显示装置、显示模块、电子设备及车辆的制作方法

1.本发明的一个方式涉及一种显示装置。本发明的一个方式涉及一种具有摄像功能的显示装置。
2.注意，本发明的一个方式不局限于上述技术领域。作为本说明书等所公开的本发明的一个方式的技术领域的例子，可以举出半导体装置、显示装置、发光装置、蓄电装置、存储装置、电子设备、照明装置、输入装置、输入输出装置、这些装置的驱动方法或这些装置的制造方法。半导体装置是指能够通过利用半导体特性而工作的所有装置。


背景技术：

3.近年来，为了显示高分辨率的图像，显示装置被要求高清晰化。在智能手机、平板终端、笔记本型pc(个人计算机)等信息终端设备中，显示装置除了高清晰化之外还被要求低功耗化。此外，显示装置除了显示图像的功能之外还被要求各种功能，诸如触摸面板的功能、拍摄指纹以进行个人识别的功能等。
4.作为显示装置，例如已开发了包括发光元件的发光装置。利用电致发光(electroluminescence，以下称为el)现象的发光元件(也记载为“el元件”)具有容易实现薄型轻量化；能够高速地响应输入信号；以及能够使用直流恒压电源等而驱动的特征等，并已将其应用于显示装置。例如，专利文献1公开了使用有机el元件的具有柔性的发光装置。
5.[先行技术文献]
[0006]
[专利文献]
[0007]
[专利文献1]日本专利申请公开第2014-197522号公报


技术实现要素：

[0008]
发明所要解决的技术问题
[0009]
本发明的一个方式的目的之一是提供一种具有摄像功能的显示装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种能够清楚地拍摄指纹等的摄像装置或显示装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种不容易损坏的显示装置。
[0010]
本发明的一个方式的目的之一是减少电子设备的构件数量。本发明的一个方式的目的之一是提供一种多功能显示装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种具有新颖结构的显示装置、摄像装置、车辆或电子设备等。本发明的一个方式的目的之一是至少改善现有技术的问题中的至少一个。
[0011]
注意，上述目的的记载并不妨碍其他目的的存在。本发明的一个方式不一定需要实现所有上述目的。可以从说明书、附图、权利要求书的记载中抽取上述目的以外的目的。
[0012]
解决技术问题的手段
[0013]
本发明的一个方式是一种显示装置，包括受光元件、发光元件、第一衬底、第二衬底、第一树脂层、第二树脂层以及遮光层。第一树脂层、第二树脂层及第二衬底依次层叠在第一衬底上。受光元件及发光元件各自位于第一衬底与第一树脂层之间。遮光层位于第一
树脂层与第二树脂层之间并具有与受光元件重叠的第一开口部。遮光层具有如下区域：在俯视时第一开口部位于受光元件的受光区域的内侧；在截面中第一开口部的宽度为受光区域的宽度以下。第二衬底比第一树脂层及第二树脂层厚。第一树脂层具有与受光元件的受光区域重叠的部分的厚度为受光区域的宽度的1倍以上且10倍以下的区域。第二衬底的相对于发光元件所发的光的波长的折射率高于第一树脂层及第二树脂层。
[0014]
本发明的另一个方式是一种显示装置，包括第一显示面板以及第二显示面板。第一显示面板具有第一区域。第一区域包括第一像素及第二像素。第二显示面板具有第二区域、第三区域及第四区域。第二区域包括第三像素。第三区域具有透过可见光的功能。第四区域具有遮挡可见光的功能。第二像素与第三区域具有彼此重叠的区域。第一像素、第二像素和第三像素中的至少一个包括发光元件及受光元件。
[0015]
并且，第一显示面板或第二显示面板优选包括受光元件、发光元件、第一衬底、第二衬底、第一树脂层、第二树脂层以及遮光层。第一树脂层、第二树脂层及第二衬底依次层叠在第一衬底上。受光元件及发光元件各自位于第一衬底与第一树脂层之间。遮光层位于第一树脂层与第二树脂层之间并具有与受光元件重叠的第一开口部。遮光层具有如下区域：在俯视时第一开口部位于受光元件的受光区域的内侧；在截面中第一开口部的宽度为受光区域的宽度以下。第二衬底比第一树脂层及第二树脂层厚。第一树脂层具有与受光元件的受光区域重叠的部分的厚度为受光区域的宽度的1倍以上且10倍以下的区域。第二衬底的相对于发光元件所发的光的波长的折射率高于第一树脂层及第二树脂层。
[0016]
在上述任意显示装置中，受光元件优选包括第一像素电极、活性层及公共电极。发光元件优选包括第二像素电极、发光层及公共电极。此时，第一像素电极与第二像素电极优选位于同一面上。并且，公共电极优选具有隔着活性层与第一像素电极重叠的部分以及隔着发光层与第二像素电极重叠的部分。
[0017]
上述任意显示装置优选还包括公共层。公共层优选具有位于第一像素电极与公共电极之间的部分、位于第二像素电极与公共电极之间的部分以及既不与第一像素电极重叠也不与第二像素电极重叠的部分。
[0018]
在上述任意显示装置中，第一树脂层的相对于发光元件所发的光的波长的折射率优选低于第二树脂层。
[0019]
在上述任意显示装置中，第二衬底的相对于发光元件所发的光的波长的折射率优选为1.5以上且2.0以下。第一树脂层的相对于发光元件所发的光的波长的折射率优选为1.3以上且1.6以下。
[0020]
上述任意显示装置优选包括多个受光元件。此时，多个受光元件优选周期性地被配置为矩阵状。并且，受光元件的排列间距优选为1μm以上且150μm以下。
[0021]
上述任意显示装置优选还包括多个发光元件。此时，多个发光元件优选以与受光元件相同的排列间距被配置为矩阵状。或者，多个发光元件优选以与受光元件不同的排列间距被配置为矩阵状。
[0022]
上述任意显示装置优选还包括功能层。此时，功能层优选包括第三树脂层并位于第二树脂层与第二衬底之间。第三树脂层的相对于发光元件所发的光的波长的折射率优选低于第二衬底。第三树脂层优选比第二衬底薄且比第一树脂层及第二树脂层厚。
[0023]
在上述任意显示装置中，功能层优选具有作为偏振片的功能。或者，功能层优选具
有作为触摸传感器的功能。此时，功能层优选包括沿着第三树脂层的第一面设置的第一电极。
[0024]
上述任意显示装置优选还包括第四树脂层。此时，第四树脂层优选位于功能层与第二衬底之间。另外，第四树脂层优选比第二衬底及功能层薄。另外，第四树脂层的相对于发光元件所发的光的波长的折射率优选低于第二衬底。
[0025]
上述任意显示装置优选还包括保护层。此时，保护层位于第一衬底与第一树脂层之间。保护层优选以覆盖受光元件及发光元件的方式设置并包含无机绝缘物。并且，保护层优选比第一树脂层薄。
[0026]
上述任意显示装置优选还包括设置在保护层与第一树脂层之间的第二电极。此时，第二电极优选被用作触摸传感器的电极。第二电极优选比第一树脂层薄。
[0027]
本发明的另一个方式是一种显示模块，包括上述任意显示装置、以及连接器或集成电路。
[0028]
本发明的另一个方式是一种电子设备，包括上述显示模块、以及天线、电池、框体、照相机、扬声器、麦克风、触摸传感器和操作按钮中的至少一个。
[0029]
本发明的另一个方式是一种车辆，该车辆沿着仪表盘表面设置有上述任意显示装置。
[0030]
本发明的另一个方式是一种车辆，该车辆沿着车门表面设置有上述任意显示装置。
[0031]
发明效果
[0032]
根据本发明的一个方式，可以提供一种具有摄像功能的显示装置。
[0033]
根据本发明的一个方式，可以提供一种能够清楚地拍摄指纹等的摄像装置或显示装置。根据本发明的一个方式，可以提供一种不容易损坏的显示装置。
[0034]
根据本发明的一个方式，可以减少电子设备的构件数量。根据本发明的一个方式，可以提供一种多功能显示装置。根据本发明的一个方式，可以提供一种具有新颖结构的显示装置、摄像装置、车辆或电子设备等。根据本发明的一个方式，可以解决现有技术的问题中的至少一个。
[0035]
注意，上述效果的记载并不妨碍其他效果的存在。本发明的一个方式不一定需要具有所有上述效果。可以从说明书、附图、权利要求书的记载中抽取上述效果以外的效果。
附图说明
[0036]
图1是示出显示装置的结构例子的图。
[0037]
图2a至图2c是示出显示装置的结构例子的图。
[0038]
图3a是示出显示装置的结构例子的图。图3b是示出受光强度的一个例子的图。图3c是示出手指的触摸部的图。图3d是示出图像的一个例子的图。
[0039]
图4是示出显示装置的结构例子的图。
[0040]
图5是示出显示装置的结构例子的图。
[0041]
图6a至图6e是示出触摸传感器面板的结构例子的图。
[0042]
图7a、图7b及图7d是示出显示装置的结构例子的截面图。图7c及图7e是示出用显示装置拍摄的图像的例子的图。图7f至图7h是示出像素的一个例子的俯视图。
[0043]
图8a是示出显示装置的结构例子的截面图。图8b至图8d是示出像素的一个例子的俯视图。
[0044]
图9a是示出显示装置的结构例子的截面图。图9b至图9i是示出像素的一个例子的俯视图。
[0045]
图10a及图10b是示出显示装置的结构例子的图。
[0046]
图11a至图11g是示出显示装置的结构例子的图。
[0047]
图12a至图12c是示出显示装置的结构例子的图。
[0048]
图13a至图13c是示出显示装置的结构例子的图。
[0049]
图14a及图14b是示出显示装置的结构例子的图。
[0050]
图15是示出显示装置的结构例子的图。
[0051]
图16a是示出显示装置的结构例子的图。图16b及图16c是示出晶体管的结构例子的图。
[0052]
图17a及图17b是示出像素的结构例子的图。图17c至图17e是示出像素电路的结构例子的图。
[0053]
图18a及图18b是示出显示装置的结构例子的图。
[0054]
图19a至图19c是示出显示装置的结构例子的图。
[0055]
图20是示出车辆的结构例子的图。
[0056]
图21a及图21b是示出电子设备的结构例子的图。
[0057]
图22a至图22d是示出电子设备的结构例子的图。
[0058]
图23a至图23f是示出电子设备的结构例子的图。
[0059]
图24a及图24b是示出受光元件的吸收系数的测量结果的图。
[0060]
图25a及图25b是示出受光元件的电流-电压特性的测量结果的图。
[0061]
图26a是示出外部量子效率的测量结果的图。图26b是示出受光元件的可靠性测试结果的图。
具体实施方式
[0062]
以下，参照附图对实施方式进行说明。但是，所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实，就是实施方式可以以多个不同形式来实施，其方式和详细内容可以在不脱离本发明的宗旨及其范围的条件下被变换为各种各样的形式。因此，本发明不应该被解释为仅局限在以下所示的实施方式所记载的内容中。
[0063]
注意，在以下说明的发明的结构中，在不同的附图之间共同使用相同的附图标记来表示相同的部分或具有相同功能的部分，而省略其重复说明。此外，当表示具有相同功能的部分时有时使用相同的阴影线，而不特别附加附图标记。
[0064]
注意，在本说明书所说明的各个附图中，有时为了明确起见，夸大表示各构成要素的大小、层的厚度、区域。因此，本发明并不局限于附图中的尺寸。
[0065]
在本说明书等中使用的“第一”、“第二”等序数词是为了避免构成要素的混淆而附记的，而不是为了在数目方面上进行限定的。
[0066]
注意，以下，“上”、“下”等方向的表现基本上按照附图的方向而使用。但是，为了简化起见，说明书中的“上”或“下”表示的方向有时与附图不一致。例如，当说明叠层体等的叠
层顺序(或者形成顺序)等时，即使附图中的设置该叠层体的一侧的面(被形成面、支撑面、结合面、平坦面等)位于该叠层体的上侧，有时也将该方向记载为“下”，或者将与此相反的方向记载为“上”等。
[0067]
注意，在本说明书中，el层是指设置在发光元件的一对电极之间且至少包括发光物质的层(也称为发光层)或包括发光层的叠层体。
[0068]
此外，在本说明书中，光电转换层是指设置在受光元件的一对电极之间的活性层或包含活性层的叠层体。此外，活性层是指具有因吸收光而生成一对电子及空穴的功能的层。作为活性层，包括单层及叠层体。
[0069]
在本说明书等中，显示装置的一个方式的显示面板是指能够在显示面显示(输出)图像等的面板。因此，显示面板是输出装置的一个方式。
[0070]
此外，在本说明书等中，有时将在显示面板的衬底上安装有例如fpc(flexible printed circuit：柔性印刷电路)或tcp(tape carrier package：载带封装)等连接器的结构或在衬底上以cog(chip on glass：玻璃覆晶封装)方式等直接安装ic(integrated circuit：集成电路)的结构称为显示面板模块或显示模块，或者也简称为显示面板等。
[0071]
(实施方式1)
[0072]
在本实施方式中，说明本发明的一个方式的结构例子。
[0073]
本发明的一个方式包括被配置为矩阵状的多个受光元件(也称为受光器件)及多个发光元件(也称为发光器件)。
[0074]
由于可以通过多个受光元件进行摄像，所以本发明的一个方式被用作摄像装置。此时，发光元件可以被用作用来摄像的光源。另外，由于可以通过多个发光元件显示图像，所以本发明的一个方式被用作显示装置。因此，可以说本发明的一个方式是具有摄像功能的显示装置或具有显示功能的摄像装置。
[0075]
例如，在本发明的一个方式的显示装置的显示部中，发光元件周期性地被配置为矩阵状，并且受光元件周期性地被配置为矩阵状。因此，显示部具有显示图像的功能并被用作受光部。由于可以通过设置在显示部中的多个受光元件拍摄图像，所以显示装置可以被用作图像传感器或触摸面板等。也就是说，可以利用显示部拍摄图像或者检测出对象物的靠近或接触。并且，设置在显示部中的发光元件可以被用作受光时的光源，因此不需要除了显示装置以外另行设置光源，可以实现功能性高的显示装置而无需增加电子构件的构件数量。
[0076]
在本发明的一个方式中，在对象物反射显示部中的发光元件的发光时，受光元件可以检测出其反射光，因此即使在黑暗的环境下也可以进行摄像及触摸(包括非接触)检测。
[0077]
另外，在本发明的一个方式的显示装置中，可以在手指、手掌等触摸显示部时拍摄指纹或掌纹。因此，包括本发明的一个方式的显示装置的电子设备可以利用所拍摄的指纹、掌纹等的图像执行个人识别。由此，不需要另外设置用于指纹识别或掌纹识别等的摄像装置并可以缩减电子设备的构件数量。此外，由于显示部以矩阵状设置有受光元件，所以显示部的任何部分都可以拍摄指纹、掌纹等，从而可以实现方便性良好的电子设备。
[0078]
作为发光元件，优选使用oled(organic light emitting diode：有机发光二极管)、qled(quantum-dot light emitting diode：量子点发光二极管)等el元件。作为el元
件所包含的发光物质，可以举出发射荧光的物质(荧光材料)、发射磷光的物质(磷光材料)、呈现热活化延迟荧光的物质(热活化延迟荧光(thermally activated delayed fluorescence：tadf)材料)、无机化合物(量子点材料等)等。
[0079]
作为受光元件，例如可以使用pn型或pin型光电二极管。受光元件被用作检测入射到受光元件的光并产生电荷的光电转换元件。在光电转换元件中，根据入射光量决定所产生的电荷量。尤其是，作为受光元件，优选使用包括包含有机化合物的层的有机光电二极管。有机光电二极管容易实现薄型化、轻量化及大面积化且其形状及设计的自由度高，所以可以应用于各种各样的显示装置。
[0080]
另外，作为受光元件的活性层，优选使用有机化合物。此时，优选的是，发光元件与受光元件的一个电极(也称为像素电极)设置在同一面上。此外，更优选的是，发光元件与受光元件的另一个电极为由连续的一个导电层形成的电极(也称为公共电极)。此外，更优选的是，发光元件与受光元件包括公共层。由此，可以简化制造发光元件和受光元件时的制造工序，而可以实现制造成本的降低以及制造成品率的提高。
[0081]
发光元件及受光元件可以设置在第一衬底与第二衬底之间。此时，发光元件向第二衬底一侧发射光，受光元件接收从第二衬底一侧入射的光。另外，在显示装置中，第二衬底的外侧的面(与第一衬底相反一侧的面)一侧被用作显示装置的显示面及受光面(或者也称为摄像面)。注意，显示面及受光面不局限于第二衬底本身的表面。例如，有时无机物或有机物涂布在第二衬底表面上。
[0082]
对象物越远离受光元件，该受光元件接收光的范围越大，因此在受光元件与对象物之距离大时，所拍摄的图像变模糊，不能进行清楚的摄像。在此，在对象物接触显示装置的受光面时受光元件与对象物之距离最小。因此，需要至少在对象物接触显示装置的受光面时能够拍摄清楚的图像。
[0083]
例如，当减小第二衬底的厚度时可以减小受光元件与受光面之距离，由此可以拍摄清楚的图像。另一方面，当减薄第二衬底时，发生显示装置的机械强度下降的问题。因此，需要实现能够进行清楚的摄像并具有高机械强度的显示装置。
[0084]
鉴于此，本发明的一个方式采用如下结构：在第一衬底上排列配置发光元件及受光元件；并且以覆盖发光元件及受光元件的方式依次设置第一树脂层、第二树脂层和第二衬底。再者，在受光元件上设置具有与受光元件的受光区域重叠的开口部的遮光层。遮光层配置在第一树脂层与第二树脂层之间。作为第二衬底使用比第一树脂层及第二树脂层厚的材料。另外，使第一树脂层比受光元件的受光区域的宽度厚。并且，作为第二衬底使用相对于发光元件所发的光的波长的折射率高于第一树脂层及第二树脂层的材料。
[0085]
借助于具有与受光元件重叠的开口的遮光层，可以减小受光元件能够接收光的范围。并且，通过使第一树脂层变厚，可以增大遮光层与受光元件之距离，而可以进一步减小受光元件能够接收光的范围。再者，通过作为第一衬底使用折射率高的材料，可以进一步减小入射到一个受光元件的光的范围。由此，可以在进行清楚的摄像的同时使第二衬底变厚，所以可以提高机械强度。
[0086]
再者，通过作为第一树脂层使用相对于发光元件所发的光的波长的折射率低于第二树脂层的材料，由于第一树脂层与第二树脂层之折射率差可以进一步减少受光元件能够接收光的范围。此时，通过使第二树脂层比第一树脂层薄，可以进一步提高其效果。
[0087]
更具体地说，优选的是，以第二衬底的相对于发光元件所发的光的波长的折射率(以下，也简称为折射率)最高且第一树脂层的折射率最低的方式选择材料。此时，优选将第二衬底的折射率设为1.5以上且2.0以下并将第一树脂层的折射率设为1.3以上且1.6以下。如果可能的话，也可以使第二衬底的折射率高于2.0。另外，如果可能的话，也可以使第一树脂层的折射率低于1.3。
[0088]
另外，通过以高密度配置受光元件，可以拍摄更清楚的图像。具体而言，将受光元件的排列间距设为400μm以下，优选为200μm以下，更优选为150μm以下，进一步优选为120μm以下，更进一步优选为100μm以下，还进一步优选为50μm以下。排列间距越小越好，例如可以设定为1μm以上、10μm以上或20μm以上。
[0089]
另外，可以在第二衬底与第二树脂层之间设置包括第三树脂层的功能层。作为第三树脂层，优选使用比第二衬底薄且比第一树脂层及第二树脂层厚的材料。并且，作为第三树脂层优选使用上述折射率低于第二衬底的材料。
[0090]
作为功能层，例如可以使用偏振片(包括圆偏振片)、聚光膜、微透镜阵列等光学构件。
[0091]
或者，作为功能层也可以使用触摸传感器面板。作为设置在触摸传感器面板中的触摸传感器，可以采用各种方式诸如电阻式、电容式、红外线方式、电磁感应方式、表面声波方式等。尤其是，作为触摸传感器，优选使用电容式的触摸传感器。在使用触摸传感器的情况下，作为功能层可以具有包括第三树脂层以及设置在该第三树脂层的一个表面上并被用作电极的一个以上的导电层的结构。
[0092]
另外，也可以在上述功能层与第二衬底之间还设置第四树脂层。此时，作为第四树脂层优选使用比第二衬底及功能层薄的材料。另外，作为第四树脂层优选使用折射率低于第二衬底的材料。
[0093]
以下，参照附图说明更具体的例子。
[0094]
[结构例子1]
[0095]
图1是本发明的一个方式的显示装置10的截面示意图。
[0096]
显示装置10包括衬底11、衬底12、受光元件20、发光元件30、树脂层13、树脂层14、遮光层25、绝缘层41等。
[0097]
受光元件20及发光元件30设置在衬底11上。树脂层13以覆盖受光元件20及发光元件30的方式设置。树脂层14设置在树脂层13与衬底12之间。遮光层25设置在树脂层13与树脂层14之间。
[0098]
发光元件30具有向衬底12一侧发射光51的功能。受光元件20具有接收从衬底12一侧入射的光52的功能。
[0099]
发光元件30例如可以为发射红色(r)、绿色(g)和蓝色(b)中的任一个的光的发光元件。或者，也可以为发射白色(w)、黄色(y)等的光的发光元件。发光元件30也可以在其发射光谱中具有两个以上的峰。
[0100]
受光元件20包括被用作像素电极的导电层21、光电转换层22及被用作公共电极的导电层23。光电转换层22至少包括活性层。导电层21设置在衬底11上。绝缘层41以覆盖导电层21的端部的方式设置。光电转换层22设置在导电层21及绝缘层41上。导电层23设置在光电转换层22及绝缘层41上。
[0101]
发光元件30包括被用作像素电极的导电层31、el层32及被用作公共电极的导电层23。el层32至少包括发光层。导电层31设置在衬底11上。绝缘层41以覆盖导电层31的端部的方式设置。el层32设置在导电层31及绝缘层41上。导电层23设置在el层32及绝缘层41上。
[0102]
在此，导电层21及导电层31优选设置在衬底11上的同一个面上。再者，导电层21和导电层31优选加工同一导电膜来形成。另外，导电层23具有隔着光电转换层22与导电层21重叠的部分及隔着el层32与导电层31重叠的部分。通过采用这种结构，可以以相同工序制造受光元件20和发光元件30的除光电转换层22及el层32之外的部分，由此可以降低制造成本。
[0103]
图1示出衬底11上直接设置有导电层21及导电层31的例子，但导电层21及导电层31与衬底11之间优选适当地设置有绝缘层、布线、电极、晶体管、电容器等。
[0104]
树脂层13以覆盖导电层23的方式设置。树脂层13被用作用来保护受光元件20及发光元件30的保护层。注意，也可以在树脂层13与导电层23之间还设置包含无机绝缘材料的保护层。
[0105]
遮光层25设置在树脂层13上。遮光层25具有遮挡从衬底12一侧入射的光的一部分来控制受光元件20所接收的光的范围的功能。
[0106]
树脂层14具有作为用来粘合树脂层13与衬底12的粘合层的功能。
[0107]
在此，遮光层25具有与受光元件20的受光区域重叠的开口部。该开口部优选以在俯视时位于受光元件20的受光区域的内侧的方式设置。
[0108]
图1示出受光元件20的受光区域的宽度w
pd
与遮光层25的开口部的宽度w
ph
的关系。受光元件20的受光区域可以为导电层21上的不被绝缘层41覆盖的区域。就是说，可以将截面中的受光元件20的受光区域的宽度w
pd
换称为连接导电层21上的一对绝缘层41的端部之间的直线的长度。或者，也可以将受光区域的宽度w
pd
换称为导电层21与光电转换层22接触的区域的宽度。
[0109]
如图1所示，优选以遮光层25的开口部位于受光元件20的受光区域的内侧的方式设置它们。宽度w
ph
相对于宽度w
pd
越小，可以越缩小受光元件20能够接收光的范围，所以可以拍摄清晰图像。另一方面，当宽度w
ph
过小时，到达受光元件20的光量下降，因此需要增加曝光时间。因此，宽度w
ph
可以根据受光元件20的灵敏度设为合适的宽度。
[0110]
在此，将树脂层13、树脂层14及衬底12的各厚度分别设为厚度t
r1
、厚度t
r2
及厚度ts。在上述厚度不均匀时，作为上述厚度采用至少与受光元件20的受光区域重叠的部分的厚度。另外，树脂层13的厚度t
r1
为导电层21上的导电层23的顶面至树脂层13的顶面的距离。
[0111]
衬底12的厚度ts优选大于树脂层13的厚度t
r1
及树脂层14的厚度t
r2
。衬底12的厚度ts越大，越可以提高机械强度。例如，厚度ts可以为0.1mm以上，优选为0.2mm以上，更优选为0.5mm以上，进一步优选为0.7mm以上，且为5mm以下，优选为3mm以下，更优选为2mm以下。典型地可以为0.5mm、0.7mm、1.0mm、1.3mm或1.5mm。
[0112]
树脂层13的厚度t
r1
优选大于树脂层14的厚度t
r2
。树脂层13的厚度越大，越可以增大受光元件20与遮光层25之距离。由此，可以缩小一个受光元件20的摄像范围，而可以拍摄清晰图像。
[0113]
在此，树脂层13的厚度t
r1
优选等于或大于受光元件20的受光区域的宽度w
pd
。例如，厚度t
r1
与宽度w
pd
之比(t
r1
/w
pd
)可以为1以上，优选为1.2以上，更优选为1.5以上，进一步
优选为2.0以上，且为10以下，优选为8以下，更优选为6以下，进一步优选为5以下。
[0114]
树脂层13的厚度t
r1
例如可以为1μm以上，优选为3μm以上，更优选为5μm以上，进一步优选为10μm以上，且为200μm以下，优选为100μm以下，更优选为70μm以下，进一步优选为50μm以下。典型地可以为20μm左右、30μm左右或40μm左右。
[0115]
例如，在遮光层25的开口的宽度w
ph
与受光元件20的受光区域的宽度w
pd
相等且树脂层13的厚度t
r1
与受光元件20的受光区域的宽度w
pd
相等的情况下，经过遮光层25的开口到达受光元件20的受光区域的光的入射角的最大值为45度。在该入射角的最大值充分大于45度的情况(例如为50度以上或60度以上的情况)下，有可能由于在衬底12、树脂层14等的内部全反射的光入射导致所拍摄的图像的对比度下降。因此，优选以上述入射角的最大值为45度以下的方式调整遮光层25的开口的宽度w
ph
或树脂层13的厚度t
r1
等。
[0116]
树脂层13的厚度t
r1
相对于受光元件20的受光区域的宽度w
pd
越大，上述最大入射角越接近0度，而可以缩小一个受光元件20的摄像范围，所以是优选的。因此，树脂层13的厚度t
r1
越大越好，在考虑生产率时，树脂层13的厚度t
r1
如上所述地可以为受光元件20的受光区域的宽度w
pd
的10倍以下，优选为8倍以下，更优选为6倍以下，进一步优选为5倍以下。
[0117]
在此，将树脂层13的相对于发光元件30所发的光51的波长的折射率、树脂层14的相对于该波长的折射率及衬底12的相对于该波长的折射率分别设为n
r1
、n
r2
及ns。光51的波长为光51的光谱中最高的峰波长或相对于波长550nm的光的折射率。
[0118]
衬底12的折射率ns优选高于树脂层13的折射率n
r1
及树脂层14的折射率n
r2
。由此，可以缩小一个受光元件20的摄像范围，即使衬底12的厚度大也可以得到清晰图像。折射率ns例如可以为1.5以上，优选为1.55以上，更优选为1.6以上，且为2.0以下、1.98以下或1.96以下。如果可能的话，衬底12的折射率ns也可以高于2.0。
[0119]
作为衬底12，例如可以使用如硼硅酸钡玻璃、硼硅酸铝玻璃等玻璃衬底、石英衬底、蓝宝石衬底等。另外，也可以使用包含钛、钇、铌、镧、铅、铋、钆等的高折射率玻璃。或者，也可以使用高折射率树脂材料。
[0120]
优选的是，在树脂层13的折射率n
r1
与衬底12的折射率ns之差更大时，利用折射进一步缩小一个受光元件20的摄像范围。例如，树脂层13的折射率n
r1
可以为1.3以上、1.35以上或1.4以上，且为1.6以下，优选为1.58以下，更优选为1.56以下。如果可能的话，树脂层13的折射率n
r1
也可以低于1.3。
[0121]
树脂层14的折射率n
r2
优选在于折射率n
r1
以上且折射率ns以下之范围内。例如，也可以通过将与树脂层13相同的材料用于树脂层14来形成具有与树脂层13大致相同的折射率的树脂层。注意，即使具有相同材料也根据形成方法有时具有不同折射率。此时，优选以树脂层14的折射率n
r2
不低于树脂层13的折射率n
r1
的方式进行调整。注意，在树脂层14充分薄的情况(例如，衬底12的厚度ts的十分之一以下)等下，有时也可以将其折射率低于树脂层13的材料用于树脂层14。
[0122]
作为树脂层13及树脂层14，各自优选使用丙烯酸树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺树脂(尼龙、芳族聚酰胺等)、聚酰胺-酰亚胺树脂、苯并环丁烯类树脂、酚醛树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚萘二甲酸乙二醇酯(pen)等聚酯树脂、聚丙烯腈树脂、聚甲基丙烯酸甲酯树脂、聚碳酸酯(pc)树脂、聚醚砜(pes)树脂、聚硅氧烷树脂、环烯烃树脂、聚苯乙烯树脂、聚氨酯树脂、聚氯乙烯树脂、聚偏二氯乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚四氟乙烯(ptfe)
树脂、abs树脂、纤维素纳米纤维等。或者，也可以使用上述树脂的前体。
[0123]
通过采用这种结构，可以提供一种机械强度高且能够拍摄清晰图像的显示装置或摄像装置。
[0124]
[像素的结构例子]
[0125]
如上所述，本发明的一个方式可以通过被配置为矩阵状的多个受光元件拍摄图像。再者，可以通过被配置为矩阵状的多个发光元件显示图像。通过在显示装置所包括的一个像素中例如配置红色(r)、绿色(g)或蓝色(b)的三个颜色的发光元件，可以实现全彩色显示装置。以下说明显示装置所包括的像素的一个例子。
[0126]
〔像素的结构例子〕
[0127]
图2a示出像素40的结构例子。像素40包括受光元件20、发光元件30r、发光元件30g及发光元件30b。发光元件30r是发射红色光的发光元件，发光元件30g是发射绿色光的发光元件，发光元件30b是发射蓝色光的发光元件。
[0128]
注意，在此示出以相同排列间距排列受光元件20及各发光元件的例子，但也可以以不同排列间距排列它们。例如，也可以以比各发光元件小的排列间距排列受光元件20，也可以以比它们大的排列间距排列受光元件20。此时，优选将受光元件20的排列间距设为各发光元件的排列间距的整数倍或者将各发光元件的排列间距设为受光元件20的排列间距的整数倍。
[0129]
另外，在此示出在一个像素中设置各发光元件的每一个以及一个受光元件20的例子，但可以在一个像素中设置多个相同颜色的发光元件，也可以设置多个受光元件20。
[0130]
另外，在此示出在一个像素中设置发射不同颜色的光的发光元件的例子，但在以单色进行显示的情况或将发光元件仅用作摄像光源的情况等下，也可以在一个像素中包括一个以上的发射相同颜色的发光元件以及一个以上的受光元件。另外，也可以以互不相同的排列间距将单色发光元件及受光元件20分别独立地配置为矩阵状。
[0131]
在图2a中，行方向(横方向)上有三个像素40，列方向(纵方向)上有两个像素40。受光元件20及发光元件30g在行方向上交替排列。发光元件30b及发光元件30r在行方向上交替排列。受光元件20及发光元件30b在列方向上交替排列。注意，不局限于图2a所示的结构，受光元件20、发光元件30r、发光元件30g及发光元件30b可以互相调换其位置。
[0132]
在此，像素40以排列间距p
p
排列在行方向及列方向上。因此，受光元件20、发光元件30r、发光元件30g及发光元件30b都以排列间距p
p
排列在行方向及列方向上。
[0133]
在图2b所示的像素40a中，发光元件30r、发光元件30g及发光元件30b排列配置在行方向上，受光元件20配置在与它们不同的行上。在像素40a中，发光元件30r、发光元件30g及发光元件30b也都以排列间距p
p
排列在行方向及列方向上。
[0134]
〔关于受光元件的摄像范围〕
[0135]
图2c是包括多个像素40的区域的截面示意图。作为一个例子，图2c是沿行方向截断图2a中的包括受光元件20及发光元件30g的区域时的截面示意图。
[0136]
为了简化起见，在图2c中将受光元件20及发光元件30g表示为矩形。如图2c所示，受光元件20及发光元件30g都以排列间距p
p
排列。在图2c中，受光元件20及发光元件30g以相等间隔排列。
[0137]
在此，说明着眼于一个受光元件20时的受光元件20的摄像范围。
[0138]
从衬底12的上方入射的光在衬底12与树脂层14的界面折射。此时，树脂层14的折射率比衬底12低，所以折射角比从衬底12入射到树脂层14时的入射角大。另外，透过树脂层14的光还在树脂层14与树脂层13的界面折射。如果树脂层13的折射率比树脂层14低，从树脂层14入射到树脂层13的光的折射角比入射角大。
[0139]
入射到受光元件20的光的最大入射角大体上取决于受光元件20的受光区域的宽度、遮光层25的开口的宽度以及树脂层13的厚度(受光元件20与遮光层25之距离)。具体而言，使受光元件20的受光区域的端部和位于与此相反一侧的遮光层25的端部连接的直线(以点划线表示)与垂直于受光元件20的受光面的直线(以双点划线表示)所形成的角度为可入射到受光元件20的光的入射角的最大值。
[0140]
在图2c所示的由两个点划线围绕的区域中，树脂层13、树脂层14和衬底12具有相同的折射率，该区域相当于不在它们的界面发生折射时的受光元件20的摄像范围。
[0141]
图2c所示的区域ws相当于衬底12的顶面上的一个受光元件20的摄像范围。如此，通过在衬底12、树脂层13和树脂层14中作为位于摄像面一侧且最厚的衬底12使用折射率比树脂层13及树脂层14高的材料，并且作为最接近于受光元件20的树脂层13使用折射率比衬底12及树脂层14低的材料，可以适当地缩小一个受光元件20的摄像范围。由此，可以拍摄清楚的图像。
[0142]
〔关于摄像〕
[0143]
以下，说明触摸衬底12的外侧表面的对象物的拍摄。
[0144]
图3a是显示装置10以及作为触摸显示装置10的衬底12的对象物的手指50的截面示意图。为了简化起见，在图3a中仅示出受光元件20，省略遮光层25、发光元件等。受光元件20以排列间距p
p
排列。
[0145]
在手指50的表面由凹部及凸部形成指纹。如图3a所示，在手指50触摸衬底12时，手指50的凸部触摸衬底12，其凹部不触摸。通过将由显示装置10拍摄的图像区分为这些触摸部及非触摸部，可以取得指纹图案。
[0146]
将手指50的凸部与凸部的间隔设为间距pf。通过将受光元件20的排列间距p
p
设为指纹的两个凸部之间的距离(间距pf)，优选设为小于相邻的凹部与凸部之间的距离(间距pf之一半)的间距，可以取得清晰的指纹图像。虽然有个体差异，人的手指的间距pf大致为300μm至500μm之间，典型地约为460μm。因此，将受光元件20的排列间距设为400μm以下，优选为200μm以下，更优选为150μm以下，进一步优选为120μm以下，更进一步优选为100μm以下，还进一步优选为50μm以下。排列间距越小越好，例如可以设定为1μm以上或10μm以上。
[0147]
在图3a中，以虚线表示相对于一个受光元件20的区域ws。另外，以点线分别表示包括该受光元件20的相邻的三个受光元件20的摄像范围。如图3a所示，多个受光元件20的摄像范围也可以包含彼此重叠的部分。
[0148]
在此，有个表面或界面所反射的光有规则反射和漫反射。规则反射光是入射角与反射角一致的指向性较高的光，扩散反射光是强度的角度依赖性低的指向性较低的光。除非是理想的镜面或理想的散射体，在表面或界面上反射的光包括规则反射光和漫反射光的双方。在此，在手指50的表面所反射的光中，与规则反射相比漫反射的成分为主。另一方面，在衬底12与大气的界面所反射的光中，规则反射的成分为主。
[0149]
在拍摄指纹时，通过使设置在衬底11上的发光元件(未图示)发光并由受光元件20
接收在衬底12的表面(或与手指50的界面)上反射的反射光，可以进行摄像。在此，手指50的凹部不触摸衬底12，所以光在衬底12与空气的界面反射，在手指50的凹部中规则反射光为主。另一方面，手指50的凸部触摸衬底12，所以在手指50的凸部中漫反射光为主。因此，位于凹部正下的受光元件20所接收的光强度(受光强度)高于位于凸部正下的受光元件20。由此，可以拍摄凹部与凸部具有对比度的图像。
[0150]
如图3a所示，作为一个受光元件20的摄像范围的区域ws的宽度小于相当于手指50的指纹的两个周期(间距pf的两倍)的宽度。当区域ws的宽度超过间距pf的两倍时，手指50的两个以上的凸部或凹部包括在区域ws内，因此难以取得清楚的图像。
[0151]
图3b示出图3a中的18个受光元件20分别接收的光的强度(受光强度)的一个例子。图3b的横轴表示受光元件20的地址。如图3a及图3b所示，近于手指50的凹部的受光元件20的受光强度高，近于手指50的凸部的受光元件20的受光强度低。
[0152]
受光元件20所取得的受光强度的数据被输出为模拟数据，并被数字转换，由此可以作为数字值进行处理。例如在转换为8bit灰度图像数据时，可以取得平滑的指纹图像。另外，除了指纹之外，还可以清晰地拍摄各种对象物(印刷物、照片或其他多种物品)的表面。另一方面，在指纹识别、掌纹识别等生物识别中，通过使用灰度数低的图像数据，可以使指纹、掌纹等图案更明确来执行精度高的识别。
[0153]
在使受光元件20所接收的受光强度的数据二值化的情况下，可以如图3b所示设定规定阈值强度i
th
来以阈值强度i
th
为准生成二值数据。阈值强度i
th
可以根据所有受光元件20所接收的所有数据适当地设定。例如，可以设为所有数据的最大值与最小值之中央值，也可以设为平均值。考虑到噪声、暗电流等影响，优选将阈值强度i
th
设为高于上述中央值或平均值的值。或者，也可以使用预先去除噪声、暗电流等影响的数据生成二值数据。
[0154]
接着，说明拍摄指纹时的图像的例子。图3c是示意性地示出手指50与衬底12的触摸部及非触摸部的图。对触摸部附上阴影。图3d是使用受光元件20拍摄的图像的一个例子。图3d示出纵32
×
横48个像素的被二值化的图像。如此，可以清楚地拍摄反映指纹的凹凸的图案。另外，通过减小受光元件20的排列间距p
p
，可以取得比图3d更平滑的图像。
[0155]
[结构例子2]
[0156]
以下，说明具有与上述不同的结构的显示装置的例子。注意，以下有时关于与上述重复的部分可以参照该部分而省略说明。
[0157]
〔结构例子2-1〕
[0158]
图4是显示装置10a的截面示意图。显示装置10a与图1所示的显示装置10主要不同之处在于包括功能层15、保护层42、导电层43、树脂层16等。
[0159]
功能层15设置在树脂层14与衬底12之间。树脂层16设置在功能层15与衬底12之间，具有将功能层15与衬底12粘合在一起的功能。另外，树脂层14具有将树脂层13和功能层15粘合在一起的功能。
[0160]
作为功能层15，例如可以使用偏振片(包括圆偏振片)、聚光膜、微透镜阵列等光学构件。通过作为功能层15设置圆偏振片，可以抑制显示时的外光反射来提高显示品质。另外，通过作为功能层15使用具有与受光元件20重叠的微透镜的微透镜阵列，可以有效地缩小一个受光元件20的摄像范围，而可以进一步增大衬底12的厚度，或者即使在拍摄远离衬底12的表面的对象物的情况下也可以拍摄清晰图像。
[0161]
或者，作为功能层15也可以使用触摸传感器面板。作为设置在触摸传感器面板中的触摸传感器，可以采用各种方式诸如电阻式、电容式、红外线方式、电磁感应方式、表面声波方式等。尤其是，作为触摸传感器，优选使用电容式的触摸传感器。
[0162]
功能层15也可以兼具作为上述光学构件的功能及作为触摸传感器面板的功能。或者，作为功能层15，也可以使用层叠被用作光学构件的层和被用作触摸传感器面板的层的叠层体。
[0163]
功能层15优选包括含有树脂的树脂层。
[0164]
将功能层15的厚度设为厚度tf。在作为功能层15包括树脂层的情况下，可以将树脂层的厚度看作功能层15的厚度tf。功能层15的厚度tf优选小于衬底12的厚度ts。另外，功能层15的厚度tf优选大于树脂层13的厚度t
r1
及树脂层14的厚度t
r2
。
[0165]
另外，将功能层15的相对于发光元件30所发的光51的波长的折射率设为nf。功能层15的折射率nf优选低于衬底12的折射率ns。
[0166]
另外，将树脂层16的厚度设为厚度t
r3
，将树脂层16的折射率设为n
r3
。树脂层16的厚度t
r3
优选小于衬底12的厚度ts及功能层15的厚度tf。另外，树脂层16的厚度t
r3
更优选小于树脂层13的厚度t
r1
。另外，树脂层16的折射率n
r3
优选低于衬底12的折射率ns。
[0167]
保护层42覆盖导电层23。保护层42具有抑制水等杂质从树脂层13等扩散到受光元件20及发光元件30的功能。保护层42优选至少包含无机绝缘物。由此，可以适当地抑制水等杂质扩散来提高可靠性。保护层42例如可以具有无机绝缘膜的单层结构或有机绝缘膜和无机绝缘膜的叠层结构。
[0168]
在将无机绝缘膜用于保护层42时，与树脂层13相比折射率容易变高。因此，保护层42优选至少比树脂层13薄。由此，通过设置保护层42，可以适当地抑制入射到受光元件20的光量下降。
[0169]
导电层43设置在保护层42上。导电层43例如可以被用作触摸传感器的布线或电极。导电层43优选设置在与遮光层25重叠的区域中。由此，可以抑制在导电层43的表面反射的光入射到受光元件20来降低所拍摄的图像的噪声。
[0170]
导电层43优选比树脂层13薄。由此，可以提高树脂层13的顶面的平坦性，因此可以使受光元件20上的树脂层14等的厚度在显示区域内均匀，而可以拍摄清晰图像。
[0171]
注意，导电层43的用途不局限于触摸传感器的布线。例如，导电层43也可以被用作电容器、晶体管、显示元件、传感器元件等的电极或与它们电连接的布线等。
[0172]
〔结构例子2-2〕
[0173]
图5是显示装置10b的截面示意图。显示装置10b与上述显示装置10a主要不同之处在于：包括保护层17；遮光层25的结构；以及不包括导电层43。
[0174]
保护层17设置在树脂层13与树脂层14之间。保护层17具有抑制水等杂质从树脂层14扩散到树脂层13一侧的功能。
[0175]
作为保护层17可以使用无机绝缘膜。或者，作为保护层17也可以使用含有树脂或无机绝缘物的薄片状或板状构件。在作为保护层17使用薄片状或板状构件的情况下，保护层17可以被用作以与衬底11相对的方式设置的对置衬底。
[0176]
遮光层25设置在保护层17的衬底11一侧的面上。树脂层13被用作将衬底11(具体而言，保护层42的顶面)和保护层17粘合在一起的粘合层。
[0177]
将保护层17的厚度设为tb。另外，将保护层17的折射率设为nb。保护层17的厚度tb优选小于衬底12的厚度ts。另外，保护层17的折射率nb优选低于衬底12的折射率ns。
[0178]
另外，在显示装置10b中，功能层15优选被用作触摸传感器面板。以下，说明被用作触摸传感器面板的功能层15。
[0179]
图6a是被用作触摸传感器面板的功能层15的一部分的立体图。功能层15包括树脂层55、多个导电层56a及多个导电层56b。在图6a中，以虚线表示树脂层55。
[0180]
导电层56a具有延伸在一个方向上的带状形状。另外，导电层56b具有延伸在交叉于导电层56a的方向上的带状形状。多个导电层56a及多个导电层56b各自以相等间隔排列。
[0181]
例如，在采用电容型互电容式触摸传感器的情况下，导电层56a和导电层56b中的任一方被供应脉冲信号，另一方与放大电路等连接。
[0182]
图6b是功能层15的截面示意图。导电层56a排列设置在树脂层55的一个面上。导电层56b设置在树脂层55的另一个面上。
[0183]
导电层56a及导电层56b优选使用具有透光性的导电膜。例如，可以使用金属氧化物等。
[0184]
或者，导电层56a及导电层56b也可以使用被加工为网状的金属膜。此时，受光元件20、发光元件30等优选以在俯视时位于该网的开口中的方式设置。另外，也可以采用兼具该金属膜和上述遮光层25的结构。由此，可以增大遮光层与受光元件20之距离，因此可以进一步缩小一个受光元件20的摄像范围，从而可以拍摄清晰图像。
[0185]
图6c是具有与上述不同的结构的功能层15的立体图。图6c所示的功能层15包括树脂层55、导电层56a、导电层56b、导电层57等。
[0186]
导电层56a及导电层56b设置在同一个面上。导电层56a及导电层56b优选通过加工同一导电膜来形成。
[0187]
导电层56a具备多个具有菱形的顶面形状的部分以及使它们连接的部分。另一方面，导电层56b具备具有菱形的顶面形状的岛状形状。相邻的两个导电层56b通过导电层57电连接。
[0188]
图6d示出图6c所示的功能层15的截面的一个例子。
[0189]
导电层56a及导电层56b设置在树脂层55上。图6d示出夹持导电层56a的一对导电层56b。另外，以覆盖导电层56a及导电层56b的方式设置有绝缘层58，绝缘层58上设置有导电层57。导电层57在设置在绝缘层58中的两个开口部中与各导电层56b电连接。由此，一对导电层56b通过导电层57电连接。
[0190]
图6e示出将导电层57设置在与绝缘层58相比更靠近树脂层55一侧时的例子。树脂层55上设置有导电层57，以覆盖导电层57的方式设置有绝缘层58。另外，绝缘层58上设置有导电层56a及导电层56b。一对导电层56b分别在设置在绝缘层58中的各开口部中与导电层57电连接。
[0191]
以上说明了被用作触摸传感器面板的功能层15。
[0192]
本实施方式所示的显示装置具有高机械强度以及拍摄清晰图像的功能。例如，通过将显示装置用于智能手机、平板终端、手表型终端等电子设备的显示部(屏幕)，可以实现方便性高、功能多且屏幕不容易损坏的电子设备。
[0193]
本实施方式所示的结构例子及对应该结构例子的附图等的至少一部分可以与其
他结构例子或附图等适当地组合。
[0194]
本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。
[0195]
(实施方式2)
[0196]
在本实施方式中，说明本发明的一个方式的显示装置。
[0197]
本发明的一个方式的显示装置的显示部包括受光元件(也称为受光器件)和发光元件(也称为发光器件)。显示部具有使用发光元件显示图像的功能。并且，该显示部具有使用受光元件拍摄的功能和感测的功能中的一方或双方。
[0198]
另外，本发明的一个方式的显示装置也可以包括受发光元件(也称为受发光器件)和发光元件。
[0199]
首先，说明包括受光元件及发光元件的显示装置。
[0200]
关于受光元件及发光元件可以参照实施方式1的记载。
[0201]
当将受光元件用于图像传感器时，显示装置能够使用受光元件拍摄图像。例如，显示装置可以被用作扫描仪。
[0202]
采用了本发明的一个方式的显示装置的电子设备可以使用图像传感器的功能取得基于指纹、掌纹等生物数据的数据。也就是说，可以在显示装置内设置生物识别用传感器。通过在显示装置内设置生物识别用传感器，与分别设置显示装置和生物识别用传感器的情况相比，可以减少电子设备的构件数量，由此可以实现电子设备的小型化及轻量化。
[0203]
此外，在将受光元件用于触摸传感器的情况下，显示装置可以使用受光元件检测出对象物的触摸操作。
[0204]
在本发明的一个方式中，作为发光元件使用有机el元件(也称为有机el器件)，作为受光元件使用有机光电二极管。有机el元件及有机光电二极管能够形成在同一衬底上。因此，可以将有机光电二极管安装在使用有机el元件的显示装置中。
[0205]
在分别制造构成有机el元件以及有机光电二极管的所有的层的情况下，沉积工序数非常多。但是，由于有机光电二极管包括多个可以与有机el元件具有相同结构的层，因此通过一次性地形成可以与有机el元件具有相同结构的层，可以抑制沉积工序的增加。
[0206]
例如，一对电极中的一个(公共电极)可以为受光元件与发光元件间共同使用的层。此外，例如，优选空穴注入层、空穴传输层、电子传输层以及电子注入层中的至少一个为在受光元件与发光元件之间共同使用的层。此外，例如，受光元件包括活性层且发光元件包括发光层，除了上述之外受光元件与发光元件可以具有同一结构。也就是说，只要将发光元件中的发光层置换为活性层，就可以制造受光元件。如此，因为在受光元件与发光元件之间共同使用层，可以减少沉积次数及掩模数，而可以减少显示装置的制造工序及制造成本。此外，可以使用显示装置的现有制造设备及制造方法制造包括受光元件的显示装置。
[0207]
注意，有时受光元件与发光元件共同使用的层在发光元件中的功能和在受光元件中的功能不同。在本说明书中，根据发光元件中的功能而称呼结构要素。例如，空穴注入层在发光元件中被用作空穴注入层，在受光元件中被用作空穴传输层。同样，电子注入层在发光元件中被用作电子注入层，在受光元件中被用作电子传输层。另外，也有时受光元件与发光元件共同使用的层在发光元件中的功能和在受光元件中的功能相同。空穴传输层在发光元件及受光元件中都被用作空穴传输层，电子传输层在发光元件及受光元件中都被用作电
子传输层。
[0208]
接着，说明包括受发光元件和发光元件的显示装置。注意，有时省略与上述同样的功能、作用及效果等的说明。
[0209]
在本发明的一个方式的显示装置中，具有呈现任意颜色的子像素包括受发光元件代替发光元件，并且呈现其他颜色的子像素包括发光元件。受发光元件具有发射光的功能(发光功能)和接收光的功能(受光功能)这两个功能。例如，在像素包括红色的子像素、绿色的子像素及蓝色的子像素这三个子像素的情况下，其中至少一个子像素包括受发光元件且其他子像素包括发光元件。因此，本发明的一个方式的显示装置的显示部具有使用受发光元件和发光元件的双方显示图像的功能。
[0210]
受发光元件被用作发光元件和受光元件的双方，从而可以对像素附加受光功能而不增加像素所包含的子像素个数。由此，可以在维持像素的开口率(各子像素的开口率)及显示装置的清晰度的同时将摄像功能和感测功能的一方或双方附加到显示装置的显示部。因此，与除了包括发光元件的子像素之外还设置包括受光元件的子像素的情况相比，本发明的一个方式的显示装置可以提高像素的开口率并易于高清晰化。
[0211]
本发明的一个方式的显示装置的显示部中受发光元件和发光元件以矩阵状配置，由此可以在该显示部上显示图像。显示部可以用于图像传感器或触摸传感器等。本发明的一个方式的显示装置可以将发光元件用作传感器的光源。因此在黑暗的环境下也可以进行摄像、触摸操作的检测等。
[0212]
受发光元件可以通过组合有机el元件和有机光电二极管来制造。例如，通过对有机el元件的叠层结构追加有机光电二极管的活性层，可以制造受发光元件。再者，在组合有机el元件和有机光电二极管来制造的受发光元件中通过一起形成能够具有与有机el元件共同使用的结构的层，可以抑制沉积工序的增加。
[0213]
例如，一对电极中的一个(公共电极)可以为受发光元件与发光元件之间共同使用的层。此外，例如，优选空穴注入层、空穴传输层、电子传输层以及电子注入层中的至少一个为在受发光元件与发光元件之间共同使用的层。此外，例如，除了受光元件的活性层的有无之外，受发光元件与发光元件可以具有同一结构。也就是说，只要对发光元件追加受光元件的活性层，就可以制造受发光元件。如此，因为在受发光元件与发光元件之间共同使用层，可以减少沉积次数及掩模数，而可以减少显示装置的制造工序及制造成本。此外，可以使用显示装置的现有制造设备及制造方法制造包括受发光元件的显示装置。
[0214]
此外，受发光元件所包括的层有时在用作受光元件时和用作发光元件时分别具有不同的功能。在本说明书中，根据受发光元件用作发光元件时的功能称呼构成要素。
[0215]
本实施方式的显示装置具有使用发光元件及受发光元件显示图像的功能。也就是说，发光元件及受发光元件被用作显示元件。
[0216]
本实施方式的显示装置具有使用受发光元件检测出光的功能。受发光元件能够检测出其波长比受发光元件本身所发射的光短的光。
[0217]
当将受发光元件用于图像传感器时，本实施方式的显示装置能够使用受发光元件拍摄图像。此外，在将受发光元件用于触摸传感器的情况下，本实施方式的显示装置使用受发光元件检测出对象物的触摸操作。
[0218]
受发光元件被用作光电转换元件。受发光元件可以通过对上述发光元件的结构追
加受光元件的活性层而制造。受发光元件例如可以使用pn型或pin型光电二极管的活性层。
[0219]
尤其是，受发光元件优选使用具有包含有机化合物的层的有机光电二极管的活性层。有机光电二极管容易实现薄型化、轻量化及大面积化且其形状及设计的自由度高，所以可以应用于各种各样的显示装置。
[0220]
以下，参照附图更具体地说明本发明的一个方式的显示装置。
[0221]
[显示装置的结构例子1]
[0222]
〔结构例子1-1〕
[0223]
图7a是显示面板200的示意图。显示面板200包括衬底201、衬底202、受光元件212、发光元件211r、发光元件211g、发光元件211b、功能层203等。
[0224]
发光元件211r、发光元件211g、发光元件211b及受光元件212设置在衬底201与衬底202之间。发光元件211r、发光元件211g、发光元件211b分别发射红色(r)、绿色(g)或蓝色(b)的光。注意，以下在不区别发光元件211r、发光元件211g及发光元件211b时有时将它们记为发光元件211。
[0225]
显示面板200具有配置为矩阵状的多个像素。一个像素具有一个以上的子像素。一个子像素具有一个发光元件。例如，像素可以采用具有三个子像素的结构(r、g、b的三种颜色或黄色(y)、青色(c)及品红色(m)的三种颜色等)或具有四个子像素的结构(r、g、b、白色(w)的四种颜色或者r、g、b、y的四种颜色等)。再者，像素具有受光元件212。受光元件212可以设置在所有像素中，也可以设置在一部分像素中。此外，一个像素也可以具有多个受光元件212。
[0226]
图7a示出手指220触摸衬底202的表面的状态。发光元件211g所发射的光的一部分被衬底202与手指220的触摸部反射。然后，反射光的一部分入射到受光元件212，由此可以检测出手指220触摸衬底202。也就是说，显示面板200可以被用作触摸面板。
[0227]
功能层203包括驱动发光元件211r、发光元件211g及发光元件211b的电路以及驱动受光元件212的电路。功能层203中设置有开关、晶体管、电容器、布线等。另外，当以无源矩阵方式驱动发光元件211r、发光元件211g、发光元件211b及受光元件212时，也可以不设置开关、晶体管等。
[0228]
显示面板200优选具有检测手指220的指纹的功能。图7b示意性地示出手指220触摸衬底202的状态下的触摸部的放大图。此外，图7b示出交替排列的发光元件211和受光元件212。
[0229]
手指220的指纹由凹部及凸部形成。因此，指纹的凸部如图7b所示地触摸衬底202。
[0230]
有个表面或界面所反射的光有规则反射和漫反射。规则反射光是入射角与反射角一致的指向性较高的光，扩散反射光是强度的角度依赖性低的指向性较低的光。在手指220的表面所反射的光中，与规则反射相比漫反射的成分为主。另一方面，在衬底202与大气的界面所反射的光中，规则反射的成分为主。
[0231]
在手指220与衬底202的接触面或非接触面上反射并入射到位于它们正下的受光元件212的光强度是将规则反射光与漫反射光加在一起的光强度。如上所述那样，在手指220的凹部中手指220不触摸衬底202，由此规则反射光(以实线箭头表示)为主，在其凸部中手指220触摸衬底202，由此从手指220反射的漫反射光(以虚线箭头表示)为主。因此，位于凹部正下的受光元件212所接收的光强度高于位于凸部正下的受光元件212。由此，可以拍
摄手指220的指纹。
[0232]
当受光元件212的排列间隔小于指纹的两个凸部间的距离，优选小于邻接的凹部与凸部间的距离时，可以获得清晰的指纹图像。由于人的指纹的凹部与凸部的间隔大致为150μm至200μm，所以受光元件212的排列间隔例如为400μm以下，优选为200μm以下，更优选为150μm以下，进一步优选为120μm以下，更进一步优选为100μm以下，还进一步优选为50μm以下。排列间隔越小越好，例如可以为1μm以上、10μm以上或20μm以上。
[0233]
图7c示出由显示面板200拍摄的指纹图像的例子。在图7c中，在摄像范围223内以虚线示出手指220的轮廓，以点划线示出触摸部221的轮廓。在触摸部221内，通过利用入射到受光元件212的光量的不同可以拍摄对比度高的指纹222。
[0234]
显示面板200也可以被用作触摸面板或数位板等。图7d示出在将触屏笔225的顶端触摸衬底202的状态下将其向虚线箭头的方向滑动的样子。
[0235]
如图7d所示，在触屏笔225的顶端与衬底202的接触面扩散的漫反射光入射到位于与该接触面重叠的部分的受光元件212，由此可以高精度地检测出触屏笔225的顶端位置。
[0236]
图7e示出显示面板200所检测出的触屏笔225的轨迹226的例子。显示面板200可以以高位置精度检测出触屏笔225等检测对象的位置，所以可以在描绘应用程序等中进行高精度的描绘。此外，与使用电容式触摸传感器或电磁感应型触摸笔等的情况不同，即便是绝缘性高的被检测体也可以检测出位置，所以可以使用各种书写工具(例如笔、玻璃笔、羽毛笔等)，而与触屏笔225的尖端部的材料无关。
[0237]
在此，图7f至图7h示出可用于显示面板200的像素的一个例子。
[0238]
图7f及图7g所示的像素各自包括红色(r)的发光元件211r、绿色(g)的发光元件211g、蓝色(b)的发光元件211b及受光元件212。像素各自包括用来使发光元件211r、发光元件211g、发光元件211b及受光元件212驱动的像素电路。
[0239]
图7f示出以2
×
2的矩阵状配置有三个发光元件及一个受光元件的例子。图7g示出一列上排列有三个发光元件且其下一侧配置有横向长的一个受光元件212的例子。
[0240]
图7h所示的像素是包括白色(w)的发光元件211w的例子。在此，一列上配置有四个子像素，其下一侧配置有受光元件212。
[0241]
注意，像素的结构不局限于上述例子，也可以采用各种各样的配置方法。
[0242]
〔结构例子1-2〕
[0243]
下面，说明包括发射可见光的发光元件、发射红外光的发光元件及受光元件的结构例子。
[0244]
图8a所示的显示面板200a以对图7a所示的结构追加的方式包括发光元件211ir。发光元件211ir发射红外光ir。此时，作为受光元件212，优选使用至少能够接收发光元件211ir所发射的红外光ir的元件。另外，作为受光元件212，更优选使用能够接收可见光和红外光的双方的元件。
[0245]
如图8a所示，在手指220靠近衬底202时，从发光元件211ir发射的红外光ir被手指220反射，该反射光的一部分入射到受光元件212，由此可以取得手指220的位置数据。
[0246]
图8b至图8d示出可用于显示面板200a的像素的一个例子。
[0247]
图8b示出一列上排列有三个发光元件且其下侧横向配置有发光元件211ir及受光元件212的例子。此外，图8c示出一列上排列有包括发光元件211ir的四个发光元件且其下
侧配置有受光元件212的例子。
[0248]
图8d示出以发光元件211ir为中心四个方向上配置有三个发光元件及受光元件212的例子。
[0249]
在图8b至图8d所示的像素中，各发光元件的位置可以互相调换，发光元件与受光元件的位置可以互相调换。
[0250]
[结构例子1-3]
[0251]
以下，说明包括发射可见光的发光元件以及发射可见光且接收可见光的受发光元件的结构的例子。
[0252]
图9a所示的显示面板200b包括发光元件211b、发光元件211g及发光元件213r。受发光元件213r具有作为发射红色(r)的光的发光元件的功能以及作为接收可见光的光电转换元件的功能。图9a示出受发光元件213r接收发光元件211g所发射的绿色(g)的光的例子。注意，受发光元件213r也可以接收发光元件211b所发射的蓝色(b)的光。另外，受发光元件213r也可以接收绿色光和蓝色光的双方。
[0253]
例如，受发光元件213r优选接收其波长比受发光元件213r本身所发射的光短的光。或者，受发光元件213r也可以接收其波长比本身所发射的光长的光(例如红外光)。受发光元件213r可以接收与本身所发射的光相同程度的波长，但此时也接收本身所发射的光而有时发光效率下降。因此，受发光元件213r优选以发射光谱的峰尽量不重叠于吸收光谱的峰的方式构成。
[0254]
此外，在此受发光元件所发射的光不局限于红色光。另外，发光元件所发射的光也不局限于绿色光与蓝色光的组合。例如，作为受发光元件可以采用发射绿色光或蓝色光且接收与本身所发射的光不同波长的光的元件。
[0255]
如此，通过受发光元件213r兼用作发光元件和受光元件，可以减少配置在一个像素中的元件的个数。因此，容易实现高清晰化、高开口率化、高分辨率化等。
[0256]
图9b至图9i示出可用于显示面板200b的像素的一个例子。
[0257]
图9b示出受发光元件213r、发光元件211g及发光元件211b排列成一列的例子。图9c示出发光元件211g及发光元件211b在纵方向上交替地排列且受发光元件213r配置在它们旁边的例子。
[0258]
图9d示出以2
×
2的矩阵状配置三个发光元件(发光元件211g、发光元件211b及发光元件211x)以及一个受发光元件的例子。发光元件211x是发射r、g、b以外的光的元件。作为r、g、b以外的光，可以举出白色(w)光、黄色(y)光、青色(c)光、品红色(m)光、红外光(ir)、紫外光(uv)等光。在发光元件211x发射红外光时，受发光元件优选具有检测红外光的功能或者检测可见光及红外光的双方的功能。可以根据传感器的用途决定受发光元件所检测的光的波长。
[0259]
图9e示出两个像素。包括以点线围绕的三个元件的区域相当于一个像素。每个像素都包括发光元件211g、发光元件211b及受发光元件213r。在图9e中的左侧像素中，在与受发光元件213r相同的行上配置发光元件211g且在与受发光元件213r相同的列上配置发光元件211b。在图9e中的右侧像素中，在与受发光元件213r相同的行上配置发光元件211g且在与发光元件211g相同的列上配置发光元件211b。在图9e所示的像素布局中，在第奇数行和第偶数行上，受发光元件213r、发光元件211g及发光元件211b反复地配置，并且在各列
中，第奇数行及第偶数行分别配置有互不相同的颜色的发光元件或受发光元件。
[0260]
图9f示出采用pentile排列的四个像素，相邻的两个像素包括发射组合不同的两个颜色的光的发光元件或受发光元件。图9f示出发光元件或受发光元件的顶面形状。
[0261]
图9f中的左上的像素及右下的像素包括受发光元件213r及发光元件211g。另外，右上的像素及左下的像素包括发光元件211g及发光元件211b。就是说，在图9f所示的例子中，各像素设置有发光元件211g。
[0262]
发光元件及受发光元件的顶面形状没有特别的限制，可以采用圆形、椭圆形、多角形、角部带弧形的多角形等。在图9f等中，作为发光元件及受发光元件的顶面形状示出大约倾斜45度的正方形(菱形)的例子。注意，各颜色的发光元件及受发光元件的顶面形状可以互不相同，也可以一部分或所有颜色中相同。
[0263]
各颜色的发光元件及受发光元件的发光区域(或受发光区域)的尺寸可以彼此不同，也可以一部分或所有颜色中相同。例如，在图9f中，也可以使设置在各像素中的发光元件211g的发光区域的面积小于其他元件的发光区域(或受发光区域)。
[0264]
图9g示出图9f所示的像素排列的变形例子。具体而言，图9g的结构可以通过将图9f的结构旋转了45度来得到。在图9f中说明一个像素包括两个元件，但是如图9g所示，也可以说由四个元件构成一个像素。
[0265]
图9h是图9f所示的像素排列的变形例子。图9h中的左上的像素及右下的像素包括受发光元件213r及发光元件211g。另外，右上的像素及左下的像素包括受发光元件213r及发光元件211b。就是说，在图9h所示的例子中，各像素设置有受发光元件213r。各像素设置有受发光元件213r，所以与图9f所示的结构相比，图9h所示的结构可以以高清晰度进行拍摄。由此，例如可以提高生物识别的精度。
[0266]
图9i是图9h所示的像素排列的变形例子，可以通过将该像素排列旋转了45度来得到。
[0267]
在图9i中，假设由四个元件(两个发光元件及两个受发光元件)构成一个像素来进行说明。如此，在一个像素包括多个具有受光功能的受发光元件时，可以以高清晰度进行拍摄。因此，可以提高生物识别的精度。例如，拍摄的清晰度可以高达显示清晰度乘以根2。
[0268]
具有图9h或图9i所示的结构的显示装置包括p个(p为2以上的整数)第一发光元件、q个(q为2以上的整数)第二发光元件及r个(r为大于p且大于q的整数)受发光元件。p及r满足r＝2p。此外，p、q、r满足r＝p q。第一发光元件及第二发光元件中的一个发射绿色光，另一个发射蓝色光。受发光元件发射红色光且具有受光功能。
[0269]
例如，当使用受发光元件检测触摸操作时，来自光源的发光优选不容易被使用者看到。蓝色光的可见度低于绿色光，由此优选使用发射蓝色光的发光元件作为光源。因此，受发光元件优选具有受蓝色光的功能。注意，不局限于此，也可以根据受发光元件的灵敏度适当地选择用作光源的发光元件。
[0270]
如此，可以将各种排列的像素用于本实施方式的显示装置。
[0271]
[器件结构]
[0272]
接着，说明可用于本发明的一个方式的显示装置的发光元件、受光元件及受发光元件的详细结构。
[0273]
本发明的一个方式的显示装置可以采用如下任意结构：向与形成有发光元件的衬
底相反的方向射出光的顶部发射结构；向与形成有发光元件的衬底相同的方向射出光的底部发射结构；从两面射出光的双面发射结构。
[0274]
在本实施方式中，以顶部发射结构的显示装置为例进行说明。
[0275]
注意，在本说明书等中，除非另有说明，否则即便在对包括多个要素(发光元件、发光层等)的结构进行说明的情况下，当说明各要素间的共同部分时，省略其符号的字母。例如，当说明在发光层283r及发光层283g等中共同的事项时，有时记为发光层283。
[0276]
图10a所示的显示装置280a包括受光元件270pd、发射红色(r)的光的发光元件270r、发射绿色(g)的光的发光元件270g及发射蓝色(b)的光的发光元件270b。
[0277]
各发光元件依次层叠有像素电极271、空穴注入层281、空穴传输层282、发光层、电子传输层284、电子注入层285及公共电极275。发光元件270r包括发光层283r，发光元件270g包括发光层283g，发光元件270b包括发光层283b。发光层283r包含发射红色光的发光物质，发光层283g包含发射绿色光的发光物质，发光层283b包含发射蓝色光的发光物质。
[0278]
发光元件是向像素电极271与公共电极275之间施加电压而将光发射到公共电极275一侧的电致发光元件。
[0279]
受光元件270pd依次层叠有像素电极271、空穴注入层281、空穴传输层282、活性层273、电子传输层284、电子注入层285及公共电极275。
[0280]
受光元件270pd是接收从显示装置280a的外部入射的光并将其转换为电信号的光电转换元件。
[0281]
在本实施方式中，对在发光元件及受光元件中像素电极271都被用作阳极且公共电极275都被用作阴极的情况进行说明。也就是说，通过将反向偏压施加到像素电极271与公共电极275之间来驱动受光元件，可以检测出入射到受光元件的光而产生电荷并以电流的方式取出。
[0282]
在本实施方式的显示装置中，受光元件270pd的活性层273使用有机化合物。受光元件270pd的活性层273以外的层可以采用与发光元件相同的结构。由此，只要在发光元件的制造工序中追加形成活性层273的工序，就可以在形成发光元件的同时形成受光元件270pd。此外，发光元件与受光元件270pd可以形成在同一衬底上。因此，可以在不需大幅度增加制造工序的情况下在显示装置内设置受光元件270pd。
[0283]
在显示装置280a中，示出分别形成受光元件270pd的活性层273及发光元件的发光层283而其他层由受光元件270pd和发光元件共同使用的例子。但是，受光元件270pd及发光元件的结构不局限于此。除了活性层273及发光层283以外，受光元件270pd及发光元件也可以包括其他分别形成的层。受光元件270pd与发光元件优选共同使用一个以上的层(公共层)。由此，可以在不需大幅度增加制造工序的情况下在显示装置内设置受光元件270pd。
[0284]
作为像素电极271与公共电极275中的提取光一侧的电极使用使可见光透过的导电膜。此外，作为不提取光一侧的电极优选使用反射可见光的导电膜。
[0285]
本实施方式的显示装置所包括的发光元件优选采用光学微腔谐振器(微腔)结构。因此，发光元件所包括的一对电极中的一个优选为对可见光具有透过性及反射性的电极(透反射电极)，另一个优选为对可见光具有反射性的电极(反射电极)。当发光元件具有微腔结构时，可以在两个电极之间使从发光层得到的发光谐振，并且可以增强从发光元件射出的光。
[0286]
注意，透反射电极可以采用反射电极与对可见光具有透过性的电极(也称为透明电极)的叠层结构。
[0287]
透明电极的光透过率为40％以上。例如，在发光元件中，优选使用对可见光(波长为400nm以上且小于750nm的光)的透过率为40％以上的电极。透反射电极的对可见光的反射率为10％以上且95％以下，优选为30％以上且80％以下。反射电极的对可见光的反射率为40％以上且100％以下，优选为70％以上且100％以下。另外，这些电极的电阻率优选为1
×
10-2
ωcm以下。此外，在发光元件发射近红外光(波长为750nm以上且1300nm以下的光)时，优选这些电极的对近红外光的透过率或反射率与对可见光的透过率或反射率同样地满足上述数值范围。
[0288]
发光元件至少包括发光层283。作为发光层283以外的层，发光元件还可以包括包含空穴注入性高的物质、空穴传输性高的物质、空穴阻挡材料、电子传输性高的物质、电子注入性高的物质、电子阻挡材料或双极性的物质(电子传输性及空穴传输性高的物质)等的层。
[0289]
例如，发光元件及受光元件可以共同使用空穴注入层、空穴传输层、电子传输层和电子注入层中的一个以上。另外，发光元件及受光元件可以分别形成空穴注入层、空穴传输层、电子传输层和电子注入层中的一个以上。
[0290]
空穴注入层是将空穴从阳极注入到空穴传输层的包含空穴注入性高的材料的层。作为空穴注入性高的材料，可以使用包含空穴传输性材料及受体材料(电子受体材料)的复合材料或芳香胺化合物等。
[0291]
在发光元件中，空穴传输层是通过空穴注入层将从阳极注入的空穴传输到发光层的层。在受光元件中，空穴传输层是将根据入射到活性层中的光所产生的空穴传输到阳极的层。空穴传输层是包含空穴传输性材料的层。作为空穴传输性材料，优选采用空穴迁移率为1
×
10-6
cm2/vs以上的物质。注意，只要空穴传输性比电子传输性高，就可以使用上述以外的物质。作为空穴传输性材料，优选使用富π电子型杂芳族化合物(例如咔唑衍生物、噻吩衍生物、呋喃衍生物等)或者芳香胺(包含芳香胺骨架的化合物)等空穴传输性高的材料。
[0292]
在发光元件中，电子传输层是通过电子注入层将阴极所注入的电子传输到发光层的层。在受光元件中，电子传输层是将基于入射到活性层中的光而产生的电子传输到阴极的层。电子传输层是包含电子传输性材料的层。作为电子传输性材料，优选采用电子迁移率为1
×
10-6
cm2/vs以上的物质。注意，只要电子传输性比空穴传输性高，就可以使用上述以外的物质。作为电子传输性材料，可以使用包含喹啉骨架的金属配合物、包含苯并喹啉骨架的金属配合物、包含噁唑骨架的金属配合物、包含噻唑骨架的金属配合物、噁二唑衍生物、三唑衍生物、咪唑衍生物、噁唑衍生物、噻唑衍生物、菲咯啉衍生物、包含喹啉配体的喹啉衍生物、苯并喹啉衍生物、喹喔啉衍生物、二苯并喹喔啉衍生物、吡啶衍生物、联吡啶衍生物、嘧啶衍生物以及含氮杂芳族化合物等缺π电子型杂芳族化合物等的电子传输性高的材料。
[0293]
电子注入层是将电子从阴极注入到电子传输层的包含电子注入性高的材料的层。作为电子注入性高的材料，可以使用碱金属、碱土金属或者包含上述物质的化合物。作为电子注入性高的材料，也可以使用包含电子传输性材料及供体性材料(电子供体性材料)的复合材料。
[0294]
发光层283是包含发光物质的层。发光层283可以包含一种或多种发光物质。作为
发光物质，适当地使用呈现蓝色、紫色、蓝紫色、绿色、黄绿色、黄色、橙色、红色等发光颜色的物质。此外，作为发光物质，也可以使用发射近红外光的物质。
[0295]
作为发光物质，可以举出荧光材料、磷光材料、tadf材料、量子点材料等。
[0296]
作为荧光材料，例如可以举出芘衍生物、蒽衍生物、三亚苯衍生物、芴衍生物、咔唑衍生物、二苯并噻吩衍生物、二苯并呋喃衍生物、二苯并喹喔啉衍生物、喹喔啉衍生物、吡啶衍生物、嘧啶衍生物、菲衍生物、萘衍生物等。
[0297]
作为磷光材料，例如可以举出具有4h-三唑骨架、1h-三唑骨架、咪唑骨架、嘧啶骨架、吡嗪骨架或吡啶骨架的有机金属配合物(尤其是铱配合物)、以具有吸电子基团的苯基吡啶衍生物为配体的有机金属配合物(尤其是铱配合物)、铂配合物、稀土金属配合物等。
[0298]
发光层283除了发光物质(客体材料)以外还可以包含一种或多种有机化合物(主体材料、辅助材料等)。作为一种或多种有机化合物，可以使用在本实施方式中说明的空穴传输材料和电子传输材料中的一方或双方。此外，作为一种或多种有机化合物，也可以使用双极性材料或tadf材料。
[0299]
例如，发光层283优选包含磷光材料、容易形成激基复合物的空穴传输材料及电子传输材料的组合。通过采用这样的结构，可以高效地得到利用从激基复合物到发光物质(磷光材料)的能量转移的extet(exciplex-triplet energy transfer：激基复合物-三重态能量转移)的发光。此外，通过选择形成如下激基复合物的组合，该激基复合物呈现与发光物质的最低能量一侧的吸收带的波长重叠的发光，可以使能量转移变得顺利，从而高效地得到发光。通过采用上述结构，可以同时实现发光元件的高效率、低电压驱动以及长寿命。
[0300]
关于形成激基复合物的材料的组合，空穴传输材料的homo能级(最高占有分子轨道能级)优选为电子传输材料的homo能级以上的值。空穴传输材料的lumo能级(最低未占有分子轨道能级)优选为电子传输材料的lumo能级以上的值。材料的lumo能级及homo能级可以从通过循环伏安(cv)测量测得的材料的电化学特性(还原电位及氧化电位)求出。
[0301]
注意，激基复合物的形成例如可以通过如下方法确认：对空穴传输材料的发射光谱、电子传输材料的发射光谱及混合这些材料而成的混合膜的发射光谱进行比较，当观察到混合膜的发射光谱比各材料的发射光谱向长波长一侧漂移(或者在长波长一侧具有新的峰)的现象时说明形成有激基复合物。或者，对空穴传输材料的瞬态光致发光(pl)、电子传输材料的瞬态pl及混合这些材料而成的混合膜的瞬态pl进行比较，当观察到混合膜的瞬态pl寿命与各材料的瞬态pl寿命相比具有长寿命成分或者延迟成分的比例变大等瞬态响应不同时说明形成有激基复合物。此外，可以将上述瞬态pl称为瞬态电致发光(el)。换言之，与对空穴传输材料的瞬态el、电子传输材料的瞬态el及这些材料的混合膜的瞬态el进行比较，观察瞬态响应的不同，可以确认激基复合物的形成。
[0302]
活性层273包含半导体。作为该半导体，可以举出硅等无机半导体及包含有机化合物的有机半导体。在本实施方式中，示出使用有机半导体作为活性层273含有的半导体的例子。通过使用有机半导体，可以以同一方法(例如真空蒸镀法)形成发光层283和活性层273，并可以共同使用制造设备，所以是优选的。
[0303]
作为活性层273含有的n型半导体的材料，可以举出富勒烯(例如c
60
、c
70
等)、富勒烯衍生物等具有电子受体性的有机半导体材料。富勒烯具有足球形状，该形状在能量上稳定。富勒烯的homo能级及lumo能级都深(低)。因为富勒烯的lumo能级较深，所以电子受体性
(受体性)极高。一般地，当如苯那样π电子共轭(共振)在平面上扩展时，电子供体性(供体性)变高。另一方面，富勒烯具有球形状，尽管π电子广泛扩展，但是电子受体性变高。在电子受体性较高时，高速且高效地引起电荷分离，所以对受光元件来说是有益的。c
60
、c
70
都在可见光区域中具有宽吸收带，尤其是c
70
的π电子共轭类大于c
60
，在长波长区域中也具有宽吸收带，所以是优选的。
[0304]
作为n型半导体的材料，可以举出具有喹啉骨架的金属配合物、具有苯并喹啉骨架的金属配合物、具有噁唑骨架的金属配合物、具有噻唑骨架的金属配合物、噁二唑衍生物、三唑衍生物、咪唑衍生物、噁唑衍生物、噻唑衍生物、菲罗啉衍生物、喹啉衍生物、苯并喹啉衍生物、喹喔啉衍生物、二苯并喹喔啉衍生物、吡啶衍生物、联吡啶衍生物、嘧啶衍生物、萘衍生物、蒽衍生物、香豆素衍生物、若丹明衍生物、三嗪衍生物、醌衍生物等。
[0305]
作为活性层273含有的p型半导体的材料，可以举出铜(ii)酞菁(copper(ii)phthalocyanine:cupc)、四苯基二苯并二茚并芘(tetraphenyldibenzoperiflanthene：dbp)、酞菁锌(zinc phthalocyanine：znpc)、锡酞菁(snpc)、喹吖啶酮等具有电子供体性的有机半导体材料。
[0306]
此外，作为p型半导体的材料，可以举出咔唑衍生物、噻吩衍生物、呋喃衍生物、具有芳香胺骨架的化合物等。再者，作为p型半导体的材料，可以举出萘衍生物、蒽衍生物、芘衍生物、三亚苯衍生物、芴衍生物、吡咯衍生物、苯并呋喃衍生物、苯并噻吩衍生物、吲哚衍生物、二苯并呋喃衍生物、二苯并噻吩衍生物、吲哚咔唑衍生物、卟啉衍生物、酞菁衍生物、萘酞菁衍生物、喹吖啶酮衍生物、聚亚苯亚乙烯衍生物、聚对亚苯衍生物、聚芴衍生物、聚乙烯咔唑衍生物、聚噻吩衍生物等。
[0307]
具有电子供体性的有机半导体材料的homo能级优选比具有电子接收性的有机半导体材料的homo能级浅(高)。具有电子供体性的有机半导体材料的lumo能级优选比具有电子接收性的有机半导体材料的lumo能级浅(高)。
[0308]
优选使用球状的富勒烯作为具有电子接收性的有机半导体材料，且优选使用其形状与平面相似的有机半导体材料作为具有电子供体性的有机半导体材料。形状相似的分子具有容易聚集的趋势，当同一种分子凝集时，因分子轨道的能级相近而可以提高载流子传输性。
[0309]
例如，优选共蒸镀n型半导体和p型半导体形成活性层273。此外，也可以层叠n型半导体和p型半导体形成活性层273。
[0310]
发光元件及受光元件可以使用低分子类化合物或高分子类化合物，还可以包含无机化合物。构成发光元件及受光元件的层可以通过蒸镀法(包括真空蒸镀法)、转印法、印刷法、喷墨法、涂敷法等的方法形成。
[0311]
图10b所示的显示装置280b与显示装置280a不同之处是：受光元件270pd和发光元件270r具有相同结构。
[0312]
受光元件270pd和发光元件270r共享活性层273和发光层283r。
[0313]
在此，受光元件270pd可以采用与发射比要检测的光的波长长的光的发光元件相同的结构。例如，检测蓝色的光的结构的受光元件270pd可以采用与发光元件270r和发光元件270g中的一方或双方相同的结构。例如，检测绿色的光的结构的受光元件270pd可以采用与发光元件270r相同的结构。
[0314]
与受光元件270pd及发光元件270r具有包括分别形成的层的结构的情况相比，在将受光元件270pd及发光元件270r形成为相同结构的情况下，可以减少沉积工序数以及掩模数。由此，可以减少显示装置的制造工序数以及制造成本。
[0315]
另外，与受光元件270pd及发光元件270r具有包括分别形成的层的结构的情况相比，在将受光元件270pd及发光元件270r形成为相同结构的情况下，可以减小错位的余地。由此，可以提高像素的开口率并提高光提取效率。由此，可以延长发光元件的使用寿命。另外，显示装置可以显示高亮度。另外，也可以提高显示装置的清晰度。
[0316]
发光层283r包含发射红色的光的发光材料。活性层273包含吸收其波长比红色的光短的光(例如，绿色的光和蓝色的光中的一方或双方)的有机化合物。活性层273优选包括不容易吸收红色的光且吸收其波长比红色的光短的光的有机化合物。由此，从发光元件270r高效地提取红色的光，受光元件270pd可以高精度地检测出其波长比红色的光短的光。
[0317]
另外，虽然示出在发光装置280b中发光元件270r及受光元件270pd具有相同结构的例子，但是发光元件270r及受光元件270pd也可以具有彼此不同的厚度的光学调整层。
[0318]
图11a、图11b所示的显示装置280c包括发射红色(r)的光且具有受光功能的受发光元件270sr、发光元件270g以及发光元件270b。发光元件270g及发光元件270b的结构可以参照上述显示装置280a等。
[0319]
受发光元件270sr依次层叠有像素电极271、空穴注入层281、空穴传输层282、活性层273、发光层283r、电子传输层284、电子注入层285及公共电极275。受发光元件270sr具有与上述显示装置280b中的发光元件270r及受光元件270pd相同的结构。
[0320]
图11a示出受发光元件270sr被用作发光元件的情况。图11a示出发光元件270b发射蓝色光，发光元件270g发射绿色光，并且受发光元件270sr发射红色光的例子。
[0321]
图11b示出受发光元件270sr被用作受光元件的情况。图11b示出受发光元件270sr接收发光元件270b所发射的蓝色光以及发光元件270g所发射的绿色光的例子。
[0322]
发光元件270b、发光元件270g及受发光元件270sr都包括像素电极271及公共电极275。在本实施方式中，以像素电极271被用作阳极且公共电极275被用作阴极的情况为例进行说明。通过将反向偏压施加到像素电极271与公共电极275间来驱动受发光元件270sr，可以检测出入射到受发光元件270sr的光来产生电荷，由此可以将其提取为电流。
[0323]
可以说受发光元件270sr是对发光元件追加活性层273的结构。换言之，只要对发光元件的制造工序追加形成活性层273的工序就可以一边形成发光元件一边形成受发光元件270sr。另外，可以将发光元件及受发光元件形成在同一衬底上。因此，可以使显示部具有拍摄功能和感测功能中的一方或双方而无需大幅度地增加制造工序。
[0324]
发光层283r及活性层273的层叠顺序没有限制。图11a、图11b示出空穴传输层282上设置有活性层273且活性层273上设置有发光层283r的例子。发光层283r和活性层273的层叠顺序也可以相互调换。
[0325]
受发光元件也可以不包括空穴注入层281、空穴传输层282、电子传输层284和电子注入层285中的至少一个层。另外，受发光元件也可以包括空穴阻挡层、电子阻挡层等其他功能层。
[0326]
在受发光元件中，作为提取光一侧的电极使用透过可见光的导电膜。另外，作为不提取光一侧的电极使用反射可见光的导电膜。
[0327]
构成受发光元件的各层的功能及材料与构成发光元件及受光元件的各层的功能及材料相同，所以省略详细说明。
[0328]
图11c至图11g示出受发光元件的叠层结构的例子。
[0329]
图11c所示的受发光元件包括第一电极277、空穴注入层281、空穴传输层282、发光层283r、活性层273、电子传输层284、电子注入层285及第二电极278。
[0330]
图11c示出空穴传输层282上层叠有发光层283r且发光层283r上层叠有活性层273的例子。
[0331]
如图11a至图11c所示，活性层273与发光层283r也可以彼此接触。
[0332]
优选在活性层273与发光层283r间设置缓冲层。此时，缓冲层优选具有空穴传输性及电子传输性。例如，作为缓冲层优选使用具有双极性的物质。或者，作为缓冲层可以使用空穴注入层、空穴传输层、电子传输层、电子注入层、空穴阻挡层和电子阻挡层等中的至少一个层。图11d示出作为缓冲层使用空穴传输层282的例子。
[0333]
通过在活性层273与发光层283r间设置缓冲层，可以抑制激发能从发光层283r转移到活性层273。另外，可以使用缓冲层调整微腔结构的光路长度(腔长)。因此，可以从在活性层273与发光层283r间包括缓冲层的受发光元件提取高发光效率。
[0334]
图11e示出在空穴注入层281上依次层叠有空穴传输层282-1、活性层273、空穴传输层282-2、发光层283r的叠层结构的例子。空穴传输层282-2被用作缓冲层。空穴传输层282-1及空穴传输层281-2既可以包括相同材料又可以包括不同材料。另外，也可以使用可用于上述缓冲层的层代替空穴传输层281-2。另外，也可以调换活性层273和发光层283r的位置。
[0335]
图11f所示的受发光元件与图11a所示的受发光元件不同之处在于不包括空穴传输层282。如此，受发光元件也可以不包括空穴注入层281、空穴传输层282、电子传输层284和电子注入层285中的至少一个层。另外，受发光元件也可以包括空穴阻挡层、电子阻挡层等其他功能层。
[0336]
图11g所示的受发光元件不包括活性层273及发光层283r而包括兼用作发光层及活性层的层289，这点与图11a所示的受发光元件不同。
[0337]
作为兼用作发光层及活性层的层，例如可以使用包括可以用于活性层273的n型半导体、可以用于活性层273的p型半导体以及可以用于发光层283r的发光物质的三个材料的层。
[0338]
此外，n型半导体及p型半导体的混合材料的吸收光谱的最低能量一侧的吸收带与发光物质的发射光谱(pl光谱)最大峰优选不重叠，更优选具有充分距离。
[0339]
[显示装置的结构例子2]
[0340]
以下说明本发明的一个方式的显示装置的详细结构。在此，特别说明包括受光元件及发光元件的显示装置的例子。
[0341]
〔结构例子2-1〕
[0342]
图12a是显示装置300a的截面图。显示装置300a包括衬底351、衬底352、受光元件310及发光元件390。
[0343]
发光元件390依次层叠有像素电极391、缓冲层312、发光层393、缓冲层314及公共电极315。缓冲层312可以具有空穴注入层和空穴传输层中的一方或双方。发光层393包含有
机化合物。缓冲层314可以具有电子注入层和电子传输层中的一方或双方。发光元件390具有发射可见光321的功能。此外，显示装置300a还可以包括具有发射红外光的功能的发光元件。
[0344]
受光元件310依次层叠有像素电极311、缓冲层312、活性层313、缓冲层314及公共电极315。活性层313包含有机化合物。受光元件310具有检测可见光的功能。另外，受光元件310还可以包括检测红外光的功能。
[0345]
缓冲层312、缓冲层314及公共电极315是发光元件390及受光元件310共同使用的层而跨着设置在发光元件390及受光元件310上。缓冲层312、缓冲层314及公共电极315具有重叠于活性层313及像素电极311的部分、重叠于发光层393及像素电极391的部分以及既不重叠于活性层313及像素电极311也不重叠于发光层393及像素电极391的部分。
[0346]
在本实施方式中，说明在发光元件390和受光元件310各自中像素电极被用作阳极且公共电极315被用作阴极的情况。也就是说，通过将反向偏压施加到像素电极311与公共电极315之间来驱动受光元件310，显示装置300a可以检测出入射到受光元件310的光来产生电荷，由此可以将其提取为电流。
[0347]
像素电极311、像素电极391、缓冲层312、活性层313、缓冲层314、发光层393及公共电极315各自可以具有单层结构或叠层结构。
[0348]
像素电极311和像素电极391都位于绝缘层414上。各像素电极可以使用同一材料及同一工序形成。像素电极311及像素电极391的端部被分隔壁416覆盖。彼此邻接的两个像素电极隔着分隔壁416彼此电绝缘(也称为电分离)。
[0349]
分隔壁416优选使用有机绝缘膜。作为能够用于有机绝缘膜的材料，例如可以使用丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、环氧树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺酰胺树脂、硅氧烷树脂、苯并环丁烯类树脂、酚醛树脂及这些树脂的前体等。分隔壁416是使可见光透过的层。代替分隔壁416也可以设置遮挡可见光的分隔壁。
[0350]
公共电极315是受光元件310与发光元件390共同使用的层。
[0351]
受光元件310及发光元件390所包括的一对电极可以使用相同的材料并具有相同的厚度等。由此，可以降低显示装置的制造成本并使制造工序简化。
[0352]
显示装置300a在一对衬底(衬底351及衬底352)之间包括受光元件310、发光元件390、晶体管331及晶体管332等。
[0353]
在受光元件310中，位于像素电极311与公共电极315之间的缓冲层312、活性层313及缓冲层314各自可以被称为有机层(包含有机化合物的层)。像素电极311优选具有反射可见光的功能。公共电极315具有使可见光透过的功能。在受光元件310检测出红外光的情况下，公共电极315具有使红外光透过的功能。此外，像素电极311优选具有反射红外光的功能。
[0354]
受光元件310具有检测光的功能。具体而言，受光元件310是接受从显示装置300a的外部入射的光322并将其转换为电信号的光电转换元件。光322也可以说是发光元件390的发光被对象物反射的光。此外，光322也可以通过设置在显示装置300a中的透镜等入射到受光元件310。
[0355]
在发光元件390中，位于像素电极391与公共电极315之间的缓冲层312、发光层393及缓冲层314可以一并被称为el层。另外，el层至少包括发光层393。如上所述那样，像素电
极391优选具有反射可见光的功能。另外，公共电极315具有使可见光透过的功能。在显示装置300a包括发射红外光的发光元件的情况下，公共电极315具有使红外光透过的功能。此外，像素电极391优选具有反射红外光的功能。
[0356]
本实施方式的显示装置所包括的发光元件优选采用光学微腔谐振器(微腔)结构。发光元件390也可以在像素电极391与公共电极315之间包括光学调整层。通过采用光学微腔谐振器结构，可以从各发光元件提取加强指定颜色的光。
[0357]
发光元件390具有发射可见光的功能。具体而言，发光元件390是电压被施加到像素电极391与公共电极315之间时向衬底352一侧发射光(在此，可见光321)的电致发光元件。
[0358]
受光元件310所包括的像素电极311通过设置在绝缘层414中的开口电连接到晶体管331所包括的源极或漏极。发光元件390所包括的像素电极391通过设置在绝缘层414中的开口电连接到晶体管332所包括的源极或漏极。
[0359]
晶体管331及晶体管332接触地形成于同一层(图12a中的衬底351)上。
[0360]
电连接于受光元件310的电路中的至少一部分优选使用与电连接于发光元件390的电路相同的材料及工序而形成。由此，与分别形成两个电路的情况相比，可以减小显示装置的厚度，并可以简化制造工序。
[0361]
受光元件310及发光元件390各自优选被保护层395覆盖。在图12a中，保护层395设置在公共电极315上并与该公共电极315接触。通过设置保护层395，可以抑制水等杂质混入受光元件310及发光元件390，由此可以提高受光元件310及发光元件390的可靠性。此外，可以使用粘合层342贴合保护层395和衬底352。
[0362]
衬底352的衬底351一侧的面设置有遮光层358。遮光层358在与发光元件390重叠的位置及与受光元件310重叠的位置包括开口。
[0363]
这里，受光元件310检测出被对象物反射的发光元件390的发光。但是，有时发光元件390的发光在显示装置300a内被反射而不经过对象物地入射到受光元件310。遮光层358可以减少这种杂散光的影响。例如，在没有设置遮光层358的情况下，有时发光元件390所发射的光323被衬底352反射，由此反射光324入射到受光元件310。通过设置遮光层358，可以抑制反射光324入射到受光元件310。由此，可以减少噪声来提高使用受光元件310的传感器的灵敏度。
[0364]
作为遮光层358，可以使用遮挡来自发光元件的光的材料。遮光层358优选吸收可见光。作为遮光层358，例如，可以使用金属材料或者使用包含颜料(碳黑等)或染料的树脂材料等形成黑矩阵。遮光层358也可以采用红色滤光片、绿色滤光片及蓝色滤光片的叠层结构。
[0365]
〔结构例子2-2〕
[0366]
图12b所示的显示装置300b的与上述显示装置300a主要不同之处是包括透镜349。
[0367]
透镜349设置在衬底352的衬底351一侧。从外部入射的光322经过透镜349入射到受光元件310。作为透镜349及衬底352，优选使用对可见光具有高透过性的材料。
[0368]
因为光经过透镜349入射到受光元件310，所以可以使入射到受光元件310的光的范围变窄。由此，可以抑制在多个受光元件310间摄像范围重叠，而可以拍摄模糊少的清晰图像。
[0369]
另外，透镜349可以集聚被入射的光。因此，可以增加入射到受光元件310的光量。由此，可以提高受光元件310的光电转换效率。
[0370]
〔结构例子2-3〕
[0371]
图12c所示的显示装置300c的与上述显示装置300a主要不同之处是遮光层358的形状。
[0372]
从平面来看，遮光层358以其重叠于受光元件310的开口部位于受光元件310的受光区域内侧的方式设置。遮光层358的重叠于受光元件310的开口部的直径越小，可以使入射到受光元件310的光的范围越窄。由此，可以抑制在多个受光元件310间摄像范围重叠，而可以拍摄模糊少的清晰图像。
[0373]
例如，可以将遮光层358的开口部的面积设为受光元件310的受光区域的面积的80％以下、70％以下、60％以下、50％以下或40％以下，且为1％以上、5％以上或10％以上。遮光层358的开口部面积越小，可以拍摄越清晰的图像。另一方面，当该开口部的面积过小时，到达受光元件310的光量可能会减少，而受光灵敏度可能会降低。因此，优选在上述范围内适当地设定开口部的面积。此外，上述上限值及下限值可以任意组合。另外，可以将受光元件310的受光区域换称为分隔壁416的开口部。
[0374]
另外，从平面来看，遮光层358的重叠于受光元件310的开口部的中心也可以与受光元件310的受光区域的中心偏离。并且，从平面来看，遮光层358的开口部也可以不与受光元件310的受光区域重叠。由此，可以在受光元件310中仅接收经过遮光层358的开口部的倾斜方向的光。由此，可以高效地限制入射到受光元件310的光的范围，而可以拍摄清晰图像。
[0375]
〔结构例子2-4〕
[0376]
图13a所示的显示装置300d的与上述显示装置300a主要不同之处是：缓冲层312不是公共层。
[0377]
受光元件310包括像素电极311、缓冲层312、活性层313、缓冲层314及公共电极315。发光元件390包括像素电极391、缓冲层392、发光层393、缓冲层314及公共电极315。活性层313、缓冲层312、发光层393及缓冲层392都具有岛状顶面形状。
[0378]
缓冲层312和缓冲层392可以包含不同材料，也可以包含相同材料。
[0379]
如此，通过分别形成发光元件390和受光元件310中的缓冲层，提高用于发光元件390及受光元件310的缓冲层的材料的选择自由度，由此更容易实现优化。另外，与分别形成发光元件390和受光元件310时相比，通过将缓冲层314及公共电极315形成为公共层，制造工序简化，而可以缩减制造成本。
[0380]
〔结构例子2-5〕
[0381]
图13b所示的显示装置300e的与上述显示装置300a主要不同之处是：缓冲层314不是公共层。
[0382]
受光元件310包括像素电极311、缓冲层312、活性层313、缓冲层314及公共电极315。发光元件390包括像素电极391、缓冲层312、发光层393、缓冲层394及公共电极315。活性层313、缓冲层314、发光层393及缓冲层394都具有岛状顶面形状。
[0383]
缓冲层314和缓冲层394可以包含不同材料，也可以包含相同材料。
[0384]
如此，通过分别形成发光元件390和受光元件310中的缓冲层，提高用于发光元件390及受光元件310的缓冲层的材料的选择自由度，由此更容易实现优化。另外，与分别形成
发光元件390和受光元件310时相比，通过将缓冲层312及公共电极315形成为公共层，制造工序简化，而可以缩减制造成本。
[0385]
〔结构例子2-6〕
[0386]
图13c所示的显示装置300f的与上述显示装置300a主要不同之处是：缓冲层312及缓冲层314不是公共层。
[0387]
受光元件310包括像素电极311、缓冲层312、活性层313、缓冲层314及公共电极315。发光元件390包括像素电极391、缓冲层392、发光层393、缓冲层394及公共电极315。缓冲层312、活性层313、缓冲层314、缓冲层392、发光层393及缓冲层394都具有岛状顶面形状。
[0388]
如此，通过分别形成发光元件390和受光元件310中的缓冲层，提高用于发光元件390及受光元件310的缓冲层的材料的选择自由度，由此更容易实现优化。另外，与分别形成发光元件390和受光元件310时相比，通过将公共电极315形成为公共层，制造工序简化，而可以缩减制造成本。
[0389]
[显示装置的结构例子3]
[0390]
以下说明本发明的一个方式的显示装置的详细结构。在此，特别说明包括受发光元件及发光元件的显示装置的例子。
[0391]
注意，以下有时关于与上述重复的部分参照上述记载而省略说明。
[0392]
〔结构例子3-1〕
[0393]
图14a是显示装置300g的截面图。显示装置300g包括受发光元件390sr、发光元件390g及发光元件390b。
[0394]
受发光元件390sr具有作为发射红色光321r的发光元件的功能及作为接收光322的光电转换元件的功能。发光元件390g可以发射绿色光321g。发光元件390b可以发射蓝色光321b。
[0395]
受发光元件390sr包括像素电极311、缓冲层312、活性层313、发光层393r、缓冲层314及公共电极315。发光元件390g包括像素电极391g、缓冲层312、发光层393g、缓冲层314及公共电极315。发光元件390b包括像素电极391b、缓冲层312、发光层393b、缓冲层314及公共电极315。
[0396]
缓冲层312、缓冲层314及公共电极315是受发光元件390sr、发光元件390g及发光元件390b共通使用的层(公共层)且跨着受发光元件390sr、发光元件390g及发光元件390b地设置。活性层313、发光层393r、发光层393g、发光层393b都具有岛状的顶面形状。注意，在图14中示出活性层313及发光层393r的叠层体、发光层393g及发光层393b彼此离开，但是也可以具有相邻的两个重叠的区域。
[0397]
另外，与上述显示装置300d、显示装置300e或显示装置300f同样，也可以采用缓冲层312和缓冲层314中的一方或双方不被用作公共层。
[0398]
像素电极311与晶体管331的源极和漏极中的一方电连接。像素电极391g与晶体管332g的源极和漏极中的一方电连接。像素电极391b与晶体管332b的源极和漏极中的一方电连接。
[0399]
通过采用上述结构，可以实现更高分辨率的显示装置。
[0400]
〔结构例子3-2〕
[0401]
图14b所示的显示装置300h与上述显示装置300g不同之处主要在于发光元件
390sr的结构。
[0402]
受发光元件390sr包括受发光层318r代替活性层313及发光层393r。
[0403]
受发光层318r是兼具有作为发光层的功能和作为活性层的功能的层。例如，可以使用包括上述发光物质、n型半导体及p型半导体的层。
[0404]
通过采用上述结构可以进一步简化制造工序，所以容易实现低成本化。
[0405]
[显示装置的结构例子4]
[0406]
以下说明本发明的一个方式的显示装置的更具体的结构。
[0407]
图15是显示装置400的立体图，图16a是显示装置400的截面图。
[0408]
显示装置400具有贴合衬底353与衬底354的结构。在图15中，以虚线表示衬底354。
[0409]
显示装置400包括显示部362、电路364及布线365等。图15示出显示装置400中安装有ic(集成电路)373及fpc372的例子。因此，也可以将图15所示的结构称为包括显示装置400、ic及fpc的显示模块。
[0410]
作为电路364，例如可以使用扫描线驱动电路。
[0411]
布线365具有对显示部362及电路364供应信号及电力的功能。该信号及电力从外部经由fpc372输入到布线365，或者从ic373输入到布线365。
[0412]
图15示出通过cog(chip on glass：玻璃覆晶封装)方式或cof(chip on film：薄膜覆晶封装)方式等在衬底353上设置ic373的例子。作为ic373，例如可以使用包括扫描线驱动电路或信号线驱动电路等的ic。注意，显示装置400及显示模块不一定必须设置有ic。此外，也可以将ic利用cof方式等安装于fpc。
[0413]
图16a示出图15所示的显示装置400的包括fpc372的区域的一部分、包括电路364的区域的一部分、包括显示部362的区域的一部分及包括端部的区域的一部分的截面的一个例子。
[0414]
图16所示的显示装置400在衬底353与衬底354之间包括晶体管408、晶体管409、晶体管410、发光元件390及受光元件310等。
[0415]
衬底354和保护层395隔着粘合层342粘合，显示装置400具有固体密封结构。
[0416]
衬底353和绝缘层412被粘合层355贴合。
[0417]
显示装置400的制造方法是如下。首先，设置有绝缘层412、各晶体管、受光元件310及发光元件390等的制造衬底和设置有遮光层358等的衬底354被粘合层342贴合。然后，使用粘合层355在剥离制造衬底而露出的面上贴合衬底353，由此将形成在制造衬底上的各构成要素转置到衬底353。衬底353及衬底354优选各自具有柔性。因此，可以提高显示装置400的柔性。
[0418]
发光元件390具有从绝缘层414一侧依次层叠有像素电极391、缓冲层312、发光层393、缓冲层314及公共电极315的叠层结构。像素电极391通过形成在绝缘层414中的开口与晶体管408的源极和漏极中的一个连接。晶体管408具有控制流过发光元件390的电流的功能。
[0419]
受光元件310具有从绝缘层414一侧依次层叠有像素电极311、缓冲层312、活性层313、缓冲层314及公共电极315的叠层结构。像素电极311通过形成在绝缘层414中的开口与晶体管409的源极和漏极中的一个连接。晶体管409具有控制储存在受光元件310中的电荷的传送的功能。
[0420]
发光元件390将光发射到衬底354一侧。此外，受光元件310经过衬底354及粘合层342接收光。衬底354优选使用对可见光的透过性高的材料。
[0421]
像素电极311及像素电极391可以使用同一材料及同一工序形成。缓冲层312、缓冲层314及公共电极315共同用于受光元件310和发光元件390。除了活性层313及发光层393以外，受光元件310和发光元件390可以共同使用其他层。由此，可以在不需大幅度增加制造工序的情况下在显示装置400内设置受光元件310。
[0422]
衬底354的衬底353一侧的面设置有遮光层358。遮光层358在与发光元件390重叠的位置及与受光元件310重叠的位置包括开口。通过设置遮光层358，可以控制受光元件310检测光的范围。如上所述那样，优选的是，通过调整设置在与受光元件310重叠的位置的遮光层的开口的位置及面积来控制入射到受光元件310的光。此外，通过设置遮光层358，可以抑制光从发光元件390不经过对象物直接入射到受光元件310。由此，可以实现噪声少且灵敏度高的传感器。
[0423]
像素电极311及像素电极391的端部被分隔壁416覆盖。像素电极311及像素电极391包含反射可见光的材料，而公共电极315包含透过可见光的材料。
[0424]
图16a示出具有活性层313的一部分与发光层393的一部分重叠的区域的例子。活性层313与发光层393重叠的部分优选重叠于遮光层358及分隔壁416。
[0425]
晶体管408、晶体管409及晶体管410都设置在衬底353上。这些晶体管可以使用同一材料及同一工序形成。
[0426]
衬底353上隔着粘合层355依次设置有绝缘层412、绝缘层411、绝缘层425、绝缘层415、绝缘层418及绝缘层414。绝缘层411及绝缘层425各自的一部分被用作各晶体管的栅极绝缘层。绝缘层415及绝缘层418以覆盖晶体管的方式设置。绝缘层414以覆盖晶体管的方式设置，并被用作平坦化层。此外，对栅极绝缘层的个数及覆盖晶体管的绝缘层的个数没有特别的限制，可以为一个，也可以为两个以上。
[0427]
优选的是，将水或氢等杂质不容易扩散的材料用于覆盖晶体管的绝缘层中的至少一个。由此，可以将绝缘层用作阻挡层。通过采用这种结构，可以有效地抑制杂质从外部扩散到晶体管中，从而可以提高显示装置的可靠性。
[0428]
作为绝缘层411、绝缘层412、绝缘层425、绝缘层415及绝缘层418优选使用无机绝缘膜。作为无机绝缘膜，例如可以使用氮化硅膜、氧氮化硅膜、氧化硅膜、氮氧化硅膜、氧化铝膜、氮化铝膜等。此外，也可以使用氧化铪膜、氧氮化铪膜、氮氧化铪膜、氧化钇膜、氧化锆膜、氧化镓膜、氧化钽膜、氧化镁膜、氧化镧膜、氧化铈膜及氧化钕膜等。此外，也可以层叠上述绝缘膜中的两个以上。
[0429]
这里，有机绝缘膜的阻挡性在很多情况下低于无机绝缘膜。因此，有机绝缘膜优选在显示装置400的端部附近包括开口。在图16所示的区域428中，开口形成在绝缘层414中。由此，可以抑制从显示装置400的端部通过有机绝缘膜进入杂质。此外，也可以以其端部位于显示装置400的端部的内侧的方式形成有机绝缘膜，以保护有机绝缘膜不暴露于显示装置400的端部。
[0430]
在显示装置400的端部附近的区域428中，优选绝缘层418与保护层395通过绝缘层414的开口彼此接触。尤其是，特别优选绝缘层418含有的无机绝缘膜与保护层395含有的无机绝缘膜彼此接触。由此，可以抑制杂质从外部通过有机绝缘膜混入显示部362。因此，可以
提高显示装置400的可靠性。
[0431]
用作平坦化层的绝缘层414优选使用有机绝缘膜。作为能够用于有机绝缘膜的材料，例如可以使用丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、环氧树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺酰胺树脂、硅氧烷树脂、苯并环丁烯类树脂、酚醛树脂及这些树脂的前体等。
[0432]
通过设置覆盖发光元件390、受光元件310的保护层395，可以抑制水等杂质进入到发光元件390、受光元件310中并提高它们的可靠性。
[0433]
保护层395可以具有单层结构，也可以具有叠层结构。例如，保护层395也可以具有有机绝缘膜和无机绝缘膜的叠层结构。此时，无机绝缘膜的端部优选延伸到有机绝缘膜的端部的外侧。
[0434]
图16b是可以被用作晶体管408、晶体管409及晶体管410的晶体管401a的截面图。
[0435]
晶体管401a设置在绝缘层412(未图示)上，并包括被用作第一栅极的导电层421、被用作第一栅极绝缘层的绝缘层411、半导体层431、被用作第二栅极绝缘层的绝缘层425以及被用作第二栅极的导电层423。绝缘层411位于导电层421和半导体层431之间。绝缘层425位于导电层423和半导体层431之间。
[0436]
半导体层431具有区域431i及一对区域431n。区域431i被用作沟道形成区域。一对区域431n的一方被用作源极，另一方被用作漏极。区域431n的载流子浓度和导电性高于区域431i。导电层422a及导电层422b通过设置在绝缘层418及绝缘层415中的开口与区域431n连接。
[0437]
图16c是可以被用作晶体管408、晶体管409及晶体管410的晶体管401b的截面图。另外，图16示出没有设置绝缘层415的例子。在晶体管401b中，绝缘层425与导电层423同样地被加工，绝缘层418与区域431n接触。
[0438]
对本实施方式的显示装置所包括的晶体管结构没有特别的限制。例如，可以采用平面型晶体管、交错型晶体管或反交错型晶体管等。此外，晶体管都可以具有顶栅结构或底栅结构。或者，也可以在形成沟道的半导体层上下设置栅极。
[0439]
作为晶体管408、晶体管409及晶体管410，采用两个栅极夹持形成沟道的半导体层的结构。此外，也可以连接两个栅极，并通过对该两个栅极供应同一信号，来驱动晶体管。或者，通过对两个栅极中的一个施加用来控制阈值电压的电位，对另一个施加用来进行驱动的电位，可以控制晶体管的阈值电压。
[0440]
对用于晶体管的半导体材料的结晶性也没有特别的限制，可以使用非晶半导体、单晶半导体或具有结晶性的半导体(微晶半导体、多晶半导体或其一部分具有结晶区域的半导体)。当使用具有结晶性的半导体时可以抑制晶体管的特性劣化，所以是优选的。
[0441]
晶体管的半导体层优选使用金属氧化物(也称为氧化物半导体)。此外，晶体管的半导体层也可以包含硅。作为硅，可以举出非晶硅、结晶硅(低温多晶硅、单晶硅等)等。
[0442]
例如，半导体层优选包含铟、m(m为选自镓、铝、硅、硼、钇、锡、铜、钒、铍、钛、铁、镍、锗、锆、钼、镧、铈、钕、铪、钽、钨和镁中的一种或多种)和锌。尤其是，m优选为选自铝、镓、钇和锡中的一种或多种。
[0443]
尤其是，作为半导体层，优选使用包含铟(in)、镓(ga)和锌(zn)的氧化物(也记载为igzo)。
[0444]
当半导体层为in-m-zn氧化物时，优选该in-m-zn氧化物的in的原子数比为m的原
子数比以上。作为这种in-m-zn氧化物的金属元素的原子数比，可以举出in：m：zn＝1：1：1或其附近的组成、in：m：zn＝1：1：1.2或其附近的组成、in：m：zn＝2：1：3或其附近的组成、in：m：zn＝3：1：2或其附近的组成、in：m：zn＝4：2：3或其附近的组成、in：m：zn＝4：2：4.1或其附近的组成、in：m：zn＝5：1：3或其附近的组成、in：m：zn＝5：1：6或其附近的组成、in：m：zn＝5：1：7或其附近的组成、in：m：zn＝5：1：8或其附近的组成、in：m：zn＝6：1：6或其附近的组成、in：m：zn＝5：2：5或其附近的组成等。注意，附近的组成包括所希望的原子数比的
±
30％的范围。
[0445]
例如，当记载为原子数比为in：ga：zn＝4：2：3或其附近的组成时包括如下情况：in的原子数比为4时，ga的原子数比为1以上且3以下，zn的原子数比为2以上且4以下。此外，当记载为原子数比为in：ga：zn＝5：1：6或其附近的组成时包括如下情况：in的原子数比为5时，ga的原子数比大于0.1且为2以下，zn的原子数比为5以上且7以下。此外，当记载为原子数比为in：ga：zn＝1：1：1或其附近的组成时包括如下情况：in的原子数比为1时，ga的原子数比大于0.1且为2以下，zn的原子数比大于0.1且为2以下。
[0446]
电路364所包括的晶体管410和显示部362所包括的晶体管408及晶体管409可以具有相同的结构，也可以具有不同的结构。电路364所包括的多个晶体管可以具有相同的结构，也可以具有两种以上的不同结构。与此同样，显示部362所包括的多个晶体管可以具有相同的结构，也可以具有两种以上的不同结构。
[0447]
衬底353的不与衬底354重叠的区域中设置有连接部404。在连接部404中，布线365通过导电层366及连接层442与fpc372电连接。在连接部404的顶面上对与像素电极311及像素电极391相同的导电膜进行加工来获得的导电层366露出。因此，通过连接层442可以使连接部404与fpc372电连接。
[0448]
此外，可以在衬底354的外侧的表面上配置各种光学构件。作为光学构件，可以使用偏振片、相位差板、光扩散层(扩散薄膜等)、防反射层及聚光薄膜(condensing film)等。此外，在衬底354的外侧也可以配置抑制尘埃的附着的抗静电膜、不容易被弄脏的具有拒水性的膜、抑制使用时的损伤的硬涂膜、缓冲层等。
[0449]
通过将具有柔性的材料用于衬底353及衬底354，可以提高显示装置的柔性。另外，不局限于此，衬底353及衬底354可以使用玻璃、石英、陶瓷、蓝宝石以及树脂等。
[0450]
作为粘合层，可以使用紫外线固化粘合剂等光固化粘合剂、反应固化粘合剂、热固化粘合剂、厌氧粘合剂等各种固化粘合剂。作为这些粘合剂，可以举出环氧树脂、丙烯酸树脂、硅酮树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、酰亚胺树脂、pvc(聚氯乙烯)树脂、pvb(聚乙烯醇缩丁醛)树脂、eva(乙烯-醋酸乙烯酯)树脂等。尤其是，优选使用环氧树脂等透湿性低的材料。此外，也可以使用两液混合型树脂。此外，也可以使用粘合薄片等。
[0451]
作为连接层，可以使用各向异性导电膜(acf：anisotropic conductive film)、各向异性导电膏(acp：anisotropic conductive paste)等。
[0452]
作为可用于晶体管的栅极、源极及漏极和构成显示装置的各种布线及电极等导电层的材料，可以举出铝、钛、铬、镍、铜、钇、锆、钼、银、钽或钨等金属或者以上述金属为主要成分的合金等。可以使用包含这些材料的膜的单层或叠层。
[0453]
此外，作为具有透光性的导电材料，可以使用氧化铟、铟锡氧化物、铟锌氧化物、氧化锌、包含镓的氧化锌等导电氧化物或石墨烯。或者，可以使用金、银、铂、镁、镍、钨、铬、钼、
铁、钴、铜、钯或钛等金属材料或者包含该金属材料的合金材料等。或者，也可以使用该金属材料的氮化物(例如，氮化钛)等。此外，当使用金属材料、合金材料(或者它们的氮化物)时，优选将其形成得薄到具有透光性。此外，可以使用上述材料的叠层膜作为导电层。例如，通过使用银和镁的合金与铟锡氧化物的叠层膜等，可以提高导电性，所以是优选的。上述材料也可以用于构成显示装置的各种布线及电极等的导电层、发光元件及受光元件(或者受发光元件)所包括的导电层(被用作像素电极、公共电极的导电层)等。
[0454]
作为可用于各绝缘层的绝缘材料，例如可以举出丙烯酸树脂或环氧树脂等树脂、无机绝缘材料如氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氮化硅或氧化铝等。
[0455]
本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。
[0456]
(实施方式3)
[0457]
在本实施方式中，说明可用于本发明的一个方式的显示装置的电路。
[0458]
图17a是根据本发明的一个方式的显示装置的像素的方框图。
[0459]
像素包括oled、opd(organic photo diode：有机光电二极管)、传感器电路(记为sensing circuit)、驱动晶体管(记为driving transistor)及选择晶体管(记为switching transistor)。
[0460]
oled所发射的光在对象物(记为object)上反射，opd接收其反射光，由此可以拍摄对象物。本发明的一个方式可以被用作触摸传感器、图像传感器、图像扫描仪等。本发明的一个方式通过拍摄指纹、掌纹、血管(静脉)等可以用于生物识别。另外，也可以拍摄照片、记载有文字等的印刷品、或物体等的表面而将它们作为图像数据取得。
[0461]
驱动晶体管和选择晶体管构成用来驱动oled的驱动电路。驱动晶体管具有控制流过oled的电流的功能，而oled可以以对应于该电流的亮度发光。选择晶体管具有控制像素的选择或非选择的功能。根据经过选择晶体管从外部输入的视频数据(记为video data)的值(例如，电压值)而流过驱动晶体管及oled的电流大小被控制，由此可以以所希望的发光亮度使oled发光。
[0462]
传感器电路相当于用来控制opd的工作的驱动电路。借助于传感器电路，可以控制如下工作：使opd的电极的电位复位的复位工作；根据被照射的光量将电荷储存到opd的曝光工作；将储存在opd的电荷传送到传感器电路内的节点的传送工作；以及向外部读出电路作为感测数据(记为sensing data)输出对应于该电荷的大小的信号(例如，电压或电流)的读出工作等。
[0463]
图17b所示的像素的与上述像素主要不同之处是：包括与驱动晶体管连接的存储器部(memory)。
[0464]
存储器部被供应权重数据(weight data)。驱动晶体管被供应将经过选择晶体管被输入的视频数据和保持在存储器部的权重数据加在一起的数据。借助于保持在存储器部的权重数据，可以使oled的亮度从仅被供应视频数据时的亮度改变。具体而言，可以提高或降低oled的亮度。例如，通过提高oled的亮度，可以提高传感器的受光灵敏度。
[0465]
图17c示出可用于上述传感器电路的像素电路的一个例子。
[0466]
图17c所示的像素电路pix1包括受光元件pd、晶体管m1、晶体管m2、晶体管m3、晶体管m4及电容器c1。这里，示出使用光电二极管作为受光元件pd的例子。
[0467]
受光元件pd的阴极与布线v1电连接，阳极与晶体管m1的源极和漏极中的一个电连接。晶体管m1的栅极与布线tx电连接，源极和漏极中的另一个与电容器c1的一个电极、晶体管m2的源极和漏极中的一个及晶体管m3的栅极电连接。晶体管m2的栅极与布线res电连接，源极和漏极中的另一个与布线v2电连接。晶体管m3的源极和漏极中的一个与布线v3电连接，源极和漏极中的另一个与晶体管m4的源极和漏极中的一个电连接。晶体管m4的栅极与布线se电连接，源极和漏极中的另一个与布线out1电连接。
[0468]
布线v1、布线v2及布线v3各自被供应恒定电位。当以反向偏压驱动受光元件pd时，将低于布线v1的电位供应到布线v2。晶体管m2被供应到布线res的信号控制，使得连接于晶体管m3的栅极的节点的电位复位至供应到布线v2的电位。晶体管m1被供应到布线tx的信号控制，使得控制将储存在受光元件pd的电荷传送到上述节点的时序。晶体管m3被用作根据上述节点的电位进行输出的放大晶体管。晶体管m4被供应到布线se的信号控制，并被用作选择晶体管，该选择晶体管用来使用连接于布线out1的外部电路读出根据上述节点的电位的输出。
[0469]
在此，受光元件pd相当于上述opd。另外，布线out1所输出的电位或电流相当于上述感测数据。
[0470]
图17d示出用来驱动上述oled的像素电路的一个例子。
[0471]
图17d所示的像素电路pix2包括发光元件el、晶体管m5、晶体管m6、晶体管m7及电容器c2。这里，示出使用发光二极管作为发光元件el的例子。尤其是，作为发光元件el，优选使用有机el元件。
[0472]
发光元件el相当于上述oled，晶体管m5相当于上述选择晶体管，晶体管m6相当于上述驱动晶体管。另外，布线vs相当于被输入上述视频数据的布线。
[0473]
晶体管m5的栅极与布线vg电连接，源极和漏极中的一个与布线vs电连接，源极和漏极中的另一个与电容器c2的一个电极及晶体管m6的栅极电连接。晶体管m6的源极和漏极中的一个与布线v4电连接，源极和漏极中的另一个与发光元件el的阳极及晶体管m7的源极和漏极中的一个电连接。晶体管m7的栅极与布线ms电连接，源极和漏极中的另一个与布线out2电连接。发光元件el的阴极与布线v5电连接。
[0474]
布线v4及布线v5各自被供应恒定电位。可以将发光元件el的阳极一侧和阴极一侧分别设定为高电位和低于阳极一侧的电位。晶体管m5被供应到布线vg的信号控制，用作用来控制像素电路pix2的选择状态的选择晶体管。此外，晶体管m6用作根据供应到栅极的电位控制流过发光元件el的电流的驱动晶体管。当晶体管m5处于导通状态时，供应到布线vs的电位被供应到晶体管m6的栅极，可以根据该电位控制发光元件el的发光亮度。晶体管m7被供应到布线ms的信号控制，并具有使晶体管m6与发光元件el之间的电位成为供应到布线out2的电位的功能和将晶体管m6与发光元件el之间的电位通过布线out2输出到外部的功能的一方或双方。
[0475]
图17e示出可用于图17b所示的结构的包括存储器部的像素电路的一个例子。
[0476]
图17e所示的像素电路pix3具有对上述像素电路pix2追加晶体管m8及电容器c3的结构。另外，在像素电路pix3中，上述像素电路pix2中的布线vs及布线vg分别为布线vs1及布线vg1。
[0477]
晶体管m8的栅极与布线vg2电连接，源极和漏极中的一个与布线vs2电连接，其中
另一个与电容器c3的一个电极电连接。电容器c3的另一个电极与晶体管m6的栅极、电容器c2的一个电极及晶体管m5的源极和漏极中的另一个电连接。
[0478]
布线vs1相当于被供应上述视频数据的布线。布线vs2相当于被供应上述权重数据的布线。连接于晶体管m6的栅极的节点相当于上述存储器部。
[0479]
对像素电路pix3的工作方法例子进行说明。首先，通过晶体管m5从布线vs1向连接于晶体管m6的栅极的节点写入第一电位。然后，使晶体管m5成为非导通状态，由此该节点成为浮动状态。接着，通过晶体管m8从布线vs2向电容器c3的一个电极写入第二电位。由此，通过电容器c3的电容耦合，上述节点的电位根据第二电位从第一电位变为第三电位。然后，对应于第三电位的电流流过晶体管m6及发光元件el，由此发光元件el以对应于该电位的亮度发光。
[0480]
在本实施方式的显示装置中，也可以使发光元件以脉冲方式发光，以显示图像。通过缩短发光元件的驱动时间，可以降低显示面板的耗电量并抑制发热。尤其是，有机el元件的频率特性优异，所以是优选的。例如，频率可以为1khz以上且100mhz以下。另外，也可以使用改变脉冲宽度来使其发光的驱动方法(也称为duty驱动)。
[0481]
这里，像素电路pix1所包括的晶体管m1、晶体管m2、晶体管m3及晶体管m4、像素电路pix2所包括的晶体管m5、晶体管m6及晶体管m7以及像素电路pix3所包括的晶体管m8优选使用形成其沟道的半导体层含有金属氧化物(氧化物半导体)的晶体管。
[0482]
此外，晶体管m1至晶体管m8也可以使用形成其沟道的半导体含有硅的晶体管。尤其是，通过使用单晶硅、多晶硅等结晶性高的硅，可以实现高场效应迁移率，能够进行更高速度的工作，所以是优选的。
[0483]
此外，晶体管m1至晶体管m8中的一个以上可以使用含有氧化物半导体的晶体管，除此以外的晶体管可以使用含有硅的晶体管。
[0484]
例如，被用作保持电荷的开关的晶体管m1、晶体管m2、晶体管m5、晶体管m7、晶体管m8优选使用关态电流极低的采用氧化物半导体的晶体管。此时，其他一个以上的晶体管可以使用采用硅的晶体管。
[0485]
注意，在像素电路pix1、像素电路pix2及像素电路pix3中，将晶体管表示为n沟道型晶体管，但也可以使用p沟道型晶体管。另外，也可以采用混合n沟道型晶体管和p沟道型晶体管的结构。
[0486]
本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。
[0487]
(实施方式4)
[0488]
在本实施方式中，参照附图说明作为易于实现大型化的显示面板的一个方式的叠层面板的结构例子及其应用例子。
[0489]
本发明的一个方式是一种显示面板，其中通过以其一部分重叠的方式配置多个显示面板可以实现大型化。另外，重叠的两个显示面板中至少位于显示面一侧(上侧)的显示面板具有相邻显示部并透过可见光的部分。重叠设置配置于下侧的显示面板的像素和配置于上侧的显示面板的透过可见光的部分。由此，可以在从显示面一侧看两个显示面板时(在俯视时)在它们上无缝连续地显示图像。
[0490]
例如，本发明的一个方式是包括第一显示面板及第二显示面板的叠层面板。第一
显示面板包括第一区域，第一区域包括第一像素及第二像素。第二显示面板包括第二区域、第三区域及第四区域。第二区域包括第三像素，第三区域具有透过可见光的功能，第四区域具有遮挡可见光的功能。第一显示面板的第二像素和第二显示面板的第三区域具有彼此重叠的区域。第二像素的开口率优选比第一像素的开口率大。
[0491]
作为上述第一显示面板和第二显示面板中的一方或双方，可以使用上面所示的具有发光元件及受光元件的显示装置。也可以说，上述第一像素、第二像素和第三像素中的至少一个包括发光元件及受光元件。
[0492]
更具体地说，例如可以采用如下结构。
[0493]
[结构例子1]
[0494]
〔显示面板〕
[0495]
图18a是包括在本发明的一个方式的显示装置中的显示面板500的俯视示意图。
[0496]
显示面板500具有显示区域501、相邻于显示区域501并透过可见光的区域510以及具有遮挡可见光的部分的区域520。图18a示出显示面板500设置有fpc(flexible printed circuit：柔性印刷电路)512的例子。
[0497]
在此，单个显示面板500也可以在显示区域501上显示图像。并且，单个显示面板500也可以由显示区域501拍摄图像。
[0498]
区域510例如也可以设置有构成显示面板500的一对衬底及夹在该一对衬底间的用来密封显示元件的密封剂等。此时，作为设置在区域510中的构件使用对可见光具有透光性的材料。
[0499]
区域520例如设置有电连接于显示区域501中的像素的布线。另外，除了上述布线之外还可以设置有用来驱动像素的驱动电路(扫描线驱动电路、信号线驱动电路等)或保护电路等电路。另外，区域520还包括设置有电连接于fpc512的端子(也称为连接端子)以及电连接于该端子的布线等的区域。
[0500]
关于显示面板的截面结构例子等的详细说明可以参照实施方式1、2。
[0501]
〔叠层面板〕
[0502]
本发明的一个方式的叠层面板550具有多个上述显示面板500。图18b是具有三个显示面板的叠层面板550的俯视示意图。
[0503]
注意，在区别说明每个显示面板、每个显示面板所包括的构成要素或与每个显示面板有关的构成要素的情况下，下面在符号后面附加字母。当没有特别说明时，对以其一部分彼此重叠的方式设置的多个显示面板中配置在最下侧(与显示面相反一侧)的显示面板及其构成要素等附加“a”，对配置在其上侧的一个以上的显示面板及其构成要素等依次以字母顺序在符号后面附加字母。另外，当没有特别说明时，即使在说明具备多个显示面板的结构的情况下，若说明的是在每个显示面板或构成要素等中共同的事项，也省略字母来进行说明。
[0504]
图18b所示的叠层面板550具有显示面板500a、显示面板500b及显示面板500c。
[0505]
显示面板500b的一部分重叠于显示面板500a的上侧(显示面一侧)。具体而言，显示面板500a的显示区域501a与显示面板500b的透过可见光的区域510b重叠，且显示面板500a的显示区域501a与显示面板500b的遮挡可见光的区域520b不重叠。
[0506]
另外，显示面板500c的一部分重叠于显示面板500b的上侧(显示面一侧)。具体而
言，显示面板500b的显示区域501b与显示面板500c的透过可见光的区域510c重叠，且显示面板500b的显示区域501b与显示面板500c的遮挡可见光的区域520c不重叠。
[0507]
透过可见光的区域510b重叠于显示区域501a上，因此可以从显示面一侧看到整个显示区域501a。同样地，区域510c重叠于显示区域501b，因此可以从显示面一侧看到整个显示区域501b。因此，可以将显示区域501a、显示区域501b及显示区域501c无缝配置的区域用作叠层面板550的显示区域551。
[0508]
叠层面板550可以根据显示面板500的个数扩大显示区域551。此时，通过将具有摄像功能的显示面板(即包括具有发光元件和受光元件的像素的显示面板)用作所有显示面板500，可以将整个显示区域551用作摄像区域。
[0509]
注意，不局限于此，也可以组合具有摄像功能的显示面板和没有摄像功能(例如没有受光元件)的显示面板。例如，也可以将具有摄像功能的显示面板仅用于需要的部分并将没有摄像功能的显示面板用于其他部分。
[0510]
[结构例子2]
[0511]
图18b示出在一个方向上重叠配置多个显示面板500的结构，但也可以在纵向和横向这两个方向上重叠配置多个显示面板500。
[0512]
图19a示出区域510的形状与图18a不同的显示面板500的例子。在图19a所示的显示面板500中，沿着显示区域501的两边配置有透过可见光的区域510。
[0513]
图19b是叠层面板550的立体示意图，该叠层面板550在纵向上配置有两个图19a所示的显示面板500，并在横向上配置有两个上述显示面板500。图19c是从与显示面一侧相反一侧看叠层面板550时的立体示意图。
[0514]
在图19b、图19c中，重叠设置有显示面板500a的沿着显示区域501a短边的区域和显示面板500b的区域510b的一部分。另外，重叠设置有显示面板500a的沿着显示区域501a长边的区域和显示面板500c的区域510c的一部分。另外，显示面板500d的区域510d以与显示面板500b的沿着显示区域501b长边的区域及显示面板500c的沿着显示区域501c短边的区域重叠的方式设置。
[0515]
因此，如图19b所示，可以将显示区域501a、显示区域501b、显示区域501c和显示区域501d无缝配置的区域用作叠层面板550的显示区域551。
[0516]
在此，优选的是，作为用于显示面板500的一对衬底使用具有柔性的材料以使显示面板500具有柔性。由此，例如如图19b及图19c中的显示面板500a所示，在fpc512a等设置于显示面一侧时可以弯曲设置有fpc512a一侧的显示面板500a的一部分，来以与相邻的显示面板500b的显示区域501b的下侧重叠的方式配置fpc512a。其结果，可以以与显示面板500b的背面在物理上互不干涉的方式配置fpc512a。另外，当以它们彼此重叠的方式粘合显示面板500a和显示面板500b时不需考虑fpc512a的厚度，所以可以减少显示面板500b的区域510b的顶面与显示面板500a的显示区域501a的顶面之高度差。其结果，可以抑制位于显示区域501a上的显示面板500b的端部被看到。
[0517]
并且，通过使各显示面板500具有柔性，可以以显示面板500b的显示区域501b的顶面高度与显示面板500a的显示区域501a的顶面高度一致的方式平缓弯曲显示面板500b。由此，可以使显示面板500a与显示面板500b重叠的区域附近之外的各显示区域的高度一致，从而可以提高显示在叠层面板550的显示区域551上的图像的显示品质。
[0518]
上面以显示面板500a与显示面板500b的关系为例进行说明，但相邻的两个显示面板之间的关系也是同样的。
[0519]
另外，为了减少相邻的两个显示面板500之间的台阶，显示面板500的厚度优选小。例如，显示面板500的厚度优选为1mm以下，更优选为300μm以下，进一步优选为100μm以下。
[0520]
另外，也可以设置用来保护叠层面板550的显示区域551的衬底(例如，实施方式1中的第二衬底)。此时，该衬底可以在每个显示面板上分别设置，也可以跨着多个显示面板作为一个衬底设置。
[0521]
在此示出层叠四个显示面板500的结构，但通过增大显示面板500的个数，可以实现极大叠层面板。另外，通过改变多个显示面板500的配置方法，作为叠层面板的显示区域的轮廓形状可以采用圆形、椭圆形、多角形等各种形状。另外，通过以立体的方式配置显示面板500，可以实现包括具有立体形状的显示区域的叠层面板。
[0522]
[应用例子]
[0523]
可以沿着房屋或高楼的内壁或外壁、车辆的内部装饰或外部装饰的曲面组装上述叠层面板。图20示出将根据本发明的一个方式的叠层面板安装于车辆的例子。
[0524]
图20示出具备显示部5001的车辆的结构例子。显示部5001采用上述叠层面板。注意，图20示出将显示部5001安装在右侧驾驶车辆上的例子，但不局限于此，也可以将其安装在左侧驾驶车辆上。此时，图20所示的结构的配置的左右互换。
[0525]
在图20中示出配置在驾驶座和副驾驶座的周围的仪表盘5002、方向盘5003及前挡风玻璃5004等。显示部5001配置在仪表盘5002的预定位置(具体而言，驾驶员的周围)，并具有大致t字型的形状。虽然在图20中示出沿着仪表盘5002设置使用多个显示面板5007(显示面板5007a、5007b、5007c及5007d)形成的一个显示部5001的例子，但是显示部5001也可以以分为多个地方的方式配置。
[0526]
另外，在图20中，沿着副驾驶座侧的车门5008a及驾驶座侧的车门5008b的各表面分别设置有显示部5009a及显示部5009b。显示部5009a及显示部5009b各自可以使用一个或多个显示面板形成。
[0527]
显示部5009a与显示部5009b相对地配置，并且显示部5001以连接显示部5009a的端部与显示部5009b的端部的方式设置在仪表盘5002上。由此，显示部5001、显示部5009a及显示部5009b围绕驾驶员及副驾驶座的乘客的前方及两侧。例如，通过在显示部5009a、显示部5001及显示部5009b上显示连屏图像，可以让驾驶员或乘客很有沉浸感。
[0528]
多个显示面板5007也可以具有柔性。在此情况下，可以将显示部5001加工为复杂形状，由此能够实现沿着仪表盘5002等的曲面设置显示部5001的结构及在方向盘的连接部分、仪表的显示部、送风口5006等上没有设置显示部5001的显示区域的结构等。
[0529]
此外，也可以在车辆外部设置用来拍摄侧后方情况的照相机5005。虽然图20示出设置照相机5005代替后视镜的例子，但是也可以设置后视镜和照相机的双方。
[0530]
作为照相机5005，可以使用ccd照相机、cmos照相机。此外，也可以与上述照相机组合地使用红外线照相机。由于随着被摄体的温度变高而红外线照相机的输出电平会变高，因此可以检测或提取人、动物等生物体。
[0531]
可以将照相机5005所拍摄的图像输出到显示面板5007中的任一个或多个。上述显示部5001主要用于辅助车辆的驾驶。通过使用照相机5005拍摄后方的广视角图像并将该图
像显示在面板5007上，可以使驾驶员看到死角区域而防止事故发生。
[0532]
另外，通过使用根据本发明的一个方式的显示系统，可以补偿显示面板5007a、5007b、5007c及5007d之间的接缝的图像的不连贯性。由此，可以实现不容易被看到接缝的图像显示而提高驾驶时的显示部5001的可见度。
[0533]
此外，可以将距离图像传感器设置在汽车的屋顶上等，将使用距离图像传感器获得的图像显示在显示部5001上。作为距离图像传感器，可以使用图像传感器或激光雷达(lidar：light detection and ranging)等。通过将使用图像传感器获得的图像和使用距离图像传感器获得的图像都显示在显示部5001上，可以将更多信息提供给驾驶员而辅助驾驶。
[0534]
显示部5001还可以具有显示地图信息、交通信息、电视图像、dvd图像等的功能。例如，可以以显示面板5007a、5007b、5007c及5007d为一个显示屏幕来显示大尺寸的地图信息。注意，可以根据所显示的图像增加显示面板5007的数量。
[0535]
显示面板5007a、5007b、5007c及5007d所显示的图像可以根据驾驶员的喜好自由地设定。例如，可以将电视图像或dvd图像显示在左侧的显示面板5007d上，将地图信息显示在中央部的显示面板5007b上，将仪表显示在右侧的显示面板5007c上，将音频信息显示在变速杆附近(驾驶座与副驾驶座之间)的显示面板5007a上。此外，通过组合多个显示面板5007，可以对显示部5001附加故障安全的功能。例如，即使由于某种原因某个显示面板5007发生故障，通过改变显示区域，也可以使用其他显示面板5007进行显示。
[0536]
显示部5009a、显示部5009b所显示的图像也可以根据驾驶员或乘客的喜好自由地设定。例如在孩子坐在副驾驶座时，可以在显示部5009a上显示动画等给孩子看的内容。
[0537]
另外，可以在显示部5009a及显示部5009b上显示根据照相机5005所得到的图像合成的与可从车窗看到的景色联动的图像。就是说，也可以在显示部5009a及显示部5009b上给驾驶员及乘客显示车门5008a及车门5008b仿佛是透明的图像。由此，驾驶员及乘客可以享受像自己浮动的感觉。
[0538]
另外，优选将具有摄像功能的显示面板用作显示面板5007a、5007b、5007c和5007d中的至少一个。另外，也可以将具有摄像功能的显示面板还用作设置在显示部5009a及显示部5009b上的显示面板中的一个以上。
[0539]
例如，通过驾驶员触摸该显示面板，车辆可以进行指纹认证、掌纹认证等生物认证。车辆可以具有如下功能：当通过生物认证认证了驾驶员时，将环境调整成个人喜好的环境。例如，优选在认证后进行座椅位置的调整、方向盘位置的调整、照相机5005的方向调整、亮度设定、空调设定、雨刮速度(频率)设定、音响音量设定、音响播放列表的读出等中的一个以上。
[0540]
另外，在通过生物认证认证了驾驶员时，可以使汽车变为可驾驶状态，例如为发动机启动的状态，由此不需要现在必须的钥匙，所以是优选的。
[0541]
本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。
[0542]
(实施方式5)
[0543]
在本实施方式中，说明可用于上述实施方式中说明的晶体管的金属氧化物(也称为氧化物半导体)。
[0544]
金属氧化物优选至少包含铟或锌。尤其优选包含铟及锌。此外，除此之外，优选还包含铝、镓、钇或锡等。此外，也可以包含选自硼、硅、钛、铁、镍、锗、锆、钼、镧、铈、钕、铪、钽、钨、镁和钴等中的一种或多种。
[0545]
此外，金属氧化物可以通过溅射法、有机金属化学气相沉积(mocvd：metal organic chemical vapor deposition)法等化学气相沉积(cvd：chemical vapor deposition)法、原子层沉积(ald：atomic layer deposition)法等形成。
[0546]
《结晶结构的分类》
[0547]
作为氧化物半导体的结晶结构，可以举出非晶(包括completely amorphous)、caac(c-axis-aligned crystalline)、nc(nanocrystalline)、cac(cloud-aligned composite)、单晶(single crystal)及多晶(poly crystal)等。
[0548]
可以使用x射线衍射(xrd：x-ray diffraction)谱对膜或衬底的结晶结构进行评价。例如，可以使用gixd(grazing-incidence xrd)测量测得的xrd谱进行评价。此外，将gixd法也称为薄膜法或seemann-bohlin法。
[0549]
例如，石英玻璃衬底的xrd谱的峰形状大致为左右对称。另一方面，具有结晶结构的igzo膜的xrd谱的峰形状不是左右对称。xrd谱的峰的形状是左右不对称说明膜中或衬底中存在结晶。换言之，除非xrd谱峰形状左右对称，否则不能说膜或衬底处于非晶状态。
[0550]
此外，可以使用纳米束电子衍射法(nbed：nano beam electron diffraction)观察的衍射图案(也称为纳米束电子衍射图案)对膜或衬底的结晶结构进行评价。例如，在石英玻璃衬底的衍射图案中观察到光晕图案，可以确认石英玻璃处于非晶状态。此外，以室温形成的igzo膜的衍射图案中观察到斑点状的图案而没有观察到光晕。因此可以推测，以室温形成的igzo膜处于既不是晶态也不是非晶态的中间态，不能得出该igzo膜是非晶态的结论。
[0551]
《《氧化物半导体的结构》》
[0552]
此外，在注目于氧化物半导体的结构的情况下，有时氧化物半导体的分类与上述分类不同。例如，氧化物半导体可以分类为单晶氧化物半导体和除此之外的非单晶氧化物半导体。作为非单晶氧化物半导体，例如可以举出上述caac-os及nc-os。此外，在非单晶氧化物半导体中包含多晶氧化物半导体、a-like os(amorphous-like oxide semiconductor)及非晶氧化物半导体等。
[0553]
在此，对上述caac-os、nc-os及a-like os的详细内容进行说明。
[0554]
[caac-os]
[0555]
caac-os是包括多个结晶区域的氧化物半导体，该多个结晶区域的c轴取向于特定的方向。此外，特定的方向是指caac-os膜的厚度方向、caac-os膜的被形成面的法线方向、或者caac-os膜的表面的法线方向。此外，结晶区域是具有原子排列的周期性的区域。注意，在将原子排列看作晶格排列时结晶区域也是晶格排列一致的区域。再者，caac-os具有在a-b面方向上多个结晶区域连接的区域，有时该区域具有畸变。此外，畸变是指在多个结晶区域连接的区域中，晶格排列一致的区域和其他晶格排列一致的区域之间的晶格排列的方向变化的部分。换言之，caac-os是指c轴取向并在a-b面方向上没有明显的取向的氧化物半导体。
[0556]
此外，上述多个结晶区域的每一个由一个或多个微小结晶(最大径小于10nm的结
晶)构成。在结晶区域由一个微小结晶构成的情况下，该结晶区域的最大径小于10nm。此外，结晶区域由多个微小结晶构成的情况下，有时该结晶区域的尺寸为几十nm左右。
[0557]
此外，在in-m-zn氧化物(元素m为选自铝、镓、钇、锡和钛等中的一种或多种)中，caac-os有具有层叠有含有铟(in)及氧的层(以下，in层)、含有元素m、锌(zn)及氧的层(以下，(m，zn)层)的层状结晶结构(也称为层状结构)的趋势。此外，铟和元素m可以彼此置换。因此，有时(m，zn)层包含铟。此外，有时in层包含元素m。注意，有时in层包含zn。该层状结构例如在高分辨率tem(transmission electron microscope)图像中被观察作为晶格像。
[0558]
例如，当对caac-os膜使用xrd装置进行结构分析时，在使用θ/2θ扫描的out-of-plane xrd测量中，在2θ＝31
°
或其附近检测出表示c轴取向的峰。注意，表示c轴取向的峰的位置(2θ值)有时根据构成caac-os的金属元素的种类、组成等变动。
[0559]
此外，例如，在caac-os膜的电子衍射图案中观察到多个亮点(斑点)。此外，在以透过样品的入射电子束的斑点(也称为直接斑点)为对称中心时，某一个斑点和其他斑点被观察在点对称的位置。
[0560]
在从上述特定的方向观察结晶区域的情况下，虽然该结晶区域中的晶格排列基本上是六方晶格，但是单位晶格并不局限于正六角形，有是非正六角形的情况。此外，在上述畸变中，有时具有五角形、七角形等晶格排列。此外，在caac-os的畸变附近观察不到明确的晶界(grain boundary)。也就是说，晶格排列的畸变抑制晶界的形成。这可能是由于caac-os因为a-b面方向上的氧原子排列的低密度或因金属原子被取代而使原子间的键合距离产生变化等而能够包容畸变。
[0561]
此外，确认到明确的晶界的结晶结构被称为所谓的多晶(polycrystal)。晶界成为复合中心而载流子被俘获，因而有可能导致晶体管的通态电流的降低、场效应迁移率的降低等。因此，确认不到明确的晶界的caac-os是对晶体管的半导体层提供具有优异的结晶结构的结晶性氧化物之一。注意，为了构成caac-os，优选为包含zn的结构。例如，与in氧化物相比，in-zn氧化物及in-ga-zn氧化物能够进一步抑制晶界的发生，所以是优选的。
[0562]
caac-os是结晶性高且确认不到明确的晶界的氧化物半导体。因此，可以说在caac-os中，不容易发生起因于晶界的电子迁移率的降低。此外，氧化物半导体的结晶性有时因杂质的混入或缺陷的生成等而降低，因此可以说caac-os是杂质或缺陷(氧空位等)少的氧化物半导体。因此，包含caac-os的氧化物半导体的物理性质稳定。因此，包含caac-os的氧化物半导体具有高耐热性及高可靠性。此外，caac-os对制造工序中的高温度(所谓热积存；thermal budget)也很稳定。由此，通过在os晶体管中使用caac-os，可以扩大制造工序的自由度。
[0563]
[nc-os]
[0564]
在nc-os中，微小的区域(例如1nm以上且10nm以下的区域，特别是1nm以上且3nm以下的区域)中的原子排列具有周期性。换言之，nc-os具有微小的结晶。此外，例如，该微小的结晶的尺寸为1nm以上且10nm以下，尤其为1nm以上且3nm以下，将该微小的结晶称为纳米晶。此外，nc-os在不同的纳米晶之间观察不到结晶取向的规律性。因此，在膜整体中观察不到取向性。所以，有时nc-os在某些分析方法中与a-like os或非晶氧化物半导体没有差别。例如，在对nc-os膜使用xrd装置进行结构分析时，在使用θ/2θ扫描的out-of-plane xrd测量中，不检测出表示结晶性的峰。此外，在对nc-os膜进行使用其束径比纳米晶大(例如，
50nm以上)的电子束的电子衍射(也称为选区电子衍射)时，观察到类似光晕图案的衍射图案。另一方面，在对nc-os膜进行使用其束径近于或小于纳米晶的尺寸(例如1nm以上且30nm以下)的电子束的电子衍射(也称为纳米束电子衍射)的情况下，有时得到在以直接斑点为中心的环状区域内观察到多个斑点的电子衍射图案。
[0565]
[a-like os]
[0566]
a-like os是具有介于nc-os与非晶氧化物半导体之间的结构的氧化物半导体。a-like os包含空洞或低密度区域。也就是说，a-like os的结晶性比nc-os及caac-os的结晶性低。此外，a-like os的膜中的氢浓度比nc-os及caac-os的膜中的氢浓度高。
[0567]
《《氧化物半导体的结构》》
[0568]
接着，说明上述cac-os的详细内容。此外，cac-os与材料构成有关。
[0569]
[cac-os]
[0570]
cac-os例如是指包含在金属氧化物中的元素不均匀地分布的构成，其中包含不均匀地分布的元素的材料的尺寸为0.5nm以上且10nm以下，优选为1nm以上且3nm以下或近似的尺寸。注意，在下面也将在金属氧化物中一个或多个金属元素不均匀地分布且包含该金属元素的区域混合的状态称为马赛克状或补丁(patch)状，该区域的尺寸为0.5nm以上且10nm以下，优选为1nm以上且3nm以下或近似的尺寸。
[0571]
再者，cac-os是指其材料分开为第一区域与第二区域而成为马赛克状且该第一区域分布于膜中的结构(下面也称为云状)。就是说，cac-os是指具有该第一区域和该第二区域混合的结构的复合金属氧化物。
[0572]
在此，将相对于构成in-ga-zn氧化物的cac-os的金属元素的in、ga及zn的原子数比的每一个记为[in]、[ga]及[zn]。例如，在in-ga-zn氧化物的cac-os中，第一区域是其[in]大于cac-os膜的组成中的[in]的区域。此外，第二区域是其[ga]大于cac-os膜的组成中的[ga]的区域。此外，例如，第一区域是其[in]大于第二区域中的[in]且其[ga]小于第二区域中的[ga]的区域。此外，第二区域是其[ga]大于第一区域中的[ga]且其[in]小于第一区域中的[in]的区域。
[0573]
具体而言，上述第一区域是以铟氧化物或铟锌氧化物等为主要成分的区域。此外，上述第二区域是以镓氧化物或镓锌氧化物等为主要成分的区域。换言之，可以将上述第一区域称为以in为主要成分的区域。此外，可以将上述第二区域称为以ga为主要成分的区域。
[0574]
注意，有时观察不到上述第一区域和上述第二区域的明确的边界。
[0575]
此外，in-ga-zn氧化物中的cac-os是指如下构成：在包含in、ga、zn及o的材料构成中，部分主要成分为ga的区域与部分主要成分为in的区域无规律地以马赛克状存在。因此，可推测，cac-os具有金属元素不均匀地分布的结构。
[0576]
cac-os例如可以通过在对衬底不进行加热的条件下利用溅射法来形成。在利用溅射法形成cac-os的情况下，作为沉积气体，可以使用选自惰性气体(典型的是氩)、氧气体和氮气体中的任一种或多种。此外，沉积时的沉积气体的总流量中的氧气体的流量比越低越好，例如，优选使沉积时的沉积气体的总流量中的氧气体的流量比为0％以上且低于30％，更优选为0％以上且10％以下。
[0577]
例如，在in-ga-zn氧化物的cac-os中，根据通过能量分散型x射线分析法(edx：energy dispersive x-ray spectroscopy)取得的edx面分析(mapping)图像，可确认到具
有以in为主要成分的区域(第一区域)及以ga为主要成分的区域(第二区域)不均匀地分布而混合的结构。
[0578]
在此，第一区域是具有比第二区域高的导电性的区域。就是说，当载流子流过第一区域时，呈现作为金属氧化物的导电性。因此，当第一区域以云状分布在金属氧化物中时，可以实现高场效应迁移率(μ)。
[0579]
另一方面，第二区域是具有比第一区域高的绝缘性的区域。就是说，当第二区域分布在金属氧化物中时，可以抑制泄漏电流。
[0580]
在将cac-os用于晶体管的情况下，通过起因于第一区域的导电性和起因于第二区域的绝缘性的互补作用，可以使cac-os具有开关功能(控制导通/关闭的功能)。换言之，在cac-os的材料的一部分中具有导电性的功能且在另一部分中具有绝缘性的功能，在材料的整体中具有半导体的功能。通过使导电性的功能和绝缘性的功能分离，可以最大限度地提高各功能。因此，通过将cac-os用于晶体管，可以实现大通态电流(i
on
)、高场效应迁移率(μ)及良好的开关工作。
[0581]
此外，使用cac-os的晶体管具有高可靠性。因此，cac-os最适合于显示装置等各种半导体装置。
[0582]
氧化物半导体具有各种结构及各种特性。本发明的一个方式的氧化物半导体也可以包括非晶氧化物半导体、多晶氧化物半导体、a-like os、cac-os、nc-os、caac-os中的两种以上。
[0583]
《具有氧化物半导体的晶体管》
[0584]
在此，说明将上述氧化物半导体用于晶体管的情况。
[0585]
通过将上述氧化物半导体用于晶体管，可以实现场效应迁移率高的晶体管。此外，可以实现可靠性高的晶体管。
[0586]
优选将载流子浓度低的氧化物半导体用于晶体管。例如，氧化物半导体中的载流子浓度为1
×
10
17
cm-3
以下，优选为1
×
10
15
cm-3
以下，更优选为1
×
10
13
cm-3
以下，进一步优选为1
×
10
11
cm-3
以下，更进一步优选低于1
×
10
10
cm-3
，且1
×
10-9
cm-3
以上。在以降低氧化物半导体膜的载流子浓度为目的的情况下，可以降低氧化物半导体膜中的杂质浓度以降低缺陷态密度。在本说明书等中，将杂质浓度低且缺陷态密度低的状态称为“高纯度本征”或“实质上高纯度本征”。此外，有时将载流子浓度低的氧化物半导体称为“高纯度本征或实质上高纯度本征的氧化物半导体”。
[0587]
因为高纯度本征或实质上高纯度本征的氧化物半导体膜具有较低的缺陷态密度，所以有可能具有较低的陷阱态密度。
[0588]
此外，被氧化物半导体的陷阱态俘获的电荷到消失需要较长的时间，有时像固定电荷那样动作。因此，有时在陷阱态密度高的氧化物半导体中形成沟道形成区域的晶体管的电特性不稳定。
[0589]
因此，为了使晶体管的电特性稳定，降低氧化物半导体中的杂质浓度是有效的。为了降低氧化物半导体中的杂质浓度，优选还降低附近膜中的杂质浓度。作为杂质有氢、氮、碱金属、碱土金属、铁、镍、硅等。
[0590]
《杂质》
[0591]
在此，说明氧化物半导体中的各杂质的影响。
[0592]
在氧化物半导体包含第14族元素之一的硅、碳等时，在氧化物半导体中形成缺陷态。因此，将氧化物半导体中或与氧化物半导体的界面附近的硅或碳的浓度(通过二次离子质谱(sims：secondary ion mass spectrometry)测得的浓度)设定为2
×
10
18
atoms/cm3以下，优选为2
×
10
17
atoms/cm3以下。
[0593]
此外，当氧化物半导体包含碱金属或碱土金属时，有时形成缺陷态而形成载流子。因此，使用包含碱金属或碱土金属的氧化物半导体的晶体管容易具有常开启特性。因此，使通过sims测得的氧化物半导体中的碱金属或碱土金属的浓度为1
×
10
18
atoms/cm3以下，优选为2
×
10
16
atoms/cm3以下。
[0594]
当氧化物半导体包含氮时，容易产生作为载流子的电子，使载流子浓度增高，而n型化。其结果是，在将包含氮的氧化物半导体用于半导体的晶体管容易具有常开启特性。或者，在氧化物半导体包含氮时，有时形成陷阱态。其结果，有时晶体管的电特性不稳定。因此，将利用sims测得的氧化物半导体中的氮浓度设定为低于5
×
10
19
atoms/cm3，优选为5
×
10
18
atoms/cm3以下，更优选为1
×
10
18
atoms/cm3以下，进一步优选为5
×
10
17
atoms/cm3以下。
[0595]
包含在氧化物半导体中的氢与键合于金属原子的氧起反应生成水，因此有时形成氧空位。当氢进入该氧空位时，有时产生作为载流子的电子。此外，有时由于氢的一部分与键合于金属原子的氧键合，产生作为载流子的电子。因此，使用包含氢的氧化物半导体的晶体管容易具有常开启特性。由此，优选尽可能地减少氧化物半导体中的氢。具体而言，在氧化物半导体中，将利用sims测得的氢浓度设定为低于1
×
10
20
atoms/cm3，优选低于1
×
10
19
atoms/cm3，更优选低于5
×
10
18
atoms/cm3，进一步优选低于1
×
10
18
atoms/cm3。
[0596]
通过将杂质被充分降低的氧化物半导体用于晶体管的沟道形成区域，可以使晶体管具有稳定的电特性。
[0597]
本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。
[0598]
(实施方式6)
[0599]
在本实施方式中，使用图21至图23说明本发明的一个方式的电子设备。
[0600]
本发明的一个方式的电子设备可以在显示部中进行摄像或检测触摸操作等。由此，可以提高电子设备的功能性、方便性等。
[0601]
作为本发明的一个方式的电子设备，例如除了电视装置、台式或笔记本型个人计算机、用于计算机等的显示器、数字标牌、弹珠机等大型游戏机等具有较大的屏幕的电子设备以外，还可以举出数码相机、数码摄像机、数码相框、移动电话机、便携式游戏机、便携式信息终端、声音再现装置等。
[0602]
本发明的一个方式的电子设备也可以包括传感器(该传感器具有测量如下因素的功能：力、位移、位置、速度、加速度、角速度、转速、距离、光、液、磁、温度、化学物质、声音、时间、硬度、电场、电流、电压、电力、辐射线、流量、湿度、倾斜度、振动、气味或红外线)。
[0603]
本发明的一个方式的电子设备可以具有各种功能。例如，可以具有如下功能：将各种信息(静态图像、动态图像、文字图像等)显示在显示部上的功能；触摸面板的功能；显示日历、日期或时间等的功能；执行各种软件(程序)的功能；进行无线通信的功能；读出储存在存储介质中的程序或数据的功能；等。
[0604]
图21a所示的电子设备6500是可以被用作智能手机的便携式信息终端设备。
[0605]
电子设备6500包括框体6501、显示部6502、电源按钮6503、按钮6504、扬声器6505、麦克风6506、照相机6507及光源6508等。显示部6502具有触摸面板功能。
[0606]
显示部6502可以使用实施方式2所示的显示装置。
[0607]
图21b是包括框体6501的麦克风6506一侧的端部的截面示意图。
[0608]
框体6501的显示面一侧设置有具有透光性的保护构件6510，被框体6501及保护构件6510包围的空间内设置有显示面板6511、光学构件6512、触摸传感器面板6513、印刷电路板6517、电池6518等。
[0609]
显示面板6511、光学构件6512及触摸传感器面板6513使用粘合层(未图示)固定到保护构件6510。
[0610]
在显示部6502的外侧的区域中，显示面板6511的一部分叠回，且该叠回部分连接有fpc6515。fpc6515安装有ic6516。fpc6515与设置于印刷电路板6517的端子连接。
[0611]
显示面板6511可以使用本发明的一个方式的柔性显示器。由此，可以实现极轻量的电子设备。此外，由于显示面板6511极薄，所以可以在抑制电子设备的厚度的情况下安装大容量的电池6518。此外，通过折叠显示面板6511的一部分以在像素部的背面设置与fpc6515的连接部，可以实现窄边框的电子设备。
[0612]
通过将实施方式2所示的显示装置用于显示面板6511，能够在显示部6502进行摄像。例如，显示面板6511能够拍摄指纹进行指纹识别。
[0613]
显示部6502还包括触摸传感器面板6513，由此可以对显示部6502附加触摸面板功能。例如，触摸传感器面板6513可以利用电容式、电阻膜式、表面声波式、红外线式、光学式、压敏式等各种方式。此外，也可以将显示面板6511用作触摸传感器，在此情况下，不需要设置触摸传感器面板6513。
[0614]
图22a示出电视装置的一个例子。在电视装置7100中，框体7101中组装有显示部7000。在此示出利用支架7103支撑框体7101的结构。
[0615]
可以对显示部7000使用实施方式2所示的显示装置。
[0616]
可以通过利用框体7101所具备的操作开关或者另外提供的遥控操作机7111进行图22a所示的电视装置7100的操作。此外，也可以在显示部7000中具备触摸传感器，也可以通过用手指等触摸显示部7000进行电视装置7100的操作。此外，也可以在遥控操作机7111中具备显示从该遥控操作机7111输出的数据的显示部。通过利用遥控操作机7111所具备的操作键或触摸面板，可以进行频道及音量的操作，并可以对显示在显示部7000上的影像进行操作。
[0617]
此外，电视装置7100具备接收机及调制解调器等。可以通过利用接收机接收一般的电视广播。再者，通过调制解调器连接到有线或无线方式的通信网络，从而进行单向(从发送者到接收者)或双向(发送者和接收者之间或接收者之间等)的信息通信。
[0618]
图22b示出笔记本型个人计算机的一个例子。笔记本型个人计算机7200包括框体7211、键盘7212、指向装置7213、外部连接端口7214等。在框体7211中组装有显示部7000。
[0619]
可以对显示部7000使用实施方式2所示的显示装置。
[0620]
图22c和图22d示出数字标牌的一个例子。
[0621]
图22c所示的数字标牌7300包括框体7301、显示部7000及扬声器7303等。此外，还可以包括led灯、操作键(包括电源开关或操作开关)、连接端子、各种传感器、麦克风等。
[0622]
图22d示出设置于圆柱状柱子7401上的数字标牌7400。数字标牌7400包括沿着柱子7401的曲面设置的显示部7000。
[0623]
显示部7000越大，一次能够提供的信息量越多。显示部7000越大，越容易吸引人的注意，例如可以提高广告宣传效果。
[0624]
通过将触摸面板用于显示部7000，不仅可以在显示部7000上显示静态图像或动态图像，使用者还能够直觉性地进行操作，所以是优选的。此外，在用于提供线路信息或交通信息等信息的用途时，可以通过直觉性的操作提高易用性。
[0625]
如图22c和图22d所示，数字标牌7300或数字标牌7400优选可以通过无线通信与使用者所携带的智能手机等信息终端设备7311或信息终端设备7411联动。例如，显示在显示部7000上的广告信息可以显示在信息终端设备7311或信息终端设备7411的屏幕上。此外，通过操作信息终端设备7311或信息终端设备7411，可以切换显示部7000的显示。
[0626]
在图22c和图22d中，可以对信息终端设备7311或信息终端设备7411的显示部使用实施方式2所示的显示装置。
[0627]
此外，可以在数字标牌7300或数字标牌7400上以信息终端设备7311或信息终端设备7411的屏幕为操作单元(控制器)执行游戏。由此，不特定多个使用者可以同时参加游戏，享受游戏的乐趣。
[0628]
图23a至图23f所示的电子设备包括框体9000、显示部9001、扬声器9003、操作键9005(包括电源开关或操作开关)、连接端子9006、传感器9007(该传感器具有测量如下因素的功能：力、位移、位置、速度、加速度、角速度、转速、距离、光、液、磁、温度、化学物质、声音、时间、硬度、电场、电流、电压、电力、辐射线、流量、湿度、倾斜度、振动、气味或红外线)、麦克风9008等。
[0629]
图23a至图23f所示的电子设备具有各种功能。例如，可以具有如下功能：将各种信息(静态图像、动态图像及文字图像等)显示在显示部上的功能；触摸面板的功能；显示日历、日期或时间等的功能；通过利用各种软件(程序)控制处理的功能；进行无线通信的功能；读出储存在存储介质中的程序或数据并进行处理的功能；等。注意，电子设备可具有的功能不局限于上述功能，而可以具有各种功能。电子设备可以包括多个显示部。此外，也可以在电子设备中设置照相机等而使其具有如下功能：拍摄静态图像或动态图像等，且将所拍摄的图像储存在存储介质(外部存储介质或内置于照相机的存储介质)中的功能；将所拍摄的图像显示在显示部上的功能；等。
[0630]
下面，详细地说明图23a至图23f所示的电子设备。
[0631]
图23a是示出便携式信息终端9101的立体图。可以将便携式信息终端9101例如用作智能手机。注意，在便携式信息终端9101中，也可以设置扬声器9003、连接端子9006、传感器9007等。此外，作为便携式信息终端9101，可以将文字或图像信息等显示在其多个面上。在图23a中示出三个图标9050的例子。此外，可以将以虚线的矩形示出的信息9051显示在显示部9001的其他面上。作为信息9051的一个例子，可以举出提示收到电子邮件、sns、电话等的信息；电子邮件、sns等的标题；电子邮件、sns等的发送者姓名；日期；时间；电池余量；以及天线接收信号强度的显示等。或者，可以在显示有信息9051的位置上显示图标9050等。
[0632]
图23b是示出便携式信息终端9102的立体图。便携式信息终端9102具有将信息显示在显示部9001的三个以上的面上的功能。在此，示出信息9052、信息9053、信息9054分别
显示于不同的面上的例子。例如，在将便携式信息终端9102放在上衣口袋里的状态下，使用者能够确认显示在从便携式信息终端9102的上方看到的位置上的信息9053。使用者可以确认到该显示而无需从口袋里拿出便携式信息终端9102，由此例如能够判断是否接电话。
[0633]
图23c是示出手表型便携式信息终端9200的立体图。便携式信息终端9200例如可以被用作智能手表。此外，显示部9001的显示面弯曲，可沿着其弯曲的显示面进行显示。此外，便携式信息终端9200例如通过与可进行无线通信的耳麦相互通信可以进行免提通话。此外，通过利用连接端子9006，便携式信息终端9200可以与其他信息终端进行数据传输或进行充电等。充电也可以通过无线供电进行。
[0634]
图23d至图23f是示出可以折叠的便携式信息终端9201的立体图。此外，图23d是将便携式信息终端9201展开的状态的立体图、图23f是折叠的状态的立体图、图23e是从图23d的状态和图23f的状态中的一个转换成另一个时中途的状态的立体图。便携式信息终端9201在折叠状态下可携带性好，而在展开状态下因为具有无缝拼接较大的显示区域所以显示的浏览性强。便携式信息终端9201所包括的显示部9001被由铰链9055连结的三个框体9000支撑。显示部9001例如可以在曲率半径0.1mm以上且150mm以下的范围弯曲。
[0635]
本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。
[0636]
[实施例]
[0637]
在本实施例中，说明制造本发明的一个方式的受光元件并评价其特性的结果。
[0638]
在本实施例中，制造两个受光元件(sample a1、a2)。在本实施例中制造的两个受光元件除了活性层的结构以外都具有相同结构。
[0639]
以下示出在本实施例中使用的材料的化学式。
[0640]
[化学式1]
[0641][0642]
表1示出在本实施例中制造的受光元件的具体结构。受光元件的结构可以参照图10a中例示出的受光元件270pd。另外，在本实施例中，在公共电极275上形成缓冲层。
[0643]
[表1]
[0644][0645]
通过利用溅射法沉积厚度为100nm的银(ag)、钯(pd)及铜(cu)的合金(ag-pd-cu
(apc))且利用溅射法沉积厚度为100nm的包含氧化硅的铟锡氧化物(itso)来形成像素电极271(也称为第一电极)。
[0646]
接着，用水对形成有像素电极271的基材进行洗涤，以200℃焙烧1小时，然后进行uv臭氧处理370秒。然后，将衬底放入其内部被减压到10-4
pa左右的真空蒸镀设备中，并在真空蒸镀设备内的加热室中，在170℃的温度下进行30分钟的真空烘烤。然后，将衬底冷却30分钟左右。
[0647]
以n，n-双(4-联苯)-6-苯基苯并[b]萘并[1，2-d]呋喃-8-胺(简称：bbabnf)和电子受体材料(ochd-001)的重量比为bbabnf：ochd-001＝1：0.10的方式进行共蒸镀，由此形成空穴注入层281。空穴注入层281以厚度为10nm的方式形成。
[0648]
以其厚度为40nm的方式蒸镀bbabnf，由此形成空穴传输层282。
[0649]
以富勒烯c
70
和四苯基二苯并二茚并芘(简称：dbp)的重量比为c
70
：dbp＝9：1的方式进行共蒸镀，由此形成sample a1中的活性层273。活性层273以厚度为60nm的方式形成。
[0650]
以厚度为54nm的方式蒸镀n，n
’‑
二甲基-3，4，9，10-苝四羧酸二酰亚胺(简称：me-ptcdi)，然后以厚度为6nm的方式蒸镀rubrene，由此形成sample a2中的活性层273。
[0651]
以厚度为10nm的方式蒸镀2-[3
’‑
(二苯并噻吩-4-基)联苯-3-基]二苯并[f，h]喹喔啉(简称：2mdbtbpdbq-ii)，然后以厚度为10nm的方式蒸镀2，9-双(萘-2-基)-4，7-二苯基-1，10-菲咯啉(简称：nbphen)，来形成电子传输层284。
[0652]
以厚度为1nm的方式蒸镀氟化锂(lif)，由此形成电子注入层285。
[0653]
以银(ag)和镁(mg)的体积比为10：1且厚度为10nm的方式进行共蒸镀，由此形成公共电极275(也称为第二电极)。
[0654]
并且，在公共电极275上以厚度为80nm的方式蒸镀4，4’，4
”‑
(苯-1，3，5-三基)三(二苯并噻吩)(简称：dbt3p-ii)，来形成缓冲层。
[0655]
由此，分别制造活性层的结构不同的sample a1和sample a2。
[0656]
表2示出各受光元件的活性层的材料的homo能级、lumo能级及沉积温度。关于沉积温度，下段还示出沉积速率。可知：用于sample a2的活性层是与sample a1相比可以进一步降低沉积温度并可以进一步提高沉积速率的材料的组合。
[0657]
[表2]
[0658][0659]
另外，图24a、图24b示出活性层的材料的吸收系数的波长依赖性。图24a示出sample a1的该波长依赖性，图24b示出sample a2的该波长依赖性。在各附图中，横轴表示
波长(λ[nm])，纵轴表示归一化吸收系数(normalized absorbance)。
[0660]
如图24a所示，在sample a1中，受体的吸收扩大到长波长一侧。另外，在sample a1中，受体的重量为90wt％。因此，sample a1是在可见区域的较大范围具有灵敏度的受光元件。
[0661]
另一方面，如图24b所示，在sample a2中，受体及供体的吸收位于绿色波长区域。尤其是，供体在比受体窄的波长区域中具有尖锐的吸收峰。在sample a2中供体占活性层的90％，因此sample a2是在绿色波长区域中具有高灵敏度的受光元件。
[0662]
接着，测量各受光元件的电流-电压特性。测量分别在以12.5μw/cm2的辐射照度照射525nm的单色光的情况(记为photo)及暗态(记为dark)下进行。图25a、图25b示出电流-电压特性。图25a是关于sample a1的测量结果，图25b是关于sample a2的测量结果。在各附图中，横轴表示电压(v[v])，纵轴表示电流密度(j[ma/cm2])。
[0663]
如图25a、图25b所示，可确认sample a1及sample a2都表示优良饱和特性。
[0664]
图26a示出外部量子效率(eqe：external quantum efficiency)的波长依赖性。在电压为-4v且辐射照度为12.5μw/cm2的条件下改变波长来测量eqe。在图26a中，横轴表示波长(λ[nm])，纵轴表示eqe([％])。
[0665]
从图26a可确认，每个受光元件都在525nm附近具有灵敏度最高的峰。并且，可确认，与sample a2相比，sample a1特别在长波长一侧广泛地具有灵敏度。另一方面，可确认sample a2在绿色波长区域中选择性地具有灵敏度。
[0666]
接着，评价各受光元件的可靠性。在可靠性评价中，测量如下情况下的电流密度：使用白色led以100klux的照度向受光元件照射5000k的光，并在电压为-4v且温度为25℃的条件下保持该受光元件。图26b示出各受光元件的测量结果。在图26b中，横轴表示时间([h])，纵轴表示归一化电流密度(j，normalized)。如图26b所示，可确认每个受光元件都具有高可靠性。
[0667]
[符号说明]
[0668]
10、10a、10b：显示装置、11、12：衬底、13、14：树脂层、15：功能层、16：树脂层、17：保护层、20：受光元件、21：导电层、22：光电转换层、23：导电层、25：遮光层、30、30r、30g、30b：发光元件、31：导电层、32：el层、40、40a：像素、41：绝缘层、42：保护层、43：导电层、50：手指、51、52：光、55：树脂层、56a、56b、57：导电层、58：绝缘层、500、500a至500d：显示面板、501、501a至501d：显示区域、510、510b至510d：区域、512a至512d：fpc、520、520b、520c：区域、550：叠层面板、551：显示区域、5001：显示部、5002：仪表盘、5003：方向盘、5004：前挡风玻璃、5005：照相机、5006：送风口、5007、5007a至5007d：显示面板、5008a、5008b：车门、5009a、5009b：显示部