1.本发明的一个方式涉及一种显示装置及电子设备。
2.注意，本发明的一个方式不局限于上述技术领域。作为本说明书等所公开的本发明的一个方式的技术领域的实例，可以举出半导体装置、显示装置、发光装置、蓄电装置、存储装置、电子设备、照明装置、输入装置、输入输出装置、这些装置的驱动方法或这些装置的制造方法。
背景技术：
3.近年来，有显示装置的高清晰化的需求。作为需要高清晰显示装置的设备，例如有面向虚拟现实(vr：virtualreality)、增强现实(ar：augmented reality)、替代现实(sr：substitutional reality)或混合现实(mr：mixed reality)的设备，近年来这些设备的开发很活跃。用于这些设备的显示装置不仅被要求高清晰化而且被要求小型化。
4.另外，作为显示装置，典型地可以举出液晶显示装置、具有有机el(electro luminescence)元件、发光二极管(led：light emitting diode)等发光元件(也称作发光器件)的发光装置、以电泳方式等进行显示的电子纸等。
5.例如，有机el元件的基本结构是在下部电极与上部电极间夹有包含发光性有机化合物的层的结构。通过对该元件施加电压，可以得到来自发光性有机化合物的发光。由于应用上述有机el元件的显示装置不需要液晶显示装置等所需要的背光源，所以可以实现薄型、轻量、高对比度且低功耗的显示装置。例如，专利文献1公开了使用有机el元件的显示装置的例子。在如专利文献1的显示装置那样要求高显示品质的情况下，有时需要像素个数多、高清晰的显示装置。[先行技术文献][专利文献]
[0006]
[专利文献1]国际专利申请公开第2019/220278号
技术实现要素：
发明所要解决的技术问题
[0007]
面向虚拟现实(vr)、增强现实(ar)的设备需要如专利文献1所示的高显示品质的显示装置。在这种情况下，在眼镜型或护目镜型可穿戴式框体中进行显示，因此显示装置的小型化及轻量化成为重要因素。例如，需要将可穿戴式框体中的显示装置的尺寸减小至2英寸以下或1英寸以下等。
[0008]
另外，显示装置需要用来驱动像素的栅极驱动器或源极驱动器等驱动电路。另外，为了提高显示装置的显示品质，需要如生成用来进行显示的控制信号等的应用处理器等功能电路。
[0009]
在除了包括多个像素的像素电路以外还另行包括上述驱动电路及上述功能电路的情况下，使各电路电连接的布线长度增加，因而具有难以进行显示装置的小型化及轻量
化的担忧。或者，在除了包括多个像素的像素电路以外还包括单片集成的驱动电路及功能电路的情况下，存在对像素电路附加驱动电路及功能电路导致电路面积增加的问题。
[0010]
另外，当对显示装置设置传感器等附加价值时，还需要用来驱动或控制该传感器等的功能电路等，这导致电路面积增大而出现难以实现显示装置的小型化及轻量化的问题。
[0011]
鉴于上述问题，本发明的一个方式的目的之一是提供一种实现了小型化的显示装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种实现了轻量化的显示装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种显示品质优良的显示装置。此外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种新颖的显示装置。
[0012]
注意，这些目的的记载不妨碍其他目的的存在。注意，本发明的一个方式并不需要实现所有上述目的。另外，可以从说明书、附图、权利要求书等的记载抽出上述以外的目的。解决技术问题的手段
[0013]
本发明的一个方式是一种包括多个像素的显示装置。多个像素都具有发光器件、传感器件和电路器件。发光器件及传感器件设置在第一层。电路器件设置在第二层。发光器件包括下部电极、上部电极及设置在下部电极与上部电极间的发光层。传感器件能够检测出发光器件射出的光。第一层设置在第二层上。
[0014]
本发明的一个方式是一种包括多个像素的显示装置。多个像素都具有发光器件、传感器件、第一电路器件和第二电路器件。发光器件及传感器件设置在第一层。第一电路器件设置在第二层。第二电路器件设置在第三层。发光器件包括下部电极、上部电极及设置在下部电极与上部电极间的发光层。传感器件能够检测出发光器件射出的光。第一电路器件能够驱动发光器件或传感器件。第二电路器件能够基于第一电路器件输出的信息进行运算。第一层设置在第二层上。第二层设置在第三层上。
[0015]
优选对发光器件进行截面观察时具有下部电极的侧面与发光层的侧面一致或大致一致的区域。
[0016]
优选发光器件与相邻的发光器件间具有绝缘物。优选绝缘物包括无机材料和有机材料中的一方或双方。优选绝缘物包括感光性有机树脂。
[0017]
优选第一电路器件包括第一晶体管且第一晶体管的沟道形成区包含金属氧化物。
[0018]
优选第二电路器件包括第二晶体管且第二晶体管的沟道形成区包含硅。
[0019]
优选第二电路器件能够利用发光器件和传感器件中的一方或双方检测出使用者的眨眼、黑睛的动作及眼皮的动作中的一个或多个。
[0020]
本发明的一个方式是一种包括多个像素的显示装置。多个像素都具有发光器件、传感器件和电路器件。发光器件及传感器件设置在第一层。电路器件设置在第二层。发光器件包括下部电极、上部电极及设置在下部电极与上部电极间的发光层。传感器件能够检测出发光器件射出的光。第一层设置在第二层上。多个像素都具有第一子像素至第六子像素。
[0021]
本发明的一个方式是一种包括多个像素的显示装置。多个像素都具有第一子像素至第六子像素。第一子像素包括能够发射红色光的第一发光器件。第二子像素包括能够发射绿色光的第二发光器件。第三子像素包括能够发射蓝色光的第三发光器件。第四子像素至第六子像素中的至少一个具有第一传感器件。第一子像素至第六子像素都具有电路器件。第一发光器件至第三发光器件及第一传感器件设置在第一层。电路器件设置在第二层。
第一发光器件至第三发光器件都包括下部电极、上部电极以及设置在下部电极与上部电极间的发光层。第一传感器件能够检测出像素射出的光。第一层设置在第二层上。
[0022]
在上述结构中，优选的是，第四子像素包括能够发射红外光的第四发光器件，第五子像素包括第一传感器件，第六子像素包括第二传感器件，第五子像素能够检测出可见光，并且第六子像素能够检测出红外光。
[0023]
优选的是，第一子像素至第六子像素都包括一边为1μm以上且10μm以下的发光区域或受光区域，并且包括相邻的子像素间的距离小于1μm的区域。
[0024]
本发明的一个方式是一种电子设备，包括：上述显示装置；设置有显示装置的框体；设置在框体中的传感器；以及设置在框体中向显示装置供应电力的电池。
[0025]
本发明的一个方式是一种电子设备，包括：至少两个上述显示装置；设置有显示装置的框体；设置在框体中的传感器；以及设置在框体中向显示装置供应电力的电池，其中，框体包括安装部和一对透镜，两个显示装置中的一方的图像被投影至一对透镜中的一方，并且两个显示装置中的另一方的图像被投影至一对透镜中的另一方。
[0026]
另外，本发明的其他方式记载于下面所述的实施方式中的说明及附图中。发明效果
[0027]
本发明的一个方式可以提供一种实现了小型化的显示装置。本发明的一个方式可以提供一种实现了轻量化的显示装置。本发明的一个方式可以提供一种显示品质良好的显示装置。本发明的一个方式可以提供一种新颖的显示装置。
[0028]
注意，这些效果的记载不妨碍其他效果的存在。此外，本发明的一个方式并不需要具有所有上述效果。此外，可以从说明书、附图、权利要求书等的记载抽取上述以外的效果。附图简要说明
[0029]
图1a及图1b是说明显示装置的结构例子的图。图2a及图2b是说明显示装置的结构例子的图。图3a及图3b是说明显示装置的结构例子的图。图4a及图4b是说明显示装置的结构例子的图。图5是说明显示装置的结构例子的方框图。图6a是示出本发明的一个方式的显示装置及使用者的眼睛的截面示意图，图6b是说明使用者的眼睛及使用者的眼睛附近的示意图，图6c是示出使用者的眼睛的视网膜图案的示意图。图7a至图7d是说明像素电路的结构例子的图。图8a至图8d是说明像素电路的结构例子的图。图9a及图9b是说明显示装置的结构例子的图。图10a至图10c是说明显示装置的结构例子的图。图11是说明显示装置的结构例子的图。图12是说明显示装置的结构例子的图。图13是说明显示装置的结构例子的图。图14是说明显示装置的结构例子的图。图15a至图15f是示出发光器件的结构例子的图。图16a及图16b是示出电子设备的结构例子的图。图16c是说明电子设备的使用例
的图。图17a至图17d是说明电子设备的结构例子的图。图18a及图18b是说明电子设备的结构例子的图。实施发明的方式
[0030]
以下，参照附图对实施方式进行说明。注意，所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实，就是实施方式可以以多个不同方式来实施，其方式和详细内容可以在不脱离本发明的宗旨及其范围的条件下被变换为各种各样的形式。因此，本发明不应该被解释为仅限定在以下实施方式所记载的内容中。
[0031]
另外，在附图中，为便于清楚地说明，有时夸大表示大小、层的厚度或区域。另外，在附图中，为便于清楚地说明，有时夸大表示大小、层的厚度或区域。此外，在附图中，示意性地示出理想的例子，而不局限于附图所示的形状或数值等。
[0032]
另外，在本说明书等中，在没有特别的说明的情况下，关态电流是指晶体管处于关闭状态(也称为非导通状态、遮断状态)时的漏极电流。在没有特别的说明的情况下，在n沟道晶体管中，关闭状态是指栅极与源极间的电压v
gs
低于阈值电压v
th
(p沟道型晶体管中v
gs
高于v
th
)的状态。
[0033]
在本说明书等中，金属氧化物(metal oxide)是指广义上的金属的氧化物。金属氧化物被分类为氧化物绝缘体、氧化物导电体(包括透明氧化物导电体)和氧化物半导体(oxide semiconductor，也可以简称为os)等。例如，在将金属氧化物用于晶体管的活性层的情况下，有时将该金属氧化物称为氧化物半导体。也就是说，os晶体管可以是指包含氧化物或氧化物半导体的晶体管。
[0034]
在本说明书等中，有时将使用金属掩模或fmm(fine metal mask：高清晰金属掩模)制造的器件称为具有mm(metal mask：金属掩模)结构的器件。此外，在本说明书等中，有时将不使用金属掩模或fmm制造的器件称为具有mml(metal mask less：无金属掩模)结构的器件。
[0035]
在本说明书等中，有时将在各颜色的发光器件(例如为蓝色(b)、绿色(g)及红色(r))中分别形成发光层或分别涂布发光层的结构称为sbs(side by side)结构。此外，在本说明书等中，有时将可发射白色光的发光器件称为白色发光器件。白色发光器件通过与着色层(例如，滤色片)组合来可以实现全彩色显示的显示装置。
[0036]
此外，发光器件大致可以分为单结构和串联结构。单结构的器件优选具有如下结构：在一对电极间包括一个发光单元，而且该发光单元包括一个以上的发光层。在使用两个发光层得到白色发光的情况下，以两个发光层的各发光颜色处于补色关系的方式选择发光层即可。例如，通过使第一发光层的发光颜色与第二发光层的发光颜色处于补色关系，可以得到在发光器件整体上以白色发光的结构。此外，在使用三个以上的发光层得到白色发光的情况下，三个以上的发光层的各发光颜色组合而得到在发光器件整体上以白色发光的结构即可。
[0037]
串联结构的器件优选具有如下结构：在一对电极间包括两个以上的多个发光单元，而且各发光单元包括一个以上的发光层。为了得到白色发光，采用组合从多个发光单元的发光层发射的光来得到白色发光的结构即可。注意，得到白色发光的结构与单结构中的结构同样。此外，在串联结构的器件中，优选在多个发光单元间设置电荷产生层等中间层。
[0038]
此外，在对上述白色发光器件(单结构或串联结构)和sbs结构的发光器件进行比较的情况下，可以使sbs结构的发光器件的功耗比白色发光器件低。想要降低功耗的器件优选采用sbs结构的发光器件。另一方面，白色发光器件的制造工艺比sbs结构的发光器件简单，由此可以降低制造成本或者提高制造成品率，所以是优选的。
[0039]
(实施方式1)以下参照附图说明本发明的一个方式的显示装置的结构例子。
[0040]
《《显示装置的结构例子1》》图1a及图1b是显示装置10的透视示意图。
[0041]
图1a及图1b所示的显示装置10包括层11及层12。另外，显示装置10包括由设置于层11及层12的元件构成的显示部15。显示部15是显示装置10中的显示图像的区域。显示部15是设置有像素的区域，该像素由像素电路及连接到像素电路的显示元件构成。
[0042]
在本说明书等中，有时可以将“元件”称作“器件”。例如，例如可以将显示元件、发光元件及液晶元件分别称为显示器件、发光器件及液晶器件。另外，本说明书等中有时也可以将“器件”称作“元件”。
[0043]
显示装置10通过端子部14被从外部输入各种信号及电源电位而可以在显示部15进行显示。显示装置由多个层构成，各层中设置有用来进行电路工作的晶体管或发射光的显示元件。多个层中设置有具有控制显示元件的发光的功能的像素电路、具有控制像素电路的功能的驱动电路、具有控制驱动电路的功能的功能电路等的电路器件。
[0044]
图1b示意性地示出层11及层12的结构的立体图。
[0045]
层12上设置有多个像素电路51。层12包括沟道形成区54包含金属氧化物(也称作氧化物半导体)的晶体管52(也称作os晶体管)或沟道形成区22包含硅的晶体管21(也称作si晶体管)。层12优选采用硅衬底，其热传导性与玻璃衬底更高。
[0046]
晶体管21例如可以为在沟道形成区域中包含单晶硅的晶体管。尤其是，当作为在层12中设置的晶体管使用在沟道形成区域中包含单晶硅的晶体管时，可以增大该晶体管的通态电流。由此，可以高速地驱动层12所包括的电路，所以是优选的。另外，通过对si晶体管进行微型加工，例如可以使沟道长度为3nm以上至10nm以下。通过采用si晶体管，可以实现设置有cpu(central processor unit：中央处理单元)、gpu(graphics processing unit：图形处理单元)等加速器、应用处理器等的显示装置10。
[0047]
尤其是，作为os晶体管的晶体管52，优选使用在沟道形成区域中包括包含铟、元素m(元素m是铝、镓、钇或锡)和锌中的至少一个的氧化物的晶体管。这种os晶体管具有关态电流极低的特性。因此，尤其是在作为设置在像素电路中的晶体管使用os晶体管时，可以长期间保持写入到像素电路的模拟数据，所以是优选的。
[0048]
层12上设置有层11。层11设置有多个显示元件61和多个元件62。层11中包括显示元件61及元件62的像素63以矩阵状排列。在本实施方式中，对一个像素63包括六个元件(三个显示元件61和三个元件62)的情况进行说明。也就是可以说，像素63包括六个子像素。
[0049]
图1b示出一个像素63包括显示元件61r、显示元件61g及显示元件61b这三个显示元件61的例子。
[0050]
像素63可以采用包括多个彼此发射不同颜色的光的显示元件的结构。例如，当包括三种颜色的显示元件时，可以采用红色(r)、绿色(g)、蓝色(b)这三种颜色的发光器件或
者黄色(y)、青色(c)及品红色(m)这三种颜色的发光器件等。
[0051]
例如，显示元件61r可以使用发射红色光的发光器件。显示元件61g可以使用发射绿色光的发光器件。显示元件61b可以使用发射蓝色光的发光器件。
[0052]
作为显示元件61，优选使用oled(organic light emitting diode)、qled(quantum-dot light emitting diode)等el元件。作为显示元件所包含的发光物质(也记作发光材料)，可以举出发射荧光的物质(荧光材料)、发射磷光的物质(磷光材料)、无机化合物(量子点材料等)、呈现热活化延迟荧光的物质(热活化延迟荧光(thermally activated delayed fluorescence：tadf)材料)等。注意，作为tadf材料，也可以使用单重激发态与三重激发态间处于热平衡状态的材料。由于这种tadf材料的发光寿命(激发寿命)短，所以可以抑制发光器件中的高亮度区域的效率降低。
[0053]
另外，作为显示元件61，也可以采用micro led(light emitting diode)等led。
[0054]
图1b示出像素63还包括元件62x_1、元件62x_2及元件62x_3这三个元件62的例子。
[0055]
元件62可以使用一种或多种元件。元件62可以使用发光器件或受光器件(也称作受光元件)等传感器件(也称作传感器元件)等。具体而言，元件62可以采用发射白色光的发光器件、发射黄色光的发光器件、发射红外光(包括近红外光)的发光器件、检测可见光的受光器件及检测红外光的受光器件等。
[0056]
例如，显示装置10或包括显示装置10的电子设备可以利用元件62检测出使用者的眨眼、黑睛的动作及眼皮的动作中的一个或多个。
[0057]
通过作为元件62使用受光器件，显示装置10可以拍摄眼睛周围、眼睛表面或眼睛内部(眼底等)。例如，通过作为元件62使用检测红外光的受光器件，可以检测眨眼
·
眼皮的动作、黑睛的动作中的一个或多个。另外，检测可见光的受光器件可以用于眼底诊断、眼疲劳检测等。可以利用可见光和红外光中的一方或双方检测血红蛋白量，有时利用可见光和红外光的双方可以提高检测精度。将在实施方式2中对该功能进行详细说明。
[0058]
另外，例如，显示装置10或电子设备可以具有通过使用元件62所包括的器件测量力、位移、位置、速度、加速度、角速度、转速、距离、磁、温度、化学物质、时间、电场、电流、电压、电力、辐射线、流量、湿度、倾斜度、振动、气味、健康状态、脉搏、体温、血氧浓度和动脉血氧饱和度中的至少一个的功能。
[0059]
另外，作为显示装置10或电子设备所具有的功能，例如可以举出劣化校正功能、加速度传感器功能、气味传感器功能、健康状态检测功能、脉搏检测功能、体温检测功能、脉搏血氧测量功能或血氧浓度测量功能等。
[0060]
劣化校正功能例如有对显示元件61的劣化进行校正的功能。更具体而言，当显示元件61g所使用的材料的可靠性低时，元件62采用与显示元件61g同样的结构，由此可以形成像素63中设置有两个显示元件61g的结构。通过采用该结构，可以增大显示元件61g的发光面积。例如，显示元件61g的发光面积为两倍时，可以使可靠性提高两倍左右。或者，也可以采用如下结构：通过在像素63中设置两个显示元件61g，当其中一个显示元件61g因劣化等变为非发光的情况下，可以使用另一个显示元件61g补偿上述显示元件61g的发光。
[0061]
注意，虽然以上示出显示元件61g，显示元件61b及显示元件61r也可以具有同样的结构。
[0062]
加速度传感器功能、气味传感器功能、健康状态检测功能、脉搏检测功能、体温检
测功能、脉搏血氧仪的功能及血氧浓度测量功能可以通过分别在元件62中设置检测所需的传感器件来实现。另外，可以说显示装置10或电子设备可以根据作为元件62设置的传感器件来实现各种功能。
[0063]
如上所述，通过利用元件62赋予各种功能，可以将包括像素63的显示装置称作多功能显示装置或多功能面板。另外，利用元件62的功能可以为一个或两个以上，实施者可以适当地选择最合适的功能。
[0064]
作为可用于元件62的受光器件，例如可以举出pn型或pin型的光电二极管。受光器件被用作检测出入射到受光器件的光来产生电荷的光电转换器件(也称为光电转换元件)。受光器件所产生的电荷量取决于入射到受光器件的光量。
[0065]
尤其是，作为受光器件，优选使用具有包含有机化合物的层的有机光电二极管。有机光电二极管容易实现薄型化、轻量化及大面积化，且形状及设计的自由度高，由此可以应用于各种各样的显示装置。
[0066]
在本发明的一个方式中，使用有机el器件作为发光器件，并使用有机光电二极管作为受光器件。有机el器件及有机光电二极管能够形成在同一衬底上。因此，可以将有机光电二极管安装在使用有机el器件的显示装置中。
[0067]
显示装置10中，像素63包括发光器件及受光器件。显示装置10中，像素63具有受光功能，由此可以边显示图像边拍摄或检测对象物。例如，不仅是在显示装置10所包括的所有显示元件61显示图像，一部分的显示元件61可以作为光源发射光，剩下的显示元件61也可以显示图像。
[0068]
显示装置10的显示部15中发光器件以矩阵状配置，可以以显示部15显示图像。另外，显示部15中受光器件以矩阵状配置，显示部除了具有图像显示功能之外还具有拍摄功能及感测功能中的一方或双方。显示部15可以使用图像传感器。也就是说，可以通过以显示部15检测光来拍摄图像或定期监视图像来检测对象物的动作(眼睛、眼睑或眼球的动作)。再者，显示装置10可以将发光器件用作传感器的光源。因此，不需要与显示装置10另行设置受光部及光源，由此可以减少电子设备的构件数量。
[0069]
例如，元件62x_1可以使用发射红外光(ir)的发光器件。元件62x_2可以使用检测可见光的受光器件。元件62x_3可以使用检测红外光的受光器件。
[0070]
在该情况下，优选元件62x_2可以检测显示元件61r、显示元件61g及显示元件61b中的一个或多个所发射的光。
[0071]
另外，优选元件62x_3可以检测元件62x_1发射的红外光。
[0072]
注意，像素63不局限于具有六种元件的结构。例如，元件62x_1也可以使用检测可见光的受光器件，元件62x_2及元件62x_3可以使用检测红外光的受光器件。
[0073]
在该情况下，优选元件62x_1可以检测显示元件61r、显示元件61g及显示元件61b中的一个或多个所发射的光。另外，元件62x_2及元件62x_3检测与显示装置10另行设置的光源发射的红外光。
[0074]
本发明的一个方式的显示装置可以使刷新频率可变。例如，可以根据显示在显示装置上的内容调整刷新频率(例如，在1hz以上且240hz以下的范围内进行调整)来降低功耗。另外，可以根据该刷新频率改变受光器件的驱动频率。例如，在显示装置的刷新频率为120hz时，可以将受光器件的驱动频率设定为高于120hz的频率(典型的是240hz)。通过采用
该结构，可以实现低功耗并可以提高受光器件的响应速度。
[0075]
《《显示装置的结构例子2》》图2a及图2b是图1a及图1b所示的显示装置10的变形例。下面说明与图1a及图1b所示的结构不同的结构。
[0076]
图2a及图2b所示的显示装置10包括层11、层12及层13。层13设置有驱动电路30及功能电路40。层13包括沟道形成区22包含硅的晶体管21。层12包括沟道形成区54包含金属氧化物的晶体管52。
[0077]
驱动电路30例如包括栅极驱动电路、源极驱动电路等。此外，还可以包括运算电路、存储电路、电源电路等中的一个或多个。由于可以以与显示部15重叠的方式配置栅极驱动电路、源极驱动电路及其他电路，因此与排列地配置上述电路及显示部15的情况相比，可以使显示装置10的显示部15的外围的非显示区域(也称为边框)的宽度极小，而可以实现小型的显示装置10。
[0078]
功能电路40例如具有作为应用处理器的功能，该应用处理器用来控制显示装置10中的用于控制各电路的信号。另外，功能电路40也可以包括用来校正cpu、gpu等加速器等的图像数据的电路。另外，功能电路40也可以包括具有作为接口的功能的lvds(low voltage differential signaling：低压差分信号)电路、mipi(mobile industry processor interface：移动产业处理器接口)电路及/或d/a(digital to analog：数字模拟)转换电路等，该接口用来从显示装置10的外部接收图像数据等。另外，功能电路40也可以包括用来压缩、拉伸图像数据的电路及/或电源电路等。
[0079]
《《显示装置的结构例子3》》图3a及图3b是图2a及图2b所示的显示装置10的变形例。下面说明与图2a及图2b所示的结构不同的结构。
[0080]
图3a及图3b所示的显示装置10包括层11、层12及层13。层13设置有驱动电路30及功能电路40。层12及层13都包括沟道形成区22包含硅的晶体管21。
[0081]
优选层12及层13的双方都采用si晶体管，由此可以利用同样的制造工艺由同种类的材料形成。另外，如上所述，si晶体管可以提高晶体管的通态电流，由此可以实现能够进行高速工作的显示装置。
[0082]
《《显示装置的结构例子4》》图4a及图4b是图3a及图3b所示的显示装置10的变形例。下面说明与图3a及图3b所示的结构不同的结构。
[0083]
图4a及图4b所示的显示装置10包括层11、层12及层13。层13设置有驱动电路30及功能电路40。层12及层13都包括沟道形成区54包含金属氧化物的晶体管52。
[0084]
优选层12及层13的双方都采用os晶体管，由此可以利用同样的制造工艺由同种类的材料形成。另外，如上所述，os晶体管可以降低晶体管的关态电流，从而可以降低功耗，所以适用于需要长时间保持数据等的显示装置。
[0085]
接着，参照图5对之前说明的驱动电路30及功能电路40的具体结构例子进行说明。图5是示出在显示装置10中使像素电路51、驱动电路30及功能电路40连接的多个布线及总线等的方框图。
[0086]
本发明的一个方式的显示装置10可以具有层叠显示元件61、像素电路51和驱动电
路30及功能电路40的结构，所以可以大幅度地提高像素的开口率(有效显示面积比)。例如，可以使像素的开口率为40％以上且小于100％，优选为50％以上且95％以下，更优选为60％以上且95％以下。此外，能够极高密度地配置像素电路51，由此可以使像素具有极高的清晰度。例如，显示装置10的显示部(层叠有像素电路51和显示元件61的区域)可以以20000ppi以下或30000ppi以下且2000ppi以上、优选为3000ppi以上、更优选为5000ppi以上、进一步优选为6000ppi以上的清晰度配置像素。
[0087]
这种显示装置10清晰度极高，因此适合用于头戴显示器等vr用设备或眼镜型ar用设备。例如，因为显示装置10具有清晰度极高的显示部，所以在通过透镜观看显示装置10的显示部的结构中，即使用透镜放大显示部也看不到像素，由此可以实现具有高度沉浸感的显示。另外，不局限于此，显示装置10适合用于具有较小型显示部的电子设备。例如，适合用于智能手表(注册商标)等可穿戴式电子设备的显示部。
[0088]
注意，在作为显示装置10中的晶体管21的材料使用单晶硅时，显示部15的尺寸可以为对角线0.1英寸以上且5英寸以下，优选为对角线0.5英寸以上且3英寸以下，更优选为1英寸以上且2英寸以下。本发明的一个方式的显示装置10可以使边框宽度极窄，因此例如在设置有层12的尺寸为对角线1英寸时，与对角线0.5英寸的尺寸相比可以提取4倍左右的光量，所以是优选的。
[0089]
另外，图5所示的显示装置10中，层12中多个像素电路51以矩阵状配置。另外，图5所示的显示装置10中，层13中配置有驱动电路30及功能电路40。作为驱动电路30的一个例子，其包括源极驱动器电路31、数字模拟转换电路32、栅极驱动器电路33及电平转换器34。作为一个例子，功能电路40包括存储装置41、gpu42(ai加速器)、el校正电路43、时序控制器44、cpu45、传感器控制器46及电源电路47。功能电路40具有作为应用处理器的功能。
[0090]
另外，在图5的显示装置10中，驱动电路30所包括的电路及功能电路40所包括的电路各自采用例如与总线bsl电连接的结构。
[0091]
源极驱动电路31例如具有对像素电路51发送图像数据的功能。因此，源极驱动电路31通过布线sl与像素电路51电连接。
[0092]
数字模拟转换电路32例如具有将被gpu、校正电路等进行数字处理的图像数据转换为模拟数据的功能。转换成模拟数据的图像数据通过源极驱动电路31被发送到像素电路51。注意，数字模拟转换电路32也可以包括在源极驱动电路31，也可以采用对源极驱动电路31、数字模拟转换电路32、像素电路51依次发送图像数据的结构。
[0093]
栅极驱动电路33例如具有在像素电路51中选择图像数据的发送对象的像素电路的功能。因此，栅极驱动电路33通过布线gl与像素电路51电连接。
[0094]
电平转换器34例如具有将对源极驱动电路31、数字模拟转换电路32、栅极驱动电路33等输入的信号转换为适当的电平的功能。
[0095]
存储装置41例如具有储存显示在像素电路51上的图像数据的功能。注意，存储装置41可以具有作为数字数据或模拟数据储存图像数据的结构。
[0096]
另外，当在存储装置41中储存图像数据时，优选作为存储装置41使用非易失性存储器。此时，作为存储装置41例如可以使用nand型存储器等。
[0097]
另外，当在存储装置41中储存gpu42，el校正电路43，cpu45等所产生的暂时数据时，优选作为存储装置41使用易失性存储器。此时，作为存储装置41例如可以使用sram
(static random access memory：静态随机存取存储器)、dram(dynamic random access memory：动态随机存取存储器)等。
[0098]
gpu42例如具有进行用来将从存储装置41读出的图像数据输出到像素电路51的处理的功能。尤其是，由于gpu42具有进行并行流水线处理的结构，所以能够高速地处理输出到像素电路51上的图像数据。另外，gpu42还可以被用作用来对被编码的图像进行复制的译码器。
[0099]
另外，功能电路40也可以包括能够提高显示装置10的显示品质的多个电路。作为该电路，例如也可以设置校正电路(调色、调光)，其中检测显示装置10所显示的图像的颜色不均匀，校正该颜色不均匀而实现最合适的图像。另外，在将使用有机el的发光器件用作显示元件时，也可以在功能电路40中设置el校正电路。功能电路40例如包括el校正电路43。
[0100]
另外，上述所说明的图像校正也可以利用人工智能。例如，也可以对流过像素电路的电流(或施加到像素电路的电压)进行监视及取得，由图像传感器等取得显示的图像，将电流(或电压)和图像用作人工智能的运算(例如，人工神经网络等)的输入数据，基于其输出结果判断该图像要不要校正。
[0101]
另外，人工智能的运算可以不但应用于图像校正而且应用于提高图像数据的分辨率的上转换处理(下转换处理)。作为一个例子，在图5的gpu42中示出用来进行各种校正运算(颜色不均匀校正42a、上转换42b等)的方块。
[0102]
时序控制器44例如具有改变显示图像的帧率的功能。例如，当在显示装置10显示静态图像时，可以通过使用时序控制器44降低帧率来进行驱动，另外，例如，当在显示装置10显示动态图像时，可以通过使用时序控制器44提高帧率来进行驱动。
[0103]
cpu45例如具有进行操作系统的执行、数据的控制、各种运算或程序的执行等通用处理的功能。cpu45例如具有进行如下指令的功能，即存储装置41中的图像数据的写入工作或读出工作、图像数据的校正工作、对于后述传感器的工作等的指令。另外，例如，cpu45也可以具有向功能电路40所包括的电路中的至少一个发送控制信号的功能。
[0104]
传感控制器46例如具有控制传感器的功能。另外，在图5中，作为用来与该传感器电连接的布线，示出布线sncl。
[0105]
该传感器例如可以为能够设置在显示部中的触摸传感器。或者，该传感器例如可以为照度传感器。
[0106]
电源电路47例如具有生成对像素电路51、驱动电路30及功能电路40所包括的电路等供应的电压的功能。注意，电源电路47也可以具有选择要供应电压的电路的功能。例如，在显示静态图像的期间，通过使电源电路47停止向cpu45、gpu42等供应电压，可以降低显示装置10整体的功耗。
[0107]
如上所述，本发明的一个方式的显示装置可以具有层叠有发光器件及传感器件与电路器件(像素电路、驱动电路、功能电路等)的结构。由于可以以与像素电路重叠的方式配置作为外围电路的驱动电路及功能电路并可以使边框的宽度极小，因此可以实现显示装置的小型化。另外，本发明的一个方式的显示装置通过采用层叠各电路的结构可以缩短连接各电路之间的布线，因此可以实现显示装置的轻量化。另外，本发明的一个方式的显示装置可以包括像素的清晰度得到提高的显示部，因此可以实现显示品质优异的显示装置。
[0108]
本实施方式所示的结构例子及对应该结构例子的附图等的至少一部分可以与其
他结构例子或附图等适当地组合。
[0109]
(实施方式2)在本实施方式中，参照附图对本发明的一个方式的显示装置进行说明。
[0110]
图6a是示出显示装置980与使用者的眼睛的位置关系的截面示意图。显示装置980包括多个发光器件和多个传感器件。
[0111]
来自显示装置980中的发光器件的发光951通过光学系统950照射眼睛而眼睛反射的光被传感器件接收。显示装置980可以拍摄眼睛周围、眼睛表面或眼睛内部(眼底等)。
[0112]
例如，图6a所示的显示装置980包括发光器件及传感器件，所以可以通过光学系统950拍摄眼底获取视网膜图案的图像数据。但是，利用光学系统950调节焦点时，难以拍摄其他部分。例如，当将焦点对准眼底时，眼睛周围等失焦而几乎无法拍摄。
[0113]
本发明的一个方式的显示装置在像素中包括发光器件及受光器件。本发明的一个方式的显示装置中，像素具有受光功能，所以可以在显示图像的同时检测对象物的接触或接近。例如，不仅可以利用显示装置所包括的子像素显示图像，部分子像素还可以作为光源发射光，其他一部分的子像素可以进行光检测，剩下的子像素也可以显示图像。
[0114]
本发明的一个方式的显示装置的显示部中受发光器件和发光器件以矩阵状配置，由此可以以该显示部显示图像。该显示部中受光器件以矩阵状配置，显示部除了具有图像显示功能之外还具有拍摄功能及感测功能中的一方或双方。显示部可以使用图像传感器。也就是说，可以通过以显示部检测光来拍摄图像或定期监视图像来检测对象物的动作(眼睛、眼睑或眼球的动作)。再者，本发明的一个方式的显示装置可以将发光器件用作传感器的光源。因此，不需要与显示装置另行设置受光部及光源，由此可以减少电子设备的构件数量。
[0115]
首先，参照图6a及图6b对使用者的眨眼
·
眼皮的动作的检测方法进行说明。
[0116]
《《眨眼
·
眼皮的动作》》使显示装置980发射近红外光。该近红外光通过光学系统950照射使用者的眼睛或使用者的眼睛附近。被反射的光再次通过光学系统950入射到显示装置980。由此，可以检测对象物的状态。
[0117]
另外，图6b是说明使用者的眼睛及使用者眼睛的周围的示意图。图6b示出使用者的眉毛960、使用者的眼皮(上眼皮966及下眼皮967)、使用者的睫毛961、使用者的瞳孔962、使用者的角膜963及使用者的巩膜965。显示装置980具有检测选自图6b所示的使用者的眉毛960、使用者的眼皮(上眼皮966及下眼皮967)、使用者的睫毛961、使用者的瞳孔962、使用者的角膜963和使用者的巩膜965中的任一个或多个的功能。
[0118]
例如，本发明的一个方式的显示装置可以使用显示装置980检测图6b所示的使用者的眼睛或使用者的眼睛附近的状态。例如，在使用者闭眼皮(上眼皮966及下眼皮967)时，近红外光照射到眼皮的表面，即皮肤。另外，在睁眼皮时，近红外光照射到眼球的表面。皮肤即眼球表面的反射率不同，所以被反射的近红外光强度不同。通过连续地监视该状态，显示装置980可以检测出眨眼的次数及眨眼一次所需的时间中的一方或双方。
[0119]
在长时间观看显示器时，有时眨眼次数减少。另外，在使用者疲劳时，有时眨眼的间隔变长或一次眨眼所需的时间变长。
[0120]
本发明的一个方式的显示装置中，可以从单位时间的使用者的眨眼次数和一次眨
眼所需的时间中的一方或双方推测使用者的疲劳度。
[0121]
《《黑睛的动作》》接着，说明利用黑睛运动的方法。在将红外光的圆形斑点照射到角膜(例如，图6b所示的角膜963)与巩膜(例如，图6b所示的巩膜965)的边界区域时，随着眼球运动而在照射红外光斑点的范围内覆盖角膜的区域与覆盖巩膜的区域的比例变化。在覆盖角膜的区域和覆盖巩膜的区域中，来自覆盖巩膜的区域的反射率大得多，所以随着眼球运动而反射光量变化。通过测量该变化，可以检测使用者看哪个方向。
[0122]
《《巩膜反射法》》接着，说明巩膜反射法。从显示装置980发射近红外光。该近红外光透过光学系统950照射到使用者的眼睛。被反射的光再次透过该光学系统950入射到显示装置980。由此，可以检测对象物的状态。在看所显示的影像的情况下，在动作速度快的影像时视线转移。在视线转移时眼球运动。在眼球运动时，照射红外光的覆盖角膜的区域与覆盖巩膜的区域的比例变化，所以可以监视反射光的成分而检测眼球的运动。就是说，本发明的一个方式的显示装置具有眼球追踪的功能。
[0123]
通过使用眼球追踪检测使用者的视线，可以推测使用者的注视的区域。并且，通过可变速率着色降低使用者注视区域以外的分辨率，可以减少显示装置980的运算量，由此可以提供功耗得到降低的显示装置。
[0124]
本发明的一个方式的显示装置中由于显示装置980采用包括发光器件和传感器件的双方的结构，所以可以减少构件个数。
[0125]
接着，参照图6a及图6c说明使用者的眼睛的眼底诊断。
[0126]
《《眼底诊断》》如图6a所示，使用者的眼睛由晶状体942、视网膜941、视神经943、玻璃体947、脉络膜948及角膜等构成。注意，角膜与晶状体间有瞳孔，但是为了简化图像，未示出角膜及瞳孔。睫状体是从虹膜延伸的组织，从睫状体延伸的组织为脉络膜948。虹膜与瞳孔像相机光圈那样调节照射至视网膜941的光。通常视网膜941的模样，也称作视网膜图案，基本上从出生到死亡不发生变化，因此可以利用视网膜图案进行个人识别等。利用显示装置980获得的视网膜图案即使远程也可以进行眼睛的诊断。
[0127]
另外，通过调整光学系统950，显示装置980可以不将焦点对准眼底而检测出使用者的眨眼、黑睛的动作及眼皮的动作中的一个或多个。也就是说，显示装置980可以检测眼疲劳。
[0128]
接着，图6c示出用本发明的一个方式的显示装置拍摄的右眼的视网膜图案。视网膜941可以观察到视神经乳头944、静脉945、动脉946、黄斑、中央凹等。图6c中，为了便于区分静脉945和动脉946，以比动脉946粗的实线示出静脉945。视神经乳头944是指视神经943与视网膜941的边界部分，静脉945或动脉946以从视神经乳头944扩张的方式配置。此外，眼底是指眼球后侧的部分，将视网膜941、玻璃体947、脉络膜948、视神经乳头944总称为眼底。左眼的视神经乳头944位于视网膜图案的左侧，与图6c的右眼的视网膜图案为左右翻转的视网膜图案。
[0129]
要想利用显示装置980的传感器件获得眼底的视网膜图案需要使瞳孔张开。为了使瞳孔张开而拍摄眼底，按照以下顺序改变显示。逐渐调暗显示装置980的显示屏暗以使使
用者的眼睛适应变暗。在16.7ms以下的短时间内调亮显示屏进行拍摄。然后，使显示屏逐渐恢复至原来的亮度。
[0130]
另外，还可以利用显示装置980检测使用者的眼疲劳度。在一定期间内调亮显示屏进行拍摄时，如果使用者眨眼则无法对眼部进行拍摄，所以可以通过检测眨眼次数、时序或闭眼时间来根据眨眼次数的多少、眨眼间隔、闭眼时间等使用利用了ai(artificialintelligence：人工智能)的系统推测眼疲劳度。
[0131]
另外，在将显示装置980的显示屏调暗的期间，可以进行多次拍摄来检测使用者的眼疲劳度。通过进行多次拍摄来检测视网膜血管的搏动，可以使用利用ai的系统进一步判断使用者的稳定状态或紧张状态。另外，还可以使用利用ai的系统通过由显示装置980得到的各种数据进行高血压的诊断或糖尿病的诊断等。在使用利用ai的系统的情况下，显示装置980搭载控制电路。控制电路使用cpu或gpu。另外，控制电路还可以使用将cpu和gpu统合为一个芯片的apu(accelerated processing unit：加速处理器)。另外，还可以使用组装有ai系统的ic(也称为推论芯片)。组装有ai系统的ic有时也被称为进行神经网络运算的电路(微处理器)。
[0132]
另外，在调暗显示装置980的显示屏的期间，也可以通过在显示装置980的屏幕上显示引人注目的图案来控制眼球的方向。
[0133]
显示装置980与眼表面(例如角膜)的距离优选为5cm以下，更优选为2cm以下。为了实现该位置关系在显示装置980与眼睛间设置短焦距光学系统950。
[0134]
当利用光学系统950将图像扩大10倍进行显示时，例如，在显示装置980的显示屏为对角线1英寸左右大小、分辨率(清晰度)为2450ppi左右的情况下，传感器像素的间距为10.4μm左右。视网膜的静脉945或动脉946的血管直径约小于100μm，可以利用该显示装置980进行拍摄。
[0135]
本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。
[0136]
(实施方式3)在本实施方式中，说明可用于像素电路51的像素电路的结构例子及驱动方法例子。
[0137]
图7a所示的像素电路51a包括晶体管52a、晶体管52b及电容器53。图7a中示出与像素电路51a连接的显示元件61。另外，像素电路pix1与布线sl、布线gl、布线ano及布线vcom电连接。
[0138]
晶体管52a中，栅极与布线gl电连接，源极和漏极中的一方与布线sl电连接，另一方与晶体管52b的栅极及电容器c1的一个电极电连接。晶体管52b中，源极和漏极中的一方与布线ano电连接，另一方与显示元件61的阳极电连接。电容器c1的另一个电极与显示元件61的阳极电连接。显示元件61的阴极与布线vcom电连接。
[0139]
图7b所示的像素电路51b是对像素电路51a追加晶体管52c的结构。另外，像素电路51b与布线v0电连接。
[0140]
图7c所示的像素电路51c是上述像素电路51a的晶体管52a及晶体管52b采用一对栅极彼此电连接的晶体管时的例子。另外，图7d所示的像素电路51d是在像素电路51b中采用该晶体管时的例子。因此，可以增大晶体管能够流过的电流。注意，在此示出所有晶体管
采用一对栅极电连接的晶体管，但是不局限于此。另外，也可以采用包括一对栅极且该一对栅极分别与不同布线电连接的晶体管。例如，通过使用一方栅极与源极电连接的晶体管，可以提高可靠性。
[0141]
图8a所示的像素电路51e是对上述51b追加了晶体管52d的结构。另外，像素电路51e与用作三根栅极线的布线(布线gl1、布线gl2及布线gl3)电连接。
[0142]
晶体管52d中，栅极与布线gl3电连接，源极和漏极中的一方与晶体管52b的栅极电连接，另一方与布线v0电连接。另外，晶体管52a的栅极与布线gl1电连接，晶体管52c的栅极与布线gl2电连接。
[0143]
通过同时使晶体管52c及晶体管52d处于导通状态，晶体管52b的源极及栅极成为相同电位，所以可以使晶体管52b处于非导通状态。由此，可以强制性地遮断流过显示元件61的电流。这种像素电路是在使用交替地设置显示期间及关灯期间的显示方法时优选的。
[0144]
图8b所示的像素电路51f具有对上述像素电路51e追加电容器53a时的例子。电容器53a被用作保持电容器。
[0145]
图8c所示的像素电路51g及图8d所示的像素电路51h分别是上述像素电路51e或像素电路51f使用包括一对栅极的晶体管时的例子。晶体管52a、晶体管52c、晶体管52d采用一对栅极彼此电连接的晶体管，晶体管52b采用一方栅极与源极电连接的晶体管。
[0146]
本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。
[0147]
(实施方式4)在本实施方式中，参照图9至图14对本发明的一个方式的显示装置进行说明。
[0148]
本实施方式的显示装置可以为高清晰的显示装置。，例如可以将本实施方式的显示装置用作手表型或手镯型等信息终端设备(可穿戴设备)以及头戴显示器等vr用设备、眼镜型ar用设备等可戴在头上的可穿戴设备的显示部。
[0149]
[显示模块]图9a示出显示模块280的立体图。显示模块280包括显示装置100a及fpc290。注意，显示模块280所包括的显示装置不局限于显示装置100a，也可以是将在后面说明的显示装置100b至显示装置100e中的任意个。
[0150]
显示模块280包括衬底291及衬底292。显示模块280包括显示部281。显示部281是显示模块280中的图像显示区域，并可以看到来自设置在下述像素部284中的各像素的光。
[0151]
图9b是示意性地示出衬底291侧的结构的立体图。衬底291上层叠有电路部282、电路部282上的像素电路部283及像素电路部283上的像素部284。此外，衬底291的不与像素部284重叠的部分上设置有用来连接到fpc290的端子部285。端子部285与电路部282通过由多个布线构成的布线部286电连接。
[0152]
像素部284包括周期性地排列的多个像素284a。在图9b的右侧示出一个像素284a的放大图。像素284a包括六个元件。像素284a包括发光颜色彼此不同的发光器件130a、130b、130c。像素284a还包括元件130d、130e、130f。元件130d、130e、130f相当于实施方式1说明的元件62，例如，可以使用发光器件或传感器件。一个像素包括的元件个数及排列方法不局限于此。
[0153]
像素284a由六个子像素构成。如此，包括多个子像素的像素中，难以实现高开口
率。或者，难以实现使用包括多个子像素的像素的清晰度高的显示装置。鉴于上述问题，在本发明的一个方式的显示装置的制造方法中，不利用具有精细图案的金属掩模形成岛状的el层，而是在整个面上沉积el层之后通过加工来形成岛状的el层。由此，可以实现以前无法实现的高清晰显示装置或高开口率显示装置。再者，由于可以按每个颜色分别形成el层，所以可以实现极为鲜明、对比度高且显示品质高的显示装置。再者，可以实现安装有受光器件且具有光检测功能的高清晰显示装置或高开口率显示装置。
[0154]
例如，通过使用金属掩模(也称作荫罩)的真空蒸镀法可以沉积岛状发光层。但是，在该方法中，因金属掩模的精度、金属掩模与衬底的位置错开、金属掩模的弯曲及蒸汽的散射等导致的沉积的膜的轮廓的扩大等各种影响产生岛状的发光层的形状及位置从设计离开，显示装置的高清晰化及高开口率化很困难。
[0155]
在本发明的一个方式的显示装置的制造方法中，形成岛状像素电极(也称作下部电极)，在整个面上形成包括发射第一颜色的光的发光层的第一层(也可以称作el层或el层的一部分)之后，通过加工第一层形成岛状的第一层。接着，与第一层同样地，在整个面上形成包括发射第二色的光的发光层的第二层(可以称作el层或el层的一部分)，通过对第二层进行加工形成岛状的第二层。
[0156]
关于相邻的发光器件的间隔，例如在使用金属掩模的形成方法中，该间隔小于10μm是很困难的，但是通过上述方法，可以将该间隔缩小到3μm以下、2μm以下或1μm以下。
[0157]
此外，与使用金属掩模的情况相比，还可以使el层本身的图案(也称为加工尺寸)极小。另外，例如在使用金属掩模分别形成el层时，el层的中央部及端部的厚度不同，所以el层的面积中的能够作为发光区域使用的有效面积变小。另一方面，在上述制造方法中，通过加工沉积为均匀厚度的膜来形成el层，所以可以使el层的厚度相同，即使使用微细图案也可以使用图案中的几乎整体的面积作为发光区域。因此，可以制造兼具高清晰度及高开口率的显示装置。
[0158]
在此，第一层及第二层都至少包括发光层，优选由多个层构成。具体而言，优选在发光层上包括一个以上的层。通过在发光层和牺牲层之间包括其他层，可以抑制显示装置的制造工序中发光层露出在最表面上，可以减轻发光层受到的损伤。由此可以提高发光器件的可靠性。
[0159]
注意，在分别发射不同颜色光的发光器件中，不需要分别形成构成el层的所有层，也可以通过同一工序沉积一部分层。在本发明的一个方式的显示装置的制造方法中，在根据颜色将构成el层的一部分层形成为岛状之后，形成各颜色的发光器件间共同的构成el层的其他层(例如，载流子注入层)以及公共电极(也可以称为上部电极)。
[0160]
受光器件等传感器件也可以采用与发光器件同样的制造方法。受光器件所包括的岛状活性层(也称为光电转换层)不是使用具有精细图案的金属掩模形成而是在整个面上沉积成为活性层的膜之后通过进行加工而形成，所以可以以均匀厚度形成岛状的活性层。
[0161]
本实施方式的显示装置的像素中，包括发光器件或受光器件的子像素可以采用包括一边为1μm以上至10μm以下的发光区域或受光区域的结构。另外，像素还可以采用包括相邻的两个子像素间的距离小于1μm的区域的结构。
[0162]
像素电路部283包括周期性地排列的多个像素电路283a。
[0163]
一个像素电路283a控制一个像素284a所包括的三个发光器件的发光。一个像素电
路283a也可以由六个控制元件的驱动的电路构成。例如，像素电路283a可以采用对于一个发光器件至少具有一个选择晶体管、一个电流控制用晶体管(驱动晶体管)和电容器的结构。此时，选择晶体管的栅极被输入栅极信号，源极或漏极中的一方被输入源极信号。由此，实现有源矩阵型显示装置。
[0164]
电路部282包括用于驱动像素电路部283的各像素电路283a的电路。例如，优选包括栅极线驱动电路和源极线驱动电路中的一方或双方。此外，还可以具有运算电路、存储电路和电源电路等中的至少一个。
[0165]
fpc290用作从外部向电路部282供应视频信号或电源电位等的布线。此外，也可以在fpc290上安装ic。
[0166]
显示模块280可以采用像素部284的下侧重叠设置有像素电路部283和电路部282中的一方或双方的结构，所以可以使显示部281具有极高的开口率(有效显示面积比)。例如，显示部281的开口率可以为40％以上且低于100％，优选为50％以上且95％以下，更优选为60％以上且95％以下。此外，能够极高密度地配置像素284a，由此可以使显示部281具有极高的清晰度。例如，显示部281优选以2000ppi以上、更优选为3000ppi以上、进一步优选为5000ppi以上、更进一步优选为6000ppi以上且20000ppi以下或30000ppi以下的清晰度配置像素284a。
[0167]
这种显示模块280非常清晰，所以适合用于头戴式显示器等vr用设备或眼镜型ar用设备。例如，因为显示模块280具有清晰度极高的显示部281，所以在透过透镜观看显示模块280的显示部的结构中，即使用透镜放大显示部也使用者看不到像素，由此可以实现具有高度沉浸感的显示。此外，显示模块280还可以应用于具有相对较小型的显示部的电子设备。例如，适合用于手表型设备等可穿戴式电子设备的显示部。
[0168]
[显示装置100a]图10a所示的显示装置100a包括衬底301、发光器件130a、130b、130c、电容器240及晶体管310。
[0169]
衬底301相当于图9a及图9b中的衬底291。
[0170]
晶体管310是在衬底301中具有沟道形成区域的晶体管。作为衬底301，例如可以使用如单晶硅衬底等半导体衬底。晶体管310包括衬底301的一部分、导电层311、低电阻区域312、绝缘层313及绝缘层314。导电层311被用作栅电极。绝缘层313位于衬底301与导电层311之间，并被用作栅极绝缘层。低电阻区域312是衬底301中掺杂有杂质的区域，并被用作源极和漏极中的一个。绝缘层314覆盖导电层311的侧面。
[0171]
此外，在相邻的两个晶体管310之间，以嵌入衬底301的方式设置有元件分离层315。
[0172]
此外，以覆盖晶体管310的方式设置有绝缘层261，并绝缘层261上设置有电容器240。
[0173]
电容器240包括导电层241、导电层245及位于它们之间的绝缘层243。
[0174]
导电层241设置在绝缘层261上，并嵌入绝缘层254中。导电层241通过嵌入绝缘层261中的插头271与晶体管310的源极和漏极中的一个电连接。绝缘层243覆盖导电层241而设置。导电层245设置在隔着绝缘层243与导电层241重叠的区域中。
[0175]
以覆盖电容器240的方式设置有绝缘层255a，绝缘层255a上设置有绝缘层255b。
[0176]
作为绝缘层255a、绝缘层255b，可以适当地使用氧化绝缘膜、氮化绝缘膜、氧氮化绝缘膜及氮氧化绝缘膜等的各种无机绝缘膜。作为绝缘层255a，优选使用氧化硅膜、氧氮化硅膜、氧化铝膜等氧化绝缘膜或氧氮化绝缘膜。作为绝缘层255b，优选使用氮化硅膜、氮氧化硅膜等氮化绝缘膜或氮氧化绝缘膜。更具体而言，优选的是，作为绝缘层255a使用氧化硅膜，作为绝缘层255b使用氮化硅膜。绝缘层255b优选被用作蚀刻保护膜。或者，作为绝缘层255a也可以使用氮化绝缘膜或氮氧化绝缘膜，作为绝缘层255b也可以使用氧化绝缘膜或氧氮化绝缘膜。虽然在本实施方式中示出绝缘层255b中设置有凹部的例子，但是也可以不在绝缘层255b中设置凹部。
[0177]
绝缘层255b上设置有发光器件130a、130b、130c。在相邻的发光器件间的区域中设置绝缘物。在图10a等中，该区域中设置有绝缘层125及绝缘层125上的绝缘层127。
[0178]
在本实施方式中，示出显示装置为向与形成有发光器件的衬底相反的方向发射光的顶面发射型(顶部发射型)的例子。另外，也可以为向形成有发光器件的衬底一侧发射光的底面发射型(底部发射型)或向双面发射光的双面发射型。
[0179]
发光器件130a、130b、130c分别发射不同颜色的光。在本实施方式中，示出发光器件130a、130b、130c为发射红色(r)、绿色(g)、蓝色(b)这三种颜色的光的组合的例子。
[0180]
发光器件在一对电极间包括el层。在本说明书等中，有时将一对电极中的一方记为像素电极，另一方记为公共电极。在发光器件所包括的一对电极中，一方的电极被用作阳极且另一方的电极被用作阴极。以下以像素电极被用作阳极且公共电极被用作阴极的情况为例进行说明。
[0181]
发光器件130a包括绝缘层255b上的像素电极111a、像素电极111a上的岛状的第一层113a、岛状的第一层113a上的第四层114以及第四层114上的公共电极115。在发光器件130a中，也可以将第一层113a及第四层114统称为el层。
[0182]
发光器件130b包括像素电极111b、第二层113b、第四层114及公共电极115。发光器件130c包括像素电极111c、第三层113c、第四层114及公共电极115。
[0183]
当对发光器件进行截面观察时，具有下部电极(像素电极)的侧面与发光层的侧面一致或大致一致的区域。也可以说，在俯视时下部电极的顶面形状与发光层的顶面形状一致或大致一致。
[0184]
注意，在本说明书等中，“顶面形状大致一致”是指层叠的层与层之间至少轮廓的一部分彼此重叠。例如，包括上层与下层由同一掩模图案或其一部分相同的掩模图案加工而成的情况。但是，实际上有边缘不重叠的情况，有时上层位于下层的内侧或者上层位于下层的外侧，该情况也可以说“顶面形状大致一致”。
[0185]
在各颜色的发光器件中，作为公共电极共同使用相同的膜。各颜色的发光器件中共通的公共电极115与设置在图10b所示的连接部140中的导电层123电连接。导电层123通过插头256与设置在其下方的布线电连接。
[0186]
发光器件的像素电极通过嵌入绝缘层255a、255b中的插头256、嵌入绝缘层254中的导电层241及嵌入绝缘层261中的插头271电连接于晶体管310的源极和漏极中的一个。绝缘层255b的顶面的高度与插头256的顶面的高度一致或大致一致。插头可以使用各种导电材料。
[0187]
注意，在本说明书等中，“a的高度与b的高度一致或大致一致”包括a的高度与b的
高度一致的情况，并且包括由于以a的高度与b的高度一致的方式制造时因制造上的误差而使a的高度与b的高度间有差异的情况。
[0188]
例如，形成绝缘层261，在绝缘层261中设置开口，以填平该开口的方式形成成为插头271的导电层，然后利用化学机械抛光(cmp)法等进行平坦化处理。由此，可以实现插头271的顶面高度与绝缘层261的顶面高度一致或大致一致的结构。
[0189]
作为像素电极和公共电极中位于提取光一侧的电极，使用透过可见光的导电膜。另外，作为不提取光一侧的电极，优选使用发射可见光的导电膜。此外，优选作为提取光一侧的电极使用对可见光具有透过性及反射性的电极(半透过
·
半反射电极)以具有光学微腔谐振器(微腔)的结构。由此，通过使由发光层获得的发光在两电极间共振，可以增强发光器件射出的光。注意，半透过
·
半反射电极可以采用反射电极与对可见光具有透过性的电极(也称为透明电极)的叠层结构。
[0190]
第一层113a、第二层113b及第三层113c优选分别设置为岛状并包括发射不同颜色光的发光层。发光层可以包含一种或多种发光物质。作为发光物质，可以使用发射蓝色、紫色、蓝紫色、绿色、黄绿色、黄色、橙色、红色等可见光的物质以及发射近红外光等不可见光的物质等。
[0191]
作为发光物质，可以举出荧光材料、磷光材料、tadf材料、量子点材料等。
[0192]
作为发光层以外的层，第一层113a、第二层113b以及第三层113c还可以包括包含空穴注入性高的物质(也记作空穴传输性材料)、空穴阻挡材料、电子传输性高的物质(也记作电子传输性材料)、电子注入性高的物质、电子阻挡材料或双极性的物质(也记作电子传输性及空穴传输性高的物质、双极性材料)等的层。
[0193]
发光器件可以使用低分子化合物或高分子化合物，还可以包含无机化合物。构成发光器件的层可以通过蒸镀法(包括真空蒸镀法)、转印法、印刷法、喷墨法、涂敷法等的方法形成。
[0194]
例如，第一层113a、第二层113b以及第三层113c也可以各自包括空穴注入层、空穴传输层、空穴阻挡层、电子阻挡层、电子传输层和电子注入层中的一个以上。
[0195]
在el层中，作为在各发光器件中共同形成的层，可以使用空穴注入层、空穴传输层、空穴阻挡层(有时也称为空穴抑制层)、电子阻挡层(有时也称为电子抑制层)、电子传输层和电子注入层中的一个以上。例如，作为第四层114也可以形成载流子注入层(空穴注入层或电子注入层)。注意，也可以按每个颜色分别形成el层的所有层。也就是说，el层也可以不包括在各颜色的发光器件中共同形成的层。
[0196]
第一层113a、第二层113b及第三层113c优选分别包括发光层及发光层上的载流子传输层。由此，通过抑制在显示装置的制造工序中发光层露出在最表面，可以降低发光层受到的损伤。由此，可以提高发光器件的可靠性。
[0197]
在制造串联结构的发光器件时，在两个发光单元之间设置中间层。中间层具有在一对电极间施加电压时将电子注入到两个发光单元且将空穴注入到另一方的功能。中间层也可以称作电荷产生层。
[0198]
像素电极111a、111b、111c、第一层113a、第二层113b及第三层113c的侧面分别被绝缘层125、127覆盖。第一层113a、第二层113b、第三层113c及绝缘层125、127上设置有第四层114，第四层114上设置有公共电极115。
[0199]
由此，抑制第四层114(或公共电极115)与像素电极111a、111b、111c、第一层113a、第二层113b及第三层113c的任意个的侧面接触，由此可以抑制发光器件的短路。
[0200]
绝缘层125优选至少覆盖像素电极111a、111b、111c的侧面。再者，绝缘层125优选覆盖第一层113a、第二层113b及第三层113c的侧面。绝缘层125可以与像素电极111a、111b、111c、第一层113a、第二层113b及第三层113c的每个侧面接触。
[0201]
绝缘层127以填充形成在绝缘层125中的凹部的方式设置在绝缘层125上。绝缘层127可以隔着绝缘层125与像素电极111a、111b、111c、第一层113a、第二层113b及第三层113c的每个侧面重叠。
[0202]
注意，也可以不设置绝缘层绝缘层125及绝缘层127中的一方。图10c示出不设置绝缘层125的例子。不设置绝缘层125的情况下，绝缘层127可以与第一层113a、第二层113b及第三层113c的每个侧面接触。另外，显示装置还可以包括覆盖像素电极的端部的绝缘层。在该情况下，该绝缘层上还可以设置有绝缘层125和绝缘层127中的一方或双方。
[0203]
第四层114及公共电极115设置在第一层113a、第二层113b、第三层113c、绝缘层125及绝缘层127上。在设置绝缘层125及绝缘层127之前，产生起因于设置有像素电极及el层的区域及不设置像素电极及el层的区域(发光器件间的区域)的台阶。本发明的一个方式的显示装置通过包括绝缘层125及绝缘层127可以使该阶段平坦化，由此可以提高第四层114及公共电极115的覆盖性。因此，可以抑制断开导致的连接不良。或者，可以抑制因台阶导致公共电极115局部薄膜化而电阻上升。
[0204]
为了提高第四层114及公共电极115的形成面的平坦性，绝缘层125的顶面及绝缘层127的顶面的高度优选分别与第一层113a、第二层113b和第三层113c中的至少一个的顶面的高度一致或大致一致。此外，绝缘层127的顶面优选具有平坦形状，也可以具有凸部或凹部。
[0205]
绝缘层125包括与第一层113a、第二层113b及第三层113c的侧面接触的区域，并被用作第一层113a、第二层113b及第三层113c的保护绝缘层。通过设置绝缘层125，可以抑制从第一层113a、第二层113b及第三层113c的侧面向内部进入杂质(氧、水分等)，可以实现可靠性高的显示装置。
[0206]
在截面中，在与第一层113a、第二层113b及第三层113c的侧面接触的区域的绝缘层125的宽度(厚度)大时，有时第一层113a、第二层113b及第三层113c的间隔变大而开口率降低。此外，在绝缘层125的宽度(厚度)小时，有时抑制杂质从第一层113a、第二层113b及第三层113c的侧面向内部进入的效果减少。与第一层113a、第二层113b及第三层113c的侧面接触的区域的绝缘层125的宽度(厚度)优选为3nm以上且200nm以下，更优选为3nm以上且150nm以下，进一步优选为5nm以上且150nm以下，更进一步优选为5nm以上且100nm以下，还进一步优选为10nm以上且100nm以下，最进一步优选为10nm以上且50nm以下。通过将绝缘层125的宽度(厚度)设定为上述范围内，可以实现具有高开口率和高可靠性的显示装置。
[0207]
绝缘层125可以为包含无机材料的绝缘层。绝缘层125例如可以使用氧化绝缘膜、氮化绝缘膜、氧氮化绝缘膜及氮氧化绝缘膜等无机绝缘膜。绝缘层125可以具有单层结构或叠层结构。作为氧化绝缘膜，可以举出氧化硅膜、氧化铝膜、氧化镁膜、铟镓锌氧化物膜、氧化镓膜、氧化锗膜、氧化钇膜、氧化锆膜、氧化镧膜、氧化钕膜、氧化铪膜及氧化钽膜等。作为氮化绝缘膜，可以举出氮化硅膜及氮化铝膜等。作为氧氮化绝缘膜可以举出氧氮化硅膜、氧
氮化铝膜等。作为氮氧化绝缘膜可以举出氮氧化硅膜、氮氧化铝膜等。尤其是在蚀刻中氧化铝与el层的选择比高，在后面说明的绝缘层127的形成中，具有保护el层的功能，因此是优选的。尤其是通过ald法形成的氧化铝膜、氧化铪膜、氧化硅膜等无机绝缘膜用于绝缘层125，可以形成针孔少且具有优异的保护el层的功能的绝缘层125。
[0208]
注意，在本说明书等中，“氧氮化物”是指在其组成中氧含量多于氮含量的材料，“氮氧化物”是指在其组成中氮含量多于氧含量的材料。例如，在记载为“氧氮化硅”时指在其组成中氧含量多于氮含量的材料，而在记载为“氮氧化硅”时指在其组成中氮含量多于氧含量的材料。
[0209]
绝缘层125可以利用溅射法、cvd法、pld法、ald法等形成。绝缘层125优选利用覆盖性良好的ald法形成。
[0210]
设置在绝缘层125上的绝缘层127具有使形成在相邻的发光器件间的绝缘层125的凹部平坦化的功能。换言之，通过包括绝缘层127，发挥提高公共电极115的形成面的平坦性的效果。作为绝缘层127，可以适当地使用包含有机材料的绝缘层。例如，作为绝缘层127可以使用丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、环氧树脂、酰亚胺树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺酰胺树脂、硅酮树脂、硅氧烷树脂、苯并环丁烯类树脂、酚醛树脂及上述树脂的前体等。此外，作为绝缘层127，也可以使用聚乙烯醇(pva)、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚甘油、普鲁兰多糖、水溶性纤维素或可溶解于醇的聚酰胺树脂等的有机材料。此外，作为绝缘层127可以使用感光树脂(也记作有机树脂)。感光树脂也可以使用光致抗蚀剂。感光树脂可以使用正型材料或负型材料。
[0211]
绝缘层127的顶面的高度与第一层113a、第二层113b和第三层113c中的任意个的顶面的高度之差例如优选为绝缘层127的厚度的0.5倍以下，更优选为0.3倍以下。此外，例如，也可以以第一层113a、第二层113b和第三层113c中的任意个的顶面与绝缘层127的顶面高的方式设置绝缘层127。此外，例如，也可以以绝缘层127的顶面比第一层113a、第二层113b或第三层113c所包括的发光层的顶面高的方式设置绝缘层127。
[0212]
另外，发光器件130a、130b、130c上层叠设置有保护层131和保护层132。保护层132上通过树脂层122贴合有衬底120。对保护层131、132的导电性没有限制。作为保护层131、132，可以使用绝缘膜、半导体膜和导电膜中的至少一种。
[0213]
当保护层131、132包括无机膜时，可以抑制发光器件的劣化，诸如防止公共电极115的氧化、抑制杂质(水分、氧等)进入发光器件130a、130b、130c中等，由此可以提高显示装置的可靠性。
[0214]
并且，保护层131、132也可以包括有机膜。例如，保护层132也可以包括有机膜和无机膜的双方。
[0215]
像素电极111a、111b、111c的每个顶面端部不由绝缘层覆盖。因此，可以使相邻的发光器件的间隔极窄。因此，可以实现高清晰或高分辨率的显示装置。
[0216]
在本实施方式的显示装置中，可以缩小发光器件间的距离。具体而言，可以使发光器件间的距离、el层间的距离或像素电极间的距离小于10μm、5μm以下、3μm以下、2μm以下、1μm以下、500nm以下、200nm以下、100nm以下、90nm以下、70nm以下、50nm以下、30nm以下、20nm以下、15nm以下或10nm以下。换言之，具有第一层113a的侧面和第二层113b的侧面的间距或者第二层113b的侧面和第三层113c的侧面的间距为1μm以下的区域，优选具有0.5μm
(500nm)以下的区域，更优选具有100nm以下的区域。
[0217]
也可以在衬底120的树脂层122一侧的面设置遮光层及滤色片等。此外，可以在衬底120的外侧配置各种光学构件。作为光学构件，可以使用偏振片、相位差板、光扩散层(扩散薄膜等)、防反射层及聚光薄膜(condensing film)等。此外，在衬底120的外侧也可以配置抑制尘埃的附着的抗静电膜、不容易被弄脏的具有拒水性的膜、抑制使用时的损伤的硬涂膜、冲击吸收层等。
[0218]
衬底120可以使用玻璃、石英、陶瓷、蓝宝石、树脂、金属、合金、半导体等。取出来自发光器件的光一侧的衬底使用使该光透过的材料。通过将具有柔性的材料用于衬底120，可以提高显示装置的柔性，由此可以实现柔性显示器。作为衬底120，也可以使用偏振片。
[0219]
作为树脂层122，可以使用紫外线固化粘合剂等光固化粘合剂、反应固化粘合剂、热固化粘合剂、厌氧粘合剂等各种固化粘合剂。
[0220]
作为可用于晶体管的栅极、源极及漏极和构成显示装置的各种布线及电极等导电层的材料，可以举出铝、钛、铬、镍、铜、钇、锆、钼、银、钽或钨等金属或者以上述金属为主要成分的合金等。可以使用包含这些材料的膜的单层或叠层。
[0221]
此外，作为具有透光性的导电材料，可以使用氧化铟、铟锡氧化物、铟锌氧化物、氧化锌、包含镓的氧化锌等导电氧化物或石墨烯。或者，可以使用金、银、铂、镁、镍、钨、铬、钼、铁、钴、铜、钯及钛等金属材料或包含该金属材料的合金材料。或者，还可以使用该金属材料的氮化物(例如，氮化钛)等。此外，当使用金属材料或合金材料(或者它们的氮化物)时，优选将其形成得薄到具有透光性。此外，可以使用上述材料的叠层膜作为导电层。例如，通过使用银和镁的合金与铟锡氧化物的叠层膜等，可以提高导电性，所以是优选的。上述材料也可以用于构成显示装置的各种布线及电极等导电层及发光器件所包括的导电层(被用作像素电极或公共电极的导电层)。
[0222]
作为可用于各绝缘层的绝缘材料，例如可以举出丙烯酸树脂或环氧树脂等树脂、无机绝缘材料如氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氮化硅或氧化铝等。
[0223]
[显示装置100b]图11所示的显示装置100b与显示装置100a的主要不同之处在于晶体管的结构不同。注意，有时省略与显示装置100a同样的部分的说明。
[0224]
晶体管320是在形成沟道的半导体层中使用金属氧化物(也称为氧化物半导体)的晶体管(os晶体管)。
[0225]
晶体管320包括半导体层321、绝缘层323、导电层324、一对导电层325、绝缘层326及导电层327。
[0226]
衬底331相当于图9a及图9b中的衬底291。
[0227]
在衬底331上设置有绝缘层332。绝缘层332用作阻挡绝缘膜，该阻挡绝缘膜防止水或氢等杂质从衬底331扩散到晶体管320且防止氧从半导体层321向绝缘层332一侧脱离。作为绝缘层332，例如可以使用与氧化硅膜相比氢或氧不容易扩散的膜诸如氧化铝膜、氧化铪膜、氮化硅膜等。
[0228]
在绝缘层332上设置有导电层327，并以覆盖导电层327的方式设置有绝缘层326。导电层327用作晶体管320的第一栅电极，绝缘层326的一部分用作第一栅极绝缘层。绝缘层326中的至少接触半导体层321的部分优选使用氧化硅膜等氧化物绝缘膜。绝缘层326的顶
面优选被平坦化。
[0229]
半导体层321设置在绝缘层326上。半导体层321优选含有具有半导体特性的金属氧化物(也称为氧化物半导体)膜。一对导电层325接触于半导体层321上并用作源电极及漏电极。
[0230]
另外，以覆盖一对导电层325的顶面及侧面以及半导体层321的侧面等的方式设置有绝缘层328，绝缘层328上设置有绝缘层264。绝缘层328被用作阻挡绝缘膜，该阻挡绝缘膜防止水或氢等杂质从绝缘层264等扩散到半导体层321以及氧从半导体层321脱离。作为绝缘层328，可以使用与上述绝缘层332同样的绝缘膜。
[0231]
绝缘层328及绝缘层264中设置有到达半导体层321的开口。该开口内部嵌入有接触于绝缘层264、绝缘层328及导电层325的侧面以及半导体层321的顶面的绝缘层323、以及导电层324。导电层324被用作第二栅电极，绝缘层323被用作第二栅极绝缘层。
[0232]
导电层324的顶面、绝缘层323的顶面及绝缘层264的顶面被进行平坦化处理以它们的高度都一致或大致一致，并以覆盖它们的方式设置有绝缘层329及绝缘层265。
[0233]
绝缘层264及绝缘层265被用作层间绝缘层。绝缘层329被用作阻挡绝缘膜，该阻挡绝缘膜防止水或氢等杂质从绝缘层265等扩散到晶体管320。绝缘层329可以使用与上述绝缘层328及绝缘层332同样的绝缘膜。
[0234]
与一对导电层325中的一方电连接的插头274嵌入绝缘层265、绝缘层329及绝缘层264。在此，插头274优选具有覆盖绝缘层265、绝缘层329、绝缘层264及绝缘层328各自的开口的侧面及导电层325的顶面的一部分的导电层274a以及与导电层274a的顶面接触的导电层274b。此时，作为导电层274a，优选使用不容易扩散氢及氧的导电材料。
[0235]
[显示装置100c]图12所示的显示装置100c中层叠有沟道形成于衬底301的晶体管310及形成沟道的半导体层含有金属氧化物的晶体管320。注意，有时省略与显示装置100a、100b同样的部分的说明。
[0236]
以覆盖晶体管310的方式设置有绝缘层261，并且绝缘层261上设置有导电层251。此外，以覆盖导电层251的方式设置有绝缘层262，并且绝缘层262上设置有导电层252。导电层251及导电层252都被用作布线。此外，以覆盖导电层252的方式设置有绝缘层263及绝缘层332，并且绝缘层332上设置有晶体管320。此外，以覆盖晶体管320的方式设置有绝缘层265，并且在绝缘层265上设置有电容器240。电容器240与晶体管320通过插头274电连接。
[0237]
晶体管320可以用作构成像素电路的晶体管。此外，晶体管310可以用作构成像素电路的晶体管或构成用来驱动该像素电路的驱动电路(栅极线驱动电路、源极线驱动电路)的晶体管。此外，晶体管310及晶体管320可以用作构成运算电路或存储电路等各种电路的晶体管。
[0238]
借助于这种结构，在发光器件正下方不但可以形成像素电路还可以形成驱动电路等，因此与在显示区域的周围设置驱动电路的情况相比，可以使显示装置小型化。
[0239]
[显示装置100d]图13所示的显示装置100d具有层叠有分别在半导体衬底中形成沟道的晶体管310a及晶体管310b的结构。
[0240]
显示装置100d具有如下结构：贴合设置有晶体管310b、电容器240及各发光器件的
衬底301b与设置有晶体管310a的衬底301a。
[0241]
衬底301b设置有贯通衬底301b的插头343。另外，插头343与设置在衬底301的背面(与衬底120一侧相反一侧的表面)的导电层342电连接。另一方面，衬底301a设置有绝缘层261上的导电层341。
[0242]
通过使导电层341与导电层342接合，衬底301a与衬底301b电连接。
[0243]
作为导电层341及导电层342优选使用相同的导电性材料。例如，可以使用包含选自al、cr、cu、ta、ti、mo、w中的元素的金属膜或以上述元素为成分的金属氮化物膜(氮化钛膜、氮化钼膜、氮化钨膜)等。尤其优选的是，作为导电层341及导电层342使用铜。由此，可以采用cu-cu(铜-铜)直接接合技术(通过彼此连接cu(铜)的焊盘来进行电导通的技术)。此外，也可以通过凸块将导电层341和导电层342接合。
[0244]
[显示装置100e]图14所示的显示装置100e具有层叠有分别在形成沟道的半导体中含有氧化物半导体的晶体管320a及晶体管320b的结构。
[0245]
晶体管320a、晶体管320b及其周边的结构可以援用上述显示装置100b。
[0246]
注意，在此，采用层叠两个包括氧化物半导体的晶体管的结构，但是不局限于该结构。例如，也可以采用层叠三个以上的晶体管的结构。
[0247]
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合。
[0248]
(实施方式5)在本实施方式中，对能用于本发明的一个方式的显示装置的发光器件进行说明。
[0249]
如图15a所示，发光器件在一对电极(下部电极772、上部电极788)间包括el层786。el层786可以由层4420、发光层4411、层4430等的多个层构成。层4420例如可以包括含有电子注入性高的物质的层(电子注入层)及含有电子传输性高的物质的层(电子传输层)等。发光层4411例如包含发光化合物。层4430例如可以包括含有空穴注入性高的物质的层(空穴注入层)及含有空穴传输性高的物质的层(空穴传输层)。
[0250]
包括设置在一对电极间的层4420、发光层4411及层4430的结构可以被用作单一的发光单元，在本说明书中将图15a的结构称为单结构。
[0251]
另外，图15b示出图15a所示的发光器件所包括的el层786的变形例。具体而言，图15b所示的发光器件包括下部电极772上的层4431、层4431上的层4432、层4432上的发光层4411、发光层4411上的层4421、层4421上的层4422及层4422上的上部电极788。例如，当下部电极772为阳极而上部电极788为阴极时，层4431用作空穴注入层，层4432用作空穴传输层，层4421用作电子传输层，层4422用作电子注入层。或者，当下部电极772为阴极而上部电极788为阳极时，层4431用作电子注入层，层4432用作电子传输层，层4421用作空穴传输层，层4422用作空穴注入层。通过采用该层结构，可以将载流子高效地注入到发光层4411，由此可以提高发光层4411内的载流子的再结合的效率。
[0252]
此外，如图15c、图15d所示，层4420与层4430间设置有多个发光层(发光层4411、4412、4413)的结构是单结构的变形例。
[0253]
如图15e及图15f所示，多个发光单元(el层786a、el层786b)隔着中间层(电荷产生层)4440串联连接的结构在本说明书中被称为串联结构。在本说明书等中，图15e及图15f所示的结构被称为串联结构，但是不局限于此，例如，串联结构也可以被称为叠层结构。通过
采用串联结构，可以实现能够以高亮度发光的发光器件。
[0254]
在图15c中，也可以将发射相同颜色的光的发光层4411、发光层4412及发光层4413。
[0255]
另外，也可以将互不相同的发光材料用于发光层4411、发光层4412及发光层4413。在发光层4411、发光层4412及发光层4413各自所发射的光处于补色关系时，可以得到白色发光。图15d示出设置被用作滤色片的着色层785的例子。通过白色光透过滤色片，可以得到所希望的颜色的光。
[0256]
另外，在图15e中，也可以将相同发光材料用于发光层4411及发光层4412。或者，也可以将发射互不相同的颜色的光的发光材料用于发光层4411及发光层4412。在发光层4411所发射的光和发光层4412所发射的光处于补色关系时，可以得到白色发光。图15f示出还设置着色层785的例子。
[0257]
注意，在图15c、图15d、图15e及图15f中，如图15b所示，层4420及层4430也可以具有由两层以上的层构成的叠层结构。
[0258]
将按每个发光器件分别形成发光层(在此，蓝色(b)、绿色(g)及红色(r))的结构称为sbs(side by side)结构。
[0259]
发光器件的发光颜色根据构成el层786的材料而可以为红色、绿色、蓝色、青色、品红色、黄色或白色等。此外，当发光器件具有微腔结构时，可以进一步提高颜色纯度。
[0260]
白色发光器件优选具有发光层包含两种以上的发光物质的结构。为了得到白色发光，选择各发光处于补色关系的两种以上的发光物质即可。例如，通过使第一发光层的发光颜色与第二发光层的发光颜色处于补色关系，可以得到在发光器件整体上以白色发光的发光器件。此外，包括三个以上的发光层的发光器件也是同样的。
[0261]
发光层优选包含每个发光呈现r(红)、g(绿)、b(蓝)、y(黄)、o(橙)等的两种以上的发光物质。或者，优选包含每个发光包含r、g、b中的两种以上的光谱成分的两种以上的发光物质。
[0262]
在此，说明发光器件的具体的结构例子。
[0263]
发光器件至少包括发光层。另外，作为发光层以外的层，发光器件还可以包括包含空穴注入性高的物质、空穴传输性高的物质、空穴阻挡材料、电子传输性高的物质、电子阻挡材料、电子注入性高的物质或双极性的物质(电子传输性及空穴传输性高的物质)等的层。
[0264]
发光器件可以使用低分子类化合物或高分子类化合物，还可以包含无机化合物。构成发光器件的层可以通过蒸镀法(包括真空蒸镀法)、转印法、印刷法、喷墨法、涂敷法等的方法形成。
[0265]
例如，发光器件可以由空穴注入层、空穴传输层、空穴阻挡层、电子阻挡层、电子传输层和电子注入层中的一个以上构成。
[0266]
空穴注入层是从阳极向空穴传输层注入空穴的层且包含空穴注入性高的物质的层。作为空穴注入性高的物质，可以使用芳香胺化合物、包含空穴传输性材料及受体材料(电子受体材料)的复合材料等。
[0267]
空穴传输层是将从阳极由空穴注入层注入的空穴传输到发光层中的层。空穴传输层是包含空穴传输性材料的层。作为空穴传输性材料，优选采用空穴迁移率为1
×
10-6
cm2/
vs以上的物质。另外，只要是空穴传输性高于电子传输性的物质，就可以使用上述以外的物质。作为空穴传输性材料，优选使用富π电子型杂芳族化合物(例如，咔唑衍生物、噻吩衍生物、呋喃衍生物等)或者芳香胺(包含芳香胺骨架的化合物)等空穴传输性高的物质。
[0268]
电子传输层是将从阴极由电子注入层注入的电子传输到发光层中的层。电子传输层是包含电子传输性材料的层。作为电子传输性材料，优选采用电子迁移率为1
×
10-6
cm2/vs以上的物质。另外，只要是电子传输性高于空穴传输性的物质，就可以使用上述以外的物质。作为电子传输性材料，可以使用具有喹啉骨架的金属配合物、具有苯并喹啉骨架的金属配合物、具有噁唑骨架的金属配合物、具有噻唑骨架的金属配合物等，还可以使用噁二唑衍生物、三唑衍生物、咪唑衍生物、噁唑衍生物、噻唑衍生物、菲咯啉衍生物、具有喹啉配体的喹啉衍生物、苯并喹啉衍生物、喹喔啉衍生物、二苯并喹喔啉衍生物、吡啶衍生物、联吡啶衍生物、嘧啶衍生物、含氮杂芳族化合物等缺π电子型杂芳族化合物等电子传输性高的物质。
[0269]
电子注入层是将电子从阴极注入到电子传输层的包含电子注入性高的物质的层。作为电子注入性高的物质，可以使用碱金属、碱土金属或者包含上述物质的化合物。作为电子注入性高的物质，也可以使用包含电子传输性材料及供体性材料(电子给体性材料)的复合材料。
[0270]
作为电子注入层，例如可以使用锂、铯、氟化锂(lif)、氟化铯(csf)、氟化钙(caf2)、8-(羟基喔啉)锂(简称：liq)、2-(2-吡啶基)苯酚锂(简称：lipp)、2-(2-吡啶基)-3-羟基吡啶(pyridinolato)锂(简称：lippy)、4-苯基-2-(2-吡啶基)苯酚锂(简称：lippp)、锂氧化物(lio
x
)、碳酸铯等碱金属、碱土金属或者它们的化合物。
[0271]
另外，作为上述电子注入层，也可以使用具有电子传输性的材料。例如，可以将具有非共用电子对且具有缺电子型杂芳环的化合物用于具有电子传输性的材料。具体而言，可以使用包含吡啶环、二嗪环(嘧啶环、吡嗪环、哒嗪环)和三嗪环中的至少一个的化合物。
[0272]
具有非共用电子对的有机化合物的最低空分子轨道(lumo：lowest unoccupied molecular orbital)优选为-3.6ev以上且-2.3ev以下。另外，一般来说，cv(循环伏安法)、光电子能谱法(photoelectron spectroscopy)、吸收光谱法(optical absorption spectroscopy)、逆光电子能谱法估计有机化合物的最高占有分子轨道(homo：highest occupied molecular orbital)能级及lumo能级。
[0273]
例如，可以将4，7-二苯基-1，10-菲咯啉(简称：bphen)、2，9-双(萘-2-基)-4，7-二苯基-1，10-菲咯啉(简称：nbphen)、二喹喔啉并[2，3-a：2’，3
’‑
c]吩嗪(简称：hatna)、2，4，6-三[3
’‑
(吡啶-3-基)联苯-3-基]-1，3，5-三嗪(简称：tmpppytz)等用于具有非共用电子对的有机化合物。另外，与bphen相比，nbphen具有高玻璃化转变温度(tg)和良好耐热性。
[0274]
发光层是包含发光物质的层。发光层可以包含一种或多种发光物质。另外，作为发光物质，适当地使用呈现蓝色、紫色、蓝紫色、绿色、黄绿色、黄色、橙色、红色等的发光颜色的物质。此外，作为发光物质，也可以使用发射近红外光的物质。
[0275]
作为发光物质，可以举出荧光材料、磷光材料、tadf材料、量子点材料等。
[0276]
作为荧光材料，例如可以举出芘衍生物、蒽衍生物、三亚苯衍生物、芴衍生物、咔唑衍生物、二苯并噻吩衍生物、二苯并呋喃衍生物、二苯并喹喔啉衍生物、喹喔啉衍生物、吡啶衍生物、嘧啶衍生物、菲衍生物、萘衍生物等。
[0277]
作为磷光材料，例如可以举出具有4h-三唑骨架、1h-三唑骨架、咪唑骨架、嘧啶骨
架、吡嗪骨架、吡啶骨架的有机金属配合物(尤其是铱配合物)、以具有吸电子基团的苯基吡啶衍生物为配体的有机金属配合物(尤其是铱配合物)、铂配合物、稀土金属配合物等。
[0278]
发光层除了发光物质(客体材料)以外还可以包含一种或多种有机化合物(主体材料、辅助材料等)。作为一种或多种有机化合物，可以使用空穴传输材料和电子传输材料中的一方或双方。此外，作为一种或多种有机化合物，也可以使用双极性材料或tadf材料。
[0279]
例如，发光层优选包含磷光材料、容易形成激基复合物的空穴传输材料及电子传输材料的组合。通过采用这样的结构，可以高效地得到利用从激基复合物到发光物质(磷光材料)的能量转移的extet(exciplex-triplet energy transfer：激基复合物-三重态能量转移)的发光。通过以形成发射与发光材料的最低能量一侧的吸收带的波长重叠的光的激基复合物的方式选择混合材料，可以使能量转移变得顺利，从而高效地得到发光。由于该结构而能够同时实现发光器件的高效率、低电压驱动及长寿命。
[0280]
本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。
[0281]
(实施方式6)在本实施方式中，说明可用于上述实施方式中说明的os晶体管的金属氧化物(称为氧化物半导体)。
[0282]
金属氧化物优选至少包含铟或锌。尤其优选包含铟及锌。此外，除此之外，优选还包含铝、镓、钇或锡等。此外，也可以包含选自硼、硅、钛、铁、镍、锗、锆、钼、镧、铈、钕、铪、钽、钨、镁及钴等中的一种或多种。
[0283]
金属氧化物可以通过溅射法、有机金属化学气相沉积(mocvd：metal organic chemical vapor deposition)法等化学气相沉积(cvd：chemical vapor deposition)法或原子层沉积(ald：atomic layer deposition)法等形成。
[0284]
《《结晶结构的分类》》作为氧化物半导体的结晶结构，可以举出非晶(包括completely amorphous)、caac(c-axis-aligned crystalline)、nc(nanocrystalline)、cac(cloud-aligned composite)、单晶(single crystal)及多晶(poly crystal)等。
[0285]
可以使用x射线衍射(xrd：x-ray diffraction)谱对膜或衬底的结晶结构进行评价。例如，可以使用gixd(grazing-incidence xrd)测定测得的xrd谱进行评价。此外，将gixd法也称为薄膜法或seemann-bohlin法。
[0286]
例如，石英玻璃衬底的xrd谱的峰形状大致为左右对称。另一方面，具有结晶结构的igzo膜的xrd谱的峰形状不是左右对称。xrd谱的峰的形状是左右不对称说明膜中或衬底中存在结晶。换言之，除非xrd谱峰形状左右对称，否则不能说膜或衬底处于非晶状态。
[0287]
此外，可以使用通过纳米束电子衍射法(nbed：nano beam electron diffraction)观察的衍射图案(也称为纳米束电子衍射图案)对膜或衬底的结晶结构进行评价。例如，在石英玻璃衬底的衍射图案中观察到光晕图案，可以确认石英玻璃处于非晶状态。此外，以室温形成的igzo膜的衍射图案中观察到斑点状的图案而没有观察到光晕。因此可以推测，以室温形成的igzo膜处于既不是晶态也不是非晶态的中间态，不能得出该igzo膜是非晶态的结论。
[0288]
《《《《氧化物半导体的结构》》》》
此外，在注目于氧化物半导体的结构的情况下，有时氧化物半导体的分类与上述分类不同。例如，氧化物半导体可以分类为单晶氧化物半导体和除此之外的非单晶氧化物半导体。作为非单晶氧化物半导体，例如可以举出上述caac-os及nc-os。此外，在非单晶氧化物半导体中包含多晶氧化物半导体、a-like os(amorphous-like oxide semiconductor)及非晶氧化物半导体等。
[0289]
在此，对上述caac-os、nc-os及a-like os的详细内容进行说明。
[0290]
[caac-os]caac-os是包括多个结晶区域的氧化物半导体，该多个结晶区域的c轴取向于特定的方向。此外，特定的方向是指caac-os膜的厚度方向、caac-os膜的被形成面的法线方向、或者caac-os膜的表面的法线方向。此外，结晶区域是具有原子排列的周期性的区域。注意，在将原子排列看作晶格排列时结晶区域也是晶格排列一致的区域。再者，caac-os具有在a-b面方向上多个结晶区域连接的区域，有时该区域具有畸变。此外，畸变是指在多个结晶区域连接的区域中，晶格排列一致的区域和其他晶格排列一致的区域之间的晶格排列的方向变化的部分。换言之，caac-os是指c轴取向并在a-b面方向上没有明显的取向的氧化物半导体。
[0291]
此外，上述多个结晶区域的每一个由一个或多个微小结晶(最大径小于10nm的结晶)构成。在结晶区域由一个微小结晶构成的情况下，该结晶区域的最大径小于10nm。此外，结晶区域由多个微小结晶构成的情况下，有时该结晶区域的尺寸为几十nm左右。
[0292]
此外，在in-m-zn氧化物(元素m为选自铝、镓、钇、锡及钛等中的一种或多种)中，caac-os有具有层叠有含有铟(in)及氧的层(以下，in层)、含有元素m、锌(zn)及氧的层(以下，(m，zn)层)的层状结晶结构(也称为层状结构)的趋势。此外，铟和元素m可以彼此置换。因此，有时(m，zn)层包含铟。此外，有时in层包含元素m。注意，有时in层包含zn。该层状结构例如在高分辨率tem(transmission electron microscope)图像中被观察作为晶格像。
[0293]
例如，当对caac-os膜使用xrd装置进行结构分析时，在使用θ/2θ扫描的out-of-plane xrd测量中，在2θ＝31
°
或其附近检测出表示c轴取向的峰。注意，表示c轴取向的峰的位置(2θ值)有时根据构成caac-os的金属元素的种类、组成等变动。
[0294]
此外，例如，在caac-os膜的电子衍射图案中观察到多个亮点(斑点)。此外，在以透过样品的入射电子束的斑点(也称为直接斑点)为对称中心时，某一个斑点和其他斑点被观察在点对称的位置。
[0295]
在从上述特定的方向观察结晶区域的情况下，虽然该结晶区域中的晶格排列基本上是六方晶格，但是单位晶格并不局限于正六角形，有是非正六角形的情况。此外，在上述畸变中，有时具有五角形、七角形等晶格排列。此外，在caac-os的畸变附近观察不到明确的晶界(grain boundary)。也就是说，晶格排列的畸变抑制晶界的形成。这可以被认为是因为如下缘故：caac-os在a-b面方向上氧原子排列不稠密或者被金属原子取代使得原子间的键合距离发生变化等，由此可以包容畸变。
[0296]
此外，确认到明确的晶界的结晶结构被称为所谓的多晶(polycrystal)。晶界成为复合中心而载流子被俘获，因而有可能导致晶体管的通态电流的降低、场效应迁移率的降低等。因此，确认不到明确的晶界的caac-os是对晶体管的半导体层提供具有优异的结晶结构的结晶性氧化物之一。注意，为了构成caac-os，优选为包含zn的结构。例如，与in氧化物
相比，in-zn氧化物及in-ga-zn氧化物能够进一步抑制晶界的发生，所以是优选的。
[0297]
caac-os是结晶性高且确认不到明确的晶界的氧化物半导体。因此，可以说在caac-os中，不容易发生起因于晶界的电子迁移率的降低。此外，氧化物半导体的结晶性有时因杂质的混入、缺陷的生成等而降低，因此可以说caac-os是杂质及缺陷(氧空位等)少的氧化物半导体。因此，包含caac-os的氧化物半导体的物理性质稳定。因此，包含caac-os的氧化物半导体具有高耐热性及高可靠性。此外，caac-os对制造工序中的高温度(所谓热积存；thermal budget)也很稳定。由此，通过在os晶体管中使用caac-os，可以扩大制造工序的自由度。
[0298]
[nc-os]在nc-os中，微小的区域(例如1nm以上且10nm以下的区域，特别是1nm以上且3nm以下的区域)中的原子排列具有周期性。换言之，nc-os具有微小的结晶。此外，例如，该微小的结晶的尺寸为1nm以上且10nm以下，尤其为1nm以上且3nm以下，将该微小的结晶称为纳米晶。此外，nc-os在不同的纳米晶之间观察不到结晶取向的规律性。因此，在膜整体中观察不到取向性。所以，有时nc-os在某些分析方法中与a-like os或非晶氧化物半导体没有差别。例如，在对nc-os膜使用xrd装置进行结构分析时，在使用θ/2θ扫描的out-of-plane xrd测量中，不检测出表示结晶性的峰。此外，在对nc-os膜进行使用其束径比纳米晶大(例如，50nm以上)的电子束的电子衍射(也称为选区电子衍射)时，观察到类似光晕图案的衍射图案。另一方面，在对nc-os膜进行使用其束径近于或小于纳米晶的尺寸(例如1nm以上且30nm以下)的电子束的电子衍射(也称为纳米束电子衍射)的情况下，有时得到在以直接斑点为中心的环状区域内观察到多个斑点的电子衍射图案。
[0299]
[a-like os]a-like os是具有介于nc-os与非晶氧化物半导体之间的结构的氧化物半导体。a-like os包含空洞或低密度区域。也就是说，a-like os的结晶性比nc-os及caac-os的结晶性低。此外，a-like os的膜中的氢浓度比nc-os及caac-os的膜中的氢浓度高。
[0300]
《《《《氧化物半导体的构成》》》》接着，说明上述cac-os的详细内容。此外，cac-os与材料构成有关。
[0301]
[cac-os]cac-os例如是指包含在金属氧化物中的元素不均匀地分布的构成，其中包含不均匀地分布的元素的材料的尺寸为0.5nm以上且10nm以下，优选为1nm以上且3nm以下或近似的尺寸。注意，在下面也将在金属氧化物中一个或多个金属元素不均匀地分布且包含该金属元素的区域混合的状态称为马赛克状或补丁(patch)状，该区域的尺寸为0.5nm以上且10nm以下，优选为1nm以上且3nm以下或近似的尺寸。
[0302]
再者，cac-os是指其材料分开为第一区域与第二区域而成为马赛克状且该第一区域分布于膜中的结构(下面也称为云状)。就是说，cac-os是指具有该第一区域和该第二区域混合的结构的复合金属氧化物。
[0303]
在此，将相对于构成in-ga-zn氧化物的cac-os的金属元素的in、ga及zn的原子数比的每一个记为[in]、[ga]及[zn]。例如，在in-ga-zn氧化物的cac-os中，第一区域是其[in]大于cac-os的组成中的[in]的区域。此外，第二区域是其[ga]大于cac-os的组成中的[ga]的区域。此外，例如，第一区域是其[in]大于第二区域中的[in]且其[ga]小于第二区域
中的[ga]的区域。此外，第二区域是其[ga]大于第一区域中的[ga]且其[in]小于第一区域中的[in]的区域。
[0304]
具体而言，上述第一区域是以铟氧化物或铟锌氧化物等为主要成分的区域。此外，上述第二区域是以镓氧化物或镓锌氧化物等为主要成分的区域。换言之，可以将上述第一区域称为以in为主要成分的区域。此外，可以将上述第二区域称为以ga为主要成分的区域。
[0305]
注意，有时观察不到上述第一区域和上述第二区域的明确的边界。
[0306]
此外，in-ga-zn氧化物中的cac-os是指如下构成：在包含in、ga、zn及o的材料构成中，部分主要成分为ga的区域与部分主要成分为in的区域无规律地以马赛克状存在。因此，可推测，cac-os具有金属元素不均匀地分布的结构。
[0307]
cac-os例如可以通过在对衬底不进行加热的条件下利用溅射法来形成。在利用溅射法形成cac-os的情况下，作为沉积气体，可以使用选自惰性气体(典型的是氩)、氧气体和氮气体中的任一种或多种。此外，沉积时的沉积气体的总流量中的氧气体的流量比越低越好，例如，优选使沉积时的沉积气体的总流量中的氧气体的流量比为0％以上且低于30％，更优选为0％以上且10％以下。
[0308]
例如，在in-ga-zn氧化物的cac-os中，根据通过能量分散型x射线分析法(edx：energy dispersive x-ray spectroscopy)取得的edx面分析(edx-mapping)图像，可确认到具有以in为主要成分的区域(第一区域)及以ga为主要成分的区域(第二区域)不均匀地分布而混合的结构。
[0309]
在此，第一区域是具有比第二区域高的导电性的区域。就是说，当载流子流过第一区域时，呈现作为金属氧化物的导电性。因此，当第一区域以云状分布在金属氧化物中时，可以实现高场效应迁移率(μ)。
[0310]
另一方面，第二区域是具有比第一区域高的绝缘性的区域。就是说，当第二区域分布在金属氧化物中时，可以抑制泄漏电流。
[0311]
在将cac-os用于晶体管的情况下，通过起因于第一区域的导电性和起因于第二区域的绝缘性的互补作用，可以使cac-os具有开关功能(控制开启/关闭的功能)。换言之，在cac-os的材料的一部分中具有导电性的功能且在另一部分中具有绝缘性的功能，在材料的整体中具有半导体的功能。通过使导电性的功能和绝缘性的功能分离，可以最大限度地提高各功能。因此，通过将cac-os用于晶体管，可以实现大通态电流(i
on
)、高场效应迁移率(μ)及良好的开关工作。
[0312]
此外，使用cac-os的晶体管具有高可靠性。因此，cac-os最适合于显示装置等各种半导体装置。
[0313]
氧化物半导体具有各种结构及各种特性。本发明的一个方式的氧化物半导体也可以包括非晶氧化物半导体、多晶氧化物半导体、a-likeos、cac-os、nc-os、caac-os中的两种以上。
[0314]
《《具有氧化物半导体的晶体管》》接着，说明将上述氧化物半导体用于晶体管的情况。
[0315]
通过将上述氧化物半导体用于晶体管，可以实现场效应迁移率高的晶体管。此外，可以实现可靠性高的晶体管。
[0316]
优选将载流子浓度低的氧化物半导体用于晶体管。例如，氧化物半导体中的载流
子浓度为1
×
10
17
cm-3
以下，优选为1
×
10
15
cm-3
以下，更优选为1
×
10
13
cm-3
以下，进一步优选为1
×
10
11
cm-3
以下，更进一步优选低于1
×
10
10
cm-3
，且1
×
10-9
cm-3
以上。在以降低氧化物半导体膜的载流子浓度为目的的情况下，可以降低氧化物半导体膜中的杂质浓度以降低缺陷态密度。在本说明书等中，将杂质浓度低且缺陷态密度低的状态称为高纯度本征或实质上高纯度本征。此外，有时将载流子浓度低的氧化物半导体称为高纯度本征或实质上高纯度本征的氧化物半导体。
[0317]
因为高纯度本征或实质上高纯度本征的氧化物半导体膜具有较低的缺陷态密度，所以有可能具有较低的陷阱态密度。
[0318]
此外，被氧化物半导体的陷阱态俘获的电荷到消失需要较长的时间，有时像固定电荷那样动作。因此，有时在陷阱态密度高的氧化物半导体中形成沟道形成区域的晶体管的电特性不稳定。
[0319]
因此，为了使晶体管的电特性稳定，降低氧化物半导体中的杂质浓度是有效的。为了降低氧化物半导体中的杂质浓度，优选还降低附近膜中的杂质浓度。作为杂质有氢、氮、碱金属、碱土金属、铁、镍、硅等。
[0320]
《《杂质》》在此，说明氧化物半导体中的各杂质的影响。
[0321]
在氧化物半导体包含第14族元素之一的硅或碳时，在氧化物半导体中形成缺陷态。因此，将氧化物半导体中或与氧化物半导体的界面附近的硅或碳的浓度(通过二次离子质谱(sims：secondary ion mass spectrometry)测得的浓度)设定为2
×
10
18
atoms/cm3以下，优选为2
×
10
17
atoms/cm3以下。
[0322]
此外，当氧化物半导体包含碱金属或碱土金属时，有时形成缺陷态而形成载流子。因此，使用包含碱金属或碱土金属的氧化物半导体的晶体管容易具有常开启特性。因此，使通过sims测得的氧化物半导体中的碱金属或碱土金属的浓度为1
×
10
18
atoms/cm3以下，优选为2
×
10
16
atoms/cm3以下。
[0323]
当氧化物半导体包含氮时，容易产生作为载流子的电子，使载流子浓度增高，而n型化。其结果是，在将包含氮的氧化物半导体用于半导体的晶体管容易具有常开启特性。或者，在氧化物半导体包含氮时，有时形成陷阱态。其结果，有时晶体管的电特性不稳定。因此，将利用sims测得的氧化物半导体中的氮浓度设定为低于5
×
10
19
atoms/cm3，优选为5
×
10
18
atoms/cm3以下，更优选为1
×
10
18
atoms/cm3以下，进一步优选为5
×
10
17
atoms/cm3以下。
[0324]
包含在氧化物半导体中的氢与键合于金属原子的氧起反应生成水，因此有时形成氧空位。当氢进入该氧空位时，有时产生作为载流子的电子。此外，有时由于氢的一部分与键合于金属原子的氧键合，产生作为载流子的电子。因此，使用包含氢的氧化物半导体的晶体管容易具有常开启特性。由此，优选尽可能地减少氧化物半导体中的氢。具体而言，在氧化物半导体中，将利用sims测得的氢浓度设定为低于1
×
10
20
atoms/cm3，优选低于1
×
10
19
atoms/cm3，更优选低于5
×
10
18
atoms/cm3，进一步优选低于1
×
10
18
atoms/cm3。
[0325]
通过将杂质被充分降低的氧化物半导体用于晶体管的沟道形成区域，可以使晶体管具有稳定的电特性。
[0326]
本实施方式的至少一部分可以与本说明书中记载的其他实施方式适当地组合而实施。
[0327]
(实施方式7)在本实施方式中，说明可使用本发明的一个方式的显示装置的电子设备。
[0328]
本实施方式的电子设备在显示部中包括本发明的一个方式的显示装置。本发明的一个方式的显示装置容易实现高清晰化及高分辨率化。因此，可以用于各种电子设备的显示部。
[0329]
特别是，因为本发明的一个方式的显示装置可以提高分辨率，所以可以适当地用于包括较小的显示部的电子设备。作为这种电子设备可以举出手表型及手镯型信息终端设备(可穿戴设备)、可戴在头上的可穿戴设备等诸如头戴显示器等vr用设备、眼镜型ar用设备及mr用设备等。
[0330]
本发明的一个方式的显示装置优选具有极高的分辨率诸如hd(像素数1280
×
720)、fhd(像素数1920
×
1080)、wqhd(像素数2560
×
1440)、wqxga(像素数2560
×
1600)、4k(像素数3840
×
2160)、8k(像素数7680
×
4320)等。尤其优选具有4k、8k或更高的分辨率。另外，本发明的一个方式的显示装置中的像素密度(清晰度)优选为100ppi以上、优选为300ppi以上、更优选为500ppi以上、进一步优选1000ppi以上、进一步优选为2000ppi以上、进一步优选为3000ppi以上、进一步优选为5000ppi以上、进一步优选为7000ppi以上。通过使用上述的具有高分辨率和高清晰度中的一方或双方的显示装置，在便携式或家用等的个人用途的电子设备中可以进一步提高真实感及纵深感等。此外，对本发明的一个方式的显示装置的屏幕比例(纵横比)没有特别的限制。例如，显示装置可以对应1：1(正方形)、4：3、16：9、16：10等各种屏幕比率。尤其是，在ar应用中，与屏幕形状为正方形的屏幕相比，更优选的是纵横比为16：9等的横向长的屏幕。
[0331]
本实施方式的电子设备还可以包括传感器(该传感器具有测量如下因素的功能：力、位移、位置、速度、加速度、角速度、转速、距离、光、液、磁、温度、化学物质、声音、时间、硬度、电场、电流、电压、电力、辐射线、流量、湿度、倾斜度、振动、气味或红外线)。
[0332]
本实施方式的电子设备可以具有各种功能。例如，可以具有如下功能：将各种信息(静态图像、动态图片、文字图像等)显示在显示部上的功能；触控面板的功能；显示日历、日期或时间等的功能；执行各种软件(程序)的功能；进行无线通信的功能；读出储存在存储介质中的程序或数据的功能；等。
[0333]
参照图16a说明可戴在头上的可穿戴设备的一个例子。本实施方式的可穿戴设备具有即时显示拍摄的动态图像的功能、显示操作画面的功能等根据应用软件显示各种信息的功能。再者，这些可穿戴设备具有显示ar内容的功能和显示vr内容的功能中的一方或双方。注意，该可穿戴设备也可以具有除了ar、vr之外还显示sr或mr的内容的功能。通过使可穿戴设备具有显示ar、vr、sr、mr等的内容的功能，可以提高使用者的沉浸感。
[0334]
图16a所示的电子设备700包括一对显示面板751、一对框体721、通信部(未图示)、一对安装部723、控制部(未图示)、摄像部(未图示)、一对光学构件753、边框757及一对鼻垫758。
[0335]
显示面板751可使用本发明的一个方式的显示装置。因此，可以实现能够进行清晰度极高的显示的电子设备。
[0336]
电子设备700可以将由显示面板751显示的图像投影到光学构件753的显示区域756。因为光学构件753具有透光性，所以使用者可以与通过光学构件753看到的透过图像重
叠地看到显示于显示区域的图像。因此，电子设备700是能够进行ar显示的电子设备。
[0337]
电子设备700作为摄像部也可以设置能够拍摄前方的相机。另外，通过对电子设备700设置陀螺仪传感器等的加速度传感器，可以检测使用者的头部朝向并将对应该方向的图像显示在显示区域756上。
[0338]
一对安装部723中作为音频输出单元分别设置有振动模块725。通过振动模块725，可以将安装部723的一部分用作利用骨传导的扬声器。通过利用骨传导，可以视听音频而无需担心声音外泄。另外，也可以使用耳机作为音频输出单元。
[0339]
通信部具有无线通信装置，通过该无线通信装置可以供应影像信号等。另外，代替无线通信装置或者除了无线通信装置以外还可以包括能够连接供应影像信号及电源电位的电缆的连接器。
[0340]
另外，电子设备700设置有电池，可以以无线方式和有线方式中的一方或双方进行充电。
[0341]
框体721也可以设置有触摸传感器模块。触摸传感器模块具有检测框体721的外侧的面是否被触摸的功能。通过触摸传感器模块，可以检测使用者的点按操作或滑动操作等而执行各种处理。例如，通过点按操作可以执行动态图像的暂时停止或再生等的处理，通过滑动操作可以执行快进、快退等的处理等。另外，通过在两个框体721的每一个设置触摸传感器模块，可以扩大操作范围。
[0342]
作为触摸传感器模块，可以使用各种触摸传感器。例如，可以采用静电电容方式、电阻膜方式、红外线方式、电磁感应方式、表面声波式、光学方式等各种方式。尤其是，优选将静电电容方式或光学方式的传感器应用于触摸传感器模块。
[0343]
在使用光学方式的触摸传感器时，作为受光器件(也称为受光元件)可以使用光电转换器件(也称为光电转换元件)。在光电转换器件的活性层中可以使用无机半导体和有机半导体中的一方或双方。
[0344]
图16a示出对框体721设置显示面板751并将图像从侧面投影到光学构件753的结构。另外，不局限于此，显示面板751也可以将图像从上侧或下侧投影到光学构件753。
[0345]
图16b示出将图像从上侧投影到光学构件753时的例子。显示面板751例如以对边框757下侧输出图像的方式配置。显示面板751发出的光的一部分通过光学构件752被反射到光学构件753一侧而被投影到光学构件753。被光学构件753反射的光的一部分(光763)透过光学构件752进入使用者的眼睛765。外光761透过光学构件753及光学构件752到达使用者的眼睛765。由此，可以使显示面板751的图像与实际的背景重叠。
[0346]
另外，显示面板751的显示面一侧也可以设置有透镜754。再者，显示面板751与透镜754间也可以设置微透镜阵列。
[0347]
光学构件752及光学构件753可以采用具有偏振片、圆偏振片、透镜、半反射镜等的结构。例如，光学构件752具有分束器的功能，其可以使指定偏振的光透过而反射其他偏振的光。光学构件753对从光学构件752入射的光进行聚光、反射的同时以使其透过光学构件752的方式进行偏振。
[0348]
参照图16c说明在医疗现场利用电子设备700时的例子。图16c示出使用内视镜装置710进行诊疗时的样子。
[0349]
医生712操作内窥镜装置710观察患者715的身体内而采取适当的处置。医生712戴
上电子设备700。电子设备700的显示部实时显示内窥镜装置710所拍摄的影像，医生712可以一边看该影像一边进行治疗。
[0350]
另外，内窥镜装置710所拍摄的影像也可以显示在另行设置的监视装置711上。由此，其他的医生713、714等可以在不打扰医生712的情况下实时观看医生712进行治疗的样子。在此，示出在手术室内配置监视装置711的例子，也可以在其他房间观看。例如，实习医生等可以通过配置在手术室内的监视装置观看医生712进行治疗的样子由此真实地感受治疗现场的气氛。
[0351]
除了电子设备700的显示部以外，还可以对监视装置711的显示部应用本发明的一个方式的显示装置。由此，医生713、714等可以利用极高分辨率的图像进行高精度的医疗判断，并可以将该判断与进行治疗的医生712进行共享。
[0352]
图17a是示出头戴显示器8200的外观的图。
[0353]
头戴显示器8200包括安装部8201、透镜8202、主体8203、显示部8204以及电缆8205等。此外，在安装部8201中内置有电池8206。
[0354]
通过电缆8205，将电力从电池8206供应到主体8203。主体8203具备无线接收器等，能够将对应于所接收的图像数据等的图像显示到显示部8204上。此外，通过利用设置在主体8203中的相机捕捉使用者的眼球或眼睑的动作，并根据该信息算出使用者的视线的坐标，可以利用使用者的视线作为输入方法。
[0355]
此外，也可以对安装部8201的被使用者接触的位置设置多个电极。主体8203也可以具有通过检测出根据使用者的眼球的动作而流过电极的电流，识别使用者的视线的功能。此外，主体8203可以具有通过检测出流过该电极的电流来监控使用者的脉搏的功能。安装部8201可以具有温度传感器、压力传感器、加速度传感器等各种传感器，也可以具有将使用者的生物信息显示在显示部8204上的功能。此外，主体8203也可以检测出使用者的头部的动作等，并与该动作等同步地使显示在显示部8204上的图像变化。
[0356]
可以将本发明的一个方式的显示装置用于显示部8204。由此，可以降低头戴显示器8200的功耗，所以可以长期间连续使用头戴显示器8200。此外，通过降低头戴显示器8200的功耗，可以实现电池8206的小型化及轻量化，因此可以实现头戴显示器8200的小型化及轻量化。由此，可以减小头戴显示器8200的使用者的负担，使该使用者不容易感到疲劳。
[0357]
图17b、图17c及图17d是头戴显示器8300的外观图。头戴显示器8300包括框体8301、显示部8302、带状固定工具8304以及一对透镜8305。此外，电池8306内置于框体8301，可以从电池8306向显示部8302等供应电力。
[0358]
使用者可以通过透镜8305看到显示部8302上的显示。优选的是，弯曲配置显示部8302。通过弯曲配置显示部8302，使用者可以感受高真实感。注意，在本实施方式中，例示出设置一个显示部8302的结构，但是不局限于此，例如也可以采用设置两个显示部8302的结构。此时，在将每个显示部配置在使用者的每个眼睛一侧时，可以进行利用视差的三维显示等。
[0359]
此外，可以将上述显示装置用于显示部8302。由此，可以降低头戴显示器8300的功耗，所以可以长期间连续使用头戴显示器8300。此外，通过降低头戴显示器8300的功耗，可以实现电池8306的小型化及轻量化，因此可以实现头戴显示器8300的小型化及轻量化。由此，可以减小头戴显示器8300的使用者的负担，使该使用者不容易感到疲劳。
[0360]
接着，图18a及图18b示出与图17a至图17d所示的电子设备不同的电子设备的例子。
[0361]
图18a及图18b所示的电子设备包括框体9000、显示部9001、扬声器9003、操作键9005(包括电源开关或操作开关)、连接端子9006、传感器9007(该传感器具有测量如下因素的功能：力、位移、位置、速度、加速度、角速度、转速、距离、光、液、磁、温度、化学物质、声音、时间、硬度、电场、电流、电压、电力、辐射线、流量、湿度、倾斜度、振动、气味或红外线)、电池9009等。
[0362]
图18a及图18b所示的电子设备具有各种功能。例如，可以具有如下功能：将各种信息(静态图像、动态图像、文字图像等)显示在显示部上的功能；触摸面板的功能；显示日历、日期或时间等的功能；通过利用各种软件(程序)控制处理的功能；进行无线通信的功能；通过利用无线通信功能来连接到各种计算机网络的功能；通过利用无线通信功能，进行各种数据的发送或接收的功能；读出储存在存储介质中的程序或数据来将其显示在显示部上的功能；等。注意，图18a及图18b所示的电子设备可具有的功能不局限于上述功能，而可以具有各种功能。此外，虽然在图18a及图18b中未图示，但是电子设备可以包括多个显示部。此外，也可以在该电子设备中设置相机等而使其具有如下功能：拍摄静态图像的功能；拍摄动态图像的功能；将所拍摄的图像储存在存储介质(外部存储介质或内置于相机的存储介质)中的功能；将所拍摄的图像显示在显示部上的功能；等。
[0363]
下面，详细地说明图18a及图18b所示的电子设备。
[0364]
图18a是示出便携式信息终端9101的立体图。便携式信息终端9101例如具有电话机、电子笔记本和信息阅读装置等中的一种或多种的功能。具体而言，可以将其用作智能手机。此外，便携式信息终端9101可以将文字或图像信息显示在其多个面上。例如，可以将三个操作按钮9050(还称为操作图标或简称为图标)显示在显示部9001的一个面上。此外，可以将由虚线矩形表示的信息9051显示在显示部9001的另一个面上。此外，作为信息9051的一个例子，可以举出提示收到来自电子邮件、sns(socialnetworking services：社交网络服务)或电话等的信息的显示；电子邮件及sns等的标题；电子邮件及sns等的发送者姓名；日期；时间；电池余量；以及电波强度等。或者，可以在显示有信息9051的位置上显示操作按钮9050等代替信息9051。
[0365]
可以将上述显示装置适用于便携式信息终端9101。由此，可以降低便携式信息终端9101的功耗，所以可以长期间连续使用便携式信息终端9101。此外，通过降低便携式信息终端9101的功耗，可以实现电池9009的小型化及轻量化，所以可以实现便携式信息终端9101的小型化及轻量化。因此可以提高便携式信息终端9101的便携性。
[0366]
图18b是示出手表型便携式信息终端9200的立体图。便携式信息终端9200可以执行移动电话、电子邮件、文章的阅读及编辑、音乐播放、网络通信、电脑游戏等各种应用程序。此外，显示部9001的显示面弯曲，能够在弯曲的显示面上进行显示。在图18b中，示出在显示部9001显示时间9251、操作按钮9252(操作图标或简称为图标)及内容9253的例子。内容9253例如可以是动态图像。
[0367]
此外，便携式信息终端9200可以进行被通信标准化的近距离无线通信。例如，通过与可进行无线通信的耳麦相互通信，可以进行免提通话。此外，便携式信息终端9200包括连接端子9006，可以通过连接器直接与其他信息终端进行数据的交换。此外，也可以通过连接
端子9006进行充电。此外，充电工作也可以利用无线供电进行，而不通过连接端子9006。
[0368]
可以将上述显示装置适用于便携式信息终端9200。由此，可以降低便携式信息终端9200的功耗，所以可以长期间连续使用便携式信息终端9200。此外，通过降低便携式信息终端9200的功耗，可以实现电池9009的小型化及轻量化，所以可以实现便携式信息终端9200的小型化及轻量化。因此可以提高便携式信息终端9200的便携性。
[0369]
本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。[符号说明]
[0370]
ano：布线、bsl：总线、gl：布线、sl：布线、sncl：布线、vcom：布线、10：显示装置、11：层、12：层、13：层、14：端子部、15：显示部、21：晶体管、22：沟道形成区、30：驱动电路、31：源极驱动器电路、32：数字模拟转换电路、33：栅极驱动器电路、34：电平转换器、40：功能电路、41：存储装置、42a：颜色不均匀校正、42b：上转换、42：gpu、43：el校正电路、44：时序控制器、45：cpu、46：传感控制器、47：电源电路、51a：像素电路、51b：像素电路、51c：像素电路、51d：像素电路、51e：像素电路、51f：像素电路、51g：像素电路、51h：像素电路、51：像素电路、52a：晶体管、52b：晶体管、52c：晶体管、52d：晶体管、52：晶体管、53a：电容器、53：电容器、54：沟道形成区、61b：显示元件、61g：显示元件、61r：显示元件、61：显示元件、62x_1：元件、62x_2：元件、62x_3：元件、62：元件、63：像素、100a：显示装置、100b：显示装置、100c：显示装置、100d：显示装置、100e：显示装置、111a：像素电极、111b：像素电极、111c：像素电极、113a：第一层、113b：第二层、113c：第三层、114：第四层、115：公共电极、120：衬底、122：树脂层、123：导电层、125：绝缘层、127：绝缘层、130a：发光器件、130b：发光器件、130c：发光器件、130d：元件、130e：元件、130f：元件、131：保护层、132：保护层、140：连接部、240：电容器、241：导电层、243：绝缘层、245：导电层、251：导电层、252：导电层、254：绝缘层、255a：绝缘层、255b：绝缘层、256：插头、261：绝缘层、262：绝缘层、263：绝缘层、264：绝缘层、265：绝缘层、271：插头、274a：导电层、274b：导电层、274：插头、280：显示模块、281：显示部、282：电路部、283a：像素电路、283：像素电路部、284a：像素、284：像素部、285：端子部、286：布线部、290：fpc、291：衬底、292：衬底、301a：衬底、301b：衬底、301：衬底、310a：晶体管、310b：晶体管、310：晶体管、311：导电层、312：低电阻区域、313：绝缘层、314：绝缘层、315：元件分离层、320a：晶体管、320b：晶体管、320：晶体管、321：半导体层、323：绝缘层、324：导电层、325：导电层、326：绝缘层、327：导电层、328：绝缘层、329：绝缘层、331：衬底、332：绝缘层、341：导电层、342：导电层、343：插头、700：电子设备、710：内视镜装置、711：监视装置、712：医生、713：医生、714：医生、715：患者、721：框体、723：安装部、725：振动模块、751：显示面板、752：光学构件、753：光学构件、754：透镜、756：显示区域、757：边框、758：鼻垫、761：外光、763：光、765：眼睛、772：下部电极、785：着色层、786a：el层、786b：el层、786：el层、788：上部电极、941：视网膜、942：晶状体、943：视神经、944：视神经乳头、945：静脉、946：动脉、947：玻璃体、948：脉络膜、950：光学系统、951：发光、960：眉毛、961：睫毛、962：瞳孔、963：角膜、965：巩膜、966：上眼皮、967：下眼皮、980：显示装置、4411：发光层、4412：发光层、4413：发光层、4420：层、4421：层、4422：层、4430：层、4431：层、4432：层、8200：头戴显示器、8201：安装部、8202：透镜、8203：主体、8204：显示部、8205：电缆、8206：电池、8300：头戴显示器、8301：框体、8302：显示部、8304：固定工具、8305：透镜、8306：电池、9000：框体、9001：显示部、9003：扬声器、9005：
操作键、9006：连接端子、9007：传感器、9009：电池、9050：操作按钮、9051：信息、9101：便携式信息终端、9200：便携式信息终端、9251：时间、9252：操作按钮、9253：内容。