电子设备及电子设备的识别方法
文献发布时间：2024-04-18 19:58:30
技术领域
本发明的一个方式涉及一种电子设备。
注意，本发明的一个方式不局限于上述技术领域。作为本发明的一个方式的技术领域的一个例子，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、照明装置、输入装置(例如触摸传感器等)、输入输出装置(例如触摸面板等)及上述装置的驱动方法、使用方法或制造方法。
注意，在本说明书等中，半导体装置是指能够利用半导体特性而工作的所有装置。晶体管、半导体电路为半导体装置的一个方式。此外，存储装置、显示装置、摄像装置、电子设备有时包括半导体装置。
背景技术
近年来，显示装置被应用于各种用途。例如，作为大型显示装置的用途，可以举出家用电视装置、数字标牌、公共信息显示器(PID：Public Information Display)等。另外，作为中小型显示装置的用途，可以举出智能手机及平板终端等的便携式信息终端。
作为显示装置，例如对包括发光器件的发光装置已在进行研发。利用电致发光(以下记载为EL)现象的发光器件具有可进行薄型轻量化、高速响应及低电压驱动等特征。例如，专利文献1公开了具有柔性的发光装置。
[先行技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利申请公开第2014-197522号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
将移动电话机、智能手机、平板型计算机、膝上型计算机等电子设备根据其功能、实用性制成适当尺寸。并且，为了提高便携性，这些电子设备需轻量化。另外，优选将电子设备的尺寸以折叠等方式可以变成小尺寸。
此外，由于包括显示装置的电子设备能够应用于各种用途，所以被期待高功能化。例如，通过具有用户接口功能、摄像功能、识别功能等，可以实现方便性更高的电子设备。将触摸面板等的输入功能用于用户接口的情况较多。
因此，本发明的一个方式的目的之一是提供一种轻量的折叠式电子设备。或者，本发明的一个方式的目的之一是提供一种显示部具有输入功能的电子设备。或者，本发明的一个方式的目的之一是提供一种具有识别功能的电子设备。或者，本发明的一个方式的目的之一是提供一种新颖的电子设备。或者，本发明的一个方式的目的之一是提供一种使用上述电子设备的识别方法。或者，本发明的一个方式的目的之一是提供一种新颖的半导体装置等。
注意，上述目的的记载不妨碍其他目的的存在。并且，本发明的一个方式不需要实现所有上述目的。上述目的以外的目的可以显而易见地从说明书、附图、权利要求书等的描述中看出，并且可以从该描述中抽取上述目的以外的目的。
解决技术问题的手段
本发明的一个方式是一种包括具有输入功能的显示装置的电子设备。
本发明的一个方式是一种包括设置有发光器件和受光器件的显示部的电子设备，发光器件与受光器件靠近地配置，显示部由多个发光器件显示键盘按键，通过用指头对键盘按键进行第一触摸操作而输入第一字符串，在显示用于第一字符串的输入的键盘按键的多个发光器件附近设置的多个受光器件拍摄用于第一触摸操作的指头的指纹，对照第一字符串的信息及用于第一触摸操作的指头的指纹的信息的每一个与注册信息来进行识别。
优选的是，在第一触摸操作中，作为输入器件使用多个受光器件或静电电容传感器。
另外，在识别之后，在通过用指头对键盘按键进行第二触摸操作而输入第二字符串时，在显示用于第二字符串的输入的键盘按键的多个发光器件附近设置的多个受光器件可以拍摄用于第二触摸操作的指头的指纹，可以对照用于第二触摸操作的指头的指纹的信息与注册信息来进行识别。
显示部可以包括具有柔性的显示装置，显示装置可以安装在第一框体和第二框体中，在第一框体与第二框体处于形成一定角度的状态时，可以显示键盘按键。另外，电子设备可以包括铰链夹具，铰链夹具可以包括第一轴孔、第二轴孔及锁上构件，锁上构件可以包括弹簧及球状物，第一框体可以包括第一轴棍子，第二框体可以包括第二轴棍子，第一轴棍子及第二轴棍子附近可以设置有多个凹部，第一轴孔中可以插入有第一轴棍子，第二轴孔中可以插入有第二轴棍子，可以通过球状物进入多个凹部中的任意个来固定角度。
本发明的另一个方式是一种在显示部中进行触摸操作及指纹的拍摄的电子设备的识别方法，在显示部中显示键盘按键，通过用指头对键盘按键进行第一触摸操作而输入第一字符串，在第一触摸操作时拍摄与第一字符串的输入对应的指头的指纹，对照第一字符串与注册信息是否一致以及与第一字符串的输入对应的指头的指纹的信息与注册信息是否一致。
另外，在第一字符串及与第一字符串的输入对应的指头的指纹的信息与注册信息一致之后，也可以用指头对键盘按键进行第二触摸操作而输入第二字符串，也可以在第二触摸操作时拍摄与第二字符串的输入对应的指头的指纹，也可以对照第二字符串与注册信息是否一致以及与第二字符串的输入对应的指头的指纹的信息与注册信息是否一致，也可以在第二字符串及与第二字符串的输入对应的指头的指纹的信息与注册信息一致时进行识别。
当在识别之后用指头对键盘按键进行第三触摸操作时，可以拍摄指头的指纹，对照与第三触摸操作对应的指头的指纹的信息与注册信息是否一致，可以在与第三触摸操作对应的指头的指纹的信息与注册信息不一致时取消识别。
发明效果
根据本发明的一个方式，可以提供一种轻量的折叠式电子设备。或者，可以提供一种显示部具有输入功能的电子设备。或者，可以提供一种具有识别功能的电子设备。或者，可以提供一种新颖的电子设备。或者，可以提供一种使用上述电子设备的识别方法。或者，可以提供一种新颖的半导体装置等。
注意，这些效果的记载不妨碍其他效果的存在。本发明的一个方式并不需要具有所有上述效果。可以从说明书、附图、权利要求书的记载中抽取上述效果以外的效果。
附图简要说明
图1是说明电子设备的图。
图2A及图2B是说明电子设备的图。
图3A至图3C是说明电子设备的图。
图4A至图4D是说明铰链机构的结构的图。
图5A至图5D是说明电子设备的图。
图6A及图6B是说明电子设备的识别方法的图。
图7是说明电子设备的识别方法的流程图。
图8A、图8B及图8D是示出显示装置的例子的截面图。图8C及图8E是示出图像的例子的图。图8F至图8H是示出像素的例子的俯视图。
图9A是示出显示装置的结构例子的截面图。图9B至图9D是示出像素的例子的俯视图。
图10A是示出显示装置的结构例子的截面图。图10B至图10I是示出像素的一个例子的俯视图。
图11A至图11F是示出发光器件的结构例子的图。
图12A及图12B是示出发光器件及受光器件的结构例子的图。
图13A及图13B是示出显示装置的结构例子的图。
图14A至图14D是示出显示装置的结构例子的图。
图15A至图15C是示出显示装置的结构例子的图。
图16A至图16D是示出显示装置的结构例子的图。
图17A至图17F是示出显示装置的结构例子的图。
图18A至图18F是示出显示装置的结构例子的图。
图19A及图19B是示出显示装置的结构例子的图。
图20是示出显示装置的结构例子的图。
图21A是示出显示装置的一个例子的截面图。图21B是示出晶体管的一个例子的截面图。
图22A至图22F是示出像素的例子的图。图22G及图22H是示出像素的电路图的例子的图。
实施发明的方式
参照附图对实施方式进行详细说明。注意，本发明不局限于以下说明，而所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实就是其方式及详细内容在不脱离本发明的宗旨及其范围的情况下可以被变换为各种各样的形式。因此，本发明不应该被解释为仅限定在以下所示的实施方式所记载的内容中。注意，在下面所说明的发明的结构中，在不同的附图中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。注意，有时在不同的附图中适当地省略或改变相同构成要素的阴影。
另外，即使在电路图上为一个要素，如果在功能上没有问题，该要素也可以使用多个要素构成。例如，有时被用作开关的多个晶体管可以串联或并联连接。此外，有时也可以对电容器进行分割并将其配置在多个位置上。
另外，有时一个导电体具有布线、电极及端子等多个功能，在本说明书中，有时对同一要素使用多个名称。此外，即使在电路图上示出要素之间直接连接的情况，有时实际上该要素之间通过一个以上的导电体连接，本说明书中这种结构也包括在直接连接的范畴内。
(实施方式1)
在本实施方式中，说明本发明的一个方式的电子设备。
本发明的一个方式是包括折叠式显示装置的电子设备。该显示装置具有输入功能、识别功能等，可以以接触或非接触进行电子设备的操作。该显示装置在显示部中包括发光器件(也称为发光元件)。另外，该显示装置也可以包括靠近发光器件配置的受光器件(也称为受光元件)。
发光器件具有进行显示的功能。另外，还可以具有用来辅助输入工作的发光功能。受光器件具有拍摄功能及用来进行输入工作的传感器的功能。
作为发光器件，可以使用在像素中形成的高开口率的有机EL元件。该有机EL元件可以通过光刻工序制造，所以与使用位置对准精度低的金属掩模形成的情况相比可以提高开口率。因此，即便减少有机EL元件的电流密度也可以具有高亮度，从而可以提高元件的可靠性。另外，通过在具有柔性的衬底材料上设置有机EL元件，可以折叠显示部，由此可以形成小型且轻量的电子设备。
图1是说明本发明的一个方式的电子设备30a的图。在图1的例子中，作为电子设备30a示出平板型计算机，显示部31显示有图标41、钟表42、键盘按键43。另外，电子设备30a包括框体32a、框体32b、相机33、麦克风34、按钮35、扬声器36及铰链夹具37等。按钮35可以具有电源开关、声量调整等的功能。
电子设备30a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；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。
电子设备30a也可以包括传感器38(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、容量、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)。传感器38可以在输入工作、计量工作、电子设备的工作控制或这些工作的辅助时使用。
电子设备30a为折叠式电子设备，在显示部31中包括具有柔性的显示装置。显示装置在柔性衬底上包括有机EL元件等发光器件，其安装在框体32a及框体32b中。显示装置除了发光器件之外还设置有输入器件，可以以接触或非接触进行输入工作。作为输入器件，可以使用光传感器(受光器件)、静电电容传感器或它们的组合等。
框体32a及框体32b通过铰链夹具37连接。因此，以铰链夹具37附近为中心，可以处于平行地配置框体32a及框体32b的状态(参照图2A)、框体32a与框体32b所形成的角度大于0°且小于180°的状态或者框体32a与框体32b重叠的状态(参照图2B)。
图1是框体32a与框体32b所形成的角度大于0°且小于180°的状态的一个例子，其示出该角度稍微大于90°的状态。该角度是在框体32a放在桌子上等的平面且使用者的头部高于框体32b时容易使用的角度。在以该角度使用电子设备的情况下，从与身体的亲和性来看，键盘输入适于输入工作。
例如，当框体32a与框体32b所形成的角度为85°至135°、优选为90°至130°、更优选为95°至125°时，通过根据输入工作的需要自动地表示键盘按键43，使用者可以用双手迅速地进行输入工作。注意，也可以采用不自动地表示键盘按键43的设定。
另一方面，在以图2A所示的角度使用电子设备的情况下，有时用一个手握持框体而不进行用双手的键盘输入。因此，键盘显示根据使用者的爱好适当地进行，即可。注意，通过由电子设备30a所包括的传感器38检测框体的角度，可以将显示方向切换为使用者容易看到的方向。
另外，在电子设备具有图2B所示的角度时，也可以具有处于使显示等关闭的待机状态或电源关闭状态的功能。如图2B所示，通过处于折叠状态，可以提高便携性。另外，因为框体32a、32b可以保护显示部31，所以可以提高掉落耐性。
注意，图1、图2A及图2B例示出平板型计算机，但是如图3A至图3C所示，本发明的一个方式的电子设备也可以为智能手机型。智能手机型电子设备30b与电子设备30a的不同之处是小型以及具有电话功能，但是电子设备30b的其他功能、构成要素的种类可以与电子设备30a相同。
在此，说明铰链夹具37及其周围的构成要素。如上所述，可以调整框体32a与框体32b所形成的角度，但是该角度在不意图时变化不是优选的。例如，该角度的不意图性的变化有时阻碍看到显示部以及进行输入工作。另外，还有夹指头等的危险性。由此，优选在使用电子设备时保持该角度。
图4A及图4B是说明铰链夹具37及其周围的构成要素的图。注意，铰链夹具37是被用作铰链的机构的部分构成要素，包括铰链夹具37及其周围的构成要素的机构被用作铰链。另外，铰链夹具37包括两组的同一结构的构件及部分，其中一组与框体32a所包括的构成要素组合，其中另一组与框体32b所包括的构成要素组合。注意，对同一结构的构件及部分附上同一符号。
铰链夹具37包括轴孔52及多个孔部54。孔部54设置在轴孔52的周围，孔部54中插入有在弹簧的尖端包括球状物的锁上构件53。优选在以轴孔52为中心的第一圆周上以相等间隔(相等角度)设置多个孔部54。铰链夹具37包括两组的这些构件及部分。
框体32a及框体32b各自包括轴棍子51及多个凹部55。凹部55设置在轴棍子51的周围。优选在以轴棍子51为中心的第二圆周上以相等间隔(相等角度)设置多个凹部55。注意，第一圆周与第二圆周的曲率半径是同一的。
向铰链夹具37所包括的一个轴孔52插入框体32a所包括的轴棍子51，向铰链夹具37所包括的另一个轴孔52插入框体32b所包括的轴棍子51，由此框体32a及框体32b通过铰链夹具37连接。轴孔52的内径大于轴棍子51的直径，在铰链夹具37与框体32a之间以及在铰链夹具37与框体32b之间可以进行旋转运动。另外，也可以将轴孔52设置于框体32a、32b且将两个轴棍子51设置于铰链夹具37。
此时，如图4C的锁上构件53周边的内面图所示，因弹簧57的弹性而球状物56进入凹部55，简易地被锁上。当用一定以上的力量在框体32a与框体32b间进行弯曲工作时，球状物56从凹部55脱落而锁上被解除。当还进行弯曲工作时，球状物56进入其他凹部55，再次简易地被锁上。
在此，如图4D所示，通过在第二圆周58上以相等间隔(相等角度θ)设置多个凹部55，可以以几个角度进行固定。例如，在以30°间隔设置凹部55且以一个轴孔52与轴棍子51的组合进行旋转的情况下，框体32a与框体32b所形成的角度为180°(参照图5A)、150°、120°(参照图5B)、90°。另外，在还以另一个轴孔52与轴棍子51的组合进行旋转的情况下，框体32a与框体32b所形成的角度可以为60°、30°、0°(参照图5C)。
注意，虽然图4A、图4B示出轴孔52附近的孔部54及锁上构件53为四组的例子，但是既可以为一组，又可以最大地为与凹部55的个数相等的组。个数越多越可以提高锁上强度，但是在个数过多时，难以将其容纳在铰链夹具37中。另外，因为需要使用细的弹簧57及直径小的球状物56，所以有时锁上强度很低。在使用多个孔部54及锁上构件53时，以多个锁上构件53同时发挥作用的方式将孔部54及凹部55设置在适当的位置(参照图4D)。
另外，在铰链部中有轴孔52与轴棍子51的两个组合，可以增多设置在其附近的凹部55及锁上构件53的个数，可以提高锁上强度。尤其是，在电子设备为薄型电子设备时，需要使用较小的锁上构件53，由此该结构是优选的。
另外，通过包括两个轴棍子51，如图5D的侧面图所示，在折叠电子设备时产生框体32a与框体32b之间的间隙。因此，即便在折叠电子设备的状态下也可以在具有柔性的显示装置的弯曲部分中保持一定曲率r，而可以提高显示部31的可靠性。该曲率r可以根据设置在铰链夹具37中的一个轴孔52与另一个轴孔52的距离调整。
注意，在折叠电子设备时，上述曲率半径r越小厚度越薄，所以是优选的。但是，为了减小曲率半径r，也需要想显示装置一侧的办法。本发明的一个方式的电子设备包括输入器件，作为该输入器件可以使用光传感器或静电电容传感器。
在此，作为光传感器，可以使用通过与发光器件相同的工序能够形成的受光器件。因此，在不需要静电电容传感器时可以减少制造成本。
另外，由于受光器件可以形成在与发光器件同一个面，不需要如静电电容传感器那样与发光器件层叠地形成，而可以将显示装置形成得薄。因此，容易缓和弯曲时的应力，即便减小曲率半径r也可以维持高可靠性。
另外，因为受光器件可以检测光量的变化而将其转换为输入工作，所以能够进行非接触的输入工作。例如，即使在够不到的地方有电子设备也可以进行操作。另外，因为指头等身体的一部分不需要直接触摸显示部31，所以可以卫生使用电子设备。另外，在如戴着手套或者显示面附有水滴等静电电容传感器无反应或引起错误工作的情况下，受光器件也可以进行有可靠性的输入工作。
另外，在除了发射可见光的发光器件之外还包括发射红外光的发光器件的情况下，也可以在发射感测用红外光的同时显示图像。因此，本发明的一个方式的电子设备具有与显示功能之外的功能(在此，受光功能)的亲和性高的结构。
另外，通过由受光器件拍摄指纹、掌纹或静脉等，可以进行个人识别。注意，本发明的一个方式的电子设备也可以作为输入器件包括受光器件和静电电容传感器的双方。
另外，因为本发明的一个方式通过光刻工序分别制造发射R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)等颜色的发光器件，所以与使用白色发光的发光器件的情况相比不需要滤色片。由此，可以进一步将显示装置形成得薄，而可以提高抗弯可靠性。
接着，说明电子设备30a的使用输入器件的识别功能。注意，在此说明作为输入器件使用受光器件的指纹对照，但是也可以使用静电电容传感器进行指纹对照。另外，也可以进行静脉对照代替指纹对照。
图6A是示出使用电子设备30a时的登录(log-in)操作的图。在此，登录是指得到使用电子设备的许可、通过网络访问特定设备的许可或web访问的许可等的操作，也可以将登录换称为认可。
电子设备30a的显示部31中设置有受光器件，通过使显示部31与手45的指头接触，可以拍摄指纹。另外，显示部31上显示有键盘按键43。例如，通过使用用来显示键盘按键43的发光器件的光并由设置在该发光器件附近的受光器件拍摄被指头反射的光，可以拍摄指纹。或者，通过从发光器件发射红外线等视觉灵敏度较弱的光并由受光器件拍摄被指头反射的光，也可以拍摄指纹。
键盘按键43的排列例如为QWERTY排列。在QWERTY排列的键盘中，将双手的10个指头中的任意个分配于各按键。因此，可以由设置在被显示的各按键的位置的受光器件拍摄所有指头的指纹。
在登录时输入姓名(ID)、密码等的字符串(意味着多个文字及/或数字的罗列)是一般的，本发明的一个方式的电子设备还进行分配于用来输入它们的按键的指头的指纹的对照。注意，下面以作为姓名(ID)、密码使用字符串的情况为例进行说明，但是它们有时使用一个文字。此外，在图6A及图6B中，作为一个例子，“Log in”、“Username”及“password”分别表示所显示的登录屏幕、姓名(ID)及密码。
例如，在密码为“abcklm”的情况下，当进行密码输入工作时拍摄触摸a键的左手小指的指纹、触摸b键的左手食指的指纹、触摸c键的左手中指的指纹、触摸k键的右手中指的指纹、触摸l键的右手无名指的指纹、触摸m键的右手食指的指纹，将其与预先设定的指纹信息进行对照。因此，通过进行字符串的输入及对照以及分配于这些按键的指纹的拍摄及对照，可以实现安全性高的电子设备。
或者，如图6B所示，也可以使用触屏笔46代替指头。此时，拍摄触屏笔46的尖端形状等来对照。或者，也可以在触屏笔46的尖端设置光源并以非接触向按键发射脉冲光，对照所接收的脉冲光来进行识别。因此，只有注册的触屏笔可以进行输入工作。
参照图7所示的流程图说明图6A的识别工作及识别工作之后的安全管理。
首先，进行用来识别的信息注册(步骤S0)。用来识别的信息注册是指至少将如下信息注册到电子设备的工作：用于姓名(ID)、密码的字符串的信息；以及通过通常的录入方法输入包含姓名(ID)、密码的文章等时的与各按键对应的指纹信息。因为录入方法有个体差异，使用者适当地将指头分配于各按键，即可。不局限于双手的所有指头，也可以为双手或一只手的任何多个指头、一个指头或趾头。注意，将上述用于姓名(ID)、密码的字符串的信息以及上述指纹信息称为注册信息。
接着，显示登录屏幕，触摸键盘按键43来输入姓名(ID)(步骤S1)。并且，对照姓名(ID)的字符串与注册信息是否一致以及触摸各按键的指头的指纹与预先注册的指纹是否一致(步骤S2)。
在字符串一致但指纹不一致的情况或者指纹的检测精度较低的情况下，被要求再次输入(步骤S3)。在是使用者本人的情况下，回到步骤S1再次输入。在不是使用者本人的情况下，姓名(ID)与注册信息一致也不能够进入下一个步骤。
当在步骤S2中指纹一致的情况下，进入密码输入(步骤S4)。并且，对照密码的字符串与注册信息是否一致以及触摸各按键的指头的指纹与预先注册的指纹是否一致(步骤S5)。
在字符串一致但指纹不一致的情况或指纹的检测精度较低的情况下，被要求再次输入(步骤S6)。在是使用者本人的情况下，回到步骤S4再次输入。在不是使用者本人的情况下，密码与注册信息一致也不能够进行登录。
当在步骤S5中指纹一致的情况下，登录结束(步骤S7)。到此为止是第一识别工作。注意，虽然上面示出对姓名(ID)和密码的每一个进行字符串信息与指纹信息的对照的例子，但是也可以将姓名(ID)和密码中的只有一个与指纹信息的对照组合。或者，也可以进行姓名(ID)的对照和指纹对照及密码对照和指纹对照中的只有一个而登录结束。
接着，说明识别工作之后的安全管理。注意，在此以在第一识别工作之后有键盘按键43的输入工作为前提进行说明。在没有输入工作的情况下，优选使用定时器等再次促使登录工作。
在登录结束之后，当检测键盘按键43的输入工作(步骤S8)时，对照触摸各按键的指头的指纹是否与预先注册的指纹一致(步骤S9)。
当在步骤S9中指纹一致的情况下，确认是否结束(步骤S10)，在不结束的情况下反复进行步骤S8至步骤S10。在检测对象并不是所有输入工作的情况下，也可以在步骤S8之前进行定时工作等。步骤S8至步骤S10相当于第二识别工作。
当在步骤S9中指纹不一致的情况下，判断有可能在循环中改变使用者，强制登出(log-out)。通过登出可以取消第一识别工作所得到的认可。注意，也可以防备指纹的检测精度较低的情况而直到登出为止反复进行几次循环。另外，也可以处于因部分指纹的一致而能够继续登录的状态。使用者可以设定相对于指纹的一致状况的登出的阈值。
如上所述，在本发明的一个方式的电子设备中，认可条件为密码等的字符串信息的一致以及分配于用来输入该字符串信息的按键的指纹信息的一致，由此可以实现安全性极高的电子设备。
注意，所输入的文字的信息和所取得的指纹的信息也可以用于上述识别以外的用途。例如，由于指纹信息可以特定个人，所以可以储存该个人频繁使用的字符串等。通过使用该存储信息，可以在发生打字错误或文字转换错误等时自动地进行修正。注意，为了识别打字错误或文字转换错误，也可以使用人工智能(AI)等。
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。
(实施方式2)
在本实施方式中，说明本发明的一个方式的显示装置。可以将以下所例示的显示装置适当地用于实施方式1所说明的电子设备。
本发明的一个方式的显示装置的显示部包括受光器件和发光器件。显示部具有使用发光器件显示图像的功能。并且，该显示部具有使用受光元件拍摄的功能和感测功能中的一方或双方。
另外，本发明的一个方式的显示装置也可以包括受发光器件(也称为受发光元件)和发光器件。
首先，说明包括受光器件及发光器件的显示装置。
本发明的一个方式的显示装置在显示部中包括受光器件及发光器件。在本发明的一个方式的显示装置的显示部中，发光器件以矩阵状配置，可以在该显示部上显示图像。另外，在该显示部中，受光器件以矩阵状配置，该显示部也具有摄像功能和感测功能中的一者或两者。显示部可以用于图像传感器或触摸传感器等。也就是说，通过在显示部中检测光，可以进行图像的拍摄、对象物(指头、笔等)的触摸操作的检测。此外，本发明的一个方式的显示装置可以将发光器件用作传感器的光源。因此，不需要还设置显示装置外部的受光部及光源，而可以减少电子设备的构件数量。
在本发明的一个方式的显示装置中，由于在被对象物反射(或散射)包括在显示部中的发光器件所发射的光时受光器件可以检测其反射光(或散射光)，因此在黑暗的环境下也可以进行摄像、触摸操作的检测等。
本发明的一个方式的显示装置所包括的发光器件被用作显示器件(也称为显示元件)。
作为发光器件，优选使用OLED、QLED等EL元件(也称为EL器件)。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)、无机化合物(量子点材料等)、呈现热活化延迟荧光的物质(热活化延迟荧光(TADF)材料)等。作为发光器件，也可以使用微型发光二极管(Micro LED)等LED。
本发明的一个方式的显示装置具有使用受光器件检测出光的功能。
当将受光器件用于图像传感器时，显示装置能够使用受光器件拍摄图像。例如，显示装置可以被用作扫描仪。
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、掌纹等生物信息的数据。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。
此外，在将受光器件用于触摸传感器的情况下，显示装置可以使用受光器件检测出对象物的触摸操作。就是说，可以将受光器件换称为输入器件。
作为受光器件，例如，可以使用pn型或pin型光电二极管。受光器件被用作检测入射到受光器件的光并产生电荷的光电转换元件(也称为光电转换器件)。受光器件所产生的电荷量取决于入射到受光器件的光量。
尤其是，作为受光器件，优选使用具有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装置。
在本发明的一个方式中，作为发光器件使用有机EL元件(也称为有机EL器件)，作为受光器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。
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，成膜工序数非常多。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，可以抑制成膜工序的增加。
例如，一对电极中的一个(公共电极)可以为在受光器件与发光器件之间共同使用的层。此外，例如，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也可以为在受光器件与发光器件之间共同使用的层。如此，因为在受光器件与发光器件之间共同使用层，可以减少成膜次数及掩模数，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器件的显示装置。
接着，说明包括受发光器件和发光器件的显示装置。注意，有时省略与上述同样的功能、作用及效果等的说明。
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器件代替发光器件，并且呈现其他颜色的子像素包括发光器件。受发光器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器件且其他子像素包括发光器件。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器件和发光器件的双方显示图像的功能。
受发光器件被用作发光器件和受光器件的双方，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，与除了包括发光器件的子像素之外还设置包括受光器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。
在本发明的一个方式的显示装置的显示部中，受发光器件和发光器件以矩阵状配置，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器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。
受发光器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，可以制造受发光器件。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器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，可以抑制成膜工序的增加。
例如，一对电极中的一个(公共电极)可以为在受发光器件与发光器件之间共同使用的层。此外，例如，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也可以为在受发光器件与发光器件之间共同使用的层。
此外，受发光器件所包括的层有时在受发光器件用作受光器件时和受发光器件用作发光器件时分别具有不同的功能。在本说明书中，根据受发光器件用作发光器件时的功能称呼构成要素。
本实施方式的显示装置具有使用发光器件及受发光器件显示图像的功能。也就是说，发光器件及受发光器件被用作显示元件。
本实施方式的显示装置具有使用受发光器件检测出光的功能。受发光器件能够检测出其波长比受发光器件本身所发射的光短的光。
在将受发光器件用于图像传感器的情况下，本实施方式的显示装置能够使用受发光器件拍摄图像。此外，在将受发光器件用于触摸传感器的情况下，本实施方式的显示装置能够使用受发光器件检测出对象物的触摸操作。
受发光器件被用作光电转换元件。受发光器件可以通过对上述发光器件的结构追加受光器件的活性层而制造。受发光器件例如可以使用pn型或pin型光电二极管的活性层。
尤其是，受发光器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装置。
以下参照附图说明作为本发明的一个方式的显示装置的一个例子的显示装置。
[显示装置的结构例子1]
[结构例子1-1]
图8A示出显示面板200的示意图。显示面板200包括衬底201、衬底202、受光器件212、发光器件211R、发光器件211G、发光器件211B、功能层203等。
发光器件211R、发光器件211G、发光器件211B及受光器件212设置在衬底201与衬底202之间。发光器件211R、发光器件211G、发光器件211B分别发射红色(R)、绿色(G)或蓝色(B)的光。注意，以下在不区别发光器件211R、发光器件211G及发光器件211B时有时将它们记为发光器件211。
显示面板200具有配置为矩阵状的多个像素。一个像素包括一个以上的子像素。一个子像素具有一个发光器件。例如，像素可以采用包括三个子像素的结构(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)或包括四个子像素的结构(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，像素具有受光器件212。受光器件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器件212。
图8A示出指头220触摸衬底202的表面的样子。发光器件211G所发射的光的一部分被衬底202与指头220的接触部反射。然后，反射光的一部分入射到受光器件212，由此可以检测出指头220触摸衬底202。也就是说，显示面板200可以被用作触摸面板。
功能层203包括驱动发光器件211R、发光器件211G及发光器件211B的电路以及驱动受光器件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器件211R、发光器件211G、发光器件211B及受光器件212时，也可以不设置开关、晶体管等。
显示面板200优选具有检测指头220的指纹的功能。图8B是示意性地示出指头220接触于衬底202的状态下的接触部的放大图。另外，图8B示出交替排列的发光器件211与受光器件212。
指头220的指纹由凹部及凸部形成。因此，指纹的凸部如图8B所示地触摸衬底202。
某一表面或界面等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高的光，漫反射光是强度的角度依赖性低的指向性低的光。在指头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。
在指头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器件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，在指头220的凹部中指头220不触摸衬底202，由此规则反射光(以实线箭头表示)为主，在其凸部中指头220触摸衬底202，由此从指头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器件212所接收的光强度高于位于凸部正下的受光器件212。由此，可以拍摄指头220的指纹。
当受光器件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200μm，所以受光器件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100μm以下，更进一步优选为50μm以下，且为1μm以上，优选为10μm以上，更优选为20μm以上。
图8C示出由显示面板200拍摄的指纹图像的例子。在图8C中，在拍摄范围223内以虚线示出指头220的轮廓，并以点划线示出接触部221的轮廓。在接触部221内，通过利用入射到受光器件212的光量的不同可以拍摄对比度高的指纹222。
显示面板200也可以被用作触摸面板或数位板。图8D示出在将触屏笔225的顶端接触于衬底202的状态下将其向虚线箭头的方向滑动的样子。
如图8D所示，通过在触屏笔225的顶端与衬底202接触的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器件212，可以以高精度检测触屏笔225的顶端的位置。
图8E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，与使用静电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。
在此，图8F至图8H示出可用于显示面板200的像素的一个例子。
图8F及图8G所示的像素各自包括红色(R)的发光器件211R、绿色(G)的发光器件211G、蓝色(B)的发光器件211B及受光器件212。像素各自包括用来使发光器件211R、发光器件211G、发光器件211B及受光器件212驱动的像素电路。
图8F示出以2×2的矩阵状配置三个发光器件及一个受光器件的例子。图8G示出三个发光器件排列成一列且在其下侧配置一个横长形受光器件212的例子。
图8H所示的像素是包括白色(W)的发光器件211W的例子。在此，一列上配置有四个发光器件，其下一侧配置有受光器件212。
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。
[结构例子1-2]
下面，说明包括发射可见光的发光器件、发射红外光的发光器件及受光器件的结构例子。
图9A所示的显示面板200A以对图8A所示的结构追加的方式包括发光器件211IR。发光器件211IR发射红外光(IR)。此时，作为受光器件212，优选使用至少能够接收发光器件211IR所发射的红外光(IR)的元件。另外，作为受光器件212，更优选使用能够接收可见光和红外光的双方的元件。
如图9A所示，在指头220触摸衬底202时，从发光器件211IR发射的红外光(IR)被指头220反射，该反射光的一部分入射到受光器件212，由此可以取得指头220的位置信息。
图9B至图9D示出可用于显示面板200A的像素的一个例子。
图9B示出一列上排列有三个发光器件且其下侧横向配置有发光器件211IR及受光器件212的例子。此外，图9C示出一列上排列有包括发光器件211IR的四个发光器件且其下侧配置有受光器件212的例子。
图9D示出以发光器件211IR为中心四个方向上配置有三个发光器件及受光器件212的例子。
在图9B至图9D所示的像素中，可以调换各发光器件彼此的位置，也可以调换发光器件与受光器件的位置。
[结构例子1-3]
以下，说明包括发射可见光的发光器件以及发射可见光且接收可见光的受发光器件的结构的例子。
图10A所示的显示面板200B包括发光器件211B、发光器件211G及受发光器件213R。受发光器件213R具有作为发射红色(R)的光的发光器件的功能以及作为接收可见光的光电转换元件的功能。图10A示出受发光器件213R接收发光器件211G所发射的绿色(G)的光的例子。注意，受发光器件213R也可以接收发光器件211B所发射的蓝色(B)的光。另外，受发光器件213R也可以接收绿色光和蓝色光的双方。
例如，受发光器件213R优选接收其波长比受发光器件213R本身所发射的光短的光。或者，受发光器件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)。受发光器件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，受发光器件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。
此外，在此受发光器件所发射的光不局限于红色光。另外，发光器件所发射的光也不局限于绿色光与蓝色光的组合。例如，作为受发光器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。
如此，通过受发光器件213R兼用作发光器件和受光器件，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。
图10B至图10I示出可用于显示面板200B的像素的一个例子。
图10B示出受发光器件213R、发光器件211G及发光器件211B排列成一列的例子。图10C示出发光器件211G及发光器件211B在纵方向上交替地排列且受发光器件213R配置在它们旁边的例子。
图10D示出以2×2的矩阵状配置三个发光器件(发光器件211G、发光器件211B及发光器件211X)以及一个受发光器件的例子。发光器件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。在发光器件211X发射红外光时，受发光器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器件所检测的光的波长。
图10E示出两个像素。包括以虚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器件211G、发光器件211B及受发光器件213R。在图10E中的左侧像素中，在与受发光器件213R相同的行上配置发光器件211G且在与受发光器件213R相同的列上配置发光器件211B。在图10E中的右侧像素中，在与受发光器件213R相同的行上配置发光器件211G且在与发光器件211G相同的列上配置发光器件211B。在图10E所示的像素布局中，在第奇数行和第偶数行上，受发光器件213R、发光器件211G及发光器件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器件或受发光器件。
图10F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器件或受发光器件。图10F示出发光器件或受发光器件的顶面形状。
图10F中的左上的像素及右下的像素包括受发光器件213R及发光器件211G。另外，右上的像素及左下的像素包括发光器件211G及发光器件211B。就是说，在图10F所示的例子中，各像素设置有发光器件211G。
发光器件及受发光器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10F等中，作为发光器件及受发光器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，各颜色的发光器件及受发光器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。
各颜色的发光器件及受发光器件的发光区域(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10F中，也可以使设置在各像素中的发光器件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)。
图10G示出图10F所示的像素排列的变形例子。具体而言，图10G的结构可以通过将图10F的结构旋转了45度来得到。在图10F中说明一个像素包括两个元件，但是如图10G所示，也可以说由四个元件构成一个像素。
图10H是图10F所示的像素排列的变形例子。图10H中的左上的像素及右下的像素包括受发光器件213R及发光器件211G。另外，右上的像素及左下的像素包括受发光器件213R及发光器件211B。就是说，在图10H所示的例子中，各像素设置有受发光器件213R。各像素设置有受发光器件213R，所以与图10F所示的结构相比，图10H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。
图10I是图10H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。
在图10I中，假设由四个元件(两个发光器件及两个受发光器件)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器件时，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。
具有图10H或图10I所示的结构的显示装置包括p个(p为2以上的整数)第一发光器件、q个(q为2以上的整数)第二发光器件及r个(r为大于p且大于q的整数)受发光器件。p及r满足r＝2p。此外，p、q、r满足r＝p+q。第一发光器件及第二发光器件中的一个发射绿色光，另一个发射蓝色光。受发光器件发射红色光且具有受光功能。
例如，当使用受发光器件检测接触操作时，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器件作为光源。因此，受发光器件优选具有受蓝色光的功能。注意，不局限于此，也可以根据受发光器件的灵敏度适当地选择用作光源的发光器件。
如此，可以将各种排列的像素用于本实施方式的显示装置。
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。
(实施方式3)
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发光器件(也称为发光器件)及受光器件(也称为受光器件)。
在本说明书等中，有时将使用金属掩模或FMM(Fine Metal Mask，高精细金属掩模)制造的器件称为MM(Metal Mask)结构的器件。另外，在本说明书等中，有时将不使用金属掩模或FMM制造的器件称为MML(Metal Mask Less)结构的器件。包括MML结构的器件的显示装置由于不使用金属掩模制造，因此其像素配置及像素形状等的设计自由度比包括FMM结构或MM结构的器件的显示装置高。
在MML结构的显示装置的制造方法中，构成有机EL元件的岛状有机层(以下，EL层)不使用金属掩模的图案来形成，而在整个表面沉积EL层之后对该EL层进行加工来形成。因此，可以实现至今难以实现的高清晰的显示装置或高开口率的显示装置。并且，因为可以分别形成各颜色的EL层，所以可以实现极为鲜明、对比度极高且显示品质极高的显示装置。另外，通过在EL层上设置牺牲层，可以降低在显示装置的制造工序中EL层受到的损坏，而可以提高发光器件的可靠性。
另外，本发明的一个方式的显示装置可以采用没有设置覆盖像素电极的端部的绝缘物的结构。换言之，可以采用像素电极与EL层间没有设置绝缘物的结构。通过采用该结构，可以有效地提取来自EL层的发光，而可以使视角依赖性极小。例如，在本发明的一个方式的显示装置中，视角(在从斜侧看屏幕时维持一定对比度的最大角度)可以为100°以上且小于180°、优选为150°以上且170°以下的范围内。另外，上下左右都可以采用上述视角。通过采用本发明的一个方式的显示装置，视角依赖性得到提高，可以提高图像的可见度。
注意，在显示装置为高精细金属掩模(FMM)结构的器件时，像素配置的结构等有时有限制。在此，以下对FMM结构进行说明。
为了制造FMM结构，在EL蒸镀时与衬底对置地设置以EL材料被蒸镀在所希望的区域中的方式设置有开口部的金属掩模(也称为FMM)。然后，通过FMM进行EL蒸镀，以在所希望的区域中蒸镀EL材料。当EL蒸镀时的衬底尺寸变大时，FMM的尺寸也变大，其重量也变大。另外，在EL蒸镀时因为热等被施加到FMM，所以有时FMM变形。或者，还有在EL蒸镀时对FMM施加一定拉力来进行蒸镀的方法等，所以FMM的重量及强度是重要的参数。
因此，在设计FMM结构器件的像素配置的结构的情况下，需要考虑上述参数等，而需要在一定限制下进行研究。另一方面，本发明的一个方式的显示装置采用MML结构来制造，因此发挥如下优异效果，即与FMM结构相比像素配置的结构等自由度高。另外，本结构例如非常适合于柔性装置等，像素和驱动电路中的任一方或双方可以采用各种电路配置。
此外，在本说明书等中，有时将在各颜色的发光器件(这里为蓝色(B)、绿色(G)及红色(R))中分别形成发光层或分别涂布发光层的结构称为SBS(Side By Side)结构。另外，在本说明书等中，有时将可发射白色光的发光器件称为白色发光器件。白色发光器件通过与着色层(例如，滤色片)组合可以实现以全彩色显示的显示装置。
[发光器件]
另外，发光器件大致可以分为单结构和串联结构。单结构的器件优选具有如下结构：在一对电极间包括一个发光单元，而且该发光单元包括一个以上的发光层。在使用两个发光层得到白色发光的情况下，以两个发光层的各发光颜色处于补色关系的方式选择发光层即可。例如，通过使第一发光层的发光颜色与第二发光层的发光颜色处于补色关系，可以得到在发光器件整体上以白色发光的结构。此外，在使用三个以上的发光层得到白色发光的情况下，三个以上的发光层的各发光颜色组合而得到在发光器件整体上能够以白色发光的结构即可。
串联结构的器件优选具有如下结构：在一对电极间包括两个以上的多个发光单元，而且各发光单元包括一个以上的发光层。通过在各发光单元中使用发射相同颜色的光的发光层，可以实现每规定电流的亮度得到提高且其可靠性比单结构更高的发光器件。为了以串联结构得到白色发光，采用组合从多个发光单元的发光层发射的光来得到白色发光的结构即可。注意，得到白色发光的发光颜色的组合与单结构中的结构同样。此外，在串联结构的器件中，优选在多个发光单元间设置电荷产生层等中间层。
另外，在对上述白色发光器件(单结构或串联结构)和SBS结构的发光器件进行比较的情况下，可以使SBS结构的发光器件的功耗比白色发光器件低。在想要降低功耗时优选采用SBS结构的发光器件。另一方面，白色发光器件的制造程序比SBS结构的发光器件简单，由此可以降低制造成本或者提高制造成品率，所以是优选的。
<发光器件的结构例子>
如图11A所示，发光器件在一对电极(下部电极791、上部电极792)间包括EL层790。EL层790可以由层720、发光层711、层730等的多个层构成。层720例如可以包括含有电子注入性高的物质的层(电子注入层)及含有电子传输性高的物质的层(电子传输层)等。发光层711例如包含发光化合物。层730例如可以包括含有空穴注入性高的物质的层(空穴注入层)及含有空穴传输性高的物质的层(空穴传输层)。
包括设置在一对电极间的层720、发光层711及层730的结构可以被用作单一的发光单元，在本说明书中将图11A的结构称为单结构。
图11B示出图11A所示的发光器件所包括的EL层790的变形例子。具体而言，图11B所示的发光器件包括下部电极791上的层730-1、层730-1上的层730-2、层730-2上的发光层711、发光层711上的层720-1、层720-1上的层720-2及层720-2上的上部电极792。例如，在将下部电极791用作阳极且将上部电极792用作阴极时，层730-1被用作空穴注入层，层730-2被用作空穴传输层，层720-1被用作电子传输层，层720-2被用作电子注入层。或者，在将下部电极791用作阴极且将上部电极792用作阳极时，层730-1被用作电子注入层，层730-2被用作电子传输层，层720-1被用作空穴传输层，层720-2被用作空穴注入层。通过采用上述层结构，可以将载流子高效地注入到发光层711，由此可以提高发光层711内的载流子的再结合的效率。
此外，如图11C及图11D所示，层720与层730之间设置有多个发光层(发光层711、712、713)的结构也是单结构的变形例子。
如图11E及图11F所示，多个发光单元(EL层790a、EL层790b)隔着中间层(电荷产生层)740串联连接的结构在本说明书中被称为串联结构。在本说明书等中，图11E及图11F所示的结构被称为串联结构，但是不局限于此，例如，串联结构也可以被称为叠层结构。通过采用串联结构，可以实现能够以高亮度发光的发光器件。
在图11C中，也可以将发射相同颜色的光的发光层711、发光层712及发光层713。
另外，也可以将互不相同的发光材料用于发光层711、发光层712及发光层713。在发光层711、发光层712及发光层713各自所发射的光处于补色关系时，可以得到白色发光。图11D示出设置被用作滤色片的着色层795的例子。通过白色光透过滤色片，可以得到所希望的颜色的光。
另外，在图11E中，也可以将相同发光材料用于发光层711及发光层712。或者，也可以将发射互不相同的颜色的光的发光材料用于发光层711及发光层712。在发光层711所发射的光和发光层712所发射的光处于补色关系时，可以得到白色发光。图11F示出还设置着色层795的例子。
注意，在图11C、图11D、图11E及图11F中，如图11B所示，层720及层730也可以具有由两层以上的层构成的叠层结构。
另外，在图11D中，发光层711、发光层712及发光层713可以使用相同发光材料。同样地，在图11F中，发光层711与发光层712也可以使用相同发光材料。此时，通过使用颜色转换层代替着色层795可以得到与发光材料不同的颜色的所希望的颜色的光。例如，通过作为各发光层使用蓝色的发光材料并使蓝色光透过颜色转换层，可以得到其波长比蓝色长的光(例如红色、绿色等)。颜色转换层可以使用荧光材料、磷光材料或量子点等。
将按每个发光器件分别形成发光层(在此，蓝色(B)、绿色(G)及红色(R))的结构称为SBS(Side By Side)结构。
发光器件的发光颜色根据构成EL层790的材料而可以为红色、绿色、蓝色、青色、品红色、黄色或白色等。此外，当发光器件具有微腔结构时，可以进一步提高颜色纯度。
白色发光器件优选具有发光层包含两种以上的发光物质的结构。为了得到白色发光，选择各发光处于补色关系的两种以上的发光物质即可。例如，通过使第一发光层的发光颜色与第二发光层的发光颜色处于补色关系，可以得到在发光器件整体上以白色发光的发光器件。此外，包括三个以上的发光层的发光器件也是同样的。
发光层优选包含每个发光呈现R(红)、G(绿)、B(蓝)、Y(黄)、O(橙)等的两种以上的发光物质。或者，优选包含每个发光包含R、G、B中的两种以上的光谱成分的两种以上的发光物质。
[受光器件]
图12A是发光器件750R、发光器件750G、发光器件750B及受光器件760的截面示意图。发光器件750R、发光器件750G、发光器件750B及受光器件760作为共同层包括上部电极792。
发光器件750R包括像素电极791R、层751、层752、发光层753R、层754、层755及上部电极792。发光器件750G包括像素电极791G、发光层753G。发光器件750B包括像素电极791B、发光层753B。
层751例如包括包含空穴注入性高的物质的层(空穴注入层)等。层752例如包括包含空穴传输性高的物质的层(空穴传输层)等。层754例如包括包含电子传输性高的物质的层(电子传输层)等。层755例如包括包含电子注入性高的物质的层(电子注入层)等。
或者，也可以具有如下结构：层751包括电子注入层，层752包括电子传输层，层754包括空穴传输层，层755包括空穴注入层。
注意，在图12A中，分别示出层751及层752，但是不局限于此。例如，在层751具有空穴注入层及空穴传输层的双方的功能时或者层751具有电子注入层及电子传输层的双方的功能时，也可以省略层752。
注意，发光器件750R所包括的发光层753R包含呈现红色发光的发光物质，发光器件750G所包括的发光层753G包含呈现绿色发光的发光物质，发光器件750B所包括的发光层753B包含呈现蓝色发光的发光物质。注意，发光器件750G及发光器件750B分别具有用发光层753G及发光层753B代替发光器件750R所包括的发光层753R的结构，其他结构与发光器件750R同样。
注意，层751、层752、层754及层755可以在各颜色的发光器件中具有同一或不同结构(材料、厚度等)。
受光器件760包括像素电极791PD、层761、层762、层763及上部电极792。受光器件760可以不包括空穴注入层及电子注入层。
层762包括活性层(也称为光电转换层)。层762具有吸收特定波长带的光而生成载流子(电子和空穴)的功能。
层761和层763例如各自包括空穴传输层和电子传输层中的任一个。在层761包括空穴传输层时，层763包括电子传输层。另一方面，在层761包括电子传输层时，层763包括空穴传输层。
此外，受光器件760可以具有像素电极791PD为阳极且上部电极792为阴极的结构，也可以具有像素电极791PD为阴极且上部电极792为阳极的结构。
图12B是图12A的变形例。图12B示出与上部电极792同样地在各发光器件间以及在各受光器件间共同设置层755的例子。此时，可以将层755称为公共层。如此，通过在各发光器件间以及在各受光器件间设置一个以上的公共层，可以使制造工序简化，因此可以降低制造成本。
在此，层755被用作发光器件750R等的电子注入层或空穴注入层。此时，层755被用作受光器件760的电子传输层或空穴传输层。因此，图12B所示的受光器件760也可以不设置被用作电子传输层或空穴传输层的层763。
[发光器件]
在此，说明发光器件的具体的结构例子。
发光器件至少包括发光层。另外，作为发光层以外的层，发光器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、电子阻挡材料、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。
发光器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。构成发光器件的层可以通过蒸镀法(包括真空蒸镀法)、转印法、印刷法、喷墨法、涂敷法等的方法形成。
例如，发光器件可以包括空穴注入层、空穴传输层、空穴阻挡层、电子阻挡层、电子传输层和电子注入层中的一层以上。
空穴注入层是从阳极向空穴传输层注入空穴的层且包含空穴注入性高的材料的层。作为空穴注入性高的材料，可以使用芳香胺化合物、包含空穴传输性材料及受体材料(电子受体材料)的复合材料等。
空穴传输层是将从阳极由空穴注入层注入的空穴传输到发光层中的层。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
电子传输层是将从阴极由电子注入层注入的电子传输到发光层中的层。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
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(电子给体性材料)的复合材料。
作为电子注入层，例如可以使用锂、铯、镱、氟化锂(LiF)、氟化铯(CsF)、氟化钙(CaF
另外，作为上述电子注入层，也可以使用具有电子传输性的材料。例如，可以将具有非共用电子对且具有缺电子型杂芳环的化合物用于具有电子传输性的材料。具体而言，可以使用包含吡啶环、二嗪环(嘧啶环、吡嗪环、哒嗪环)和三嗪环中的至少一个的化合物。
具有非共用电子对的有机化合物的最低空分子轨道(LUMO：Lowest UnoccupiedMolecular Orbital)优选为-3.6eV以上且-2.3eV以下。另外，一般来说，CV(循环伏安法)、光电子能谱法(photoelectron spectroscopy)、吸收光谱法(optical absorptionspectroscopy)、逆光电子能谱法估计有机化合物的最高占有分子轨道(HOMO：highestoccupied Molecular Orbital)能级及LUMO能级。
例如，可以将4，7-二苯基-1，10-菲咯啉(简称：BPhen)、2，9-双(萘-2-基)-4，7-二苯基-1，10-菲咯啉(简称：NBPhen)、二喹喔啉并[2，3-a：2’，3’-c]吩嗪(简称：HATNA)、2，4，6-三[3’-(吡啶-3-基)联苯-3-基]-1，3，5-三嗪(简称：TmPPPyTz)等用于具有非共用电子对的有机化合物。另外，与BPhen相比，NBPhen具有高玻璃化转变点(Tg)和良好耐热性。
发光层是包含发光物质的层。发光层可以包含一种或多种发光物质。另外，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、红色等的发光颜色的物质。此外，作为发光物质，也可以使用发射近红外光的物质。
作为发光物质，可以举出荧光材料、磷光材料、TADF材料、量子点材料等。
作为荧光材料，例如可以举出芘衍生物、蒽衍生物、三亚苯衍生物、芴衍生物、咔唑衍生物、二苯并噻吩衍生物、二苯并呋喃衍生物、二苯并喹喔啉衍生物、喹喔啉衍生物、吡啶衍生物、嘧啶衍生物、菲衍生物、萘衍生物等。
作为磷光材料，例如可以举出具有4H-三唑骨架、1H-三唑骨架、咪唑骨架、嘧啶骨架、吡嗪骨架、吡啶骨架的有机金属配合物(尤其是铱配合物)、以具有吸电子基团的苯基吡啶衍生物为配体的有机金属配合物(尤其是铱配合物)、铂配合物、稀土金属配合物等。
发光层除了发光物质(客体材料)以外还可以包含一种或多种有机化合物(主体材料、辅助材料等)。作为一种或多种有机化合物，可以使用空穴传输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。
例如，发光层优选包含磷光材料、容易形成激基复合物的空穴传输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。通过以形成发射与发光材料的最低能量一侧的吸收带的波长重叠的光的激基复合物的方式选择混合材料，可以使能量转移变得顺利，从而高效地得到发光。由于该结构而能够同时实现发光器件的高效率、低电压驱动及长寿命。
[受光器件]
受光器件所包括的活性层包含半导体。作为该半导体，可以举出硅等无机半导体及包含有机化合物的有机半导体。在本实施方式中，示出使用有机半导体作为活性层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)形成发光层和活性层，并可以共同使用制造设备，所以是优选的。
作为活性层含有的n型半导体的材料，可以举出富勒烯(例如C
作为n型半导体的材料，可以举出具有喹啉骨架的金属配合物、具有苯并喹啉骨架的金属配合物、具有噁唑骨架的金属配合物、具有噻唑骨架的金属配合物、噁二唑衍生物、三唑衍生物、咪唑衍生物、噁唑衍生物、噻唑衍生物、菲罗啉衍生物、喹啉衍生物、苯并喹啉衍生物、喹喔啉衍生物、二苯并喹喔啉衍生物、吡啶衍生物、联吡啶衍生物、嘧啶衍生物、萘衍生物、蒽衍生物、香豆素衍生物、若丹明衍生物、三嗪衍生物、醌衍生物等。
作为活性层含有的p型半导体的材料，可以举出铜(II)酞菁(Copper(II)phthalocyanine：CuPc)、四苯基二苯并二茚并芘(Tetraphenyldibenzoperiflanthene：DBP)、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。
另外，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、聚乙烯咔唑衍生物或聚噻吩衍生物等。
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)。
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给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。
例如，优选共蒸镀n型半导体和p型半导体形成活性层。或者，也可以层叠n型半导体和p型半导体形成活性层。
受光器件也可以还包括包含空穴传输性高的物质、电子传输性高的物质或双极性物质(电子传输性及空穴传输性都高的物质)等的层作为活性层以外的层。另外，不局限于此，也可以还包括包含空穴注入性高的物质、空穴阻挡材料、电子注入性高的材料、电子阻挡材料等的层。
受光器件可以使用低分子化合物或高分子化合物，还可以包含无机化合物。构成受光器件的层可以通过蒸镀法(包括真空蒸镀法)、转印法、印刷法、喷墨法、涂敷法等的方法形成。
例如，作为空穴传输性材料或电子阻挡材料，可以使用聚(3，4-乙撑二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT/PSS)等高分子化合物及钼氧化物、碘化铜(CuI)等无机化合物。另外，作为电子传输性材料或空穴阻挡材料，可以使用氧化锌(ZnO)等无机化合物、乙氧基化聚乙烯亚胺(PEIE)等有机化合物。受光器件例如也可以包含PEIE与ZnO的混合膜。
作为活性层，可以使用被用作供体的聚[[4，8-双[5-(2-乙基己基)-2-噻吩基]苯并[1，2-b：4，5-b’]二噻吩-2，6-二基]-2，5-噻吩二基[5，7-双(2-乙基己基)-4，8-二氧-4H，8H-苯并[1，2-c：4，5-c’]二噻吩-1，3-二基]]聚合物(简称：PBDB-T)或PBDB-T衍生物等高分子化合物。例如,可以使用将受体材料分散到PBDB-T或PBDB-T衍生物的方法等。
另外，作为活性层也可以混合三种以上的材料。例如，为了扩大波长区域除了n型半导体材料及p型半导体材料之外还可以混合第三材料。此时，第三材料可以是低分子化合物或高分子化合物。
以上说明了受光器件。
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。
(实施方式4)
在本实施方式中，说明可用作本发明的一个方式的显示装置的发光装置或显示装置的结构例子。
本发明的一个方式是包括发光器件和受光器件的显示装置。例如，通过包括分别发射红色(R)、绿色(G)或蓝色(B)的光的三种发光器件，可以实现全彩色显示装置。
在本发明的一个方式中，不使用金属掩模等荫罩而通过光刻法将EL层和EL层以及EL层和活性层加工为微细图案。由此，可以实现至今难以实现的具有高清晰度及高开口率的显示装置。另外，由于可以分开制造EL层，所以可以实现显示非常鲜明、对比度高且显示品质高的显示装置。
例如在使用金属掩模的形成方法中，难以将不同颜色的EL层与EL层之间的间隔或者EL层与活性层之间的间隔设为小于10μm，但是根据上述方法，可以将该间隔缩小到3μm以下、2μm以下或1μm以下。例如通过使用LSI用曝光装置，可以将该距离减少到500nm以下、200nm以下、100nm以下、甚至为50nm以下。由此，可以大幅度地减小有可能存在于两个发光器件间或者发光器件与受光器件间的非光发光区域的面积，而可以使开口率接近于100％。例如，也可以实现50％以上、60％以上、70％以上、80％以上、甚至为90％以上且低于100％的开口率。
另外，关于EL层及活性层本身的图案也可以与使用金属掩模的情况相比显著地减少。另外，例如在使用金属掩模分别形成EL层的情况下，图案的中央及端部的厚度不同，所以相对于图案整体的面积的能够被用作发光区域的有效面积变小。另一方面，在上述制造方法中通过对沉积为均匀厚度的膜进行加工来形成图案，所以可以使图案的厚度均匀，即使采用微细图案也可以使其几乎所有区域用作发光区域。因此，通过上述制造方法，可以兼具有高清晰度和高开口率。
利用FMM(Fine Metal Mask)形成的有机膜大多为越靠近端部厚度越薄的锥角极小(例如大于0度小于30度)的膜。因此，利用FMM形成的有机膜的侧面与顶面连续地连接，而难以明确地确认出侧面。另一方面，本发明的一个方式包括不利用FMM加工而成的EL层，所以具有明确的侧面。尤其是，在本发明的一个方式中，优选具有EL层的锥角为30度以上120度以下的部分，优选具有60度以上120度以下的部分。
注意，在本说明书等中，对象物的端部为锥形形状是指在其端部的区域中侧面(表面)与底面(被形成面)所成的角度大于0度小于90度具有从端部厚度连续增加的截面形状。另外，锥角是指对象物的端部的底面(被形成面)与侧面(表面)所成的角。
以下说明更具体的例子。
图13A示出显示装置100的俯视示意图。显示装置100包括多个呈现红色光的发光器件90R、多个呈现绿色光的发光器件90G、多个呈现蓝色光的发光器件90B及多个受光器件90S。在图13A中，为了简单地区别各发光器件，对各发光器件或受光器件的发光区域内附上R、G、B、S的符号。
发光器件90R、发光器件90G、发光器件90B及受光器件90S都以矩阵状排列。图13A示出两个元件在一个方向上交替排列的结构。注意，发光器件的排列方法不局限于此，可以使用条纹排列、S条纹排列、Delta排列、拜耳排列或锯齿形(zigzag)排列等排列方法，也可以使用Pentile排列或Diamond排列等。
另外，图13A示出与公共电极113电连接的连接电极111C。连接电极111C被供应用来对公共电极113供应的电位(例如，阳极电位或阴极电位)。连接电极111C设置在发光器件90R等排列的显示区域的外侧。另外，在图13A中，以虚线表示公共电极113。
连接电极111C可以沿着显示区域的外周设置。例如，既可以沿着显示区域的外周的一个边设置，又可以横跨显示区域的外周的两个以上的边设置。就是说，在显示区域的顶面形状为方形的情况下，连接电极111C的顶面形状可以为帯状、L字状、“冂”字状(方括号状)或四角形等。
图13B是与图13A中的点划线A1-A2及点划线C1-C2对应的截面示意图。图13B是发光器件90B、发光器件90R、受光器件90S及连接电极111C的截面示意图。
注意，在截面示意图中没有示出的发光器件90G可以具有与发光器件90B或发光器件90R同样的结构，下面可以援用它们的说明。
发光器件90B包括像素电极111、有机层112B、有机层114及公共电极113。发光器件90R包括像素电极111、有机层112R、有机层114及公共电极113。受光器件90S包括像素电极111、有机层115、有机层114及公共电极113。有机层114和公共电极113在发光器件90B、发光器件90R及受光器件90S中共同设置。有机层114也可以说是公共层。在各发光器件之间以及在发光器件与受光器件之间彼此离开地设置有像素电极111。
有机层112R包含发射至少在红色波长区域中具有峰的光的发光性有机化合物。有机层112B包含发射至少在蓝色波长区域中具有峰的光的发光性有机化合物。有机层115包含对可见光或红外光的波长区域具有灵敏度的光电转换材料。有机层112R及有机层112B也可以称作EL层。
有机层112R、有机层112B及有机层115还可以包括电子注入层、电子传输层、空穴注入层及空穴传输层中的一个以上。有机层114可以采用不包括发光层的结构。例如，有机层114包括电子注入层、电子传输层、空穴注入层及空穴传输层中的一个以上。
在此，有机层112R、有机层112B及有机层115的叠层结构中位于最上侧的层，即，与有机层114接触的层，优选为发光层以外的层。例如，优选采用覆盖发光层设置电子注入层、电子传输层、空穴注入层、空穴传输层或这些之外的层并使该层与有机层114接触的结构。如此，在制造各发光器件时，可以使发光层的顶面处于被其他层保护的状态，由此可以提高发光器件的可靠性。
像素电极111分别设置在各元件中。另外，公共电极113及有机层114设置为各发光器件共通使用的一个层。各像素电极和公共电极113的任一方使用对可见光具有透光性的导电膜且另一方使用具有反射性的导电膜。通过使各像素电极具有透光性且使公共电极113具有反射性，可以实现底面发射型(底部发射结构)显示装置。相对于此，通过使各像素电极具有反射性且使公共电极113具有透光性，可以实现顶面发射型(顶部发射结构)显示装置。另外，通过使各像素电极及公共电极113的双方具有透光性，可以实现双面发射型(双面发射结构)显示装置。
覆盖像素电极111的端部设置有绝缘层131。绝缘层131的端部优选具有锥形形状。注意，在本说明书等中，“对象物的端部具有锥形形状”是指具有如下截面形状：在其端部的区域中表面与被形成面所形成的角度大于0°且小于90°；并且其厚度从端部逐渐地增加。
另外，通过在绝缘层131中使用有机树脂，可以使其表面具有平缓的曲面。因此，可以提高形成在绝缘层131上的膜的覆盖性。
作为能够用于绝缘层131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。
或者，绝缘层131也可以使用无机绝缘材料。作为能够用于绝缘层131的材料，例如可以使用如氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧氮化铝、氧化铪等氧化物或氮化物膜。另外，也可以使用氧化钇、氧化锆、氧化镓、氧化钽、氧化镁、氧化镧、氧化铈及氧化钕等。
如图13B所示，在颜色不同的发光器件之间以及在发光器件与受光器件之间离开地设置两个有机层，它们之间设置有间隙。如此，优选以互不接触的方式设置有有机层112R、有机层112B及有机层115。由此，可以适合防止电流通过相邻的两个有机层流过而产生非意图的发光。由此，可以提高对比度，而可以实现显示品质较高的显示装置。
优选有机层112R、有机层112B及有机层115的锥角为30度以上。优选有机层112R、有机层112G及有机层112B端部的侧面(表面)与底面(被形成面)的角度为30度以上120度以下，更优选为45度以上120度以下，进一步优选为60度以上120度。或者，优选有机层112R、有机层112G及有机层112B的锥角分别为90度或其附近(例如80度以上100度以下)。
公共电极113上设置有保护层121。保护层121具有防止水等杂质从上方向各发光器件扩散的功能。
保护层121例如可以具有至少包括无机绝缘膜的单层结构或叠层结构。作为无机绝缘膜，例如可以举出氧化硅膜、氧氮化硅膜、氮氧化硅膜、氮化硅膜、氧化铝膜、氧氮化铝膜、氧化铪膜等的氧化物膜或氮化物膜。或者，作为保护层121也可以使用铟镓氧化物、铟镓锌氧化物等的半导体材料。
另外，作为保护层121也可以使用无机绝缘膜与有机绝缘膜的叠层膜。例如，优选在一对无机绝缘膜间夹持有机绝缘膜。另外，有机绝缘膜优选被用作平坦化膜。因此，可以使有机绝缘膜的顶面平坦，所以其上的无机绝缘膜的覆盖性提高，由此可以提高阻挡性。另外，保护层121的顶面变平坦，所以当在保护层121的上方设置结构体(例如，滤色片、触摸传感器的电极或透镜阵列等)时可以减少起因于下方结构的凹凸形状的影响，所以是优选的。
在连接部130中，连接电极111C上设置有与其接触的公共电极113，覆盖公共电极113设置有保护层121。另外，覆盖连接电极111C的端部设置有绝缘层131。
以下对与图13B部分结构不同的显示装置的结构例子进行说明。具体而言，示出不设置绝缘层131时的例子。
图14A至图14C示出像素电极111的侧面与有机层112R、有机层112B或有机层115的侧面大致一致时的例子。
在图14A中，覆盖有机层112R、有机层112B及有机层115的顶面及侧面设置有有机层114。有机层114可以防止像素电极111与公共电极113相互接触导致的电短路。
图14B示出包括以与有机层112R、有机层112G、有机层112B以及像素电极111的侧面接触的方式设置的绝缘层125的例子。绝缘层125可以有效地防止像素电极111与公共电极113发生电短路及其之间的泄漏电流。
绝缘层125可以为包含无机材料的绝缘层。作为绝缘层125，可以使用氧化绝缘膜、氮化绝缘膜、氧氮化绝缘膜及氮氧化绝缘膜等无机绝缘膜。绝缘层125可以为单层结构，也可以为叠层结构。作为氧化绝缘膜，可以举出氧化硅膜、氧化铝膜、氧化镁膜、铟镓锌氧化物膜、氧化镓膜、氧化锗膜、氧化钇膜、氧化锆膜、氧化镧膜、氧化钕膜、氧化铪膜及氧化钽膜等。作为氮化绝缘膜，可以举出氮化硅膜及氮化铝膜等。作为氧氮化绝缘膜，可以举出氧氮化硅膜、氧氮化铝膜等。作为氮氧化绝缘膜，可以举出氮氧化硅膜、氮氧化铝膜等。尤其是，通过将利用ALD法形成的氧化铝膜、氧化铪膜、氧化硅膜等无机绝缘膜用于绝缘层125，可以形成针孔较少且保护有机层功能优异的绝缘层125。
在本说明书等中，“氧氮化物”是指在其组成中氧含量多于氮含量的材料，而“氮氧化物”是指在其组成中氮含量多于氧含量的材料。例如，“氧氮化硅”是指在其组成中氧含量多于氮含量的材料，而“氮氧化硅”是指在其组成中氮含量多于氧含量的材料。
绝缘层125可以利用溅射法、CVD法、PLD法、ALD法等形成。优选的是，绝缘层125利用覆盖性优异的ALD法形成。
在图14C中，在邻接的两个发光器件间或者发光器件与受光器件间，以填充对置的两个像素电极的缝隙及对置的两个有机层的缝隙的方式设置树脂层126。树脂层126可以使有机层114、公共电极113等的被形成面平坦化，可以防止因邻接的发光器件间的台阶的覆盖不良导致公共电极113断开。
作为树脂层126，可以适合使用包含有机材料的绝缘层。例如，作为树脂层126可以使用丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、环氧树脂、亚胺树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺酰胺树脂、硅酮树脂、硅氧烷树脂、苯并环丁烯类树脂、酚醛树脂及上述树脂的前体等。另外，作为树脂层126，也可以使用聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚甘油、普鲁兰、水溶性纤维素或者醇可溶性聚酰胺树脂等有机材料。另外，作为树脂层126，也可以使用感光性树脂。作为感光性树脂也可以使用光致抗蚀剂。作为感光性树脂也可以使用正型材料或负型材料。
另外，作为树脂层126优选使用吸收可见光的材料。当作为树脂层126使用吸收可见光的材料时，可以由树脂层126吸收来自EL层的发光，由此可以遮蔽来自相邻的像素的杂散光而抑制混色。因此，可以提供一种显示品质高的显示装置。
在图14D中，设置有绝缘层125及设置在绝缘层125上的树脂层126。由于绝缘层125，有机层112R等与树脂层126不接触，可以防止树脂层126中的水分等杂质扩散到有机层112R等中，由此可以提供可靠性高的显示装置。
另外，也可以设置如下机构，即通过在绝缘层125与树脂层126之间设置反射膜(例如，包含选自银、钯、铜、钛和铝等中的一个或多个的金属膜)来使该反射膜反射发光层所发射的光而提高光提取效率的机构。
图15A至图15C示出像素电极111的宽度比有机层112R、有机层112B或有机层115的宽度大时的例子。有机层112R等位于像素电极111的端部的内侧。
图15A示出包括绝缘层125时的例子。绝缘层125以覆盖发光器件或受光器件所包括的有机层的侧面、像素电极111的顶面的一部分及侧面的方式设置。
图15B示出包括树脂层126时的例子。树脂层126位于邻接的两个发光器件间或者发光器件与受光器件间，以覆盖有机层的侧面及像素电极111的顶面及侧面的方式设置。
图15C示出包括绝缘层125和树脂层126的双方时的例子。有机层112R等与树脂层126间设置有绝缘层125。
图16A至图16D示出像素电极111的宽度比有机层112R、有机层112B或有机层115的宽度小时的例子。有机层112R等超过像素电极111的端部在外侧延伸。
图16B示出包括绝缘层125的例子。绝缘层125以接触于邻接的两个发光器件的有机层的侧面的方式设置。另外，绝缘层125不仅可以覆盖有机层112R等的侧面还可以以覆盖其顶面的一部分的方式设置。
图16C示出包括树脂层126的例子。树脂层126位于邻接的两个发光器件间，以覆盖有机层112R等的侧面及顶面的一部分的方式设置。另外，树脂层126也可以采用与有机层112R等的侧面接触而不覆盖顶面的结构。
图16D示出包括绝缘层125和树脂层126的双方时的例子。有机层112R等与树脂层126之间设置有绝缘层125。
在此，对上述树脂层126的结构例子进行说明。
树脂层126的顶面越平坦越好，但是有时因树脂层126的被形成面的凹凸形状、树脂层126的形成条件等树脂层126的表面为凹状或凸状形状。
图17A至图18F是发光器件90R所包括的像素电极111R的端部、发光器件90G所包括的像素电极111G的端部及其附近的放大图。像素电极111G上设置有有机层112G。
图17A、图17B及图17C示出树脂层126的顶面为平坦时的树脂层126及其附近的放大图。图17A示出与像素电极111相比有机层112R等的宽度大时的例子。图17B示出像素电极111和有机层112R等的宽度大致一致时的例子。图17C示出与像素电极111相比有机层112R等的宽度小时的例子。
如图17A所示，由于有机层112R覆盖像素电极111的端部设置，所以优选像素电极111的端部为锥形形状。由此，可以提高有机层112R的台阶覆盖性，从而可以提供可靠性高的显示装置。
图17D、图17E及图17F示出树脂层126的顶面为凹状时的例子。此时，有机层114、公共电极113及保护层121的顶面形成有反映了树脂层126的凹状顶面的凹状部分。
图18A、图18B及图18C示出树脂层126的顶面为凸状时的例子。此时，有机层114、公共电极113及保护层121的顶面形成有反映了树脂层126的凸状顶面的凸状部分。
图18D、图18E及图18F示出树脂层126的一部分覆盖有机层112R的上端部及顶面的一部分以及有机层112G的上端部及顶面的一部分时的例子。此时，树脂层126与有机层112R或有机层112G的顶面间设置有绝缘层125。
另外，图18D、图18E及图18F示出树脂层126的顶面的一部分为凹状时的例子。此时，有机层114、公共电极113及保护层121形成有反映了树脂层126的形状的凹凸形状。
以上是树脂层的结构例子的说明。
另外，如图19A所示，本发明的一个方式的显示装置也可以不包括受光器件。在不设置受光器件时，作为输入器件可以代替使用静电电容传感器。静电电容传感器是作为触摸传感器广泛使用的，但是不能够进行拍摄。然而，因为可以读取指纹的凹凸所引起的静电电容器的变化，所以可以获得指纹图案的信息。如图19B所示，静电电容传感器150可以设置在各发光器件上并与其重叠。
注意，图14A至图18F的结构也可以用于不设置受光器件的显示装置。
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。
(实施方式5)
在本实施方式中，说明可用作本发明的一个方式的显示装置的显示装置的结构例子。在此作为可以显示图像的显示装置进行说明，但是发光器件通过被用作光源也可以被用作显示装置。
另外，本实施方式的显示装置可以为高分辨率的显示装置或大型显示装置。因此，例如也可以将本实施方式的显示装置用作如下装置的显示部：具有较大的屏幕的电子设备诸如电视装置、台式或笔记本型个人计算机、用于计算机等的显示器、数字标牌、弹珠机等大型游戏机等；数码相机；数字视频摄像机；数码相框；移动电话机；便携式游戏机；智能手机；手表型终端；平板终端；便携式信息终端；声音再现装置。
[显示装置400]
图20示出显示装置400的立体图，图21A示出显示装置400的截面图。
显示装置400具有贴合衬底452与衬底451的结构。在图20中，以虚线表示衬底452。
显示装置400包括显示部462、电路464及布线465等。图20示出显示装置400中安装有IC473及FPC472的例子。因此，也可以将图20所示的结构称为包括显示装置400、IC(集成电路)及FPC的显示模块。
作为电路464，例如可以使用扫描线驱动电路。
布线465具有对显示部462及电路464供应信号及电力的功能。该信号及电力从外部经由FPC472输入到布线465或者从IC473输入到布线465。
图20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451上设置IC473的例子。作为IC473，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。
图21A示出截断显示装置400的包括FPC472的区域的一部分、电路464的一部分、显示部462的一部分及包括连接部的区域的一部分时的截面的一个例子。图21A尤其示出截断显示部462中的包括发射绿色光(G)的发光器件430b及接收反射光(L)的受光器件440的区域时的截面的一个例子。
图21A所示的显示装置400在衬底453与衬底454之间包括晶体管252、晶体管260、晶体管258、发光器件430b及受光器件440等。
发光器件430b及受光器件440可以使用上面例示出的发光器件或受光器件。
在此，当显示装置的像素包括具有发出彼此不同的光的发光器件的三个子像素时，作为该三个子像素可以举出红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)这三个颜色的子像素、黄色(Y)、青色(C)及品红色(M)这三个颜色的子像素等。当包括四个上述子像素时，作为该四个子像素可以举出R、G、B及白色(W)这四个颜色的子像素、R、G、B及Y这四个颜色的子像素等。此外，子像素也可以包括发射红外光的发光器件。
此外，作为受光器件440可以使用对红色、绿色或蓝色的波长区域的光具有灵敏度的光电转换元件或者对红外的波长区域的光具有灵敏度的光电转换元件。
此外，衬底454和保护层416通过粘合层442贴合。粘合层442分别与发光器件430b及受光器件440重叠，显示装置400采用固体密封结构。衬底454设有遮光层417。
发光器件430b及受光器件440作为像素电极包括导电层411a、导电层411b及导电层411c。导电层411b对可见光具有反射性，被用作反射电极。导电层411c对可见光具有透过性，被用作光学调整层。
发光器件430b中的导电层411a通过设置在绝缘层264中的开口电连接到晶体管260所包括的导电层272b。晶体管260具有控制发光器件的驱动的功能。另一方面，受光器件440中的导电层411a与晶体管258中的导电层272b电连接。晶体管258具有控制使用受光器件440的曝光的时机等的功能。
覆盖像素电极设有EL层412G或光电转换层412S。以接触于EL层412G的侧面及光电转换层412S的侧面的方式设有绝缘层421，以填充绝缘层421的凹部的方式设有树脂层422。覆盖EL层412G及光电转换层412S设有有机层414、公共电极413及保护层416。通过形成覆盖发光器件的保护层416，可以抑制水等杂质进入发光器件，由此可以提高发光器件的可靠性。
发光器件430b发射的光G被发射到衬底452一侧。受光器件440通过衬底452接收光L并将其转换为电信号。衬底452优选使用对可见光的透过性高的材料。
晶体管252、晶体管260及晶体管258都设置在衬底451上。这些晶体管可以使用同一材料及同一工序形成。
注意，也可以以具有不同结构的方式分别制造晶体管252、晶体管260及晶体管258。例如，也可以分别制造有背栅极或没有背栅级的晶体管，也可以分别制造半导体、栅电极、栅极绝缘层、源电极及漏电极的材料和厚度中的一方或双方不同的晶体管。
衬底453和绝缘层262被粘合层455贴合。
显示装置400的制造方法为如下：首先，使用粘合层442将设置有绝缘层262、各晶体管、各发光器件及受光器件等的制造衬底与设置有遮光层417的衬底454贴合在一起；然后，在剥离制造衬底而露出的面贴合衬底453，来将形成在制造衬底上的各构成要素转置到衬底453。衬底453和衬底454优选具有柔性。由此，可以提高显示装置400的柔性。
衬底453的不与衬底454重叠的区域中设置有连接部254。在连接部254中，布线465通过导电层466及连接层292与FPC472电连接。导电层466可以通过对与像素电极相同的导电膜进行加工来获得。因此，通过连接层292可以使连接部254与FPC472电连接。
晶体管252、晶体管260及晶体管258包括：用作栅极的导电层271；用作栅极绝缘层的绝缘层261；包含沟道形成区域281i及一对低电阻区域281n的半导体层281；与一对低电阻区域281n中的一个连接的导电层272a；与一对低电阻区域281n中的另一个连接的导电层272b；用作栅极绝缘层的绝缘层275；用作栅极的导电层273；以及覆盖导电层273的绝缘层265。绝缘层261位于导电层271与沟道形成区域281i之间。绝缘层275位于导电层273与沟道形成区域281i之间。
导电层272a及导电层272b通过设置在绝缘层265中的开口与低电阻区域281n连接。导电层272a及导电层272b中的一个用作源极，另一个用作漏极。
图21A示出绝缘层275覆盖半导体层的顶面及侧面的例子。导电层272a及导电层272b通过设置在绝缘层275及绝缘层265中的开口与低电阻区域281n连接。
另一方面，在图21B所示的晶体管259中，绝缘层275与半导体层281的沟道形成区域281i重叠而不与低电阻区域281n重叠。例如，通过以导电层273为掩模加工绝缘层275，可以形成图21B所示的结构。在图21B中，绝缘层265覆盖绝缘层275及导电层273，并且导电层272a及导电层272b分别通过绝缘层265的开口与低电阻区域281n连接。再者，还可以设置有覆盖晶体管的绝缘层268。
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。
作为晶体管252、晶体管260及晶体管258，采用两个栅极夹着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。
对用于晶体管的半导体层的半导体材料的结晶性也没有特别的限制，可以使用非晶半导体、单晶半导体或者单晶半导体以外的具有结晶性的半导体(微晶半导体、多晶半导体或其一部分具有结晶区域的半导体)。当使用单晶半导体或具有结晶性的半导体时可以抑制晶体管的特性劣化，所以是优选的。
晶体管的半导体层优选使用金属氧化物(氧化物半导体)。就是说，本实施方式的显示装置优选使用在沟道形成区域中包含金属氧化物的晶体管(以下，OS晶体管)。
用于晶体管的半导体层的金属氧化物的带隙优选为2eV以上，更优选为2.5eV以上。通过使用带隙较宽的金属氧化物，可以减小OS晶体管的关态电流(off-statecurrent)。例如，室温下的每沟道宽度1μm的OS晶体管的关态电流值可以为1aA(1×10
金属氧化物优选至少包含铟或锌，更优选包含铟及锌。例如，金属氧化物优选包含铟、M(M为选自镓、铝、钇、锡、硅、硼、铜、钒、铍、钛、铁、镍、锗、锆、钼、镧、铈、钕、铪、钽、钨、镁和钴中的一种或多种)及锌。尤其是，M优选为选自镓、铝、钇和锡中的一种或多种，更优选为镓。注意，以下有时将包含铟、M及锌的金属氧化物称为In-M-Zn氧化物。
在金属氧化物使用In-M-Zn氧化物时，该In-M-Zn氧化物中的In的原子数比优选为M的原子数比以上。作为这种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。此外，附近的组成包括所希望的原子数比的±30％的范围。通过增大金属氧化物中的铟的原子数比，可以提高晶体管的通态电流(on-state current)或场效应迁移率等。
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。
In-M-Zn氧化物中的In的原子数比也可以小于M的原子数比。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＝1：3：2或其附近的组成、In：M：Zn＝1：3：3或其附近的组成、In：M：Zn＝1：3：4或其附近的组成等。通过增大金属氧化物中的M的原子数比，可以使In-M-Zn氧化物的带隙更宽而可以提高相对于光负偏压应力测试的耐性。具体而言，可以减小在晶体管的NBTIS(Negative Bias Temperature Illumination Stress)测试中测量的阈值电压的变化量或漂移电压(Vsh)的变化量。注意，漂移电压(Vsh)被定义为在晶体管的漏极电流(Id)-栅极电压(Vg)曲线的倾斜程度最大的点的切线与Id＝1pA的直线交叉处的Vg。
显示装置通过采用包括OS晶体管及MML(Metal Mask Less)结构的发光器件的结构，可以使可流过晶体管的泄漏电流以及可在相邻的发光元件间流过的泄漏电流(也称为横向泄漏电流、侧泄漏电流等)极低。另外，通过采用该结构，在图像显示在显示装置上时观看者可以观测到图像的鲜锐度、图像的锐度、高色饱和度和高对比度中的任一个或多个。另外，通过采用可流过晶体管的泄漏电流及发光元件间的横向泄漏电流极低的结构，可以进行在显示黑色时可发生的光泄露(所谓的泛白)等极少的显示(也称为全黑色显示)。
尤其是，在从MML结构的发光器件中采用上述SBS结构时，设置在发光元件间的层(例如是在发光元件间共同使用的有机层，也称为公共层)被分割，由此可以进行没有侧泄漏或侧泄漏极少的显示。
另外，在提高像素电路所包括的发光器件的发光亮度时，需要增大流过发光器件的电流量。为此，需要提高像素电路所包括的驱动晶体管的源极-漏极间电压。因为OS晶体管的源极-漏极间的耐压比Si晶体管高，所以可以对OS晶体管的源极-漏极间施加高电压。由此，通过作为像素电路所包括的驱动晶体管使用OS晶体管，可以增大流过发光器件的电流量而提高发光器件的发光亮度。
另外，当晶体管在饱和区域中工作时，与Si晶体管相比，OS晶体管可以使对于栅极-源极间电压的变化的源极-漏极间电流的变化细小。因此，通过作为像素电路所包括的驱动晶体管使用OS晶体管，可以根据栅极-源极间电压的变化详细决定流过源极-漏极间的电流，所以可以控制流过发光器件的电流量。由此，可以增大像素电路的灰度。
另外，关于晶体管在饱和区域中工作时流过的电流的饱和特性，与Si晶体管相比，OS晶体管即使逐渐地提高源极-漏极间电压也可以使稳定的电流(饱和电流)流过。因此，通过将OS晶体管用作驱动晶体管，即使例如包含EL材料的发光器件的电流-电压特性发生不均匀，也可以使稳定的电流流过发光器件。也就是说，OS晶体管当在饱和区域中工作时即使提高源极-漏极间电压，源极-漏极间电流也几乎不变，因此可以使发光器件的发光亮度稳定。
如上所述，通过作为像素电路所包括的驱动晶体管使用OS晶体管，可以实现“黑色模糊的抑制”、“发光亮度的上升”、“多灰度化”、“发光器件不均匀的抑制”等。
或者，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。
尤其是低温多晶硅的迁移率较高，可以在玻璃衬底上形成，所以可以适当地用于显示装置。例如，作为驱动电路中的晶体管252等，可以使用将低温多晶硅用于半导体层的晶体管，作为像素中的晶体管260、晶体管258等，可以使用将氧化物半导体用于半导体层的晶体管。
或者，晶体管的半导体层也可以具有被用作半导体的层状物质。层状物质是具有层状结晶结构的材料群的总称。层状结晶结构是由共价键或离子键形成的层通过如范德华力那样的比共价键或离子键弱的键合层叠的结构。层状物质在单位层中具有高导电性，即，具有高二维导电性。通过将被用作半导体并具有高二维导电性的材料用于沟道形成区域，可以提供通态电流高的晶体管。
作为上述层状物质，例如可以举出石墨烯、硅烯、硫族化物等。硫族化物是包含氧族元素(属于第16族的元素)的化合物。此外，作为硫族化物，可以举出过渡金属硫族化物、第13族硫族化物等。作为能够被用作晶体管的半导体层的过渡金属硫族化物，具体地可以举出硫化钼(典型的是MoS
电路464所包括的晶体管和显示部462所包括的晶体管既可以具有相同的结构，又可以具有不同的结构。电路464所包括的多个晶体管既可以具有相同的结构，又可以具有两种以上的不同结构。与此同样，显示部462所包括的多个晶体管既可以具有相同的结构，又可以具有两种以上的不同结构。
优选的是，将水及氢等杂质不容易扩散的材料用于覆盖晶体管的绝缘层中的至少一个。由此，可以将该绝缘层用作阻挡层。通过采用这种结构，可以有效地抑制杂质从外部扩散到晶体管中，从而可以提高显示装置的可靠性。
作为绝缘层261、绝缘层262、绝缘层265、绝缘层268及绝缘层275优选使用无机绝缘膜。作为无机绝缘膜，例如可以使用氮化硅膜、氧氮化硅膜、氧化硅膜、氮氧化硅膜、氧化铝膜、氮化铝膜等。此外，也可以使用氧化铪膜、氧化钇膜、氧化锆膜、氧化镓膜、氧化钽膜、氧化镁膜、氧化镧膜、氧化铈膜及氧化钕膜等。此外，也可以层叠上述无机绝缘膜中的两个以上。
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。由此，可以抑制杂质从显示装置400的端部通过有机绝缘膜进入。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，以使有机绝缘膜不暴露于显示装置400的端部。
被用作平坦化层的绝缘层264优选使用有机绝缘膜。作为能够用于有机绝缘膜的材料，例如可以使用丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、环氧树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺酰胺树脂、硅氧烷树脂、苯并环丁烯类树脂、酚醛树脂及上述树脂的前体等。
优选在衬底454的衬底453一侧的面设置遮光层417。此外，可以在衬底454的外侧配置各种光学构件。作为光学构件，可以使用偏振片、相位差板、光扩散层(扩散薄膜等)、防反射层及聚光薄膜(condensing film)等。此外，在衬底454的外侧也可以配置抑制尘埃的附着的抗静电膜、不容易被弄脏的具有拒水性的膜、抑制使用时的损伤的硬涂膜、冲击吸收层等。
在图21A中示出连接部278。在连接部278中，公共电极413与布线电连接。图21A示出作为该布线采用与像素电极相同的叠层结构的情况的例子。
衬底453及衬底454可以使用玻璃、石英、陶瓷、蓝宝石以及树脂等。从发光器件取出光一侧的衬底使用使该光透过的材料。通过将具有柔性的材料用于衬底453及衬底454，可以提高显示装置的柔性。作为衬底453或衬底454，可以使用偏振片。
作为衬底453及衬底454，可以使用如下材料：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等聚酯树脂、聚丙烯腈树脂、丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、聚甲基丙烯酸甲酯树脂、聚碳酸酯(PC)树脂、聚醚砜(PES)树脂、聚酰胺树脂(尼龙、芳族聚酰胺等)、聚硅氧烷树脂、环烯烃树脂、聚苯乙烯树脂、聚酰胺-酰亚胺树脂、聚氨酯树脂、聚氯乙烯树脂、聚偏二氯乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚四氟乙烯(PTFE)树脂、ABS树脂以及纤维素纳米纤维等。此外，也可以作为衬底453和衬底454中的一方或双方使用其厚度为具有柔性程度的玻璃。
在将圆偏振片重叠于显示装置的情况下，优选将光学各向同性高的衬底用作显示装置所包括的衬底。光学各向同性高的衬底的双折射较低(也可以说双折射量较少)。
光学各向同性高的衬底的相位差值(retardation value)的绝对值优选为30nm以下，更优选为20nm以下，进一步优选为10nm以下。
作为光学各向同性高的薄膜，可以举出三乙酸纤维素(也被称为TAC：Cellulosetriacetate)薄膜、环烯烃聚合物(COP)薄膜、环烯烃共聚物(COC)薄膜及丙烯酸树脂薄膜等。
当作为衬底使用薄膜时，有可能因薄膜的吸水而发生显示面板出现皱纹等形状变化。因此，作为衬底优选使用吸水率低的薄膜。例如，优选使用吸水率为1％以下的薄膜，更优选使用吸水率为0.1％以下的薄膜，进一步优选为使用吸水率为0.01％以下的薄膜。
作为粘合层，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。
作为连接层292，可以使用各向异性导电膜(ACF：Anisotropic ConductiveFilm)、各向异性导电膏(ACP：Anisotropic Conductive Paste)等。
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。
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包含该金属材料的合金材料。或者，还可以使用该金属材料的氮化物(例如，氮化钛)等。此外，当使用金属材料或合金材料(或者它们的氮化物)时，优选将其形成得薄到具有透光性。此外，可以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及发光器件所包括的导电层(被用作像素电极或公共电极的导电层)。
作为可用于各绝缘层的绝缘材料，例如可以举出丙烯酸树脂或环氧树脂等树脂、无机绝缘材料如氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氮化硅或氧化铝等。
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。
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。
(实施方式6)
在本实施方式中，说明包括本发明的一个方式的受光器件等的显示装置的例子。
在本实施方式的显示装置中，像素可以包括具有发出互不相同的颜色的光的发光器件的多种子像素。例如，像素可以包括三种子像素。作为该三种子像素，可以举出红色(R)、绿色(G)及蓝色(B)这三个颜色的子像素、黄色(Y)、青色(C)及品红色(M)这三个颜色的子像素等。或者，像素可以包括四种子像素。作为该四种子像素，可以举出R、G、B、白色(W)这四个颜色的子像素、R、G、B、Y这四个颜色的子像素等。
子像素的排列没有特别的限制，可以采用各种排列方法。作为子像素的排列，例如可以举出条纹排列、S条纹排列、矩阵排列、Delta排列、拜耳排列、Pentile排列等。
另外，作为子像素的顶面形状，例如可以举出三角形、四角形(包括矩形、正方形)、五角形等多角形、角部带弧形的上述多角形形状、椭圆形或圆形等。在此，子像素的顶面形状相当于发光器件的发光区域的顶面形状。
在像素包括发光器件及受光器件的显示装置中，像素具有受光功能，所以该显示装置可以在显示图像的同时检测出对象物的接触或靠近。例如，不仅使显示装置所包括的所有子像素显示图像，而且可以使部分子像素呈现用作光源的光并使其他子像素显示图像。
图22A、图22B及图22C所示的像素包括子像素G、子像素B、子像素R及子像素PS。
图22A所示的像素采用条形排列。图22B所示的像素采用矩阵排列。
图22C所示的像素排列具有在一个子像素(子像素B)的旁边纵向排列三个子像素(子像素R、子像素G及子像素S)的结构。
图22D、图22E及图22F所示的像素包括子像素G、子像素B、子像素R、子像素IR及子像素PS。
图22D、图22E及图22F示出一个像素设置在两行的例子。上方的行(第一行)设置有三个子像素(子像素G、子像素B及子像素R)，下方的行(第二行)设置有两个子像素(一个子像素PS和一个子像素IR)。
在图22D中，横向排列三个纵长形的子像素G、子像素B、子像素R，在其下方横向排列子像素PS和横长形的子像素IR。在图22E中，纵向排列两个横长形的子像素G及子像素R，在其旁边排列纵长形的子像素B，在它们的下方横向排列横长形的子像素IR和纵长形的子像素PS。在图22F中，横向排列三个纵长形的子像素R、子像素G及子像素B，在它们的下方横向排列横长形的子像素IR和纵长形的子像素PS。在图22E及图22F中，示出子像素IR的面积最大而子像素PS的面积与子像素等为相同程度的情况。
注意，子像素的布局不局限于图22A至图22F所述的结构。
子像素R包括发射红色光的发光器件。子像素G包括发射绿色光的发光器件。子像素B包括发射蓝色光的发光器件。子像素IR包括发射红外光的发光器件。子像素PS包括受光器件。虽然对子像素PS检测出的光的波长没有特别限制，但是子像素PS包括的受光器件优选对子像素R、子像素G、子像素B或子像素IR中的发光器件所发射的光具有灵敏度。例如，优选的是，检测出蓝色、紫色、蓝紫色、绿色、黄绿色、黄色、橙色、红色等波长区域的光和红外的波长区域的光中的一个或多个。
子像素PS的受光面积比其他子像素的发光面积小。受光面积越小摄像范围越窄，可以实现摄像结果变模糊的抑制以及分辨率的提高。因此，通过使用子像素PS，可以以高清晰度或高分辨率进行摄像。例如，可以使用子像素PS进行用来利用指纹、掌纹、虹膜、脉形状(包括静脉形状、动脉形状)或脸等的个人识别的摄像。
另外，子像素PS可以用于触摸传感器(也称为直接触摸传感器)或者近似触摸传感器(也称为悬浮传感器、悬浮触摸传感器、非接触式传感器、无接触式传感器)等。例如，子像素PS优选检测出红外光。由此，在黑暗的环境下也可以检测出触摸。
在此，触摸传感器或近似触摸传感器可以检测出对象物(指头、手或笔等)的靠近或接触。触摸传感器通过显示装置与对象物直接接触可以检测出对象物。另外，即使对象物没有接触显示装置，近似触摸传感器也可以检测出该对象物。例如，优选的是，在显示装置与对象物之间的距离为0.1mm以上且300mm以下、优选为3mm以上且50mm以下的范围内显示装置可以检测出该对象物。通过采用该结构，可以在对象物没有直接接触显示装置的状态下进行操作，换言之可以以非接触(无接触)方式操作显示装置。通过采用上述结构，可以减少显示装置被弄脏或受损伤的风险或者对象物不直接接触附着于显示装置的污渍(例如，垃圾或病毒等)而操作显示装置。
因为进行高清晰摄像，所以子像素PS优选设置在显示装置所包括的所有像素中。另一方面，在将子像素PS用于触摸传感器或近似触摸传感器等的情况下，与拍摄指纹等的情况相比不需高精度，因此将其设置在显示装置所包括的部分像素中即可。通过使显示装置所包括的子像素PS的个数少于子像素R等的个数，可以提高检测速度。
显示装置也可以具有使刷新频率可变的功能。例如，可以根据显示在显示装置上的内容调整刷新频率(例如，在0.01Hz以上且240Hz以下的范围内进行调整)来降低功耗。另外，也可以将通过降低刷新频率的驱动来降低显示装置的功耗这驱动称为空转停止(IDS)驱动。
此外，也可以根据上述刷新频率使触摸传感器或近似触摸传感器的驱动频率改变。例如，在显示装置的刷新频率为120Hz时，可以将触摸传感器或近似触摸传感器的驱动频率设定为高于120Hz的频率(典型的是240Hz)。通过采用该结构，可以实现低功耗且可以提高触摸传感器或近似触摸传感器的响应速度。
图22G示出具有受光器件的子像素的一个例子，而图22H示出具有发光器件的子像素的一个例子。
图22G所示的像素电路PIX1包括受光器件PD、晶体管M11、晶体管M12、晶体管M13、晶体管M14及电容器C2。这里，示出使用光电二极管作为受光器件PD的例子。
受光器件PD的阳极与布线V1电连接，阴极与晶体管M11的源极和漏极中的一个电连接。或者，阴极也可以与布线V1电连接，阳极也可以与晶体管M11的源极和漏极中的一个电连接。晶体管M11的栅极与布线TX电连接，源极和漏极中的另一个与电容器C2的一个电极、晶体管M12的源极和漏极中的一个及晶体管M13的栅极电连接。晶体管M12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M13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M14的源极和漏极中的一个电连接。晶体管M14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。
布线V1、布线V2及布线V3各自被供应恒电位。当受光器件PD的阳极与布线V1电连接时，在以反向偏压驱动受光器件PD的情况下，将比布线V1的电位高的电位供应到布线V2。当受光器件PD的阴极与布线V1电连接时，在以反向偏压驱动受光器件PD的情况下，将比布线V2的电位高的电位供应到布线V1。
晶体管M12被供应到布线RES的信号控制，使得连接于晶体管M13的栅极的节点的电位复位至供应到布线V2的电位。晶体管M11被供应到布线TX的信号控制，根据流过受光器件PD的电流控制上述节点的电位变化的时序。将晶体管M13用作根据上述节点的电位输出的放大晶体管。晶体管M14被供应到布线SE的信号控制，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。
图22H所示的像素电路PIX2包括发光器件EL、晶体管M15、晶体管M16、晶体管M17及电容器C3。这里，示出使用发光二极管作为发光器件EL的例子。尤其是，作为发光器件EL，优选使用有机EL器件。
晶体管M15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C3的一个电极及晶体管M16的栅极电连接。晶体管M16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器件EL的阳极及晶体管M17的源极和漏极中的一个电连接。晶体管M17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。发光器件EL的阴极与布线V5电连接。
布线V4及布线V5各自被供应恒定电位。可以将发光器件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M15被供应到布线VG的信号控制，被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M16被用作根据供应到栅极的电位控制流过发光器件EL的电流的驱动晶体管。当晶体管M15处于导通状态时，供应到布线VS的电位被供应到晶体管M16的栅极，可以根据该电位控制发光器件EL的发光亮度。晶体管M17被供应到布线MS的信号控制，将晶体管M16与发光器件EL之间的电位通过布线OUT2输出到外部。
在此，像素电路PIX1所包括的晶体管M11、晶体管M12、晶体管M13及晶体管M14、像素电路PIX2所包括的晶体管M15、晶体管M16及晶体管M17优选使用形成其沟道的半导体层包含金属氧化物(氧化物半导体)的晶体管。
使用其带隙比硅宽且载流子密度低的金属氧化物的晶体管可以实现极低的关态电流。由此，因为其关态电流小，所以能够长期间保持储存于与晶体管串联连接的电容器中的电荷。因此，尤其是，与电容器C2或电容器C3串联连接的晶体管M11、晶体管M12、晶体管M15优选使用包含氧化物半导体的晶体管。此外，通过将同样地应用氧化物半导体的晶体管用于其他晶体管，可以减少制造成本。
此外，晶体管M11至晶体管M17也可以使用形成其沟道的半导体包含硅的晶体管。特别是，在使用单晶硅或多晶硅等结晶性高的硅时可以实现高场效应迁移率及更高速的工作，所以是优选的。
此外，晶体管M11至晶体管M17中的一个以上可以使用包含氧化物半导体的晶体管，除此以外的晶体管可以使用包含硅的晶体管。
在图22G和图22H中，作为晶体管使用n沟道型晶体管，但是也可以使用p沟道型晶体管。
像素电路PIX1所包括的晶体管与像素电路PIX2所包括的晶体管优选排列在同一衬底上。尤其优选像素电路PIX1所包括的晶体管和像素电路PIX2所包括的晶体管混合形成在一个区域内并周期性地排列。
此外，优选在与受光器件PD或发光器件EL重叠的位置设置一个或多个包括晶体管和电容器中的一个或两个的层。由此，可以减少各像素电路的实效占有面积，从而可以实现高清晰的受光部或显示部。
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。
[符号说明]
C2：电容器、C3：电容器、M11：晶体管、M12：晶体管、M13：晶体管、M14：晶体管、M15：晶体管、M16：晶体管、M17：晶体管、OUT1：布线、OUT2：布线、PD：受光器件、PIX1：像素电路、PIX2：像素电路、V1：布线、V2：布线、V3：布线、V4：布线、V5：布线、30a：电子设备、30b：电子设备、31：显示部、32a：框体、32b：框体、33：相机、34：麦克风、35：按钮、36：扬声器、37：铰链夹具、38：传感器、41：图标、42：钟表、43：键盘按键、45：手、46：触屏笔、51：轴棍子、52：轴孔、53：锁上构件、54：孔部、55：凹部、56：球状物、57：弹簧、58：圆周、90B：发光器件、90G：发光器件、90R：发光器件、90S：受光器件、100：显示装置、111：像素电极、111C：连接电极、111G：像素电极、111R：像素电极、112B：有机层、112G：有机层、112R：有机层、113：公共电极、114：有机层、115：有机层、121：保护层、125：绝缘层、126：树脂层、130：连接部、131：绝缘层、150：静电电容传感器、200：显示面板、200A：显示面板、200B：显示面板、201：衬底、202：衬底、203：功能层、211：发光器件、211B：发光器件、211G：发光器件、211IR：发光器件、211R：发光器件、211W：发光器件、211X：发光器件、212：受光器件、213R：受发光器件、220：指头、221：接触部、222：指纹、223：拍摄范围、225：触屏笔、226：轨迹、252：晶体管、254：连接部、258：晶体管、259：晶体管、260：晶体管、261：绝缘层、262：绝缘层、264：绝缘层、265：绝缘层、268：绝缘层、271：导电层、272a：导电层、272b：导电层、273：导电层、275：绝缘层、278：连接部、281：半导体层、281i：沟道形成区域、281n：低电阻区域、292：连接层、400：显示装置、411a：导电层、411b：导电层、411c：导电层、412G：EL层、412S：光电转换层、413：公共电极、414：有机层、416：保护层、417：遮光层、421：绝缘层、422：树脂层、430b：发光器件、440：受光器件、442：粘合层、451：衬底、452：衬底、453：衬底、454：衬底、455：粘合层、462：显示部、464：电路、465：布线、466：导电层、472：FPC、473：IC、711：发光层、712：发光层、713：发光层、720：层、720-1：层、720-2：层、730：层、730-1：层、730-2：层、750B：发光器件、750G：发光器件、750R：发光器件、751：层、752：层、753B：发光层、753G：发光层、753R：发光层、754：层、755：层、760：受光器件、761：层、762：层、763：层、790：EL层、790a：EL层、790b：EL层、791：下部电极、791B：像素电极、791G：像素电极、791PD：像素电极、791R：像素电极、792：上部电极、795：着色层