Ｂ、及び発光素子２１１Ｘと一つの受発光素子が配置されている例である。発光素子２１１Ｘは、Ｒ、Ｇ、Ｂ以外の光を呈する素子である。Ｒ、Ｇ、Ｂ以外の光としては、白色（Ｗ）、黄色（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、赤外光（ＩＲ）、紫外光（ＵＶ）等の光が挙げられる。発光素子２１１Ｘが赤外光を呈する場合、受発光素子は、赤外光を検出する機能、または、可視光及び赤外光の双方を検出する機能を有することが好ましい。センサの用途に応じて、受発光素子が検出する光の波長を決定することができる。

　図１６Ｅには、２つ分の画素を示している。点線で囲まれた３つの素子を含む領域が１つの画素に相当する。画素はそれぞれ発光素子２１１Ｇ、発光素子２１１Ｂ、及び受発光素子２１３Ｒを有する。図１６Ｅに示す左の画素では、受発光素子２１３Ｒと同じ行に発光素子２１１Ｇが配置され、受発光素子２１３Ｒと同じ列に発光素子２１１Ｂが配置されている。図１６Ｅに示す右の画素では、受発光素子２１３Ｒと同じ行に発光素子２１１Ｇが配置され、発光素子２１１Ｇと同じ列に発光素子２１１Ｂが配置されている。図１６Ｅ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、受発光素子２１３Ｒ、発光素子２１１Ｇ、及び発光素子２１１Ｂ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発光素子または受発光素子が配置される。

　図１６Ｆには、ペンタイル配列が適用された４つの画素を示しており、隣接する２つの画素は組み合わせの異なる２色の光を呈する発光素子または受発光素子を有する。なお、図１６Ｆでは、発光素子または受発光素子の上面形状を示している。

　図１６Ｆに示す左上の画素と右下の画素は、受発光素子２１３Ｒと発光素子２１１Ｇを有する。また右上の画素と左下の画素は、発光素子２１１Ｇと発光素子２１１Ｂを有する。すなわち、図１６Ｆに示す例では、各画素に発光素子２１１Ｇが設けられている。

　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。図１６Ｆ等では、発光素子及び受発光素子の上面形状として、略４５度傾いた正方形（ひし形）である例を示している。なお、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、各色の発光素子及び受発光素子の発光領域（または受発光領域）のサイズは、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。例えば図１６Ｆにおいて、各画素に設けられる発光素子２１１Ｇの発光領域の面積を他の素子の発光領域（または受発光領域）よりも小さくしてもよい。

　図１６Ｇは、図１６Ｆに示す画素配列の変形例である。具体的には、図１６Ｇの構成は、図１６Ｆの構成を４５度回転させることで得られる。図１６Ｆでは、１つの画素に２つの素子を有するとして説明したが、図１６Ｇに示すように、４つの素子により１つの画素が構成されていると捉えることもできる。

　図１６Ｈは、図１６Ｆに示す画素配列の変形例である。図１６Ｈに示す左上の画素と右下の画素は、受発光素子２１３Ｒと発光素子２１１Ｇを有する。また右上の画素と左下の画素は、受発光素子２１３Ｒと発光素子２１１Ｂを有する。すなわち、図１６Ｈに示す例では、各画素に受発光素子２１３Ｒが設けられている。各画素に受発光素子２１３Ｒが設けられているため、図１６Ｈに示す構成は、図１６Ｆ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。

　図１６Ｉは、図１６Ｈで示す画素配列の変形例であり、当該画素配列を４５度回転させることで得られる構成である。

　図１６Ｉでは、４つの素子（２つの発光素子と２つの受発光素子）により１つの画素が構成されることとして説明を行う。このように、１つの画素が、受光機能を有する受発光素子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１６Ｈまたは図１６Ｉ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、タッチ操作の検出を行う場合、光源からの発光がユーザー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。なお、これに限られず、受発光素子の感度に応じて、光源とする発光素子を適宜選択することができる。

　以上のように、本実施の形態の表示装置には、様々な配列の画素を適用することができる。

［デバイス構造］
　次に、本発明の一態様の表示装置に用いることができる、発光素子、受光素子、及び受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。

　本実施の形態では、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。

　なお、本明細書等において、特に説明のない限り、要素（発光素子、発光層など）を複数有する構成を説明する場合であっても、各々の要素に共通する事項を説明する場合には、アルファベットを省略して説明する。例えば、発光層２８３Ｒ及び発光層２８３Ｇ等に共通する事項を説明する場合に、発光層２８３と記す場合がある。

　図１７Ａに示す表示装置２８０Ａは、受光素子２７０ＰＤ、赤色（Ｒ）の光を発する発光素子２７０Ｒ、緑色（Ｇ）の光を発する発光素子２７０Ｇ、及び、青色（Ｂ）の光を発する発光素子２７０Ｂを有する。

　各発光素子は、画素電極２７１、正孔注入層２８１、正孔輸送層２８２、発光層、電子輸送層２８４、電子注入層２８５、及び共通電極２７５をこの順で積層して有する。発光素子２７０Ｒは、発光層２８３Ｒを有し、発光素子２７０Ｇは、発光層２８３Ｇを有し、発光素子２７０Ｂは、発光層２８３Ｂを有する。発光層２８３Ｒは、赤色の光を発する発光物質を有し、発光層２８３Ｇは、緑色の光を発する発光物質を有し、発光層２８３Ｂは、青色の光を発する発光物質を有する。

　発光素子は、画素電極２７１と共通電極２７５との間に電圧を印加することで、共通電極２７５側に光を射出する電界発光素子である。

　受光素子２７０ＰＤは、画素電極２７１、正孔注入層２８１、正孔輸送層２８２、活性層２７３、電子輸送層２８４、電子注入層２８５、及び共通電極２７５をこの順で積層して有する。

　受光素子２７０ＰＤは、表示装置２８０Ａの外部から入射される光を受光し、電気信号に変換する、光電変換素子である。

　本実施の形態では、発光素子及び受光素子のいずれにおいても、画素電極２７１が陽極として機能し、共通電極２７５が陰極として機能するものとして説明する。つまり、受光素子は、画素電極２７１と共通電極２７５との間に逆バイアスをかけて駆動することで、受光素子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。

　本実施の形態の表示装置では、受光素子２７０ＰＤの活性層２７３に有機化合物を用いる。受光素子２７０ＰＤは、活性層２７３以外の層を、発光素子と共通の構成にすることができる。そのため、発光素子の作製工程に、活性層２７３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光素子２７０ＰＤを形成することができる。また、発光素子と受光素子２７０ＰＤ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、表示装置に受光素子２７０ＰＤを内蔵することができる。

　表示装置２８０Ａでは、受光素子２７０ＰＤの活性層２７３と、発光素子の発光層２８３と、を作り分ける以外は、受光素子２７０ＰＤと発光素子が共通の構成である例を示す。ただし、受光素子２７０ＰＤと発光素子の構成はこれに限定されない。受光素子２７０ＰＤと発光素子は、活性層２７３と発光層２８３のほかにも、互いに作り分ける層を有していてもよい。受光素子２７０ＰＤと発光素子は、共通で用いられる層（共通層）を１層以上有することが好ましい。これにより、作製工程を大幅に増やすことなく、表示装置に受光素子２７０ＰＤを内蔵することができる。

　画素電極２７１と共通電極２７５のうち、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。

　本実施の形態の表示装置が有する発光素子には、微小光共振器（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。

　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）の透過率が４０％以上である電極を用いることが好ましい。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、発光素子が近赤外光（波長７５０ｎｍ以上１３００ｎｍ以下の光）を発する場合、これらの電極の近赤外光の透過率または反射率は、可視光の透過率または反射率と同様に、上記の数値範囲を満たすことが好ましい。

　発光素子は少なくとも発光層２８３を有する。発光素子は、発光層２８３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、正孔ブロック材料、電子輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、電子ブロック材料、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。

　例えば、発光素子及び受光素子は、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、及び電子注入層のうち１層以上を共通の構成とすることができる。また、発光素子及び受光素子は、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、及び電子注入層のうち１層以上を互いに作り分けることができる。

　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り、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。

　発光素子において、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。受光素子において、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）、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。

　発光素子において、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。受光素子において、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。

　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り、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２８３は、発光物質を含む層である。発光層２８３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２８３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２８３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２７３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２７３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２８３と、活性層２７３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２７３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２７３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２７３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。または、活性層２７３は、ｎ型半導体とｐ型半導体とを積層して形成してもよい。

　発光素子及び受光素子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。発光素子及び受光素子を構成する層は、それぞれ、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。

　図１７Ｂに示す表示装置２８０Ｂは、受光素子２７０ＰＤと発光素子２７０Ｒが同一の構成である点で、表示装置２８０Ａと異なる。

　受光素子２７０ＰＤと発光素子２７０Ｒは、活性層２７３と発光層２８３Ｒを共通して有する。

　ここで、受光素子２７０ＰＤは、検出したい光よりも長波長の光を発する発光素子と共通の構成にすることが好ましい。例えば、青色の光を検出する構成の受光素子２７０ＰＤは、発光素子２７０Ｒ及び発光素子２７０Ｇの一方または双方と同様の構成にすることができる。例えば、緑色の光を検出する構成の受光素子２７０ＰＤは、発光素子２７０Ｒと同様の構成にすることができる。

　受光素子２７０ＰＤと、発光素子２７０Ｒと、を共通の構成にすることで、受光素子２７０ＰＤと、発光素子２７０Ｒと、が互いに作り分ける層を有する構成に比べて、成膜工程の数及びマスクの数を削減することができる。したがって、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、受光素子２７０ＰＤと、発光素子２７０Ｒと、を共通の構成にすることで、受光素子２７０ＰＤと、発光素子２７０Ｒと、が互いに作り分ける層を有する構成に比べて、位置ずれに対するマージンを狭くできる。これにより、画素の開口率を高めることができ、表示装置の光取り出し効率を高めることができる。これにより、発光素子の寿命を延ばすことができる。また、表示装置は、高い輝度を表現することができる。また、表示装置の高精細度化も可能である。

　発光層２８３Ｒは、赤色の光を発する発光材料を有する。活性層２７３は、赤色よりも短波長の光（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。活性層２７３は、赤色の光を吸収しにくく、かつ、赤色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、発光素子２７０Ｒからは赤色の光が効率よく取り出され、受光素子２７０ＰＤは、高い精度で赤色よりも短波長の光を検出することができる。

　また、表示装置２８０Ｂでは、発光素子２７０Ｒ及び受光素子２７０ＰＤが同一の構成である例を示すが、発光素子２７０Ｒ及び受光素子２７０ＰＤは、それぞれ異なる厚さの光学調整層を有していてもよい。

　図１８Ａ、図１８Ｂに示す表示装置２８０Ｃは、赤色（Ｒ）の光を発し、かつ、受光機能を有する受発光素子２７０ＳＲ、発光素子２７０Ｇ、及び、発光素子２７０Ｂを有する。発光素子２７０Ｇと発光素子２７０Ｂの構成は、上記表示装置２８０Ａ等を援用できる。

　受発光素子２７０ＳＲは、画素電極２７１、正孔注入層２８１、正孔輸送層２８２、活性層２７３、発光層２８３Ｒ、電子輸送層２８４、電子注入層２８５、及び共通電極２７５をこの順で積層して有する。受発光素子２７０ＳＲは、上記表示装置２８０Ｂで例示した発光素子２７０Ｒ及び受光素子２７０ＰＤと同一の構成である。

　図１８Ａでは、受発光素子２７０ＳＲが発光素子として機能する場合を示す。図１８Ａでは、発光素子２７０Ｂが青色の光を発し、発光素子２７０Ｇが緑色の光を発し、受発光素子２７０ＳＲが赤色の光を発している例を示す。

　図１８Ｂでは、受発光素子２７０ＳＲが受光素子として機能する場合を示す。図１８Ｂでは、受発光素子２７０ＳＲが、発光素子２７０Ｂが発する青色の光と、発光素子２７０Ｇが発する緑色の光を受光している例を示す。

　発光素子２７０Ｂ、発光素子２７０Ｇ、及び受発光素子２７０ＳＲは、それぞれ、画素電極２７１及び共通電極２７５を有する。本実施の形態では、画素電極２７１が陽極として機能し、共通電極２７５が陰極として機能する場合を例に挙げて説明する。受発光素子２７０ＳＲは、画素電極２７１と共通電極２７５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２７０ＳＲ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。

　受発光素子２７０ＳＲは、発光素子に、活性層２７３を追加した構成ということができる。つまり、発光素子の作製工程に、活性層２７３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２７０ＳＲ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２８３Ｒと活性層２７３との積層順は限定されない。図１８Ａ、図１８Ｂでは、正孔輸送層２８２上に活性層２７３が設けられ、活性層２７３上に発光層２８３Ｒが設けられている例を示す。発光層２８３Ｒと活性層２７３の積層順を入れ替えてもよい。

　また、受発光素子は、正孔注入層２８１、正孔輸送層２８２、電子輸送層２８４、及び電子注入層２８５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。

　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。

　受発光素子を構成する各層の機能及び材料は、発光素子及び受光素子を構成する各層の機能及び材料と同様であるため、詳細な説明は省略する。

　図１８Ｃ乃至図１８Ｇに、受発光素子の積層構造の例を示す。

　図１８Ｃに示す受発光素子は、第１の電極２７７、正孔注入層２８１、正孔輸送層２８２、発光層２８３Ｒ、活性層２７３、電子輸送層２８４、電子注入層２８５、及び第２の電極２７８を有する。

　図１８Ｃは、正孔輸送層２８２上に発光層２８３Ｒが設けられ、発光層２８３Ｒ上に活性層２７３が積層された例である。

　図１８Ａ~図１８Ｃに示すように、活性層２７３と発光層２８３Ｒとは、互いに接していてもよい。

　また、活性層２７３と発光層２８３Ｒとの間には、バッファ層が設けられることが好ましい。このとき、バッファ層は、正孔輸送性及び電子輸送性を有することが好ましい。例えば、バッファ層には、バイポーラ性の物質を用いることが好ましい。または、バッファ層として、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１８Ｄには、バッファ層として正孔輸送層２８２を用いる例を示す。

　活性層２７３と発光層２８３Ｒとの間にバッファ層を設けることで、発光層２８３Ｒから活性層２７３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、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２７３と発光層２８３Ｒ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１８Ｅは、正孔注入層２８１上に正孔輸送層２８２−１、活性層２７３、正孔輸送層２８２−２、発光層２８３Ｒの順で積層された積層構造を有する例である。正孔輸送層２８２−２は、バッファ層として機能する。正孔輸送層２８２−１と正孔輸送層２８１−２とは、同じ材料を含んでいてもよいし、異なる材料を含んでいてもよい。また、正孔輸送層２８１−２の代わりに、上述したバッファ層に用いることのできる層を用いてもよい。また、活性層２７３と、発光層２８３Ｒの位置を入れ替えてもよい。

　図１８Ｆに示す受発光素子は、正孔輸送層２８２を有さない点で、図１８Ａに示す受発光素子と異なる。このように、受発光素子は、正孔注入層２８１、正孔輸送層２８２、電子輸送層２８４、及び電子注入層２８５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１８Ｇに示す受発光素子は、活性層２７３及び発光層２８３Ｒを有さず、発光層と活性層を兼ねる層２８９を有する点で、図１８Ａに示す受発光素子と異なる。

　発光層と活性層を兼ねる層としては、例えば、活性層２７３に用いることができるｎ型半導体と、活性層２７３に用いることができるｐ型半導体と、発光層２８３Ｒ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。

［表示装置の構成例２］
　以下では、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。ここでは特に、受光素子と発光素子を有する表示装置の例について説明する。

〔構成例２−１〕
　図１９Ａに、表示装置３００Ａの断面図を示す。表示装置３００Ａは、基板３５１、基板３５２、受光素子３１０、導電層３６０、及び発光素子３９０を有する。

　発光素子３９０は、画素電極３９１、バッファ層３１２、発光層３９３、バッファ層３１４、及び共通電極３１５をこの順で積層して有する。バッファ層３１２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。発光層３９３は、有機化合物を有する。バッファ層３１４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。発光素子３９０は、可視光３２１を発する機能を有する。なお、表示装置３００Ａは、さらに、赤外光を発する機能を有する発光素子を有していてもよい。

　受光素子３１０は、画素電極３１１、バッファ層３１２、活性層３１３、バッファ層３１４、及び共通電極３１５をこの順で積層して有する。活性層３１３は、有機化合物を有する。受光素子３１０は、可視光を検出する機能を有する。なお、受光素子３１０は、さらに、赤外光を検出する機能を有していてもよい。

　バッファ層３１２、バッファ層３１４、及び共通電極３１５は、発光素子３９０及び受光素子３１０に共通の層であり、これらにわたって設けられる。バッファ層３１２、バッファ層３１４、及び共通電極３１５は、活性層３１３及び画素電極３１１と重なる部分と、発光層３９３及び画素電極３９１と重なる部分と、いずれとも重ならない部分と、を有する。

　本実施の形態では、発光素子３９０及び受光素子３１０のいずれにおいても、画素電極が陽極として機能し、共通電極３１５が陰極として機能するものとして説明する。つまり、受光素子３１０を、画素電極３１１と共通電極３１５との間に逆バイアスをかけて駆動することで、表示装置３００Ａは、受光素子３１０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。

　画素電極３１１、画素電極３９１、バッファ層３１２、活性層３１３、バッファ層３１４、発光層３９３、及び共通電極３１５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。

　画素電極３１１及び画素電極３９１は、それぞれ絶縁層４１４上に位置する。各画素電極は、同一の材料及び同一の工程で形成することができる。画素電極３１１及び画素電極３９１の端部は、絶縁層４１６によって覆われている。互いに隣り合う２つの画素電極は絶縁層４１６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）。

　絶縁層４１６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。絶縁層４１６は、可視光を透過する層である。絶縁層４１６のかわりに、可視光を遮る隔壁を設けてもよい。

　共通電極３１５は、受光素子３１０と発光素子３９０に共通で用いられる層である。

　受光素子３１０及び発光素子３９０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。

　導電層３６０は、平面視において、画素電極３９１と画素電極３１１との間に位置する。導電層３６０は、画素電極３９１及び画素電極３１１のいずれか一方または双方と、同一の導電膜を加工して形成される。導電層３６０は、絶縁層４１６の開口部において、バッファ層３１２と接する領域を有する。また、導電層３６０は、図示しない領域において、所定の電位が与えられる配線と電気的に接続されている。

　表示装置３００Ａは、一対の基板（基板３５１及び基板３５２）間に、受光素子３１０、発光素子３９０、トランジスタ３３１、及びトランジスタ３３２等を有する。

　受光素子３１０において、画素電極３１１及び共通電極３１５の間に位置するバッファ層３１２、活性層３１３、及びバッファ層３１４は、有機層（有機化合物を含む層）ということもできる。画素電極３１１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３１５は可視光を透過する機能を有する。なお、受光素子３１０が赤外光を検出する構成である場合、共通電極３１５は赤外光を透過する機能を有する。さらに、画素電極３１１は赤外光を反射する機能を有することが好ましい。

　受光素子３１０は、光を検出する機能を有する。具体的には、受光素子３１０は、表示装置３００Ａの外部から入射される光３２２を受光し、電気信号に変換する、光電変換素子である。光３２２は、発光素子３９０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、表示装置３００Ａに設けられたレンズなどを介して受光素子３１０に入射してもよい。

　発光素子３９０において、画素電極３９１及び共通電極３１５の間に位置するバッファ層３１２、発光層３９３、及びバッファ層３１４は、まとめてＥＬ層ということもできる。なお、ＥＬ層は、少なくとも発光層３９３を有する。上述の通り、画素電極３９１は可視光を反射する機能を有することが好ましい。また、共通電極３１５は可視光を透過する機能を有する。なお、表示装置３００Ａが、赤外光を発する発光素子を有する構成である場合、共通電極３１５は赤外光を透過する機能を有する。さらに、画素電極３９１は赤外光を反射する機能を有することが好ましい。

　本実施の形態の表示装置が有する発光素子には、微小光共振器（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。発光素子３９０は、画素電極３９１と共通電極３１５との間に光学調整層を有していてもよい。微小共振器構造が適用されることで、各発光素子から、特定の色の光を強めて取り出すことができる。

　発光素子３９０は、可視光を発する機能を有する。具体的には、発光素子３９０は、画素電極３９１と共通電極３１５との間に電圧を印加することで、基板３５２側に光（ここでは可視光３２１）を射出する電界発光素子である。

　受光素子３１０が有する画素電極３１１は、絶縁層４１４に設けられた開口を介して、トランジスタ３３１が有するソースまたはドレインと電気的に接続される。発光素子３９０が有する画素電極３９１は、絶縁層４１４に設けられた開口を介して、トランジスタ３３２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３３１とトランジスタ３３２とは、同一の層（図１９Ａでは基板３５１）上に接している。

　受光素子３１０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３９０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。

　受光素子３１０及び発光素子３９０は、それぞれ、保護層３９５に覆われていることが好ましい。図１９Ａでは、保護層３９５が、共通電極３１５上に接して設けられている。保護層３９５を設けることで、受光素子３１０及び発光素子３９０に水などの不純物が入り込むことを抑制し、受光素子３１０及び発光素子３９０の信頼性を高めることができる。また、接着層３４２によって、保護層３９５と基板３５２とが貼り合わされている。

　基板３５２の基板３５１側の面には、遮光層３５８が設けられている。遮光層３５８は、発光素子３９０と重なる位置、及び、受光素子３１０と重なる位置に開口を有する。

　ここで、発光素子３９０の発光が対象物によって反射された光を受光素子３１０は検出する。しかし、発光素子３９０の発光が、表示装置３００Ａ内で反射され、対象物を介さずに、受光素子３１０に入射されてしまう場合がある。遮光層３５８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３５８が設けられていない場合、発光素子３９０が発した光３２３は、基板３５２で反射され、反射光３２４が受光素子３１０に入射することがある。遮光層３５８を設けることで、反射光３２４が受光素子３１０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、受光素子３１０を用いたセンサの感度を高めることができる。

　遮光層３５８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３５８は、可視光を吸収することが好ましい。遮光層３５８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３５８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。

〔構成例２−２〕
　図１９Ｂに示す表示装置３００Ｂは、レンズ３４９を有する点で、上記表示装置３００Ａと主に相違している。

　レンズ３４９は、基板３５２の基板３５１側に設けられている。外部から入射される光３２２は、レンズ３４９を介して受光素子３１０に入射される。レンズ３４９及び基板３５２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。

　レンズ３４９を介して受光素子３１０に光が入射することで、受光素子３１０に入射する光の範囲を狭くすることができる。これにより、複数の受光素子３１０間で、撮像範囲が重なることを抑制でき、ぼやけの少ない鮮明な画像を撮像できる。

　また、レンズ３４９は、入射された光を集光できる。したがって、受光素子３１０に入射される光の量を増やすことができる。これにより、受光素子３１０の光電変換効率を高めることができる。

〔構成例２−３〕
　図１９Ｃに示す表示装置３００Ｃは、遮光層３５８の形状が異なる点で、上記表示装置３００Ａと主に相違している。

　遮光層３５８は、平面視において、受光素子３１０と重なる開口部が、受光素子３１０の受光領域よりも内側に位置するように設けられている。遮光層３５８の受光素子３１０と重なる開口部の径が小さいほど、受光素子３１０に入射する光の範囲を狭くすることができる。これにより、複数の受光素子３１０間で、撮像範囲が重なることを抑制でき、ぼやけの少ない鮮明な画像を撮像できる。

　例えば、遮光層３５８の開口部の面積を、受光素子３１０の受光領域の面積の８０％以下、７０％以下、６０％以下、５０％以下、または４０％以下であって、１％以上、５％以上、または１０％以上とすることができる。遮光層３５８の開口部の面積が小さいほど鮮明な画像を撮像することができる。一方、当該開口部の面積が小さすぎると、受光素子３１０に到達する光の光量が減少し、受光感度が低下する恐れがある。そのため、上述した範囲内で適宜設定することが好ましい。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。また、受光素子３１０の受光領域は、絶縁層４１６の開口部と言い換えることができる。

　なお、遮光層３５８の受光素子３１０と重なる開口部の中心が、平面視において、受光素子３１０の受光領域の中心からずれていてもよい。さらには、平面視において、遮光層３５８の開口部が、受光素子３１０の受光領域と重ならない構成としてもよい。これにより、遮光層３５８の開口部を透過した斜め向きの光のみを、受光素子３１０で受光することができる。これにより、受光素子３１０に入射する光の範囲をより効果的に限定することができ、鮮明な画像を撮像できる。

〔構成例２−４〕
　図２０Ａに示す表示装置３００Ｄは、バッファ層３１２が共通層でない点で、上記表示装置３００Ａと主に相違している。

　受光素子３１０は、画素電極３１１、バッファ層３１２、活性層３１３、バッファ層３１４、及び共通電極３１５を有する。発光素子３９０は、画素電極３９１、バッファ層３９２、発光層３９３、バッファ層３１４、共通電極３１５を有する。活性層３１３、バッファ層３１２、発光層３９３、及びバッファ層３９２は、それぞれ島状の上面形状を有する。

　バッファ層３１２と、バッファ層３９２とは、異なる材料を含んでもよいし、同じ材料を含んでもよい。

　このように、発光素子３９０と受光素子３１０とでバッファ層を作り分けることで、発光素子３９０及び受光素子３１０に用いるバッファ層の材料の選択の自由度が高まるため、より最適化が容易となる。また、バッファ層３１４及び共通電極３１５を共通層とすることで、発光素子３９０と受光素子３１０とを別々に作製する場合に比べて、作製工程が簡略化され、製造コストを削減できる。

　導電層３６０は、導電層３６０は、絶縁層４１６の開口部において、バッファ層３１４と接する領域を有する。これにより、バッファ層３１４を介して画素電極３１１と画素電極３９１との間に流れうるサイドリーク電流を遮断することができる。

〔構成例２−５〕
　図２０Ｂに示す表示装置３００Ｅは、バッファ層３１４が共通層でない点で、上記表示装置３００Ａと主に相違している。

　受光素子３１０は、画素電極３１１、バッファ層３１２、活性層３１３、バッファ層３１４、及び共通電極３１５を有する。発光素子３９０は、画素電極３９１、バッファ層３１２、発光層３９３、バッファ層３９４、共通電極３１５を有する。活性層３１３、バッファ層３１４、発光層３９３、及びバッファ層３９４は、それぞれ島状の上面形状を有する。

　バッファ層３１４と、バッファ層３９４とは、異なる材料を含んでもよいし、同じ材料を含んでもよい。

　このように、発光素子３９０と受光素子３１０とでバッファ層を作り分けることで、発光素子３９０及び受光素子３１０に用いるバッファ層の材料の選択の自由度が高まるため、より最適化が容易となる。また、バッファ層３１２及び共通電極３１５を共通層とすることで、発光素子３９０と受光素子３１０とを別々に作製する場合に比べて、作製工程が簡略化され、製造コストを削減できる。

［表示装置の構成例３］
　以下では、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。ここでは特に、受発光素子と発光素子を有する表示装置の例について説明する。

　なお、以下では、上記と重複する部分については上記を援用し、説明を省略する場合がある。

〔構成例３−１〕
　図２１Ａに、表示装置３００Ｇの断面図を示す。表示装置３００Ｇは、受発光素子３９０ＳＲ、発光素子３９０Ｇ、発光素子３９０Ｂ、及び導電層３６０を有する。

　受発光素子３９０ＳＲは、赤色の光３２１Ｒを発する発光素子としての機能と、光３２２を受光する光電変換素子としての機能と、を有する。発光素子３９０Ｇは、緑色の光３２１Ｇを発することができる。発光素子３９０Ｂは、青色の光３２１Ｂを発することができる。

　受発光素子３９０ＳＲは、画素電極３１１、バッファ層３１２、活性層３１３、発光層３９３Ｒ、バッファ層３１４、及び共通電極３１５を有する。発光素子３９０Ｇは、画素電極３９１Ｇ、バッファ層３１２、発光層３９３Ｇ、バッファ層３１４、及び共通電極３１５を有する。発光素子３９０Ｂは、画素電極３９１Ｂ、バッファ層３１２、発光層３９３Ｂ、バッファ層３１４、及び共通電極３１５を有する。

　バッファ層３１２、バッファ層３１４、及び共通電極３１５は、受発光素子３９０ＳＲ、発光素子３９０Ｇ、及び発光素子３９０Ｂに共通の層（共通層）であり、これらにわたって設けられる。活性層３１３、発光層３９３Ｒ、発光層３９３Ｇ、発光層３９３Ｂは、それぞれ島状の上面形状を有する。なお、図２１において、活性層３１３と発光層３９３Ｒの積層体、発光層３９３Ｇ、及び発光層３９３Ｂは、それぞれ離隔して設けられる例を示しているが、隣接する２つが重なる領域を有していてもよい。

　なお、上記表示装置３００Ｄ、または表示装置３００Ｅと同様に、バッファ層３１２及びバッファ層３１４の一方を、共通層として用いない構成とすることができる。

　画素電極３１１は、トランジスタ３３１のソース及びドレインの一方と電気的に接続される。画素電極３９１Ｇは、トランジスタ３３２Ｇのソース及びドレインの一方と電気的に接続される。画素電極３９１Ｂは、トランジスタ３３２Ｂのソース及びドレインの一方と電気的に接続される。

　導電層３６０は、平面視において、画素電極３９１Ｇと画素電極３１１との間に位置する。なお、ここでは図示しないが、画素電極３９１Ｂと画素電極３１１との間にも、導電層３６０を配置することができる。導電層３６０は、画素電極３１１、画素電極３９１Ｇ、及び画素電極３９１Ｂのいずれか１つ、２つ、または全てと、同一の導電膜を加工して形成される。

　このような構成とすることで、より高精細な表示装置を実現することができる。

〔構成例３−２〕
　図２１Ｂに示す表示装置３００Ｈは、受発光素子３９０ＳＲの構成が異なる点で、上記表示装置３００Ｇと主に相違している。

　受発光素子３９０ＳＲは、活性層３１３と発光層３９３Ｒに置き換えて、受発光層３１８Ｒを有する。

　受発光層３１８Ｒは、発光層としての機能と、活性層としての機能を兼ね備える層である。例えば、上述した発光物質と、ｎ型半導体と、ｐ型半導体とを含む層を用いることができる。

　このような構成とすることで、作製工程をより簡略化できるため、低コスト化が容易となる。

［表示装置の構成例４］
　以下では、本発明の一態様の表示装置の、より具体的な構成について説明する。

　図２２に表示装置４００の斜視図を示し、図２３Ａに、表示装置４００の断面図を示す。

　表示装置４００は、基板３５３と基板３５４とが貼り合わされた構成を有する。図２２では、基板３５４を破線で明示している。

　表示装置４００は、表示部３６２、回路３６４、配線３６５等を有する。図２２では表示装置４００にＩＣ（集積回路）３７３及びＦＰＣ３７２が実装されている例を示している。そのため、図２２に示す構成は、表示装置４００、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３６４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３６５は、表示部３６２及び回路３６４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、ＦＰＣ３７２を介して外部から配線３６５に入力されるか、またはＩＣ３７３から配線３６５に入力される。

　図２２では、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ　Ｏｎ　Ｇｌａｓｓ）方式またはＣＯＦ（Ｃｈｉｐ　Ｏｎ　Ｆｉｌｍ）方式等により、基板３５３にＩＣ３７３が設けられている例を示す。ＩＣ３７３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４００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２３Ａに、図２２で示した表示装置４００の、ＦＰＣ３７２を含む領域の一部、回路３６４を含む領域の一部、表示部３６２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２３Ａに示す表示装置４００は、基板３５３と基板３５４の間に、トランジスタ４０８、トランジスタ４０９、トランジスタ４１０、発光素子３９０、受光素子３１０、導電層３６０等を有する。

　基板３５４と保護層３９５とは接着層３４２を介して接着されており、表示装置４００には、固体封止構造が適用されている。

　基板３５３と絶縁層４１２とは接着層３５５によって貼り合わされている。

　表示装置４００の作製方法としては、まず、絶縁層４１２、各トランジスタ、受光素子３１０、発光素子３９０等が設けられた作製基板と、遮光層３５８等が設けられた基板３５４とを接着層３４２によって貼り合わせる。そして、作製基板を剥離し露出した面に、接着層３５５を用いて基板３５３を貼り合わせることで、作製基板上に形成した各構成要素を、基板３５３に転置する。基板３５３及び基板３５４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４００の可撓性を高めることができる。

　発光素子３９０は、絶縁層４１４側から画素電極３９１、バッファ層３１２、発光層３９３、バッファ層３１４、及び共通電極３１５の順に積層された積層構造を有する。画素電極３９１は、絶縁層４１４に設けられた開口を介して、トランジスタ４０８のソース及びドレインの一方と接続されている。トランジスタ４０８は、発光素子３９０に流れる電流を制御する機能を有する。

　受光素子３１０は、絶縁層４１４側から画素電極３１１、バッファ層３１２、活性層３１３、バッファ層３１４、及び共通電極３１５の順に積層された積層構造を有する。画素電極３１１は、絶縁層４１４に設けられた開口を介して、トランジスタ４０９のソース及びドレインの一方と接続されている。トランジスタ４０９は、受光素子３１０に蓄積された電荷の転送を制御する機能を有する。

　発光素子３９０が発する光は、基板３５４側に射出される。また、受光素子３１０には、基板３５４及び接着層３４２を介して、光が入射する。基板３５４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。

　導電層３６０は、平面視において、画素電極３９１と画素電極３１１との間に位置する。導電層３６０は、絶縁層４１６の開口部において、バッファ層３１２と接する領域を有する。また、導電層３６０は、図示しない領域において、所定の電位が与えられる配線と電気的に接続されている。

　画素電極３１１、画素電極３９１、及び導電層３６０は、同一の材料及び同一の工程で作製することができる。バッファ層３１２、バッファ層３１４、及び共通電極３１５は、受光素子３１０及び発光素子３９０に共通して用いられる。受光素子３１０と発光素子３９０とは、活性層３１３と発光層３９３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４００に受光素子３１０及び導電層３６０を内蔵することができる。

　基板３５４の基板３５３側の面には、遮光層３５８が設けられている。遮光層３５８は、発光素子３９０、受光素子３１０のそれぞれと重なる位置に開口を有する。遮光層３５８を設けることで、受光素子３１０が光を検出する範囲を制御することができる。上述の通り、受光素子３１０と重なる位置に設けられる遮光層の開口の位置及び面積を調整することで、受光素子３１０に入射する光を制御することが好ましい。また、遮光層３５８を有することで、対象物を介さずに、発光素子３９０から受光素子３１０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。

　画素電極３１１及び画素電極３９１の端部は、絶縁層４１６によって覆われている。画素電極３１１及び画素電極３９１は可視光を反射する材料を含み、共通電極３１５は可視光を透過する材料を含む。

　トランジスタ４０８、トランジスタ４０９、及びトランジスタ４１０は、いずれも基板３５３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３５３上には、接着層３５５を介して絶縁層４１２、絶縁層４１１、絶縁層４２５、絶縁層４１５、絶縁層４１８、及び絶縁層４１４がこの順で設けられている。絶縁層４１１及び絶縁層４２５は、それぞれ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４１５及び絶縁層４１８は、トランジスタを覆って設けられる。絶縁層４１４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、水及び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４１１、絶縁層４１２、絶縁層４２５、絶縁層４１５、及び絶縁層４１８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。

　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４００の端部近傍に開口を有することが好ましい。図２３Ａに示す領域４２８では、絶縁層４１４に開口が形成されている。これにより、表示装置４００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４００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４００の端部に有機絶縁膜が露出しないようにしてもよい。

　表示装置４００の端部近傍の領域４２８において、絶縁層４１４の開口を介して、絶縁層４１８と保護層３９５とが互いに接することが好ましい。特に、絶縁層４１８が有する無機絶縁膜と保護層３９５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３６２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４００の信頼性を高めることができる。

　平坦化層として機能する絶縁層４１４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。

　発光素子３９０、受光素子３１０を覆う保護層３９５を設けることで、発光素子３９０、受光素子３１０に水などの不純物が入り込むことを抑制し、これらの信頼性を高めることができる。

　保護層３９５は単層であっても積層構造であってもよい。例えば、保護層３９５は、有機絶縁膜と無機絶縁膜との積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。

　図２３Ｂに、トランジスタ４０８、トランジスタ４０９、及びトランジスタ４１０に用いることのできるトランジスタ４０１ａの断面図を示す。

　トランジスタ４０１ａは絶縁層４１２（図示しない）上に設けられ、第１のゲートとして機能する導電層４２１、第１のゲート絶縁層として機能する絶縁層４１１、半導体層４３１、第２のゲート絶縁層として機能する絶縁層４２５、並びに、第２のゲートとして機能する導電層４２３を有する。絶縁層４１１は、導電層４２１と半導体層４３１との間に位置する。絶縁層４２５は、導電層４２３と半導体層４３１との間に位置する。

　半導体層４３１は、領域４３１ｉと、一対の領域４３１ｎとを有する。領域４３１ｉはチャネル形成領域として機能する。一対の領域４３１ｎは、一方がソースとして機能し、他方がドレインとして機能する。領域４３１ｎは、領域４３１ｉよりもキャリア濃度が高く、導電性が高い。導電層４２２ａ及び導電層４２２ｂは、絶縁層４１８、絶縁層４１５、及び絶縁層４２５に設けられた開口を介して、領域４３１ｎとそれぞれ接続されている。

　図２３Ｃには、トランジスタ４０８、トランジスタ４０９、及びトランジスタ４１０に用いることのできるトランジスタ４０１ｂの断面図を示している。また図２３Ｃでは、絶縁層４１５が設けられない例を示している。トランジスタ４０１ｂは、絶縁層４２５が導電層４２３と同様に加工され、絶縁層４１８と領域４３１ｎとが接している。

　なお、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４０８、トランジスタ４０９、及びトランジスタ４１０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与え、他方に駆動のための電位を与えることで、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。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３６４が有するトランジスタ４１０と、表示部３６２が有するトランジスタ４０８及びトランジスタ４０９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３６４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３６２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３５３の、基板３５４が重ならない領域には、接続部４０４が設けられている。接続部４０４では、配線３６５が導電層３６６及び接続層４４２を介してＦＰＣ３７２と電気的に接続されている。接続部４０４の上面は、画素電極３１１及び画素電極３９１と同一の導電膜を加工して得られた導電層３６６が露出している。これにより、接続部４０４とＦＰＣ３７２とを接続層４４２を介して電気的に接続することができる。

　基板３５４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３５４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３５３及び基板３５４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。また、これに限られず、基板３５３及び基板３５４にそれぞれ、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。

　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、または、該金属材料を含む合金材料など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光素子（または受発光素子）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）など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。

（実施の形態３）
　本実施の形態では、本発明一態様の表示装置に用いることのできる回路について説明する。

　図２４Ａに、本発明の一態様の表示装置の画素にかかるブロック図を示す。

　画素は、ＯＬＥＤと、ＯＰＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｐｈｏｔｏ　Ｄｉｏｄｅ）と、センサ回路（Ｓｅｎｓｉｎｇ　Ｃｉｒｃｕｉｔと表記）と、駆動トランジスタ（Ｄｒｉｖｉｎｇ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒと表記）と、選択トランジスタ（Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒと表記）を有する。

　ＯＬＥＤから発せられた光は、対象物（Ｏｂｊｅｃｔと表記）で反射され、その反射光をＯＰＤにより受光することで、対象物を撮像することができる。本発明の一態様は、タッチセンサ、イメージセンサ、イメージスキャナ等として機能することができる。本発明の一態様は、指紋、掌紋、血管（静脈等）などを撮像することで、生体認証に適用することができる。また、写真、文字などが記載された印刷物、または物品などの表面を撮像し、画像情報として取得することもできる。

　駆動トランジスタと選択トランジスタは、ＯＬＥＤを駆動するための駆動回路を構成する。駆動トランジスタは、ＯＬＥＤに流れる電流を制御する機能を有し、ＯＬＥＤは当該電流に応じた輝度で発光することができる。選択トランジスタは、画素の選択、非選択を制御する機能を有する。外部から選択トランジスタを介して入力されるビデオデータ（Ｖｉｄｅｏ　Ｄａｔａと表記）の値（例えば電圧値）により、駆動トランジスタ及びＯＬＥＤに流れる電流の大きさが制御され、所望の発光輝度でＯＬＥＤを発光させることができる。

　センサ回路は、ＯＰＤの動作を制御するための駆動回路に相当する。センサ回路により、ＯＰＤの電極の電位をリセットするリセット動作、照射される光の光量に応じてＯＰＤに電荷を蓄積させる露光動作、ＯＰＤに蓄積された電荷をセンサ回路内のノードに転送する転送動作、及び当該電荷の大きさに応じた信号（例えば電圧または電流）を外部の読み出し回路に、センシングデータ（Ｓｅｎｓｉｎｇ　Ｄａｔａと表記）として出力する読み出し動作、などの動作を制御することができる。

　図２４Ｂに示す画素は、駆動トランジスタに接続されるメモリ部（Ｍｅｍｏｒｙ）を有する点で、上記と主に相違している。

　メモリ部には、重みデータ（Ｗｅｉｇｈｔ　Ｄａｔａ）が与えられる。駆動トランジスタには、選択トランジスタを介して入力されるビデオデータと、メモリ部に保持される重みデータとを足し合わせたデータが与えられる。メモリ部に保持する重みデータにより、ＯＬＥＤの輝度を、ビデオデータのみが与えられるときの輝度から変化させることができる。具体的には、ＯＬＥＤの輝度を高める、または輝度を低下させることが可能となる。例えば、ＯＬＥＤの輝度を高めることで、センサの受光感度を高めることが可能となる。

　図２４Ｃに、上記センサ回路に用いることのできる画素回路の一例を示している。

　図２４Ｃに示す画素回路ＰＩＸ１は、受光素子ＰＤ、トランジスタＭ１、トランジスタＭ２、トランジスタＭ３、トランジスタＭ４、及び容量Ｃ１を有する。ここでは、受光素子ＰＤとして、フォトダイオードを用いた例を示している。

　受光素子ＰＤは、カソードが配線Ｖ１と電気的に接続し、アノードがトランジスタＭ１のソースまたはドレインの一方と電気的に接続する。トランジスタＭ１は、ゲートが配線ＴＸと電気的に接続し、ソースまたはドレインの他方が容量Ｃ１の一方の電極、トランジスタＭ２のソースまたはドレインの一方、及びトランジスタＭ３のゲートと電気的に接続する。トランジスタＭ２は、ゲートが配線ＲＥＳと電気的に接続し、ソースまたはドレインの他方が配線Ｖ２と電気的に接続する。トランジスタＭ３は、ソースまたはドレインの一方が配線Ｖ３と電気的に接続し、ソースまたはドレインの他方がトランジスタＭ４のソースまたはドレインの一方と電気的に接続する。トランジスタＭ４は、ゲートが配線ＳＥと電気的に接続し、ソースまたはドレインの他方が配線ＯＵＴ１と電気的に接続する。

　配線Ｖ１、配線Ｖ２、及び配線Ｖ３には、それぞれ定電位が供給される。受光素子ＰＤを逆バイアスで駆動させる場合には、配線Ｖ２に、配線Ｖ１の電位よりも低い電位を供給する。トランジスタＭ２は、配線ＲＥＳに供給される信号により制御され、トランジスタＭ３のゲートに接続するノードの電位を、配線Ｖ２に供給される電位にリセットする機能を有する。トランジスタＭ１は、配線ＴＸに供給される信号により制御され、受光素子ＰＤに蓄積された電荷を上記ノードに転送するタイミングを制御する機能を有する。トランジスタＭ３は、上記ノード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Ｍ４は、配線ＳＥに供給される信号により制御され、上記ノードの電位に応じた出力を配線ＯＵＴ１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。

　ここで、受光素子ＰＤが、上記ＯＰＤに相当する。また、配線ＯＵＴ１から出力される電位または電流が、上記センシングデータに相当する。

　図２４Ｄに、上記ＯＬＥＤを駆動させるための画素回路の一例を示す。

　図２４Ｄに示す画素回路ＰＩＸ２は、発光素子ＥＬ、トランジスタＭ５、トランジスタＭ６、トランジスタＭ７、及び容量Ｃ２を有する。ここでは、発光素子ＥＬとして、発光ダイオードを用いた例を示している。特に、発光素子ＥＬとして、有機ＥＬ素子を用いることが好ましい。

　発光素子ＥＬが、上記ＯＬＥＤに相当し、トランジスタＭ５が、上記選択トランジスタに相当し、トランジスタＭ６が、上記駆動トランジスタに相当する。また配線ＶＳが、上記ビデオデータが入力される配線に相当する。

　トランジスタＭ５は、ゲートが配線ＶＧと電気的に接続し、ソースまたはドレインの一方が配線ＶＳと電気的に接続し、ソースまたはドレインの他方が、容量Ｃ２の一方の電極、及びトランジスタＭ６のゲートと電気的に接続する。トランジスタＭ６のソースまたはドレインの一方は配線Ｖ４と電気的に接続し、他方は、発光素子ＥＬのアノード、及びトランジスタＭ７のソースまたはドレインの一方と電気的に接続する。トランジスタＭ７は、ゲートが配線ＭＳと電気的に接続し、ソースまたはドレインの他方が配線ＯＵＴ２と電気的に接続する。発光素子ＥＬのカソードは、配線Ｖ５と電気的に接続する。

　配線Ｖ４及び配線Ｖ５には、それぞれ定電位が供給される。発光素子ＥＬのアノード側を高電位に、カソード側をアノード側よりも低電位にすることができる。トランジスタＭ５は、配線ＶＧに供給される信号により制御され、画素回路ＰＩＸ２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。また、トランジスタＭ６は、ゲートに供給される電位に応じて発光素子ＥＬ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Ｍ５が導通状態のとき、配線ＶＳに供給される電位がトランジスタＭ６のゲートに供給され、その電位に応じて発光素子ＥＬの発光輝度を制御することができる。トランジスタＭ７は配線ＭＳに供給される信号により制御され、トランジスタＭ６と発光素子ＥＬとの間の電位を配線ＯＵＴ２に与えられる電位とする機能と、トランジスタＭ６と発光素子ＥＬとの間の電位を、配線ＯＵＴ２を介して外部に出力する機能の、一方または双方を有する。

　図２４Ｅに、図２４Ｂで例示した構成に適用可能な、メモリ部を備える画素回路の一例を示す。

　図２４Ｅに示す画素回路ＰＩＸ３は、上記画素回路ＰＩＸ２に、トランジスタＭ８と容量Ｃ３を加えた構成を有する。また、画素回路ＰＩＸ３では、上記画素回路ＰＩＸ２における配線ＶＳを配線ＶＳ１に、配線ＶＧを配線ＶＧ１としている。

　トランジスタＭ８は、ゲートが配線ＶＧ２と電気的に接続し、ソース及びドレインの一方が配線ＶＳ２と電気的に接続し、他方が容量Ｃ３の一方の電極と電気的に接続する。容量Ｃ３は、他方の電極がトランジスタＭ６のゲート、容量Ｃ２の一方の電極、及びトランジスタＭ５のソース及びドレインの他方と電気的に接続する。

　配線ＶＳ１が、上記ビデオデータが与えられる配線に相当する。配線ＶＳ２が、上記重みデータが与えられる配線に相当する。トランジスタＭ６のゲートが接続されるノードが、上記メモリ部に相当する。

　画素回路ＰＩＸ３の動作方法の例について説明する。まず、配線ＶＳ１から、トランジスタＭ５を介してトランジスタＭ６のゲートが接続されるノードに第１の電位を書き込む。その後、トランジスタＭ５を非導通状態とすることで、当該ノードがフローティング状態となる。続いて、配線ＶＳ２から、トランジスタＭ８を介して容量Ｃ３の一方の電極に第２の電位を書き込む。これにより、容量Ｃ３の容量結合によって、第２の電位に応じて上記ノードの電位が第１の電位から変化して第３の電位となる。そして、トランジスタＭ６及び発光素子ＥＬには、第３の電位に応じた電流が流れることで、当該電位に応じた輝度で発光素子ＥＬが発光する。

　なお、本実施の形態の表示装置では、発光素子をパルス状に発光させることで、画像を表示してもよい。発光素子の駆動時間を短縮することで、表示パネルの消費電力の低減、及び、発熱の抑制を図ることができる。特に、有機ＥＬ素子は周波数特性が優れているため、好適である。周波数は、例えば、１ｋＨｚ以上１００ＭＨｚ以下とすることができる。また、パルス幅を変化させて発光させる駆動方法（Ｄｕｔｙ駆動ともいう）を用いてもよい。

　ここで、画素回路ＰＩＸ１が有するトランジスタＭ１、トランジスタＭ２、トランジスタＭ３、及びトランジスタＭ４、画素回路ＰＩＸ２が有するトランジスタＭ５、トランジスタＭ６、及びトランジスタＭ７、画素回路ＰＩＸ３が有するトランジスタＭ８には、それぞれ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）を用いたトランジスタを適用することが好ましい。

　また、トランジスタＭ１乃至トランジスタＭ８に、チャネルが形成される半導体にシリコンを適用したトランジスタを用いることもできる。特に単結晶シリコン、多結晶シリコンなどの結晶性の高いシリコンを用いることで、高い電界効果移動度を実現することができ、より高速な動作が可能となるため好ましい。

　また、トランジスタＭ１乃至トランジスタＭ８のうち、一以上に酸化物半導体を適用したトランジスタを用い、それ以外にシリコンを適用したトランジスタを用いる構成としてもよい。

　例えば、電荷を保持するためのスイッチとして機能するトランジスタＭ１、トランジスタＭ２、トランジスタＭ５、トランジスタＭ７、トランジスタＭ８には、オフ電流が著しく低い酸化物半導体を適用したトランジスタを用いることが好ましい。このとき、他の一以上のトランジスタにシリコンを適用したトランジスタを用いる構成とすることができる。

　なお、画素回路ＰＩＸ１、画素回路ＰＩＸ２、画素回路ＰＩＸ３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。または、ｎチャネル型のトランジスタとｐチャネル型のトランジスタが混在した構成としてもよい。

（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、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、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、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または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、多様な構造を取り、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、炭素などが含まれると、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２５~図２７を用いて説明する。

　本発明の一態様の電子機器は、表示部で撮像を行うこと、タッチ操作を検出することなどができる。これにより、電子機器の機能や利便性などを高めることができる。

　本発明の一態様の電子機器としては、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。

　本発明の一態様の電子機器は、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。

　本発明の一態様の電子機器は、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２５Ａ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、実施の形態１、または実施の形態２で示した表示装置を適用することができる。

　図２５Ｂ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、実施の形態１、または実施の形態２で示した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２６Ａ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、実施の形態１、または実施の形態２で示した表示装置を適用することができる。

　図２６Ａ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２６Ｂ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２６Ｃ、図２６Ｄに、デジタルサイネージの一例を示す。

　図２６Ｃ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２６Ｄ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。

　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２６Ｃ、図２６Ｄ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。

　図２６Ｃ、図２６Ｄにおいて、情報端末機７３１１または情報端末機７４１１の表示部に、実施の形態１、または実施の形態２で示した表示装置を適用することができる。

　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２７Ａ~図２７Ｆ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２７Ａ~図２７Ｆ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２７Ａ~図２７Ｆに示す電子機器の詳細について、以下説明を行う。

　図２７Ａ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、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２７Ａ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、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２７Ｂ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２７Ｃ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２７Ｄ~図２７Ｆ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２７Ｄは携帯情報端末９２０１を展開した状態、図２７Ｆは折り畳んだ状態、図２７Ｅは図２７Ｄと図２７Ｆ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。

１０Ａ、１０Ｂ、１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄ、１１０Ｅ、１１０Ｆ、１１０Ｇ、１１０Ｈ、１１０Ｊ、１１０Ｋ、１１０Ｌ、１１０Ｍ、１１０Ｎ、１１０Ｐ、１１０Ｑ、１１０Ｒ、１１０Ｓ、１１０Ｔ、１１０Ｕ、１１０Ｗ：表示装置、１１、１２：基板、１３：絶縁層、１４：隔壁、２０：受光素子、２１：受光層、３０：発光素子、３１：発光層、４０、４０ａ、４０ｂ、４０Ｘ、４０Ｙ：導電層、４１、４２：画素電極、５０、５０Ｘ、５０Ｙ：配線、５１、５２：トランジスタ、５５：接続部、６０：共通電極、６１、６２：共通層、６３：保護層、８０、９０：光、１２０：表示部、１２１：非表示部

Claims

　受光素子と、発光素子と、導電層と、第１の配線と、を有し、
　前記受光素子は、第１の画素電極、前記第１の画素電極上の共通層、前記共通層上の活性層、及び、前記活性層上の共通電極を有し、
　前記発光素子は、第２の画素電極、前記第２の画素電極上の前記共通層、前記共通層上の発光層、及び、前記発光層上の前記共通電極を有し、
　前記導電層は、前記第１の画素電極及び前記第２の画素電極と同一面上に設けられ、前記第１の画素電極及び前記第２の画素電極の間に位置し、前記共通層と電気的に接続され、第１の電位が与えられる前記第１の配線と電気的に接続され、
　前記共通層は、前記第１の画素電極と重なる部分と、前記第２の画素電極と重なる部分と、前記導電層と重なる部分と、を有し、
　前記共通電極は、前記第１の画素電極と重なる部分と、前記第２の画素電極と重なる部分と、を有し、
　前記第１の配線は、前記導電層とは異なる面上に設けられる、表示装置。
　請求項１において、
　第１のトランジスタと、第２のトランジスタとを有し、
　前記第１の画素電極には、前記第１のトランジスタを介して前記第１の電位以下の第２の電位が与えられ、
　前記第２の画素電極には、前記第２のトランジスタを介して前記第１の電位以上の第３の電位が与えられる、
　表示装置。
　請求項１または請求項２において、
　前記共通電極には、前記第１の電位が与えられる、
　表示装置。
　請求項１において、
　第１のトランジスタと、第２のトランジスタとを有し、
　前記第１の画素電極には、前記第１のトランジスタを介して前記第１の電位以上の第４の電位が与えられ、
　前記第２の画素電極には、前記第２のトランジスタを介して前記第１の電位以上の第５の電位が与えられ、
　前記第５の電位は、前記第４の電位よりも高い、
　表示装置。
　請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
　前記導電層は、環状の第１の部分を有し、
　平面視において、前記第１の画素電極は、前記第１の部分の内側に位置する、
　表示装置。
　請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
　前記導電層は、環状の第１の部分を有し、
　平面視において、前記第２の画素電極は、前記第１の部分の内側に位置する、
　表示装置。
　請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
　複数の前記第１の画素電極と、複数の前記第２の画素電極と、を有し、
　前記導電層は、環状の第１の部分と、環状の第２の部分と、第３の部分と、を有し、
　平面視において、複数の前記第１の画素電極の中の１つは、前記第１の部分の内側に位置し、
　平面視において、複数の前記第１の画素電極の他の１つは、前記第２の部分の内側に位置し、
　平面視において、前記第３の部分は、前記第１の部分と前記第２の部分の間に位置する、表示装置。
　請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
　複数の前記第１の画素電極と、複数の前記第２の画素電極と、を有し、
　前記導電層は、環状の第１の部分と、環状の第２の部分と、第３の部分と、を有し、
　平面視において、複数の前記第２の画素電極の中の１つは、前記第１の部分の内側に位置し、
　平面視において、複数の前記第２の画素電極の他の１つは、前記第２の部分の内側に位置し、
　平面視において、前記第３の部分は、前記第１の部分と前記第２の部分の間に位置する、表示装置。
　請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
　複数の前記第１の画素電極と、複数の前記第２の画素電極と、を有し、
　複数の前記第１の画素電極は、第１の方向に配列しており、
　複数の前記第２の画素電極は、前記第１の方向に配列ており、
　前記導電層は、前記第１の方向に延伸しており、複数の前記第１の画素電極と複数の前記第２の画素電極の間に位置する部分を有する、表示装置。
　請求項７乃至請求項９のいずれか一において、
　表示領域と、非表示領域と、を有し
　複数の前記第１の画素電極及び複数の前記第２の画素電極は、前記表示領域に設けられ、
　前記導電層は、前記表示領域と前記非表示領域にかけて設けられ、
　前記導電層は、前記非表示領域で前記第１の配線と電気的に接続される、表示装置。
　請求項１０において、
　前記導電層は、前記表示領域で前記第１の配線と電気的に接続される、表示装置。
　請求項１乃至請求項９のいずれか一において、
　表示領域と、非表示領域と、を有し
　前記第１の画素電極及び前記第２の画素電極は、前記表示領域に設けられ、
　前記導電層は、前記表示領域に設けられ、
　前記導電層は、前記表示領域で前記第１の配線と電気的に接続される、表示装置。
　請求項１１または請求項１２において、
　前記第１の配線は、前記第１の画素電極と重なる部分、及び、前記第２の画素電極と重なる部分を有する、表示装置。
　請求項１１乃至請求項１３のいずれか一において、
　前記第１の配線は、前記第１の画素電極と前記第２の画素電極の間に位置する部分を有する、表示装置。
　請求項１乃至請求項１４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１５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。