WO2021250507A1

WO2021250507A1 - 表示装置の駆動方法

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Publication number: WO2021250507A1
Application number: PCT/IB2021/054817
Authority: WO
Inventors: 山崎舜平; 楠紘慈; 江口晋吾; 岡崎健一
Original assignee: 株式会社半導体エネルギー研究所
Priority date: 2020-06-12
Filing date: 2021-06-02
Publication date: 2021-12-16
Also published as: TW202147083A; JPWO2021250507A1; KR20230022873A; US20230251743A1; CN115698919A

Abstract

位置検出精度の高いタッチパネル、または非接触型のタッチパネルを提供する。表示装置は、第１及び第２の画素と、センサ画素とを有する。センサ画素は、第１の画素が呈する第１の色の光、及び第２の画素が呈する第２の色の光に感度を有する光電変換素子を有する。表示装置の駆動方法は、第１の画素を点灯し、第２の画素を消灯した状態で、第１の撮像を行う第１の期間と、第１の画素と第２の画素を消灯した状態で、第１の読出しを行う第２の期間と、第２の画素を点灯し、第１の画素を消灯した状態で、第２の撮像を行う第３の期間と、第１の画素と第２の画素を消灯した状態で、第２の読出しを行う第４の期間と、を有する。

Description

表示装置の駆動方法

　本発明の一態様は、表示装置に関する。本発明の一態様は、撮像装置に関する。本発明の一態様は、タッチパネルに関する。本発明の一態様は、非接触式タッチパネルに関する。本発明の一態様は、電子機器の認証方法に関する。

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

　近年、スマートフォンなどの携帯電話、タブレット型情報端末、ノート型ＰＣ（パーソナルコンピュータ）などの情報端末機器が広く普及している。このような情報端末機器は、個人情報などが含まれることが多く、不正な利用を防止するための様々な認証技術が開発されている。

　例えば、特許文献１には、プッシュボタンスイッチ部に、指紋センサを備える電子機器が開示されている。

米国特許出願公開第２０１４／００５６４９３号明細書

　情報端末機器として機能する電子機器に、指紋認証などの認証機能を付加する場合、タッチセンサとは別に、指紋を撮像するためのモジュールを電子機器に実装する必要がある。そのため、部品点数の増加に伴い、電子機器のコストが増大してしまう。

　本発明の一態様は、位置検出精度の高いタッチパネル、または非接触型のタッチパネルを提供することを課題の一とする。または、認証機能を有する電子機器のコストを低減することを課題の一とする。または、電子機器の部品点数を削減することを課題の一とする。または、指紋等を撮像することのできる表示装置、及びその駆動方法を提供することを課題の一とする。または、タッチ検出機能と指紋の撮像機能を兼ね備えた表示装置、及びその駆動方法を提供することを課題の一とする。または、非接触型のタッチパネル及びその駆動方法を提供することを課題の一とする。

　本発明の一態様は、新規な構成を有する表示装置を提供することを課題の一とする。または、新たな表示装置の駆動方法を提供することを課題の一とする。

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

　本発明の一態様は、第１の画素、第２の画素、及びセンサ画素を有する表示装置の駆動方法である。センサ画素は、第１の画素が呈する第１の色の光、及び第２の画素が呈する第２の色の光に感度を有する光電変換素子を有する。本発明の一態様の表示装置の駆動方法は、第１の画素を点灯し、第２の画素を消灯した状態で、第１の撮像を行う第１の期間と、第１の画素と第２の画素を消灯した状態で、第１の読出しを行う第２の期間と、第２の画素を点灯し、第１の画素を消灯した状態で、第２の撮像を行う第３の期間と、第１の画素と第２の画素を消灯した状態で、第２の読出しを行う第４の期間と、を有する。

　本発明の他の一態様は、第１の画素、第２の画素、及びセンサ画素を有する表示装置の駆動方法である。第１の画素は、第１の色の光を呈する第１の発光素子を有し、第２の画素は、第２の色の光を呈する第２の発光素子を有し、センサ画素は、第１の色の光及び第２の色の光に感度を有する光電変換素子を有する。本発明の一態様の表示装置の駆動方法は、第１の画素に第１のデータを書き込む第１の期間と、第１のデータに基づいて第１の発光素子が点灯した状態で、センサ画素による第１の撮像を行う第２の期間と、第１の発光素子及び第２の発光素子を消灯する第３の期間と、第２の画素に第２のデータを書き込む第４の期間と、を有する。さらに、第３の期間及び第４の期間の一方または双方において、センサ画素から第１の読出しを行う。

　また、上記において、表示装置は、第３の画素を有することが好ましい。第３の画素は、第３の色の光を呈する第３の発光素子を有する。さらに、第４の期間の後に、第２のデータに基づいて第２の発光素子が点灯した状態で、センサ画素による第２の撮像を行う第５の期間と、第１の発光素子、第２の発光素子、及び第３の発光素子を消灯する第６の期間と、第３の画素に第３のデータを書き込む第７の期間と、を有することが好ましい。このとき、第６の期間及び第７の期間の一方または双方において、センサ画素から第２の読出しを行うことが好ましい。

　また、上記いずれかにおいて、第１の発光素子と光電変換素子とは、同一面上に設けられることが好ましい。

　また、上記いずれかにおいて、第１の発光素子は、第１の画素電極、発光層、及び第１の電極を有することが好ましい。さらに光電変換素子は、第２の画素電極、活性層、及び第１の電極を有することが好ましい。また、第１の電極は、発光層を介して第１の画素電極と重なる部分と、活性層を介して第２の画素電極と重なる部分と、を有することが好ましい。このとき第１の画素電極と、第２の画素電極とは、同一の導電膜を加工して形成されることが好ましい。

　また、上記において、第１の期間において、第１の電極には、第１の電位が与えられ、第１の画素電極には、第１の電位よりも高い第２の電位が与えられ、第２の画素電極には、第１の電位よりも低い第３の電位が与えられることが好ましい。

　本発明の一態様によれば、位置検出精度の高いタッチパネル、または非接触型のタッチパネルを提供できる。または、認証機能を有する電子機器のコストを低減することができる。または、電子機器の部品点数を削減できる。または、指紋等を撮像することのできる表示装置、及びその駆動方法を提供できる。または、タッチ検出機能と指紋の撮像機能を兼ね備えた表示装置、及びその駆動方法を提供できる。または、非接触型のタッチパネル及びその駆動方法を提供できる。

　また、本発明の一態様によれば、新規な構成を有する表示装置を提供できる。または、新たな表示装置の駆動方法を提供できる。

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

図１Ａは、表示装置の構成例を示す図である。図１Ｂ、図１Ｃは、表示装置の駆動方法例を説明する図である。
図２Ａは、表示装置の構成例を示す図である。図２Ｂ及び図２Ｃは、画素回路の回路図である。
図３Ａ及び図３Ｂは、表示装置の駆動方法を説明するタイミングチャートである。
図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｄは、表示装置の一例を示す断面図である。図４Ｃ、図４Ｅは、表示装置で撮像した画像の例を示す図である。図４Ｆ乃至図４Ｈは、画素の一例を示す上面図である。
図５Ａは、表示装置の構成例を示す断面図である。図５Ｂ乃至図５Ｄは、画素の一例を示す上面図である。
図６Ａ及び図６Ｂは、表示装置の構成例を示す図である。
図７Ａ乃至図７Ｃは、表示装置の構成例を示す図である。
図８Ａ乃至図８Ｃは、表示装置の構成例を示す図である。
図９は、表示装置の構成例を示す図である。
図１０Ａは、表示装置の構成例を示す図である。図１０Ｂ及び図１０Ｃは、トランジスタの構成例を示す図である。
図１１Ａ及び図１１Ｂは、画素の構成例を示す図である。図１１Ｃ乃至図１１Ｅは、画素回路の構成例を示す図である。
図１２Ａ及び図１２Ｂは、電子機器の構成例を示す図である。
図１３Ａ乃至図１３Ｄは、電子機器の構成例を示す図である。
図１４Ａ乃至図１４Ｆは、電子機器の構成例を示す図である。

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

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

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

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

（実施の形態１）
　本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置の構成例、及びその駆動方法の例について説明する。

　本発明の一態様の表示装置は、複数の表示素子と、複数の受光素子（受光デバイスともいう）と、タッチセンサと、を有する。表示素子は、発光素子（発光デバイスともいう）であることが好ましい。受光素子は、光電変換素子であることが好ましい。以下では、表示素子として、発光素子を用い、受光素子として光電変換素子を用いる場合について説明する。

　表示装置は、マトリクス状に配列された表示素子により、表示面側に画像を表示する機能を有する。

　本発明の一態様の表示装置は、表示部に、受光素子と発光素子とを有する。本発明の一態様の表示装置は、表示部に、発光素子がマトリクス状に配置されており、当該表示部で画像を表示することができる。

　また、当該表示部には、受光素子がマトリクス状に配置されており、表示部は、撮像機能及びセンシング機能の一方または双方も有する。例えば、発光素子が発した光の一部は、対象物により反射し、その反射光が受光素子に入射される。また、受光素子は、入射される光の強度に応じて電気信号を出力することができる。そのため、表示装置が、マトリクス状に配列した複数の受光素子を有することで、対象物の位置情報、形状などをデータとして取得する（撮像するともいう）ことができる。すなわち、表示部は、イメージセンサ、タッチセンサ等に用いることができる。表示部で光を検出することで、画像を撮像すること、対象物（指、ペンなど）のタッチ操作を検出すること、などができる。さらに、本発明の一態様の表示装置は、発光素子をセンサの光源として利用することができる。したがって、表示装置と別に受光部及び光源を設けなくてよく、電子機器の部品点数を削減することができる。

　また、表示装置は、受光素子を用いて表示面に触れる、または近づく対象物を撮像することができる。すなわち、表示装置は、イメージセンサパネルなどとして機能させることができる。特に、表示装置は、表示面に触れた指先の指紋を撮像することができる。本発明の一態様の表示装置が適用された電子機器は、イメージセンサとしての機能を用いて、指紋、掌紋などの生体情報に係るデータを取得することができる。つまり、表示装置に、生体認証用センサを内蔵させることができる。表示装置が生体認証用センサを内蔵することで、表示装置とは別に生体認証用センサを設ける場合に比べて、電子機器の部品点数を少なくでき、電子機器の小型化及び軽量化が可能である。

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

　また上述のように、表示装置は、タッチパネルとして機能させることができる。本発明の一態様は、対象物からの反射光を利用して位置検出を行うことができるため、必ずしも対象物が接触する必要はなく、表示面から離れた対象物の位置情報、形状なども取得することができる。そのため、本発明の一態様は、非接触型のタッチパネルとして機能する。非接触型のタッチパネルは、ニアタッチパネルまたはノンタッチパネルなどともいうことができる。

　ここで、タッチパネルが適用された電子機器（例えばスマートフォンなど）では、画面に直接触れて操作する必要がある。そのため、指の皮脂、汗などにより画面が汚れてしまうといった場合がある。また、画面にウィルス、菌などが付着している場合には、感染リスクが高まるといった問題もある。しかしながら本発明の一態様は、非接触型のタッチパネルとして用いることができるため、極めて衛生的に使用することのできる電子機器を提供できる。

　本発明の一態様の非接触型のタッチパネルが適用された電子機器は、例えば衛生面が問題となる医療向けのモニタ装置に好適に用いることができる。また、料理中、掃除中などに手が濡れている場合、手が汚れている場合などであっても操作ができるため、家庭用の電子機器（例えばスマートフォン、タブレット端末、ノート型ＰＣ）などにも好適に用いることができる。

　表示素子として発光素子を用いる場合には、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）、ＱＬＥＤ（Ｑｕａｎｔｕｍ−ｄｏｔ　Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）などのＥＬ素子を用いることが好ましい。ＥＬ素子が有する発光物質としては、蛍光を発する物質（蛍光材料）、燐光を発する物質（燐光材料）、熱活性化遅延蛍光を示す物質（熱活性化遅延蛍光（Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ　ａｃｔｉｖａｔｅｄ　ｄｅｌａｙｅｄ　ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ：ＴＡＤＦ）材料）、無機化合物（量子ドット材料など）などが挙げられる。また、発光素子として、マイクロＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）などのＬＥＤを用いることもできる。

　受光素子としては、例えば、ｐｎ型またはｐｉｎ型のフォトダイオードを用いることができる。受光素子は、受光素子に入射する光を検出し電荷を発生させる光電変換素子として機能する。光電変換素子は、入射する光量に応じて、発生する電荷量が決まる。特に、受光素子として、有機化合物を含む層を有する有機フォトダイオードを用いることが好ましい。有機フォトダイオードは、薄型化、軽量化、及び大面積化が容易であり、また、形状及びデザインの自由度が高いため、様々な表示装置に適用できる。

　発光素子は、例えば一対の電極間に発光層を備える積層構造とすることができる。また、受光素子は、一対の電極間に活性層を備える積層構造とすることができる。受光素子の活性層には、半導体材料を用いることができる。例えば、有機化合物を含む有機半導体材料、またはシリコンなどの無機半導体材料を用いることができる。

　特に、受光素子の活性層に、有機化合物を用いることが好ましい。このとき、発光素子と受光素子の一方の電極（画素電極ともいう）を、同一面上に設けることが好ましい。さらに、発光素子と受光素子の他方の電極を、連続した一の導電層により形成される電極（共通電極ともいう）とすることがより好ましい。さらに、発光素子と受光素子とが、共通層を有することがより好ましい。これにより、発光素子と受光素子とを作製する際の、作製工程の一部を共通化できるため、作製工程を簡略化でき、製造コストを低減すること、及び、製造歩留りを向上させることができる。

　ここで、本発明の一態様は、異なる色を呈する発光素子を備える２種類以上の画素と、光電変換素子を備えるセンサ画素と、を有する構成とすることができる。例えば、赤色、緑色、及び青色の３色の画素と、センサ画素とが、それぞれマトリクス状に配置される構成とすることで、カラー表示が可能な表示装置を実現できる。

　さらに、表示装置の駆動方法として、継時加法混色法に基づいてカラー表示を行う。具体的には、赤色、緑色、青色の画素を順に点灯することにより、カラー表示を行う。さらに、各色の画素の点灯後には、全ての画素を消灯させる期間（黒を表示する期間ともいう）を設けることが好ましい。これにより、滑らかな動画表示を実現できる。なお、このような駆動方法を、時間分割表示方式（フィールドシーケンシャル駆動方式ともいう）と呼ぶこともできる。

　さらに、センサ画素の駆動において、赤色、緑色、または青色の画素が点灯している期間に少なくとも露光期間を設けるように駆動する。さらに、赤色、緑色、または青色の画素が消灯している期間に読出し期間を設けるように駆動する。すなわち、１フレーム期間中に３回撮像を実行することができる。これにより、滑らかなセンシングを実行することができる。また、撮像（露光）は点灯期間中に行うため、画素を駆動する際に生じる電気的なノイズの影響を好適に抑制することが可能で、明瞭な画像の撮像を行うことができる。

　以下ではより具体的な例について、図面を参照して説明する。

［構成例１］
　図１Ａに、本発明の一態様の表示装置５０の概略図を示す。表示装置５０は、赤色の光５５Ｒを発する発光素子５１Ｒ、緑色の光５５Ｇを発する発光素子５１Ｇ、青色の光５５Ｂを発する発光素子５１Ｂ、及び受光素子５２を有する。受光素子５２は、赤色、青色及び緑色の光に感度を有する光電変換素子である。

　発光素子５１Ｒ、発光素子５１Ｇ、発光素子５１Ｂ、及び受光素子５２により、一つの画素を構成する。表示装置５０は、当該画素がマトリクス状に複数配列した構成を有する。

　発光素子５１Ｒ、発光素子５１Ｇ、発光素子５１Ｂ、及び受光素子５２は、同一面上に配置される。光５５Ｒ、光５５Ｇ、及び光５５Ｂは、各発光素子から表示面側に向かって射出される。

　図１Ａでは、指５９を表示装置５０にかざしている様子を示している。光５５Ｒ、光５５Ｇ、及び光５５Ｂの一部は、指５９で反射され、その反射光５６の一部が受光素子５２に入射する。受光素子５２は、入射される反射光５６を受光し、電気信号に変換して出力することができる。

〔駆動方法例１〕
　図１Ｂには、表示装置５０の駆動方法を模式的に示している。本駆動方法では、期間６０Ｒ、期間６０Ｇ、及び期間６０Ｂが繰り返されることにより、画像の表示、及び撮像を行うことができる。本駆動方法において、１フレーム期間内に、期間６０Ｒ、期間６０Ｇ、及び期間６０Ｂが１以上設けられる。

　期間６０Ｒでは、発光素子５１Ｒが発光（点灯）する。このとき、発光素子５１Ｇ及び発光素子５１Ｂは、消灯した状態である。発光素子５１Ｒから射出された光５５Ｒの一部は、指５９により反射され、その反射光５６の一部が受光素子５２に入射する。期間６０Ｒにおいて、受光素子５２で露光することにより、１つの画像を得ることができる。

　続いて、期間６０Ｇでは、発光素子５１Ｇが発光する。このとき、発光素子５１Ｒ及び発光素子５１Ｂは消灯した状態である。期間６０Ｇでは、発光素子５１Ｇから射出された緑色の光５５Ｇが指５９により反射され、その反射光５６の強度分布を反映した１つの画像を得ることができる。

　続いて、期間６０Ｂでは、発光素子５１Ｂが発光し、発光素子５１Ｒ及び発光素子５１Ｇが消灯した状態である。期間６０Ｂでは、青色の光５５Ｂが指５９により反射され、その反射光５６の強度分布を反映した１つの画像を得ることができる。

　マトリクス状に配置された複数の発光素子５１Ｒ、発光素子５１Ｇ、発光素子５１Ｂが、１フレーム期間中に順次発光することにより、赤色の画像、緑色の画像、青色の画像が順次表示される。これにより、継時加法混色法に基づいてカラー表示を行うことができる。表示装置５０のフレーム周波数が低いと、各色の画像が合成されずに個別に視認される、いわゆるカラーブレイクが生じやすくなるため、フレーム周波数は、例えば６０Ｈｚ以上、好ましくは９０Ｈｚ以上、より好ましくは１２０Ｈｚ以上とする。

　また、画像の表示と合わせて、マトリクス状に配置された複数の受光素子５２により、１フレーム期間中に３回撮像を行うことができる。これにより、指５９の位置情報を１フレーム期間中に３回取得することが可能となる。例えば、フレーム周波数が６０Ｈｚである場合には、３倍の周波数で位置情報を取得できるため、指５９の動きが速い場合であっても、正確に位置情報を取得することができる。また、１フレーム期間中に取得した３つの画像を合成した画像に基づいて、指５９の位置情報を取得することもできる。これにより、特定の色の光に対して反射率の低い物体であっても、正確な位置情報を取得することができる。例えば、対象物の色が赤色の光を反射しない場合には、緑色の光５５Ｇ及び青色の光５５Ｂで撮像した２つの画像を用いて、対象物の形状、位置情報などを取得することができる。

　また、画像の表示と合わせて、マトリクス状に配置された複数の受光素子５２により、１フレーム期間中に３つの画像を撮像することができる。３つの画像は、それぞれ対象物からの赤色の反射光、緑色の反射光、及び青色の反射光に対応する画像であるため、これら３つの画像を合成することにより、カラー画像を取得することができる。すなわち、本発明の一態様の表示装置５０を、フルカラーのイメージスキャナとして機能させることもできる。例えば、表示装置５０の表示面に撮像したい紙、印刷物などを配置することで、当該印刷物を画像としてデータ化することができる。

　続いて、図１Ｃを用いて、表示装置５０のより具体的な駆動方法の例について説明する。なお以下では、発光素子５１Ｒを有する画素（副画素）をＲ画素、発光素子５１Ｇを有する画素をＧ画素、発光素子５１Ｂを有する画素をＢ画素と呼ぶ。図１Ｃにおいて、２つの段のうち上の段には発光素子を有する画素の各動作について、下の段には受光素子５２を有するセンサ画素の動作について示している。

　図１Ｃに示すＲ点灯の期間は、上記期間６０Ｒに対応する。このとき、受光素子５２を用いた撮像（露光）を同時に行う。

　続いて、消灯期間では、発光素子５１Ｒ、発光素子５１Ｇ、発光素子５１Ｂをそれぞれ消灯させる。消灯期間を設けることにより、残像が生じにくく、滑らかな動画表示を行うことができるため好ましい。そして、消灯期間ののちに、全てのＧ画素に対してデータの書き込みを行う（Ｇ書込み）。

　消灯期間及びＧ書込み期間において、センサ画素からのデータの読出し動作を行う。ここでは、Ｒ画素を点灯して撮像したデータの読出しを行うため、Ｒ読出しと表記する。

　以降は、同様に、Ｇ点灯期間（期間６０Ｇに対応）において、撮像動作を行う。続いて、消灯期間ののちに、Ｂ書込み期間でＢ画素へのデータの書き込みが行われる。消灯期間及びＢ書込み期間で、先にＧ画素を点灯して撮像したデータの読出し（Ｇ読出し）が行われる。

　その後、Ｂ点灯期間（期間６０Ｂに対応）において撮像動作を行い、その後の消灯期間及びＲ書込み期間において、先にＢ画素を点灯して撮像したデータの読出し（Ｂ読出し）が行われる。

　上記動作を繰り返すことにより、表示と撮像を同時に行うことができる。さらに、点灯期間中に撮像を行うことで、ノイズが少ない鮮明な画像を取得することができる。

　以上が駆動方法例１についての説明である。

［構成例２］
　以下では、より具体的な表示装置の構成例について説明する。

　図２Ａに、表示装置１０のブロック図を示す。表示装置１０は、表示部１１、駆動回路部１２、駆動回路部１３、駆動回路部１４、及び回路部１５等を有する。

　表示部１１は、マトリクス状に配置された複数の画素３０を有する。画素３０は、副画素２１Ｒ、副画素２１Ｇ、副画素２１Ｂ、及び撮像画素２２を有する。副画素２１Ｒ、副画素２１Ｇ、副画素２１Ｂは、それぞれ表示素子として機能する発光素子を有する。撮像画素２２は、光電変換素子として機能する受光素子を有する。受光素子を備える撮像画素２２は、センサ画素の一態様である。

　画素３０は、配線ＧＬ、配線ＳＬＲ、配線ＳＬＧ、配線ＳＬＢ、配線ＴＸ、配線ＳＥ、配線ＲＳ、及び配線ＷＸ等と電気的に接続されている。配線ＳＬＲ、配線ＳＬＧ、配線ＳＬＢは、駆動回路部１２と電気的に接続されている。配線ＧＬは、駆動回路部１３と電気的に接続されている。駆動回路部１２は、ソース線駆動回路（ソースドライバともいう）として機能する。駆動回路部１３は、ゲート線駆動回路（ゲートドライバともいう）として機能する。

　画素３０は、副画素２１Ｒ、副画素２１Ｇ、及び副画素２１Ｂを有する。例えば、副画素２１Ｒは赤色を呈する副画素であり、副画素２１Ｇは緑色を呈する副画素であり、副画素２１Ｂは青色を呈する副画素である。これにより、表示装置１０はフルカラーの表示を行うことができる。なお、ここでは画素３０が３色の副画素を有する例を示したが、４色以上の副画素を有していてもよい。

　副画素２１Ｒは、赤色の光を呈する発光素子を有する。副画素２１Ｇは、緑色の光を呈する発光素子を有する。副画素２１Ｂは、青色の光を呈する発光素子を有する。なお、画素３０は、他の光を呈する発光素子を有する副画素を有していてもよい。例えば画素３０は、上記３つの副画素に加えて、白色の光を呈する発光素子を有する副画素、または黄色の光を呈する発光素子を有する副画素などを有していてもよい。

　配線ＧＬは、行方向（配線ＧＬの延伸方向）に配列する副画素２１Ｒ、副画素２１Ｇ、及び副画素２１Ｂと電気的に接続されている。配線ＳＬＲ、配線ＳＬＧ、及び配線ＳＬＢは、それぞれ、列方向（配線ＳＬＲ等の延伸方向）に配列する副画素２１Ｒ、副画素２１Ｇ、または副画素２１Ｂ（図示しない）と電気的に接続されている。

　画素３０が有する撮像画素２２は、配線ＴＸ、配線ＳＥ、配線ＲＳ、及び配線ＷＸが電気的に接続されている。配線ＴＸ、配線ＳＥ、配線ＲＳは、それぞれ駆動回路部１４に電気的に接続され、配線ＷＸは、回路部１５に電気的に接続される。

　駆動回路部１４は、撮像画素２２を駆動させるための信号を生成し、配線ＳＥ、配線ＴＸ、及び配線ＲＳを介して撮像画素２２に出力する機能を有する。回路部１５は、撮像画素２２から配線ＷＸを介して出力される信号を受信し、画像データとして外部に出力する機能を有する。回路部１５は、読出し回路として機能する。

　図２Ａに示すように、撮像画素２２を含む画素３０をマトリクス状に配置することで、表示の解像度（画素数）と、撮像の解像度（画素数）とを同じにすることができる。なお、撮像画素２２をタッチパネルとしての機能のみに用いる場合などでは、高い解像度は必要ない場合がある。その場合、撮像画素２２を含む画素３０と、含まない画素（すなわち、副画素２１Ｒ、副画素２１Ｇ、副画素２１Ｂからなる画素）とを混在させた構成としてもよい。

〔画素回路の構成例２−１〕
　図２Ｂに、上記副画素２１Ｒ、副画素２１Ｇ、及び副画素２１Ｂに適用することのできる画素２１の回路図の一例を示す。画素２１は、トランジスタＭ１、トランジスタＭ２、トランジスタＭ３、容量Ｃ１、及び発光素子ＥＬを有する。また、画素２１には、配線ＧＬ及び配線ＳＬが電気的に接続される。配線ＳＬは、図２Ａで示した配線ＳＬＲ、配線ＳＬＧ、及び配線ＳＬＢのうちのいずれかに対応する。

　トランジスタＭ１は、ゲートが配線ＧＬと電気的に接続され、ソース及びドレインの一方が配線ＳＬと電気的に接続され、他方が容量Ｃ１の一方の電極、及びトランジスタＭ２のゲートと電気的に接続される。トランジスタＭ２は、ソース及びドレインの一方が配線ＡＬと電気的に接続され、ソース及びドレインの他方が発光素子ＥＬの一方の電極、容量Ｃ１の他方の電極、及びトランジスタＭ３のソース及びドレインの一方と電気的に接続される。トランジスタＭ３は、ゲートが配線ＧＬと電気的に接続され、ソース及びドレインの他方が配線ＲＬと電気的に接続される。発光素子ＥＬは、他方の電極が配線ＣＬと電気的に接続される。

　トランジスタＭ１及びトランジスタＭ３は、スイッチとして機能する。トランジスタＭ２は、発光素子ＥＬに流れる電流を制御するためのトランジスタとして機能する。

　ここで、トランジスタＭ１乃至トランジスタＭ３の全てに、チャネルが形成される半導体層に低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ）が適用されたトランジスタ（ＬＴＰＳトランジスタ）を適用することが好ましい。または、トランジスタＭ１及びトランジスタＭ３にＯＳトランジスタを適用し、トランジスタＭ２にＬＴＰＳトランジスタを適用することが好ましい。

　ＯＳトランジスタとしては、チャネルが形成される半導体層に酸化物半導体を用いたトランジスタを用いることができる。半導体層は、例えば、インジウムと、Ｍ（Ｍは、ガリウム、アルミニウム、シリコン、ホウ素、イットリウム、スズ、銅、バナジウム、ベリリウム、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、及びマグネシウムから選ばれた一種または複数種）と、亜鉛と、を有することが好ましい。特に、Ｍは、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、及びスズから選ばれた一種または複数種であることが好ましい。特に、ＯＳトランジスタの半導体層として、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、及び亜鉛（Ｚｎ）を含む酸化物（ＩＧＺＯとも記す）を用いることが好ましい。または、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、及び亜鉛（Ｚｎ）を含む酸化物を用いることが好ましい。または、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、スズ（Ｓｎ）、及び亜鉛（Ｚｎ）を含む酸化物を用いることが好ましい。

　シリコンよりもバンドギャップが広く、かつキャリア密度の小さい酸化物半導体を用いたトランジスタは、極めて小さいオフ電流を実現することができる。そのため、その小さいオフ電流により、トランジスタと直列に接続された容量に蓄積した電荷を長期間に亘って保持することが可能である。そのため、特に容量Ｃ１に直列に接続されるトランジスタＭ１及びトランジスタＭ３には、それぞれ、酸化物半導体が適用されたトランジスタを用いることが好ましい。トランジスタＭ１及びトランジスタＭ３として酸化物半導体を有するトランジスタを適用することで、容量Ｃ１に保持される電荷が、トランジスタＭ１またはトランジスタＭ３を介してリークされることを防ぐことができる。また、容量Ｃ１に保持される電荷を長時間に亘って保持できるため、画素２１のデータを書き換えることなく、静止画を長期間に亘って表示することが可能となる。

　配線ＳＬには、データ電位Ｄが与えられる。配線ＧＬには、選択信号が与えられる。当該選択信号には、トランジスタを導通状態とする電位と、非導通状態とする電位が含まれる。

　配線ＲＬには、リセット電位が与えられる。配線ＡＬには、アノード電位が与えられる。配線ＣＬには、カソード電位が与えられる。画素２１において、アノード電位はカソード電位よりも高い電位とする。また、配線ＲＬに与えられるリセット電位は、リセット電位とカソード電位との電位差が、発光素子ＥＬのしきい値電圧よりも小さくなるような電位とすることができる。リセット電位は、カソード電位よりも高い電位、カソード電位と同じ電位、または、カソード電位よりも低い電位とすることができる。

〔駆動方法例２−１〕
　続いて、図２Ａに示す副画素２１Ｒ、副画素２１Ｇ、及び副画素２１Ｂに、図２Ｂに示す画素２１の構成を適用した場合の駆動方法の一例について、図３Ａに示すタイミングチャートを用いて説明する。

　なお以下では、画素３０がＭ行Ｎ列のマトリクス状に配置されているとして説明する。すなわち、表示装置１０には、配線ＧＬ等がＭ本、配線ＳＬＲ等がＮ本設けられている。また以下では、複数の配線を区別する場合には符号に番号等を添えて明示する。なお、特に断りのない場合、複数の配線を区別しない場合、複数の配線に共通する事項を説明する場合などには、符号に番号等を添えることなく明示する。

　図３Ａには、１行目の配線ＧＬ［１］、Ｍ行目の配線ＧＬ［Ｍ］、配線ＳＬＲ、配線ＳＬＧ、配線ＳＬＢのそれぞれに入力される信号の例を示している。

〈時刻Ｔ１１以前〉
　時刻Ｔ１１以前は、副画素２１Ｒ、副画素２１Ｇ、及び副画素２１Ｂが非選択状態である期間となる。時刻Ｔ１１以前では、全ての配線ＧＬにトランジスタＭ１を非導通状態とする電位（ここではローレベル電位）が与えられる。図３Ａの左端に示す時刻Ｔ１１以前の状態は、消灯期間に相当する。

〈期間Ｔ１１−Ｔ１２〉
　時刻Ｔ１１から時刻Ｔ１２の期間は、副画素２１Ｒへのデータの書き込み期間（Ｒ書込み期間）に相当する。時刻Ｔ１１において、配線ＧＬ［１］にトランジスタＭ１及びトランジスタＭ２を導通状態とする電位（ここではハイレベル電位）が与えられ、各配線ＳＬＲに、データ電位Ｄ_Ｒが与えられる。このとき、副画素２１ＲにおけるトランジスタＭ１が導通状態となり、トランジスタＭ２のゲートに配線ＳＬＲからデータ電位が与えられる。また、トランジスタＭ３が導通状態となり、発光素子ＥＬの一方の電極に配線ＲＬからリセット電位が与えられる。そのため、書き込み期間中に発光素子ＥＬが発光することを防ぐことができる。

　Ｒ書き込み期間において、１行目からＭ行目まで順次選択され、各行の各副画素２１Ｒに、配線ＳＬＲからデータ電位Ｄ_Ｒが書き込まれる。

〈期間Ｔ１２−Ｔ１３〉
　時刻Ｔ１２から時刻Ｔ１３の期間は、副画素２１Ｒによる表示期間（Ｒ点灯期間）に相当する。期間Ｔ１２−Ｔ１３では、書き込まれたデータに基づく赤色の画像が表示される。

〈期間Ｔ１３−Ｔ１４〉
　時刻Ｔ１３から時刻Ｔ１４の期間は、全ての画素の発光素子が消灯する期間（消灯期間）に相当する。時刻Ｔ１３において、配線ＧＬ［１］から配線ＧＬ［Ｍ］までの全てにハイレベル電位が与えられる。このとき、配線ＳＬＲ、配線ＳＬＧ、及び配線ＳＬＢには、ローレベル電位が与えられた状態であるため、全ての画素に、ローレベル電位が書き込まれる。

〈時刻Ｔ１４以降〉
　時刻Ｔ１４以降の期間は、副画素２１Ｇへのデータの書き込み期間（Ｇ書込み期間）に相当する。Ｇ書込み期間では、配線ＳＬＧに順次データ電位Ｄ_Ｇが与えられる以外は、Ｒ書込み期間と同様である。

　以降は上記と同様に、Ｇ点灯期間、消灯期間、Ｂ書込み期間、Ｂ点灯期間、消灯期間、と続き、Ｒ書込み期間に戻る。

　以上が、画素２１の駆動方法例についての説明である。

〔画素回路の構成例２−２〕
　図２Ｃに、撮像画素２２の回路図の一例を示す。撮像画素２２は、トランジスタＭ５、トランジスタＭ６、トランジスタＭ７、トランジスタＭ８、容量Ｃ２、及び受光素子ＰＤを有する。

　トランジスタＭ５は、ゲートが配線ＴＸと電気的に接続され、ソース及びドレインの一方が、受光素子ＰＤのアノード電極と電気的に接続され、ソース及びドレインの他方が、トランジスタＭ６のソース及びドレインの一方、容量Ｃ２の第１の電極、及びトランジスタＭ７のゲートと電気的に接続されている。トランジスタＭ６は、ゲートが配線ＲＳと電気的に接続され、ソース及びドレインの他方が、配線Ｖ１と電気的に接続されている。トランジスタＭ７は、ソース及びドレインの一方が、配線Ｖ３と電気的に接続され、ソース及びドレインの他方が、トランジスタＭ８のソース及びドレインの一方と電気的に接続されている。トランジスタＭ８は、ゲートが配線ＳＥと電気的に接続され、ソース及びドレインの他方が配線ＷＸに電気的に接続されている。受光素子ＰＤは、カソード電極が配線ＣＬと電気的に接続されている。容量Ｃ２は、第２の電極が配線Ｖ２と電気的に接続されている。

　トランジスタＭ５、トランジスタＭ６、及びトランジスタＭ８は、スイッチとして機能する。トランジスタＭ７は、増幅素子（アンプ）として機能する。

　トランジスタＭ５乃至トランジスタＭ８の全てに、ＬＴＰＳトランジスタを適用することが好ましい。または、トランジスタＭ５及びトランジスタＭ６に、ＯＳトランジスタを適用し、トランジスタＭ７に、ＬＴＰＳトランジスタを適用することが好ましい。このとき、トランジスタＭ８は、ＯＳトランジスタ及びＬＴＰＳトランジスタのどちらを適用してもよい。

　トランジスタＭ５及びトランジスタＭ６にＯＳトランジスタを適用することで、受光素子ＰＤに発生する電荷に基づき、トランジスタＭ７のゲートに保持される電位が、トランジスタＭ５またはトランジスタＭ６を介してリークされるのを防ぐことができる。

　例えば、グローバルシャッタ方式を用いた撮像を行う場合、画素によって電荷の転送動作が終了してから読出し動作が開始されるまでの期間（電荷保持期間）が異なる。例えば全ての画素で階調値が等しくなる画像を撮像すると、理想的には全ての画素において同じ高さの電位を有する出力信号が得られる。しかし、電荷保持期間の長さが行毎に異なる場合、各行の画素のノードに蓄積されている電荷が時間の経過と共にリークしてしまうと、画素の出力信号の電位が行毎に異なってしまい、行毎にその階調数が変化した画像データが得られてしまう。そこで、トランジスタＭ５及びトランジスタＭ６としてＯＳトランジスタを適用することで、ノードの電位変化を極めて小さくすることができる。すなわち、グローバルシャッタ方式を用いて撮像を行っても、電荷保持期間が異なることに起因する画像データの階調の変化を小さく抑え、撮像された画像の品質を向上させることができる。

　一方で、トランジスタＭ７には、半導体層に低温ポリシリコンを用いたＬＴＰＳトランジスタを適用することが好ましい。ＬＴＰＳトランジスタは、ＯＳトランジスタよりも、高い電界効果移動度を実現することができ、駆動能力及び電流能力に優れる。そのため、トランジスタＭ７では、トランジスタＭ５及びトランジスタＭ６に比較して、より高速な動作が可能となる。トランジスタＭ７にＬＴＰＳトランジスタを用いることで、受光素子ＰＤの受光量に基づく微小の電位に応じた出力を、トランジスタＭ８に対して素早く行うことができる。

　つまり、撮像画素２２において、トランジスタＭ５及びトランジスタＭ６はリーク電流が少なく、かつ、トランジスタＭ７は駆動能力が高いことで、受光素子ＰＤで受光し、トランジスタＭ５を介して転送された電荷がリークすることなく保持でき、かつ、高速で読出しを行うことができる。

　トランジスタＭ８は、トランジスタＭ７からの出力を配線ＷＸに流すスイッチとして機能するため、トランジスタＭ５乃至トランジスタＭ７のように、小さいオフ電流及び高速動作等は必ずしも求められない。そのため、トランジスタＭ８の半導体層には、低温ポリシリコンを適用してもよいし、酸化物半導体を適用してもよい。

　なお、図２Ｂ、図２Ｃにおいて、トランジスタをｎチャネル型のトランジスタとして表記しているが、ｐチャネル型のトランジスタを用いることもできる。

　また、画素２１及び撮像画素２２が有する各トランジスタは、同一基板上に並べて形成されることが好ましい。

〔駆動方法例２−２〕
　図２Ｃに示す撮像画素２２の駆動方法の一例について、図３Ｂに示すタイミングチャートを用いて説明する。図３Ｂには、配線ＴＸ、１行目の配線ＳＥ［１］、Ｍ行目の配線ＳＥ［Ｍ］、配線ＲＳ、及び配線ＷＸに入力される信号を示している。

〈時刻Ｔ２１以前〉
　時刻Ｔ２１以前において、配線ＴＸ、配線ＳＥ、及び配線ＲＳにはローレベル電位が与えられる。また、配線ＷＸはデータが出力されていない状態であり、ここではローレベル電位として示している。なお、配線ＷＸに所定の電位が与えられていてもよい。

〈期間Ｔ２１−Ｔ２２〉
　時刻Ｔ２１から時刻Ｔ２２までの期間は、初期化期間（リセット期間ともいう）に相当する。時刻Ｔ２１において、配線ＴＸと配線ＲＳに、トランジスタを導通状態とする電位（ここではハイレベル電位）が与えられる。また配線ＳＥには、トランジスタを非導通状態とする電位（ここではローレベル電位）が与えられる。

　このとき、トランジスタＭ５とトランジスタＭ６とが導通状態となることで、配線Ｖ１からトランジスタＭ６及びトランジスタＭ５を介して、受光素子ＰＤのアノード電極に、カソード電極の電位よりも低い電位が与えられる。すなわち、受光素子ＰＤに逆バイアス電圧が印加された状態となる。

　また、容量Ｃ２の第１の電極にも、配線Ｖ１の電位が供給され、容量Ｃ２が充電された状態となる。

〈期間Ｔ２２−Ｔ２３〉
　時刻Ｔ２２から時刻Ｔ２３までの期間は、露光期間に相当する。時刻Ｔ２２において、配線ＴＸ及び配線ＲＳに、ローレベル電位が与えられる。これにより、トランジスタＭ５とトランジスタＭ６とが互いに非導通状態となる。

　トランジスタＭ５が非導通状態となるため、受光素子ＰＤには逆バイアス電圧が印加された状態で保持される。ここで、受光素子ＰＤに入射される光によって光電変換が起こり、受光素子ＰＤのアノード電極に電荷が蓄積される。

　露光期間の長さは、受光素子ＰＤの感度、入射光の光量などに応じて設定すればよいが、少なくとも初期化期間と比較して十分に長い期間を設定することが好ましい。

　また、期間Ｔ２２−Ｔ２３において、トランジスタＭ５及びトランジスタＭ６が非導通状態となるため、容量Ｃ２の第１の電極の電位は、配線Ｖ１から供給されるローレベル電位に保持された状態となる。

〈期間Ｔ２３−Ｔ２４〉
　時刻Ｔ２３から時刻Ｔ２４までの期間は、転送期間に相当する。時刻Ｔ２３において、配線ＴＸにハイレベル電位が与えられる。これにより、トランジスタＭ５が導通状態となり、受光素子ＰＤに蓄積された電荷が、トランジスタＭ５を介して容量Ｃ２の第１の電極に転送される。これにより、容量Ｃ２の第１の電極が接続されるノードの電位は、受光素子ＰＤに蓄積された電荷量に応じて上昇する。その結果、トランジスタＭ７のゲートには、受光素子ＰＤの露光量に応じた電位が与えられた状態となる。

〈期間Ｔ２４−Ｔ２５〉
　時刻Ｔ２４において、配線ＴＸにローレベル電位が与えられる。これにより、トランジスタＭ５が非導通状態となり、トランジスタＭ７のゲートが接続されるノードがフローティング状態となる。受光素子ＰＤの露光は常に生じているため、期間Ｔ２３−Ｔ２４における転送動作が完了した後に、トランジスタＭ５を非導通状態とすることで、トランジスタＭ７のゲートが接続されるノードの電位が変化することを防ぐことができる。

〈期間Ｔ２５−Ｔ２６〉
　時刻Ｔ２５から時刻Ｔ２６までの期間は、読出し期間に相当する。時刻Ｔ２５において、まず配線ＳＥ［１］にハイレベル電位が与えられ、これにより、１行目の撮像画素２２におけるトランジスタＭ８が導通状態となる。

　例えば、トランジスタＭ７と回路部１５が有するトランジスタとでソースフォロワ回路を構成し、データを読み出すことができる。この場合、配線ＷＸに出力されるデータ電位Ｄ_Ｓは、トランジスタＭ７のゲート電位に応じて決定される。具体的には、トランジスタＭ７のゲート電位から、トランジスタＭ７のしきい値電圧を差し引いた電位が、データ電位Ｄ_Ｓとして配線ＷＸに出力され、当該電位を回路部１５が有する読出し回路により読み出される。

　なお、トランジスタＭ７と回路部１５が有するトランジスタとでソース接地回路を構成し、回路部１５が有する読出し回路により、データを読み出すこともできる。

　読出し動作は、１行目からＭ行目まで順に行われる。配線ＷＸには、Ｍ個のデータ電位Ｄ_Ｓが順に出力されることになる。

〈時刻Ｔ２６以降〉
　時刻Ｔ２６において、配線ＳＥにローレベル電位が与えられる。これにより、トランジスタＭ８が非導通状態となる。これにより、撮像画素２２のデータの読出しが完了する。時刻Ｔ２６以降は、次の行以降のデータの読出し動作が順次行われる。

　図３Ｂで例示した駆動方法を用いることで、露光期間と読出し期間を別々に設定することができるため、表示部１１に設けられた全ての撮像画素２２で同時に露光し、その後、データを順次読み出すことができる。これにより、いわゆるグローバルシャッタ駆動を実現できる。グローバルシャッタ駆動を実行する場合には、撮像画素２２内のスイッチとして機能するトランジスタ（特にトランジスタＭ５及びトランジスタＭ６）に、非導通状態におけるリーク電流が極めて低い、酸化物半導体が適用されたトランジスタを用いることが好ましい。

　ここで、少なくとも図３Ｂで示した露光期間が、図１Ｃにおける撮像期間に相当する。また、少なくとも図３Ｂで示した読出し期間が、図１ＣにおけるＲ読出し期間、Ｇ読出し期間、及びＢ読出し期間に相当する。なお、図３Ｂで示した初期化期間は、撮像期間に含めることが好ましい。また、図３Ｂで示した転送期間は、Ｒ読出し期間等に含めてもよいが、撮像期間に含めることで、転送期間においても電気的なノイズの影響を抑制することができるため好ましい。

　なお、上記ではＭ×Ｎ個の全ての撮像画素２２について、データの読出しを行う例を示したが、タッチパネルとしての動作、すなわち対象物の位置情報の検出を目的とする場合など、高い解像度が不要となる場合がある。そのときには、データを読み出す行、列、または行及び列を間引くことで、少ないデータの読出しを行うことができる。これにより、読出しにかかる時間を短縮することが可能となり、高いフレーム周波数を実現できる。例えば、奇数行または偶数行のみを読み出すことで、読出し期間を半分にすることができる。また、高精細な画像を撮像するとき（例えばイメージスキャンなど）と、タッチセンシングを行うときとで、読出し方法を切り替えられる構成とすることが好ましい。

　以上が、撮像画素２２の駆動方法の例についての説明である。

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

（実施の形態２）
　本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置について説明する。以下で例示する表示装置には、実施の形態１で説明した表示装置の駆動方法を好適に適用することができる。

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

　有機ＥＬ素子及び有機フォトダイオードを構成する全ての層を作り分ける場合、成膜工程数が膨大になってしまう。しかしながら有機フォトダイオードは、有機ＥＬ素子と共通の構成にできる層が多いため、共通の構成にできる層は一括で成膜することで、成膜工程の増加を抑制することができる。

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

　なお、受光素子と発光素子に共通する層は、発光素子における機能と受光素子における機能とが異なる場合がある。本明細書中では、発光素子における機能に基づいて構成要素を呼称する。例えば、正孔注入層は、発光素子において正孔注入層として機能し、受光素子において正孔輸送層として機能する。同様に、電子注入層は、発光素子において電子注入層として機能し、受光素子において電子輸送層として機能する。また、受光素子と発光素子に共通する層は、発光素子における機能と受光素子における機能とが同一である場合もある。正孔輸送層は、発光素子及び受光素子のいずれにおいても、正孔輸送層として機能し、電子輸送層は、発光素子及び受光素子のいずれにおいても、電子輸送層として機能する。

　また、本発明の一態様の表示装置において、いずれかの色を呈する副画素は、発光素子の代わりに受発光素子を有し、その他の色を呈する副画素は、発光素子を有する構成としてもよい。受発光素子は、光を発する機能（発光機能）と、受光する機能（受光機能）と、の双方を有する素子である。例えば、画素が、赤色の副画素、緑色の副画素、青色の副画素の３つの副画素を有する場合、少なくとも１つの副画素が受発光素子を有し、他の副画素は発光素子を有する構成とする。したがって、本発明の一態様の表示装置の表示部は、受発光素子と発光素子との双方を用いて画像を表示する機能を有する。

　受発光素子が、発光素子と受光素子を兼ねることで、画素に含まれる副画素の数を増やさずに、画素に受光機能を付与することができる。これにより、画素の開口率（各副画素の開口率）、及び、表示装置の精細度を維持したまま、表示装置の表示部に、撮像機能及びセンシング機能の一方または双方を付加することができる。したがって、本発明の一態様の表示装置は、発光素子を有する副画素とは別に、受光素子を有する副画素を設ける場合に比べ、画素の開口率を高くでき、また、高精細化が容易である。

　受発光素子は、有機ＥＬ素子と有機フォトダイオードを組み合わせて作製することができる。例えば、有機ＥＬ素子の積層構造に、有機フォトダイオードの活性層を追加することで、受発光素子を作製することができる。さらに、有機ＥＬ素子と有機フォトダイオードを組み合わせて作製する受発光素子は、有機ＥＬ素子と共通の構成にできる層を一括で成膜することで、成膜工程の増加を抑制することができる。

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

［表示装置の構成例１］
〔構成例１−１〕
　図４Ａに、表示パネル２００の模式図を示す。表示パネル２００は、基板２０１、基板２０２、受光素子２１２、発光素子２１１Ｒ、発光素子２１１Ｇ、発光素子２１１Ｂ、機能層２０３等を有する。

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

　表示パネル２００は、マトリクス状に配置された複数の画素を有する。１つの画素は、１つ以上の副画素を有する。１つの副画素は、１つの発光素子を有する。例えば、画素には、副画素を３つ有する構成（Ｒ、Ｇ、Ｂの３色、または、黄色（Ｙ）、シアン（Ｃ）、及びマゼンタ（Ｍ）の３色など）、または、副画素を４つ有する構成（Ｒ、Ｇ、Ｂ、白色（Ｗ）の４色、または、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｙの４色など）を適用できる。さらに、画素は、受光素子２１２を有する。受光素子２１２は、全ての画素に設けられていてもよく、一部の画素に設けられていてもよい。また、１つの画素が複数の受光素子２１２を有していてもよい。

　図４Ａには、基板２０２の表面に指２２０が近づいている様子を示している。発光素子２１１Ｇが発する光の一部は、指２２０で反射される。そして、反射光の一部が、受光素子２１２に入射されることにより、指２２０が基板２０２の上方に近づいていることを検出することができる。すなわち、表示パネル２００は非接触型のタッチパネルとして機能することができる。なお、指２２０が基板２０２に接触した場合でも検出できるため、表示パネル２００は、接触型のタッチパネル（単にタッチパネルともいう）としても機能する。

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

　表示パネル２００は、指２２０の指紋を検出する機能を有することが好ましい。図４Ｂには、基板２０２に指２２０が触れている状態における接触部の拡大図を模式的に示している。また、図４Ｂには、交互に配列した発光素子２１１と受光素子２１２を示している。

　指２２０は凹部及び凸部により指紋が形成されている。そのため、図４Ｂに示すように指紋の凸部が基板２０２に触れている。

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

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

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

　表示パネル２００で撮像した指紋の画像の例を図４Ｃに示す。図４Ｃには、撮像範囲２２３内に、指２２０の輪郭を破線で、接触部２２１の輪郭を一点鎖線で示している。接触部２２１内において、受光素子２１２に入射する光量の違いによって、コントラストの高い指紋２２２を撮像することができる。

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

　表示パネル２００は、タッチパネル、ペンタブレットなどとしても機能させることができる。図４Ｄには、スタイラス２２５の先端を基板２０２に近づけた状態で、破線矢印の方向に滑らせている様子を示している。

　図４Ｄに示すように、スタイラス２２５の先端で拡散される拡散反射光が、当該先端と重なる部分に位置する受光素子２１２に入射することで、スタイラス２２５の先端の位置を高精度に検出することができる。

　図４Ｅには、表示パネル２００で検出したスタイラス２２５の軌跡２２６の例を示している。表示パネル２００は、高い位置精度でスタイラス２２５等の被検出体の位置検出が可能であるため、描画アプリケーション等において、高精細な描画を行うことも可能である。また、静電容量式のタッチセンサ、電磁誘導型のタッチペン等を用いた場合とは異なり、絶縁性の高い被検出体であっても位置検出が可能であるため、スタイラス２２５の先端部の材料は問われず、様々な筆記用具（例えば筆、ガラスペン、羽ペンなど）を用いることもできる。

　ここで、図４Ｆ乃至図４Ｈに、表示パネル２００に適用可能な画素の一例を示す。

　図４Ｆ、及び図４Ｇに示す画素は、それぞれ赤色（Ｒ）の発光素子２１１Ｒ、緑色（Ｇ）の発光素子２１１Ｇ、青色（Ｂ）の発光素子２１１Ｂと、受光素子２１２を有する。画素は、それぞれ発光素子２１１Ｒ、発光素子２１１Ｇ、発光素子２１１Ｂ、及び受光素子２１２を駆動するための画素回路を有する。

　図４Ｆは、２×２のマトリクス状に、３つの発光素子と１つの受光素子が配置されている例である。図４Ｇは、３つの発光素子が一列に配列し、その下側に、横長の１つの受光素子２１２が配置されている例である。

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

　なお、画素の構成は上記に限られず、様々な配置方法を採用することができる。

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

　図５Ａに示す表示パネル２００Ａは、図４Ａで例示した構成に加えて、発光素子２１１ＩＲを有する。発光素子２１１ＩＲは、赤外光ＩＲを発する発光素子である。またこのとき、受光素子２１２には、少なくとも発光素子２１１ＩＲが発する赤外光ＩＲを受光することのできる素子を用いることが好ましい。また、受光素子２１２として、可視光と赤外光の両方を受光することのできる素子を用いることがより好ましい。

　図５Ａに示すように、基板２０２に指２２０が近づくと、発光素子２１１ＩＲから発せられた赤外光ＩＲが指２２０により反射され、当該反射光の一部が受光素子２１２に入射されることにより、指２２０の位置情報を取得することができる。

　図５Ｂ乃至図５Ｄに、表示パネル２００Ａに適用可能な画素の一例を示す。

　図５Ｂは、３つの発光素子が一列に配列し、その下側に、発光素子２１１ＩＲと、受光素子２１２とが横に並んで配置されている例である。また、図５Ｃは、発光素子２１１ＩＲを含む４つの発光素子が一列に配列し、その下側に、受光素子２１２が配置されている例である。

　また、図５Ｄは、発光素子２１１ＩＲを中心にして、四方に３つの発光素子と、受光素子２１２が配置されている例である。

　なお、図５Ｂ乃至図５Ｄに示す画素において、発光素子同士、及び発光素子と受光素子とは、それぞれの位置を交換可能である。

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

［デバイス構造］
　次に、本発明の一態様の表示装置に用いることができる、発光素子、及び受光素子の詳細な構成について説明する。

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

　本実施の形態では、トップエミッション型の表示装置を例に挙げて説明する。

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

　図６Ａに示す表示装置２８０Ａは、受光素子２７０ＰＤ、赤色（Ｒ）の光を発する発光素子２７０Ｒ、緑色（Ｇ）の光を発する発光素子２７０Ｇ、及び、青色（Ｂ）の光を発する発光素子２７０Ｂを有する。

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

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

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

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

　本実施の形態では、発光素子及び受光素子のいずれにおいても、画素電極２７１が陽極として機能し、共通電極２７５が陰極として機能するものとして説明する。つまり、受光素子は、画素電極２７１と共通電極２７５との間に逆バイアスをかけて駆動することで、受光素子に入射する光を検出し、電荷を発生させ、電流として取り出すことができる。

　本実施の形態の表示装置では、受光素子２７０ＰＤの活性層２７３に有機化合物を用いる。受光素子２７０ＰＤは、活性層２７３以外の層を、発光素子と共通の構成にすることができる。そのため、発光素子の作製工程に、活性層２７３を成膜する工程を追加するのみで、発光素子の形成と並行して受光素子２７０ＰＤを形成することができる。また、発光素子と受光素子２７０ＰＤとを同一基板上に形成することができる。したがって、作製工程を大幅に増やすことなく、表示装置に受光素子２７０ＰＤを内蔵することができる。

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

　画素電極２７１と共通電極２７５のうち、光を取り出す側の電極には、可視光を透過する導電膜を用いる。また、光を取り出さない側の電極には、可視光を反射する導電膜を用いることが好ましい。

　本実施の形態の表示装置が有する発光素子には、微小光共振器（マイクロキャビティ）構造が適用されていることが好ましい。したがって、発光素子が有する一対の電極の一方は、可視光に対する透過性及び反射性を有する電極（半透過・半反射電極）を有することが好ましく、他方は、可視光に対する反射性を有する電極（反射電極）を有することが好ましい。発光素子がマイクロキャビティ構造を有することで、発光層から得られる発光を両電極間で共振させ、発光素子から射出される光を強めることができる。

　なお、半透過・半反射電極は、反射電極と可視光に対する透過性を有する電極（透明電極ともいう）との積層構造とすることができる。

　透明電極の光の透過率は、４０％以上とする。例えば、発光素子には、可視光（波長４００ｎｍ以上７５０ｎｍ未満の光）の透過率が４０％以上である電極を用いることが好ましい。半透過・半反射電極の可視光の反射率は、１０％以上９５％以下、好ましくは３０％以上８０％以下とする。反射電極の可視光の反射率は、４０％以上１００％以下、好ましくは７０％以上１００％以下とする。また、これらの電極の抵抗率は、１×１０^−２Ωｃｍ以下が好ましい。なお、発光素子が近赤外光（波長７５０ｎｍ以上１３００ｎｍ以下の光）を発する場合、これらの電極の近赤外光の透過率または反射率は、可視光の透過率または反射率と同様に、上記の数値範囲を満たすことが好ましい。

　発光素子は少なくとも発光層２８３を有する。発光素子は、発光層２８３以外の層として、正孔注入性の高い物質、正孔輸送性の高い物質、正孔ブロック材料、電子輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、電子ブロック材料、またはバイポーラ性の物質（電子輸送性及び正孔輸送性が高い物質）等を含む層をさらに有していてもよい。

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

　正孔注入層は、陽極から正孔輸送層に正孔を注入する層であり、正孔注入性の高い材料を含む層である。正孔注入性の高い材料としては、正孔輸送性材料とアクセプター性材料（電子受容性材料）とを含む複合材料、または芳香族アミン化合物（芳香族アミン骨格を有する化合物）などを用いることができる。

　発光素子において、正孔輸送層は、正孔注入層によって、陽極から注入された正孔を発光層に輸送する層である。受光素子において、正孔輸送層は、活性層において入射した光に基づき発生した正孔を陽極に輸送する層である。正孔輸送層は、正孔輸送性材料を含む層である。正孔輸送性材料としては、１×１０^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質が好ましい。なお、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものも用いることができる。正孔輸送性材料としては、π電子過剰型複素芳香族化合物（例えばカルバゾール誘導体、チオフェン誘導体、フラン誘導体など）、芳香族アミン化合物等の正孔輸送性の高い材料が好ましい。

　発光素子において、電子輸送層は、電子注入層によって、陰極から注入された電子を発光層に輸送する層である。受光素子において、電子輸送層は、活性層において入射した光に基づき発生した電子を陰極に輸送する層である。電子輸送層は、電子輸送性材料を含む層である。電子輸送性材料としては、１×１０^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質が好ましい。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものも用いることができる。電子輸送性材料としては、キノリン骨格を有する金属錯体、ベンゾキノリン骨格を有する金属錯体、オキサゾール骨格を有する金属錯体、チアゾール骨格を有する金属錯体等の他、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、オキサゾール誘導体、チアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、キノリン配位子を有するキノリン誘導体、ベンゾキノリン誘導体、キノキサリン誘導体、ジベンゾキノキサリン誘導体、ピリジン誘導体、ビピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、その他含窒素複素芳香族化合物を含むπ電子不足型複素芳香族化合物等の電子輸送性の高い材料を用いることができる。

　電子注入層は、陰極から電子輸送層に電子を注入する層であり、電子注入性の高い材料を含む層である。電子注入性の高い材料としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、またはそれらの化合物を用いることができる。電子注入性の高い材料としては、電子輸送性材料とドナー性材料（電子供与性材料）とを含む複合材料を用いることもできる。

　発光層２８３は、発光物質を含む層である。発光層２８３は、１種または複数種の発光物質を有することができる。発光物質としては、青色、紫色、青紫色、緑色、黄緑色、黄色、橙色、赤色などの発光色を呈する物質を適宜用いる。また、発光物質として、近赤外光を発する物質を用いることもできる。

　発光物質としては、蛍光材料、燐光材料、ＴＡＤＦ材料、量子ドット材料などが挙げられる。

　蛍光材料としては、例えば、ピレン誘導体、アントラセン誘導体、トリフェニレン誘導体、フルオレン誘導体、カルバゾール誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ジベンゾキノキサリン誘導体、キノキサリン誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、フェナントレン誘導体、ナフタレン誘導体などが挙げられる。

　燐光材料としては、例えば、４Ｈ−トリアゾール骨格、１Ｈ−トリアゾール骨格、イミダゾール骨格、ピリミジン骨格、ピラジン骨格、またはピリジン骨格を有する有機金属錯体（特にイリジウム錯体）、電子吸引基を有するフェニルピリジン誘導体を配位子とする有機金属錯体（特にイリジウム錯体）、白金錯体、希土類金属錯体等が挙げられる。

　発光層２８３は、発光物質（ゲスト材料）に加えて、１種または複数種の有機化合物（ホスト材料、アシスト材料等）を有していてもよい。１種または複数種の有機化合物としては、正孔輸送性材料及び電子輸送性材料の一方または双方を用いることができる。また、１種または複数種の有機化合物として、バイポーラ性材料、またはＴＡＤＦ材料を用いてもよい。

　発光層２８３は、例えば、燐光材料と、励起錯体を形成しやすい組み合わせである正孔輸送性材料及び電子輸送性材料と、を有することが好ましい。このような構成とすることにより、励起錯体から発光物質（燐光材料）へのエネルギー移動であるＥｘＴＥＴ（Ｅｘｃｉｐｌｅｘ−Ｔｒｉｐｌｅｔ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ）を用いた発光を効率よく得ることができる。発光物質の最も低エネルギー側の吸収帯の波長と重なるような発光を呈する励起錯体を形成するような組み合わせを選択することで、エネルギー移動がスムーズとなり、効率よく発光を得ることができる。この構成により、発光素子の高効率、低電圧駆動、長寿命を同時に実現できる。

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

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

　活性層２７３は、半導体を含む。当該半導体としては、シリコンなどの無機半導体、及び、有機化合物を含む有機半導体が挙げられる。本実施の形態では、活性層２７３が有する半導体として、有機半導体を用いる例を示す。有機半導体を用いることで、発光層２８３と、活性層２７３と、を同じ方法（例えば、真空蒸着法）で形成することができ、製造装置を共通化できるため好ましい。

　活性層２７３が有するｎ型半導体の材料としては、フラーレン（例えばＣ_６０、Ｃ_７０等）、フラーレン誘導体等の電子受容性の有機半導体材料が挙げられる。フラーレンは、サッカーボールのような形状を有し、当該形状はエネルギー的に安定である。フラーレンは、ＨＯＭＯ準位及びＬＵＭＯ準位の双方が深い（低い）。フラーレンは、ＬＵＭＯ準位が深いため、電子受容性（アクセプター性）が極めて高い。通常、ベンゼンのように、平面にπ電子共役（共鳴）が広がると、電子供与性（ドナー性）が高くなるが、フラーレンは球体形状であるため、π電子が大きく広がっているにも関わらず、電子受容性が高くなる。電子受容性が高いと、電荷分離を高速に効率よく起こすため、受光素子として有益である。Ｃ_６０、Ｃ_７０ともに可視光領域に広い吸収帯を有しており、特にＣ_７０はＣ_６０に比べてπ電子共役系が大きく、長波長領域にも広い吸収帯を有するため好ましい。

　また、ｎ型半導体の材料としては、キノリン骨格を有する金属錯体、ベンゾキノリン骨格を有する金属錯体、オキサゾール骨格を有する金属錯体、チアゾール骨格を有する金属錯体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、オキサゾール誘導体、チアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、キノリン誘導体、ベンゾキノリン誘導体、キノキサリン誘導体、ジベンゾキノキサリン誘導体、ピリジン誘導体、ビピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、クマリン誘導体、ローダミン誘導体、トリアジン誘導体、キノン誘導体等が挙げられる。

　活性層２７３が有するｐ型半導体の材料としては、銅（ＩＩ）フタロシアニン（Ｃｏｐｐｅｒ（ＩＩ）　ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ；ＣｕＰｃ）、テトラフェニルジベンゾペリフランテン（Ｔｅｔｒａｐｈｅｎｙｌｄｉｂｅｎｚｏｐｅｒｉｆｌａｎｔｈｅｎｅ；ＤＢＰ）、亜鉛フタロシアニン（Ｚｉｎｃ　Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ；ＺｎＰｃ）、スズフタロシアニン（ＳｎＰｃ）、キナクリドン等の電子供与性の有機半導体材料が挙げられる。

　また、ｐ型半導体の材料としては、カルバゾール誘導体、チオフェン誘導体、フラン誘導体、芳香族アミン骨格を有する化合物等が挙げられる。さらに、ｐ型半導体の材料としては、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、ピレン誘導体、トリフェニレン誘導体、フルオレン誘導体、ピロール誘導体、ベンゾフラン誘導体、ベンゾチオフェン誘導体、インドール誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、インドロカルバゾール誘導体、ポルフィリン誘導体、フタロシアニン誘導体、ナフタロシアニン誘導体、キナクリドン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体、ポリチオフェン誘導体等が挙げられる。

　電子供与性の有機半導体材料のＨＯＭＯ準位は、電子受容性の有機半導体材料のＨＯＭＯ準位よりも浅い（高い）ことが好ましい。電子供与性の有機半導体材料のＬＵＭＯ準位は、電子受容性の有機半導体材料のＬＵＭＯ準位よりも浅い（高い）ことが好ましい。

　電子受容性の有機半導体材料として、球状のフラーレンを用い、電子供与性の有機半導体材料として、平面に近い形状の有機半導体材料を用いることが好ましい。似た形状の分子同士は集まりやすい傾向にあり、同種の分子が凝集すると、分子軌道のエネルギー準位が近いため、キャリア輸送性を高めることができる。

　例えば、活性層２７３は、ｎ型半導体とｐ型半導体と共蒸着して形成することが好ましい。または、活性層２７３は、ｎ型半導体とｐ型半導体とを積層して形成してもよい。

　発光素子及び受光素子には低分子系化合物及び高分子系化合物のいずれを用いることもでき、無機化合物を含んでいてもよい。発光素子及び受光素子を構成する層は、それぞれ、蒸着法（真空蒸着法を含む）、転写法、印刷法、インクジェット法、塗布法等の方法で形成することができる。

　図６Ｂに示す表示装置２８０Ｂは、受光素子２７０ＰＤと発光素子２７０Ｒが同一の構成である点で、表示装置２８０Ａと異なる。

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

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

　受光素子２７０ＰＤと、発光素子２７０Ｒと、を共通の構成にすることで、受光素子２７０ＰＤと、発光素子２７０Ｒと、が互いに作り分ける層を有する構成に比べて、成膜工程の数及びマスクの数を削減することができる。したがって、表示装置の作製工程及び作製コストを削減することができる。

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

　発光層２８３Ｒは、赤色の光を発する発光材料を有する。活性層２７３は、赤色よりも短波長の光（例えば、緑色の光及び青色の光の一方または双方）を吸収する有機化合物を有する。活性層２７３は、赤色の光を吸収しにくく、かつ、赤色よりも短波長の光を吸収する有機化合物を有することが好ましい。これにより、発光素子２７０Ｒからは赤色の光が効率よく取り出され、受光素子２７０ＰＤは、高い精度で赤色よりも短波長の光を検出することができる。

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

［表示装置の構成例２］
　以下では、本発明の一態様の表示装置の詳細な構成について説明する。ここでは特に、受光素子と発光素子を有する表示装置の例について説明する。

〔構成例２−１〕
　図７Ａに、表示装置３００Ａの断面図を示す。表示装置３００Ａは、基板３５１、基板３５２、受光素子３１０、及び発光素子３９０を有する。

　発光素子３９０は、画素電極３９１、バッファ層３１２、発光層３９３、バッファ層３１４、及び共通電極３１５をこの順で積層して有する。バッファ層３１２は、正孔注入層及び正孔輸送層の一方または双方を有することができる。発光層３９３は、有機化合物を有する。バッファ層３１４は、電子注入層及び電子輸送層の一方または双方を有することができる。発光素子３９０は、可視光３２１を発する機能を有する。なお、表示装置３００Ａは、さらに、赤外光を発する機能を有する発光素子を有していてもよい。

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

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

　本実施の形態では、発光素子３９０及び受光素子３１０のいずれにおいても、画素電極が陽極として機能し、共通電極３１５が陰極として機能するものとして説明する。つまり、受光素子３１０を、画素電極３１１と共通電極３１５との間に逆バイアスをかけて駆動することで、表示装置３００Ａは、受光素子３１０に入射する光を検出し、電荷を発生させ、電流として取り出すことができる。

　画素電極３１１、画素電極３９１、バッファ層３１２、活性層３１３、バッファ層３１４、発光層３９３、及び共通電極３１５は、それぞれ、単層構造であってもよく、積層構造であってもよい。

　画素電極３１１及び画素電極３９１は、それぞれ絶縁層４１４上に位置する。各画素電極は、同一の材料及び同一の工程で形成することができる。画素電極３１１及び画素電極３９１の端部は、隔壁４１６によって覆われている。互いに隣り合う２つの画素電極は隔壁４１６によって互いに電気的に絶縁されている（電気的に分離されている、ともいう）。

　隔壁４１６としては、有機絶縁膜が好適である。有機絶縁膜に用いることができる材料としては、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミドアミド樹脂、シロキサン樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂、フェノール樹脂、及びこれら樹脂の前駆体等が挙げられる。隔壁４１６は、可視光を透過する層である。隔壁４１６のかわりに、可視光を遮る隔壁を設けてもよい。

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

　受光素子３１０及び発光素子３９０が有する一対の電極の材料及び膜厚等は等しくすることができる。これにより、表示装置の作製コストの削減及び作製工程の簡略化ができる。

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

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

　受光素子３１０は、光を検出する機能を有する。具体的には、受光素子３１０は、表示装置３００Ａの外部から入射される光３２２を受光し、電気信号に変換する、光電変換素子である。光３２２は、発光素子３９０の発光を対象物が反射した光ということもできる。また、光３２２は、表示装置３００Ａに設けられたレンズなどを介して受光素子３１０に入射してもよい。

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

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

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

　受光素子３１０が有する画素電極３１１は、絶縁層４１４に設けられた開口を介して、トランジスタ３３１が有するソースまたはドレインと電気的に接続される。発光素子３９０が有する画素電極３９１は、絶縁層４１４に設けられた開口を介して、トランジスタ３３２が有するソースまたはドレインと電気的に接続される。

　トランジスタ３３１とトランジスタ３３２とは、同一の層（図７Ａでは基板３５１）上に接している。

　受光素子３１０と電気的に接続される回路の少なくとも一部は、発光素子３９０と電気的に接続される回路と同一の材料及び同一の工程で形成されることが好ましい。これにより、２つの回路を別々に形成する場合に比べて、表示装置の厚さを薄くすることができ、また、作製工程を簡略化できる。

　受光素子３１０及び発光素子３９０は、それぞれ、保護層３９５に覆われていることが好ましい。図７Ａでは、保護層３９５が、共通電極３１５上に接して設けられている。保護層３９５を設けることで、受光素子３１０及び発光素子３９０に水などの不純物が入り込むことを抑制し、受光素子３１０及び発光素子３９０の信頼性を高めることができる。また、接着層３４２によって、保護層３９５と基板３５２とが貼り合わされている。

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

　ここで、発光素子３９０の発光が対象物によって反射された光を受光素子３１０は検出する。しかし、発光素子３９０の発光が、表示装置３００Ａ内で反射され、対象物を介さずに、受光素子３１０に入射されてしまう場合がある。遮光層３５８は、このような迷光の影響を抑制することができる。例えば、遮光層３５８が設けられていない場合、発光素子３９０が発した光３２３は、基板３５２で反射され、反射光３２４が受光素子３１０に入射することがある。遮光層３５８を設けることで、反射光３２４が受光素子３１０に入射することを抑制できる。これにより、ノイズを低減し、受光素子３１０を用いたセンサの感度を高めることができる。

　遮光層３５８としては、発光素子からの発光を遮る材料を用いることができる。遮光層３５８は、可視光を吸収することが好ましい。遮光層３５８として、例えば、金属材料、又は、顔料（カーボンブラックなど）もしくは染料を含む樹脂材料等を用いてブラックマトリクスを形成することができる。遮光層３５８は、赤色のカラーフィルタ、緑色のカラーフィルタ、及び青色のカラーフィルタの積層構造であってもよい。

〔構成例２−２〕
　図７Ｂに示す表示装置３００Ｂは、レンズ３４９を有する点で、上記表示装置３００Ａと主に相違している。

　レンズ３４９は、基板３５２の基板３５１側に設けられている。外部から入射される光３２２は、レンズ３４９を介して受光素子３１０に入射される。レンズ３４９及び基板３５２には、可視光に対する透過性が高い材料を用いることが好ましい。

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

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

〔構成例２−３〕
　図７Ｃに示す表示装置３００Ｃは、遮光層３５８の形状が異なる点で、上記表示装置３００Ａと主に相違している。

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

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

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

〔構成例２−４〕
　図８Ａに示す表示装置３００Ｄは、バッファ層３１２が共通層でない点で、上記表示装置３００Ａと主に相違している。

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

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

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

〔構成例２−５〕
　図８Ｂに示す表示装置３００Ｅは、バッファ層３１４が共通層でない点で、上記表示装置３００Ａと主に相違している。

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

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

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

〔構成例２−６〕
　図８Ｃに示す表示装置３００Ｆは、バッファ層３１２及びバッファ層３１４が共通層でない点で、上記表示装置３００Ａと主に相違している。

　受光素子３１０は、画素電極３１１、バッファ層３１２、活性層３１３、バッファ層３１４、及び共通電極３１５を有する。発光素子３９０は、画素電極３９１、バッファ層３９２、発光層３９３、バッファ層３９４、共通電極３１５を有する。バッファ層３１２、活性層３１３、バッファ層３１４、バッファ層３９２、発光層３９３、及びバッファ層３９４は、それぞれ島状の上面形状を有する。

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

［表示装置の構成例３］
　以下では、本発明の一態様の表示装置の、より具体的な構成について説明する。

　図９に表示装置４００の斜視図を示し、図１０Ａに、表示装置４００の断面図を示す。

　表示装置４００は、基板３５３と基板３５４とが貼り合わされた構成を有する。図９では、基板３５４を破線で明示している。

　表示装置４００は、表示部３６２、回路３６４、配線３６５等を有する。図９では表示装置４００にＩＣ（集積回路）３７３及びＦＰＣ３７２が実装されている例を示している。そのため、図９に示す構成は、表示装置４００、ＩＣ、及びＦＰＣを有する表示モジュールということもできる。

　回路３６４としては、例えば走査線駆動回路を用いることができる。

　配線３６５は、表示部３６２及び回路３６４に信号及び電力を供給する機能を有する。当該信号及び電力は、ＦＰＣ３７２を介して外部から配線３６５に入力されるか、またはＩＣ３７３から配線３６５に入力される。

　図９では、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ　Ｏｎ　Ｇｌａｓｓ）方式またはＣＯＦ（Ｃｈｉｐ　Ｏｎ　Ｆｉｌｍ）方式等により、基板３５３にＩＣ３７３が設けられている例を示す。ＩＣ３７３は、例えば走査線駆動回路または信号線駆動回路などを有するＩＣを適用できる。なお、表示装置４００及び表示モジュールは、ＩＣを設けない構成としてもよい。また、ＩＣを、ＣＯＦ方式等により、ＦＰＣに実装してもよい。

　図１０Ａに、図９で示した表示装置４００の、ＦＰＣ３７２を含む領域の一部、回路３６４を含む領域の一部、表示部３６２を含む領域の一部、及び、端部を含む領域の一部をそれぞれ切断したときの断面の一例を示す。

　図１０Ａに示す表示装置４００は、基板３５３と基板３５４の間に、トランジスタ４０８、トランジスタ４０９、トランジスタ４１０、発光素子３９０、受光素子３１０等を有する。

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

　基板３５３と絶縁層４１２とは接着層３５５によって貼り合わされている。

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

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

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

　発光素子３９０が発する光は、基板３５４側に射出される。また、受光素子３１０には、基板３５４及び接着層３４２を介して、光が入射する。基板３５４には、可視光に対する透過性が高い材料を用いることが好ましい。

　画素電極３１１と画素電極３９１は同一の材料及び同一の工程で作製することができる。バッファ層３１２、バッファ層３１４、及び共通電極３１５は、受光素子３１０及び発光素子３９０に共通して用いられる。受光素子３１０と発光素子３９０とは、活性層３１３と発光層３９３の構成が異なる以外は全て共通の構成とすることができる。これにより、作製工程を大幅に増やすことなく、表示装置４００に受光素子３１０を内蔵することができる。

　基板３５４の基板３５３側の面には、遮光層３５８が設けられている。遮光層３５８は、発光素子３９０、受光素子３１０のそれぞれと重なる位置に開口を有する。遮光層３５８を設けることで、受光素子３１０が光を検出する範囲を制御することができる。上述の通り、受光素子３１０と重なる位置に設けられる遮光層の開口の位置及び面積を調整することで、受光素子３１０に入射する光を制御することが好ましい。また、遮光層３５８を有することで、対象物を介さずに、発光素子３９０から受光素子３１０に光が直接入射することを抑制できる。したがって、ノイズが少なく感度の高いセンサを実現できる。

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

　図１０Ａでは、活性層３１３の一部と発光層３９３の一部とが重なる領域を有する例を示している。活性層３１３と発光層３９３とが重なる部分は、遮光層３５８及び隔壁４１６と重なることが好ましい。

　トランジスタ４０８、トランジスタ４０９、及びトランジスタ４１０は、いずれも基板３５３上に形成されている。これらのトランジスタは、同一の材料及び同一の工程により作製することができる。

　基板３５３上には、接着層３５５を介して絶縁層４１２、絶縁層４１１、絶縁層４２５、絶縁層４１５、絶縁層４１８、及び絶縁層４１４がこの順で設けられている。絶縁層４１１及び絶縁層４２５は、それぞれその一部が各トランジスタのゲート絶縁層として機能する。絶縁層４１５及び絶縁層４１８は、トランジスタを覆って設けられる。絶縁層４１４は、トランジスタを覆って設けられ、平坦化層としての機能を有する。なお、ゲート絶縁層の数及びトランジスタを覆う絶縁層の数は限定されず、それぞれ単層であっても２層以上であってもよい。

　トランジスタを覆う絶縁層の少なくとも一層に、水、水素などの不純物が拡散しにくい材料を用いることが好ましい。これにより、絶縁層をバリア層として機能させることができる。このような構成とすることで、トランジスタに外部から不純物が拡散することを効果的に抑制でき、表示装置の信頼性を高めることができる。

　絶縁層４１１、絶縁層４１２、絶縁層４２５、絶縁層４１５、及び絶縁層４１８としては、それぞれ、無機絶縁膜を用いることが好ましい。無機絶縁膜としては、例えば、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、窒化アルミニウム膜などを用いることができる。また、酸化ハフニウム膜、酸化窒化ハフニウム膜、窒化酸化ハフニウム膜、酸化イットリウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化ガリウム膜、酸化タンタル膜、酸化マグネシウム膜、酸化ランタン膜、酸化セリウム膜、及び酸化ネオジム膜等を用いてもよい。また、上述の絶縁膜を２以上積層して用いてもよい。

　ここで、有機絶縁膜は、無機絶縁膜に比べてバリア性が低いことが多い。そのため、有機絶縁膜は、表示装置４００の端部近傍に開口を有することが好ましい。図１０Ａに示す領域４２８では、絶縁層４１４に開口が形成されている。これにより、表示装置４００の端部から有機絶縁膜を介して不純物が入り込むことを抑制することができる。または、有機絶縁膜の端部が表示装置４００の端部よりも内側にくるように有機絶縁膜を形成し、表示装置４００の端部に有機絶縁膜が露出しないようにしてもよい。

　表示装置４００の端部近傍の領域４２８において、絶縁層４１４の開口を介して、絶縁層４１８と保護層３９５とが互いに接することが好ましい。特に、絶縁層４１８が有する無機絶縁膜と保護層３９５が有する無機絶縁膜とが互いに接することが好ましい。これにより、有機絶縁膜を介して外部から表示部３６２に不純物が入り込むことを抑制することができる。したがって、表示装置４００の信頼性を高めることができる。

　平坦化層として機能する絶縁層４１４には、有機絶縁膜が好適である。有機絶縁膜に用いることができる材料としては、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミドアミド樹脂、シロキサン樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂、フェノール樹脂、及びこれら樹脂の前駆体等が挙げられる。

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

　保護層３９５は単層であっても積層構造であってもよい。例えば、保護層３９５は、有機絶縁膜と無機絶縁膜との積層構造であってもよい。このとき、有機絶縁膜の端部よりも無機絶縁膜の端部を外側に延在させることが好ましい。

　図１０Ｂに、トランジスタ４０８、トランジスタ４０９、及びトランジスタ４１０に用いることのできるトランジスタ４０１ａの断面図を示す。

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

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

　図１０Ｃには、トランジスタ４０８、トランジスタ４０９、及びトランジスタ４１０に用いることのできるトランジスタ４０１ｂの断面図を示している。また図１０Ｃでは、絶縁層４１５が設けられない例を示している。トランジスタ４０１ｂは、絶縁層４２５が導電層４２３と同様に加工され、絶縁層４１８と領域４３１ｎとが接している。

　なお、本実施の形態の表示装置が有するトランジスタの構造は特に限定されない。例えば、プレーナ型のトランジスタ、スタガ型のトランジスタ、逆スタガ型のトランジスタ等を用いることができる。また、トップゲート型またはボトムゲート型のいずれのトランジスタ構造としてもよい。または、チャネルが形成される半導体層の上下にゲートが設けられていてもよい。

　トランジスタ４０８、トランジスタ４０９、及びトランジスタ４１０には、チャネルが形成される半導体層を２つのゲートで挟持する構成が適用されている。２つのゲートを接続し、これらに同一の信号を供給することによりトランジスタを駆動してもよい。または、２つのゲートのうち、一方に閾値電圧を制御するための電位を与え、他方に駆動のための電位を与えることで、トランジスタの閾値電圧を制御してもよい。

　トランジスタに用いる半導体材料の結晶性についても特に限定されず、非晶質半導体、単結晶半導体、または結晶性を有する半導体（微結晶半導体、多結晶半導体、または一部に結晶領域を有する半導体）のいずれを用いてもよい。結晶性を有する半導体を用いると、トランジスタ特性の劣化を抑制できるため好ましい。

　トランジスタの半導体層は、金属酸化物（酸化物半導体ともいう）を有することが好ましい。または、トランジスタの半導体層は、シリコンを有していてもよい。シリコンとしては、アモルファスシリコン、結晶性のシリコン（低温ポリシリコン、単結晶シリコンなど）などが挙げられる。または、異なる半導体層が適用されたトランジスタを組み合わせて用いてもよい。例えば、低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ）が適用されたトランジスタと、酸化物半導体（ＯＳ）が適用されたトランジスタとを組み合わせて、回路を構成してもよい。このような技術を、ＬＴＰＯ（Ｌｏｗ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ　Ｏｘｉｄｅ、または、Ｌｏｗ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｐｏｌｙｓｉｌｉｃｏｎ　ａｎｄ　Ｏｘｉｄｅ）とも呼ぶことができる。

　半導体層は、例えば、インジウムと、Ｍ（Ｍは、ガリウム、アルミニウム、シリコン、ホウ素、イットリウム、スズ、銅、バナジウム、ベリリウム、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、及びマグネシウムから選ばれた一種または複数種）と、亜鉛と、を有することが好ましい。特に、Ｍは、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、及びスズから選ばれた一種または複数種であることが好ましい。

　特に、半導体層として、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、及び亜鉛（Ｚｎ）を含む酸化物（ＩＧＺＯとも記す）を用いることが好ましい。

　半導体層がＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物の場合、当該Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物におけるＩｎの原子数比はＭの原子数比以上であることが好ましい。このようなＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物の金属元素の原子数比として、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１．２またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝２：１：３またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝３：１：２またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：３またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：４．１またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：３またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：６またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：７またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：８またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝６：１：６またはその近傍の組成、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：２：５またはその近傍の組成、等が挙げられる。なお、近傍の組成とは、所望の原子数比の±３０％の範囲を含む。

　例えば、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：３またはその近傍の組成と記載する場合、Ｉｎの原子数比を４としたとき、Ｇａの原子数比が１以上３以下であり、Ｚｎの原子数比が２以上４以下である場合を含む。また、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝５：１：６またはその近傍の組成と記載する場合、Ｉｎの原子数比を５としたときに、Ｇａの原子数比が０．１より大きく２以下であり、Ｚｎの原子数比が５以上７以下である場合を含む。また、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１またはその近傍の組成と記載する場合、Ｉｎの原子数比を１としたときに、Ｇａの原子数比が０．１より大きく２以下であり、Ｚｎの原子数比が０．１より大きく２以下である場合を含む。

　回路３６４が有するトランジスタ４１０と、表示部３６２が有するトランジスタ４０８及びトランジスタ４０９は、同じ構造であってもよく、異なる構造であってもよい。回路３６４が有する複数のトランジスタの構造は、全て同じであってもよく、２種類以上あってもよい。同様に、表示部３６２が有する複数のトランジスタの構造は、全て同じであってもよく、２種類以上あってもよい。

　基板３５３の、基板３５４が重ならない領域には、接続部４０４が設けられている。接続部４０４では、配線３６５が導電層３６６及び接続層４４２を介してＦＰＣ３７２と電気的に接続されている。接続部４０４の上面は、画素電極３１１及び画素電極３９１と同一の導電膜を加工して得られた導電層３６６が露出している。これにより、接続部４０４とＦＰＣ３７２とを接続層４４２を介して電気的に接続することができる。

　基板３５４の外側には各種光学部材を配置することができる。光学部材としては、偏光板、位相差板、光拡散層（拡散フィルムなど）、反射防止層、及び集光フィルム等が挙げられる。また、基板３５４の外側には、ゴミの付着を抑制する帯電防止膜、汚れを付着しにくくする撥水性の膜、使用に伴う傷の発生を抑制するハードコート膜、衝撃吸収層等を配置してもよい。

　基板３５３及び基板３５４に、可撓性を有する材料を用いると、表示装置の可撓性を高めることができる。また、これに限られず、基板３５３及び基板３５４にそれぞれ、ガラス、石英、セラミック、サファイア、樹脂などを用いることができる。

　接着層としては、紫外線硬化型等の光硬化型接着剤、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤を用いることができる。これら接着剤としてはエポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、イミド樹脂、ＰＶＣ（ポリビニルクロライド）樹脂、ＰＶＢ（ポリビニルブチラル）樹脂、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）樹脂等が挙げられる。特に、エポキシ樹脂等の透湿性が低い材料が好ましい。また、二液混合型の樹脂を用いてもよい。また、接着シート等を用いてもよい。

　接続層としては、異方性導電フィルム（ＡＣＦ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ　Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ　Ｆｉｌｍ）、異方性導電ペースト（ＡＣＰ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ　Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ　Ｐａｓｔｅ）などを用いることができる。

　トランジスタのゲート、ソース及びドレインのほか、表示装置を構成する各種配線及び電極などの導電層に用いることのできる材料としては、アルミニウム、チタン、クロム、ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、モリブデン、銀、タンタル、及びタングステンなどの金属、並びに、当該金属を主成分とする合金などが挙げられる。これらの材料を含む膜を単層で、または積層構造として用いることができる。

　また、透光性を有する導電材料としては、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを含む酸化亜鉛などの導電性酸化物またはグラフェンを用いることができる。または、金、銀、白金、マグネシウム、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、及びチタンなどの金属材料、該金属材料を含む合金材料などを用いることができる。または、該金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン）などを用いてもよい。なお、金属材料、合金材料（またはそれらの窒化物）を用いる場合には、透光性を有する程度に薄くすることが好ましい。また、上記材料の積層膜を導電層として用いることができる。例えば、銀とマグネシウムの合金とインジウムスズ酸化物の積層膜などを用いると、導電性を高めることができるため好ましい。これらは、表示装置を構成する各種配線及び電極などの導電層、発光素子及び受光素子（または受発光素子）が有する導電層（画素電極、共通電極などとして機能する導電層）などにも用いることができる。

　各絶縁層に用いることのできる絶縁材料としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂などの樹脂、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウムなどの無機絶縁材料が挙げられる。

（実施の形態３）
　本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置に用いることのできる回路について説明する。

　図１１Ａに、本発明の一態様の表示装置の画素にかかるブロック図を示す。

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

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

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

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

　図１１Ｂに示す画素は、駆動トランジスタに接続されるメモリ部（Ｍｅｍｏｒｙと表記）を有する点で、上記と主に相違している。

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

　図１１Ｃに、上記センサ回路に用いることのできる画素回路の一例を示している。

　図１１Ｃに示す画素回路ＰＩＸ１は、受光素子ＰＤ、トランジスタＭ１、トランジスタＭ２、トランジスタＭ３、トランジスタＭ４、及び容量Ｃ１を有する。ここでは、受光素子ＰＤとして、フォトダイオードを用いた例を示している。

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

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

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

　図１１Ｄに、上記ＯＬＥＤを駆動させるための画素回路の一例を示す。

　図１１Ｄに示す画素回路ＰＩＸ２は、発光素子ＥＬ、トランジスタＭ５、トランジスタＭ６、トランジスタＭ７、及び容量Ｃ２を有する。ここでは、発光素子ＥＬとして、発光ダイオードを用いた例を示している。特に、発光素子ＥＬとして、有機ＥＬ素子を用いることが好ましい。

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

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

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

　図１１Ｅに、図１１Ｂで例示した構成に適用可能な、メモリ部を備える画素回路の一例を示す。

　図１１Ｅに示す画素回路ＰＩＸ３は、上記画素回路ＰＩＸ２に、トランジスタＭ８と容量Ｃ３を加えた構成を有する。また、画素回路ＰＩＸ３では、上記画素回路ＰＩＸ２における配線ＶＳを配線ＶＳ１に、配線ＶＧを配線ＶＧ１としている。

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

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

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

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

　ここで、画素回路ＰＩＸ１が有するトランジスタＭ１、トランジスタＭ２、トランジスタＭ３、及びトランジスタＭ４、画素回路ＰＩＸ２が有するトランジスタＭ５、トランジスタＭ６、及びトランジスタＭ７、画素回路ＰＩＸ３が有するトランジスタＭ８には、それぞれチャネルが形成される半導体層に金属酸化物（酸化物半導体）を用いたトランジスタを適用することが好ましい。

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

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

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

　なお、画素回路ＰＩＸ１、画素回路ＰＩＸ２、画素回路ＰＩＸ３において、トランジスタをｎチャネル型のトランジスタとして表記しているが、ｐチャネル型のトランジスタを用いることもできる。または、ｎチャネル型のトランジスタとｐチャネル型のトランジスタが混在した構成としてもよい。

（実施の形態４）
　本実施の形態では、上記の実施の形態で説明したトランジスタに用いることができる金属酸化物（酸化物半導体ともいう）について説明する。

　金属酸化物は、少なくともインジウムまたは亜鉛を含むことが好ましい。特にインジウム及び亜鉛を含むことが好ましい。また、それらに加えて、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、スズなどが含まれていることが好ましい。また、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、マグネシウム、コバルトなどから選ばれた一種、または複数種が含まれていてもよい。

　また、金属酸化物は、スパッタリング法、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ：Ｍｅｔａｌ　Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などの化学気相成長（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、原子層堆積（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ　Ｌａｙｅｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などにより形成することができる。

＜結晶構造の分類＞
　酸化物半導体の結晶構造としては、アモルファス（ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ　ａｍｏｒｐｈｏｕｓを含む）、ＣＡＡＣ（ｃ−ａｘｉｓ−ａｌｉｇｎｅｄ　ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）、ｎｃ（ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）、ＣＡＣ（ｃｌｏｕｄ−ａｌｉｇｎｅｄ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）、単結晶（ｓｉｎｇｌｅ　ｃｒｙｓｔａｌ）、及び多結晶（ｐｏｌｙ　ｃｒｙｓｔａｌ）等が挙げられる。

　なお、膜または基板の結晶構造は、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ−Ｒａｙ　Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）スペクトルを用いて評価することができる。例えば、ＧＩＸＤ（Ｇｒａｚｉｎｇ−Ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ　ＸＲＤ）測定で得られるＸＲＤスペクトルを用いて評価することができる。なお、ＧＩＸＤ法は、薄膜法またはＳｅｅｍａｎｎ−Ｂｏｈｌｉｎ法ともいう。

　例えば、石英ガラス基板では、ＸＲＤスペクトルのピークの形状がほぼ左右対称である。一方で、結晶構造を有するＩＧＺＯ膜では、ＸＲＤスペクトルのピークの形状が左右非対称である。ＸＲＤスペクトルのピークの形状が左右非対称であることは、膜中または基板中の結晶の存在を明示している。別言すると、ＸＲＤスペクトルのピークの形状で左右対称でないと、膜または基板は非晶質状態であるとは言えない。

　また、膜または基板の結晶構造は、極微電子線回折法（ＮＢＥＤ：Ｎａｎｏ　Ｂｅａｍ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）によって観察される回折パターン（極微電子線回折パターンともいう）にて評価することができる。例えば、石英ガラス基板の回折パターンでは、ハローが観察され、石英ガラスは、非晶質状態であることが確認できる。また、室温成膜したＩＧＺＯ膜の回折パターンでは、ハローではなく、スポット状のパターンが観察される。このため、室温成膜したＩＧＺＯ膜は、結晶状態でもなく、非晶質状態でもない、中間状態であり、非晶質状態であると結論することはできないと推定される。

＜＜酸化物半導体の構造＞＞
　なお、酸化物半導体は、構造に着目した場合、上記とは異なる分類となる場合がある。例えば、酸化物半導体は、単結晶酸化物半導体と、それ以外の非単結晶酸化物半導体と、に分けられる。非単結晶酸化物半導体としては、例えば、上述のＣＡＡＣ−ＯＳ、及びｎｃ−ＯＳがある。また、非単結晶酸化物半導体には、多結晶酸化物半導体、擬似非晶質酸化物半導体（ａ−ｌｉｋｅ　ＯＳ：ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ｌｉｋｅ　ｏｘｉｄｅ　ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、非晶質酸化物半導体、などが含まれる。

　ここで、上述のＣＡＡＣ−ＯＳ、ｎｃ−ＯＳ、及びａ−ｌｉｋｅ　ＯＳの詳細について、説明を行う。

［ＣＡＡＣ−ＯＳ］
　ＣＡＡＣ−ＯＳは、複数の結晶領域を有し、当該複数の結晶領域はｃ軸が特定の方向に配向している酸化物半導体である。なお、特定の方向とは、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の厚さ方向、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の被形成面の法線方向、またはＣＡＡＣ−ＯＳ膜の表面の法線方向である。また、結晶領域とは、原子配列に周期性を有する領域である。なお、原子配列を格子配列とみなすと、結晶領域とは、格子配列の揃った領域でもある。さらに、ＣＡＡＣ−ＯＳは、ａ−ｂ面方向において複数の結晶領域が連結する領域を有し、当該領域は歪みを有する場合がある。なお、歪みとは、複数の結晶領域が連結する領域において、格子配列の揃った領域と、別の格子配列の揃った領域と、の間で格子配列の向きが変化している箇所を指す。つまり、ＣＡＡＣ−ＯＳは、ｃ軸配向し、ａ−ｂ面方向には明らかな配向をしていない酸化物半導体である。

　なお、上記複数の結晶領域のそれぞれは、１つまたは複数の微小な結晶（最大径が１０ｎｍ未満である結晶）で構成される。結晶領域が１つの微小な結晶で構成されている場合、当該結晶領域の最大径は１０ｎｍ未満となる。また、結晶領域が多数の微小な結晶で構成されている場合、当該結晶領域の大きさは、数十ｎｍ程度となる場合がある。

　また、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物（元素Ｍは、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、スズ、チタンなどから選ばれた一種、または複数種）において、ＣＡＡＣ−ＯＳは、インジウム（Ｉｎ）、及び酸素を有する層（以下、Ｉｎ層）と、元素Ｍ、亜鉛（Ｚｎ）、及び酸素を有する層（以下、（Ｍ，Ｚｎ）層）とが積層した、層状の結晶構造（層状構造ともいう）を有する傾向がある。なお、インジウムと元素Ｍは、互いに置換可能である。よって、（Ｍ，Ｚｎ）層にはインジウムが含まれる場合がある。また、Ｉｎ層には元素Ｍが含まれる場合がある。なお、Ｉｎ層にはＺｎが含まれる場合もある。当該層状構造は、例えば、高分解能ＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）像において、格子像として観察される。

　ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に対し、例えば、ＸＲＤ装置を用いて構造解析を行うと、θ／２θスキャンを用いたＯｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ　ＸＲＤ測定では、ｃ軸配向を示すピークが２θ＝３１°またはその近傍に検出される。なお、ｃ軸配向を示すピークの位置（２θの値）は、ＣＡＡＣ−ＣＳを構成する金属元素の種類、組成などにより変動する場合がある。

　また、例えば、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の電子線回折パターンにおいて、複数の輝点（スポット）が観測される。なお、あるスポットと別のスポットとは、試料を透過した入射電子線のスポット（ダイレクトスポットともいう）を対称中心として、点対称の位置に観測される。

　上記特定の方向から結晶領域を観察した場合、当該結晶領域内の格子配列は、六方格子を基本とするが、単位格子は正六角形とは限らず、非正六角形である場合がある。また、上記歪みにおいて、五角形、七角形などの格子配列を有する場合がある。なお、ＣＡＡＣ−ＯＳにおいて、歪み近傍においても、明確な結晶粒界（グレインバウンダリー）を確認することはできない。即ち、格子配列の歪みによって、結晶粒界の形成が抑制されていることがわかる。これは、ＣＡＡＣ−ＯＳが、ａ−ｂ面方向において酸素原子の配列が稠密でないこと、金属原子が置換することで原子間の結合距離が変化することなどによって、歪みを許容することができるためと考えられる。

　なお、明確な結晶粒界が確認される結晶構造は、いわゆる多結晶（ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌ）と呼ばれる。結晶粒界は、再結合中心となり、キャリアが捕獲されトランジスタのオン電流の低下、電界効果移動度の低下などを引き起こす可能性が高い。よって、明確な結晶粒界が確認されないＣＡＡＣ−ＯＳは、トランジスタの半導体層に好適な結晶構造を有する結晶性の酸化物の一つである。なお、ＣＡＡＣ−ＯＳを構成するには、Ｚｎを有する構成が好ましい。例えば、Ｉｎ−Ｚｎ酸化物、及びＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物は、Ｉｎ酸化物よりも結晶粒界の発生を抑制できるため好適である。

　ＣＡＡＣ−ＯＳは、結晶性が高く、明確な結晶粒界が確認されない酸化物半導体である。よって、ＣＡＡＣ−ＯＳは、結晶粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。また、酸化物半導体の結晶性は不純物の混入、欠陥の生成などによって低下する場合があるため、ＣＡＡＣ−ＯＳは不純物及び欠陥（酸素欠損など）の少ない酸化物半導体ともいえる。従って、ＣＡＡＣ−ＯＳを有する酸化物半導体は、物理的性質が安定する。そのため、ＣＡＡＣ−ＯＳを有する酸化物半導体は熱に強く、信頼性が高い。また、ＣＡＡＣ−ＯＳは、製造工程における高い温度（所謂サーマルバジェット）に対しても安定である。従って、ＯＳトランジスタにＣＡＡＣ−ＯＳを用いると、製造工程の自由度を広げることが可能となる。

［ｎｃ−ＯＳ］
　ｎｃ−ＯＳは、微小な領域（例えば、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の領域、特に１ｎｍ以上３ｎｍ以下の領域）において原子配列に周期性を有する。別言すると、ｎｃ−ＯＳは、微小な結晶を有する。なお、当該微小な結晶の大きさは、例えば、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下、特に１ｎｍ以上３ｎｍ以下であることから、当該微小な結晶をナノ結晶ともいう。また、ｎｃ−ＯＳは、異なるナノ結晶間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、膜全体で配向性が見られない。従って、ｎｃ−ＯＳは、分析方法によっては、ａ−ｌｉｋｅ　ＯＳまたは非晶質酸化物半導体と区別が付かない場合がある。例えば、ｎｃ−ＯＳ膜に対し、ＸＲＤ装置を用いて構造解析を行うと、θ／２θスキャンを用いたＯｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ　ＸＲＤ測定では、結晶性を示すピークが検出されない。また、ｎｃ−ＯＳ膜に対し、ナノ結晶よりも大きいプローブ径（例えば５０ｎｍ以上）の電子線を用いる電子線回折（制限視野電子線回折ともいう。）を行うと、ハローパターンのような回折パターンが観測される。一方、ｎｃ−ＯＳ膜に対し、ナノ結晶の大きさと近いかナノ結晶より小さいプローブ径（例えば１ｎｍ以上３０ｎｍ以下）の電子線を用いる電子線回折（ナノビーム電子線回折ともいう。）を行うと、ダイレクトスポットを中心とするリング状の領域内に複数のスポットが観測される電子線回折パターンが取得される場合がある。

［ａ−ｌｉｋｅ　ＯＳ］
　ａ−ｌｉｋｅ　ＯＳは、ｎｃ−ＯＳと非晶質酸化物半導体との間の構造を有する酸化物半導体である。ａ−ｌｉｋｅ　ＯＳは、鬆または低密度領域を有する。即ち、ａ−ｌｉｋｅ　ＯＳは、ｎｃ−ＯＳ及びＣＡＡＣ−ＯＳと比べて、結晶性が低い。また、ａ−ｌｉｋｅ　ＯＳは、ｎｃ−ＯＳ及びＣＡＡＣ−ＯＳと比べて、膜中の水素濃度が高い。

＜＜酸化物半導体の構成＞＞
　次に、上述のＣＡＣ−ＯＳの詳細について、説明を行う。なお、ＣＡＣ−ＯＳは材料構成に関する。

［ＣＡＣ−ＯＳ］
　ＣＡＣ−ＯＳとは、例えば、金属酸化物を構成する元素が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、１ｎｍ以上３ｎｍ以下、またはその近傍のサイズで偏在した材料の一構成である。なお、以下では、金属酸化物において、一つまたは複数の金属元素が偏在し、該金属元素を有する領域が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、１ｎｍ以上３ｎｍ以下、またはその近傍のサイズで混合した状態をモザイク状、またはパッチ状ともいう。

　さらに、ＣＡＣ−ＯＳとは、第１の領域と、第２の領域と、に材料が分離することでモザイク状となり、当該第１の領域が、膜中に分布した構成（以下、クラウド状ともいう。）である。つまり、ＣＡＣ−ＯＳは、当該第１の領域と、当該第２の領域とが、混合している構成を有する複合金属酸化物である。

　ここで、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ−ＯＳを構成する金属元素に対するＩｎ、Ｇａ、及びＺｎの原子数比のそれぞれを、［Ｉｎ］、［Ｇａ］、及び［Ｚｎ］と表記する。例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ−ＯＳにおいて、第１の領域は、［Ｉｎ］が、ＣＡＣ−ＯＳ膜の組成における［Ｉｎ］よりも大きい領域である。また、第２の領域は、［Ｇａ］が、ＣＡＣ−ＯＳ膜の組成における［Ｇａ］よりも大きい領域である。または、例えば、第１の領域は、［Ｉｎ］が、第２の領域における［Ｉｎ］よりも大きく、且つ、［Ｇａ］が、第２の領域における［Ｇａ］よりも小さい領域である。また、第２の領域は、［Ｇａ］が、第１の領域における［Ｇａ］よりも大きく、且つ、［Ｉｎ］が、第１の領域における［Ｉｎ］よりも小さい領域である。

　具体的には、上記第１の領域は、インジウム酸化物、インジウム亜鉛酸化物などが主成分である領域である。また、上記第２の領域は、ガリウム酸化物、ガリウム亜鉛酸化物などが主成分である領域である。つまり、上記第１の領域を、Ｉｎを主成分とする領域と言い換えることができる。また、上記第２の領域を、Ｇａを主成分とする領域と言い換えることができる。

　なお、上記第１の領域と、上記第２の領域とは、明確な境界が観察できない場合がある。

　また、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ−ＯＳとは、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、及びＯを含む材料構成において、一部にＧａを主成分とする領域と、一部にＩｎを主成分とする領域とが、それぞれモザイク状であり、これらの領域がランダムに存在している構成をいう。よって、ＣＡＣ−ＯＳは、金属元素が不均一に分布した構造を有していると推測される。

　ＣＡＣ−ＯＳは、例えば基板を加熱しない条件で、スパッタリング法により形成することができる。また、ＣＡＣ−ＯＳをスパッタリング法で形成する場合、成膜ガスとして、不活性ガス（代表的にはアルゴン）、酸素ガス、及び窒素ガスの中から選ばれたいずれか一つまたは複数を用いればよい。また、成膜時の成膜ガスの総流量に対する酸素ガスの流量比は低いほど好ましく、例えば、成膜時の成膜ガスの総流量に対する酸素ガスの流量比を０％以上３０％未満、好ましくは０％以上１０％以下とすることが好ましい。

　また、例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ−ＯＳでは、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ：Ｅｎｅｒｇｙ　Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ　Ｘ−ｒａｙ　ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用いて取得したＥＤＸマッピングにより、Ｉｎを主成分とする領域（第１の領域）と、Ｇａを主成分とする領域（第２の領域）とが、偏在し、混合している構造を有することが確認できる。

　ここで、第１の領域は、第２の領域と比較して、導電性が高い領域である。つまり、第１の領域を、キャリアが流れることにより、金属酸化物としての導電性が発現する。従って、第１の領域が、金属酸化物中にクラウド状に分布することで、高い電界効果移動度（μ）が実現できる。

　一方、第２の領域は、第１の領域と比較して、絶縁性が高い領域である。つまり、第２の領域が、金属酸化物中に分布することで、リーク電流を抑制することができる。

　従って、ＣＡＣ−ＯＳをトランジスタに用いる場合、第１の領域に起因する導電性と、第２の領域に起因する絶縁性とが、相補的に作用することにより、スイッチングさせる機能（Ｏｎ／Ｏｆｆさせる機能）をＣＡＣ−ＯＳに付与することができる。つまり、ＣＡＣ−ＯＳとは、材料の一部では導電性の機能と、材料の一部では絶縁性の機能とを有し、材料の全体では半導体としての機能を有する。導電性の機能と絶縁性の機能とを分離させることで、双方の機能を最大限に高めることができる。よって、ＣＡＣ−ＯＳをトランジスタに用いることで、高いオン電流（Ｉ_ｏｎ）、高い電界効果移動度（μ）、及び良好なスイッチング動作を実現することができる。

　また、ＣＡＣ−ＯＳを用いたトランジスタは、信頼性が高い。従って、ＣＡＣ−ＯＳは、表示装置をはじめとするさまざまな半導体装置に最適である。

　酸化物半導体は、多様な構造をとり、それぞれが異なる特性を有する。本発明の一態様の酸化物半導体は、非晶質酸化物半導体、多結晶酸化物半導体、ａ−ｌｉｋｅ　ＯＳ、ＣＡＣ−ＯＳ、ｎｃ−ＯＳ、ＣＡＡＣ−ＯＳのうち、二種以上を有していてもよい。

＜酸化物半導体を有するトランジスタ＞
　続いて、上記酸化物半導体をトランジスタに用いる場合について説明する。

　上記酸化物半導体をトランジスタに用いることで、高い電界効果移動度のトランジスタを実現することができる。また、信頼性の高いトランジスタを実現することができる。

　トランジスタには、キャリア濃度の低い酸化物半導体を用いることが好ましい。例えば、酸化物半導体のキャリア濃度は１×１０^１７ｃｍ^−３以下、好ましくは１×１０^１５ｃｍ^−３以下、さらに好ましくは１×１０^１３ｃｍ^−３以下、より好ましくは１×１０^１１ｃｍ^−３以下、さらに好ましくは１×１０^１０ｃｍ^−３未満であり、１×１０^−９ｃｍ^−３以上である。なお、酸化物半導体膜のキャリア濃度を低くする場合においては、酸化物半導体膜中の不純物濃度を低くし、欠陥準位密度を低くすればよい。本明細書等において、不純物濃度が低く、欠陥準位密度の低いことを高純度真性または実質的に高純度真性と言う。なお、キャリア濃度の低い酸化物半導体を、高純度真性または実質的に高純度真性な酸化物半導体と呼ぶ場合がある。

　また、高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜は、欠陥準位密度が低いため、トラップ準位密度も低くなる場合がある。

　また、酸化物半導体のトラップ準位に捕獲された電荷は、消失するまでに要する時間が長く、あたかも固定電荷のように振る舞うことがある。そのため、トラップ準位密度の高い酸化物半導体にチャネル形成領域が形成されるトランジスタは、電気特性が不安定となる場合がある。

　従って、トランジスタの電気特性を安定にするためには、酸化物半導体中の不純物濃度を低減することが有効である。また、酸化物半導体中の不純物濃度を低減するためには、近接する膜中の不純物濃度も低減することが好ましい。不純物としては、水素、窒素、アルカリ金属、アルカリ土類金属、鉄、ニッケル、シリコン等がある。

＜不純物＞
　ここで、酸化物半導体中における各不純物の影響について説明する。

　酸化物半導体において、第１４族元素の一つであるシリコン、炭素などが含まれると、酸化物半導体において欠陥準位が形成される。このため、酸化物半導体におけるシリコンまたは炭素の濃度と、酸化物半導体との界面近傍のシリコンまたは炭素の濃度（二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　Ｉｏｎ　Ｍａｓｓ　Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）により得られる濃度）を、２×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、好ましくは２×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下とする。

　また、酸化物半導体にアルカリ金属またはアルカリ土類金属が含まれると、欠陥準位を形成し、キャリアを生成する場合がある。従って、アルカリ金属またはアルカリ土類金属が含まれている酸化物半導体を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。このため、ＳＩＭＳにより得られる酸化物半導体中のアルカリ金属またはアルカリ土類金属の濃度を、１×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、好ましくは２×１０^１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下にする。

　また、酸化物半導体において、窒素が含まれると、キャリアである電子が生じ、キャリア濃度が増加し、ｎ型化しやすい。この結果、窒素が含まれている酸化物半導体を半導体に用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。または、酸化物半導体において、窒素が含まれると、トラップ準位が形成される場合がある。この結果、トランジスタの電気特性が不安定となる場合がある。このため、ＳＩＭＳにより得られる酸化物半導体中の窒素濃度を、５×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３未満、好ましくは５×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、より好ましくは１×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、さらに好ましくは５×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下にする。

　また、酸化物半導体に含まれる水素は、金属原子と結合する酸素と反応して水になるため、酸素欠損を形成する場合がある。該酸素欠損に水素が入ることで、キャリアである電子が生成される場合がある。また、水素の一部が金属原子と結合する酸素と結合して、キャリアである電子を生成することがある。従って、水素が含まれている酸化物半導体を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。このため、酸化物半導体中の水素はできる限り低減されていることが好ましい。具体的には、酸化物半導体において、ＳＩＭＳにより得られる水素濃度を、１×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３未満、好ましくは１×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３未満、より好ましくは５×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３未満、さらに好ましくは１×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３未満にする。

　不純物が十分に低減された酸化物半導体をトランジスタのチャネル形成領域に用いることで、安定した電気特性を付与することができる。

（実施の形態５）
　本実施の形態では、本発明の一態様の電子機器について、図１２~図１４を用いて説明する。

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

　本発明の一態様の電子機器としては、例えば、テレビジョン装置、デスクトップ型もしくはノート型のパーソナルコンピュータ、コンピュータ用などのモニタ、デジタルサイネージ、パチンコ機などの大型ゲーム機などの比較的大きな画面を備える電子機器の他、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、などが挙げられる。

　本発明の一態様の電子機器は、センサ（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、においまたは赤外線を測定する機能を含むもの）を有していてもよい。

　本発明の一態様の電子機器は、様々な機能を有することができる。例えば、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付または時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア（プログラム）を実行する機能、無線通信機能、記録媒体に記録されているプログラムまたはデータを読み出す機能等を有することができる。

　図１２Ａに示す電子機器６５００は、スマートフォンとして用いることのできる携帯情報端末機である。

　電子機器６５００は、筐体６５０１、表示部６５０２、電源ボタン６５０３、ボタン６５０４、スピーカ６５０５、マイク６５０６、カメラ６５０７、及び光源６５０８等を有する。表示部６５０２はタッチパネル機能を備える。

　表示部６５０２に、実施の形態２で示した表示装置を適用することができる。

　図１２Ｂは、筐体６５０１のマイク６５０６側の端部を含む断面概略図である。

　筐体６５０１の表示面側には透光性を有する保護部材６５１０が設けられ、筐体６５０１と保護部材６５１０に囲まれた空間内に、表示パネル６５１１、光学部材６５１２、タッチセンサパネル６５１３、プリント基板６５１７、バッテリ６５１８等が配置されている。

　保護部材６５１０には、表示パネル６５１１、光学部材６５１２、及びタッチセンサパネル６５１３が接着層（図示しない）により固定されている。

　表示部６５０２よりも外側の領域において、表示パネル６５１１の一部が折り返されており、当該折り返された部分にＦＰＣ６５１５が接続されている。ＦＰＣ６５１５には、ＩＣ６５１６が実装されている。ＦＰＣ６５１５は、プリント基板６５１７に設けられた端子に接続されている。

　表示パネル６５１１には本発明の一態様のフレキシブルディスプレイを適用することができる。そのため、極めて軽量な電子機器を実現できる。また、表示パネル６５１１が極めて薄いため、電子機器の厚さを抑えつつ、大容量のバッテリ６５１８を搭載することもできる。また、表示パネル６５１１の一部を折り返して、画素部の裏側にＦＰＣ６５１５との接続部を配置することにより、狭額縁の電子機器を実現できる。

　表示パネル６５１１に、実施の形態２で示した表示装置を用いることで、表示部６５０２で撮像を行うことができる。例えば、表示パネル６５１１で指紋を撮像し、指紋認証を行うことができる。

　表示部６５０２が、さらに、タッチセンサパネル６５１３を有することで、表示部６５０２に、タッチパネル機能を付与することができる。タッチセンサパネル６５１３としては、静電容量方式、抵抗膜方式、表面弾性波方式、赤外線方式、光学方式、感圧方式など様々な方式を用いることができる。または、表示パネル６５１１を、タッチセンサとして機能させてもよく、その場合、タッチセンサパネル６５１３を設けなくてもよい。

　図１３Ａにテレビジョン装置の一例を示す。テレビジョン装置７１００は、筐体７１０１に表示部７０００が組み込まれている。ここでは、スタンド７１０３により筐体７１０１を支持した構成を示している。

　表示部７０００に、実施の形態２で示した表示装置を適用することができる。

　図１３Ａに示すテレビジョン装置７１００の操作は、筐体７１０１が備える操作スイッチ、別体のリモコン操作機７１１１などにより行うことができる。または、表示部７０００にタッチセンサを備えていてもよく、指等で表示部７０００に触れることでテレビジョン装置７１００を操作してもよい。リモコン操作機７１１１は、当該リモコン操作機７１１１から出力する情報を表示する表示部を有していてもよい。リモコン操作機７１１１が備える操作キーまたはタッチパネルにより、チャンネル及び音量の操作を行うことができ、表示部７０００に表示される映像を操作することができる。

　なお、テレビジョン装置７１００は、受信機及びモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができる。また、モデムを介して有線または無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向（送信者から受信者）または双方向（送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など）の情報通信を行うことも可能である。

　図１３Ｂに、ノート型パーソナルコンピュータの一例を示す。ノート型パーソナルコンピュータ７２００は、筐体７２１１、キーボード７２１２、ポインティングデバイス７２１３、外部接続ポート７２１４等を有する。筐体７２１１に、表示部７０００が組み込まれている。

　図１３Ｃ、図１３Ｄに、デジタルサイネージの一例を示す。

　図１３Ｃに示すデジタルサイネージ７３００は、筐体７３０１、表示部７０００、及びスピーカ７３０３等を有する。さらに、ＬＥＤランプ、操作キー（電源スイッチ、または操作スイッチを含む）、接続端子、各種センサ、マイクロフォン等を有することができる。

　図１３Ｄは円柱状の柱７４０１に取り付けられたデジタルサイネージ７４００である。デジタルサイネージ７４００は、柱７４０１の曲面に沿って設けられた表示部７０００を有する。

　表示部７０００が広いほど、一度に提供できる情報量を増やすことができる。また、表示部７０００が広いほど、人の目につきやすく、例えば、広告の宣伝効果を高めることができる。

　表示部７０００にタッチパネルを適用することで、表示部７０００に画像または動画を表示するだけでなく、ユーザーが直感的に操作することができ、好ましい。また、路線情報もしくは交通情報などの情報を提供するための用途に用いる場合には、直感的な操作によりユーザビリティを高めることができる。

　また、図１３Ｃ、図１３Ｄに示すように、デジタルサイネージ７３００またはデジタルサイネージ７４００は、ユーザーが所持するスマートフォン等の情報端末機７３１１または情報端末機７４１１と無線通信により連携可能であることが好ましい。例えば、表示部７０００に表示される広告の情報を、情報端末機７３１１または情報端末機７４１１の画面に表示させることができる。また、情報端末機７３１１または情報端末機７４１１を操作することで、表示部７０００の表示を切り替えることができる。

　図１３Ｃ、図１３Ｄにおいて、情報端末機７３１１または情報端末機７４１１の表示部に、実施の形態２で示した表示装置を適用することができる。

　また、デジタルサイネージ７３００またはデジタルサイネージ７４００に、情報端末機７３１１または情報端末機７４１１の画面を操作手段（コントローラ）としたゲームを実行させることもできる。これにより、不特定多数のユーザーが同時にゲームに参加し、楽しむことができる。

　図１４Ａ~図１４Ｆに示す電子機器は、筐体９０００、表示部９００１、スピーカ９００３、操作キー９００５（電源スイッチ、または操作スイッチを含む）、接続端子９００６、センサ９００７（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、においまたは赤外線を測定する機能を含むもの）、マイクロフォン９００８、等を有する。

　図１４Ａ~図１４Ｆに示す電子機器は、様々な機能を有する。例えば、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付または時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、無線通信機能、記録媒体に記録されているプログラムまたはデータを読み出して処理する機能、等を有することができる。なお、電子機器の機能はこれらに限られず、様々な機能を有することができる。電子機器は、複数の表示部を有していてもよい。また、電子機器にカメラ等を設け、静止画、動画などを撮影し、記録媒体（外部またはカメラに内蔵）に保存する機能、撮影した画像を表示部に表示する機能、等を有していてもよい。

　図１４Ａ~図１４Ｆに示す電子機器の詳細について、以下説明を行う。

　図１４Ａは、携帯情報端末９１０１を示す斜視図である。携帯情報端末９１０１は、例えばスマートフォンとして用いることができる。なお、携帯情報端末９１０１は、スピーカ９００３、接続端子９００６、センサ９００７等を設けてもよい。また、携帯情報端末９１０１は、文字、画像情報などをその複数の面に表示することができる。図１４Ａでは３つのアイコン９０５０を表示した例を示している。また、破線の矩形で示す情報９０５１を表示部９００１の他の面に表示することもできる。情報９０５１の一例としては、電子メール、ＳＮＳ、電話などの着信の通知、電子メール、ＳＮＳなどの題名、送信者名、日時、時刻、バッテリの残量、アンテナ受信の強度などがある。または、情報９０５１が表示されている位置にはアイコン９０５０などを表示してもよい。

　図１４Ｂは、携帯情報端末９１０２を示す斜視図である。携帯情報端末９１０２は、表示部９００１の３面以上に情報を表示する機能を有する。ここでは、情報９０５２、情報９０５３、情報９０５４がそれぞれ異なる面に表示されている例を示す。例えばユーザーは、洋服の胸ポケットに携帯情報端末９１０２を収納した状態で、携帯情報端末９１０２の上方から観察できる位置に表示された情報９０５３を確認することもできる。ユーザーは、携帯情報端末９１０２をポケットから取り出すことなく表示を確認し、例えば電話を受けるか否かを判断できる。

　図１４Ｃは、腕時計型の携帯情報端末９２００を示す斜視図である。携帯情報端末９２００は、例えばスマートウォッチとして用いることができる。また、表示部９００１はその表示面が湾曲して設けられ、湾曲した表示面に沿って表示を行うことができる。また、携帯情報端末９２００は、例えば無線通信可能なヘッドセットと相互通信することによって、ハンズフリーで通話することもできる。また、携帯情報端末９２００は、接続端子９００６により、他の情報端末と相互にデータ伝送を行うこと、充電を行うことなどもできる。なお、充電動作は無線給電により行ってもよい。

　図１４Ｄ~図１４Ｆは、折り畳み可能な携帯情報端末９２０１を示す斜視図である。また、図１４Ｄは携帯情報端末９２０１を展開した状態、図１４Ｆは折り畳んだ状態、図１４Ｅは図１４Ｄと図１４Ｆの一方から他方に変化する途中の状態の斜視図である。携帯情報端末９２０１は、折り畳んだ状態では可搬性に優れ、展開した状態では継ぎ目のない広い表示領域により表示の一覧性に優れる。携帯情報端末９２０１が有する表示部９００１は、ヒンジ９０５５によって連結された３つの筐体９０００に支持されている。例えば、表示部９００１は、曲率半径０．１ｍｍ以上１５０ｍｍ以下で曲げることができる。

１０：表示装置：１１：表示部：１２、１３、１４：駆動回路部：１５：回路部：２１、２１Ｂ、２１Ｇ、２１Ｒ：画素：２２：撮像画素：３０：画素：５０：表示装置：５１、５１Ｂ、５１Ｇ、５１Ｒ：発光素子：５２：受光素子：５５Ｂ、５５Ｇ、５５Ｒ：光：５６：反射光：５９：指：６０Ｂ、６０Ｇ、６０Ｒ：期間

Claims

　第１の画素、第２の画素、及びセンサ画素を有する表示装置の駆動方法であって、
　前記センサ画素は、前記第１の画素が呈する第１の色の光、及び前記第２の画素が呈する第２の色の光に感度を有する光電変換素子を有し、
　前記第１の画素を点灯し、前記第２の画素を消灯した状態で、第１の撮像を行う第１の期間と、
　前記第１の画素と前記第２の画素を消灯した状態で、第１の読出しを行う第２の期間と、
　前記第２の画素を点灯し、前記第１の画素を消灯した状態で、第２の撮像を行う第３の期間と、
　前記第１の画素と前記第２の画素を消灯した状態で、第２の読出しを行う第４の期間と、を有する、
　表示装置の駆動方法。
　第１の画素、第２の画素、及びセンサ画素を有する表示装置の駆動方法であって、
　前記第１の画素は、第１の色の光を呈する第１の発光素子を有し、
　前記第２の画素は、第２の色の光を呈する第２の発光素子を有し、
　前記センサ画素は、前記第１の色の光及び前記第２の色の光に感度を有する光電変換素子を有し、
　前記第１の画素に第１のデータを書き込む第１の期間と、
　前記第１のデータに基づいて前記第１の発光素子が点灯した状態で、前記センサ画素による第１の撮像を行う第２の期間と、
　前記第１の発光素子及び前記第２の発光素子を消灯する第３の期間と、
　前記第２の画素に第２のデータを書き込む第４の期間と、を有し、
　前記第３の期間及び前記第４の期間の一方または双方において、前記センサ画素から第１の読出しを行う、
　表示装置の駆動方法。
　請求項２において、
　前記表示装置は、第３の画素を有し、
　前記第３の画素は、第３の色の光を呈する第３の発光素子を有し、
　前記第４の期間の後に、前記第２のデータに基づいて前記第２の発光素子が点灯した状態で、前記センサ画素による第２の撮像を行う第５の期間と、
　前記第１の発光素子、前記第２の発光素子、及び前記第３の発光素子を消灯する第６の期間と、
　前記第３の画素に第３のデータを書き込む第７の期間と、を有し、
　前記第６の期間及び前記第７の期間の一方または双方において、前記センサ画素から第２の読出しを行う、
　表示装置の駆動方法。
　請求項２または請求項３において、
　前記第１の発光素子と前記光電変換素子とは、同一面上に設けられる、
　表示装置の駆動方法。
　請求項２乃至請求項４のいずれか一において、
　前記第１の発光素子は、第１の画素電極、発光層、及び第１の電極を有し、
　前記光電変換素子は、第２の画素電極、活性層、及び前記第１の電極を有し、
　前記第１の電極は、前記発光層を介して前記第１の画素電極と重なる部分と、前記活性層を介して前記第２の画素電極と重なる部分と、を有し、
　前記第１の画素電極と、前記第２の画素電極とは、同一の導電膜を加工して形成される、
　表示装置の駆動方法。
　請求項５において、
　前記第１の期間において、
　前記第１の電極には、第１の電位が与えられ、
　前記第１の画素電極には、前記第１の電位よりも高い第２の電位が与えられ、
　前記第２の画素電極には、前記第１の電位よりも低い第３の電位が与えられる、
　表示装置の駆動方法。