WO2022234383A1 - 電子機器 - Google Patents

Abstract

身体の動作を検出することができる電子機器を提供する。 眼前に装着する表示機器であって、瞬き動作の検出が可能な電子機器である。当該電子機器は、表示装置および光源を筐体内に有し、表示装置は、表示部に発光デバイスおよび受光デバイスを有する。光源から射出された光はミラーを介して眼またはその近傍に照射され、その反射光を受光デバイスで検出する。当該反射光の光量は、瞼と眼球で異なるため、瞬きの動作を検出することができる。瞬き動作を検出することで、使用者の疲労状態を推測することができる。

Description

電子機器

本発明の一態様は、電子機器に関する。

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発明の一態様の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関するものである。または、本発明の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物（コンポジション・オブ・マター）に関するものである。そのため、より具体的に本明細書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、液晶表示装置、発光装置、照明装置、蓄電装置、記憶装置、撮像装置、それらの動作方法、または、それらの製造方法、を一例として挙げることができる。

なお、本明細書等において半導体装置とは、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。トランジスタ、半導体回路は半導体装置の一態様である。また、記憶装置、表示装置、撮像装置、電子機器は、半導体装置を有する場合がある。

近年、ディスプレイパネルの高精細化が求められている。高精細なディスプレイパネルが要求される機器としては、例えばスマートフォン、タブレット端末、ノート型コンピュータなどがある。また、テレビジョン装置、モニター装置などの据え置き型のディスプレイ装置においても、高解像度化に伴う高精細化が求められている。さらに、最も高精細度が要求される機器としては、例えば、仮想現実（ＶＲ：Ｖｉｒｔｕａｌ　Ｒｅａｌｉｔｙ）、または拡張現実（ＡＲ：Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ　Ｒｅａｌｉｔｙ）向けの機器がある。

また、ディスプレイパネルに適用可能な表示装置としては、代表的には液晶表示装置、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子または発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）等の発光素子を備える発光装置、電気泳動方式などにより表示を行う電子ペーパなどが挙げられる。

例えば、有機ＥＬ素子の基本的な構成は、一対の電極間に発光性の有機化合物を含む層を挟持したものである。この素子に電圧を印加することにより、発光性の有機化合物から発光を得ることができる。このような有機ＥＬ素子が適用された表示装置は、液晶表示装置等で必要であったバックライトが不要なため、薄型、軽量、高コントラストで且つ低消費電力な表示装置を実現できる。例えば、有機ＥＬ素子を用いた表示装置の一例が、特許文献１に記載されている。

特開２００２−３２４６７３号公報

ＶＲ向けとしては、例えば、ゴーグル型の筐体に表示装置を組み込んだ電子機器が製品化されている。ゴーグル型端末は眼を覆うように頭部に装着して利用するため、眼に対する悪影響が懸念される。したがって、ＶＲ向けの電子機器などには、身体の動作から疲労または異常を検知するセンサ機能が設けられていることが好ましい。

したがって、本発明の一態様は、身体の動作を検出することができる電子機器を提供することを目的の一つとする。または、瞬き動作を検出することができる電子機器を提供することを目的の一つとする。または、眼球の動作を検出することができる電子機器を提供することを目的の一つとする。または、疲労度を検出することができる電子機器を提供することを目的の一つとする。または、瞬き動作を入力動作とする電子機器を提供することを目的の一つとする。または、新規な電子機器を提供することを目的の一つとする。または、新規な半導体装置などを提供することを目的の一つとする。

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、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。

本発明の一態様は、発光デバイスおよび受光デバイスを有する表示装置および光源を筐体内部に有する電子機器に関する。

本発明の一態様は、表示装置と、レンズと、ミラーと、光源と、光学窓と、を有し、表示装置は、発光デバイスおよび受光デバイスを有し、レンズは、表示装置と光学窓との間に設けられ、ミラーは、レンズと光学窓との間において、反射面を光学窓側にして設けられ、光源は、表示装置および光学窓に重ならず、射出光がミラーの反射面に斜めに入射する位置に設けられ、ミラーで反射した射出光は、光学窓を介して対象物に照射され、対象物による反射光が光学窓およびレンズを介して表示装置に入射される電子機器である。

レンズと光学窓との間に透光板を有し、ミラーは、透光板の表面に設けられていてもよい。

または、ミラーは、レンズの表面に設けられていてもよい。また、ミラーには、可視光を透過し、赤外光を反射するショートパスフィルタを用いることができる。

光源は、赤外光を射出するレーザまたは発光ダイオードを有することが好ましい。

光学窓は、レンズであってもよい。

受光デバイスは、光電変換層に有機化合物を有することが好ましい。また、受光デバイスは、赤外光に受光感度のピークを有することが好ましい。また、受光デバイスと重なる位置に可視光をカットするフィルタが設けられていることが好ましい。また、受光デバイスは、発光デバイスと共通の要素を有することができる。

対象物が眼球および瞼であるとき、瞬き動作または眼球の動作を検出することができる。瞬き動作または眼球の動作の検出により、疲労度の推測、または電子機器の入力動作を行うことができる。

上記記載の電子機器を筐体内に二つ設けることで、ゴーグル型の電子機器を形成することができる。

本発明の一態様により、身体の動作を検出することができる電子機器を提供することができる。または、瞬き動作を検出することができる電子機器を提供することができる。または、眼球の動作を検出することができる電子機器を提供することができる。または、疲労度を検出することができる電子機器を提供することができる。または、瞬き動作を入力動作とする電子機器を提供することができる。または、新規な電子機器を提供することができる。または、新規な半導体装置などを提供することができる。

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。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。明細書、図面、請求項の記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。

図１は、電子機器を説明する図である。
図２Ａ乃至図２Ｄは、電子機器を説明する図である。
図３Ａおよび図３Ｂは、ミラーを説明する図である。図３Ｃおよび図３Ｄは、光源を説明する図である。
図４Ａ乃至図４Ｃは、電子機器を説明する図である。
図５Ａは、電子機器を説明する図である。図５Ｂは、ミラーを説明する図である。
図６Ａ乃至図６Ｃは、電子機器を説明する図である。
図７Ａおよび図７Ｂは、ゴーグル型の電子機器を説明する図である。
図８は、瞬き動作を検出した結果を示す図である。
図９Ａおよび図９Ｂは、表示装置を説明する図である。図９Ｃ乃至図９Ｅは、画素を説明する図である。
図１０Ａおよび図１０Ｂは、表示装置の構成例を示す図である。
図１１Ａ乃至図１１Ｄは、表示装置の構成例を示す図である。
図１２Ａ乃至図１２Ｃは、表示装置の構成例を示す図である。
図１３Ａ乃至図１３Ｄは、表示装置の構成例を示す図である。
図１４Ａ乃至図１４Ｃは、表示装置を説明する断面図である。
図１５Ａ乃至図１５Ｄは、画素の回路を説明する図である。
図１６Ａおよび図１６Ｂは、画素の回路を説明する図である。

実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨およびその範囲から逸脱することなくその形態およ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。したがって、本発明は以下に示す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、同一部分また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ことがある。なお、図を構成する同じ要素のハッチングを異なる図面間で適宜省略または変更する場合もある。

また、回路図上では単一の要素として図示されている場合であっても、機能的に不都合がなければ、当該要素が複数で構成されてもよい。例えば、スイッチとして動作するトランジスタは、複数が直列または並列に接続されてもよい場合がある。また、キャパシタを分割して複数の位置に配置する場合もある。

また、一つの導電体が、配線、電極および端子などの複数の機能を併せ持っている場合があり、本明細書においては、同一の要素に対して複数の呼称を用いる場合がある。また、回路図上で要素間が直接接続されているように図示されている場合であっても、実際には当該要素間が一つ以上の導電体を介して接続されている場合があり、本明細書ではこのような構成でも直接接続の範疇に含める。

（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様の電子機器について説明する。

本発明の一態様は、眼前に装着する表示機器であって、瞬き動作の検出が可能な電子機器である。当該電子機器は、表示装置および光源を筐体内に有し、表示装置は、表示部に発光デバイス（発光素子ともいう）および受光デバイス（受光素子ともいう）を有する。

光源から射出された光はミラーを介して眼またはその近傍に照射され、その反射光を受光デバイスで検出する。当該反射光の光量は、瞼と眼球で異なるため、瞬きの動作を検出することができる。

瞬き動作は、眼の疲労との関連性が強いため、瞬きの単位時間内における回数または間隔の検出、または瞼の開閉速度等の検出を行うことで、使用者の疲労状態を推測することができる。また、意識的な瞼の開閉動作を行うことで、電子機器への入力動作を行うこともできる。

図１は、本発明の一態様の電子機器を説明する斜視図である。電子機器２０には、表示装置３０、レンズ３１、透光板３２、光源３３（光源３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ）および光学窓３４を備える。透光板３２の表面には、ミラー３５（ミラー３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ）が設けられている。また、図２Ａ、図２Ｂは、電子機器２０をＸ方向に見たときの図である。図２Ｃは、電子機器２０をＹ方向に見たときの図である。なお、図２Ａ乃至図２Ｃにおいては、明瞭化のため、一部の要素を省略または破線で図示している。

使用者は光学窓３４近傍に眼４０を近づけることで、表示装置３０の表示をレンズ３１、透光板３２および光学窓３４を介して見ることができる（図２Ａ参照）。表示装置３０には映画、ＶＲ映像など様々な画像を表示することができ、使用者は当該画像を主として視認することから没入感、臨場感を得ることができる。

また、使用者の眼４０またはその近傍を対象物として、光源３３から射出された光がミラー３５および光学窓３４を介して照射される。そして、対象物で反射した光（反射光）は、光学窓３４、透光板３２およびレンズ３１を介して表示装置３０に入射される（図２Ｂ参照）。使用者の眼４０またはその近傍は球面に近い形状であるため、光を斜めから入射しても効率よく表示装置３０の方向に光を反射させることができる。表示装置３０は受光デバイスを有しており、当該反射光を検出することができる。

光源３３から射出された光の眼球表面の反射率と瞼（皮膚）の反射率は異なるため、当該反射光を検出することで、瞬き動作を検出することができる。なお、図１等では、一対のミラー３５および光源３３が複数設けられた例を示しているが、一対のミラー３５および光源３３は一つ以上であればよい。一対のミラー３５および光源３３を複数備えることで、表示装置３０で検出する反射光の光量が多くなるため、ＳＮ比を高めることができる。

表示装置３０は、表示デバイスおよび受光デバイスを有する。表示デバイスは、可視光を発する有機ＥＬ素子等の発光デバイスであることが好ましい。また、受光デバイスは、赤外光に受光感度のピークを有し、かつ光電変換層を有機化合物で形成することが好ましい。当該構成とすることで、表示デバイスと受光デバイスで共通の要素を有することができ、デバイス構成および製造工程を簡略化することができる。表示装置３０の構成の詳細は後述する。

レンズ３１は可視光および赤外光を透過する材料で形成され、表示装置３０の表示面に表示された画像を眼４０の内部にある網膜に結像させる機能を有する。なお、図１等では、レンズ３１として一つの凸レンズを例示しているが、レンズ３１を複数のレンズで構成してもよい。また、凸レンズと凹レンズの組み合わせであってもよい。また、表示装置３０とレンズ３１との間、またはレンズ間にミラーが設けられていてもよい。

なお、レンズ３１と表示装置３０の位置が固定である場合、瞼および眼球表面は表示装置が有する受光デバイスには結像しないが、光量の変化は十分に検出することができる。また、受光デバイスは、表示装置３０内において発光デバイスと同様にマトリクス状に広く配置されており、拡散した反射光を感度よく検出することができる。

なお、レンズ３１の可視光および赤外光（光源３３が射出する光の波長）に対する透過率は、８０％以上１００％未満が好ましく、９０％以上１００％未満がさらに好ましい。

透光板３２は、可視光および赤外光を透過する材料で形成され、端部近傍の領域にミラー３５（ミラー３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ）を有する。ミラー３５は、可視光を透過し、赤外光を反射することが好ましい。可視光を透過し赤外光を反射するミラーは、ショートパスフィルタまたはホットミラーとも呼ばれ、例えば、透光板３２の表面に設けられた誘電体多層膜で反射面を形成することができる。

透光板３２およびミラー３５は、可視光を透過させることができるため、視野内にあっても表示の光を透過させることができる。したがって、表示品位の低下を抑制することができる。

なお、ミラー３５は、図３Ａに示すように、透光板３２の表面にリング状などの形態で設けられていてもよい。また、ミラー３５が視野に入らない場合は、図３Ｂに示すように、複数のミラー３５を独立して設けてもよい。また、ミラー３５が視野に入る場合であっても、ミラー３５の基材の屈折率および表面の反射率などが適切に制御され、表示の妨げとならない場合は、図３Ｂに示す形態とすることができる。

透光板３２の可視光および赤外光（光源３３が射出する光の波長）に対する透過率は、８０％以上１００％未満が好ましく、９０％以上１００％未満がさらに好ましい。また、ミラー３５の可視光に対する透過率は、８０％以上１００％未満が好ましく、９０％以上１００％未満がさらに好ましい。また、ミラー３５の赤外光（光源３３が射出する光の波長）に対する反射率は、８０％以上１００％未満が好ましく、９０％以上１００％未満がさらに好ましい。

光源３３は、赤外光を射出するレーザまたは発光ダイオードを有することが好ましい。赤外光は視感度が極めて小さいため、表示の視認に影響を与えることが少ない。また、瞬きを検出するには眼を閉じたときの瞼の位置に効率よく光を照射することが好ましいことから、指向性のある光を用いることが好ましい。したがって、発光ダイオードを用いる場合は、集光レンズと組み合わせてもよい。

赤外光としては、近赤外光から遠赤外光まで用いることができるが、遠赤外光は熱源などがノイズとなるため、近赤外域（波長７２０乃至２５００ｎｍ）にピークを有する光を用いることが好ましい。近赤外光を発するレーザまたは発光ダイオードの発光層に用いられる半導体としては、例えば、ＧａＡｓ、ＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｓなどを用いることができる。

例えば、図３Ｃは光源３３の一例であり、発光ダイオード５１とレンズ５２を組み合わせた構成である。発光ダイオード５１は、一部がレンズ形状となった樹脂に埋め込まれた構成を有し、発光ダイオード５１から射出された光をレンズ５２で集光し、光の拡散を抑えることができる。当該構成の発光ダイオードは、砲弾型発光ダイオードと呼ぶこともある。

また、光源３３は、図３Ｄに示すように、図３Ｃの構成を覆う筒状の遮光壁５３を設けた構成としてもよい。発光ダイオード５１から射出された一部の光は斜め方向にも射出されるため、遮光壁５３を設けることで、当該光を反射または減衰することができ、光の拡散を抑制することができる。また、筒状の遮光壁５３内にさらにレンズを設けてもよい。なお、遮光壁５３は円筒状に限らず、長軸に垂直な断面は多角形または楕円形であってもよい。また、遮光壁５３の内面には赤外光を反射する材料または吸収する材料が設けられていてもよい。

ミラー３５（ミラー３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ）は、図２Ｃに示すように、レンズ３１と重なる位置に設置することができる。ミラー３５の主の機能は、光源３３から射出される光を光学窓３４の方向に反射させることである。

なお、図４Ａに示すように、ミラー３５を設けず、光源３３から射出される光が直接光学窓３４に向かって照射されるようにすることでも眼４０またはその近傍からの反射光を得ることはできる。しかし、光源３３によって表示の一部が遮られるため、表示品位を著しく低下させてしまう。または、視認される光源３３が表示を遮らなくても、光源３３が視野内にある場合は没入感を妨げてしまう。

また、図４Ｂに示すように、光源３３を表示装置３０とレンズ３１との間に設けることで、光源３３を視野から外しやすくなるが、レンズ３１表面で反射する光が表示装置３０に入ってしまう。したがって、受光デバイスで赤外光を検出する際のノイズ成分が増大してしまう。

また、図４Ｃに示すように、表示装置３０内に光源３３を設け、当該光源から光を射出させて反射光を検出する構成とすることもできるが、図４Ｂと同様にレンズ３１表面で反射する光により、ノイズ成分が増大してしまう。

また、図示はしていないが、図４Ａまたは図４Ｂにおいて、眼４０に対する光の入射角が大きくなるように光源３３を設けることで、光源３３を視野から外しやすくなる。ただし、反射角も大きくなるため、表示装置３０に入る反射光の光量が少なくなってしまう。したがって、図２Ａ、図２Ｂに示すように、光源３３の光はミラー３５を介して光学窓３４に向かって照射させることが好ましい。

光学窓３４は電子機器の筐体の光学的な開口部に設けられる窓に相当し、可視光および赤外光を透過する材料で形成することができる。光学窓３４近傍に眼４０を近づけることで、電子機器２０の筐体内に設けられる要素（表示装置３０、レンズ３１、透光板３２、光源３３等）の作用を受けることができる。なお、光学窓３４はレンズであってもよく、レンズ３１と合わせて焦点を調整する機能を有していてもよい。例えば、図２Ｄに示すように光学窓３４（レンズ）にスライド機構３９を設け、レンズ３１と光学窓３４（レンズ）との距離を可変できる構成とすることで、視度調整を行うことができる。なお、図２Ｄに示す構成は、本明細書に示す他の電子機器にも適用することができる。

なお、光学窓３４の可視光および赤外光（光源３３が射出する光の波長）に対する透過率は、８０％以上１００％未満が好ましく、９０％以上１００％未満がさらに好ましい。

また、本発明の一態様の電子機器は、図５Ａに示す構成であってもよい。図５Ａに示す電子機器２１は、ミラー３５（ミラー３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ）がレンズ３１の表面に設けられている点が図１に示す電子機器２０と異なる。図６Ａ、図６Ｂは、電子機器２１をＸ方向に見たときの図である。図６Ｃは、電子機器２１をＹ方向に見たときの図である。なお、図６Ａ乃至図６Ｃにおいては、明瞭化のため、一部の要素を省略または破線で図示している。

ミラー３５をレンズ３１の表面に設けることで、透光板３２を不要にすることができる。したがって、透光板３２による光の反射および減衰をなくすことができ、表示の視認性および受光デバイスでの受光感度を向上させることができる。

例えば、ミラー３５は、レンズ３１表面に設けられた誘電体多層膜で形成することができる。なお、ミラー３５は、図５Ｂに示すように、レンズ３１の表面にリング状などの形態で設けられていてもよい。

図７Ａ、図７Ｂは、図１に示す電子機器２０を２つ組み込んだゴーグル型の電子機器を示す図である。なお、頭部に装着するためのバンド等は図示を省略している。

２つの電子機器２０は、光学窓３４が窓になるように破線で示す筐体３８内に配置される。一方の電子機器２０は右眼用、他方の電子機器２０は左眼用になり、それぞれの電子機器２０でそれぞれの眼に対応した画像を表示することで、画像の立体感を感じることができる。なお、当該ゴーグル型電子機器に図５に示す電子機器２１を適用してもよい。

２つの電子機器２０を用いることにより、両眼における瞬きを検出することができる。光源３３から射出された赤外光はミラー３５を介して眼またはその近傍に照射され、その反射光を表示装置３０が有する受光デバイスで検出する。当該反射光の光量は、瞼と眼球で異なるため、瞬きの動作を検出することができる。

また、通常、瞬きは両眼で同時に行われるため、２つの電子機器２０を用いることにより、瞬きの検出感度を高めることができる。

図８は、電子機器２０の構成要素である表示装置３０および光源３３を用いて、瞬き動作を検出した結果を示す図である。光源３３から人の片眼に向けて赤外光（波長８５０ｎｍ）を照射し、数秒間の間に数回の瞬きを行ったときの反射光の光量を表示装置３０の受光デバイスで測定した結果である。

図８に示すように、瞼が開いているとき（眼球表面での反射）と瞼が閉じているとき（瞼での反射）では検出される光量が大きく異なることから、瞬き動作を検出できていることがわかる。当該結果は片眼での測定結果であり、２つの電子機器２０を用いて両眼の結果を得ることにより、よりノイズを低減させたデータを得ることができる。

瞬き動作は、眼の疲労との関連性が強いため、瞬きの単位時間内における回数または間隔の検出、または瞼の開閉速度等の検出を行うことで、疲労状態を推測することができる。

疲労が進んでいることが推測される瞬き動作が検出された場合は、休憩を促す表示または音声を出す、表示の輝度を下げる、または表示の色温度を下げるなどの動作を電子機器が行うことで、使用者の疲労に対する対処を行うことができる。

なお、休憩を促す表示または音声を出した場合、使用者の意図に反して作業、娯楽、または没入感が妨げられたとして、使用者が不快に感じることがある。したがって、休憩を促す場合は、音、振動、またはにおいなどを出す機器を動作させ、使用者が自ら休憩を取りたいと意識するように誘導してもよい。

なお、上記では、瞬き動作で疲労を検出する例を挙げたが、他の情報を得ることで疲労または疾病を検出してもよい。例えば、眼球表面の反射光量を正常時と比較し、涙液層の変化を検出してドライアイの抑制、またはドライアイ症状の対処を行うことができる。また、眼の開度（瞼の開度）を反射光量で検出し、正常時と比較して疲労度を推測してもよい。

また、意識的な瞼の開閉動作で電子機器への入力動作を行うこともできる。例えば、片眼だけで瞬きをする、一定時間内に決められた回数の瞬きをする、一定時間以上瞼を閉じる、などのいずれかの動作を電子機器の操作に割り当てることができる。

また、瞳の部分と白目の部分の反射率が異なるため、眼球を動かす動作で電子機器への入力動作を行うこともできる。例えば、瞳を左右の一方に寄せる、または上下の一方に寄せる、などの動作を行うことによる反射率の変化を検出し、電子機器の操作に割り当ててもよい。

例えば、電源オン、電源オフ、スリープ、音量調整、チャンネル変更、メニュー表示、選択、決定、戻る、などの操作、および動画の再生、停止、一時停止、早送り、早戻しなどの操作を上記瞼の開閉動作および眼球を動かす動作に割り当てることができる。

図９Ａは、本発明の一態様の電子機器が有する表示装置３０を説明する図である。表示装置３０は、画素アレイ１４と、回路１５と、回路１６と、回路１７と、回路１８と、回路１９を有する。画素アレイ１４は、列方向および行方向に配置された画素１０を有する。

画素１０は、副画素１１、１２を有することができる。例えば、副画素１１は、表示用の光を発する機能を有する。副画素１２は、表示装置３０に照射された光を検出する機能を有する。

なお、本明細書では、一つの「画素」の中で独立した動作が行われる最小単位を便宜的に「副画素」と定義して説明を行うが、「画素」を「領域」と置き換え、「副画素」を「画素」と置き換えてもよい。

副画素１１は、可視光を発する発光デバイスを有する。発光デバイスとしては、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）またはＱＬＥＤ（Ｑｕａｎｔｕｍ−ｄｏｔ　Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）などのＥＬ素子を用いることが好ましい。ＥＬ素子が有する発光物質としては、蛍光を発する物質（蛍光材料）、燐光を発する物質（燐光材料）、熱活性化遅延蛍光を示す物質（熱活性化遅延蛍光（Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ　ａｃｔｉｖａｔｅｄ　ｄｅｌａｙｅｄ　ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ：ＴＡＤＦ）材料）、無機化合物（量子ドット材料など）などが挙げられる。また、発光デバイスとして、マイクロＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）などのＬＥＤを用いることもできる。

副画素１２は、赤外光に感度を有する受光デバイスを有する。赤外光としては、例えば、近赤外光を用いることができる。受光デバイスには、入射する光を検出し電荷を発生させる光電変換素子を用いることができる。受光デバイスでは、入射する光量に基づき、発生する電荷量が決まる。受光デバイスとしては、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。

受光デバイスとしては、有機化合物を光電変換層に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、軽量化および大面積化が容易である。また、形状およびデザインの自由度が高いため、様々な表示装置に適用できる。または、結晶性のシリコン（単結晶シリコン、多結晶シリコン、微結晶シリコンなど）を用いたフォトダイオードを受光デバイスに用いることもできる。

本発明の一態様では、発光デバイスとして有機ＥＬ素子を用い、受光デバイスとして有機フォトダイオードを用いる。有機フォトダイオードは、有機ＥＬ素子と共通の要素を有する構成とすることもできる。そのため、作製工程を大幅に増やすことなく、表示装置３０に受光デバイスを内蔵することができる。例えば、受光デバイスの光電変換層と発光デバイスの発光層とを作り分け、それ以外の層で、発光デバイスと受光デバイスとで同一の構成を含むようにしてもよい。

回路１５および回路１６は、副画素１１を駆動するためのドライバ回路である。回路１５はソースドライバ、回路１６はゲートドライバとしての機能を有することができる。回路１５および回路１６には、例えば、シフトレジスタ回路などを用いることができる。なお、副画素１１、１２の駆動回路を分けてもよい。

回路１７および回路１８は、副画素１２を駆動するためのドライバ回路である。回路１７はカラムドライバ、回路１８はロードライバとしての機能を有することができる。回路１７および回路１８には、例えば、シフトレジスタ回路またはデコーダ回路などを用いることができる。

回路１９は、副画素１２が出力するデータの読み出し回路である。回路１９は、例えば、Ａ／Ｄ変換回路を有し、副画素１２から出力されたアナログデータをデジタルデータに変換する機能を有する。また、回路１９に、出力データに対して相関二重サンプリング処理を行うＣＤＳ回路が含まれていてもよい。

なお、図９Ｂに示すように、回路１５乃至回路１９が画素アレイ１４と重なる構成としてもよい。当該構成とすることで、狭額縁の表示装置を形成することができる。また、駆動回路が画素アレイ１４の下層にあることで配線長および配線容量などを削減することができる。したがって、高速動作ができ、かつ低消費電力で動作する表示装置とすることができる。なお、図９Ｂに示す回路１５乃至回路１９の配置、面積は一例であり、適宜変更することができる。また、回路１５乃至回路１９の一部は、画素アレイ１４と同一の層に形成することもできる。

当該構成は、例えば、回路１５乃至回路１９を単結晶シリコン基板などに作製されたトランジスタ（以下、Ｓｉトランジスタ）で形成し、画素アレイ１４が有する画素回路をチャネル形成領域に金属酸化物を有するトランジスタ（以下、ＯＳトランジスタ）で形成することができる。ＯＳトランジスタは薄膜で形成することができ、Ｓｉトランジスタ上に積層して形成することができる。

副画素１２は、入力インターフェイスとしての機能を有することができる。表示装置３０の外側から発せられた赤外光を副画素１２で受光することができる。したがって、副画素１２で検出した赤外光の光量を解析することで、例えば瞬き動作を検出することができる。

また、受光デバイスを用いて、虹彩などの撮像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機能を付加させることができる。虹彩を受光デバイスに結像するには、レンズ３１または表示装置３０と眼との距離を可変できる構成とすればよい。例えば、図２Ｄに示す構成を用いることができる。

また、受光デバイスを用いて、目の動き、または瞳孔径の変化などの撮像データを取得することができる。当該画像データを解析することで、ユーザーの心身の情報を取得することができる。当該情報をもとに表示装置が出力する表示および音声の一方または双方を変化させるなど、ユーザーの心身の状態に合わせた動作を行うことができる。これらの動作は、例えば、ＶＲ（Ｖｉｒｔｕａｌ　Ｒｅａｌｉｔｙ）向け機器、ＡＲ（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ　Ｒｅａｌｉｔｙ）向け機器、またはＭＲ（Ｍｉｘｅｄ　Ｒｅａｌｉｔｙ）向け機器に有効である。

図９Ｃ乃至図９Ｅは、画素１０内における副画素のレイアウトの例を説明する図である。図９Ａでは、画素１０内に副画素１１および副画素１２を一つずつ配置した例を示したが、図９Ｃに示すように、赤色を発する発光デバイスを有する副画素１１Ｒ、緑色を発する発光デバイスを有する副画素１１Ｇ、青色を発する発光デバイスを有する副画素１１Ｂを画素１０内に配置してもよい。当該構成を用いることで、カラー表示を行うことができる。

なお、図９Ｃは、副画素１１Ｒ、副画素１１Ｇ、副画素１１Ｂ、副画素１２を縦横に並べるレイアウトであるが、図９Ｄに示すレイアウトであってもよい。

さらに、図９Ｅに示すように、白色を発する発光デバイスを有する副画素１１Ｗが設けられていてもよい。副画素１１Ｗは単独で白色光を発することができるため、白色またはそれに近い色の表示では、その他の色の副画素の発光輝度を抑えることができる。したがって、省電力で表示を行うことができる。

なお、図９Ｃ乃至図９Ｅに示すそれぞれの副画素の配置は入れ替えてもよい。また、画素および副画素の構成は上記に限られず、様々な配置形態を採用することができる。

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

（実施の形態２）
本実施の形態では、表示装置３０として用いることのできる発光装置、およびその構成例について説明する。

なお、本明細書等において、メタルマスク、またはＦＭＭ（ファインメタルマスク、高精細なメタルマスク）を用いるデバイスをＭＭ（メタルマスク）構造のデバイスと呼称する場合がある。また、本明細書等において、メタルマスク、またはＦＭＭを用いないデバイスをＭＭＬ（メタルマスクレス）構造のデバイスと呼称する場合がある。

また、本明細書等において、各色の発光デバイス（ここでは青（Ｂ）、緑（Ｇ）、および赤（Ｒ））で、発光層を作り分ける、または発光層を塗り分ける構造をＳＢＳ（Ｓｉｄｅ　Ｂｙ　Ｓｉｄｅ）構造と呼ぶ場合がある。また、本明細書等において、白色光を発することのできる発光デバイスを白色発光デバイスと呼ぶ場合がある。なお、白色発光デバイスは、着色層（たとえば、カラーフィルタ）と組み合わせることで、フルカラー表示の表示装置を実現することができる。

また、発光デバイスは、シングル構造と、タンデム構造とに大別することができる。シングル構造のデバイスは、一対の電極間に１つの発光ユニットを有し、当該発光ユニットは、１以上の発光層を含む構成とすることが好ましい。白色発光を得るには、２以上の発光層の各々の発光が補色の関係となるような発光層を選択すればよい。例えば、第１の発光層の発光色と第２の発光層の発光色を補色の関係になるようにすることで、発光デバイス全体として白色発光する構成を得ることができる。また、発光層を３つ以上有する発光デバイスの場合も同様である。

タンデム構造のデバイスは、一対の電極間に２以上の複数の発光ユニットを有し、各発光ユニットは、１以上の発光層を含む構成とすることが好ましい。白色発光を得るには、複数の発光ユニットの発光層からの光を合わせて白色発光が得られる構成とすればよい。なお、白色発光が得られる構成については、シングル構造の構成と同様である。なお、タンデム構造のデバイスにおいて、複数の発光ユニットの間には、電荷発生層などの中間層を設けると好適である。

また、上述の白色発光デバイス（シングル構造またはタンデム構造）と、ＳＢＳ構造の発光デバイスと、を比較した場合、ＳＢＳ構造の発光デバイスは、白色発光デバイスよりも消費電力を低くすることができる。消費電力を低く抑えたい場合は、ＳＢＳ構造の発光デバイスを用いると好適である。一方で、白色発光デバイスは、製造プロセスがＳＢＳ構造の発光デバイスよりも簡単であるため、製造コストを低くすることができる、または製造歩留まりを高くすることができるため、好適である。

なお、タンデム構造のデバイスは、同色の光を射出する発光層を有する構成（ＢＢ、ＧＧ、ＲＲなど）であってもよい。複数の層から発光が得られるタンデム構造は、発光に高い電圧を要するが、シングル構造と同じ発光強度を得るための電流値は小さくなる。したがって、タンデム構造では、発光ユニットあたりの電流ストレスを少なくすることができ、素子寿命を延ばすこともできる。

表示装置３０は、発光デバイスと受光デバイスを有する表示装置である。例えば、それぞれ赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、または青色（Ｂ）の光を発する３種類の発光デバイスを有することで、フルカラーの表示装置を実現できる。

本発明の一態様は、ＥＬ層（発光デバイスの発光に寄与する有機層）および活性層（受光デバイスの光電変換に寄与する有機層）をメタルマスクなどのシャドーマスクを用いることなく、フォトリソグラフィ法により微細なパターンに加工して形成する。これにより、これまで実現が困難であった高い精細度と、大きな開口率を有する表示装置を実現できる。さらに、ＥＬ層を作り分けることができるため、極めて鮮やかで、コントラストが高く、表示品位の高い表示装置を実現できる。

異なる色のＥＬ層、またはＥＬ層と活性層との間隔について、例えばメタルマスクを用いた形成方法では１０μｍ未満にすることは困難であるが、上記方法によれば、３μｍ以下、２μｍ以下、または、１μｍ以下にまで狭めることができる。例えばＬＳＩ向けの露光装置を用いることで、５００ｎｍ以下、２００ｎｍ以下、１００ｎｍ以下、さらには５０ｎｍ以下にまで間隔を狭めることもできる。これにより、２つの発光デバイス間または発光デバイスと受光デバイスとの間に存在しうる非発光領域の面積を大幅に縮小することができ、開口率を１００％に近づけることが可能となる。例えば、開口率は、５０％以上、６０％以上、７０％以上、８０％以上、さらには９０％以上であって、１００％未満を実現することもできる。

さらに、ＥＬ層および活性層自体のパターンについても、メタルマスクを用いた場合に比べて極めて小さくすることができる。また、例えばＥＬ層の作り分けにメタルマスクを用いた場合では、パターンの中央と端で厚さのばらつきが生じるため、パターン全体の面積に対して、発光領域として使用できる有効な面積は小さくなる。一方、上記作製方法では、均一な厚さに成膜した膜を加工することでパターンを形成するため、パターン内で厚さを均一にでき、微細なパターンであっても、そのほぼ全域を発光領域として用いることができる。そのため、上記作製方法によれば、高い精細度と高い開口率を兼ね備えることができる。

ＦＭＭ（Ｆｉｎｅ　Ｍｅｔａｌ　Ｍａｓｋ）を用いて形成された有機膜は、端部に近いほど厚さが薄くなるような、極めてテーパー角の小さな（例えば０度より大きく３０度未満）膜となる場合が多い。そのため、ＦＭＭを用いて形成された有機膜は、その側面と上面が連続的につながるため、側面を明確に確認することは困難である。一方、本発明の一態様においては、ＦＭＭを用いることなく加工されたＥＬ層を有するため、明確な側面を有する。特に、本発明の一態様は、ＥＬ層のテーパー角が、３０度以上１２０度以下、好ましくは６０度以上１２０度以下である部分を有することが好ましい。

なお、本明細書等において、対象物の端部がテーパー形状であるとは、その端部の領域において側面（表面）と被形成面（底面）との成す角度が０度より大きく９０度未満であり、端部から連続的に厚さが増加するような断面形状を有することをいう。また、テーパー角とは、対象物の端部における、底面（被形成面）と側面（表面）との成す角をいう。

以下では、より具体的な例について説明する。

図１０Ａは、表示装置３０の上面の一部を示す概略図である。表示装置３０は、赤色を呈する発光デバイス９０Ｒ、緑色を呈する発光デバイス９０Ｇ、および青色を呈する発光デバイス９０Ｂ、および受光デバイス９０Ｓを、それぞれ複数有する。図１０Ａでは、各発光デバイスの区別を簡単にするため、各発光デバイスまたは受光デバイスの発光領域内にＲ、Ｇ、Ｂ、Ｓの符号を付している。

なお、図１０Ａに示す発光デバイス９０Ｒ、発光デバイス９０Ｇ、発光デバイス９０Ｂ、および受光デバイス９０Ｓの配置は、図９Ｃに示す副画素の配置に対応している。発光デバイス９０Ｒは副画素１１Ｒが有する発光デバイス、発光デバイス９０Ｇは副画素１１Ｇが有する発光デバイス、発光デバイス９０Ｂは副画素１１Ｂが有する発光デバイス、受光デバイス９０Ｓは副画素１２が有する受光デバイスに対応する。

発光デバイス９０Ｒ、発光デバイス９０Ｇ、発光デバイス９０Ｂ、および受光デバイス９０Ｓは、それぞれマトリクス状に配列している。図１０Ａは、一方向に２つの素子が交互に配列する構成を示している。なお、発光デバイスの配列方法はこれに限られず、ストライプ配列、Ｓストライプ配列、デルタ配列、ベイヤー配列、ジグザグ配列などの配列方法を適用してもよいし、ペンタイル配列、ダイヤモンド配列などを用いることもできる。

また、図１０Ａには、共通電極１１３と電気的に接続する接続電極１１１Ｃを示している。接続電極１１１Ｃは、共通電極１１３に供給するための電位（例えばアノード電位、またはカソード電位）が与えられる。接続電極１１１Ｃは、発光デバイス９０Ｒなどが配列する表示領域の外に設けられる。また図１０Ａには、共通電極１１３を破線で示している。

接続電極１１１Ｃは、表示領域の外周に沿って設けることができる。例えば、表示領域の外周の一辺に沿って設けられていてもよいし、表示領域の外周の２辺以上にわたって設けられていてもよい。すなわち、表示領域の上面形状が長方形である場合には、接続電極１１１Ｃの上面形状は、帯状、Ｌ字状、コの字状（角括弧状）、または四角形などとすることができる。

図１０Ｂは、図１０Ａ中の一点鎖線Ａ１−Ａ２、および一点鎖線Ｃ１−Ｃ２に対応する断面概略図である。図１０Ｂには、発光デバイス９０Ｂ、発光デバイス９０Ｒ、受光デバイス９０Ｓ、および接続電極１１１Ｃの断面概略図を示している。

なお、断面概略図に示されない発光デバイス９０Ｇについては、発光デバイス９０Ｂまたは発光デバイス９０Ｒと同様の構成とすることができ、以降においては、これらの説明を援用することができる。

発光デバイス９０Ｂは、画素電極１１１、有機層１１２Ｂ、有機層１１４、および共通電極１１３を有する。発光デバイス９０Ｒは、画素電極１１１、有機層１１２Ｒ、有機層１１４、および共通電極１１３を有する。受光デバイス９０Ｓは、画素電極１１１、有機層１１５、有機層１１４、および共通電極１１３を有する。有機層１１４と共通電極１１３は、発光デバイス９０Ｂ、発光デバイス９０Ｒ、および受光デバイス９０Ｓに共通に設けられる。有機層１１４は、共通層ともいうことができる。各発光デバイス間、および発光デバイスと受光デバイスとの間で、画素電極１１１は互いに離隔して絶縁層１０１上に設けられている。

有機層１１２Ｒは、少なくとも赤色の波長域にピークを有する光を発する発光性の有機化合物を有する。有機層１１２Ｂは、少なくとも青色の波長域にピークを有する光を発する発光性の有機化合物を有する。有機層１１５は、可視光または赤外光の波長域に感度を有する光電変換材料を有する。有機層１１２Ｒ、および有機層１１２Ｂは、それぞれＥＬ層とも呼ぶことができる。また、有機層１１５は、活性層と呼ぶことができる。

有機層１１２Ｒ、有機層１１２Ｂ、および有機層１１５は、それぞれ電子注入層、電子輸送層、正孔注入層、および正孔輸送層のうち、一以上を有していてもよい。有機層１１４は、発光層を有さない構成とすることができる。例えば、有機層１１４は、電子注入層、電子輸送層、正孔注入層、および正孔輸送層のうち、一以上を有する。

ここで、有機層１１２Ｒ、有機層１１２Ｂ、および有機層１１５の積層構造のうち、最も上側に位置する層、すなわち有機層１１４と接する層は、発光層以外の層とすることが好ましい。例えば、発光層を覆って、電子注入層、電子輸送層、正孔注入層、正孔輸送層、またはこれら以外の層を設け、当該層と、有機層１１４とが接する構成とすることが好ましい。このように、各発光デバイスを作製する際に、発光層の上面を他の層で保護した状態とすることで、発光デバイスの信頼性を向上させることができる。

画素電極１１１は、それぞれ素子毎に設けられている。また、共通電極１１３および有機層１１４は、各発光デバイスに共通な一続きの層として設けられている。各画素電極と共通電極１１３のいずれか一方に可視光に対して透光性を有する導電膜を用い、他方に反射性を有する導電膜を用いる。各画素電極を透光性、共通電極１１３を反射性とすることで、下面射出型（ボトムエミッション型）の表示装置とすることができ、反対に各画素電極を反射性、共通電極１１３を透光性とすることで、上面射出型（トップエミッション型）の表示装置とすることができる。なお、各画素電極と共通電極１１３の双方を透光性とすることで、両面射出型（デュアルエミッション型）の表示装置とすることもできる。

画素電極１１１の端部を覆って、絶縁層１３１が設けられている。絶縁層１３１の端部は、テーパー形状であることが好ましい。なお、本明細書等において、対象物の端部がテーパー形状であるとは、その端部の領域において表面と被形成面との成す角度が０度より大きく９０度未満であり、端部から連続的に厚さが増加するような断面形状を有することをいう。

また、絶縁層１３１に有機樹脂を用いることで、その表面を緩やかな曲面とすることができる。そのため、絶縁層１３１の上に形成される膜の被覆性を高めることができる。

絶縁層１３１に用いることのできる材料としては、例えばアクリル樹脂、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、およびこれら樹脂の前駆体等が挙げられる。

または、絶縁層１３１として、無機絶縁材料を用いてもよい。絶縁層１３１に用いることのできる無機絶縁材料としては、例えば、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、酸化窒化アルミニウム、または酸化ハフニウムなどの、酸化物または窒化物を用いることができる。また、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、酸化マグネシウム、酸化ランタン、酸化セリウム、および酸化ネオジム等を用いてもよい。

図１０Ｂに示すように、異なる色の発光デバイス間、および発光デバイスと受光デバイスとの間において、２つの有機層は離隔して設けられ、これらの間に隙間が設けられている。このように、有機層１１２Ｒ、有機層１１２Ｂ、および有機層１１５が、互いに接しないように設けられていることが好ましい。これにより、隣接する２つの有機層を介して電流が流れ、意図しない発光が生じることを好適に防ぐことができる。そのため、コントラストを高めることができ、表示品位の高い表示装置を実現できる。

有機層１１２Ｒ、有機層１１２Ｂ、および有機層１１５は、テーパー角が３０度以上であることが好ましい。有機層１１２Ｒ、有機層１１２Ｂ、および有機層１１５は、端部における側面（表面）と底面（被形成面）との角度が、３０度以上１２０度以下、好ましくは４５度以上１２０度以下、より好ましくは６０度以上１２０度以下であることが好ましい。または、有機層１１２Ｒ、有機層１１２Ｂ、および有機層１１５は、テーパー角がそれぞれ９０度またはその近傍（例えば８０度以上１００度以下）であることが好ましい。

共通電極１１３上には、保護層１２１が設けられている。保護層１２１は、上方から各発光デバイスに水などの不純物が拡散することを防ぐ機能を有する。

保護層１２１としては、例えば、少なくとも無機絶縁膜を含む単層構造または積層構造とすることができる。無機絶縁膜としては、例えば、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化窒化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜などの酸化物膜または窒化物膜が挙げられる。または、保護層１２１としてインジウムガリウム酸化物、インジウムガリウム亜鉛酸化物などの半導体材料を用いてもよい。

また、保護層１２１として、無機絶縁膜と、有機絶縁膜の積層膜を用いることもできる。例えば、一対の無機絶縁膜の間に、有機絶縁膜を挟んだ構成とすることが好ましい。さらに有機絶縁膜が平坦化膜として機能することが好ましい。これにより、有機絶縁膜の上面を平坦なものとすることができるため、その上の無機絶縁膜の被覆性が向上し、バリア性を高めることができる。また、保護層１２１の上面が平坦となるため、保護層１２１の上方に構造物（例えばカラーフィルタ、タッチセンサの電極、またはレンズアレイなど）を設ける場合に、下方の構造に起因する凹凸形状の影響を軽減できるため好ましい。

接続部１３０では、接続電極１１１Ｃ上に共通電極１１３が接して設けられ、共通電極１１３を覆って保護層１２１が設けられている。また、接続電極１１１Ｃの端部を覆って絶縁層１３１が設けられている。

以下では、図１０Ｂとは一部の構成が異なる表示装置の構成例について説明する。具体的には、絶縁層１３１を設けない場合の例を示す。

図１１Ａ乃至図１１Ｄでは、画素電極１１１の側面と、有機層１１２Ｒ、有機層１１２Ｂ、または有機層１１５の側面とが概略一致している場合の例を示している。

図１１Ａでは、有機層１１４が、有機層１１２Ｒ、有機層１１２Ｂ、および有機層１１５の上面および側面を覆って設けられている。有機層１１４により、画素電極１１１と共通電極１１３とが接し、電気的にショートしてしまうことを防ぐことができる。

図１１Ｂでは、有機層１１２Ｒ、有機層１１２Ｂ、および有機層１１５、並びに画素電極１１１の側面に接して設けられる絶縁層１２５を有する例を示している。絶縁層１２５により、画素電極１１１と共通電極１１３との電気的なショート、およびこれらの間のリーク電流を効果的に抑制することができる。

絶縁層１２５としては、無機材料を有する絶縁層とすることができる。絶縁層１２５には、例えば、酸化絶縁膜、窒化絶縁膜、酸化窒化絶縁膜、および窒化酸化絶縁膜などの無機絶縁膜を用いることができる。絶縁層１２５は単層構造であってもよく積層構造であってもよい。酸化絶縁膜としては、酸化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化マグネシウム膜、インジウムガリウム亜鉛酸化物膜、酸化ガリウム膜、酸化ゲルマニウム膜、酸化イットリウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化ランタン膜、酸化ネオジム膜、酸化ハフニウム膜、および酸化タンタル膜などが挙げられる。窒化絶縁膜としては、窒化シリコン膜および窒化アルミニウム膜などが挙げられる。酸化窒化絶縁膜としては、酸化窒化シリコン膜、酸化窒化アルミニウム膜などが挙げられる。窒化酸化絶縁膜としては、窒化酸化シリコン膜、窒化酸化アルミニウム膜などが挙げられる。特にＡＬＤ法により形成した酸化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜、酸化シリコン膜などの無機絶縁膜を絶縁層１２５に適用することで、ピンホールが少なく、有機層を保護する機能に優れた絶縁層１２５を形成することができる。

なお、本明細書などにおいて、酸化窒化物とは、その組成として、窒素よりも酸素の含有量が多い材料を指し、窒化酸化物とは、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多い材料を指す。例えば、酸化窒化シリコンと記載した場合は、その組成として窒素よりも酸素の含有量が多い材料を指し、窒化酸化シリコンと記載した場合は、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多い材料を示す。

絶縁層１２５の形成は、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＰＬＤ法、ＡＬＤ法などを用いることができる。絶縁層１２５は、被覆性が良好なＡＬＤ法を用いて形成することが好ましい。

図１１Ｃでは、隣接する２つの発光デバイス間または発光デバイスと受光デバイスとの間において、対向する２つの画素電極の隙間、および対向する２つの有機層の隙間を埋めるように、樹脂層１２６が設けられている。樹脂層１２６により、有機層１１４、共通電極１１３等の被形成面を平坦化することができるため、隣接する発光デバイス間の段差の被覆不良により、共通電極１１３が断線してしまうことを防ぐことができる。

樹脂層１２６としては、有機材料を有する絶縁層を好適に用いることができる。例えば、樹脂層１２６として、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、イミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミドアミド樹脂、シリコーン樹脂、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、およびこれら樹脂の前駆体等を適用することができる。また、樹脂層１２６として、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルブチラル、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリグリセリン、プルラン、水溶性のセルロース、またはアルコール可溶性のポリアミド樹脂などの有機材料を用いてもよい。また、樹脂層１２６として、感光性の樹脂を用いることができる。感光性の樹脂としてはフォトレジストを用いてもよい。感光性の樹脂は、ポジ型の材料、またはネガ型の材料を用いることができる。

また、樹脂層１２６として、可視光を吸収する材料を用いると好適である。樹脂層１２６に可視光を吸収する材料を用いると、ＥＬ層からの発光を樹脂層１２６により吸収することが可能となり、隣接する画素からの迷光を遮断し、混色を抑制することができる。したがって、表示品位の高い表示装置を提供することができる。

図１１Ｄでは、絶縁層１２５と、絶縁層１２５上に樹脂層１２６が設けられている。絶縁層１２５により、有機層１１２Ｒ等と樹脂層１２６とが接しないため、樹脂層１２６に含まれる水分などの不純物が、有機層１１２Ｒ等に拡散することを防ぐことができ、信頼性の高い表示装置とすることができる。

また、絶縁層１２５と、樹脂層１２６との間に、反射膜（例えば、銀、パラジウム、銅、チタン、およびアルミニウムなどの中から選ばれる一または複数を含む金属膜）を設け、発光層から射出される光を当該反射膜で反射させることで、光取り出し効率を向上させる機構を設けてもよい。

図１２Ａ乃至図１２Ｃは、画素電極１１１の幅が、有機層１１２Ｒ、有機層１１２Ｂ、または有機層１１５の幅よりも大きい場合の例を示している。有機層１１２Ｒ等は、画素電極１１１の端部よりも内側に設けられている。

図１２Ａは、絶縁層１２５を有する場合の例を示している。絶縁層１２５は、発光デバイスまたは受光デバイスが有する有機層の側面と、画素電極１１１の上面の一部および側面を覆って設けられている。

図１２Ｂは、樹脂層１２６を有する場合の例を示している。樹脂層１２６は、隣接する２つの発光デバイス間または発光デバイスと受光デバイスとの間に位置し、有機層の側面、および画素電極１１１の上面および側面を覆って設けられている。

図１２Ｃは、絶縁層１２５と樹脂層１２６の両方を有する場合の例を示している。有機層１１２Ｒ等と樹脂層１２６との間には、絶縁層１２５が設けられている。

図１３Ａ乃至図１３Ｄは、画素電極１１１の幅が、有機層１１２Ｒ、有機層１１２Ｂ、または有機層１１５の幅よりも小さい場合の例を示している。有機層１１２Ｒなどは、画素電極１１１の端部を超えて外側に延在している。

図１３Ｂは、絶縁層１２５を有する例を示している。絶縁層１２５は、隣接する２つの発光デバイスの有機層の側面に接して設けられている。なお、絶縁層１２５は、有機層１１２Ｒ等の側面だけでなく、上面の一部を覆って設けられていてもよい。

図１３Ｃは、樹脂層１２６を有する例を示している。樹脂層１２６は、隣接する２つの発光デバイスの間に位置し、有機層１１２Ｒ等の側面および上面の一部を覆って設けられている。なお、樹脂層１２６は、有機層１１２Ｒ等の側面に接し、上面を覆わない構成としてもよい。

図１３Ｄは、絶縁層１２５と樹脂層１２６の両方を有する場合の例を示している。有機層１１２Ｒ等と樹脂層１２６との間には、絶縁層１２５が設けられている。

次に、画素電極１１１より下層にある要素の構成例、および白色発光デバイスを用いる例などについて説明する。図１４Ａは、図１０Ａ中の一点鎖線Ａ１−Ａ２に対応する断面概略図である。なお、発光デバイス９０Ｂ、発光デバイス９０Ｒ、受光デバイス９０Ｓの構成は、図１２Ｃに示した構成を一例として図示しているが、前述したその他の構成であってもよい。

画素電極１１１は、トランジスタ１３６のソースまたはドレインの一方と電気的に接続される。トランジスタ１３６には、例えば、チャネル形成領域に金属酸化物を有するトランジスタ（以下、ＯＳトランジスタ）を用いることができる。ＯＳトランジスタは非晶質シリコンよりも移動度が高く、電気特性に優れている。また、多結晶シリコンの製造工程にある結晶化工程は不要であり、配線工程などで形成することができる。

したがって、基板６０に形成されているチャネル形成領域にシリコンを有するトランジスタ１３５（Ｓｉトランジスタ）上に貼り合わせ工程などを用いずに形成することができる。基板６０としては、代表的に単結晶シリコン基板、ＳＯＩ基板、単結晶シリコンまたは多結晶シリコンを表面に有するガラス基板などを用いることができる。

ここで、トランジスタ１３６は画素回路を構成するトランジスタである。なお、発光デバイスを有する画素回路は、受光デバイスを有する画素回路と異なる構成を有する。これらの回路の詳細は後述する。

また、トランジスタ１３５は、画素回路の駆動回路、メモリ回路、演算回路などの機能回路を構成するトランジスタである。すなわち、機能回路上に画素回路を形成することができるため、狭額縁の表示装置を形成することができる。

ＯＳトランジスタに用いる半導体材料としては、エネルギーギャップが２ｅＶ以上、好ましくは２．５ｅＶ以上、より好ましくは３ｅＶ以上である金属酸化物を用いることができる。

ＯＳトランジスタは半導体層のエネルギーギャップが大きいため、数ｙＡ／μｍ（チャネル幅１μｍあたりの電流値）という極めて低いオフ電流特性を示す。室温下における、チャネル幅１μｍあたりのＯＳトランジスタのオフ電流値は、１ａＡ（１×１０^−１８Ａ）以下、１ｚＡ（１×１０^−２１Ａ）以下、または１ｙＡ（１×１０^−２４Ａ）以下とすることができる。なお、室温下における、チャネル幅１μｍあたりのＳｉトランジスタのオフ電流値は、１ｆＡ（１×１０^−１５Ａ）以上１ｐＡ（１×１０^−１２Ａ）以下である。したがって、ＯＳトランジスタのオフ電流は、Ｓｉトランジスタのオフ電流よりも１０桁程度低いともいえる。

また、ＯＳトランジスタは、インパクトイオン化、アバランシェ降伏、および短チャネル効果などが生じないなどＳｉトランジスタとは異なる特徴を有し、高耐圧で信頼性の高い回路を形成することができる。また、Ｓｉトランジスタでは問題となる結晶性の不均一性に起因する電気特性のばらつきもＯＳトランジスタでは生じにくい。

ＯＳトランジスタが有する半導体層は、例えばインジウム、亜鉛およびＭ（アルミニウム、チタン、ガリウム、ゲルマニウム、イットリウム、ジルコニウム、ランタン、セリウム、スズ、ネオジムまたはハフニウム等の金属の一つまたは複数）を含むＩｎ−Ｍ−Ｚｎ系酸化物で表記される膜とすることができる。Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ系酸化物は、代表的には、スパッタリング法で形成することができる。または、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ　ｌａｙｅｒ　ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いて形成してもよい。

例えば、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ系酸化物として、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）および亜鉛（Ｚｎ）を含む酸化物（ＩＧＺＯ）を用いることができる。または、インジウム（Ｉｎ）、アルミニウム（Ａｌ）および亜鉛（Ｚｎ）を含む酸化物（ＩＡＺＯ）を用いてもよい。または、インジウム（Ｉｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）および亜鉛（Ｚｎ）を含む酸化物（ＩＡＧＺＯ）を用いてもよい。

Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ系酸化物をスパッタリング法で形成するために用いるスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比は、Ｉｎ≧Ｍ、Ｚｎ≧Ｍを満たすことが好ましい。このようなスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比として、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１．２、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：３：２、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝３：１：２、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：３、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：４．１、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：６、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：７、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：８等、またはそれらの近傍の組成であることが好ましい。なお、成膜される半導体層の原子数比はそれぞれ、上記のスパッタリングターゲットに含まれる金属元素の原子数比のプラスマイナス４０％の変動を含む。

半導体層としては、キャリア密度の低い酸化物半導体を用いる。例えば、半導体層は、キャリア密度が１×１０^１７／ｃｍ^３以下、好ましくは１×１０^１５／ｃｍ^３以下、さらに好ましくは１×１０^１３／ｃｍ^３以下、より好ましくは１×１０^１１／ｃｍ^３以下、さらに好ましくは１×１０^１０／ｃｍ^３未満であり、１×１０^−９／ｃｍ^３以上のキャリア密度の酸化物半導体を用いることができる。そのような酸化物半導体を、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。当該酸化物半導体は欠陥準位密度が低く、安定な特性を有する酸化物半導体であるといえる。

なお、これらに限られず、必要とするトランジスタの半導体特性および電気特性（電界効果移動度、しきい値電圧等）に応じて適切な組成のものを用いればよい。また、必要とするトランジスタの半導体特性を得るために、半導体層のキャリア密度および不純物濃度、欠陥密度、金属元素と酸素の原子数比、原子間距離、密度等を適切なものとすることが好ましい。

なお、図１４Ａに示す表示装置は、ＯＳトランジスタを有し、且つＭＭＬ（メタルマスクレス）構造の発光デバイスを有する構成である。当該構成とすることで、トランジスタに流れうるリーク電流、および隣接する発光素子間に流れうるリーク電流（横リーク電流、サイドリーク電流などともいう）を、極めて低くすることができる。また、上記構成とすることで、表示装置に画像を表示した場合に、観察者が画像のきれ、画像の鋭さ、および高いコントラスト比のいずれか一または複数を観測できる。なお、トランジスタに流れうるリーク電流、および発光素子間の横リーク電流が極めて低い構成とすることで、黒表示時に生じうる光漏れなどが限りなく少ない表示（真黒表示ともいう）とすることができる。

図１４Ａでは、各発光デバイスの発光層をＢ、Ｒでそれぞれ異なる構成について例示したが、これに限定されない。例えば、図１４Ｂに示すように白色発光を行う有機層１１２Ｗを設け、有機層１１２Ｗに重畳するように、着色層１１４Ｂ（青色）、１１４Ｒ（赤色）を設けて発光デバイス９０Ｂ、９０Ｒを形成し、カラー化する方式を用いてもよい。なお、図示していない発光デバイス９０Ｇには、有機層１１２Ｗおよび着色層１１４Ｇ（緑色）が設けられる。

有機層１１２Ｗとしては、例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれの発光を行うＥＬ層を直列に接続したタンデム構造を有することができる。または、Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれの発光を行う発光層を直列に接続した構造を用いてもよい。着色層１１４Ｒ、１１４Ｇ、１１４Ｂとしては、例えば、赤色、緑色、青色のカラーフィルタなどを用いることができる。

また、有機層１１５と重畳するようにフィルタ１１４ＩＲを設けてもよい。フィルタ１１４ＩＲは、赤外光を透過し、少なくとも可視光をカットする特性を有することが好ましい。有機層１１５は、主に赤外光に対して高い感度を有することが好ましいが、可視光などの波長に対しても感度を有することがある。そのため、発光デバイスが発する光の反射光等が検出され、ノイズ成分となってしまう。したがって、有機層１１５と重畳するように可視光をカットするフィルタ１１４ＩＲを設けることが好ましい。

また、図１４Ｃに示すように、基板６０が有するトランジスタ１１７で画素回路を構成し、トランジスタ１１７のソースまたはドレインの一方と画素電極１１１を電気的に接続してもよい。なお、図１４Ｂに示すフィルタ１１４ＩＲは、図１４Ａ、図１４Ｃに適用してもよい。

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３）
本実施の形態では、表示装置３０が有する画素の回路について説明する。

本発明の一態様の表示装置の画素は、副画素１１、１２を有する。副画素１１の画素回路ＰＩＸ１は、可視光を発する発光デバイスを有する。副画素１２の画素回路ＰＩＸ２は、受光デバイスを有する。

図１５Ａに副画素１１の画素回路ＰＩＸ１の一例を示す。画素回路ＰＩＸ１は、発光デバイスＥＬ１、トランジスタＭ１、トランジスタＭ２、トランジスタＭ３およびキャパシタＣ１を有する。ここでは、発光デバイスＥＬ１として、発光ダイオードを用いた例を示している。発光デバイスＥＬ１には、可視光を発する有機ＥＬ素子を用いることが好ましい。

トランジスタＭ１は、ゲートが配線Ｇ１と電気的に接続し、ソースまたはドレインの一方が配線Ｓ１と電気的に接続し、ソースまたはドレインの他方が、キャパシタＣ１の一方の電極およびトランジスタＭ２のゲートと電気的に接続する。トランジスタＭ２のソースまたはドレインの一方は配線Ｖ２と電気的に接続し、他方は発光デバイスＥＬ１のアノードおよびトランジスタＭ３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Ｍ３は、ゲートが配線Ｇ２と電気的に接続し、ソースまたはドレインの他方が配線Ｖ０と電気的に接続する。発光デバイスＥＬ１のカソードは、配線Ｖ１と電気的に接続する。

配線Ｖ１および配線Ｖ２には、それぞれ定電位が供給される。発光デバイスＥＬ１のアノード側を高電位、カソード側を低電位にすることで発光を行うことができる。トランジスタＭ１は、配線Ｇ１に供給される信号により制御され、画素回路ＰＩＸ１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Ｍ２は、ゲートに供給される電位に応じて発光デバイスＥＬ１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Ｍ１が導通状態のとき、配線Ｓ１に供給される電位がトランジスタＭ２のゲートに供給され、その電位に応じて発光デバイスＥＬ１の発光輝度を制御することができる。トランジスタＭ３は、配線Ｇ２に供給される信号により制御される。これにより、トランジスタＭ３と発光デバイスＥＬ１との間の電位を配線Ｖ０から供給される一定の電位にリセットすることができ、トランジスタＭ２のソース電位を安定化させた状態でトランジスタＭ２のゲートへの電位書き込みを行うことができる。

図１５Ｂに画素回路ＰＩＸ１とは異なる画素回路ＰＩＸ２の一例を示す。画素回路ＰＩＸ２は昇圧機能を有する。画素回路ＰＩＸ２は、発光デバイスＥＬ２、トランジスタＭ４、トランジスタＭ５、トランジスタＭ６、トランジスタＭ７、キャパシタＣ２およびキャパシタＣ３を有する。ここでは、発光デバイスＥＬ２として、発光ダイオードを用いた例を示している。画素回路ＰＩＸ２は、画素１０が有する全ての副画素１１（副画素１１Ｒ、副画素１１Ｇ、副画素１１Ｂ）に用いることができる。また、副画素１１Ｒ、副画素１１Ｇ、副画素１１Ｂのうち、いずれか一つまたは二つに画素回路ＰＩＸ２を用いてもよい。

トランジスタＭ４は、ゲートが配線Ｇ１と電気的に接続し、ソースまたはドレインの一方が配線Ｓ４と電気的に接続し、ソースまたはドレインの他方が、キャパシタＣ２の一方の電極、キャパシタＣ３の一方の電極およびトランジスタＭ６のゲートと電気的に接続する。トランジスタＭ５は、ゲートが配線Ｇ６と電気的に接続し、ソースまたはドレインの一方が配線Ｓ５と電気的に接続し、ソースまたはドレインの他方が、キャパシタＣ３の他方の電極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Ｖ２と電気的に接続し、他方は、発光デバイスＥＬ２のアノードおよびトランジスタ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Ｇ２と電気的に接続し、ソースまたはドレインの他方が配線Ｖ０と電気的に接続する。発光デバイスＥＬ２のカソードは、配線Ｖ１と電気的に接続する。

トランジスタＭ４は、配線Ｇ１に供給される信号により制御され、トランジスタＭ５は配線Ｇ６に供給される信号により制御される。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デバイスＥＬ２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Ｍ６のゲートに供給された電位に応じて発光デバイスＥＬ２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Ｇ２に供給される信号により制御される。トランジスタＭ６と発光デバイスＥＬ２との間の電位を配線Ｖ０から供給される一定の電位にリセットすることができ、トランジスタＭ６のソース電位を安定化させた状態でトランジスタＭ６のゲートへの電位書き込みを行うことができる。また、配線Ｖ０から供給される電位を配線Ｖ１と同じ電位、または配線Ｖ１よりも低い電位とすることで発光デバイスＥＬ２の発光を抑えることができる。

以下に、画素回路ＰＩＸ２が有する昇圧機能を説明する。

まず、トランジスタＭ６のゲートにトランジスタＭ４を介して配線Ｓ４の電位“Ｄ１”を供給し、これと重なるタイミングでキャパシタＣ３の他方の電極にトランジスタＭ５を介して基準電位“Ｖ_ｒｅｆ”を供給する。このとき、キャパシタＣ３には“Ｄ１−Ｖ_ｒｅｆ”が保持される。次に、トランジスタＭ６のゲートをフローティングとし、トランジスタＭ５を介してキャパシタＣ３の他方の電極に配線Ｓ５の電位“Ｄ２”を供給する。ここで、電位“Ｄ２”は加算用の電位である。

このとき、キャパシタＣ３の容量値をＣ_３、キャパシタＣ２の容量値をＣ_２、トランジスタＭ６のゲートの容量値をＣ_Ｍ６とすると、トランジスタＭ６のゲートの電位は、Ｄ１＋（Ｃ_３／（Ｃ_３＋Ｃ_２＋Ｃ_Ｍ６））×（Ｄ２−Ｖ_ｒｅｆ））となる。ここで、Ｃ_３の値がＣ_２＋Ｃ_Ｍ６の値より十分に大きい場合を想定すると、Ｃ_３／（Ｃ_３＋Ｃ_２＋Ｃ_Ｍ６）は１に近似する。したがって、トランジスタＭ６のゲートの電位は“Ｄ１＋（Ｄ２−Ｖ_ｒｅｆ）”に近似するといえる。そして、Ｄ１＝Ｄ２であって、Ｖ_ｒｅｆ＝０であれば、“Ｄ１＋（Ｄ２−Ｖ_ｒｅｆ））”＝“２Ｄ１”となる。

つまり、回路を適切に設計すれば、配線Ｓ４またはＳ５から入力できる電位の約２倍の電位をトランジスタＭ６のゲートに供給できることになる。

当該作用により、画素回路内で高い電圧を生成することができる。したがって、画素回路に入力する電圧を低くすることができ、駆動回路の消費電力を低減させることができる。

また、画素回路ＰＩＸ２は、図１５Ｃに示す構成であってもよい。図１５Ｃに示す画素回路ＰＩＸ２は、トランジスタＭ８を有する点が図１５Ｂに示す画素回路ＰＩＸ２と異なる。トランジスタＭ８のゲートは配線Ｇ１と電気的に接続され、ソースまたはドレインの一方はトランジスタＭ５のソースまたはドレインの他方およびキャパシタＣ３の他方の電極と電気的に接続され、ソースまたはドレインの他方は配線Ｖ０と電気的に接続される。また、トランジスタＭ５のソースまたはドレインの一方は、配線Ｓ４と接続される。

図１５Ｂに示す画素回路ＰＩＸ２では、上述したようにトランジスタＭ５を介して基準電位および加算用の電位をキャパシタＣ３の他方の電極に供給する動作が行われる。この場合、配線Ｓ４、Ｓ５の２本が必要であり、配線Ｓ５では基準電位と加算用の電位を交互に書き換える必要がある。

図１５Ｃに示す画素回路ＰＩＸ２では、トランジスタＭ８は増えるが、基準電位を供給する専用の経路が設けられるため、配線Ｓ５を削減することができる。また、トランジスタＭ８のゲートは配線Ｇ１と接続することができ、基準電位を供給する配線には配線Ｖ０を用いることができるため、トランジスタＭ８と接続する配線は増加しない。また、一つの配線で基準電位と加算用の電位を交互に書き換えることがないため、低消費電力で高速動作が可能である。

なお、図１５Ｂおよび図１５Ｃでは、基準電位“Ｖ_ｒｅｆ”として“Ｄ１”の反転電位“Ｄ１Ｂ”を用いてもよい。この場合は、配線Ｓ４またはＳ５から入力できる電位の約３倍の電位をトランジスタＭ６のゲートに供給できることになる。なお、反転電位とは、ある基準電位との差の絶対値が同じ（または概略同じ）であって、元の電位とは異なる電位を意味する。元の電位を“Ｄ１”、反転電位を“Ｄ１Ｂ”、基準電位をＶ_０とするとき、Ｖ_０＝（Ｄ１＋Ｄ１Ｂ）／２の関係であればよい。

本実施の形態の表示装置では、発光デバイスをパルス状に発光させることで、画像を表示してもよい。発光デバイスの駆動時間を短縮することで、表示装置の消費電力の低減、およ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。

図１５Ｄに、副画素１２の画素回路ＰＩＸ３の一例を示す。画素回路ＰＩＸ３は、受光デバイスＰＤ、トランジスタＭ９、トランジスタＭ１０、トランジスタＭ１１、トランジスタＭ１２およびキャパシタＣ４を有する。ここでは、受光デバイスＰＤとして、フォトダイオードを用いた例を示している。

受光デバイス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Ｍ９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Ｍ９は、ゲートが配線Ｇ３と電気的に接続し、ソースまたはドレインの他方がキャパシタＣ４の一方の電極、トランジスタＭ１０のソースまたはドレインの一方およびトランジスタＭ１１のゲートと電気的に接続する。トランジスタＭ１０は、ゲートが配線Ｇ４と電気的に接続し、ソースまたはドレインの他方が配線Ｖ３と電気的に接続する。トランジスタＭ１１は、ソースまたはドレインの一方が配線Ｖ４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Ｍ１２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Ｍ１２は、ゲートが配線Ｇ５と電気的に接続し、ソースまたはドレインの他方が配線ＯＵＴと電気的に接続する。

配線Ｖ１、配線Ｖ３および配線Ｖ４には、それぞれ定電位が供給される。受光デバイスＰＤを逆バイアスで駆動させる場合には、配線Ｖ３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Ｍ１０は、配線Ｇ５に供給される信号により制御され、トランジスタＭ１１のゲートに接続するノードの電位を配線Ｖ３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Ｍ９は、配線Ｇ３に供給される信号により制御され、受光デバイスＰＤに流れる電流に応じて上記ノードの電位が変化するタイミングを制御する機能を有する。トランジスタＭ１１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Ｍ１２は、配線Ｇ６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ＯＵＴ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、画素回路ＰＩＸ１乃至ＰＩＸ３が有するトランジスタＭ１乃至Ｍ１２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。

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金属酸化物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キャパシタ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、特にキャパシタＣ１、キャパシタＣ２、キャパシタＣ３またはキャパシタＣ４にソースまたはドレインの一方または他方が接続されるトランジスタＭ１、トランジスタＭ４、トランジスタＭ５、トランジスタＭ８、トランジスタＭ９およびトランジスタＭ１０には、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。副画素１２に酸化物半導体が適用されたトランジスタを用いることで、回路構成および動作方法を複雑にすることなく、全画素で同時に電荷の蓄積動作を行うグローバルシャッタ方式を適用することができる。

また、これ以外のトランジスタも同様に酸化物半導体を適用したトランジスタを用いることで、作製コストを低減することができる。

また、トランジスタＭ１乃至トランジスタＭ１２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または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Ｍ１２のうち、一つ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。

なお、図１５Ａ乃至図１５Ｄにおいては、ｎチャネル型のトランジスタを用いた例を図示しているが、ｐチャネル型のトランジスタを用いることもできる。

画素回路ＰＩＸ１が有するトランジスタ、画素回路ＰＩＸ２が有するトランジスタおよび画素回路ＰＩＸ３が有するトランジスタは、同一基板上に並べて形成されることが好ましい。また、画素回路ＰＩＸ１乃至ＰＩＸ３に接続される配線のうち、図１５Ａ乃至図１５Ｄにおいて共通の符号で示されている配線は、共通配線としてもよい。

また、受光デバイスＰＤ、発光デバイスＥＬ１または発光デバイスＥＬ２と重なる位置に、トランジスタおよびキャパシタの一方または双方を有する層を１つまたは複数設けることが好ましい。これにより、各画素回路の実効的な占有面積を小さくでき、高精細な受光部または表示部を実現できる。

図１６Ａは、画素１０に含まれる副画素１１（副画素１１Ｒ、副画素１１Ｇ、副画素１１Ｂ）、副画素１２の回路図の例である。配線Ｇ１および配線Ｇ２は、ゲートドライバ（図９Ａ、回路１６）と電気的に接続することができる。また、配線Ｇ３乃至配線Ｇ５は、ロードライバ（図９Ａ、回路１８）と電気的に接続することができる。配線Ｓ１乃至Ｓ３は、ソースドライバ（図９Ａ、回路１５）と電気的に接続することができる。配線ＯＵＴは、カラムドライバ（図９Ａ、回路１７）および読み出し回路（図９Ａ、回路１９）と電気的に接続することができる。

配線Ｖ０乃至Ｖ４には定電位を供給する電源回路を電気的に接続することができ、配線Ｖ０、Ｖ３には低電位、配線Ｖ１、Ｖ２、Ｖ４には高電位を供給することができる。

また、図１６Ｂに示すように、副画素１２の受光デバイスＰＤのアノードを配線Ｖ１に電気的に接続し、トランジスタＭ１０のソースまたはドレインの他方を配線Ｖ５に電気的に接続する構成としてもよい。このとき、配線Ｖ５は、配線Ｖ１に供給される電位よりも高い電位を供給することができる。または、配線Ｖ５は、配線Ｖ４と電気的に接続されていてもよい。

本発明の一態様では、副画素１１、副画素１２で電源線などを共有することができるため、配線数を少なくすることができ、画素密度を高めることができる。

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

Ｃ１：キャパシタ、Ｃ２：キャパシタ、Ｃ３：キャパシタ、Ｃ４：キャパシタ、Ｇ１：配線、Ｇ２：配線、Ｇ３：配線、Ｇ４：配線、Ｇ５：配線、Ｇ６：配線、Ｍ１：トランジスタ、Ｍ２：トランジスタ、Ｍ３：トランジスタ、Ｍ４：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：トランジスタ、Ｍ９：トランジスタ、Ｍ１０：トランジスタ、Ｍ１１：トランジスタ、Ｍ１２：トランジスタ、ＰＩＸ１：画素回路、ＰＩＸ２：画素回路、ＰＩＸ３：画素回路、Ｓ１：配線、Ｓ３：配線、Ｓ４：配線、Ｓ５：配線、Ｖ０：配線、Ｖ１：配線、Ｖ２：配線、Ｖ３：配線、Ｖ４：配線、Ｖ５：配線、１０：画素、１１：副画素、１１Ｂ：副画素、１１Ｇ：副画素、１１Ｒ：副画素、１１Ｗ：副画素、１２：副画素、１４：画素アレイ、１５：回路、１６：回路、１７：回路、１８：回路、１９：回路、２０：電子機器、２１：電子機器、３０：表示装置、３１：レンズ、３２：透光板、３３：光源、３３ａ：光源、３３ｂ：光源、３３ｃ：光源、３３ｄ：光源、３４：光学窓、３５：ミラー、３５ａ：ミラー、３５ｂ：ミラー、３５ｃ：ミラー、３５ｄ：ミラー、３８：筐体、３９：スライド機構、４０：眼、５１：発光ダイオード、５２：レンズ、５３：遮光壁、６０：基板、９０Ｂ：発光デバイス、９０Ｇ：発光デバイス、９０Ｒ：発光デバイス、９０Ｓ：受光デバイス、１０１：絶縁層、１１１：画素電極、１１１Ｃ：接続電極、１１２Ｂ：有機層、１１２Ｒ：有機層、１１２Ｗ：有機層、１１３：共通電極、１１４：有機層、１１４Ｂ：着色層、１１４Ｇ：着色層、１１４ＩＲ：フィルタ、１１４Ｒ：着色層、１１５：有機層、１１７：トランジスタ、１２１：保護層、１２５：絶縁層、１２６：樹脂層、１３０：接続部、１３１：絶縁層、１３５：トランジスタ、１３６：トランジスタ

Claims (13)

1. 　表示装置と、レンズと、ミラーと、光源と、光学窓と、を有し、
   　前記表示装置は、発光デバイスおよび受光デバイスを有し、
   　前記レンズは、前記表示装置と前記光学窓との間に設けられ、
   　前記ミラーは、前記レンズと前記光学窓との間において、反射面を前記光学窓側にして設けられ、
   　前記光源は、前記表示装置および前記光学窓に重ならず、射出光が前記ミラーの前記反射面に斜めに入射する位置に設けられ、
   　前記ミラーで反射した前記射出光は、前記光学窓を介して対象物に照射され、
   　前記対象物による反射光が前記光学窓および前記レンズを介して前記表示装置に入射される電子機器。
2. 　請求項１において、
   　前記レンズと前記光学窓との間に透光板を有し、
   　前記ミラーは、前記透光板の表面に設けられている電子機器。
3. 　請求項１において、
   　前記ミラーは、前記レンズの表面に設けられている電子機器。
4. 　請求項１または３のいずれか一項において、
   　前記ミラーは、可視光を透過し、赤外光を反射する誘電体多層膜である電子機器。
5. 　請求項１乃至４のいずれか一項において、
   　前記光源は、赤外光を射出するレーザまたは発光ダイオードを有する電子機器。
6. 　請求項１乃至５のいずれか一項において、
   　前記光学窓は、レンズである電子機器。
7. 　請求項１乃至６のいずれか一項において、
   　前記受光デバイスは、光電変換層に有機化合物を有する電子機器。
8. 　請求項１乃至７のいずれか一項において、
   　前記受光デバイスは、赤外光に受光感度のピークを有する電子機器。
9. 　請求項１乃至８のいずれか一項において、
   　前記受光デバイスと重なる位置に可視光をカットするフィルタが設けられている電子機器。
10. 　請求項１乃至９のいずれか一項において、
    　前記受光デバイスは、前記発光デバイスと共通の要素を有する電子機器。
11. 　請求項１乃至１０のいずれか一項において、
    　前記対象物は眼球および瞼であり、瞬き動作または前記眼球の動作を検出する電子機器。
12. 　請求項１１において、
    　前記瞬き動作または前記眼球の動作を検出することにより、疲労度の推測または電子機器の入力動作を行う電子機器。
13. 　請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の電子機器を筐体内に二つ有するゴーグル型の電子機器。

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