KR20240072182A - 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
촬상 기능을 갖는 표시 장치를 제공한다. 고감도 촬상을 수행할 수 있는 촬상 장치 또는 표시 장치를 제공한다. 제 1 기판과, 제 1 기판과 대향하는 제 2 기판과, 제 1 기판 위의 발광 소자와, 발광 소자와 인접한 수광 소자와, 제 1 기판 위의 제 1 차광층과, 제 1 기판과 대향하는 제 2 기판의 면 위의 제 2 차광층과, 제 1 기판과 대향하는 제 2 차광층의 면 위의 제 3 차광층을 갖는 표시 장치이다. 제 1 차광층 내지 제 3 차광층은 평면에서 보았을 때 각각 발광 소자와 수광 소자 사이에 제공된다. 제 1 차광층과 제 3 차광층은 평면에서 보았을 때 서로 사이에 틈을 갖도록 제공된다.
Description
본 발명의 일 형태는 표시 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 형태는 촬상 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 형태는 촬상 기능을 갖는 표시 장치에 관한 것이다.
또한 본 발명의 일 형태는 상기 기술분야에 한정되지 않는다. 본 명세서 등에서 개시(開示)하는 본 발명의 일 형태의 기술분야로서는 반도체 장치, 발광 장치, 축전 장치, 기억 장치, 조명 장치, 입력 장치, 출력 장치, 입출력 장치, 이들 장치를 갖는 전자 기기, 이들의 구동 방법, 또는 이들의 제조 방법을 일례로 들 수 있다. 반도체 장치란 반도체 특성을 이용함으로써 기능할 수 있는 장치 전반을 가리킨다.
근년, 표시 장치는 고해상도의 화상을 표시하기 위하여 고정세(高精細)화가 요구되고 있다. 또한 스마트폰, 태블릿형 단말기, 또는 노트북형 PC(퍼스널 컴퓨터) 등의 정보 단말 기기에서 표시 장치는 고정세화에 더하여 저소비 전력화가 요구되고 있다. 또한 터치 패널로서의 기능 또는 인증을 위하여 지문을 촬상하는 기능 등, 화상을 표시할 뿐만 아니라 다양한 기능이 부가된 표시 장치가 요구되고 있다.
표시 장치로서는 예를 들어 발광 소자(발광 디바이스라고도 함)를 갖는 발광 장치가 개발되고 있다. 일렉트로루미네선스(Electroluminescence, 이하 EL이라고 기재함) 현상을 이용한 발광 소자(EL 소자라고도 기재함)는 박형 경량화가 용이하고, 입력 신호에 대하여 고속 응답이 가능하고, 직류 정전압 전원을 사용한 구동이 가능하다는 등의 특징을 갖고, 표시 장치에 응용되고 있다. 예를 들어 특허문헌 1에는 유기 EL 소자가 적용된, 가요성을 갖는 발광 장치가 개시되어 있다.
본 발명의 일 형태는 촬상 기능을 갖는 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 표시 품질이 높은 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 고정세의 촬상 장치 또는 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 촬상 시의 잡음을 저감하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 고감도 촬상을 수행할 수 있는 촬상 장치 또는 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 개구율이 높은 표시 장치 또는 촬상 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 지문 등의 생체 정보를 취득할 수 있는 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 터치 패널로서 기능하는 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 신뢰성이 높은 표시 장치, 촬상 장치, 또는 이들 장치를 갖는 전자 기기를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 신규 구성을 갖는 표시 장치, 촬상 장치, 또는 이들 장치를 갖는 전자 기기를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 선행 기술의 문제점 중 적어도 하나를 경감하는 것을 과제 중 하나로 한다.
또한 이들 과제의 기재는 다른 과제의 존재를 방해하는 것은 아니다. 또한 본 발명의 일 형태는 이들 과제 모두를 반드시 해결할 필요는 없는 것으로 한다. 또한 이들 이외의 과제는 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 추출할 수 있다.
본 발명의 일 형태는 제 1 기판과, 제 1 기판과 대향하는 제 2 기판과, 제 1 기판 위의 발광 소자와, 발광 소자와 인접한 수광 소자와, 제 1 기판 위의 제 1 차광층과, 제 1 기판과 대향하는 제 2 기판의 면 위의 제 2 차광층과, 제 1 기판과 대향하는 제 2 차광층의 면 위의 제 3 차광층을 갖고, 제 1 차광층 내지 제 3 차광층은 평면에서 보았을 때 각각 발광 소자와 수광 소자 사이에 제공되고, 제 1 차광층과 제 3 차광층 사이에는 평면에서 보았을 때 틈을 갖는 표시 장치이다.
또한 상기에 있어서, 제 1 차광층, 제 2 차광층, 제 3 차광층은 가시광의 일부를 흡수하는 재료를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 상기에 있어서, 제 3 차광층의 개수는 2개 이상인 것이 바람직하다.
또한 상기에 있어서, 제 1 차광층의 개수는 2개 이상인 것이 바람직하다.
또한 상기에 있어서, 발광 소자와 수광 소자 사이에는 절연층이 제공되고, 제 1 차광층은 절연층 위에 제공되어 있는 것이 바람직하다.
또한 상기에 있어서, 절연층은 수지층인 것이 바람직하다.
또한 상기에 있어서, 발광 소자는 발광 재료를 포함하고, 수광 소자는 광전 변환 재료를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 상기에 있어서, 착색층을 갖고, 발광 소자는 2개 이상의 발광층을 갖는 것이 바람직하다.
또한 상기에 있어서, 발광 소자 위에 제 1 렌즈가 제공되어 있는 것이 바람직하다.
또는 상기에 있어서, 수광 소자 위에 제 2 렌즈가 제공되어 있는 것이 바람직하다.
또는 상기에 있어서, 발광 소자 위에 제 3 렌즈가 제공되고, 수광 소자 위에 제 4 렌즈가 제공되어 있는 것이 바람직하다.
또한 상기에 있어서, 제 1 렌즈 내지 제 4 렌즈는 제 2 기판과 대향하는 측에 볼록 형상을 갖는 볼록 렌즈인 것이 바람직하다.
또는 상기에 있어서, 제 1 렌즈 내지 제 4 렌즈는 단면이 실질적으로 사다리꼴 형상을 갖는 렌즈인 것이 바람직하다.
또한 상기에 있어서, 제 2 기판 위에 제 1 렌즈 내지 제 4 렌즈와 대향하는 제 5 렌즈가 제공되어 있는 것이 바람직하다.
또한 상기에 있어서, 제 5 렌즈는 제 1 기판과 대향하는 측에 볼록 형상을 갖는 볼록 렌즈인 것이 바람직하다.
또는 상기에 있어서, 제 5 렌즈는 단면이 실질적으로 사다리꼴 형상을 갖는 렌즈인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 형태에 의하여 촬상 기능을 갖는 표시 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 표시 품질이 높은 표시 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 고정세의 촬상 장치 또는 표시 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 촬상 시의 잡음을 저감할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 고감도 촬상을 수행할 수 있는 촬상 장치 또는 표시 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 개구율이 높은 표시 장치 또는 촬상 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 지문 등의 생체 정보를 취득할 수 있는 표시 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 터치 패널로서 기능하는 표시 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 신뢰성이 높은 표시 장치, 촬상 장치, 또는 이들 장치를 갖는 전자 기기를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 신규 구성을 갖는 표시 장치, 촬상 장치, 또는 이들 장치를 갖는 전자 기기를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 선행 기술의 문제점 중 적어도 하나를 경감할 수 있다.
또한 이들 효과의 기재는 다른 효과의 존재를 방해하는 것은 아니다. 또한 본 발명의 일 형태는 반드시 이들 효과 모두를 가질 필요는 없다. 또한 이들 이외의 효과는 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 추출할 수 있다.
도 1의 (A)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 상면도이다. 도 1의 (B) 및 (C)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 2의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 3의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 4의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 5의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 6의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 7의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 8의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 9의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 10의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 11의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 12의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 13의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 제작 방법예를 나타낸 단면도이다.
도 14의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 제작 방법예를 나타낸 단면도이다.
도 15의 (A) 내지 (E)는 표시 장치의 제작 방법예를 나타낸 단면도이다.
도 16은 표시 장치의 일례를 나타낸 사시도이다.
도 17의 (A)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다. 도 17의 (B)는 트랜지스터의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 18의 (A), (B), 및 (D)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다. 도 18의 (C), (E)는 화상의 일례를 나타낸 도면이다. 도 18의 (F) 내지 (H)는 화소의 일례를 나타낸 상면도이다.
도 19의 (A)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다. 도 19의 (B) 내지 (D)는 화소의 일례를 나타낸 상면도이다.
도 20의 (A)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다. 도 20의 (B) 내지 (I)는 화소의 일례를 나타낸 상면도이다.
도 21의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 22의 (A) 내지 (G)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 23의 (A) 내지 (F)는 화소의 구성예를 나타낸 도면이다. 도 23의 (G) 및 (H)는 화소의 회로도의 일례를 나타낸 도면이다.
도 24의 (A)는 전자 기기의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 24의 (B)는 전자 기기의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 25의 (A) 내지 (D)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 26의 (A) 내지 (F)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 27의 (A) 내지 (F)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 2의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 3의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 4의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 5의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 6의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 7의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 8의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 9의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 10의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 11의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 12의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 13의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 제작 방법예를 나타낸 단면도이다.
도 14의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 제작 방법예를 나타낸 단면도이다.
도 15의 (A) 내지 (E)는 표시 장치의 제작 방법예를 나타낸 단면도이다.
도 16은 표시 장치의 일례를 나타낸 사시도이다.
도 17의 (A)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다. 도 17의 (B)는 트랜지스터의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 18의 (A), (B), 및 (D)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다. 도 18의 (C), (E)는 화상의 일례를 나타낸 도면이다. 도 18의 (F) 내지 (H)는 화소의 일례를 나타낸 상면도이다.
도 19의 (A)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다. 도 19의 (B) 내지 (D)는 화소의 일례를 나타낸 상면도이다.
도 20의 (A)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다. 도 20의 (B) 내지 (I)는 화소의 일례를 나타낸 상면도이다.
도 21의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 22의 (A) 내지 (G)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 23의 (A) 내지 (F)는 화소의 구성예를 나타낸 도면이다. 도 23의 (G) 및 (H)는 화소의 회로도의 일례를 나타낸 도면이다.
도 24의 (A)는 전자 기기의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 24의 (B)는 전자 기기의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 25의 (A) 내지 (D)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 26의 (A) 내지 (F)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 27의 (A) 내지 (F)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
이하에서, 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 다만 실시형태는 많은 상이한 형태로 실시할 수 있고, 취지 및 그 범위에서 벗어남이 없이 그 형태 및 자세한 사항을 다양하게 변경할 수 있다는 것은 통상의 기술자라면 쉽게 이해할 수 있다. 따라서 본 발명은 이하의 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다.
또한 이하에서 설명하는 발명의 구성에서, 동일한 부분 또는 같은 기능을 갖는 부분에는 동일한 부호를 상이한 도면 사이에서 공통적으로 사용하고, 이의 반복적인 설명은 생략한다. 또한 같은 기능을 갖는 부분을 가리키는 경우에는 해칭 패턴을 동일하게 하고, 특별히 부호를 붙이지 않는 경우가 있다.
또한 본 명세서에서 설명하는 각 도면에서 각 구성 요소의 크기, 층의 두께, 또는 영역은 명료화를 위하여 과장되어 있는 경우가 있다. 따라서 반드시 그 스케일에 한정되는 것은 아니다.
또한 본 명세서 등에서의 '제 1', '제 2' 등의 서수사는 구성 요소의 혼동을 피하기 위하여 붙이는 것이며, 수적으로 한정하는 것은 아니다.
또한 본 명세서 등에 있어서, '막'이라는 용어와 '층'이라는 용어를 서로 바꿀 수 있다. 예를 들어 '도전층' 또는 '절연층'이라는 용어는 '도전막' 또는 '절연막'이라는 용어로 상호적으로 교환할 수 있는 경우가 있다.
또한 본 명세서 등에 있어서 EL층이란 발광 소자의 한 쌍의 전극 사이에 제공되고, 적어도 발광성의 물질을 포함하는 층(발광층이라고도 부름) 또는 발광층을 포함하는 적층체를 가리키는 것으로 한다.
본 명세서 등에서 표시 장치의 일 형태인 표시 패널은 표시면에 화상 등을 표시(출력)하는 기능을 갖는 것이다. 따라서 표시 패널은 출력 장치의 일 형태이다.
또한 본 명세서 등에서는 표시 패널의 기판에 예를 들어 FPC(Flexible Printed Circuit) 또는 TCP(Tape Carrier Package) 등의 커넥터가 장착된 것, 또는 기판에 COG(Chip On Glass) 방식 등에 의하여 IC가 실장된 것을 표시 패널 모듈, 표시 모듈, 또는 단순히 표시 패널 등이라고 부르는 경우가 있다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 구성예 및 표시 장치의 제작 방법예에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 형태는 발광 소자(발광 디바이스라고도 함)와 수광 소자(수광 디바이스라고도 함)를 갖는 표시 장치이다. 발광 소자는 한 쌍의 전극과, 이들 사이에 EL층을 갖는다. 수광 소자는 한 쌍의 전극과, 이들 사이에 광전 변환층을 갖는다. 발광 소자는 유기 EL 소자(유기 전계 발광 소자)인 것이 바람직하다. 수광 소자는 유기 포토다이오드(유기 광전 변환 소자)인 것이 바람직하다.
또한 표시 장치는 상이한 색을 발하는 2개 이상의 발광 소자를 갖는 것이 바람직하다. 상이한 색을 발하는 발광 소자는 상이한 재료를 포함하는 EL층을 갖는다. 예를 들어 각각 적색(R), 녹색(G), 또는 청색(B)의 광을 발하는 3종류의 발광 소자를 가짐으로써, 풀 컬러의 표시 장치를 실현할 수 있다.
본 발명의 일 형태는 복수의 수광 소자에 의하여 촬상을 수행할 수 있기 때문에 촬상 장치로서 기능한다. 이때 발광 소자를 촬상을 위한 광원으로서 사용할 수 있다. 또한 본 발명의 일 형태는 복수의 발광 소자에 의하여 화상을 표시할 수 있기 때문에 표시 장치로서 기능한다. 따라서 본 발명의 일 형태는 촬상 기능을 갖는 표시 장치, 또는 표시 기능을 갖는 촬상 장치라고 할 수 있다.
예를 들어 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 있어서, 표시부에 발광 소자가 매트릭스로 배치되고, 또한 표시부에는 수광 소자가 매트릭스로 배치된다. 그러므로 표시부는 화상을 표시하는 기능과, 수광부로서의 기능을 갖는다. 표시부에 제공되는 복수의 수광 소자에 의하여 화상을 촬상할 수 있기 때문에 표시 장치는 이미지 센서 또는 터치 패널 등으로서 기능할 수 있다. 즉 표시부로 화상을 촬상하는 것, 혹은 대상물의 접근 또는 대상물의 접촉을 검출하는 것 등이 가능하다. 또한 표시부에 제공되는 발광 소자를 수광 시에 광원으로서 이용할 수 있기 때문에, 표시 장치와 별도로 광원을 제공할 필요가 없어 전자 부품의 부품 점수를 늘리지 않고 기능성이 높은 표시 장치를 실현할 수 있다.
본 발명의 일 형태는 표시부가 갖는 발광 소자의 발광을 대상물이 반사하였을 때에 수광 소자가 그 반사광을 검출할 수 있기 때문에, 어두운 환경에서도 촬상 또는 터치(비접촉을 포함함)의 검출 등을 수행할 수 있다.
또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 표시부에 손가락, 손바닥 등이 접촉한 경우에 지문 또는 장문을 촬상할 수 있다. 그러므로 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 갖는 전자 기기는 촬상한 지문 또는 장문 등의 화상을 사용하여 개인 인증을 실행할 수 있다. 이로써 지문 인증 또는 장문 인증 등을 위한 촬상 장치를 별도로 제공할 필요가 없어 전자 기기의 부품 점수를 삭감할 수 있다. 또한 표시부에는 매트릭스로 수광 소자가 배치되어 있기 때문에, 표시부의 어느 부분에서도 지문 또는 장문 등의 촬상을 수행할 수 있어, 편의성이 우수한 전자 기기를 실현할 수 있다.
다른 생체 인증 방법으로서 얼굴 인증이 있지만 마스크를 착용한 상태에서는 인증 정밀도가 현저하게 저하되는 등, 상황에 따라 인증의 정밀도에 차이가 생길 우려가 있다. 한편으로 지문, 장문, 또는 정맥 등을 사용한 인증 방법은 측정 환경 등에 의한 인증 정밀도의 차이는 거의 없기 때문에 정밀도가 더 높은 인증 방법이라고 할 수 있다.
수광 소자로 지문 등의 촬상을 수행할 때, 표시부가 갖는 발광 소자의 발광을 광원으로서 사용할 수 있다. 이때 발광 소자를 순간적(예를 들어 100μs 이상 100ms 이하)으로 발광시키는 것이 바람직하다. 발광 시간을 짧게 함으로써 높은 휘도로 발광시킨 경우에도 발광 소자의 열화를 억제할 수 있다. 또한 순간적이고, 또한 휘도가 높은 발광을 사용하여 촬상함으로써 콘트라스트(음영)가 강조된 이미지를 얻을 수 있기 때문에 지문 등의 요철 형상을 더 선명하게 촬상할 수 있다.
여기서 상이한 색의 발광 소자 사이에서 EL층의 일부 또는 전부를 구분하여 형성하는 경우, 파인 메탈 마스크(이하 FMM: Fine Metal Mask라고도 표기함) 등의 섀도 마스크를 사용한 증착법으로 형성하는 것이 알려져 있다. 그러나 이 방법으로는 FMM의 정밀도, FMM과 기판의 위치의 어긋남, FMM의 휨, 및 증기의 산란 등으로 인한 성막되는 막의 윤곽의 확장 등의 다양한 영향에 의하여 섬 형상의 유기막의 형상 및 위치에 설계와 차이가 생기기 때문에, 고정세화 및 고개구율화가 어렵다. 그러므로 펜타일 배열 등의 특수한 화소 배열 방식을 적용하는 것 등에 의하여, 정세도(화소 밀도라고도 함)를 의사적으로 높이는 대책이 실시되어 왔다.
또한 본 명세서 등에서 섬 형상이란, 동일한 공정에서 동일한 재료를 사용하여 형성된 2개 이상의 층이 물리적으로 분리된 상태를 가리킨다. 예를 들어 섬 형상의 발광층이란, 상기 발광층과, 이에 인접한 발광층이 물리적으로 분리되어 있는 상태인 것을 가리킨다.
FMM을 사용한 제작 방법에서는, 고정세화, 고개구율화를 최대한 달성하기 위하여, 인접한 2개의 섬 형상의 유기막을 이들이 부분적으로 중첩되도록 형성할 수 있다. 이 경우, 2개의 섬 형상의 유기막을 중첩시키지 않는 경우보다 발광 영역들 사이의 거리를 상당히 축소할 수 있다. 그러나 인접한 2개의 섬 형상의 유기막을 중첩시켜 형성한 경우에는, 인접한 2개의 발광 소자 사이에서 중첩시켜 형성한 유기막을 통하여 전류가 누설되어, 의도치 않은 발광이 발생하는 경우가 있다. 이로써 휘도 저하, 콘트라스트 저하 등이 발생하여 표시 품질이 저하된다. 또한 누설 전류로 인하여 전력 효율, 소비 전력 등이 악화된다.
또한 발광 소자와 수광 소자 사이에 같은 누설 전류가 발생하는 경우에는 상기 누설 전류가, 수광 소자로 촬상을 수행할 때의 잡음의 요인이 되기 때문에 촬상의 감도(신호 대 잡음비(S/N비))가 저하될 우려가 있다.
그러므로 본 발명의 일 형태에서는 발광 소자의 한 쌍의 전극 사이에 위치하는 유기층의 일부 또는 전부 및 수광 소자의 한 쌍의 전극 사이에 위치하는 유기층의 일부 또는 전부를 포토리소그래피법으로 가공한다. 이때 인접한 발광 소자 사이 및 인접한 발광 소자와 수광 소자 사이에서 유기층들이 분리하고 접촉하지 않도록 가공하는 것이 바람직하다. 이로써 인접한 발광 소자 사이 및 인접한 발광 소자와 수광 소자 사이의 유기층을 통한 전류의 누설 경로(리크 패스)를 분단할 수 있다.
발광 소자와 수광 소자 사이의 누설 전류(사이드 누설, 사이드 누설 전류라고도 함)가 억제됨으로써, S/N비 및 정밀도가 높은 촬상을 수행할 수 있다. 그러므로 미약한 광을 검출하는 경우에도 선명한 촬상이 가능하다. 그러므로 촬상 시에 광원으로서 사용하는 발광 소자의 휘도를 낮게 할 수 있고, 소비 전력을 저감할 수 있다.
또한 인접한 2개의 발광 소자 사이에서 전류의 누설 경로(리크 패스)가 분단됨으로써, 발광 소자의 휘도 향상, 콘트라스트 향상, 전력 효율 향상, 또는 소비 전력 저감 등을 동시에 실현할 수 있다.
또한 에칭에 의하여 노출된 유기 적층막의 측면을 보호하기 위하여 절연층을 형성하는 것이 바람직하다. 이로써 표시 장치의 신뢰성을 높일 수 있다.
인접한 2개의 발광 소자 사이 및 서로 인접한 발광 소자와 수광 소자 사이에는 수광 소자의 유기층 및 발광 소자의 유기층이 제공되지 않는 영역을 갖는다. 상기 영역을 덮어 공통 전극, 또는 공통 전극 및 공통층을 형성하는 경우, 공통 전극이 EL층의 단부의 단차로 인하여 분단되는 현상(단절이라고도 함)이 일어나 EL층 위의 공통 전극이 절연되는 경우가 있다. 그러므로 인접한 2개의 발광 소자 사이 및 서로 인접한 발광 소자와 수광 소자 사이에 위치하는 국소적인 단차를 평탄화막으로서 기능하는 수지층으로 매립하는 구성(LFP: Local Filling Planarization이라고도 함)으로 하는 것이 바람직하다. 이로써 공통층의 단절 또는 공통 전극의 단절을 억제하여 신뢰성이 높은 표시 장치를 실현할 수 있다.
상기 수지층을 EL층과 접촉하도록 제공하면 수지층의 형성 시에 사용하는 용매 등으로 인하여 EL층이 용해될 우려가 있다. 그러므로 상기 EL층의 측면을 보호하는 절연층을 EL층과 수지층 사이에 제공하는 것이 바람직하다. 즉 EL층의 단부에 있어서 EL층의 측면 및 상면과 접촉하도록 무기 절연층을 제공하고, 상기 무기 절연층 위에 수지층을 제공하는 구성으로 하는 것이 바람직하다.
또한 서로 인접한 발광 소자와 수광 소자 사이, 예를 들어 상술한 평탄화막으로서 기능하는 수지층 위 또는 수지층과 중첩되는 영역에 차광성 재료를 포함하는 차광층을 형성하는 것이 바람직하다. 이로써 발광 소자로부터 수광 소자로 확산되는 광(미광이라고도 함)의 경로를 상기 차광층에 의하여 차단할 수 있다. 미광은 수광 소자로 촬상을 수행할 때의 잡음의 요인이 되기 때문에 미광을 차단하는 구성으로 함으로써 촬상의 감도(신호 대 잡음비(S/N비))를 높일 수 있다.
이와 같이 발광 소자로부터 인접한 수광 소자에 미광이 입사하는 것을 차단하는 구성으로 함으로써 촬상 시의 잡음의 영향을 매우 낮게 억제할 수 있어, 촬상의 감도를 매우 높일 수 있다.
또한 본 발명의 일 형태에서는 백색 발광의 발광 소자와 컬러 필터를 조합한 표시 장치로 할 수도 있다. 이 경우, 상이한 색의 광을 나타내는 화소(부화소)에 제공되는 발광 소자에 각각 같은 구성의 발광 소자를 적용할 수 있고, 각 발광 소자가 갖는 모든 층을 각 발광 소자 사이에서 같은 재료를 사용하여 형성할 수 있다. 또한 각 발광 소자 사이에 위치하는 EL층의 일부 또는 전부를 포토리소그래피법으로 분단함으로써, 각 발광 소자 사이에 위치하는 EL층을 통한 누설 전류가 억제되어 콘트라스트가 높은 표시 장치를 실현할 수 있다. 특히 도전성이 높은 중간층을 개재(介在)하여 복수의 발광층을 적층한 탠덤 구조를 갖는 소자에서는 상기 중간층을 통한 누설 전류를 효과적으로 방지할 수 있기 때문에 높은 휘도, 높은 정세도, 및 높은 콘트라스트를 겸비한 표시 장치를 실현할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 더 구체적인 구성예 및 제작 방법예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
[구성예]
도 1의 (A)에 표시 장치(100)의 상면 개략도를 나타내었다. 표시 장치(100)는 적색을 나타내는 발광 소자(110R), 녹색을 나타내는 발광 소자(110G), 청색을 나타내는 발광 소자(110B), 및 수광 소자(110S)를 각각 복수로 갖는다. 도 1의 (A)에서는, 각 발광 소자 또는 수광 소자의 구별을 용이하게 하기 위하여, 각 발광 소자의 발광 영역 내 또는 수광 소자의 수광 영역 내에 R, G, B, S의 부호를 부여하였다.
발광 소자(110R), 발광 소자(110G), 발광 소자(110B), 및 수광 소자(110S)는 각각 매트릭스 형태로 배열되어 있다. 도 1의 (A)는 한 방향(행 방향, 열 방향, 또는 비스듬한 방향)으로 2종류의 소자가 번갈아 배열되는 구성을 나타낸 것이다. 또한 발광 소자의 배열 방법 및 수광 소자의 배열 방법은 이에 한정되지 않고, 스트라이프 배열, S 스트라이프 배열, 델타 배열, 베이어 배열, 지그재그 배열 등의 배열 방법을 적용하여도 좋고, 펜타일 배열, 다이아몬드 배열 등을 사용할 수도 있다.
발광 소자(110R), 발광 소자(110G), 및 발광 소자(110B)로서는 OLED(Organic Light Emitting Diode) 또는 QLED(Quantum-dot Light Emitting Diode) 등의 EL 소자를 사용하는 것이 바람직하다. EL 소자가 갖는 발광 물질로서는, 형광을 발하는 물질(형광 재료), 인광을 발하는 물질(인광 재료), 열 활성화 지연 형광을 나타내는 물질(열 활성화 지연 형광(Thermally Activated Delayed Fluorescence: TADF) 재료), 무기 화합물(퀀텀닷(quantum dot) 재료 등) 등을 들 수 있다.
수광 소자(110S)로서는 예를 들어 pn형 포토다이오드 또는 pin형 포토다이오드를 사용할 수 있다. 수광 소자(110S)는 수광 소자(110S)에 입사하는 광을 검출하고 전하를 발생시키는 광전 변환 소자로서 기능한다. 광전 변환 소자는 입사하는 광량에 따라 발생하는 전하량이 결정된다. 특히, 수광 소자(110S)로서는 유기 화합물을 포함하는 층을 갖는 유기 포토다이오드를 사용하는 것이 바람직하다. 유기 포토다이오드는 박형화, 경량화, 및 대면적화가 용이하고, 형상 및 디자인의 자유도가 높기 때문에, 다양한 장치에 적용할 수 있다.
또한 도 1의 (A)에는 공통 전극(113)과 전기적으로 접속되는 접속 전극(111C)을 도시하였다. 접속 전극(111C)에는 공통 전극(113)에 공급하기 위한 전위(예를 들어 애노드 전위 또는 캐소드 전위)가 인가된다. 접속 전극(111C)은 발광 소자(110R) 등이 배열되는 표시 영역의 외부에 제공된다. 또한 도 1의 (A)에서는 공통 전극(113)을 파선으로 나타내었다.
접속 전극(111C)은 표시 영역의 외주를 따라 제공할 수 있다. 예를 들어 표시 영역의 외주의 1변을 따라 제공되어 있어도 좋고, 표시 영역의 외주의 2변 이상에 걸쳐 제공되어 있어도 좋다. 즉 표시 영역의 상면 형상이 직사각형인 경우에는 접속 전극(111C)의 상면 형상은 띠 형상, L자 형상, ㄷ자형(대괄호 형상), 또는 사각형 등으로 할 수 있다.
도 1의 (B), (C)는 각각 도 1의 (A)에서 일점쇄선 A1-A2, 일점쇄선 B1-B2에 대응하는 단면 개략도이다. 도 1의 (B)에는 발광 소자(110B), 수광 소자(110S), 및 발광 소자(110G)의 단면 개략도를 나타내고, 도 1의 (C)에는 접속 전극(111C)과 공통 전극(113)이 전기적으로 접속되는 접속부(140)의 단면 개략도를 나타내었다.
도 1의 (B)에는 발광 소자(110B), 수광 소자(110S), 및 발광 소자(110G)의 단면을 나타내었다. 발광 소자(110R)(도시하지 않았음), 발광 소자(110G), 발광 소자(110B), 및 수광 소자(110S)는 각각 기판(101) 위에 제공되어 있다. 또한 발광 소자(110R), 발광 소자(110G), 발광 소자(110B), 및 수광 소자(110S)를 덮어 접착층(171) 및 기판(170)을 갖는다.
발광 소자(110R)(도시하지 않았음)는 화소 전극(111R), 유기층(112R)(모두 도시하지 않았음), 공통층(114), 및 공통 전극(113)을 갖는다. 발광 소자(110G)는 화소 전극(111G), 유기층(112G), 공통층(114), 및 공통 전극(113)을 갖는다. 발광 소자(110B)는 화소 전극(111B), 유기층(112B), 공통층(114), 및 공통 전극(113)을 갖는다. 수광 소자(110S)는 화소 전극(111S), 유기층(155), 공통층(114), 및 공통 전극(113)을 갖는다. 공통층(114)과 공통 전극(113)은 발광 소자(110R), 발광 소자(110G), 발광 소자(110B), 및 수광 소자(110S)에 공통적으로 제공된다.
발광 소자(110R)(도시하지 않았음)에 포함되는 유기층(112R)(도시하지 않았음)은 적어도 적색의 파장 영역에 강도를 갖는 광을 발하는 발광성 유기 화합물을 갖는다. 발광 소자(110G)가 갖는 유기층(112G)은 적어도 녹색의 파장 영역에 강도를 갖는 광을 발하는 발광성 유기 화합물을 갖는다. 발광 소자(110B)가 갖는 유기층(112B)은 적어도 청색의 파장 영역에 강도를 갖는 광을 발하는 발광성 유기 화합물을 갖는다. 유기층(112R), 유기층(112G), 및 유기층(112B)은 각각 발광층을 갖는 층이라고 부를 수도 있다.
수광 소자(110S)가 갖는 유기층(155)은 가시광의 파장 영역 또는 적외광의 파장 영역에 감도를 갖는 광전 변환 재료를 갖는다. 유기층(155)에 포함되는 광전 변환 재료는 발광 소자(110R)가 발하는 광의 파장 영역, 발광 소자(110G)가 발하는 광의 파장 영역, 및 발광 소자(110B)가 발하는 광의 파장 영역 중 하나 이상에 대하여 감도를 갖는 것이 바람직하다. 또는 발광 소자(110R)가 발하는 광의 파장 영역보다 장파장의 적외광에 감도를 갖는 광전 변환 재료를 사용하여도 좋다. 유기층(155)은 활성층 또는 광전 변환층이라고 부를 수도 있다.
이하에서 발광 소자(110R), 발광 소자(110G), 및 발광 소자(110B)에 공통되는 사항에 대하여 설명하는 경우에는, 발광 소자(110)라고 통틀어 설명하는 경우가 있다. 마찬가지로 화소 전극(111R), 화소 전극(111G), 화소 전극(111B), 또는 유기층(112R), 유기층(112G), 유기층(112B) 등, 알파벳으로 구별하는 구성 요소에서 이들에 공통되는 사항에 대하여 설명하는 경우에는, 알파벳을 생략한 부호를 사용하여 설명하는 경우가 있다.
각 발광 소자(110)에 있어서 화소 전극(111)과 공통 전극(113) 사이에 위치하는 적층막(유기층(112) 및 공통층(114))을 EL층이라고 부를 수 있다. 또한 수광 소자(110S)에 있어서 화소 전극(111S)과 공통 전극(113) 사이에 위치하는 적층막(유기층(155) 및 공통층(114))을 PD층이라고 부를 수 있다.
유기층(112) 및 공통층(114)은 각각 독립적으로 전자 주입층, 전자 수송층, 정공 주입층, 및 정공 수송층 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한 유기층(112)은 발광층을 갖는다. 예를 들어 유기층(112)이 화소 전극(111) 측으로부터 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층이 적층된 구조를 갖고, 공통층(114)이 전자 주입층을 갖는 구성으로 할 수 있다. 또한 예를 들어 공통층(114)에는 유기 화합물을 포함하지 않고, 무기 화합물 또는 무기물만을 포함하는 막을 사용하는 구성으로 할 수도 있다.
화소 전극(111R)(도시하지 않았음), 화소 전극(111G), 및 화소 전극(111B)은 각각 발광 소자(110R)(도시하지 않았음), 발광 소자(110G), 및 발광 소자(110B)에 제공되어 있다. 또한 공통층(114) 및 공통 전극(113)은 각 발광 소자(110) 및 수광 소자(110S)에 공통되는 연속된 층으로서 제공되어 있다. 각 화소 전극(111) 및 공통 전극(113) 중 어느 한쪽에는 가시광에 대하여 투광성을 갖는 도전막을 사용하고, 다른 쪽에는 반사성을 갖는 도전막을 사용한다. 각 화소 전극(111)이 투광성을 갖고 공통 전극(113)이 반사성을 갖는 경우, 하면 사출형(보텀 이미션형)의 표시 장치로 할 수 있다. 반대로 각 화소 전극(111)이 반사성을 갖고 공통 전극(113)이 투광성을 갖는 경우, 상면 사출형(톱 이미션형)의 표시 장치로 할 수 있다. 또한 각 화소 전극(111)과 공통 전극(113)의 양쪽이 투광성을 갖는 경우, 양면 사출형(듀얼 이미션형)의 표시 장치로 할 수도 있다.
공통 전극(113) 위에는 각 발광 소자(110) 및 수광 소자(110S)를 덮어 보호층(121)이 제공되어 있다. 보호층(121)은 위쪽(기판(170) 측)으로부터 각 발광 소자(110) 및 수광 소자(110S)로 물 등의 불순물이 확산되는 것을 방지하는 기능을 갖는다.
화소 전극(111)의 단부는 테이퍼 형상을 갖는 것이 바람직하다. 화소 전극(111)의 단부가 테이퍼 형상을 갖는 경우, 화소 전극(111)의 측면을 따라 제공되는 유기층(112)의 측면 또는 유기층(155)의 측면도 테이퍼 형상을 갖는다. 화소 전극(111)의 측면을 테이퍼 형상으로 함으로써, 화소 전극(111)의 측면을 따라 제공되는 유기층(112)의 피복성 또는 유기층(155)의 피복성을 높일 수 있다. 또한 화소 전극(111)의 측면을 테이퍼 형상으로 함으로써, 제작 공정 중에 생길 수 있는 이물질(예를 들어 먼지 또는 파티클 등이라고도 함)을 세정 등의 처리에 의하여 제거하기 쉬워지기 때문에 바람직하다.
또한 본 명세서 등에 있어서 테이퍼 형상이란, 구조물의 측면의 적어도 일부가 기판면(또는 피형성면)에 대하여 경사져 제공되어 있는 형상을 가리킨다. 예를 들어 경사진 측면과 기판면(또는 피형성면)이 이루는 각(테이퍼각이라고도 함)이 90° 미만인 영역을 갖는 형상을 가리킨다. 또한 구조물의 측면 및 기판면(또는 피형성면)은 반드시 완전히 평탄할 필요는 없고, 미세한 곡률을 갖는 대략 평면상 또는 미세한 요철을 갖는 대략 평면상이어도 좋다.
유기층(112) 및 유기층(155)은 포토리소그래피법에 의하여 섬 형상으로 가공된다. 그러므로 유기층(112) 및 유기층(155)은 그 단부에서 상면과 측면이 이루는 각이 90°에 가까운 형상을 갖는다. 한편으로 FMM 등을 사용하여 형성된 유기막은 단부에 가까울수록 그 두께가 서서히 얇아지는 경향이 있고, 예를 들어 1μm 이상 10μm 이하의 범위에 걸쳐 상면이 슬로프 형상으로 형성되기 때문에 상면과 측면을 구별하기 어려운 형상이 되는 경우가 있다. 유기층(112) 및 유기층(155)은 측면과 바닥면(기판면)이 이루는 각(테이퍼각)이 10° 이상 120° 이하, 바람직하게는 20° 이상 100° 이하, 더 바람직하게는 30° 이상 95° 이하, 더 바람직하게는 45° 이상 90° 이하인 영역을 갖도록 가공되어 있는 것이 바람직하다.
도 1의 (B)에 나타낸 바와 같이 서로 인접한 발광 소자(110)와 수광 소자(110S) 사이에는 절연층(125), 수지층(126), 및 차광층(123)이 제공된다.
서로 인접한 발광 소자(110)와 수광 소자(110S) 사이에서 유기층(112)의 측면과 유기층(155)의 측면이 수지층(126)을 끼워 대향하여 제공되어 있다.
수지층(126)은 유기층(112) 또는 유기층(155)의 단부의 단차를 완화하기 위한 평탄화막으로서 기능한다. 수지층(126)을 제공함으로써 공통 전극(113)이 유기층(112) 또는 유기층(155)의 단부의 단차로 인하여 분단되는 현상(단절이라고도 함)이 일어나 유기층(112) 위 또는 유기층(155) 위의 공통 전극(113)이 절연되는 것을 방지할 수 있다. 수지층(126)은 LFP라고 할 수도 있다.
수지층(126)으로서는 유기 재료를 갖는 절연층을 적합하게 사용할 수 있다. 예를 들어 수지층(126)으로서 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 에폭시 수지, 이미드 수지, 폴리아마이드 수지, 폴리이미드아마이드 수지, 실리콘(silicone) 수지, 실록산 수지, 벤조사이클로뷰텐계 수지, 페놀 수지, 이들 수지의 전구체 등의 유기 재료를 적용할 수 있다. 또한 수지층(126)으로서 폴리바이닐알코올(PVA), 폴리바이닐뷰티랄, 폴리바이닐피롤리돈, 폴리에틸렌글라이콜, 폴리글리세린, 풀루란, 수용성 셀룰로스, 또는 알코올 가용성 폴리아마이드 수지 등의 유기 재료를 사용하여도 좋다.
또한 수지층(126)으로서 감광성 수지를 사용할 수 있다. 감광성 수지로서는 포토레지스트를 사용하여도 좋다. 감광성 수지로서는 포지티브형 재료 또는 네거티브형 재료를 사용할 수 있다.
수지층(126)은 가시광을 흡수하는 재료를 포함하여도 좋다. 예를 들어 수지층(126) 자체가 가시광을 흡수하는 재료로 구성되어도 좋고, 수지층(126)이 가시광을 흡수하는 안료를 포함하여도 좋다. 수지층(126)으로서는 예를 들어, 적색광, 청색광, 또는 녹색광을 투과시키고, 다른 광을 흡수하는 컬러 필터로서 사용할 수 있는 수지, 또는 카본 블랙을 안료로서 포함하고, 블랙 매트릭스로서 기능하는 수지 등을 사용할 수 있다.
수지층(126) 위에는 공통층(114), 공통 전극(113), 및 보호층(121)이 제공되어 있다. 공통층(114), 공통 전극(113), 및 보호층(121)은 각각 유기층(112)을 개재하여 화소 전극(111)과 중첩되는 부분과, 유기층(155)을 개재하여 화소 전극(111S)과 중첩되는 부분과, 수지층(126)과 중첩되는 부분을 갖는다.
수지층(126)의 상면(기판(170) 측)은 실질적으로 평탄한 형상을 갖는다. 상기 상면 위에는 공통층(114), 공통 전극(113), 및 보호층(121)을 개재하여 차광층(123)이 제공되어 있다. 차광층(123)은 발광 소자(110)가 발하는 광이 표시 장치(100)의 외부에 사출되지 않고, 인접한 수광 소자(110S)에 입사하는 것을 방지하는(미광 방지) 기능을 갖는다.
또한 보호층(121) 및 차광층(123)을 덮도록 접착층(171)이 제공되고, 접착층(171) 위에 기판(170)이 제공되어 있다. 기판(170)에서 기판(101)과 대향하는 측에는, 평면에서 보았을 때 수지층(126)과 중첩되는 영역을 갖도록 차광층(172)이 제공되어 있다.
평면에서 보았을 때, 차광층(172)은 서로 인접한 발광 소자(110) 사이 및 서로 인접한 발광 소자(110)와 수광 소자(110S) 사이에 제공되어 있다.
차광층(172) 중, 평면에서 보았을 때, 수광 소자(110S)를 둘러싸도록 제공되는 차광층(172)은 수광 소자(110S)에 입사하는 광을 좁히는 기능을 갖는다. 이로써 선명한 이미지를 촬상할 수 있다.
또한 차광층(172)은 비발광 영역 및 비수광 영역에 배치되는 배선, 전극 등의 구조물이 사용자에게 시인(視認)되지 않도록 가리는 기능을 갖는다. 이로써 상기 영역에서의 반사광으로 인한 콘트라스트 저하를 방지하고, 표시 품질을 높일 수 있다.
또한 평면에서 보았을 때, 차광층(172)을 서로 인접한 발광 소자(110) 사이에는 배치하지 않고, 서로 인접한 발광 소자(110)와 수광 소자(110S) 사이에만 배치하는 구성으로 하여도 좋다. 이로써 비스듬한 방향에서 보았을 때의 밝기 및 색도의 변화(시야각 의존성)이 작고, 또한 선명한 이미지를 촬상할 수 있는 표시 장치를 실현할 수 있다.
기판(101)과 대향하는 차광층(172)의 면 위에는 상술한 수지층(126) 위와 마찬가지로 미광 방지 기능을 갖는 차광층(123)이 제공되어 있다.
기판(101)과 대향하는 차광층(172)의 면 위에 제공된 차광층(123)을 보호층(121) 위의 차광층(123)과 같은 재료로 형성할 수 있다. 또한 기판(101)과 대향하는 차광층(172)의 면 위에 제공된 차광층(123)을 차광층(172)과 같은 재료로 형성하여도 좋다.
또한 기판(101)과 대향하는 차광층(172)의 면 위에 제공된 차광층(123)과, 보호층(121) 위의 차광층(123)은 평면에서 보았을 때 서로 사이에 틈을 갖도록 번갈아(빗살 형상으로) 제공되는 것이 바람직하다. 이와 같이 본 발명의 일 형태에서는 인접한 발광 소자(110)와 수광 소자(110S) 사이에 차광층(123)을 빗살 형상으로 제공함으로써, 차광층(123)을 갖지 않는 경우보다 촬상 시의 잡음의 영향이 억제된, 촬상 감도가 높은 표시 장치를 실현할 수 있다.
또한 도 1의 (B)에서는 차광층(123)을 모두 같은 형상, 크기로 나타내었지만, 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 일 형태에서는 표시 장치(100)가 갖는 복수의 차광층(123)은 상이한 형상, 크기를 가져도 좋다.
또한 도 1의 (B)에 나타내지 않았지만, 차광층(123)을 인접한 발광 소자(110)와 수광 소자(110S) 사이뿐만 아니라, 서로 인접한 발광 소자(110) 사이에 제공하여도 좋다. 이에 의하여 인접한 발광 소자(110) 사이에서 각각이 발하는 상이한 색의 광들이 혼합되고, 상기 혼합된 광이 발광 소자(110)로부터 발해진 광으로서 표시 장치(100)의 외부에 사출되는 것을 방지할 수 있다. 이로써 발광 소자(110)로부터 발해지는 광의 색 순도의 저하, 및 이에 기인하는 표시 장치(100)의 표시 품질의 저하를 억제할 수 있다.
차광층(123)은 적어도 가시광의 일부를 흡수하는 재료를 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들어 발광 소자(110R), 발광 소자(110G), 및 발광 소자(110B)가 발하는 광 중 적어도 하나 이상의 광을 흡수하는 재료를 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들어 차광층(123) 자체가 가시광을 흡수하는 재료(예를 들어 유색의 유기 재료 또는 무기 재료)에 의하여 구성되어도 좋고, 차광층(123)이 가시광을 흡수하는 안료를 포함하여도 좋다. 차광층(123)으로서는 예를 들어 카본 블랙을 안료로서 포함하고, 블랙 매트릭스로서 기능하는 수지, 또는 적색광, 청색광, 또는 녹색광을 투과시키고 다른 광을 흡수하는 컬러 필터로서 사용할 수 있는 수지 등을 사용할 수 있다.
차광층(172)은 차광층(123)과 같은 재료(상기)를 사용하여 형성할 수 있다.
절연층(125)은 유기층(112)의 측면 또는 유기층(155)의 측면과 접촉하여 제공된다. 또한 절연층(125)은 유기층(112)의 상단부 또는 유기층(155)의 상단부를 덮어 제공된다. 또한 절연층(125)의 일부는 기판(101)의 상면과 접촉하여 제공된다.
절연층(125)의 일부는 유기층(112) 또는 유기층(155)과 수지층(126) 사이에 위치하고, 수지층(126)이 유기층(112) 또는 유기층(155)과 접촉하는 것을 방지하기 위한 보호층으로서 기능한다. 유기층(112) 또는 유기층(155)과 수지층(126)이 접촉하면 수지층(126)의 형성 시에 사용되는 유기 용매 등에 의하여 유기층(112) 또는 유기층(155)이 용해될 가능성이 있다. 그러므로 이러한 절연층(125)을 제공함으로써 유기층(112)의 측면 또는 유기층(155)의 측면을 보호할 수 있다. 또한 절연층(125)으로 인하여 유기층(112)의 측면 또는 유기층(155)의 측면이 대기에 노출되는 것을 방지할 수 있다. 이로써 신뢰성이 높은 발광 소자(110) 및 수광 소자(110S)를 제작할 수 있다.
절연층(125)을 무기 재료를 갖는 절연층으로 할 수 있다. 절연층(125)에는 예를 들어 산화 절연막, 질화 절연막, 산화질화 절연막, 질화산화 절연막 등의 무기 절연막을 사용할 수 있다. 절연층(125)은 단층 구조를 가져도 좋고, 적층 구조를 가져도 좋다. 산화 절연막으로서는 산화 실리콘막, 산화 알루미늄막, 산화 마그네슘막, 인듐 갈륨 아연 산화물막, 산화 갈륨막, 산화 저마늄막, 산화 이트륨막, 산화 지르코늄막, 산화 란타넘막, 산화 네오디뮴막, 산화 하프늄막, 산화 탄탈럼막 등을 들 수 있다. 질화 절연막으로서는 질화 실리콘막, 질화 알루미늄막 등을 들 수 있다. 산화질화 절연막으로서는 산화질화 실리콘막, 산화질화 알루미늄막 등을 들 수 있다. 질화산화 절연막으로서는 질화산화 실리콘막, 질화산화 알루미늄막 등을 들 수 있다. 특히 원자층 퇴적(ALD: Atomic Layer Deposition)법에 의하여 형성한 산화 알루미늄막, 산화 하프늄막 등의 산화 금속막, 또는 산화 실리콘막 등의 무기 절연막을 절연층(125)에 적용함으로써, 핀홀이 적고, EL층을 보호하는 기능이 우수한 절연층(125)을 형성할 수 있다.
또한 본 명세서 등에 있어서 산화질화물이란, 그 조성으로서 질소보다 산소의 함유량이 많은 재료를 가리키고, 질화 산화물이란, 그 조성으로서 산소보다 질소의 함유량이 많은 재료를 가리킨다. 예를 들어 산화질화 실리콘이라고 기재한 경우에는 그 조성으로서 질소보다 산소의 함유량이 많은 재료를 가리키고, 질화산화 실리콘이라고 기재한 경우에는 그 조성으로서 산소보다 질소의 함유량이 많은 재료를 가리킨다.
절연층(125)은 스퍼터링법, 화학 기상 퇴적(CVD: Chemical Vapor Deposition)법, 펄스 레이저 퇴적(PLD: Pulsed Laser Deposition)법, ALD법 등을 사용하여 형성할 수 있다. 절연층(125)은 피복성이 양호한 ALD법을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다.
수지층(126)은 유기층(112) 또는 유기층(155)의 상단부 및 측면을 덮어 제공되어 있다. 또한 유기층(112)의 상단부 또는 유기층(155)의 상단부와 수지층(126) 사이에 층(128)의 일부 및 절연층(125)의 일부가 이 순서대로 적층되어 있다. 층(128)은 유기층(112)의 상단부 또는 유기층(155)의 상단부와 접촉하도록 제공되어 있다.
층(128)은 유기층(112) 또는 유기층(155)의 에칭 시에 유기층(112) 또는 유기층(155)을 보호하기 위한 보호층(마스크층, 희생층이라고도 함)의 일부가 잔존한 것이다. 층(128)에는 상술한 절연층(125)에 사용할 수 있는 재료를 사용할 수 있다. 특히 층(128)과 절연층(125)에 같은 재료를 사용하면, 가공을 위한 장치 등을 공통적으로 사용할 수 있기 때문에 바람직하다.
특히 ALD법에 의하여 형성한 산화 알루미늄막, 산화 하프늄막 등의 산화 금속막, 또는 산화 실리콘막 등의 무기 절연막은 핀홀이 적다. 그러므로 이들 막을 층(128)의 재료에 적용함으로써, EL층을 보호하는 기능이 우수한 절연층(125)을 나중의 공정에서 형성할 수 있다.
특히 층(128)에는 웨트 에칭법에 의하여 가공할 수 있는 절연막을 사용하는 것이 바람직하다. 층(128)은 유기층(112)의 상단부 또는 유기층(155)의 상단부와 접촉하는 막이기 때문에 피형성면에 대한 대미지가 더 적은 웨트 에칭법을 사용하여 가공함으로써, 드라이 에칭법을 사용하는 경우보다 발광 소자(110)의 신뢰성 및 수광 소자(110S)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
보호층(121)은 공통 전극(113)을 덮도록 제공되어 있다. 보호층(121)을 적어도 무기 절연막을 포함하는 단층 구조 또는 적층 구조로 하는 것이 바람직하다. 무기 절연막으로서는 예를 들어 산화 실리콘막, 산화질화 실리콘막, 질화산화 실리콘막, 질화 실리콘막, 산화 알루미늄막, 산화질화 알루미늄막, 산화 하프늄막 등의 산화물막 또는 질화물막이 있다. 또는 보호층(121)으로서 인듐 갈륨 산화물, 인듐 아연 산화물, 인듐 주석 산화물, 인듐 갈륨 아연 산화물 등의 반도체 재료 또는 도전 재료를 사용하여도 좋다.
도 1의 (C)에는 접속 전극(111C)과 공통 전극(113)이 전기적으로 접속되는 접속부(140)를 나타내었다. 접속부(140)에서는 접속 전극(111C) 위에서 층(128), 절연층(125) 및 수지층(126)에 개구부가 제공된다. 상기 개구부에서 접속 전극(111C)과 공통 전극(113)이 전기적으로 접속되어 있다.
또한 도 1의 (C)에는 접속 전극(111C)과 공통 전극(113)이 전기적으로 접속되는 접속부(140)를 나타내었지만, 접속 전극(111C) 위에 공통층(114)을 개재하여 공통 전극(113)이 제공되어 있어도 좋다. 특히 공통층(114)에 캐리어 주입층을 사용하는 경우 등에서는, 전기 저항률이 충분히 낮은 재료를 공통층(114)에 사용할 수 있고, 또한 공통층(114)을 얇게 형성할 수도 있다. 그러므로 공통층(114)이 접속부(140)에 위치하여도 문제가 되지 않는 경우가 많다. 이러한 구성으로 하는 경우, 공통 전극(113)과 공통층(114)을 같은 차폐 마스크를 사용하여 형성할 수 있기 때문에, 제조 비용을 절감할 수 있다.
도 2의 (A) 및 (B)는 본 발명의 일 형태의 표시 장치(100)에 제공되는 차광층(123)의 효과에 대하여 설명하는 도면이다. 또한 도 2의 (A)에는 차광층(123)을 갖지 않는 경우의 단면도를 나타내고, 도 2의 (B)에는 차광층(123)을 갖는 경우의 단면도를 나타내었다.
도 2의 (A)는 표시 장치가 차광층(123)을 갖지 않는 경우의, 발광 소자(110)가 발하는 광의 경로를 간이적으로 나타낸 도면이다.
도 2의 (A)에 나타낸 바와 같이, 발광 소자(110B) 및 발광 소자(110G)(도시하지 않았지만 발광 소자(110R)도 같음)가 기판(170) 측에 발하는 광 중 상기 발광 소자(110)와 인접한 수광 소자(110S) 방향으로 확산되는 광의 일부(광(180))는 상기 발광 소자(110)와 수광 소자(110S) 사이에 제공된 차광층(172)을 향하여 직진한다.
상술한 바와 같이 차광층(172)을 가시광을 흡수하는 재료 또는 가시광을 흡수하는 안료를 포함하는 재료로 형성할 수 있다. 그러므로 차광층(172)에 입사하는 광(180)은 그 일부가 차광층(172)에 흡수되고 강도가 약해진다. 그러나 차광층(172)이 흡수하지 않은 나머지 광에 대해서는 차광층(172)에서 반사되고, 기판(101) 측으로 진행 방향을 변경한다.
차광층(172)에서 반사된 광의 일부는 인접한 수광 소자(110S)에 입사한다. 또한 이와 상이한 반사광은 차광층(172)과 대향하는 보호층(121)에서 반사되고, 기판(170) 측으로 진행 방향을 변경한다. 상기 반사광은 상술한 차광층(172)에 다시 입사하고, 그 일부가 흡수되고, 나머지가 반사된다. 그리고 반사된 광의 일부는 인접한 수광 소자(110S)에 입사한다.
수광 소자(110S)에 입사하지 않은 광에 대해서도 상기 동작을 반복함으로써 최종적으로 그 일부가 수광 소자(110S)에 입사한다. 도 2의 (A)에는 일례로서 발광 소자(110)가 발하는 광 중 차광층(172)에서 한 번 반사되고 인접한 수광 소자(110S)에 입사하는 광의 경로와, 차광층(172)과 보호층(121)에서 총 3번 반사되고 인접한 수광 소자(110S)에 입사하는 광의 경로에 대하여 나타내었다.
이상과 같이 표시 장치가 차광층(123)을 갖지 않는 경우, 인접한 발광 소자(110)가 발하는 광의 일부를 수광 소자(110S)가 미광으로서 수광할 가능성이 있다. 상기 미광은 표시 장치가 수광 소자(110S)로 촬상을 수행할 때의 잡음의 요인이 될 수 있기 때문에, 수광 소자(110S)가 미광을 수광함으로써 표시 장치의 촬상 감도(S/N비)가 저하된다. 따라서 표시 장치의 촬상 감도를 높이기 위해서는 미광 등의 잡음 요인을 가능한 한 제거하는 것이 바람직하다.
도 2의 (B)는 표시 장치가 차광층(123)을 갖는 경우의, 발광 소자(110)가 발하는 광의 경로를 간이적으로 나타낸 도면이다.
광(180) 중 도 2의 (A)에서 3번의 반사에 의하여 수광 소자(110S)에 입사한 광은 도 2의 (B)에서는 차광층(172)에 제공된 2개의 차광층(123) 중 발광 소자(110)에 가까운 측의 차광층(123)의 측면에 입사한다. 상술한 바와 같이 차광층(123)을 가시광을 흡수하는 재료 또는 가시광을 흡수하는 안료를 포함하는 재료로 형성할 수 있다. 그러므로 차광층(123)에 입사하는 광의 일부는 차광층(123)에 흡수된다. 그리고 차광층(123)이 흡수하지 않은 나머지 광에 대해서는 차광층(123)에서 반사되고, 기판(170) 측으로 진행 방향을 변경한다. 상기 광의 진행 경로는 차광층(172)으로 차단되지 않기 때문에, 최종적으로 상기 광은 기판(170)을 투과하고 외부에 사출된다(도시하지 않았음).
또한 광(180) 중 도 2의 (A)에서 한 번의 반사에 의하여 수광 소자(110S)에 입사한 광은 도 2의 (B)에서는 차광층(172)에 제공된 2개의 차광층(123) 중 발광 소자(110)에 가까운 측의 차광층(123)의 바닥면에서 그 일부가 반사된다. 그리고 상기 반사광은 보호층(121) 위에 제공된 차광층(123)의 측면을 향하여 입사한다. 상기 입사광의 일부는 차광층(123)에 의하여 흡수되고, 강도가 약해진다. 나머지 광은 차광층(123)에 의하여 기판(101) 측에 반사된다.
또한 본 발명의 일 형태에서는 표시 장치(100)는 기판(101)과 대향하는 차광층(172)의 면 위에 제공된 2개의 차광층(123)을 갖고, 보호층(121) 위에 제공된 하나의 차광층(123)과의 사이에 평면에서 보았을 때 틈을 갖도록 빗살 형상으로 배치되어 있다. 그러므로 기판(101)과 대향하는 차광층(172)의 면 위에 제공된, 발광 소자(110)에 가까운 측의 차광층(123)과, 보호층(121) 위에 제공된 차광층(123) 사이에 침입하는 광(도시하지 않았음)이 있어도 기판(101)과 대향하는 차광층(172)의 면 위에 제공된 다른 하나의 차광층(123)에 의하여 진로가 차단되어, 상기 광이 수광 소자(110S)에 입사하는 것을 방지할 수 있다.
또한 도 1의 (B) 및 도 2의 (B)에서는 기판(101)과 대향하는 차광층(172)의 면 위에 제공된 차광층(123)을 2개, 보호층(121) 위에 차광층(123)을 하나 제공한 구성을 예시하였지만, 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 일 형태에서는 기판(101)과 대향하는 차광층(172)의 면 위에 제공된 차광층(123)을 하나 제공하여도 좋고, 3개 이상 제공하여도 좋다. 또한 보호층(121) 위의 차광층(123)을 2개 이상 제공하여도 좋다.
이상과 같이 본 발명의 일 형태의 표시 장치(100)는 서로 인접한 발광 소자(110)와 수광 소자(110S) 사이에 빗살 형상의 차광층(123)을 가짐으로써, 발광 소자(110)가 발하는 광의 일부가 미광으로서 인접한 수광 소자(110S)에 입사하는 것을 방지할 수 있다. 이로써 촬상 시의 잡음을 저감할 수 있다. 또한 S/N비 및 감도가 높은 촬상을 수행하는 표시 장치를 실현할 수 있다.
[변형예 1]
이하에서는 상기 구성예의 변형예에 대하여 설명한다. 또한 상술한 내용과 중복되는 부분에 대해서는 이를 참조하고, 설명을 생략하는 경우가 있다.
도 3의 (A)는 도 1의 (B)에 나타낸 표시 장치(100)가 갖는, 기판(101)과 대향하는 차광층(172)의 면 위에 제공된 2개의 차광층(123) 중 수광 소자(110S)에 가까운 측에 위치하는 하나를 제거한 구성예를 나타낸 것이다. 도 3의 (A)에서는 2개의 차광층(123)의 배치가 전체적으로 수광 소자(110S)보다 발광 소자(110)에 가깝지만, 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 일 형태에서는 2개의 차광층(123)을 수광 소자(110S)에 가까운 위치에 배치하여도 좋다. 또는 2개의 차광층(123)을 인접한 발광 소자(110)와 수광 소자(110S)의 정확히 중간의 위치에 배치하여도 좋다. 상기 구성에 의하여 표시 장치의 제작 공정(후술함)에 있어서, 기판(101) 측에 제공되는 구조물과 기판(170) 측에 제공되는 구조물을 접합할 때의 위치 맞춤 정밀도가 도 1의 (B)에 나타낸 표시 장치(100)보다 높지 않아도 되기 때문에, 표시 장치의 제작 용이성의 관점에서 적합하다.
도 3의 (B)는 도 1의 (B)에 나타낸 표시 장치(100)가 갖는, 기판(101)과 대향하는 차광층(172)의 면 위에 제공된 2개의 차광층(123) 중 발광 소자(110)에 가까운 측에 위치하는 하나를 제거한 구성예를 나타낸 것이다. 도 3의 (B)에서는 2개의 차광층(123)의 배치가 전체적으로 발광 소자(110)보다 수광 소자(110S)에 가깝지만, 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 일 형태에서는 2개의 차광층(123)을 발광 소자(110)에 가까운 위치에 배치하여도 좋다. 또는 2개의 차광층(123)을 인접한 발광 소자(110)와 수광 소자(110S)의 정확히 중간의 위치에 배치하여도 좋다. 상기 구성에 의하여 상술한 도 3의 (A)와 같은 이점을 누릴 수 있다.
도 3의 (C)는 도 3의 (A)와 마찬가지로 기판(101)과 대향하는 차광층(172)의 면 위와 보호층(121) 위에 하나씩 차광층(123)을 갖는 구성예를 나타낸 것이다. 도 3의 (C)에 나타낸 구성예에서는 상기 2개의 차광층(123)의 크기가 도 3의 (A)에 나타낸 구성예의 크기보다 크다. 또한 상기 2개의 차광층(123)의 중간이 인접한 발광 소자(110)와 수광 소자(110S)의 정확히 중간에 위치하는 점에서 도 3의 (A)에 나타낸 구성예와 상이하다. 차광층(123)의 크기를 크게 함으로써 발광 소자(110)로부터 인접한 수광 소자(110S) 측으로 확산되는 광의 진로를 좁힐 수 있어 적합하다.
도 4의 (A)는 기판(101)과 대향하는 차광층(172)의 면 위에서의 차광층(123)의 위치와, 보호층(121) 위에서의 차광층(123)의 위치가 도 3의 (C)와 상이한 구성예를 나타낸 것이다. 구체적으로는 도 3의 (C)에 나타낸 구성예에서는 기판(101)과 대향하는 차광층(172)의 면 위의 차광층(123)이 발광 소자(110) 가까이에 배치되고, 보호층(121) 위의 차광층(123)이 수광 소자(110S) 가까이에 배치되지만, 도 4의 (A)에 나타낸 구성예에서는 기판(101)과 대향하는 차광층(172)의 면 위의 차광층(123)이 수광 소자(110S) 가까이에 배치되고, 보호층(121) 위의 차광층(123)이 발광 소자(110) 가까이에 배치되어 있다.
도 4의 (B)는 기판(101)과 대향하는 차광층(172)의 면 위와, 보호층(121) 위에 하나씩 차광층(123)을 갖고, 또한 상기 2개의 차광층(123)이 서로 접촉하는 구성예를 나타낸 것이다. 이러한 구성으로 함으로써 기판(170)과 보호층(121) 사이에서 발광 소자(110)가 발하는 광이 인접한 수광 소자(110S)에 도달하기 위한 경로가 2개의 차광층(123)에 의하여 차단되기 때문에 적합하다. 또한 2개의 차광층(123)의 두께를 조정함으로써 기판(101)과 기판(170)의 거리(갭이라고도 함)를 제어할 수 있기 때문에, 갭의 편차를 저감할 수 있다는 부차적인 효과도 발휘한다.
도 4의 (C)는 기판(101)과 대향하는 차광층(172)의 면 위에 하나의 차광층(123)이 제공되고, 보호층(121) 위에 2개의 차광층(123)이 제공되어 있는 구성예를 나타낸 것이다.
도 5의 (A)는 도 1의 (B)에 나타낸 표시 장치(100)가 발광 소자(110) 위에 렌즈(173)를 갖는 경우의 예를 나타낸 것이다.
렌즈(173)는 보호층(121) 위에 접촉하여 제공되고 보호층(121)을 개재하여 발광 소자(110)에서 화소 전극(111)과 중첩되는 영역을 갖는다.
렌즈(173)에는 적어도 가시광에 대한 굴절률이 렌즈(173)의 렌즈면(볼록 형상의 표면)과 접촉하는 층(여기서는 접착층(171))의 굴절률보다 높은 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 적외광을 사용하여 촬상을 수행하는 경우(이 경우의 발광 소자의 구성예에 대해서는 실시형태 3에서 후술함)에는 적외광에 대한 굴절률이 렌즈면과 접촉하는 층의 굴절률보다 높은 재료를 렌즈(173)에 사용하는 것이 바람직하다.
렌즈(173)로서는 기판(170)과 대향하는 측에 볼록 형상을 갖는 볼록 렌즈를 사용하는 것이 바람직하다. 발광 소자(110) 위에 렌즈(173)를 제공함으로써 광 추출 효율을 향상시키고, 휘도가 더 높은 표시 장치를 실현할 수 있다. 또한 광 추출 효율이 향상되기 때문에 더 낮은 전력으로 원하는 휘도를 얻을 수 있고, 소비 전력이 낮은 표시 장치를 실현할 수 있다.
도 5의 (B)는 도 1의 (B)에 나타낸 표시 장치(100)가 수광 소자(110S) 위에 렌즈(173)를 갖는 경우의 예를 나타낸 것이다.
렌즈(173)는 보호층(121) 위에 접촉하여 제공되고 보호층(121)을 개재하여 수광 소자(110S)에서 화소 전극(111S)과 중첩되는 영역을 갖는다.
수광 소자(110S) 위에 렌즈(173)를 제공함으로써 수광 소자(110S)에 입사하는 광의 양을 증대시킬 수 있다. 이로써 렌즈(173)를 갖지 않는 경우보다 감도가 높은 촬상을 수행할 수 있기 때문에 촬상을 위한 조명의 휘도를 억제하고, 촬상 시의 소비 전력을 저감할 수 있다.
도 5의 (C)는 도 1의 (B)에 나타낸 표시 장치(100)가 발광 소자(110) 위와, 수광 소자(110S) 위 양쪽에 렌즈(173)를 갖는 경우의 예를 나타낸 것이다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치를 상기 구성으로 함으로써 도 5의 (A)에 나타낸 구성예의 이점과 도 5의 (B)에 나타낸 구성예의 이점 양쪽을 누릴 수 있다.
도 6의 (A)는 도 5의 (A)에 나타낸 구성에 있어서 렌즈(173)를 기판(170) 측에 배치한 경우의 예를 나타낸 것이다. 도 6의 (A)에서는 상기 렌즈를 렌즈(175)로 하였다. 렌즈(175)로서는 기판(101)과 대향하는 측에 볼록 형상을 갖는 볼록 렌즈를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 구성으로 한 경우에도 도 5의 (A)와 마찬가지로 발광 소자(110)의 광 추출 효율의 향상을 기대할 수 있기 때문에 바람직하다.
도 6의 (B)는 도 5의 (B)에 나타낸 구성에 있어서 렌즈(173)를 기판(170) 측에 배치한 경우의 예를 나타낸 것이다. 도 6의 (B)에서는 상기 렌즈를 렌즈(175)로 하였다. 렌즈(175)로서는 기판(101)과 대향하는 측에 볼록 형상을 갖는 볼록 렌즈를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 구성으로 한 경우에도 도 5의 (B)와 마찬가지로 수광 소자(110S)에 입사하는 광의 양의 증대가 기대되기 때문에 바람직하다.
도 6의 (C)는 도 6의 (A)와 (B) 양쪽의 구성을 채용한 경우의 예를 나타낸 것이다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치를 상기 구성으로 함으로써 도 6의 (A)에 나타낸 구성예의 이점과 도 6의 (B)에 나타낸 구성예의 이점 양쪽을 누릴 수 있다.
도 7의 (A)는 도 5의 (A)에 나타낸 구성에서 렌즈(173)의 형상이 상이한 경우의 예를 나타낸 것이다. 구체적으로는 도 5의 (A)에 나타낸 구성에서는 렌즈(173)로서 단면의 일부가 실질적으로 반구형인 볼록 렌즈를 사용하였지만, 도 7의 (A)에 나타낸 구성에서는 단면이 실질적으로 사다리꼴 형상인 렌즈를 사용하였다.
렌즈(173)로서 단면의 일부가 실질적으로 반구형인 볼록 렌즈를 사용하는 경우, 상기 렌즈의 폭과 두께가 거의 비례하기 때문에 화소 크기에 따라서는 배치할 수 없을 우려가 있다. 한편으로 렌즈(173)로서 단면이 실질적으로 사다리꼴 형상인 렌즈를 사용하는 경우, 상기 렌즈의 폭에 상관없이 두께를 조정할 수 있기 때문에, 미소한 크기의 화소에도 배치할 수 있어 적합하다. 또한 기판(101)과 기판(170)의 거리를 짧게 할 수 있기 때문에, 표시 장치 전체의 박막화를 도모할 수 있다.
도 7의 (B)는 도 5의 (B)에 나타낸 구성에 있어서 단면이 실질적으로 사다리꼴 형상인 렌즈를 렌즈(173)에 사용하는 경우의 예를 나타낸 것이다.
도 7의 (C)는 도 5의 (C)에 나타낸 구성에 있어서 단면이 실질적으로 사다리꼴 형상인 렌즈를 렌즈(173)에 사용하는 경우의 예를 나타낸 것이다.
도 8의 (A)는 도 6의 (A)에 나타낸 구성에 있어서 단면이 실질적으로 사다리꼴 형상인 렌즈를 렌즈(175)에 사용하는 경우의 예를 나타낸 것이다.
도 8의 (B)는 도 6의 (B)에 나타낸 구성에 있어서 단면이 실질적으로 사다리꼴 형상인 렌즈를 렌즈(175)에 사용하는 경우의 예를 나타낸 것이다.
도 8의 (C)는 도 6의 (C)에 나타낸 구성에 있어서 단면이 실질적으로 사다리꼴 형상인 렌즈를 렌즈(175)에 사용하는 경우의 예를 나타낸 것이다.
도 9의 (A)는 도 5의 (C)에 나타낸 구성과 도 6의 (C)에 나타낸 구성 양쪽을 조합한 예를 나타낸 것이다. 이러한 구성으로 함으로써 도 5의 (C)에 나타낸 구성만 또는 도 6의 (C)에 나타낸 구성만을 적용하는 경우보다 발광 소자(110)로부터의 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다. 또한 수광 소자(110S)에 입사되는 광의 양을 증대시킬 수 있다.
도 9의 (B)는 도 5의 (C)에 나타낸 구성과 도 8의 (C)에 나타낸 구성 양쪽을 조합한 예를 나타낸 것이다. 이러한 구성으로 함으로써 도 5의 (C)에 나타낸 구성만 또는 도 8의 (C)에 나타낸 구성만을 적용하는 경우보다 발광 소자(110)로부터의 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다. 또한 수광 소자(110S)에 입사되는 광의 양을 증대시킬 수 있다. 또한 도 9의 (A)에 나타낸 구성보다 기판(101)과 기판(170)의 거리를 짧게 할 수 있기 때문에, 표시 장치 전체의 박막화를 도모할 수 있다.
도 10의 (A)는 도 6의 (C)에 나타낸 구성과 도 7의 (C)에 나타낸 구성 양쪽을 조합한 예를 나타낸 것이다. 이러한 구성으로 함으로써 도 6의 (C)에 나타낸 구성만 또는 도 7의 (C)에 나타낸 구성만을 적용하는 경우보다 발광 소자(110)로부터의 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다. 또한 수광 소자(110S)에 입사되는 광의 양을 증대시킬 수 있다. 또한 도 9의 (B)와 마찬가지로 도 9의 (A)에 나타낸 구성보다 기판(101)과 기판(170)의 거리를 짧게 할 수 있기 때문에, 표시 장치 전체의 박막화를 도모할 수 있다.
도 10의 (B)는 도 7의 (C)에 나타낸 구성과 도 8의 (C)에 나타낸 구성 양쪽을 조합한 예를 나타낸 것이다. 이러한 구성으로 함으로써 도 7의 (C)에 나타낸 구성만 또는 도 8의 (C)에 나타낸 구성만을 적용하는 경우보다 발광 소자(110)로부터의 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다. 또한 수광 소자(110S)에 입사되는 광의 양을 증대시킬 수 있다. 또한 도 9의 (B) 및 도 10의 (A)에 나타낸 구성보다 기판(101)과 기판(170)의 거리를 짧게 할 수 있기 때문에, 표시 장치 전체의 박막화를 도모할 수 있다.
[변형예 2]
이하에서는 백색 발광의 발광 소자를 사용한 경우의 예에 대하여 설명한다.
도 11의 (A)는 도 1의 (B)에서 예시한 구성에 있어서, 발광 소자(110R)(도시하지 않았음), 발광 소자(110G), 및 발광 소자(110B) 대신에 백색 발광을 나타내는 발광 소자(110W)를 적용한 경우의 예를 나타낸 것이다.
발광 소자(110W)는 화소 전극(111W)과 공통 전극(113) 사이에 유기층(112W)과 공통층(114)을 갖는다. 유기층(112W)은 백색광을 나타내는 발광층을 갖는다. 예를 들어 보색 관계가 되는 2종류의 발광 재료를 갖는 구성으로 할 수 있다.
기판(170) 위(기판(101)과 대향하는 측)에서 발광 소자(110W)와 중첩되는 영역에 착색층(174R)(도시하지 않았음), 착색층(174G), 또는 착색층(174B)을 갖는다. 착색층(174R)은 적색광을 투과시키고 다른 색의 광을 흡수하는 기능을 갖는다. 착색층(174G)은 녹색광을 투과시키고 다른 색의 광을 흡수하는 기능을 갖는다. 착색층(174B)은 청색광을 투과시키고 다른 색의 광을 흡수하는 기능을 갖는다. 이로써 풀 컬러 표시를 수행할 수 있다.
여기서 유기층(112W)은 포토리소그래피법으로 가공되고 서로 인접한 발광 소자(110W) 사이에서 분단되어 있다. 이로써 유기층(112W)을 통하여 각 발광 소자(110W) 사이에 누설 전류가 흐르는 것으로 인한 혼색을 억제할 수 있다.
평면에서 보았을 때 서로 인접한 착색층(174) 사이에는 차광층(172)을 제공하는 것이 바람직하다. 이로써 발광 소자(110W)로부터의 광이 각 착색층(174) 사이를 통과하는 것을 방지하고 콘트라스트의 저하를 억제할 수 있다. 또한 차광층(172)을 제공하지 않고 2개 이상의 착색층(174)을 중첩시킴으로써 차광층(172)의 기능을 겸하는 구성으로 하여도 좋다.
도 11의 (A)에 나타낸 바와 같이 기판(170) 위(기판(101)과 대향하는 측)에서 수광 소자(110S)와 중첩되는 영역에는 착색층(174)을 제공하지 않는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 이로써 착색층(174)을 제공하는 경우보다 수광 소자(110S)에 입사하는 광의 양을 증가시킬 수 있다. 또한 수광 소자(110S)로 검출하는 광의 파장을 선택하고자 하는 경우에는 소정의 파장의 광을 투과시키는 착색층을 수광 소자(110S)에 입사하는 광의 경로 위에 배치하는 것이 바람직하다. 또한 이때, 적외광을 투과시키고, 가시광을 차단하는 착색층을 사용하여도 좋다.
도 11의 (B)는 도 11의 (A)에 나타낸 구성에 있어서 착색층(174)을 보호층(121) 위에 배치한 경우의 예를 나타낸 것이다. 이러한 구성으로 함으로써 발광 소자(110W)와 착색층(174)의 거리를 짧게 할 수 있기 때문에 발광 소자(110W)로부터의 광이 인접한 착색층(174)에 의도치 않게 입사하는 것으로 인한 혼색을 억제할 수 있어 색 재현성이 높은 표시 장치를 실현할 수 있다.
또한 여기서 나타낸 백색 발광의 발광 소자를 사용한 구성예에 상기 변형예 1에서 나타낸 차광층(123)의 각종 구성 및 렌즈(173)와 렌즈(175)의 각종 구성을 적용할 수 있다.
[변형예 3]
이하에서는 발광 소자(110) 및 수광 소자(110S)의 형상 등이 도 1 내지 도 11에 나타낸 구성과 상이한 표시 장치의 예에 대하여 설명한다.
도 12의 (A)에 나타낸 구성은 화소 전극(111)의 측면이 기판면에 대하여 실질적으로 수직이고 테이퍼 형상을 갖지 않는 점에서 도 1 내지 도 11에 나타낸 구성과 상이하다. 또한 유기층(112)의 단부 및 유기층(155)의 단부가 화소 전극(111)의 단부를 덮지 않은 점에서 도 1 내지 도 11에 나타낸 구성과 상이하다. 또한 서로 인접한 발광 소자(110)와 수광 소자(110S) 사이에 층(128), 절연층(125), 및 수지층(126) 대신에 절연층(131)을 갖는 점에서 도 1 내지 도 11에 나타낸 구성과 상이하다.
도 12의 (A)에 나타낸 구성에서는 인접한 발광 소자(110)와 수광 소자(110S) 사이, 및 인접한 발광 소자(110) 사이(도시하지 않았음)가 절연층(131)으로 이격되어 있다. 절연층(131)의 상면은 실질적으로 평탄한 영역을 갖고, 단부는 화소 전극(111)의 상단부 및 측면을 덮는다. 화소 전극(111)의 상면의 일부와 절연층(131)의 단부를 덮도록 유기층(112) 또는 유기층(155)이 제공되고, 유기층(112) 또는 유기층(155)의 상면 및 측면과, 절연층(131)의 상면의 일부(실질적으로 평탄한 영역)를 덮도록 공통층(114), 공통 전극(113), 및 보호층(121)이 이 순서대로 적층되어 있다.
보호층(121)에서 절연층(131)과 중첩되는 영역의 일부는 상면이 실질적으로 평탄한 형상을 갖고, 상기 영역 위에 차광층(123)이 제공되어 있다. 또한 보호층(121)을 덮도록 접착층(171)이 제공되어 있고, 접착층(171) 위에 기판(170)이 제공되어 있다. 기판(170)에서 기판(101)과 대향하는 측에는 절연층(131)과 중첩되는 영역에 차광층(172)이 제공되어 있고, 기판(101)과 대향하는 차광층(172)의 면 위에는 평면에서 보았을 때 보호층(121) 위의 차광층(123)과의 사이에 틈을 갖도록 2개의 차광층(123)이 제공되어 있다.
도 12의 (A)에 나타낸 구성은 도 1 내지 도 11에 나타낸 구성보다 발광 소자(110)의 발광면의 크기가 크다. 즉 화소 전극(111), 유기층(112), 공통층(114), 및 공통 전극(113)이 적층되어 있는 부분의 면의 크기가 크다. 수광 소자(110S)의 수광면의 크기에 대해서도 마찬가지이다.
이 경우 유기층(112) 및 유기층(155)을 도 1 내지 도 11에 나타낸 구성보다 큰 크기로 구분 형성할 수 있기 때문에, 도 1 내지 도 11에 나타낸 구성을 제작하는 경우보다 제작 시의 가공 정밀도가 높지 않아도 된다. 따라서 도 12의 (A)에 나타낸 구성에서는 발광 소자(110) 또는 수광 소자(110S)를 예를 들어 FMM 등의 섀도 마스크를 사용한 증착법으로 형성할 수도 있다. 이와 같이 도 12의 (A)에 나타낸 구성은 도 1 내지 도 11에 나타낸 구성보다 발광 소자(110) 또는 수광 소자(110S)의 형성 방법의 선택지가 늘어나기 때문에 적합하다.
도 12의 (B)는 도 12의 (A)에 나타낸 구성에 있어서, 백색광을 나타내는 발광 소자(110W)를 갖고, 또한 도 11의 (A)에 나타낸 착색층(174)을 사용하는 경우의 예를 나타낸 것이다.
또한 도 12의 (A) 및 (B)에 나타낸 구성예에, 앞의 변형예 1에서 설명한 차광층(123)의 각종 구성, 렌즈(173)와 렌즈(175)의 각종 구성, 및 앞의 변형예 2에서 설명한 착색층(174)의 각종 구성을 적용할 수 있다.
[제작 방법예]
이하에서는 본 발명의 일 형태에서의 표시 장치의 제작 방법의 일례에 대하여 설명한다. 여기서는 도 1의 (B)에 나타낸 표시 장치(100)의 제작 방법의 일례에 대하여 설명한다.
표시 장치를 구성하는 박막(절연막, 반도체막, 도전막 등)은 스퍼터링법, CVD법, 진공 증착법, PLD법, ALD법 등을 사용하여 형성할 수 있다. CVD법으로서는 플라스마 화학 기상 퇴적(PECVD: Plasma Enhanced CVD)법 또는 열 CVD법 등이 있다. 또한 열 CVD법 중 하나에 유기 금속 화학 기상 퇴적(MOCVD: Metal Organic CVD)법이 있다.
또한 표시 장치를 구성하는 박막(절연막, 반도체막, 도전막 등)은, 스핀 코팅, 디핑, 스프레이 도포, 잉크젯, 디스펜스, 스크린 인쇄, 오프셋 인쇄, 닥터 나이프법, 슬릿 코팅, 롤 코팅, 커튼 코팅, 나이프 코팅 등의 방법에 의하여 형성할 수 있다.
특히 발광 소자의 제작에는 증착법 등의 진공 프로세스, 스핀 코팅법, 및 잉크젯법 등의 용액 프로세스를 사용할 수 있다. 증착법으로서는 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 이온 빔 증착법, 분자선 증착법, 진공 증착법 등의 물리 기상 증착법(PVD법), 화학 기상 증착법(CVD법) 등을 들 수 있다. 특히 EL층에 포함되는 기능층(정공 주입층, 정공 수송층, 정공 차단층, 발광층, 전자 차단층, 전자 수송층, 전자 주입층, 전하 발생층 등)은 증착법(진공 증착법 등), 도포법(딥 코팅법, 다이 코팅법, 바 코팅법, 스핀 코팅법, 스프레이 코팅법 등), 인쇄법(잉크젯법, 스크린(공판 인쇄)법, 오프셋(평판 인쇄)법, 플렉소(철판 인쇄)법, 그라비어법, 또는 마이크로 콘택트법 등) 등의 방법으로 형성할 수 있다.
또한 표시 장치를 구성하는 박막을 가공할 때는 포토리소그래피법 등을 사용할 수 있다. 그 이외에 나노임프린트법, 샌드 블라스트법, 리프트 오프법 등을 사용하여 박막을 가공하여도 좋다. 또한 메탈 마스크 등의 차폐 마스크를 사용한 성막 방법으로 섬 형상의 박막을 직접 형성하여도 좋다.
포토리소그래피법으로서 대표적으로는 다음 2가지의 방법이 있다. 하나는 가공하고자 하는 박막 위에 레지스트 마스크를 형성하고, 에칭 등에 의하여 상기 박막을 가공하고, 레지스트 마스크를 제거하는 방법이다. 다른 하나는 감광성을 갖는 박막을 성막한 후에, 노광, 현상을 수행하여 상기 박막을 원하는 형상으로 가공하는 방법이다.
포토리소그래피법에 있어서 노광에 사용되는 광으로서는 예를 들어 i선(파장 365nm), g선(파장 436nm), h선(파장 405nm), 또는 이들을 혼합시킨 광을 사용할 수 있다. 그 이외에, 자외선, KrF 레이저 광(파장 248nm), 또는 ArF 레이저 광(파장 193nm) 등을 사용할 수도 있다. 또한 액침 노광 기술에 의하여 노광을 수행하여도 좋다. 또한 노광에 사용되는 광으로서는 파장 10nm 이상 100nm 이하의 극단 자외(EUV: Extreme Ultra-Violet)광 또는 X선을 사용하여도 좋다. 또한 노광에 사용되는 광 대신에 전자 빔을 사용할 수도 있다. 극단 자외광, X선, 또는 전자 빔 등을 사용하면, 매우 미세한 가공을 수행할 수 있기 때문에 바람직하다. 또한 전자 빔 등의 빔을 주사하여 노광을 수행하는 경우에는 포토마스크는 불필요하다.
박막의 에칭에는 드라이 에칭법, 웨트 에칭법, 샌드 블라스트법 등을 사용할 수 있다.
우선 기판(101) 위에 화소 전극(111)을 형성한다.
기판(101)으로서는 적어도 나중의 열처리에 견딜 수 있을 정도의 내열성을 갖는 기판을 사용할 수 있다. 기판(101)으로서 절연성 기판을 사용하는 경우에는, 유리 기판, 석영 기판, 사파이어 기판, 세라믹 기판, 유기 수지 기판 등을 사용할 수 있다. 또한 실리콘 또는 탄소화 실리콘 등을 재료로 한 단결정 반도체 기판 및 다결정 반도체 기판, 실리콘 저마늄 등으로 이루어지는 화합물 반도체 기판, SOI 기판 등의 반도체 기판을 사용할 수 있다.
특히 기판(101)으로서는 트랜지스터 등의 반도체 소자를 포함하는 반도체 회로가 상기 반도체 기판 또는 절연성 기판 위에 형성된 기판을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 반도체 회로는, 예를 들어 화소 회로, 게이트선 구동 회로(게이트 드라이버), 소스선 구동 회로(소스 드라이버) 등을 구성하는 것이 바람직하다. 또한 상기에 더하여 연산 회로, 기억 회로 등이 구성되어도 좋다.
또한 화소 전극(111)으로서는 가시광에 대하여 반사성을 갖는 도전막을 사용하는 경우, 가시광의 파장 영역 전체에서 반사율이 가능한 한 높은 재료(예를 들어 은 또는 알루미늄 등)를 적용하는 것이 바람직하다. 이로써 발광 소자(110)의 광 추출 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 색 재현성을 높일 수 있다. 또한 반사성을 갖는 도전막 위에 투광성을 갖는 도전막을 적층하여도 좋고, 또한 상기 투광성을 갖는 도전막의 두께를 발광 소자마다 상이하게 하여도 좋다.
화소 전극(111)의 형성에는 예를 들어 스퍼터링법 또는 진공 증착법을 사용할 수 있다.
이어서 화소 전극(111) 위에 유기층(112) 또는 유기층(155)을 형성한다.
유기층(112)은 적어도 발광성 화합물을 포함하는 막을 갖는다. 이 이외에 전자 주입층, 전자 수송층, 전하 발생층, 정공 수송층, 또는 정공 주입층으로서 기능하는 막 중 하나 이상이 적층된 구성으로 하여도 좋다. 유기층(112)은 예를 들어 증착법, 스퍼터링법, 또는 잉크젯법 등으로 형성할 수 있다. 또한 이에 한정되지 않고 상술한 성막 방법을 적절히 사용할 수 있다. 또한 이에 한정되지 않고, 상술한 성막 방법을 적절히 사용할 수 있다. 유기층(155)은 가시광의 파장 영역 또는 적외광의 파장 영역에 감도를 갖는 광전 변환 재료를 포함하는 막을 갖는다. 유기층(155)도 유기층(112)과 같은 방법으로 형성할 수 있다.
이어서 인접한 발광 소자(110) 사이 및 인접한 발광 소자(110)와 수광 소자(110S) 사이에 위치하는 층(128), 절연층(125), 수지층(126) 등을 형성한다.
층(128)으로서는, 예를 들어 금속막, 합금막, 금속 산화물막, 반도체막, 무기 절연막 등의 무기막을 적합하게 사용할 수 있다. 층(128)은 스퍼터링법, 증착법, CVD법, ALD법 등의 각종 성막 방법으로 형성할 수 있다. 특히 ALD법은 피형성층에 대한 성막 대미지가 작기 때문에, 유기층(112) 위 또는 유기층(155) 위에 직접 형성하는 층(128)은 ALD법을 사용하여 형성되는 것이 바람직하다.
특히 층(128)으로서는 산화 알루미늄, 산화 하프늄, 산화 실리콘 등의 산화물, 질화 실리콘, 질화 알루미늄 등의 질화물, 또는 산화질화 실리콘 등의 산화질화물을 사용할 수 있다. 이러한 무기 절연 재료는 스퍼터링법, CVD법, 또는 ALD법 등의 성막 방법을 사용하여 형성할 수 있고, 특히 ALD법을 사용하는 것이 바람직하다.
또한 층(128)에는, 예를 들어 금, 은, 백금, 마그네슘, 니켈, 텅스텐, 크로뮴, 몰리브데넘, 철, 코발트, 구리, 팔라듐, 타이타늄, 알루미늄, 이트륨, 지르코늄, 탄탈럼 등의 금속 재료, 또는 상기 금속 재료를 포함하는 합금 재료를 사용할 수 있다. 특히, 알루미늄 또는 은 등의 저융점 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
또한 층(128)에는 인듐 갈륨 아연 산화물(In-Ga-Zn 산화물, IGZO라고도 표기함) 등의 금속 산화물을 사용할 수 있다. 또한 산화 인듐, 인듐 아연 산화물(In-Zn 산화물), 인듐 주석 산화물(In-Sn 산화물), 인듐 타이타늄 산화물(In-Ti 산화물), 인듐 주석 아연 산화물(In-Sn-Zn 산화물), 인듐 타이타늄 아연 산화물(In-Ti-Zn 산화물), 인듐 갈륨 주석 아연 산화물(In-Ga-Sn-Zn 산화물) 등을 사용할 수 있다. 또는 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물 등을 사용할 수도 있다.
또한 층(128)으로서 화학적으로 안정적인 용매에 용해될 수 있는 재료를 사용하여도 좋다. 특히 물 또는 알코올에 용해되는 재료를 층(128)에 적합하게 사용할 수 있다. 층(128)은 재료를 물 또는 알코올 등의 용매에 용해시킨 상태에서 습식의 성막 방법으로 도포한 후에, 용매를 증발시키기 위한 가열 처리를 수행함으로써 성막하는 것이 바람직하다. 이때 감압 분위기하에서 가열 처리를 수행하면, 저온에서 또한 단시간에 용매를 제거할 수 있기 때문에, 유기층(112) 또는 유기층(155)에 대한 열적인 대미지를 저감할 수 있어 바람직하다.
층(128)의 형성에 사용할 수 있는 습식 성막 방법으로서는 스핀 코팅, 디핑, 스프레이 도포, 잉크젯, 디스펜스, 스크린 인쇄, 오프셋 인쇄, 닥터 나이프법, 슬릿 코팅, 롤 코팅, 커튼 코팅, 또는 나이프 코팅 등을 들 수 있다.
층(128)으로서는 폴리바이닐알코올(PVA), 폴리바이닐뷰티랄, 폴리바이닐피롤리돈, 폴리에틸렌글라이콜, 폴리글리세린, 풀루란, 수용성 셀룰로스, 또는 알코올 가용성 폴리아마이드 수지 등의 유기 재료를 사용할 수 있다.
절연층(125)의 재료로서는 층(128)과 같은 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어 ALD법을 사용하여 산화 알루미늄막을 형성하는 것이 바람직하다. ALD법을 사용하면, 피형성면에 대한 성막 대미지를 저감할 수 있고, 피복성이 높은 막을 성막할 수 있기 때문에 바람직하다. 절연층(125)의 막 두께를 3nm 이상, 5nm 이상, 또는 10nm 이상이고, 또한 200nm 이하, 150nm 이하, 100nm 이하, 또는 50nm 이하로 하는 것이 바람직하다.
절연층(125)은 EL층의 측면 및 광전 변환층의 측면과 접촉하여 형성되기 때문에, EL층 및 광전 변환층에 대한 대미지가 적은 형성 방법으로 성막되는 것이 바람직하다. 또한 절연층(125)은 EL층의 내열 온도보다 낮은 온도에서 형성한다. 절연층(125)을 형성할 때의 기판 온도로서는 대표적으로 200℃ 이하, 바람직하게는 180℃ 이하, 더 바람직하게는 160℃ 이하, 더 바람직하게는 140℃ 이하, 더 바람직하게는 120℃ 이하, 더 바람직하게는 100℃ 이하로 한다.
수지층(126)으로서는 감광성 유기 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 특히 감광성 아크릴 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 본 명세서 등에 있어서, 아크릴 수지란, 폴리메타크릴산 에스터 또는 메타크릴 수지만을 가리키는 것이 아니고, 넓은 의미로 아크릴계 폴리머 전체를 가리키는 경우가 있다.
수지층(126)은 예를 들어 스핀 코팅법 또는 잉크젯법 등으로 형성하는 것이 바람직하다. 또한 이에 한정되지 않고, 예를 들어 디핑, 스프레이 도포, 디스펜스, 스크린 인쇄, 오프셋 인쇄, 닥터 나이프법, 슬릿 코팅, 롤 코팅, 커튼 코팅, 나이프 코팅 등의 습식의 성막 방법을 사용하여 형성할 수 있다.
이어서 각 유기층(112), 유기층(155), 및 수지층(126)을 덮어 공통층(114)을 형성한다. 공통층(114)은 예를 들어 스퍼터링법 또는 진공 증착법 등으로 형성할 수 있다.
이어서 공통층(114)을 덮어 공통 전극(113)을 형성한다. 공통 전극(113)은 예를 들어 스퍼터링법 또는 진공 증착법 등으로 형성할 수 있다.
공통층(114) 및 공통 전극(113)은 각각 기판(101)의 전체 면에 성막하는 것이 아니라, 성막 영역을 규정하기 위한 차폐 마스크(메탈 마스크, 러프 메탈 마스크라고도 함)를 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 공통층(114)은 각 발광 소자(110) 및 수광 소자(110S)가 제공되는 영역에 성막하고, 공통 전극(113)은 각 발광 소자(110) 및 수광 소자(110S)가 제공되는 영역 및 공통 전극(113)과 전기적으로 접속되는 전극이 제공되는 영역을 포함하는 소정의 영역에 성막하는 것이 바람직하다.
이상의 공정으로 발광 소자(110) 및 수광 소자(110S)를 제작할 수 있다.
이어서 공통 전극(113) 위에 보호층(121)을 형성한다. 보호층(121)에 사용하는 무기 절연막의 성막에는 스퍼터링법, PECVD법, 또는 ALD법을 사용하는 것이 바람직하다. 특히 ALD법은 단차 피복성이 우수하고, 핀홀 등의 결함이 발생되기 어렵기 때문에 바람직하다. 또한 유기 절연막의 성막에는 잉크젯법을 사용하면 원하는 영역에 균일한 막을 형성할 수 있어 바람직하다.
이후의 공정에 대해서는 도면을 참조하면서 설명한다. 도 13 내지 도 15는 본 발명의 일 형태의 표시 장치(100)가 갖는 차광층(123)의 제작 공정에서의 단면 개략도이다. 이 중 도 13 및 도 14는 기판(101) 위의 구조물 위에 차광층(123)을 제작하는 공정의 단면도이다. 또한 도 15는 기판(170) 위의 구조물 위에 차광층(123)을 제작하는 공정의 단면도이다. 상기 단면도는 도 1의 (A)에 나타낸 일점쇄선 A1-A2를 따르는 단면을 나타낸 것이다.
보호층(121) 위에 나중에 차광층(123)이 되는 차광막(123a)을 형성한다(도 13의 (A)). 차광막(123a)은 적어도 가시광의 일부를 흡수하는 재료를 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들어 발광 소자(110R)(도시하지 않았음), 발광 소자(110G), 및 발광 소자(110B)가 발하는 광 중 적어도 하나 이상의 광을 흡수하는 재료를 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들어 차광막(123a) 자체가 가시광을 흡수하는 재료(예를 들어 유색의 유기 재료 또는 무기 재료)에 의하여 구성되어도 좋고, 차광막(123a)이 가시광을 흡수하는 안료를 포함하여도 좋다. 차광막(123a)으로서는 예를 들어 카본 블랙을 안료로서 포함하고, 블랙 매트릭스로서 기능하는 수지, 또는 적색, 청색, 또는 녹색의 광을 투과시키고 다른 광을 흡수하는 컬러 필터로서 사용할 수 있는 수지 등을 사용할 수 있다.
차광막(123a)의 성막 방법으로서는 진공 증착법, 스퍼터링법, CVD법, ALD법 등을 들 수 있다.
이어서 차광막(123a) 위에 레지스트 마스크(190a)를 형성한다. 레지스트 마스크(190a)에는 포지티브형 레지스트 재료 또는 네거티브형 레지스트 재료 등 감광성 수지를 포함하는 레지스트 재료를 사용할 수 있다. 여기서 레지스트 마스크(190a)에 포지티브형 아크릴 수지를 사용하는 경우, 나중의 공정에서 차광층(123)을 형성하지 않는 영역에 마스크(136)를 사용하여 가시광선 또는 자외선을 조사한다(도 13의 (B)).
이어서 현상을 수행하여 레지스트 마스크(190a)의 노광된 영역을 제거함으로써 레지스트 마스크(190b)를 형성한다(도 13의 (C)). 여기서 레지스트 마스크(190a)에 아크릴 수지를 사용하는 경우, 현상액으로서 알칼리성 용액을 사용하는 것이 바람직하고, 예를 들어 수산화 테트라메틸암모늄 수용액(TMAH)을 사용할 수 있다.
이어서 현상 시의 잔사(소위 찌꺼기)를 제거하여도 좋다. 예를 들어 산소 플라스마를 사용한 애싱을 수행함으로써 잔사를 제거할 수 있다.
이어서 레지스트 마스크(190b)를 마스크로서 사용하여 차광막(123a)의 에칭 처리를 수행함으로써 차광층(123)을 형성한다(도 14의 (A)). 에칭 처리는 드라이 에칭법 또는 웨트 에칭법에 의하여 수행할 수 있다. 또한 상기 에칭 처리에 의하여 레지스트 마스크(190b)의 막 두께 또는 보호층(121)에서 차광층(123)과 중첩되지 않는 영역의 막 두께가 얇아지는 경우가 있다.
이어서 레지스트 마스크(190b)를 제거하여 차광층(123)을 노출시킨다(도 14의 (B)). 레지스트 마스크(190b)의 제거는 웨트 에칭법 또는 드라이 에칭법으로 수행할 수 있다. 특히 산소 가스를 에칭 가스로서 사용한 드라이 에칭법(플라스마 애싱이라고도 함)에 의하여 레지스트 마스크(190b)를 제거하는 것이 바람직하다. 또한 상기 에칭 처리에 의하여 차광층(123)의 막 두께 또는 보호층(121)에서 차광층(123)과 중첩되지 않는 영역의 막 두께가 얇아지는 경우가 있다.
이상이 기판(101) 위의 구조물 위에서의 차광층(123)의 제작 방법의 일례이다.
다음으로 기판(170) 위의 구조물 위에서의 차광층(123)의 제작 방법의 일례에 대하여 설명한다.
우선 기판(170) 위에 차광층(172)을 형성한다.
기판(170)으로서는 투광성이 높은 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어 유리 재료 또는 수지 재료 등을 사용할 수 있다. 또한 기판(170)으로서 편광판, 광 확산 필름 등의 광학 기능 재료를 사용할 수도 있다.
차광층(172)을 표시 장치(100)를 평면에서 보았을 때(도 1의 (A)), 서로 인접한 발광 소자(110) 사이 및 서로 인접한 발광 소자(110)와 수광 소자(110S) 사이에 위치하도록 기판(170) 위에 제공한다.
차광층(172)으로서는 상술한 차광층(123)과 같은 재료를 사용할 수 있다. 또한 차광층(172)은 진공 증착법, 스퍼터링법, CVD법, ALD법 등으로 형성할 수 있다.
이어서 차광층(172)을 형성한 기판(170) 위에, 나중에 차광층(123)이 되는 차광막(123b)을 형성한다(도 15의 (A)).
차광막(123b)으로서는 상술한 차광막(123a)과 같은 재료를 사용할 수 있다. 또한 차광막(123b)의 성막 방법으로서는 진공 증착법, 스퍼터링법, CVD법, ALD법 등을 들 수 있다.
이어서 차광막(123b) 위에 레지스트 마스크(191a)를 형성한다. 레지스트 마스크(191a)로서는 상술한 레지스트 마스크(190a)와 같은 재료를 사용할 수 있다. 레지스트 마스크(191a)에 포지티브형 아크릴 수지를 사용하는 경우, 나중의 공정에서 차광층(123)을 형성하지 않는 영역에 마스크(137)를 사용하여 가시광선 또는 자외선을 조사한다(도 15의 (B)).
이어서 현상을 수행하여 레지스트 마스크(191a)의 노광된 영역을 제거함으로써 레지스트 마스크(191b)를 형성한다(도 15의 (C)). 여기서 레지스트 마스크(191a)에 아크릴 수지를 사용하는 경우, 현상액으로서 알칼리성 용액을 사용하는 것이 바람직하고, 예를 들어 수산화 테트라메틸암모늄 수용액(TMAH)을 사용할 수 있다.
이어서 현상 시의 잔사(소위 찌꺼기)를 제거하여도 좋다. 예를 들어 산소 플라스마를 사용한 애싱을 수행함으로써 잔사를 제거할 수 있다.
이어서 레지스트 마스크(191b)를 마스크로서 사용하여 차광막(123b)의 에칭 처리를 수행함으로써 차광층(123)을 형성한다(도 15의 (D)). 에칭 처리로서는 상술한 차광막(123a)과 같은 처리를 수행할 수 있다. 또한 상기 에칭 처리에 의하여 레지스트 마스크(191b)의 막 두께 또는 차광층(172)에서 차광층(123)과 중첩되지 않는 영역의 막 두께가 얇아지는 경우가 있다.
이어서 레지스트 마스크(191b)를 제거하여 차광층(123)을 노출시킨다(도 15의 (E)). 레지스트 마스크(191b)의 제거는 상술한 레지스트 마스크(190b)를 제거할 때와 같은 에칭법으로 수행할 수 있다. 또한 상기 에칭 처리에 의하여 차광층(123)의 막 두께 또는 차광층(172)에서 차광층(123)과 중첩되지 않는 영역의 막 두께가 얇아지는 경우가 있다.
이상이 기판(170) 위의 구조물 위에서의 차광층(123)의 제작 방법의 일례이다.
이어서 기판(101) 위의 구조물(도 14의 (B))과, 기판(170) 위의 구조물(도 15의 (E))을 접착층(171)을 사용하여 접합한다.
접착층(171)으로서는 자외선 경화형 등의 광 경화형 접착제, 반응 경화형 접착제, 열 경화형 접착제, 혐기형 접착제 등 각종 경화형 접착제를 사용할 수 있다.
이러한 식으로 본 발명의 일 형태의 표시 장치(100)를 제작할 수 있다(도 1의 (B)).
여기까지가 표시 장치의 제작 방법예에 대한 설명이다.
본 실시형태는 적어도 그 일부를 본 명세서에 기재되는 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 구성예에 대하여 설명한다. 여기서는 화상을 표시할 수 있는 표시 장치로서 설명하지만, 발광 소자를 광원으로서 사용함으로써 표시 장치로서 사용할 수 있다.
또한 본 실시형태의 표시 장치를 고해상도의 표시 장치 또는 대형 표시 장치로 할 수 있다. 따라서 본 실시형태의 표시 장치는 예를 들어 텔레비전 장치, 데스크톱형 또는 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 컴퓨터용 등의 모니터, 디지털 사이니지, 파칭코기 등의 대형 게임기 등 비교적 큰 화면을 갖는 전자 기기 이외에, 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라, 디지털 액자, 휴대 전화기, 휴대용 게임기, 스마트폰, 손목시계형 단말기, 태블릿 단말기, 휴대 정보 단말기, 음향 재생 장치의 표시부에 사용할 수도 있다.
[표시 장치(400)]
도 16에 표시 장치(400)의 사시도를 나타내고, 도 17의 (A)에 표시 장치(400)의 단면도를 나타내었다.
표시 장치(400)는 기판(452)과 기판(451)이 접합된 구성을 갖는다. 도 16에서는 기판(452)을 파선으로 명시하였다.
표시 장치(400)는 표시부(462), 회로(464), 배선(465) 등을 갖는다. 도 16에서는 표시 장치(400)에 IC(473) 및 FPC(472)가 실장되어 있는 예를 나타내었다. 그러므로 도 16에 나타낸 구성은 표시 장치(400), IC(집적 회로), 및 FPC를 갖는 표시 모듈이라고 할 수도 있다.
회로(464)로서는 예를 들어 주사선 구동 회로를 사용할 수 있다.
배선(465)은 표시부(462) 및 회로(464)에 신호 및 전력을 공급하는 기능을 갖는다. 상기 신호 및 전력은 FPC(472)를 통하여 외부로부터 배선(465)에 입력되거나 또는 IC(473)로부터 배선(465)에 입력된다.
도 16에는 COG 방식 또는 COF(Chip On Film) 방식 등에 의하여 기판(451)에 IC(473)가 제공되어 있는 예를 나타내었다. IC(473)로서는 예를 들어 주사선 구동 회로 또는 신호선 구동 회로 등을 갖는 IC를 적용할 수 있다. 또한 표시 장치(400) 및 표시 모듈은 IC를 제공하지 않는 구성으로 하여도 좋다. 또한 IC를 COF 방식 등에 의하여 FPC에 실장하여도 좋다.
도 17의 (A)에 표시 장치(400)에서 FPC(472)를 포함하는 영역의 일부, 회로(464)의 일부, 표시부(462)의 일부, 및 접속부를 포함하는 영역의 일부를 각각 절단한 경우의 단면의 일례를 나타내었다. 도 17의 (A)에는 표시부(462) 중 특히 녹색광(G)을 발하는 발광 소자(430b)와 반사광(L)을 수광하는 수광 소자(440)를 포함하는 영역을 절단한 경우의 단면의 일례를 나타내었다.
도 17의 (A)에 나타낸 표시 장치(400)는 기판(451)과 기판(452) 사이에 트랜지스터(252), 트랜지스터(260), 트랜지스터(258), 발광 소자(430b), 수광 소자(440) 등을 갖는다.
발광 소자(430b) 및 수광 소자(440)에는 앞에서 예시한 발광 소자 또는 수광 소자를 적용할 수 있다.
여기서 표시 장치의 화소가 상이한 색을 발하는 발광 소자를 갖는 부화소를 3종류 갖는 경우, 상기 3개의 부화소로서는 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 3색의 부화소, 황색(Y), 시안(C), 마젠타(M)의 3색의 부화소 등을 들 수 있다. 상기 부화소를 4개 갖는 경우, 상기 4개의 부화소로서는 R, G, B, 백색(W)의 4색의 부화소, R, G, B, Y의 4색의 부화소 등을 들 수 있다. 또는 부화소가 적외광을 발하는 발광 소자를 가져도 좋다.
또한 수광 소자(440)로서는 적색, 녹색, 또는 청색의 파장 범위의 광에 감도를 갖는 광전 변환 소자 또는 적외의 파장 범위의 광에 감도를 갖는 광전 변환 소자를 사용할 수 있다.
기판(452)의 기판(451) 측의 면에는 기판(451) 위의 수지층(422)과 중첩되는 영역을 갖도록 차광층(419)이 제공되어 있다. 또한 발광 소자(430b)와 수광 소자(440) 사이에 끼워져 수지층(422)이 제공되어 있고, 상기 수지층(422)과 대향하는 차광층(419) 위에는 2개의 차광층(417)이 제공되어 있다. 기판(452)과 보호층(416)은 접착층(442)을 개재하여 접착되어 있다. 접착층(442)은 발광 소자(430b) 및 수광 소자(440)와 각각 중첩되어 제공되어 있고, 표시 장치(400)에는 고체 밀봉 구조가 적용되어 있다.
발광 소자(430b), 수광 소자(440)는 화소 전극으로서 도전층(411a), 도전층(411b), 및 도전층(411c)을 갖는다. 도전층(411b)은 가시광에 대하여 반사성을 갖고, 반사 전극으로서 기능한다. 도전층(411c)은 가시광에 대하여 투과성을 갖고, 광학 조정층으로서 기능한다.
발광 소자(430b)가 갖는 도전층(411a)은 절연층(294)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(260)가 갖는 도전층(272b)과 전기적으로 접속되어 있다. 트랜지스터(260)는 발광 소자의 구동을 제어하는 기능을 갖는다. 한편으로 수광 소자(440)가 갖는 도전층(411a)은 절연층(294)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(258)가 갖는 도전층(272b)과 전기적으로 접속되어 있다. 트랜지스터(258)는 수광 소자(440)를 사용한 노광의 타이밍 등을 제어하는 기능을 갖는다.
화소 전극을 덮어 유기층(412G) 또는 유기층(412S)이 제공되어 있다. 유기층(412G)의 측면 및 유기층(412S)의 측면과 접촉하여 절연층(421)이 제공되고, 절연층(421) 위에 수지층(422)이 제공되어 있다. 유기층(412G) 및 유기층(412S)을 덮어 공통층(414), 공통 전극(413), 및 보호층(416)이 제공되어 있다. 발광 소자를 덮는 보호층(416)을 제공함으로써, 발광 소자에 물 등의 불순물이 들어가는 것을 억제하여, 발광 소자의 신뢰성을 높일 수 있다. 수지층(422)의 상면은 실질적으로 평탄한 형상을 갖고, 발광 소자(430b)와 수광 소자(440) 사이에 위치하는 수지층(422)의 평탄한 영역 위에는 하나의 차광층(417)이 제공되어 있다. 수지층(422) 위의 차광층(417)과, 차광층(419) 위의 2개의 차광층(417)은 평면에서 보았을 때 서로 사이에 틈을 갖도록 빗살 형상으로 배치되어 있다. 차광층(417)을 이와 같이 배치함으로써 발광 소자(430b)가 발하는 광의 일부가 미광으로서 인접한 수광 소자(440)에 입사하는 것을 방지할 수 있다. 이로써 촬상 시의 잡음을 저감할 수 있다. 또한 S/N비 및 감도가 높은 촬상을 수행하는 표시 장치를 실현할 수 있다.
발광 소자(430b)가 발하는 광(G)은 기판(452) 측으로 사출된다. 수광 소자(440)는 기판(452)을 통하여 입사한 광(L)을 수광하고 전기 신호로 변환한다. 기판(452)에는 가시광에 대한 투과성이 높은 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
트랜지스터(252), 트랜지스터(260), 및 트랜지스터(258)는 모두 기판(451) 위에 형성되어 있다. 이들 트랜지스터는 동일한 재료를 사용하여 동일한 공정에서 제작할 수 있다.
또한 트랜지스터(252), 트랜지스터(260), 및 트랜지스터(258)는 상이한 구성을 갖도록 구분 형성되어 있어도 좋다. 예를 들어 보텀 게이트의 유무가 상이한 트랜지스터를 구분 형성하여도 좋고, 반도체, 게이트 전극, 게이트 절연층, 소스 전극, 및 드레인 전극에 대하여 재료 및 두께 중 한쪽 또는 양쪽이 상이한 트랜지스터를 구분 형성하여도 좋다.
기판(451)과 절연층(262)은 접착층(455)에 의하여 접합되어 있다.
표시 장치(400)의 제작 방법으로서는, 우선 절연층(262), 각 트랜지스터, 각 발광 소자, 수광 소자 등이 제공된 제작 기판과, 차광층(419) 및 차광층(417)이 제공된 기판(452)을 접착층(442)에 의하여 접합한다. 그리고 제작 기판을 박리하여 노출된 면에 기판(451)을 접합함으로써, 제작 기판 위에 형성된 각 구성 요소를 기판(451)으로 전치한다. 기판(451) 및 기판(452)은 각각 가요성을 갖는 것이 바람직하다. 이로써 표시 장치(400)의 가요성을 높일 수 있다.
기판(451)에서 기판(452)이 중첩되지 않은 영역에는 접속부(254)가 제공되어 있다. 접속부(254)에서는 배선(465)이 도전층(466) 및 접속층(292)을 통하여 FPC(472)와 전기적으로 접속되어 있다. 도전층(466)은 화소 전극과 동일한 도전막을 가공하여 얻을 수 있다. 이로써 접속부(254)와 FPC(472)를 접속층(292)을 통하여 전기적으로 접속시킬 수 있다.
트랜지스터(252), 트랜지스터(260), 및 트랜지스터(258)는 게이트 전극으로서 기능하는 도전층(271), 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(261), 채널 형성 영역(281i) 및 한 쌍의 저저항 영역(281n)을 갖는 반도체층(281), 한 쌍의 저저항 영역(281n) 중 한쪽과 접속되는 도전층(272a), 한 쌍의 저저항 영역(281n) 중 다른 쪽과 접속되는 도전층(272b), 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(275), 게이트 전극으로서 기능하는 도전층(273), 그리고 도전층(273)을 덮는 절연층(265)을 갖는다. 절연층(261)은 도전층(271)과 채널 형성 영역(281i) 사이에 위치한다. 절연층(275)은 도전층(273)과 채널 형성 영역(281i) 사이에 위치한다.
도전층(272a) 및 도전층(272b)은 각각 절연층(275) 및 절연층(265)에 제공된 개구를 통하여 저저항 영역(281n)과 접속된다. 도전층(272a) 및 도전층(272b) 중 한쪽은 소스 전극으로서 기능하고, 다른 쪽은 드레인 전극으로서 기능한다.
도 17의 (A)에는 절연층(275)이 반도체층(281)의 상면 및 측면을 덮는 예를 나타내었다. 도전층(272a) 및 도전층(272b)은 각각 절연층(275) 및 절연층(265)에 제공된 개구를 통하여 저저항 영역(281n)과 접속된다.
한편으로 도 17의 (B)에 나타낸 트랜지스터(259)에서는 절연층(275)이 반도체층(281)의 채널 형성 영역(281i)과 중첩되고, 저저항 영역(281n)과는 중첩되지 않는다. 예를 들어 도전층(273)을 마스크로서 사용하여 절연층(275)을 가공함으로써, 도 17의 (B)에 나타낸 구조를 제작할 수 있다. 도 17의 (B)에서는 절연층(275) 및 도전층(273)을 덮어 절연층(265)이 제공되고, 절연층(265)의 개구를 통하여 도전층(272a) 및 도전층(272b)이 각각 저저항 영역(281n)과 접속되어 있다. 또한 트랜지스터를 덮는 절연층(268)을 제공하여도 좋다.
본 실시형태의 표시 장치가 갖는 트랜지스터의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 플레이너(planar)형 트랜지스터, 스태거형 트랜지스터, 역스태거형 트랜지스터 등을 사용할 수 있다. 또한 톱 게이트형 및 보텀 게이트형 중 어느 쪽의 트랜지스터 구조로 하여도 좋다. 또는 채널이 형성되는 반도체층 상하에 게이트가 제공되어 있어도 좋다.
트랜지스터(252), 트랜지스터(260), 및 트랜지스터(258)에는 채널이 형성되는 반도체층을 2개의 게이트로 협지하는 구성이 적용되어 있다. 2개의 게이트를 접속하고 이들에 동일한 신호를 공급함으로써, 트랜지스터를 구동하여도 좋다. 또는 2개의 게이트 중 한쪽에 문턱 전압을 제어하기 위한 전위를 인가하고, 다른 쪽에 구동시키기 위한 전위를 인가함으로써, 트랜지스터의 문턱 전압을 제어하여도 좋다.
트랜지스터의 반도체층에 사용하는 반도체 재료의 결정성에 대해서도 특별히 한정되지 않고, 비정질 반도체, 단결정 반도체, 또는 단결정 이외의 결정성을 갖는 반도체(미결정 반도체, 다결정 반도체, 또는 일부에 결정 영역을 갖는 반도체) 중 어느 것을 사용하여도 좋다. 단결정 반도체 또는 결정성을 갖는 반도체를 사용하면 트랜지스터 특성의 열화를 억제할 수 있기 때문에 바람직하다.
트랜지스터의 반도체층은 금속 산화물(산화물 반도체라고도 함)을 갖는 것이 바람직하다. 즉 본 실시형태의 표시 장치에는 금속 산화물을 채널 형성 영역에 사용한 트랜지스터(이하 OS 트랜지스터)를 사용하는 것이 바람직하다.
트랜지스터의 반도체층에 사용하는 금속 산화물의 밴드 갭은 2eV 이상인 것이 바람직하고, 2.5eV 이상인 것이 더 바람직하다. 밴드 갭이 큰 금속 산화물을 사용함으로써, OS 트랜지스터의 오프 전류를 저감할 수 있다.
금속 산화물은 적어도 인듐 또는 아연을 갖는 것이 바람직하고, 인듐 및 아연을 갖는 것이 더 바람직하다. 예를 들어 금속 산화물은 인듐과, M(M은 갈륨, 알루미늄, 이트륨, 주석, 안티모니, 실리콘, 붕소, 구리, 바나듐, 베릴륨, 타이타늄, 철, 니켈, 저마늄, 지르코늄, 몰리브데넘, 란타넘, 세륨, 네오디뮴, 하프늄, 탄탈럼, 텅스텐, 마그네슘, 및 코발트에서 선택된 1종류 또는 복수 종류)과, 아연을 갖는 것이 바람직하다. 특히 M은 갈륨, 알루미늄, 이트륨, 및 주석에서 선택된 1종류 또는 복수 종류인 것이 바람직하고, 갈륨인 것이 더 바람직하다. 또한 인듐과, M과, 아연을 갖는 금속 산화물을 이하에서는 In-M-Zn 산화물이라고 부르는 경우가 있다.
예를 들어 In-Ga-Zn 산화물, In-Sn-Zn 산화물, 또는 Sn을 포함하는 In-Ga-Zn 산화물 등을 사용하는 것이 바람직하다.
또는 트랜지스터의 반도체층은 실리콘을 가져도 좋다. 실리콘으로서는 비정질 실리콘, 결정성 실리콘(저온 폴리실리콘(LTPS라고도 함), 단결정 실리콘 등) 등을 들 수 있다.
특히 저온 폴리실리콘은 이동도가 비교적 높고, 유리 기판 위에 형성할 수 있기 때문에, 표시 장치에 적합하게 사용할 수 있다. 예를 들어 구동 회로가 갖는 트랜지스터(252) 등에 저온 폴리실리콘을 반도체층에 사용한 트랜지스터(LTPS 트랜지스터)를 적용하고, 화소에 제공되는 트랜지스터(260), 트랜지스터(258) 등에 산화물 반도체를 반도체층에 사용한 트랜지스터(OS 트랜지스터)를 적용할 수 있다. LTPS 트랜지스터와 OS 트랜지스터의 양쪽을 사용함으로써, 소비 전력이 낮고 구동 능력이 높은 표시 장치를 실현할 수 있다. 또한 LTPS 트랜지스터와 OS 트랜지스터를 조합한 구성을 LTPO라고 부르는 경우가 있다. 또한 더 바람직한 예로서는, 배선들 사이의 도통, 비도통을 제어하기 위한 스위치로서 기능하는 트랜지스터 등으로서 OS 트랜지스터를 적용하고, 전류를 제어하는 트랜지스터 등으로서 LTPS 트랜지스터를 적용한다.
또한 도 17의 (A)에 나타낸 표시 장치는 OS 트랜지스터를 갖고, 또한 발광 소자들 사이의 유기층이 분리된 구성을 갖는다. 상기 구성으로 함으로써, 트랜지스터에 흐를 수 있는 누설 전류, 인접한 발광 소자 사이에 흐를 수 있는 누설 전류, 및 인접한 발광 소자와 수광 소자 사이에 흐를 수 있는 누설 전류(가로 누설 전류, 사이드 누설 전류 등이라고도 함)를 매우 낮게 할 수 있다. 또한 상기 구성으로 함으로써, 표시 장치에 화상을 표시한 경우에 관찰자가 화상의 선명함, 화상의 날카로움, 높은 채도, 및 높은 콘트라스트비 중 어느 하나 또는 복수를 느낄 수 있다. 또한 트랜지스터에 흐를 수 있는 누설 전류 및 발광 소자들 사이의 가로 누설 전류가 매우 낮은 구성으로 함으로써, 흑색 표시 시에 발생할 수 있는 광 누설(소위 흑색 표시 부분이 밝게 표시되는 현상) 등이 최대한 억제된 표시(깊은 흑색 표시라고도 함)로 할 수 있다.
회로(464)가 갖는 트랜지스터와 표시부(462)가 갖는 트랜지스터는 같은 구조이어도 좋고, 상이한 구조이어도 좋다. 회로(464)가 갖는 복수의 트랜지스터의 구조는 모두 같아도 좋고, 2종류 이상 있어도 좋다. 마찬가지로, 표시부(462)가 갖는 복수의 트랜지스터의 구조는 모두 같아도 좋고, 2종류 이상 있어도 좋다.
트랜지스터를 덮는 절연층 중 적어도 하나의 층에 물 및 수소 등의 불순물이 확산되기 어려운 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이로써 상기 절연층을 배리어층으로서 기능시킬 수 있다. 이러한 구성으로 함으로써, 외부로부터 트랜지스터로 불순물이 확산되는 것을 효과적으로 억제할 수 있어, 표시 장치의 신뢰성을 높일 수 있다.
절연층(261), 절연층(262), 절연층(265), 절연층(268), 및 절연층(275)으로서는 각각 무기 절연막을 사용하는 것이 바람직하다. 무기 절연막으로서는 예를 들어 질화 실리콘막, 산화질화 실리콘막, 산화 실리콘막, 질화산화 실리콘막, 산화 알루미늄막, 질화 알루미늄막 등을 사용할 수 있다. 또한 산화 하프늄막, 산화 이트륨막, 산화 지르코늄막, 산화 갈륨막, 산화 탄탈럼막, 산화 마그네슘막, 산화 란타넘막, 산화 세륨막, 산화 네오디뮴막 등을 사용하여도 좋다. 또한 상술한 무기 절연막을 2개 이상 적층하여 사용하여도 좋다.
여기서 유기 절연막은 무기 절연막에 비하여 배리어성이 낮은 경우가 많다. 그러므로 유기 절연막은 표시 장치(400)의 단부 근방에 개구를 갖는 것이 바람직하다. 이로써 표시 장치(400)의 단부로부터 유기 절연막을 통하여 불순물이 들어가는 것을 억제할 수 있다. 또는 유기 절연막의 단부가 표시 장치(400)의 단부보다 내측에 위치하도록 유기 절연막을 형성하고, 표시 장치(400)의 단부에서 유기 절연막이 노출되지 않도록 하여도 좋다.
평탄화층으로서 기능하는 절연층(294)에는 유기 절연막이 적합하다. 유기 절연막에 사용할 수 있는 재료로서는 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 에폭시 수지, 폴리아마이드 수지, 폴리이미드아마이드 수지, 실록산 수지, 벤조사이클로뷰텐계 수지, 페놀 수지, 이들 수지의 전구체 등을 들 수 있다.
기판(452)의 기판(451) 측의 면에는 차광층(419)을 제공하는 것이 바람직하다. 또한 기판(452)의 외측(기판(451)과 반대 측)에는 각종 광학 부재를 배치할 수 있다. 광학 부재로서는 편광판, 위상차판, 광 확산층(확산 필름 등), 반사 방지층, 집광 필름 등을 들 수 있다. 또한 기판(452)의 외측에는 먼지의 부착을 억제하는 대전 방지막, 오염이 부착되기 어렵게 하는 발수성의 막, 사용에 따른 손상의 발생을 억제하는 하드 코트막, 충격 흡수층 등을 배치하여도 좋다.
도 17의 (A)에는 접속부(278)를 나타내었다. 접속부(278)에서 공통 전극(413)과 배선이 전기적으로 접속된다. 도 17의 (A)에는 상기 배선이 화소 전극과 동일한 적층 구조를 갖는 경우의 예를 나타내었다.
기판(451) 및 기판(452)에는 각각 유리, 석영, 세라믹, 사파이어, 수지, 금속, 합금, 반도체 등을 사용할 수 있다. 발광 소자로부터의 광을 추출하는 측의 기판에는 상기 광을 투과시키는 재료를 사용한다. 기판(451) 및 기판(452)에 가요성을 갖는 재료를 사용하면 표시 장치의 가요성을 높일 수 있다. 또한 기판(451) 및 기판(452)으로서 편광판을 사용하여도 좋다.
기판(451) 및 기판(452)으로서는 각각 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 등의 폴리에스터 수지, 폴리아크릴로나이트릴 수지, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 폴리메틸메타크릴레이트 수지, 폴리카보네이트(PC) 수지, 폴리에터설폰(PES) 수지, 폴리아마이드 수지(나일론, 아라미드 등), 폴리실록산 수지, 사이클로올레핀 수지, 폴리스타이렌 수지, 폴리아마이드이미드 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리염화바이닐 수지, 폴리염화바이닐리덴 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 수지, ABS 수지, 셀룰로스 나노섬유 등을 사용할 수 있다. 기판(451) 및 기판(452) 중 한쪽 또는 양쪽에는 가요성을 가질 정도의 두께를 갖는 유리를 사용하여도 좋다.
또한 표시 장치에 원편광판을 중첩시키는 경우, 표시 장치가 갖는 기판에는 광학적 등방성이 높은 기판을 사용하는 것이 바람직하다. 광학적 등방성이 높은 기판은 복굴절이 작다(복굴절량이 작다고 할 수도 있음).
광학적 등방성이 높은 기판의 위상차값의 절댓값은 30nm 이하가 바람직하고, 20nm 이하가 더 바람직하고, 10nm 이하가 더욱 바람직하다.
광학적 등방성이 높은 필름으로서는 트라이아세틸셀룰로스(TAC, 셀룰로스트라이아세테이트라고도 함) 필름, 사이클로올레핀 폴리머(COP) 필름, 사이클로올레핀 공중합체(COC) 필름, 아크릴 필름 등을 들 수 있다.
또한 기판으로서 필름을 사용하는 경우, 필름이 흡수(吸水)함으로써, 표시 패널에 주름이 생기는 등 형상 변화가 일어날 우려가 있다. 그러므로 기판에는 흡수율이 낮은 필름을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어 흡수율이 1% 이하인 필름을 사용하는 것이 바람직하고, 0.1% 이하인 필름을 사용하는 것이 더 바람직하고, 0.01% 이하인 필름을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
접착층으로서는 자외선 경화형 등의 광 경화형 접착제, 반응 경화형 접착제, 열 경화형 접착제, 혐기형 접착제 등 각종 경화형 접착제를 사용할 수 있다. 이들 접착제로서는 에폭시 수지, 아크릴 수지, 실리콘(silicone) 수지, 페놀 수지, 폴리이미드 수지, 이미드 수지, PVC(폴리바이닐클로라이드) 수지, PVB(폴리바이닐뷰티랄) 수지, EVA(에틸렌바이닐아세테이트) 수지 등을 들 수 있다. 특히 에폭시 수지 등의 투습성이 낮은 재료가 바람직하다. 또한 2액 혼합형 수지를 사용하여도 좋다. 또한 접착 시트 등을 사용하여도 좋다.
접속층(292)으로서는, 이방성 도전 필름(ACF: Anisotropic Conductive Film), 이방성 도전 페이스트(ACP: Anisotropic Conductive Paste) 등을 사용할 수 있다.
트랜지스터의 게이트 전극, 소스 전극, 및 드레인 전극 이외에, 표시 장치를 구성하는 각종 배선, 전극 등, 도전층에 사용할 수 있는 재료로서는 알루미늄, 타이타늄, 크로뮴, 니켈, 구리, 이트륨, 지르코늄, 몰리브데넘, 은 탄탈럼, 텅스텐 등의 금속, 상기 금속을 주성분으로 하는 합금 등을 들 수 있다. 이들 재료를 포함하는 막을 단층으로 또는 적층 구조로 사용할 수 있다.
또한 투광성을 갖는 도전 재료로서는 산화 인듐, 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, 산화 아연, 갈륨을 포함하는 산화 아연 등의 도전성 산화물, 또는 그래핀을 사용할 수 있다. 또는 금, 은, 백금, 마그네슘, 니켈, 텅스텐, 크로뮴, 몰리브데넘, 철, 코발트, 구리, 팔라듐, 타이타늄 등의 금속 재료, 또는 상기 금속 재료를 포함하는 합금 재료를 사용할 수 있다. 또는 상기 금속 재료의 질화물(예를 들어 질화 타이타늄) 등을 사용하여도 좋다. 또한 금속 재료 또는 합금 재료(또는 이들의 질화물)를 사용하는 경우에는 투광성을 가질 정도로 얇게 하는 것이 바람직하다. 또한 상기 재료의 적층막을 도전층으로서 사용할 수 있다. 예를 들어 은과 마그네슘의 합금과, 인듐 주석 산화물의 적층막 등을 사용하면 도전성을 높일 수 있기 때문에 바람직하다. 이들은 표시 장치를 구성하는 각종 배선, 전극 등의 도전층, 및 발광 소자가 갖는 도전층(화소 전극 또는 공통 전극으로서 기능하는 도전층)에도 사용할 수 있다.
각 절연층에 사용할 수 있는 절연 재료로서는 예를 들어 아크릴 수지, 에폭시 수지 등의 수지, 산화 실리콘, 산화질화 실리콘, 질화산화 실리콘, 질화 실리콘, 산화 알루미늄 등의 무기 절연 재료가 있다.
본 실시형태에서 예시한 구성예, 이들에 대응하는 도면 등은 적어도 그 일부를 다른 구성예 또는 도면 등과 적절히 조합할 수 있다.
본 실시형태는 적어도 그 일부를 본 명세서에 기재되는 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 수광 소자(수광 디바이스라고도 함)와 발광 소자(발광 디바이스라고도 함)를 갖는다. 또는 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 수발광 소자(수발광 디바이스라고도 함)와 발광 소자를 갖는 구성으로 하여도 좋다.
우선 수광 소자와 발광 소자를 갖는 표시 장치에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 수발광부에 수광 소자와 발광 소자를 갖는다. 본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는, 수발광부에 발광 소자가 매트릭스상으로 배치되어 있고, 상기 수발광부에 화상을 표시할 수 있다. 또한 상기 수발광부에는 수광 소자가 매트릭스상으로 배치되어 있고, 수발광부는 촬상 기능 및 센싱 기능 중 한쪽 또는 양쪽도 갖는다. 수발광부는 이미지 센서, 터치 센서 등에 사용할 수 있다. 즉 수발광부에서 광을 검출함으로써 화상을 촬상할 수 있고, 대상물(손가락, 펜 등)의 터치 조작을 검출할 수 있다. 또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는, 발광 소자를 센서의 광원으로서 이용할 수 있다. 따라서 표시 장치와는 별도로 수광부 및 광원을 제공하지 않아도 되기 때문에, 전자 기기의 부품 점수를 삭감할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는, 수발광부가 갖는 발광 소자로부터 발해진 광이 대상물에 반사(또는 산란)될 때, 수광 소자가 그 반사광(또는 산란광)을 검출할 수 있기 때문에, 어두운 곳에서도 촬상, 터치 조작 등의 검출이 가능하다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치가 갖는 발광 소자는 표시 소자(표시 디바이스라고도 함)로서 기능한다.
발광 소자로서는 OLED, QLED 등의 EL 소자(EL 디바이스라고도 함)를 사용하는 것이 바람직하다. EL 소자가 갖는 발광 물질로서는 형광을 발하는 물질(형광 재료), 인광을 발하는 물질(인광 재료), 무기 화합물(퀀텀닷 재료 등), 열 활성화 지연 형광을 나타내는 물질(열 활성화 지연 형광(TADF 재료) 등을 들 수 있다. 또한 발광 소자로서 마이크로 LED 등의 LED를 사용할 수도 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 수광 소자를 사용하여 광을 검출하는 기능을 갖는다.
수광 소자를 이미지 센서로서 사용하는 경우, 표시 장치는 수광 소자를 사용하여 화상을 촬상할 수 있다. 예를 들어 표시 장치는 스캐너로서 사용할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치가 적용된 전자 기기는 이미지 센서로서의 기능을 사용하여 지문, 장문 등의 생체 정보에 따른 데이터를 취득할 수 있다. 즉 표시 장치에 생체 인증용 센서를 내장시킬 수 있다. 표시 장치가 생체 인증용 센서를 내장함으로써, 표시 장치와는 별도로 생체 인증용 센서를 제공하는 경우와 비교하여 전자 기기의 부품 점수를 적게 할 수 있기 때문에, 전자 기기의 소형화 및 경량화가 가능하다.
또한 수광 소자를 터치 센서로서 사용하는 경우, 표시 장치는 수광 소자를 사용하여 대상물의 터치 조작을 검출할 수 있다.
수광 소자로서는 예를 들어 pn형 또는 pin형 포토다이오드를 사용할 수 있다. 수광 소자는 수광 소자에 입사하는 광을 검출하고 전하를 발생시키는 광전 변환 소자(광전 변환 디바이스라고도 함)로서 기능한다. 수광 소자에 입사하는 광의 양에 따라 수광 소자로부터 발생하는 전하량이 결정된다.
특히 수광 소자로서 유기 화합물을 포함하는 층을 갖는 유기 포토다이오드를 사용하는 것이 바람직하다. 유기 포토다이오드는 박형화, 경량화, 및 대면적화가 용이하고, 또한 형상 및 디자인의 자유도가 높기 때문에, 다양한 장치에 적용할 수 있다.
본 발명의 일 형태에서는, 발광 소자로서 유기 EL 소자(유기 EL 디바이스라고도 함)를 사용하고, 수광 소자로서 유기 포토다이오드를 사용한다. 유기 EL 소자 및 유기 포토다이오드는 동일한 기판 위에 형성할 수 있다. 따라서 유기 EL 소자를 사용한 표시 장치에 유기 포토다이오드를 내장할 수 있다.
유기 EL 소자 및 유기 포토다이오드를 구성하는 모든 층을 따로따로 형성하는 경우, 성막 공정 수가 매우 많아진다. 그러나, 유기 포토다이오드는 유기 EL 소자와 공통된 구성으로 할 수 있는 층이 많기 때문에, 공통된 구성으로 할 수 있는 층은 일괄적으로 성막함으로써 성막 공정의 증가를 억제할 수 있다.
예를 들어 한 쌍의 전극 중 한쪽(공통 전극)을 수광 소자 및 발광 소자에서 공통된 층으로 할 수 있다. 또한 예를 들어 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 수광 소자 및 발광 소자에서 공통된 층으로 하여도 좋다. 이와 같이 수광 소자 및 발광 소자가 공통된 층을 가짐으로써, 성막 횟수 및 마스크의 개수를 줄일 수 있어, 표시 장치의 제작 공정을 삭감하고 제작 비용을 절감할 수 있다. 또한 표시 장치의 기존의 제조 장치 및 제조 방법을 사용하여 수광 소자를 갖는 표시 장치를 제작할 수 있다.
다음으로 수발광 소자와 발광 소자를 갖는 표시 장치에 대하여 설명한다. 또한 상기와 같은 기능, 작용, 효과 등에 대해서는 설명을 생략하는 경우가 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치에서, 어느 색을 나타내는 부화소는 발광 소자 대신에 수발광 소자를 갖고, 그 이외의 색을 나타내는 부화소는 발광 소자를 갖는다. 수발광 소자는 광을 발하는 기능(발광 기능)과 수광하는 기능(수광 기능)의 양쪽을 갖는다. 예를 들어 화소가 적색의 부화소, 녹색의 부화소, 청색의 부화소의 3개의 부화소를 갖는 경우, 적어도 하나의 부화소가 수발광 소자를 갖고, 다른 부화소가 발광 소자를 갖는 구성으로 한다. 따라서 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 수발광부는 수발광 소자와 발광 소자의 양쪽을 사용하여 화상을 표시하는 기능을 갖는다.
수발광 소자가 발광 소자와 수광 소자를 겸함으로써, 화소에 포함되는 부화소의 개수를 늘리지 않고, 화소에 수광 기능을 부여할 수 있다. 이로써, 화소의 개구율(각 부화소의 개구율) 및 표시 장치의 정세도를 유지하면서, 표시 장치의 수발광부에 촬상 기능 및 센싱 기능 중 한쪽 또는 양쪽을 부가할 수 있다. 따라서 본 발명의 일 형태의 표시 장치는, 발광 소자를 갖는 부화소와는 별도로 수광 소자를 갖는 부화소를 제공하는 경우와 비교하여 화소의 개구율을 높일 수 있고, 또한 고정세(高精細)화가 용이하다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는, 수발광부에 수발광 소자와 발광 소자가 매트릭스상으로 배치되어 있고, 상기 수발광부에 화상을 표시할 수 있다. 또한 수발광부는 이미지 센서, 터치 센서 등으로서 사용할 수 있다. 본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는, 발광 소자를 센서의 광원으로서 이용할 수 있다. 그러므로 어두운 곳에서도 촬상, 터치 조작의 검출 등이 가능하다.
수발광 소자는 유기 EL 소자와 유기 포토다이오드를 조합하여 제작할 수 있다. 예를 들어 유기 EL 소자의 적층 구조에 유기 포토다이오드의 활성층을 추가함으로써 수발광 소자를 제작할 수 있다. 또한 유기 EL 소자와 유기 포토다이오드를 조합하여 제작하는 수발광 소자는 유기 EL 소자와 공통된 구성으로 할 수 있는 층을 일괄적으로 성막함으로써, 성막 공정의 증가를 억제할 수 있다.
예를 들어 한 쌍의 전극 중 한쪽(공통 전극)을 수발광 소자 및 발광 소자에서 공통된 층으로 할 수 있다. 또한 예를 들어 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 수발광 소자 및 발광 소자에서 공통된 층으로 하여도 좋다.
또한 수발광 소자가 갖는 층은 수발광 소자가 수광 소자로서 기능하는 경우와 발광 소자로서 기능하는 경우에서 기능이 상이한 경우가 있다. 본 명세서 중에서는 수발광 소자가 발광 소자로서 기능하는 경우에서의 기능에 기초하여 구성 요소를 호칭한다.
본 실시형태의 표시 장치는 발광 소자 및 수발광 소자를 사용하여 화상을 표시하는 기능을 갖는다. 즉 발광 소자 및 수발광 소자는 표시 소자로서 기능한다.
본 실시형태의 표시 장치는 수발광 소자를 사용하여 광을 검출하는 기능을 갖는다. 수발광 소자는 수발광 소자 자체가 발하는 광보다 파장이 짧은 광을 검출할 수 있다.
수발광 소자를 이미지 센서로서 사용하는 경우, 본 실시형태의 표시 장치는 수발광 소자를 사용하여 화상을 촬상할 수 있다. 또한 수발광 소자를 터치 센서로서 사용하는 경우, 본 실시형태의 표시 장치는 수발광 소자를 사용하여 대상물의 터치 조작을 검출할 수 있다.
수발광 소자는 광전 변환 소자로서 기능한다. 수발광 소자는 상기 발광 소자의 구성에 수광 소자의 활성층을 추가함으로써 제작할 수 있다. 수발광 소자로서는, 예를 들어 pn형 또는 pin형 포토다이오드의 활성층을 사용할 수 있다.
특히 수발광 소자로서는 유기 화합물을 포함하는 층을 갖는 유기 포토다이오드의 활성층을 사용하는 것이 바람직하다. 유기 포토다이오드는 박형화, 경량화, 및 대면적화가 용이하고, 또한 형상 및 디자인의 자유도가 높기 때문에, 다양한 장치에 적용할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 일례인 표시 장치에 대하여 도면을 사용하여 더 구체적으로 설명한다.
[표시 장치의 구성예]
[구성예 1]
도 18의 (A)는 표시 패널(200)의 모식도이다. 표시 패널(200)은 기판(201), 기판(202), 수광 소자(212), 발광 소자(211R), 발광 소자(211G), 발광 소자(211B), 기능층(203) 등을 갖는다.
발광 소자(211R), 발광 소자(211G), 발광 소자(211B), 및 수광 소자(212)는 기판(201)과 기판(202) 사이에 제공되어 있다. 발광 소자(211R), 발광 소자(211G), 발광 소자(211B)는 각각 적색(R), 녹색(G), 또는 청색(B)의 광을 발한다. 또한 이하에서는 발광 소자(211R), 발광 소자(211G), 및 발광 소자(211B)를 구별하지 않는 경우에 발광 소자(211)라고 표기하는 경우가 있다.
표시 패널(200)은 매트릭스상으로 배치된 복수의 화소를 갖는다. 하나의 화소는 하나 이상의 부화소를 갖는다. 하나의 부화소는 하나의 발광 소자를 갖는다. 예를 들어 화소에는 부화소를 3개 갖는 구성(R, G, B의 3색 또는 황색(Y), 시안(C), 마젠타(M)의 3색 등), 또는 부화소를 4개 갖는 구성(R, G, B, 백색(W)의 4색 또는 R, G, B, Y의 4색 등)을 적용할 수 있다. 또한 화소는 수광 소자(212)를 갖는다. 수광 소자(212)는 모든 화소에 제공되어 있어도 좋고, 일부의 화소에 제공되어 있어도 좋다. 또한 하나의 화소가 복수의 수광 소자(212)를 가져도 좋다.
도 18의 (A)에는 기판(202)의 표면에 손가락(220)이 접촉된 상태를 나타내었다. 발광 소자(211G)가 발하는 광의 일부는 기판(202)과 손가락(220)의 접촉부에서 반사된다. 그리고 반사광의 일부가 수광 소자(212)에 입사함으로써 손가락(220)이 기판(202)에 접촉된 것을 검출할 수 있다. 즉 표시 패널(200)은 터치 패널로서 기능할 수 있다.
기능층(203)은 발광 소자(211R), 발광 소자(211G), 발광 소자(211B)를 구동하는 회로, 및 수광 소자(212)를 구동하는 회로를 갖는다. 기능층(203)에는 스위치, 트랜지스터, 용량 소자, 배선 등이 제공된다. 또한 발광 소자(211R), 발광 소자(211G), 발광 소자(211B), 및 수광 소자(212)를 패시브 매트릭스 방식으로 구동시키는 경우에는 스위치, 트랜지스터 등을 제공하지 않는 구성으로 하여도 좋다.
표시 패널(200)은 손가락(220)의 지문을 검출하는 기능을 갖는 것이 바람직하다. 도 18의 (B)에는, 기판(202)에 손가락(220)이 접촉된 상태에서의 접촉부의 확대도를 모식적으로 나타내었다. 또한 도 18의 (B)에는 번갈아 배열된 발광 소자(211)와 수광 소자(212)를 나타내었다.
손가락(220)에는 오목부 및 볼록부에 의하여 지문이 형성되어 있다. 그러므로 도 18의 (B)에 나타낸 바와 같이 지문의 볼록부가 기판(202)에 접촉된다.
어떤 표면, 계면 등에서 반사되는 광에는 정반사광과 확산 반사광이 있다. 정반사광은 입사각과 반사각이 일치하는, 지향성이 높은 광이고, 확산 반사광은 강도의 각도 의존성이 낮은, 지향성이 낮은 광이다. 손가락(220)의 표면에서 반사되는 광은 정반사광과 확산 반사광 중, 확산 반사광의 성분이 지배적이다. 한편으로 기판(202)과 대기의 계면에서 반사되는 광은 정반사광의 성분이 지배적이다.
손가락(220)과 기판(202)의 접촉면 또는 비접촉면에서 반사되고, 이들의 직하에 위치하는 수광 소자(212)에 입사하는 광의 강도는 정반사광과 확산 반사광을 합한 것이다. 상술한 바와 같이, 손가락(220)의 오목부에서는 기판(202)과 손가락(220)이 접촉되지 않기 때문에 정반사광(실선 화살표로 나타냄)이 지배적이고, 볼록부에서는 이들이 접촉되기 때문에 손가락(220)으로부터의 확산 반사광(파선 화살표로 나타냄)이 지배적이다. 따라서 오목부의 직하에 위치하는 수광 소자(212)에서 수광하는 광의 강도는 볼록부의 직하에 위치하는 수광 소자(212)보다 높아진다. 이로써, 손가락(220)의 지문을 촬상할 수 있다.
수광 소자(212)의 배열 간격은 지문의 2개의 볼록부 사이의 거리, 바람직하게는 인접한 오목부와 볼록부 사이의 거리보다 짧은 간격으로 함으로써, 선명한 지문의 화상을 취득할 수 있다. 사람의 지문의 오목부와 볼록부의 간격은 대략 200μm임에 의거하여, 예를 들어 수광 소자(212)의 배열 간격을 400μm 이하로, 바람직하게는 200μm 이하로, 더 바람직하게는 150μm 이하로, 더 바람직하게는 100μm 이하로, 더 바람직하게는 50μm 이하로 하고, 1μm 이상으로, 바람직하게는 10μm 이상으로, 더 바람직하게는 20μm 이상으로 한다.
표시 패널(200)로 촬상한 지문의 화상의 예를 도 18의 (C)에 나타내었다. 도 18의 (C)에서는 촬상 범위(223) 내에 손가락(220)의 윤곽을 파선으로 나타내고, 접촉부(221)의 윤곽을 일점쇄선으로 나타내었다. 접촉부(221) 내에서, 수광 소자(212)에 입사하는 광량의 차이에 의하여 콘트라스트가 높은 지문(222)을 촬상할 수 있다.
표시 패널(200)은 터치 패널, 펜 태블릿으로서도 기능시킬 수 있다. 도 18의 (D)에는 스타일러스(225)의 선단을 기판(202)에 접촉시킨 상태로 파선 화살표의 방향으로 슬라이드하는 상태를 나타내었다.
도 18의 (D)에 나타낸 바와 같이, 스타일러스(225)의 선단과 기판(202)의 접촉면에서 확산되는 확산 반사광이 상기 접촉면과 중첩되는 부분에 위치하는 수광 소자(212)에 입사함으로써, 스타일러스(225)의 선단의 위치를 높은 정밀도로 검출할 수 있다.
도 18의 (E)에는 표시 패널(200)로 검출한 스타일러스(225)의 궤적(226)의 예를 나타내었다. 표시 패널(200)은 스타일러스(225) 등의 피검출체의 위치를 높은 위치 정밀도로 검출할 수 있기 때문에, 묘화 애플리케이션 등에서 고정세(高精細)의 묘화를 수행할 수도 있다. 또한 정전 용량식 터치 센서, 전자기 유도형 터치펜 등을 사용한 경우와 달리, 절연성이 높은 피검출체이어도 위치를 검출할 수 있기 때문에, 스타일러스(225)의 선단부의 재료를 불문하고 다양한 필기구(예를 들어 붓, 유리펜, 깃펜 등)를 사용할 수도 있다.
여기서 도 18의 (F) 내지 (H)에 표시 패널(200)에 적용할 수 있는 화소의 일례를 나타내었다.
도 18의 (F) 및 (G)에 나타낸 화소는 각각 적색(R)의 발광 소자(211R), 녹색(G)의 발광 소자(211G), 청색(B)의 발광 소자(211B), 및 수광 소자(212)를 갖는다. 화소는 각각 발광 소자(211R), 발광 소자(211G), 발광 소자(211B), 및 수광 소자(212)를 구동하기 위한 화소 회로를 갖는다.
도 18의 (F)는 2×2의 매트릭스상으로 3개의 발광 소자와 하나의 수광 소자가 배치되어 있는 예를 나타낸 것이다. 도 18의 (G)는 3개의 발광 소자가 1열로 배열되고, 그 아래 측에 가로로 긴 하나의 수광 소자(212)가 배치되어 있는 예를 나타낸 것이다.
도 18의 (H)에 나타낸 화소는 백색(W)의 발광 소자(211W)를 갖는 예를 나타낸 것이다. 여기서는 4개의 발광 소자가 1열로 배치되고, 그 아래 측에 수광 소자(212)가 배치되어 있다.
또한 화소의 구성은 상기에 한정되지 않고 다양한 배치 방법을 채용할 수 있다.
[구성예 2]
이하에서는 가시광을 일으키는 발광 소자와, 적외광을 일으키는 발광 소자와, 수광 소자를 갖는 구성의 예에 대하여 설명한다.
도 19의 (A)에 나타낸 표시 패널(200A)은 도 18의 (A)에서 예시한 구성에 더하여 발광 소자(211IR)를 갖는다. 발광 소자(211IR)는 적외광(IR)을 발하는 발광 소자이다. 또한 이때 수광 소자(212)에는 적어도 발광 소자(211IR)가 발하는 적외광(IR)을 수광할 수 있는 소자를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 수광 소자(212)로서 가시광과 적외광의 양쪽을 수광할 수 있는 소자를 사용하는 것이 더 바람직하다.
도 19의 (A)에 나타낸 바와 같이, 기판(202)에 손가락(220)이 접촉되면, 발광 소자(211IR)로부터 발해진 적외광(IR)이 손가락(220)에 의하여 반사되고 상기 반사광의 일부가 수광 소자(212)에 입사함으로써 손가락(220)의 위치 정보를 취득할 수 있다.
도 19의 (B) 내지 (D)에 표시 패널(200A)에 적용할 수 있는 화소의 일례를 나타내었다.
도 19의 (B)는 3개의 발광 소자(발광 소자(211R), 발광 소자(211G), 및 발광 소자(211B))가 1열로 배열되고, 그 아래 측에 발광 소자(211IR)와 수광 소자(212)가 가로로 배열되어 있는 예를 나타낸 것이다. 또한 도 19의 (C)는 발광 소자(211IR)를 포함하는 4개의 발광 소자가 1열로 배열되고, 그 아래 측에 수광 소자(212)가 배치되어 있는 예를 나타낸 것이다.
또한 도 19의 (D)는 발광 소자(211IR)를 중심으로 사방(四方)으로 3개의 발광 소자(발광 소자(211R), 발광 소자(211G), 및 발광 소자(211B))와 수광 소자(212)가 배치되어 있는 예를 나타낸 것이다.
또한 도 19의 (B) 내지 (D)에 나타낸 화소에서 발광 소자끼리 및 발광 소자와 수광 소자는 각각의 위치를 교환할 수 있다.
[구성예 3]
이하에서는 가시광을 나타내는 발광 소자와, 가시광을 나타내고 또한 가시광을 수광하는 수발광 소자를 갖는 구성의 예에 대하여 설명한다.
도 20의 (A)에 나타낸 표시 패널(200B)은 발광 소자(211B), 발광 소자(211G), 및 수발광 소자(213R)를 갖는다. 수발광 소자(213R)는 적색(R)의 광을 발하는 발광 소자로서의 기능과, 가시광을 수광하는 광전 변환 소자로서의 기능을 갖는다. 도 20의 (A)에는, 발광 소자(211G)가 발하는 녹색(G)의 광을 수발광 소자(213R)가 수광하는 예를 나타내었다. 또한 수발광 소자(213R)는 발광 소자(211B)가 발하는 청색(B)의 광을 수광하여도 좋다. 또한 수발광 소자(213R)는 녹색의 광과 청색의 광의 양쪽을 수광하여도 좋다.
예를 들어 수발광 소자(213R)는 그 자체가 발하는 광보다 파장이 짧은 광을 수광하는 것이 바람직하다. 또는 수발광 소자(213R)는 그 자체가 발하는 광보다 파장이 긴 광(예를 들어 적외광)을 수광하는 구성으로 하여도 좋다. 수발광 소자(213R)는 그 자체가 발하는 광과 같은 정도의 파장의 광을 수광하는 구성으로 하여도 좋지만, 이 경우에는 수발광 소자(213R) 자체가 발하는 광도 수광하기 때문에 발광 효율이 저하될 우려가 있다. 그러므로 수발광 소자(213R)는 발광 스펙트럼의 피크와 흡수 스펙트럼의 피크가 가능한 한 중첩되지 않도록 구성되는 것이 바람직하다.
또한 여기서는 수발광 소자가 발하는 광은 적색의 광에 한정되지 않는다. 또한 발광 소자가 발하는 광도 녹색의 광과 청색의 광의 조합에 한정되지 않는다. 예를 들어 수발광 소자를, 녹색 또는 청색의 광을 발하고, 또한 수발광 소자 자체가 발하는 광과는 상이한 파장의 광을 수광하는 소자로 할 수 있다.
이와 같이 수발광 소자(213R)가 발광 소자와 수광 소자를 겸함으로써, 하나의 화소에 배치하는 소자의 개수를 줄일 수 있다. 그러므로 고정세화, 고개구율화, 고해상도화 등이 용이해진다.
도 20의 (B) 내지 (I)에 표시 패널(200B)에 적용할 수 있는 화소의 일례를 나타내었다.
도 20의 (B)는 수발광 소자(213R), 발광 소자(211G), 및 발광 소자(211B)가 1열로 배열된 예를 나타낸 것이다. 도 20의 (C)는 발광 소자(211G)와 발광 소자(211B)가 세로 방향으로 번갈아 배열되고, 이들 옆에 수발광 소자(213R)가 배치된 예를 나타낸 것이다.
도 20의 (D)는 2×2의 매트릭스상으로, 3개의 발광 소자(발광 소자(211G), 발광 소자(211B), 및 발광 소자(211X))와 하나의 수발광 소자(213R)가 배치된 예를 나타낸 것이다. 발광 소자(211X)는 R, G, B 이외의 광을 나타내는 소자이다. R, G, B 이외의 광으로서는, 백색(W), 황색(Y), 시안(C), 마젠타(M), 적외광(IR), 자외광(UV) 등의 광을 들 수 있다. 발광 소자(211X)가 적외광을 나타내는 경우, 수발광 소자는 적외광을 검출하는 기능, 또는 가시광 및 적외광의 양쪽을 검출하는 기능을 갖는 것이 바람직하다. 센서의 용도에 따라 수발광 소자가 검출하는 광의 파장을 결정할 수 있다.
도 20의 (E)에는 2개분의 화소를 나타내었다. 점선으로 둘러싸인 3개의 소자를 포함하는 영역이 하나의 화소에 상당한다. 화소는 각각 발광 소자(211G), 발광 소자(211B), 및 수발광 소자(213R)를 갖는다. 도 20의 (E)에 나타낸 왼쪽의 화소에서는 수발광 소자(213R)와 같은 행에 발광 소자(211G)가 배치되고, 수발광 소자(213R)와 같은 열에 발광 소자(211B)가 배치되어 있다. 도 20의 (E)에 나타낸 오른쪽의 화소에서는 수발광 소자(213R)와 같은 행에 발광 소자(211G)가 배치되고, 발광 소자(211G)와 같은 열에 발광 소자(211B)가 배치되어 있다. 도 20의 (E)에 나타낸 화소 레이아웃에서는, 홀수 행과 짝수 행 모두에서 수발광 소자(213R), 발광 소자(211G), 및 발광 소자(211B)가 반복적으로 배치되어 있고, 또한 각 열의 홀수 행과 짝수 행에서는 서로 상이한 색의 발광 소자 또는 수발광 소자가 배치된다.
도 20의 (F)에는 펜타일 배열이 적용된 4개의 화소를 나타내었고, 인접한 2개의 화소는 조합이 상이한 2색의 광을 나타내는 발광 소자 또는 수발광 소자를 갖는다. 또한 도 20의 (F)에서는, 발광 소자 또는 수발광 소자의 상면 형상을 나타내었다.
도 20의 (F)에 나타낸 왼쪽 위의 화소와 오른쪽 아래의 화소는 수발광 소자(213R)와 발광 소자(211G)를 갖는다. 또한 오른쪽 위의 화소와 왼쪽 아래의 화소는 발광 소자(211G)와 발광 소자(211B)를 갖는다. 즉 도 20의 (F)에 나타낸 예에서는 각 화소에 발광 소자(211G)가 제공되어 있다.
발광 소자 및 수발광 소자의 상면 형상은 특별히 한정되지 않고, 원형, 타원형, 다각형, 모서리를 둥글게 한 다각형 등으로 할 수 있다. 도 20의 (F) 등에는 발광 소자 및 수발광 소자의 상면 형상이 대략 45° 경사진 정방형(마름모꼴)인 예를 나타내었다. 또한 각 색의 발광 소자 및 수발광 소자의 상면 형상은 상이하여도 좋고, 일부 또는 모든 색에서 같아도 좋다.
또한 각 색의 발광 소자 및 수발광 소자의 발광 영역(또는 수발광 영역)의 크기는 상이하여도 좋고, 일부 또는 모든 색에서 같아도 좋다. 예를 들어 도 20의 (F)에서, 각 화소에 제공되는 발광 소자(211G)의 발광 영역의 면적을 다른 소자의 발광 영역(또는 수발광 영역)보다 작게 하여도 좋다.
도 20의 (G)는 도 20의 (F)에 나타낸 화소 배열의 변형예를 나타낸 것이다. 구체적으로는, 도 20의 (G)의 구성은 도 20의 (F)의 구성을 45° 회전시킴으로써 얻어진다. 도 20의 (F)에서는 2개의 소자로 하나의 화소가 구성되는 것으로 하여 설명하였지만, 도 20의 (G)에 나타낸 바와 같이 4개의 소자로 하나의 화소가 구성되어 있다고 간주할 수도 있다.
도 20의 (H)는 도 20의 (F)에 나타낸 화소 배열의 변형예를 나타낸 것이다. 도 20의 (H)에 나타낸 왼쪽 위의 화소와 오른쪽 아래의 화소는 수발광 소자(213R)와 발광 소자(211G)를 갖는다. 또한 오른쪽 위의 화소와 왼쪽 아래의 화소는 수발광 소자(213R)와 발광 소자(211B)를 갖는다. 즉 도 20의 (H)에 나타낸 예에서는 각 화소에 수발광 소자(213R)가 제공되어 있다. 각 화소에 수발광 소자(213R)가 제공되어 있기 때문에, 도 20의 (H)에 나타낸 구성에서는, 도 20의 (F)에 나타낸 구성과 비교하여 높은 정세도로 촬상을 수행할 수 있다. 이로써, 예를 들어 생체 인증의 정밀도를 높일 수 있다.
도 20의 (I)는 도 20의 (H)에 나타낸 화소 배열의 변형예이고, 상기 화소 배열을 45° 회전시킴으로써 얻어지는 구성이다.
도 20의 (I)에서는 4개의 소자(2개의 발광 소자와 2개의 수발광 소자)로 하나의 화소가 구성되는 것으로 하여 설명한다. 이와 같이, 하나의 화소가 수광 기능을 갖는 수발광 소자를 복수로 가짐으로써, 높은 정세도로 촬상할 수 있다. 따라서 생체 인증의 정밀도를 높일 수 있다. 예를 들어 촬상의 정세도를 표시의 정세도의 루트 2배로 할 수 있다.
도 20의 (H) 또는 (I)에 나타낸 구성이 적용된 표시 장치는 p개(p는 2 이상의 정수임)의 제 1 발광 소자와, q개(q는 2 이상의 정수임)의 제 2 발광 소자와, r개(r는 p보다 크고 q보다 큰 정수임)의 수발광 소자를 갖는다. p와 r는 r=2p를 만족시킨다. 또한 p, q, r는 r=p+q를 만족시킨다. 제 1 발광 소자 및 제 2 발광 소자 중 한쪽이 녹색의 광을 발하고, 다른 쪽이 청색의 광을 발한다. 수발광 소자는 적색의 광을 발하고, 또한 수광 기능을 갖는다.
예를 들어 수발광 소자를 사용하여 터치 조작을 검출하는 경우, 광원으로부터 발해지는 광이 사용자에게 시인되기 어려운 것이 바람직하다. 청색의 광은 녹색의 광보다 시인성이 낮기 때문에, 청색의 광을 발하는 발광 소자를 광원으로 하는 것이 바람직하다. 따라서 수발광 소자는 청색의 광을 수광하는 기능을 갖는 것이 바람직하다. 또한 이에 한정되지 않고, 수발광 소자의 감도에 따라 광원으로 하는 발광 소자를 적절히 선택할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시형태의 표시 장치에는 다양한 배열의 화소를 적용할 수 있다.
본 실시형태는 적어도 그 일부를 본 명세서에 기재되는 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태인 수발광 장치에 사용할 수 있는 발광 소자(발광 디바이스라고도 함) 및 수광 소자(수광 디바이스라고도 함)에 대하여 설명한다.
본 명세서 등에서 메탈 마스크 또는 FMM(파인 메탈 마스크, 고정세의 메탈 마스크)을 사용하여 제작된 디바이스를 MM(메탈 마스크) 구조의 디바이스라고 부르는 경우가 있다. 또한 본 명세서 등에서 메탈 마스크 또는 FMM을 사용하지 않고 제작된 디바이스를 MML(메탈 마스크 리스) 구조의 디바이스라고 부르는 경우가 있다.
또한 본 명세서 등에 있어서, 각 색의 발광 디바이스(여기서는 청색(B), 녹색(G), 및 적색(R))에서 발광층을 구분하여 형성하는 구조 또는 발광층을 구분하여 도포하는 구조를 SBS(Side By Side) 구조라고 부르는 경우가 있다. 또한 본 명세서 등에 있어서, 백색광을 발할 수 있는 발광 디바이스를 백색 발광 디바이스라고 부르는 경우가 있다. 또한 백색 발광 디바이스는 착색층(예를 들어 컬러 필터)과 조합함으로써, 풀 컬러 표시의 표시 장치를 실현할 수 있다.
또한 발광 디바이스는 싱글 구조와 탠덤 구조로 크게 나눌 수 있다. 싱글 구조의 디바이스는 한 쌍의 전극 사이에 하나의 발광 유닛을 갖고, 상기 발광 유닛은 하나 이상의 발광층을 포함하는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 싱글 구조로 백색 발광을 얻기 위해서는, 2개 이상의 발광층 각각의 발광이 보색 관계가 되는 발광층을 선택하면 좋다. 예를 들어 제 1 발광층의 발광색과 제 2 발광층의 발광색을 보색 관계가 되도록 함으로써, 발광 디바이스 전체로서 백색을 발광하는 구성을 얻을 수 있다. 또한 발광층을 3개 이상 갖는 발광 디바이스의 경우도 마찬가지이다.
탠덤 구조의 디바이스는 한 쌍의 전극 사이에 2개 이상의 복수의 발광 유닛을 갖고, 각 발광 유닛은 하나 이상의 발광층을 포함하는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 각 발광 유닛에 있어서, 같은 색의 광을 발하는 발광층을 사용함으로써, 소정의 전류당 휘도를 높일 수 있고, 또한 싱글 구조보다 신뢰성이 높은 발광 디바이스로 할 수 있다. 탠덤 구조에서 백색 발광을 얻기 위해서는 복수의 발광 유닛의 발광층으로부터의 광을 합성시켜 백색 발광이 얻어지는 구성으로 하면 좋다. 또한 백색 발광이 얻어지는 발광색의 조합에 대해서는, 싱글 구조의 구성과 마찬가지이다. 또한 탠덤 구조의 디바이스에 있어서, 복수의 발광 유닛 사이에는, 전하 발생층 등의 중간층을 제공하는 것이 바람직하다.
또한 상술한 백색 발광 디바이스(싱글 구조 또는 탠덤 구조)와, SBS 구조의 발광 디바이스를 비교한 경우, SBS 구조의 발광 디바이스는 백색 발광 디바이스보다 소비 전력을 낮출 수 있다. 소비 전력을 낮게 하고자 하는 경우에는, SBS 구조의 발광 디바이스를 사용하는 것이 바람직하다. 한편으로 백색 발광 디바이스는 제조 공정이 SBS 구조의 발광 디바이스보다 간단하기 때문에 제조 비용을 낮출 수 있거나 제조 수율을 높일 수 있어 적합하다.
[디바이스 구조]
다음으로 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 사용할 수 있는 발광 소자, 수광 소자, 및 수발광 소자의 자세한 구성에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 발광 소자가 형성된 기판과는 반대 방향으로 광을 발하는 톱 이미션형, 발광 소자가 형성된 기판 측으로 광을 발하는 보텀 이미션형, 및 양면으로 광을 발하는 듀얼 이미션형 중 어느 것이어도 좋다.
본 실시형태에서는 톱 이미션형 표시 장치를 예로 들어 설명한다.
또한 본 명세서 등에서는, 특별히 설명되지 않는 한, 요소(발광 소자, 발광층 등)를 복수로 갖는 구성에 대하여 설명하는 경우에서도, 각 요소에 공통된 사항에 대하여 설명하는 경우에는 알파벳을 생략하여 설명한다. 예를 들어 발광층(383R), 발광층(383G) 등에 공통된 사항에 대하여 설명하는 경우에는 발광층(383)이라고 기재하는 경우가 있다.
도 21의 (A)에 나타낸 표시 장치(380A)는 수광 소자(370PD), 적색(R)의 광을 발하는 발광 소자(370R), 녹색(G)의 광을 발하는 발광 소자(370G), 및 청색(B)의 광을 발하는 발광 소자(370B)를 갖는다.
각 발광 소자는 화소 전극(371), 정공 주입층(381), 정공 수송층(382), 발광층(383)(발광층(383R), 발광층(383G), 및 발광층(383B)), 전자 수송층(384), 전자 주입층(385), 및 공통 전극(375)을 이 순서대로 적층하여 갖는다. 발광 소자(370R)는 발광층(383R)을 갖고, 발광 소자(370G)는 발광층(383G)을 갖고, 발광 소자(370B)는 발광층(383B)을 갖는다. 발광층(383R)은 적색의 광을 발하는 발광 물질을 갖고, 발광층(383G)은 녹색의 광을 발하는 발광 물질을 갖고, 발광층(383B)은 청색의 광을 발하는 발광 물질을 갖는다.
발광 소자는 화소 전극(371)과 공통 전극(375) 사이에 전압을 인가함으로써 공통 전극(375) 측으로 광을 발하는 전계 발광 소자이다.
수광 소자(370PD)는 화소 전극(371), 정공 주입층(381), 정공 수송층(382), 활성층(373), 전자 수송층(384), 전자 주입층(385), 및 공통 전극(375)을 이 순서대로 적층하여 갖는다.
수광 소자(370PD)는 표시 장치(380A)의 외부로부터 입사하는 광을 수광하여 전기 신호로 변환하는 광전 변환 소자이다.
본 실시형태에서는, 발광 소자 및 수광 소자 중 어느 쪽에서도 화소 전극(371)이 양극으로서 기능하고, 공통 전극(375)이 음극으로서 기능하는 것으로 하여 설명한다. 즉 화소 전극(371)과 공통 전극(375) 사이에 역바이어스를 인가하여 수광 소자를 구동함으로써, 수광 소자에 입사하는 광을 검출하고, 전하를 발생시켜 전류로서 추출할 수 있다.
본 실시형태의 표시 장치에서는 수광 소자(370PD)의 활성층(373)에 유기 화합물을 사용한다. 수광 소자(370PD)는 활성층(373) 이외의 층을 발광 소자와 공통된 구성으로 할 수 있다. 그러므로 발광 소자의 제작 공정에 활성층(373)의 성막 공정을 추가하기만 하면 발광 소자의 형성과 병행하여 수광 소자(370PD)를 형성할 수 있다. 또한 발광 소자와 수광 소자(370PD)를 동일한 기판 위에 형성할 수 있다. 따라서 제작 공정을 크게 늘리지 않고, 표시 장치에 수광 소자(370PD)를 내장할 수 있다.
표시 장치(380A)에서는, 수광 소자(370PD)의 활성층(373)과 발광 소자의 발광층(383)을 따로따로 형성하는 점 이외는 수광 소자(370PD)와 발광 소자가 공통된 구성을 갖는 예를 나타내었다. 다만, 수광 소자(370PD)와 발광 소자의 구성은 이에 한정되지 않는다. 수광 소자(370PD)와 발광 소자는 활성층(373)과 발광층(383) 이외에도 따로따로 형성하는 층을 가져도 좋다. 수광 소자(370PD)와 발광 소자는 공통적으로 사용되는 층(공통층)을 1층 이상 갖는 것이 바람직하다. 이로써, 제작 공정을 크게 늘리지 않고, 표시 장치에 수광 소자(370PD)를 내장할 수 있다.
화소 전극(371) 및 공통 전극(375) 중 광을 추출하는 측의 전극으로서는 가시광을 투과시키는 도전막을 사용한다. 또한 광을 추출하지 않는 측의 전극으로서는 가시광을 반사하는 도전막을 사용하는 것이 바람직하다.
본 실시형태의 표시 장치가 갖는 발광 소자에는 미소 광공진기(마이크로캐비티) 구조가 적용되어 있는 것이 바람직하다. 따라서 발광 소자가 갖는 한 쌍의 전극 중 한쪽은 가시광에 대한 투과성 및 반사성을 갖는 전극(반투과·반반사 전극)을 갖는 것이 바람직하고, 다른 쪽은 가시광에 대한 반사성을 갖는 전극(반사 전극)을 갖는 것이 바람직하다. 발광 소자가 마이크로캐비티 구조를 가짐으로써, 발광층으로부터 얻어지는 발광을 양쪽 전극 사이에서 공진시켜, 발광 소자로부터 발해지는 광을 강하게 할 수 있다.
또한 반투과·반반사 전극은 반사 전극과 가시광에 대한 투과성을 갖는 전극(투명 전극이라고도 함)의 적층 구조로 할 수 있다.
투명 전극의 광 투과율은 40% 이상으로 한다. 예를 들어 발광 소자에는 가시광(파장 400nm 이상 750nm 미만의 광) 투과율이 40% 이상인 전극을 사용하는 것이 바람직하다. 반투과·반반사 전극의 가시광 반사율은 10% 이상 95% 이하로, 바람직하게는 30% 이상 80% 이하로 한다. 반사 전극의 가시광 반사율은 40% 이상 100% 이하로, 바람직하게는 70% 이상 100% 이하로 한다. 또한 이들 전극의 저항률은 1×10-2Ωcm 이하인 것이 바람직하다. 또한 발광 소자가 근적외광(파장 750nm 이상 1300nm 이하의 광)을 발하는 경우, 이들 전극의 근적외광의 투과율 또는 반사율은 가시광의 투과율 또는 반사율과 마찬가지로 상기 수치 범위를 만족하는 것이 바람직하다.
발광 소자는 적어도 발광층(383)을 갖는다. 발광 소자는 발광층(383) 이외의 층으로서, 정공 주입성이 높은 물질, 정공 수송성이 높은 물질, 정공 차단 재료, 전자 수송성이 높은 물질, 전자 주입성이 높은 물질, 전자 차단 재료, 또는 양극성 물질(전자 수송성 및 정공 수송성이 높은 물질) 등을 포함하는 층을 더 가져도 좋다.
예를 들어 발광 소자 및 수광 소자는, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 1층 이상을 공통된 구성으로 할 수 있다. 또한 발광 소자 및 수광 소자 각각은 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 1층 이상을 따로따로 형성할 수 있다.
정공 주입층은 양극으로부터 정공 수송층에 정공을 주입하는 층이고, 정공 주입성이 높은 재료를 포함하는 층이다. 정공 주입성이 높은 재료로서는 방향족 아민 화합물, 또는 정공 수송성 재료와 억셉터성 재료(전자 수용성 재료)를 포함하는 복합 재료 등을 사용할 수 있다.
정공 수송성 재료로서는 후술하는, 정공 수송층에 사용할 수 있는 정공 수송성이 높은 재료를 사용할 수 있다.
억셉터성 재료로서는 예를 들어 원소 주기율표의 4족 내지 8족에 속하는 금속의 산화물을 사용할 수 있다. 구체적으로는 산화 몰리브데넘, 산화 바나듐, 산화 나이오븀, 산화 탄탈럼, 산화 크로뮴, 산화 텅스텐, 산화 망가니즈, 및 산화 레늄을 들 수 있다. 그 중에서도 특히 산화 몰리브데넘은 대기 중에서도 안정적이고, 흡습성이 낮고, 다루기 쉽기 때문에 바람직하다. 또한 플루오린을 포함하는 유기 억셉터성 재료를 사용할 수도 있다. 또한 퀴노다이메테인 유도체, 클로라닐 유도체, 헥사아자트라이페닐렌 유도체 등의 유기 억셉터성 재료를 사용할 수도 있다. 또한 정공 주입성이 높은 재료로서는, 상술한 원소 주기율표에서의 4족 내지 8족에 속하는 금속의 산화물(대표적으로는 산화 몰리브데넘)과 유기 재료를 혼합한 혼합 재료를 사용하여도 좋다.
정공 수송층은 정공 주입층에 의하여 양극으로부터 주입된 정공을 발광층으로 수송하는 층이다. 수광 소자에서, 정공 수송층은 입사한 광에 기초하여 활성층에서 발생한 정공을 양극으로 수송하는 층이다. 정공 수송층은 정공 수송성 재료를 포함하는 층이다. 정공 수송성 재료로서는 1×10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 것이 바람직하다. 또한 전자 수송성보다 정공 수송성이 높은 물질이면 이들 이외의 물질도 사용할 수 있다. 정공 수송성 재료로서는 π전자 과잉형 헤테로 방향족 화합물(예를 들어 카바졸 유도체, 싸이오펜 유도체, 퓨란 유도체 등), 방향족 아민 화합물(방향족 아민 골격을 갖는 화합물) 등의 정공 수송성이 높은 재료가 바람직하다.
전자 수송층은 전자 주입층에 의하여 음극으로부터 주입된 전자를 발광층으로 수송하는 층이다. 수광 소자에서, 전자 수송층은 입사한 광에 기초하여 활성층에서 발생한 전자를 음극으로 수송하는 층이다. 전자 수송층은 전자 수송성 재료를 포함하는 층이다. 전자 수송성 재료로서는 1×10-6cm2/Vs 이상의 전자 이동도를 갖는 물질이 바람직하다. 또한 정공 수송성보다 전자 수송성이 높은 물질이면 이들 이외의 물질도 사용할 수 있다. 전자 수송성 재료로서는 퀴놀린 골격을 갖는 금속 착체, 벤조퀴놀린 골격을 갖는 금속 착체, 옥사졸 골격을 갖는 금속 착체, 싸이아졸 골격을 갖는 금속 착체 등 이외에, 옥사다이아졸 유도체, 트라이아졸 유도체, 이미다졸 유도체, 옥사졸 유도체, 싸이아졸 유도체, 페난트롤린 유도체, 퀴놀린 배위자를 갖는 퀴놀린 유도체, 벤조퀴놀린 유도체, 퀴녹살린 유도체, 다이벤조퀴녹살린 유도체, 피리딘 유도체, 바이피리딘 유도체, 피리미딘 유도체, 그 이외에 질소 함유 헤테로 방향족 화합물을 포함하는 π전자 부족형 헤테로 방향족 화합물 등 전자 수송성이 높은 재료를 사용할 수 있다.
전자 주입층은 음극으로부터 전자 수송층에 전자를 주입하는 층이고, 전자 주입성이 높은 재료를 포함하는 층이다. 전자 주입성이 높은 재료로서는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 이들의 화합물을 사용할 수 있다. 전자 주입성이 높은 재료로서는 전자 수송성 재료와 도너성 재료(전자 공여성 재료)를 포함하는 복합 재료를 사용할 수도 있다.
발광층(383)은 발광 물질을 포함하는 층이다. 발광층(383)은 1종류 또는 복수 종류의 발광 물질을 가질 수 있다. 발광 물질로서는 청색, 자색, 청자색, 녹색, 황록색, 황색, 주황색, 적색 등의 발광색을 나타내는 물질을 적절히 사용한다. 또한 발광 물질로서 근적외광을 발하는 물질을 사용할 수도 있다.
발광 물질로서는 형광 재료, 인광 재료, TADF 재료, 퀀텀닷 재료 등을 들 수 있다.
형광 재료로서는 예를 들어 피렌 유도체, 안트라센 유도체, 트라이페닐렌 유도체, 플루오렌 유도체, 카바졸 유도체, 다이벤조싸이오펜 유도체, 다이벤조퓨란 유도체, 다이벤조퀴녹살린 유도체, 퀴녹살린 유도체, 피리딘 유도체, 피리미딘 유도체, 페난트렌 유도체, 나프탈렌 유도체 등이 있다.
인광 재료로서는 예를 들어 4H-트라이아졸 골격, 1H-트라이아졸 골격, 이미다졸 골격, 피리미딘 골격, 피라진 골격, 또는 피리딘 골격을 갖는 유기 금속 착체(특히 이리듐 착체), 전자 흡인기를 갖는 페닐피리딘 유도체를 배위자로 하는 유기 금속 착체(특히 이리듐 착체), 백금 착체, 희토류 금속 착체 등이 있다.
발광층(383)은 발광 물질(게스트 재료)에 더하여 1종류 또는 복수 종류의 유기 화합물(호스트 재료, 어시스트 재료 등)을 가져도 좋다. 1종류 또는 복수 종류의 유기 화합물로서는 정공 수송성 재료 및 전자 수송성 재료 중 한쪽 또는 양쪽을 사용할 수 있다. 또한 1종류 또는 복수 종류의 유기 화합물로서 양극성 재료 또는 TADF 재료를 사용하여도 좋다.
발광층(383)은 예를 들어 인광 재료와, 들뜬 복합체를 형성하기 쉬운 조합인 정공 수송성 재료 및 전자 수송성 재료를 갖는 것이 바람직하다. 이러한 구성으로 함으로써, 들뜬 복합체로부터 발광 물질(인광 재료)로의 에너지 이동인 ExTET(Exciplex-Triplet Energy Transfer)를 사용한 발광을 효율적으로 얻을 수 있다. 발광 물질의 가장 낮은 에너지 측의 흡수대의 파장과 중첩되는 발광을 나타내는 들뜬 복합체를 형성하는 조합을 선택함으로써, 에너지 이동이 원활하게 수행되어 효율적으로 발광을 얻을 수 있다. 이 구성에 의하여, 발광 소자의 고효율, 저전압 구동, 장수명을 동시에 실현할 수 있다.
들뜬 복합체를 형성하는 재료의 조합으로서는 정공 수송성 재료의 HOMO 준위(최고 점유 분자 궤도 준위)가 전자 수송성 재료의 HOMO 준위 이상의 값인 것이 바람직하다. 정공 수송성 재료의 LUMO 준위(최저 비점유 분자 궤도 준위)가 전자 수송성 재료의 LUMO 준위 이상의 값인 것이 바람직하다. 재료의 LUMO 준위 및 HOMO 준위는 사이클릭 볼타메트리(CV) 측정에 의하여 측정되는 재료의 전기 화학 특성(환원 전위 및 산화 전위)으로부터 도출할 수 있다.
들뜬 복합체의 형성은 예를 들어 정공 수송성 재료의 발광 스펙트럼, 전자 수송성 재료의 발광 스펙트럼, 및 이들 재료를 혼합한 혼합막의 발광 스펙트럼을 비교하여, 혼합막의 발광 스펙트럼이 각 재료의 발광 스펙트럼보다 장파장 측으로 시프트하는(또는 장파장 측에 새로운 피크를 갖는) 현상을 관측함으로써 확인할 수 있다. 또는 정공 수송성 재료의 과도 포토루미네선스(PL), 전자 수송성 재료의 과도 PL, 및 이들 재료를 혼합한 혼합막의 과도 PL을 비교하여, 혼합막의 과도 PL 수명이 각 재료의 과도 PL 수명보다 장수명 성분을 갖거나, 지연 성분의 비율이 커지는 등의 과도 응답의 차이를 관측함으로써 확인할 수 있다. 또한 상술한 과도 PL은 과도 일렉트로루미네선스(EL)라고 바꿔 읽어도 좋다. 즉 정공 수송성 재료의 과도 EL, 전자 수송성을 갖는 재료의 과도 EL, 및 이들의 혼합막의 과도 EL을 비교하여, 과도 응답의 차이를 관측하는 것에 의해서도 들뜬 복합체의 형성을 확인할 수 있다.
활성층(373)은 반도체를 포함한다. 상기 반도체로서는 실리콘 등의 무기 반도체 및 유기 화합물을 포함하는 유기 반도체를 들 수 있다. 본 실시형태에서는 활성층(373)이 갖는 반도체로서 유기 반도체를 사용하는 예를 나타낸다. 유기 반도체를 사용함으로써, 발광층(383)과 활성층(373)을 같은 방법(예를 들어 진공 증착법)으로 형성할 수 있어, 제조 장치를 공통화할 수 있기 때문에 바람직하다.
활성층(373)이 갖는 n형 반도체의 재료로서는 풀러렌(예를 들어 C60, C70 등), 풀러렌 유도체 등의 전자 수용성의 유기 반도체 재료를 들 수 있다. 풀러렌은 축구공과 같은 형상을 갖고, 상기 형상은 에너지적으로 안정적이다. 풀러렌은 HOMO 준위 및 LUMO 준위의 양쪽이 깊다(낮다). 풀러렌은 LUMO 준위가 깊기 때문에, 전자 수용성(억셉터성)이 매우 높다. 일반적으로 벤젠과 같이 평면에 π전자 공액(공명)이 확장되면 전자 공여성(도너성)이 높아지지만, 풀러렌은 구체 형상이기 때문에 π전자 공액이 크게 퍼짐에도 불구하고, 전자 수용성이 높아진다. 전자 수용성이 높으면 전하 분리가 고속으로, 효율적으로 일어나기 때문에, 수광 소자에 유익하다. C60, C70은 모두 가시광 영역에 넓은 흡수대를 갖고, 특히 C70은 C60에 비하여 π전자 공액계가 크고, 장파장 영역에도 넓은 흡수대를 갖기 때문에 바람직하다. 그 이외에 풀러렌 유도체의 다른 예로서는, [6,6]-페닐-C71-뷰티르산 메틸(약칭: PC70BM), [6,6]-페닐-C61-뷰티르산 메틸(약칭: PC60BM), 1',1'',4',4''-테트라하이드로-다이[1,4]메타노나프탈레노[1,2:2',3',56,60:2'',3''][5,6]풀러렌-C60(약칭: ICBA) 등을 들 수 있다.
또한 n형 반도체의 재료로서는 예를 들어 N,N'-다이메틸-3,4,9,10-페릴렌테트라카복실산 다이이미드(약칭: Me-PTCDI) 등의 페릴렌테트라카복실산 유도체가 있다.
또한 n형 반도체의 재료로서는 예를 들어 2,2'-(5,5'-(티에노[3,2-b]싸이오펜-2,5-다이일)비스(싸이오펜-5,2-다이일))비스(메테인-1-일-1-일리덴)다이말로노나이트릴(약칭: FT2TDMN)이 있다.
또한 n형 반도체의 재료로서는 퀴놀린 골격을 갖는 금속 착체, 벤조퀴놀린 골격을 갖는 금속 착체, 옥사졸 골격을 갖는 금속 착체, 싸이아졸 골격을 갖는 금속 착체, 옥사다이아졸 유도체, 트라이아졸 유도체, 이미다졸 유도체, 옥사졸 유도체, 싸이아졸 유도체, 페난트롤린 유도체, 퀴놀린 유도체, 벤조퀴놀린 유도체, 퀴녹살린 유도체, 다이벤조퀴녹살린 유도체, 피리딘 유도체, 바이피리딘 유도체, 피리미딘 유도체, 나프탈렌 유도체, 안트라센 유도체, 쿠마린 유도체, 로다민 유도체, 트라이아진 유도체, 퀴논 유도체 등을 들 수 있다.
활성층(373)이 갖는 p형 반도체의 재료로서는 구리(II)프탈로사이아닌(Copper(II) phthalocyanine; CuPc), 테트라페닐다이벤조페리플란텐(Tetraphenyldibenzoperiflanthene; DBP), 아연 프탈로사이아닌(Zinc Phthalocyanine; ZnPc), 주석 프탈로사이아닌(SnPc), 퀴나크리돈, 루브렌 등 전자 공여성의 유기 반도체 재료를 들 수 있다.
또한 p형 반도체의 재료로서는 카바졸 유도체, 싸이오펜 유도체, 퓨란 유도체, 방향족 아민 골격을 갖는 화합물 등을 들 수 있다. 또한 p형 반도체의 재료로서는 나프탈렌 유도체, 안트라센 유도체, 피렌 유도체, 트라이페닐렌 유도체, 플루오렌 유도체, 피롤 유도체, 벤조퓨란 유도체, 벤조싸이오펜 유도체, 인돌 유도체, 다이벤조퓨란 유도체, 다이벤조싸이오펜 유도체, 인돌로카바졸 유도체, 포르피린 유도체, 프탈로사이아닌 유도체, 나프탈로사이아닌 유도체, 퀴나크리돈 유도체, 루브렌 유도체, 테트라센 유도체, 폴리페닐렌바이닐렌 유도체, 폴리파라페닐렌 유도체, 폴리플루오렌 유도체, 폴리바이닐카바졸 유도체, 폴리싸이오펜 유도체 등을 들 수 있다.
전자 공여성의 유기 반도체 재료의 HOMO 준위는 전자 수용성의 유기 반도체 재료의 HOMO 준위보다 얕은(높은) 것이 바람직하다. 전자 공여성의 유기 반도체 재료의 LUMO 준위는 전자 수용성의 유기 반도체 재료의 LUMO 준위보다 얕은(높은) 것이 바람직하다.
전자 수용성의 유기 반도체 재료로서 구형인 풀러렌을 사용하고, 전자 공여성의 유기 반도체 재료로서 평면에 가까운 형상의 유기 반도체 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 비슷한 형상의 분자들은 모이기 쉬운 경향이 있고 같은 종류의 분자가 응집되면, 분자 궤도의 에너지 준위가 가깝기 때문에 캐리어 수송성을 높일 수 있다.
예를 들어 활성층(373)은 n형 반도체와 p형 반도체를 공증착하여 형성하는 것이 바람직하다. 또는 활성층(373)은 n형 반도체와 p형 반도체를 적층하여 형성하여도 좋다.
발광 소자 및 수광 소자에는 저분자계 화합물 및 고분자계 화합물 중 어느 한쪽을 사용할 수도 있고, 무기 화합물을 포함하여도 좋다. 발광 소자 및 수광 소자를 구성하는 층은 각각 증착법(진공 증착법을 포함함), 전사법, 인쇄법, 잉크젯법, 도포법 등의 방법으로 형성할 수 있다.
예를 들어 정공 수송성 재료 또는 전자 차단 재료로서, 폴리(3,4-에틸렌다이옥시싸이오펜)/폴리(스타이렌설폰산)(PEDOT/PSS) 등의 고분자 화합물, 및 몰리브데넘 산화물, 아이오딘화 구리(CuI) 등의 무기 화합물을 사용할 수 있다. 또한 전자 수송성 재료 또는 정공 차단 재료로서, 산화 아연(ZnO) 등의 무기 화합물, 폴리에틸렌이민에톡시레이트(PEIE) 등의 유기 화합물을 사용할 수 있다. 수광 디바이스는 예를 들어 PEIE와 ZnO의 혼합막을 가져도 좋다.
또한 활성층(373)에 도너로서 기능하는 폴리[[4,8-비스[5-(2-에틸헥실)-2-싸이엔일]벤조[1,2-b:4,5-b']다이싸이오펜-2,6-다이일]-2,5-싸이오펜다이일[5,7-비스(2-에틸헥실)-4,8-다이옥소-4H,8H-벤조[1,2-c:4,5-c']다이싸이오펜-1,3-다이일]]폴리머(약칭: PBDB-T) 또는 PBDB-T 유도체 등의 고분자 화합물을 사용할 수 있다. 예를 들어 PBDB-T 또는 PBDB-T 유도체에 억셉터 재료를 분산시키는 방법 등을 사용할 수 있다.
도 21의 (B)에 나타낸 표시 장치(380B)는 수광 소자(370PD)와 발광 소자(370R)가 동일한 구성을 갖는다는 점에서 표시 장치(380A)와 상이하다.
수광 소자(370PD)와 발광 소자(370R)는 공통된 활성층(373)과 발광층(383R)을 갖는다.
여기서 수광 소자(370PD)는 검출하고자 하는 광보다 파장이 긴 광을 발하는 발광 소자와 공통된 구성으로 하는 것이 바람직하다. 예를 들어 청색의 광을 검출하는 구성을 갖는 수광 소자(370PD)는 발광 소자(370R) 및 발광 소자(370G) 중 한쪽 또는 양쪽과 같은 구성으로 할 수 있다. 예를 들어 녹색의 광을 검출하는 구성을 갖는 수광 소자(370PD)는 발광 소자(370R)와 같은 구성으로 할 수 있다.
수광 소자(370PD)와 발광 소자(370R)를 공통되는 구성으로 함으로써, 수광 소자(370PD)와 발광 소자(370R)가 따로따로 형성되는 층을 갖는 구성과 비교하여 성막 공정 수 및 마스크의 개수를 삭감할 수 있다. 따라서 표시 장치의 제작 공정을 삭감하고 제작 비용을 절감할 수 있다.
또한 수광 소자(370PD)와 발광 소자(370R)를 공통되는 구성으로 함으로써, 수광 소자(370PD)와 발광 소자(370R)가 따로따로 형성되는 층을 갖는 구성과 비교하여 위치 어긋남에 대한 마진을 좁힐 수 있다. 이로써, 화소의 개구율을 높일 수 있어, 표시 장치의 광 추출 효율을 높일 수 있다. 이로써, 발광 소자의 수명을 길게 할 수 있다. 또한 표시 장치는 높은 휘도를 표현할 수 있다. 또한 표시 장치의 정세도를 높일 수도 있다.
발광층(383R)은 적색의 광을 발하는 발광 재료를 갖는다. 활성층(373)은 적색의 광보다 파장이 짧은 광(예를 들어 녹색의 광 및 청색의 광 중 한쪽 또는 양쪽)을 흡수하는 유기 화합물을 갖는다. 활성층(373)은 적색의 광을 흡수하기 어렵고, 또한 적색의 광보다 파장이 짧은 광을 흡수하는 유기 화합물을 갖는 것이 바람직하다. 이로써, 발광 소자(370R)로부터는 적색의 광이 효율적으로 추출되고, 수광 소자(370PD)는 적색의 광보다 파장이 짧은 광을 높은 정밀도로 검출할 수 있다.
또한 표시 장치(380B)에는 발광 소자(370R) 및 수광 소자(370PD)가 동일한 구성을 갖는 예를 나타내었지만, 발광 소자(370R) 및 수광 소자(370PD)는 상이한 두께의 광학 조정층을 가져도 좋다.
도 22의 (A) 및 (B)에 나타낸 표시 장치(380C)는 적색(R)의 광을 발하고 또한 수광 기능을 갖는 수발광 소자(370SR), 발광 소자(370G), 및 발광 소자(370B)를 갖는다. 발광 소자(370G)와 발광 소자(370B)의 구성에 대해서는 상기 표시 장치(380A) 등을 참조할 수 있다.
수발광 소자(370SR)는 화소 전극(371), 정공 주입층(381), 정공 수송층(382), 활성층(373), 발광층(383R), 전자 수송층(384), 전자 주입층(385), 및 공통 전극(375)을 이 순서대로 적층하여 갖는다. 수발광 소자(370SR)는 상기 표시 장치(380B)에서 예시한 발광 소자(370R) 및 수광 소자(370PD)와 동일한 구성을 갖는다.
도 22의 (A)에는 수발광 소자(370SR)가 발광 소자로서 기능하는 경우를 나타내었다. 도 22의 (A)에는 발광 소자(370B)가 청색의 광을 발하고, 발광 소자(370G)가 녹색의 광을 발하고, 수발광 소자(370SR)가 적색의 광을 발하는 예를 나타내었다.
도 22의 (B)에는 수발광 소자(370SR)가 수광 소자로서 기능하는 경우를 나타내었다. 도 22의 (B)에는 발광 소자(370B)가 발하는 청색의 광과 발광 소자(370G)가 발하는 녹색의 광을 수발광 소자(370SR)가 수광하는 예를 나타내었다.
발광 소자(370B), 발광 소자(370G), 및 수발광 소자(370SR)는 각각 화소 전극(371) 및 공통 전극(375)을 갖는다. 본 실시형태에서는, 화소 전극(371)이 양극으로서 기능하고, 공통 전극(375)이 음극으로서 기능하는 경우를 예로 들어 설명한다. 화소 전극(371)과 공통 전극(375) 사이에 역바이어스를 인가하여 수발광 소자(370SR)를 구동함으로써, 수발광 소자(370SR)에 입사하는 광을 검출하고, 전하를 발생시켜 전류로서 추출할 수 있다.
수발광 소자(370SR)는 발광 소자에 활성층(373)을 추가한 구성을 갖는다고 할 수 있다. 즉 발광 소자의 제작 공정에 활성층(373)의 성막 공정을 추가하기만 하면 발광 소자의 형성과 병행하여 수발광 소자(370SR)를 형성할 수 있다. 또한 발광 소자와 수발광 소자를 동일한 기판 위에 형성할 수 있다. 따라서 제작 공정을 크게 늘리지 않고, 표시부에 촬상 기능 및 센싱 기능 중 한쪽 또는 양쪽을 부여할 수 있다.
발광층(383R)과 활성층(373)의 적층 순서는 한정되지 않는다. 도 22의 (A) 및 (B)에는 정공 수송층(382) 위에 활성층(373)이 제공되고, 활성층(373) 위에 발광층(383R)이 제공되어 있는 예를 나타내었다. 발광층(383R)과 활성층(373)의 적층 순서를 바꾸어도 좋다.
또한 수발광 소자는 정공 주입층(381), 정공 수송층(382), 전자 수송층(384), 및 전자 주입층(385) 중 적어도 1층을 갖지 않아도 된다. 또한 수발광 소자는 정공 차단층, 전자 차단층 등, 다른 기능층을 가져도 좋다.
수발광 소자에서, 광을 추출하는 측의 전극에는 가시광을 투과시키는 도전막을 사용한다. 또한 광을 추출하지 않는 측의 전극에는 가시광을 반사하는 도전막을 사용하는 것이 바람직하다.
수발광 소자를 구성하는 각 층의 기능 및 재료는 발광 소자 및 수광 소자를 구성하는 각 층의 기능 및 재료와 같기 때문에, 자세한 설명은 생략한다.
도 22의 (C) 내지 (G)에 수발광 소자의 적층 구조의 예를 나타내었다.
도 22의 (C)에 나타낸 수발광 소자는 제 1 전극(377), 정공 주입층(381), 정공 수송층(382), 발광층(383R), 활성층(373), 전자 수송층(384), 전자 주입층(385), 및 제 2 전극(378)을 갖는다.
도 22의 (C)는 정공 수송층(382) 위에 발광층(383R)이 제공되고, 발광층(383R) 위에 활성층(373)이 적층된 예를 나타낸 것이다.
도 22의 (A) 내지 (C) 및 (F)에 나타낸 바와 같이, 활성층(373)과 발광층(383R)은 서로 접촉하여도 좋다.
또한 활성층(373)과 발광층(383R) 사이에는 버퍼층이 제공되는 것이 바람직하다. 이때, 버퍼층은 정공 수송성 및 전자 수송성을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어 버퍼층에는 양극성 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 또는 버퍼층으로서 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층, 정공 차단층, 전자 차단층 등 중 적어도 1층을 사용할 수 있다. 도 22의 (D)에는 버퍼층으로서 정공 수송층(382)을 사용하는 예를 나타내었다.
활성층(373)과 발광층(383R) 사이에 버퍼층을 제공함으로써, 발광층(383R)으로부터 활성층(373)으로 들뜬 에너지가 이동하는 것을 억제할 수 있다. 또한 버퍼층을 사용하여 마이크로캐비티 구조의 광로 길이(캐비티 길이)를 조정할 수도 있다. 따라서 활성층(373)과 발광층(383R) 사이에 버퍼층을 갖는 수발광 소자는 높은 발광 효율을 얻을 수 있다.
도 22의 (E)에는 정공 주입층(381) 위에 정공 수송층(382-1), 활성층(373), 정공 수송층(382-2), 발광층(383R)이 이 순서대로 적층된 구조를 갖는 예를 나타내었다. 정공 수송층(382-2)은 버퍼층으로서 기능한다. 정공 수송층(382-1)과 정공 수송층(382-2)은 같은 재료를 포함하여도 좋고, 상이한 재료를 포함하여도 좋다. 또한 정공 수송층(382-2) 대신에, 상술한 버퍼층에 사용할 수 있는 층을 사용하여도 좋다. 또한 활성층(373)과 발광층(383R)의 위치를 바꾸어도 좋다.
도 22의 (F)에 나타낸 수발광 소자는 정공 수송층(382)을 갖지 않는다는 점에서 도 22의 (A)에 나타낸 수발광 소자와 상이하다. 이와 같이, 수발광 소자는 정공 주입층(381), 정공 수송층(382), 전자 수송층(384), 및 전자 주입층(385) 중 적어도 1층을 갖지 않아도 된다. 또한 수발광 소자는 정공 차단층, 전자 차단층 등, 다른 기능층을 가져도 좋다.
도 22의 (G)에 나타낸 수발광 소자는 활성층(373) 및 발광층(383R)을 갖지 않고, 발광층과 활성층을 겸하는 층(389)을 갖는다는 점에서 도 22의 (A)에 나타낸 수발광 소자와 상이하다.
발광층과 활성층을 겸하는 층으로서는, 예를 들어 활성층(373)에 사용할 수 있는 n형 반도체와, 활성층(373)에 사용할 수 있는 p형 반도체와, 발광층(383R)에 사용할 수 있는 발광 물질의 3개의 재료를 포함하는 층을 사용할 수 있다.
또한 n형 반도체와 p형 반도체의 혼합 재료의 흡수 스펙트럼의 가장 낮은 에너지 측의 흡수대와, 발광 물질의 발광 스펙트럼(PL 스펙트럼)의 최대 피크는 서로 중첩되지 않는 것이 바람직하고, 충분히 떨어져 있는 것이 더 바람직하다.
본 실시형태는 적어도 그 일부를 본 명세서에 기재되는 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 5)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 수광 디바이스 등을 갖는 표시 장치의 예에 대하여 설명한다.
본 실시형태의 표시 장치에 있어서, 화소는 상이한 색을 발하는 발광 디바이스를 갖는 부화소를 복수 종류 갖는 구성으로 할 수 있다. 예를 들어 화소는 부화소를 3종류 갖는 구성으로 할 수 있다. 상기 3개의 부화소로서는, 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B)의 3색의 부화소, 황색(Y), 시안(C), 마젠타(M)의 3색의 부화소 등을 들 수 있다. 또는 화소는 부화소를 4종류 갖는 구성으로 할 수 있다. 상기 4개의 부화소로서는, R, G, B, 백색(W)의 4색의 부화소, R, G, B, Y의 4색의 부화소 등을 들 수 있다.
부화소의 배열은 특별히 한정되지 않고, 다양한 방법을 적용할 수 있다. 부화소의 배열로서는, 예를 들어 스트라이프 배열, S 스트라이프 배열, 매트릭스 배열, 델타 배열, 베이어 배열, 펜타일 배열 등이 있다.
또한 부화소의 상면 형상으로서는, 예를 들어 삼각형, 사각형(장방형, 정방형을 포함함), 오각형 등의 다각형, 이들 다각형의 모서리가 둥근 형상, 타원형, 또는 원형 등이 있다. 여기서 부화소의 상면 형상은 발광 디바이스의 발광 영역의 상면 형상에 상당한다.
발광 디바이스 및 수광 디바이스도 갖는 표시 장치에서는, 화소가 수광 기능을 갖기 때문에, 화상을 표시하면서 대상물의 접촉 또는 근접을 검출할 수 있다. 예를 들어 표시 장치가 갖는 모든 부화소를 사용하여 화상을 표시할 뿐만 아니라, 일부의 부화소가 광원으로서의 광을 나타내고, 나머지 부화소가 화상을 표시할 수도 있다.
도 23의 (A), (B), (C)에 나타낸 화소는 부화소(G), 부화소(B), 부화소(R), 및 부화소(PS)를 갖는다.
도 23의 (A)에 나타낸 화소에는 스트라이프 배열이 적용되어 있다. 도 23의 (B)에 나타낸 화소에는 매트릭스 배열이 적용되어 있다.
도 23의 (C)에 나타낸 화소의 배열은 하나의 부화소(부화소(B)) 옆에 3개의 부화소(부화소(R), 부화소(G), 부화소(PS))가 세로로 나란히 배열된 구성을 갖는다.
도 23의 (D), (E), (F)에 나타낸 화소는 부화소(G), 부화소(B), 부화소(R), 부화소(IR), 및 부화소(PS)를 갖는다.
도 23의 (D), (E), (F)에는 하나의 화소가 2행에 걸쳐 제공된 예를 나타내었다. 위쪽 행(제 1 행)에는 3개의 부화소(부화소(G), 부화소(B), 부화소(R))가 제공되고, 아래쪽 행(제 2 행)에는 2개의 부화소(하나의 부화소(PS)와 하나의 부화소(IR))가 제공되어 있다.
도 23의 (D)에서는 세로로 긴 3개의 부화소(부화소(G), 부화소(B), 부화소(R))가 가로로 나란히 배열되고, 그 아래쪽에 부화소(PS)와, 가로로 긴 부화소(IR)가 가로로 나란히 배열되어 있다. 도 23의 (E)에서는 가로로 긴 2개의 부화소(부화소(G) 및 부화소(R))가 세로로 나란히 배열되고, 그 옆에 세로로 긴 부화소(B)가 배열되고, 이들의 아래쪽에 가로로 긴 부화소(IR)와 세로로 긴 부화소(PS)가 가로로 나란히 배열되어 있다. 도 23의 (F)에서는 세로로 긴 3개의 부화소(부화소(R), 부화소(G), 부화소(B))가 가로로 나란히 배열되고, 그 아래쪽에 가로로 긴 부화소(IR)와 세로로 긴 부화소(PS)가 가로로 나란히 배열되어 있다. 도 23의 (E) 및 (F)에는 부화소(IR)의 면적이 가장 크고, 부화소(PS)의 면적이 부화소(R), 부화소(G), 부화소(B)와 같은 정도인 경우를 나타내었다.
또한 부화소의 레이아웃은 도 23의 (A) 내지 (F)의 구성에 한정되지 않는다.
부화소(R)는 적색광을 발하는 발광 디바이스를 갖는다. 부화소(G)는 녹색광을 발하는 발광 디바이스를 갖는다. 부화소(B)는 청색광을 발하는 발광 디바이스를 갖는다. 부화소(IR)는 적외광을 발하는 발광 디바이스를 갖는다. 부화소(PS)는 수광 디바이스를 갖는다. 부화소(PS)가 검출하는 광의 파장은 특별히 한정되지 않지만, 부화소(PS)가 갖는 수광 디바이스는 부화소(R), 부화소(G), 부화소(B), 또는 부화소(IR)가 갖는 발광 디바이스로부터 발해지는 광에 감도를 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어 청색, 자색, 청자색, 녹색, 황록색, 황색, 주황색, 적색 등의 파장 영역의 광, 및 적외 파장 영역의 광 중 하나 또는 복수를 검출하는 것이 바람직하다.
부화소(PS)의 수광 면적은 다른 부화소의 발광 면적보다 작다. 수광 면적이 작을수록 촬상 범위는 좁아지기 때문에, 촬상한 화상이 흐릿해지는 것을 억제하고, 해상도를 향상시킬 수 있게 된다. 그러므로 부화소(PS)를 사용함으로써, 고정세 또는 고해상도의 촬상을 수행할 수 있다. 예를 들어 부화소(PS)를 사용함으로써, 지문, 장문, 홍채, 맥 형상(정맥 형상, 동맥 형상을 포함함), 또는 얼굴 등을 사용한 개인 인증을 위한 촬상을 수행할 수 있다.
또한 부화소(PS)는 터치 센서(디렉트 터치 센서라고도 함) 또는 니어 터치 센서(호버 센서, 호버 터치 센서, 비접촉 센서, 터치리스 센서라고도 함) 등에 사용할 수 있다. 예를 들어 부화소(PS)는 적외광을 검출하는 것이 바람직하다. 이로써 어두운 곳에서도 터치 검출을 수행할 수 있게 된다.
여기서, 터치 센서 또는 니어 터치 센서는 대상물(손가락, 손, 또는 펜 등)의 근접 또는 접촉을 검출할 수 있다. 터치 센서는 표시 장치와 대상물이 직접 접촉한 경우에 대상물을 검출할 수 있다. 또한 니어 터치 센서는 대상물이 표시 장치와 접촉하지 않아도 상기 대상물을 검출할 수 있다. 예를 들어 표시 장치와 대상물 사이의 거리가 0.1mm 이상 300mm 이하, 바람직하게는 3mm 이상 50mm 이하의 범위에서 표시 장치가 상기 대상물을 검출할 수 있는 구성이 바람직하다. 상기 구성으로 함으로써, 표시 장치와 대상물이 직접 접촉하지 않아도 표시 장치를 조작할 수 있고, 즉 비접촉(터치리스)으로 표시 장치를 조작할 수 있게 된다. 상기 구성으로 함으로써, 표시 장치가 오염되거나 손상되는 리스크를 경감하거나, 또는 표시 장치에 부착된 오염(예를 들어 먼지 또는 바이러스 등)과 대상물이 직접 접촉하지 않고 표시 장치를 조작할 수 있다.
또한 고정세의 촬상을 수행하기 위하여, 부화소(PS)는 표시 장치가 갖는 모든 화소에 제공되는 것이 바람직하다. 한편으로 부화소(PS)가 터치 센서 또는 니어 터치 센서 등에 사용하는 경우에는, 지문 등을 촬상하는 경우에 비하여 높은 정밀도가 요구되지 않기 때문에, 표시 장치가 갖는 일부의 화소에 제공되면 좋다. 표시 장치가 갖는 부화소(PS)의 개수를 부화소(R) 등의 개수보다 적게 함으로써, 검출 속도를 높일 수 있다.
도 23의 (G)에 수광 디바이스를 갖는 부화소의 화소 회로의 일례를 나타내고, 도 23의 (H)에 발광 디바이스를 갖는 부화소의 화소 회로의 일례를 나타내었다.
도 23의 (G)에 나타낸 화소 회로(PIX1)는 수광 디바이스(PD), 트랜지스터(M11), 트랜지스터(M12), 트랜지스터(M13), 트랜지스터(M14), 및 용량 소자(C2)를 갖는다. 여기서는 수광 디바이스(PD)로서 포토다이오드를 사용한 예를 나타내었다.
수광 디바이스(PD)는 애노드가 배선(V1)과 전기적으로 접속되고, 캐소드가 트랜지스터(M11)의 소스 및 드레인 중 한쪽과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M11)는 게이트가 배선(TX)과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 용량 소자(C2)의 한쪽 전극, 트랜지스터(M12)의 소스 및 드레인 중 한쪽, 그리고 트랜지스터(M13)의 게이트와 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M12)는 게이트가 배선(RES)과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 배선(V2)과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M13)는 소스 및 드레인 중 한쪽이 배선(V3)과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 트랜지스터(M14)의 소스 및 드레인 중 한쪽과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M14)는 게이트가 배선(SE)과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 배선(OUT1)과 전기적으로 접속된다.
배선(V1), 배선(V2), 및 배선(V3)에는 각각 정전위가 공급된다. 수광 디바이스(PD)를 역바이어스로 구동시키는 경우에는, 배선(V2)에 배선(V1)의 전위보다 높은 전위를 공급한다. 트랜지스터(M12)는 배선(RES)에 공급되는 신호에 의하여 제어되고, 트랜지스터(M13)의 게이트와 접속되는 노드의 전위를 배선(V2)에 공급되는 전위로 리셋하는 기능을 갖는다. 트랜지스터(M11)는 배선(TX)에 공급되는 신호에 의하여 제어되고, 수광 디바이스(PD)를 흐르는 전류에 따라 상기 노드의 전위가 변화되는 타이밍을 제어하는 기능을 갖는다. 트랜지스터(M13)는 상기 노드의 전위에 따른 출력을 수행하는 증폭 트랜지스터로서 기능한다. 트랜지스터(M14)는 배선(SE)에 공급되는 신호에 의하여 제어되고, 상기 노드의 전위에 따른 출력을 배선(OUT1)과 접속되는 외부 회로에 의하여 판독하기 위한 선택 트랜지스터로서 기능한다.
도 23의 (H)에 나타낸 화소 회로(PIX2)는 발광 디바이스(EL), 트랜지스터(M15), 트랜지스터(M16), 트랜지스터(M17), 및 용량 소자(C3)를 갖는다. 여기서는 발광 디바이스(EL)로서 발광 다이오드를 사용한 예를 나타내었다. 특히 발광 디바이스(EL)로서 유기 EL 소자를 사용하는 것이 바람직하다.
트랜지스터(M15)는 게이트가 배선(VG)에 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 한쪽이 배선(VS)에 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 용량 소자(C3)의 한쪽 전극 및 트랜지스터(M16)의 게이트에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M16)의 소스 및 드레인 중 한쪽은 배선(V4)에 전기적으로 접속되고, 다른 쪽은 발광 디바이스(EL)의 애노드, 그리고 트랜지스터(M17)의 소스 및 드레인 중 한쪽에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M17)는 게이트가 배선(MS)에 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 배선(OUT2)에 전기적으로 접속된다. 발광 디바이스(EL)의 캐소드는 배선(V5)에 전기적으로 접속된다.
배선(V4) 및 배선(V5)에는 각각 정전위가 공급된다. 발광 디바이스(EL)의 애노드 측을 고전위로 하고, 캐소드 측을 애노드 측보다 저전위로 할 수 있다. 트랜지스터(M15)는 배선(VG)에 공급되는 신호에 의하여 제어되고, 화소 회로(PIX2)의 선택 상태를 제어하기 위한 선택 트랜지스터로서 기능한다. 또한 트랜지스터(M16)는 게이트에 공급되는 전위에 따라 발광 디바이스(EL)에 흐르는 전류를 제어하는 구동 트랜지스터로서 기능한다. 트랜지스터(M15)가 도통 상태일 때, 배선(VS)에 공급되는 전위가 트랜지스터(M16)의 게이트에 공급되고, 그 전위에 따라 발광 디바이스(EL)의 발광 휘도를 제어할 수 있다. 트랜지스터(M17)는 배선(MS)에 공급되는 신호에 의하여 제어되고, 트랜지스터(M16)와 발광 디바이스(EL) 사이의 전위를, 배선(OUT2)을 통하여 외부에 출력하는 기능을 갖는다.
여기서 화소 회로(PIX1)가 갖는 트랜지스터(M11), 트랜지스터(M12), 트랜지스터(M13), 및 트랜지스터(M14), 그리고 화소 회로(PIX2)가 갖는 트랜지스터(M15), 트랜지스터(M16), 및 트랜지스터(M17)에는 각각 채널이 형성되는 반도체층에 금속 산화물(산화물 반도체)을 사용한 트랜지스터를 적용하는 것이 바람직하다.
실리콘보다 밴드 갭이 넓고 캐리어 밀도가 낮은 금속 산화물을 사용한 트랜지스터는 매우 낮은 오프 전류를 실현할 수 있다. 오프 전류가 낮은 경우, 트랜지스터와 직렬로 접속된 용량 소자에 축적된 전하가 장기간에 걸쳐 유지될 수 있다. 그러므로 특히 용량 소자(C2) 또는 용량 소자(C3)와 직렬로 접속되는 트랜지스터(M11), 트랜지스터(M12), 및 트랜지스터(M15)로서는 산화물 반도체가 적용된 트랜지스터를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 이들 이외의 트랜지스터로서도 산화물 반도체를 적용한 트랜지스터를 사용함으로써, 제작 비용을 절감할 수 있다.
예를 들어 실온하에서의 채널 폭 1μm당 OS 트랜지스터의 오프 전류값은 1aA(1×10-18A) 이하, 1zA(1×10-21A) 이하, 또는 1yA(1×10-24A) 이하로 할 수 있다. 또한 실온하에서의 채널 폭 1μm당 Si 트랜지스터의 오프 전류값은 1fA(1×10-15A) 이상 1pA(1×10-12A) 이하이다. 따라서 OS 트랜지스터의 오프 전류는 Si 트랜지스터의 오프 전류보다 10자릿수 정도 낮다고 할 수도 있다.
또한 트랜지스터(M11) 내지 트랜지스터(M17)로서 채널이 형성되는 반도체에 실리콘을 적용한 트랜지스터를 사용할 수도 있다. 특히 단결정 실리콘 또는 다결정 실리콘 등의 결정성이 높은 실리콘을 사용함으로써, 높은 전계 효과 이동도를 실현할 수 있고, 더 고속으로 동작할 수 있어 바람직하다.
또한 트랜지스터(M11) 내지 트랜지스터(M17) 중 하나 이상으로서 산화물 반도체를 적용한 트랜지스터를 사용하고, 그 이외의 트랜지스터로서는 실리콘을 적용한 트랜지스터를 사용하는 구성으로 하여도 좋다.
또한 도 23의 (G), (H)에서는 트랜지스터를 n채널형 트랜지스터로서 표기하였지만, p채널형 트랜지스터를 사용할 수도 있다.
화소 회로(PIX1)가 갖는 트랜지스터와 화소 회로(PIX2)가 갖는 트랜지스터는 동일한 기판 위에 나란히 형성되는 것이 바람직하다. 특히, 화소 회로(PIX1)가 갖는 트랜지스터와 화소 회로(PIX2)가 갖는 트랜지스터를 하나의 영역 내에 혼재시켜 주기적으로 배열하는 구성으로 하는 것이 바람직하다.
또한 수광 디바이스(PD) 또는 발광 디바이스(EL)와 중첩되는 위치에 트랜지스터 및 용량 소자 중 한쪽 또는 양쪽을 갖는 층을 하나 또는 복수로 제공하는 것이 바람직하다. 이로써, 각 화소 회로의 실효적인 점유 면적을 작게 할 수 있고, 고정세(高精細)의 수광부 또는 표시부를 실현할 수 있다.
화소 회로에 포함되는 발광 디바이스(EL)의 발광 휘도를 높이는 경우, 발광 디바이스(EL)에 흘리는 전류량을 크게 할 필요가 있다. 이를 위해서는, 화소 회로에 포함되어 있는 구동 트랜지스터의 소스와 드레인 사이의 전압을 높일 필요가 있다. OS 트랜지스터는 Si 트랜지스터보다 소스와 드레인 사이에서의 내압이 높기 때문에, OS 트랜지스터의 소스와 드레인 사이에는 높은 전압을 인가할 수 있다. 그러므로 화소 회로에 포함되는 구동 트랜지스터를 OS 트랜지스터로 함으로써, 발광 디바이스(EL)를 흐르는 전류의 양을 크게 하여, 발광 디바이스(EL)의 발광 휘도를 높일 수 있다.
또한 트랜지스터가 포화 영역에서 동작하는 경우, OS 트랜지스터에서는 Si 트랜지스터에서보다 게이트와 소스 사이의 전압의 변화에 대한 소스와 드레인 사이의 전류의 변화를 작게 할 수 있다. 그러므로 화소 회로에 포함되는 구동 트랜지스터로서 OS 트랜지스터를 적용함으로써, 게이트와 소스 사이의 전압의 변화에 의하여 소스와 드레인 사이를 흐르는 전류를 자세하게 설정할 수 있어, 발광 디바이스를 흐르는 전류의 양을 제어할 수 있다. 그러므로 화소 회로에서의 계조를 크게 할 수 있다.
또한 트랜지스터가 포화 영역에서 동작하는 경우에 흐르는 전류의 포화 특성에 관하여, OS 트랜지스터는 소스와 드레인 사이의 전압이 서서히 높아진 경우에도 Si 트랜지스터보다 안정적인 전류(포화 전류)를 흘릴 수 있다. 그러므로 OS 트랜지스터를 구동 트랜지스터로서 사용함으로써, 예를 들어 EL 재료가 포함되는 발광 디바이스의 전류-전압 특성에 편차가 생긴 경우에도 발광 디바이스에 안정적인 전류를 흘릴 수 있다. 즉 OS 트랜지스터가 포화 영역에서 동작하는 경우, 소스와 드레인 사이의 전압을 높여도 소스와 드레인 사이의 전류는 거의 변화되지 않기 때문에, 발광 디바이스의 발광 휘도를 안정화시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 화소 회로에 포함되는 구동 트랜지스터로서 OS 트랜지스터를 사용함으로써, 예를 들어 흑색 표시 부분이 밝게 표시되는 것을 억제하거나, 발광 휘도를 상승시키거나, 계조를 높이거나, 발광 디바이스의 편차를 억제할 수 있다.
또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 리프레시 레이트를 가변으로 할 수 있다. 예를 들어 표시 장치에 표시되는 콘텐츠에 따라 리프레시 레이트를 조정(예를 들어 0.01Hz 이상 240Hz 이하의 범위에서 조정)하여 소비 전력을 저감할 수 있다. 또한 리프레시 레이트를 저하시킨 구동에 의하여 표시 장치의 소비 전력을 저감하는 구동을 아이들링 스톱(idling stop(IDS)) 구동이라고 불러도 좋다.
또한 상기 리프레시 레이트에 따라 터치 센서 또는 니어 터치 센서의 구동 주파수를 변화시켜도 좋다. 예를 들어 표시 장치의 리프레시 레이트가 120Hz인 경우, 터치 센서 또는 니어 터치 센서의 구동 주파수를 120Hz보다 높게(대표적으로는 240Hz) 할 수 있다. 상기 구성으로 함으로써, 저소비 전력을 실현할 수 있고, 터치 센서 또는 니어 터치 센서의 응답 속도를 높일 수 있다.
본 실시형태는 적어도 그 일부를 본 명세서에 기재되는 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 6)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 전자 기기에 대하여 도 24 내지 도 27을 사용하여 설명한다.
본 실시형태의 전자 기기는 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 갖는다. 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 고정세화, 고해상도화, 대형화가 각각 용이하다. 따라서 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 다양한 전자 기기의 표시부에 사용할 수 있다.
또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 낮은 비용으로 제작할 수 있기 때문에 전자 기기의 제조 비용을 절감할 수 있다.
전자 기기로서는 예를 들어 텔레비전 장치, 데스크톱형 또는 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 컴퓨터용 등의 모니터, 디지털 사이니지, 대형 게임기(예를 들어 파칭코기) 등 비교적 큰 화면을 갖는 전자 기기 이외에, 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라, 디지털 액자, 휴대 전화기, 휴대용 게임기, 휴대 정보 단말기, 음향 재생 장치 등이 있다.
특히 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 정세도를 높일 수 있기 때문에, 비교적 작은 표시부를 갖는 전자 기기에 적합하게 사용할 수 있다. 이러한 전자 기기로서는 예를 들어 손목시계형, 팔찌형 등의 정보 단말기(웨어러블 기기), 헤드 마운트 디스플레이 등의 VR(Virtual Reality)용 기기, 안경형 AR(Augmented Reality)용 기기 등, 머리에 장착할 수 있는 웨어러블 기기 등이 있다. 또한 웨어러블 기기로서는 SR(Substitutional Reality)용 기기 및 MR(Mixed Reality)용 기기도 들 수 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 HD(화소수 1280×720), FHD(화소수 1920×1080), WQHD(화소수 2560×1440), WQXGA(화소수 2560×1600), 4K2K(화소수 3840×2160), 8K4K(화소수 7680×4320) 등 매우 높은 해상도를 갖는 것이 바람직하다. 특히 4K2K, 8K4K, 또는 그 이상의 해상도로 하는 것이 바람직하다. 또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치에서의 화소 밀도(정세도)는 300ppi 이상이 바람직하고, 500ppi 이상이 더 바람직하고, 1000ppi 이상이 더 바람직하고, 2000ppi 이상이 더 바람직하고, 3000ppi 이상이 더 바람직하고, 5000ppi 이상이 더 바람직하고, 7000ppi 이상이 더 바람직하다. 이와 같이 높은 해상도 또는 높은 정세도를 갖는 표시 장치를 사용함으로써 임장감 및 깊이감 등을 더 높일 수 있다.
본 실시형태의 전자 기기는 가옥 또는 빌딩의 내벽 또는 외벽, 혹은 자동차의 내장 또는 외장의 곡면을 따라 제공할 수 있다.
본 실시형태의 전자 기기는 안테나를 가져도 좋다. 안테나로 신호를 수신함으로써 표시부에 영상 및 정보 등을 표시할 수 있다. 또한 전자 기기가 안테나 및 이차 전지를 갖는 경우, 안테나를 비접촉 전력 전송(傳送)에 사용하여도 좋다.
본 실시형태의 전자 기기는 센서(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 광, 액체, 자기, 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도(硬度), 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새, 또는 적외선을 검지, 검출, 또는 측정하는 기능을 포함하는 것)를 가져도 좋다.
본 실시형태의 전자 기기는 다양한 기능을 가질 수 있다. 예를 들어 다양한 정보(정지 화상, 동영상, 텍스트 화상 등)를 표시부에 표시하는 기능, 터치 패널 기능, 달력, 날짜, 또는 시각 등을 표시하는 기능, 다양한 소프트웨어(프로그램)를 실행하는 기능, 무선 통신 기능, 기록 매체에 기록된 프로그램 또는 데이터를 판독하는 기능 등을 가질 수 있다.
도 24의 (A)에 나타낸 전자 기기(6500)는 스마트폰으로서 사용할 수 있는 휴대 정보 단말기이다.
전자 기기(6500)는 하우징(6501), 표시부(6502), 전원 버튼(6503), 버튼(6504), 스피커(6505), 마이크로폰(6506), 카메라(6507), 광원(6508) 등을 갖는다. 표시부(6502)는 터치 패널 기능을 갖는다.
표시부(6502)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 24의 (B)는 하우징(6501)의 마이크로폰(6506) 측의 단부를 포함하는 단면 개략도이다.
하우징(6501)의 표시면 측에는 투광성을 갖는 보호 부재(6510)가 제공되고, 하우징(6501)과 보호 부재(6510)로 둘러싸인 공간 내에 표시 패널(6511), 광학 부재(6512), 터치 센서 패널(6513), 인쇄 기판(6517), 배터리(6518) 등이 배치된다.
보호 부재(6510)에는 표시 패널(6511), 광학 부재(6512), 및 터치 센서 패널(6513)이 접착층(도시하지 않았음)에 의하여 고정되어 있다.
표시부(6502)보다 외측의 영역에서 표시 패널(6511)의 일부가 접히고, 이 접힌 부분에 FPC(6515)가 접속되어 있다. FPC(6515)에는 IC(6516)가 실장되어 있다. FPC(6515)는 인쇄 기판(6517)에 제공된 단자에 접속되어 있다.
표시 패널(6511)에는 본 발명의 일 형태의 가요성을 갖는 표시 장치를 적용할 수 있다. 그러므로 매우 가벼운 전자 기기를 실현할 수 있다. 또한 표시 패널(6511)이 매우 얇기 때문에 전자 기기의 두께를 억제하면서 대용량 배터리(6518)를 탑재할 수도 있다. 또한 표시 패널(6511)의 일부를 접어 표시부(6502)의 이면 측에 FPC(6515)와의 접속부를 배치함으로써 슬림 베젤의 전자 기기를 실현할 수 있다.
도 25의 (A)에 텔레비전 장치의 일례를 나타내었다. 텔레비전 장치(7100)는 하우징(7101)에 표시부(7000)가 제공되어 있다. 여기서는 스탠드(7103)에 의하여 하우징(7101)을 지지한 구성을 나타내었다.
표시부(7000)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 25의 (A)에 나타낸 텔레비전 장치(7100)는 하우징(7101)이 갖는 조작 스위치 및 별체의 리모트 컨트롤러(7111)에 의하여 조작할 수 있다. 또는 표시부(7000)에 터치 센서를 가져도 좋고, 손가락 등으로 표시부(7000)를 터치함으로써 텔레비전 장치(7100)를 조작하여도 좋다. 리모트 컨트롤러(7111)는 상기 리모트 컨트롤러(7111)로부터 출력되는 정보를 표시하는 표시부를 가져도 좋다. 리모트 컨트롤러(7111)가 갖는 조작 키 또는 터치 패널에 의하여 채널 및 음량을 조작할 수 있고, 표시부(7000)에 표시되는 영상을 조작할 수 있다.
또한 텔레비전 장치(7100)는 수신기 및 모뎀 등을 갖는 구성으로 한다. 수신기에 의하여 일반적인 텔레비전 방송을 수신할 수 있다. 또한 모뎀을 통하여 유선 또는 무선으로 통신 네트워크에 접속함으로써, 한 방향(송신자로부터 수신자) 또는 쌍방향(송신자와 수신자 사이, 또는 수신자들 사이 등)의 정보 통신을 수행할 수도 있다.
도 25의 (B)에 노트북형 퍼스널 컴퓨터의 일례를 나타내었다. 노트북형 퍼스널 컴퓨터(7200)는 하우징(7211), 키보드(7212), 포인팅 디바이스(7213), 및 외부 접속 포트(7214) 등을 갖는다. 하우징(7211)에 표시부(7000)가 제공되어 있다.
표시부(7000)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 25의 (C) 및 (D)에 디지털 사이니지의 일례를 나타내었다.
도 25의 (C)에 나타낸 디지털 사이니지(7300)는 하우징(7301), 표시부(7000), 스피커(7303) 등을 갖는다. 또한 LED 램프, 조작 키(전원 스위치 또는 조작 스위치를 포함함), 접속 단자, 각종 센서, 마이크로폰 등을 가질 수 있다.
도 25의 (D)는 원주상 기둥(7401)에 제공된 디지털 사이니지(7400)이다. 디지털 사이니지(7400)는 기둥(7401)의 곡면을 따라 제공된 표시부(7000)를 갖는다.
도 25의 (C) 및 (D)에서 표시부(7000)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.
표시부(7000)가 넓을수록 한번에 제공할 수 있는 정보량을 늘릴 수 있다. 또한 표시부(7000)가 넓을수록 사람의 눈에 띄기 쉽고, 예를 들어 광고의 선전(宣傳) 효과를 높일 수 있다.
표시부(7000)에 터치 패널을 적용함으로써, 표시부(7000)에 화상 또는 동영상을 표시할 뿐만 아니라, 사용자가 직관적으로 조작할 수 있어 바람직하다. 또한 노선 정보 또는 교통 정보 등의 정보를 제공하기 위한 용도로 사용하는 경우에는 직관적인 조작에 의하여 사용성을 높일 수 있다.
또한 도 25의 (C) 및 (D)에 나타낸 바와 같이, 디지털 사이니지(7300) 또는 디지털 사이니지(7400)는 사용자가 소유하는 스마트폰 등의 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)와 무선 통신에 의하여 연계 가능한 것이 바람직하다. 예를 들어 표시부(7000)에 표시되는 광고의 정보를, 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)의 화면에 표시시킬 수 있다. 또한 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)를 조작함으로써, 표시부(7000)의 표시를 전환할 수 있다.
또한 디지털 사이니지(7300) 또는 디지털 사이니지(7400)에 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)의 화면을 조작 수단(컨트롤러)으로 한 게임을 실행시킬 수도 있다. 이로써, 불특정 다수의 사용자가 동시에 게임에 참가하여 즐길 수 있다.
도 26의 (A)는 파인더(8100)가 장착된 상태의 카메라(8000)의 외관을 나타낸 도면이다.
카메라(8000)는 하우징(8001), 표시부(8002), 조작 버튼(8003), 셔터 버튼(8004) 등을 갖는다. 또한 카메라(8000)에는 탈착 가능한 렌즈(8006)가 장착되어 있다. 또한 카메라(8000)는 렌즈(8006)와 하우징(8001)이 일체화되어 있어도 좋다.
카메라(8000)는 셔터 버튼(8004)을 누르거나 터치 패널로서 기능하는 표시부(8002)를 터치함으로써 촬상할 수 있다.
하우징(8001)은 전극을 갖는 마운트를 갖고, 파인더(8100) 이외에 스트로보 장치 등을 접속할 수 있다.
파인더(8100)는 하우징(8101), 표시부(8102), 버튼(8103) 등을 갖는다.
하우징(8101)은 카메라(8000)의 마운트와 연결되는 마운트에 의하여 카메라(8000)에 장착되어 있다. 파인더(8100)는 카메라(8000)로부터 수신한 영상 등을 표시부(8102)에 표시시킬 수 있다.
버튼(8103)은 전원 버튼 등으로서의 기능을 갖는다.
카메라(8000)의 표시부(8002) 및 파인더(8100)의 표시부(8102)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다. 또한 파인더가 내장된 카메라(8000)이어도 좋다.
도 26의 (B)는 헤드 마운트 디스플레이(8200)의 외관을 나타낸 도면이다.
헤드 마운트 디스플레이(8200)는 장착부(8201), 렌즈(8202), 본체(8203), 표시부(8204), 케이블(8205) 등을 갖는다. 또한 장착부(8201)에는 배터리(8206)가 내장되어 있다.
케이블(8205)은 배터리(8206)로부터 본체(8203)에 전력을 공급한다. 본체(8203)는 무선 수신기 등을 갖고, 수신한 영상 정보를 표시부(8204)에 표시시킬 수 있다. 또한 본체(8203)는 카메라를 갖고, 사용자의 안구 또는 눈꺼풀의 움직임의 정보를 입력 수단으로서 사용할 수 있다.
또한 장착부(8201)는 사용자와 접촉하는 위치에 사용자의 안구의 움직임에 따라 흐르는 전류를 검지할 수 있는 복수의 전극이 제공되고 시선을 인식하는 기능을 가져도 좋다. 또한 상기 전극을 흐르는 전류에 의하여 사용자의 맥박을 모니터링하는 기능을 가져도 좋다. 또한 장착부(8201)는 온도 센서, 압력 센서, 가속도 센서 등의 각종 센서를 가져도 좋고, 사용자의 생체 정보를 표시부(8204)에 표시하는 기능, 사용자의 머리 움직임에 맞추어 표시부(8204)에 표시되는 영상을 변화시키는 기능 등을 가져도 좋다.
표시부(8204)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 26의 (C) 내지 (E)는 헤드 마운트 디스플레이(8300)의 외관을 나타낸 도면이다. 헤드 마운트 디스플레이(8300)는 하우징(8301)과, 표시부(8302)와, 밴드상의 고정구(8304)와, 한 쌍의 렌즈(8305)를 갖는다.
사용자는 렌즈(8305)를 통하여 표시부(8302)의 표시를 시인할 수 있다. 또한 표시부(8302)를 만곡시켜 배치하면, 사용자는 높은 현장감을 느낄 수 있어 바람직하다. 또한 표시부(8302)의 상이한 영역에 표시된 다른 화상을 렌즈(8305)를 통하여 시인함으로써 시차를 사용한 3차원 표시 등을 할 수도 있다. 또한 하나의 표시부(8302)를 제공하는 구성에 한정되지 않고, 2개의 표시부(8302)를 제공하여 사용자의 한쪽 눈마다 하나의 표시부(8302)를 배치하여도 좋다.
표시부(8302)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다. 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 매우 높은 정세도를 실현할 수도 있다. 예를 들어 도 26의 (E)와 같이 렌즈(8305)를 사용하여 표시가 확대되어 시인되는 경우에도 사용자에게 화소가 시인되기 어렵다. 즉 표시부(8302)를 사용하여 사용자에게 현실감이 높은 영상을 시인시킬 수 있다.
도 26의 (F)는 고글형 헤드 마운트 디스플레이(8400)의 외관을 나타낸 도면이다. 헤드 마운트 디스플레이(8400)는 한 쌍의 하우징(8401)과, 장착부(8402)와, 완충 부재(8403)를 갖는다. 한 쌍의 하우징(8401) 내에는 각각 표시부(8404) 및 렌즈(8405)가 제공된다. 한 쌍의 표시부(8404)에 상이한 화상을 표시함으로써, 시차를 사용한 3차원 표시를 수행할 수 있다.
사용자는 렌즈(8405)를 통하여 표시부(8404)를 시인할 수 있다. 렌즈(8405)는 초점 조정 기구를 갖고, 사용자의 시력에 따라 위치를 조정할 수 있다. 표시부(8404)는 정사각형 또는 가로로 긴 직사각형인 것이 바람직하다. 이로써 현장감을 높일 수 있다.
표시부(8404)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.
장착부(8402)는 사용자의 얼굴 크기에 따라 조정할 수 있고, 또한 흘러내리지 않도록 가소성 및 탄성을 갖는 것이 바람직하다. 또한 장착부(8402)의 일부는 골전도 이어폰으로서 기능하는 진동 기구를 갖는 것이 바람직하다. 이로써 별도로 이어폰, 스피커 등의 음향 기기가 불필요하고, 장착하기만 하면 영상과 음성을 즐길 수 있다. 또한 하우징(8401) 내에 무선 통신에 의하여 음성 데이터를 출력하는 기능을 가져도 좋다.
장착부(8402)와 완충 부재(8403)는 사용자의 얼굴(이마, 뺨 등)과 접촉하는 부분이다. 완충 부재(8403)가 사용자의 얼굴과 밀착되면, 광 누설을 방지할 수 있기 때문에 몰입감을 더 높일 수 있다. 사용자가 헤드 마운트 디스플레이(8400)를 장착하였을 때 사용자의 얼굴에 밀착되도록 완충 부재(8403)에는 부드러운 소재를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어 고무, 실리콘(silicone) 고무, 우레탄, 스펀지 등의 소재를 사용할 수 있다. 또한 스펀지 등의 표면을 천, 피혁(천연 피혁 또는 합성 피혁) 등으로 덮은 것을 사용하면, 사용자의 얼굴과 완충 부재(8403) 사이에 틈이 생기기 어렵기 때문에 광 누설을 적합하게 방지할 수 있다. 또한 이러한 소재를 사용하면 촉감이 좋고, 추운 계절 등에 장착한 경우에 사용자가 차갑다고 느끼지 않기 때문에 바람직하다. 완충 부재(8403) 또는 장착부(8402) 등 사용자의 피부와 접촉되는 부재를 탈착 가능한 구성으로 하면, 클리닝 또는 교환이 용이하기 때문에 바람직하다.
도 27의 (A) 내지 (F)에 나타낸 전자 기기는 하우징(9000), 표시부(9001), 스피커(9003), 조작 키(9005)(전원 스위치 또는 조작 스위치를 포함함), 접속 단자(9006), 센서(9007)(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 광, 액체, 자기, 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도, 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새, 또는 적외선을 검지, 검출, 또는 측정하는 기능을 포함하는 것), 마이크로폰(9008) 등을 갖는다.
도 27의 (A) 내지 (F)에 나타낸 전자 기기는 다양한 기능을 갖는다. 예를 들어 다양한 정보(정지 화상, 동영상, 텍스트 화상 등)를 표시부에 표시하는 기능, 터치 패널 기능, 달력, 날짜, 또는 시각 등을 표시하는 기능, 다양한 소프트웨어(프로그램)에 의하여 처리를 제어하는 기능, 무선 통신 기능, 기록 매체에 기록된 프로그램 또는 데이터를 판독하여 처리하는 기능 등을 가질 수 있다. 또한 전자 기기의 기능은 이들에 한정되지 않고, 다양한 기능을 가질 수 있다. 전자 기기는 복수의 표시부를 가져도 좋다. 또한 전자 기기에 카메라 등을 제공하여, 정지 화상 또는 동영상을 촬영하고 기록 매체(외부 또는 카메라에 내장)에 저장하는 기능, 촬영한 화상을 표시부에 표시하는 기능 등을 가져도 좋다.
표시부(9001)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.
이하에서 도 27의 (A) 내지 (F)에 나타낸 전자 기기의 자세한 사항에 대하여 설명한다.
도 27의 (A)는 휴대 정보 단말기(9101)를 나타낸 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9101)는 예를 들어 스마트폰으로서 사용할 수 있다. 또한 휴대 정보 단말기(9101)에는 스피커(9003), 접속 단자(9006), 센서(9007) 등을 제공하여도 좋다. 또한 휴대 정보 단말기(9101)는 문자 및 화상 정보를 그 복수의 면에 표시할 수 있다. 도 27의 (A)에서는 3개의 아이콘(9050)을 표시한 예를 나타내었다. 또한 파선의 직사각형으로 나타낸 정보(9051)를 표시부(9001)의 다른 면에 표시할 수도 있다. 정보(9051)의 예로서는 전자 메일, SNS, 전화 등의 착신의 알림, 전자 메일, SNS 등의 제목, 송신자명, 일시, 시각, 배터리의 잔량, 안테나 수신의 강도 등이 있다. 또는 정보(9051)가 표시되는 위치에는 아이콘(9050) 등을 표시하여도 좋다.
도 27의 (B)는 휴대 정보 단말기(9102)를 나타낸 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9102)는 표시부(9001)의 3면 이상에 정보를 표시하는 기능을 갖는다. 여기서는 정보(9052), 정보(9053), 정보(9054)가 각각 다른 면에 표시되어 있는 예를 나타내었다. 예를 들어 사용자는 옷의 가슴 포켓에 휴대 정보 단말기(9102)를 수납한 상태에서, 휴대 정보 단말기(9102) 위쪽에서 볼 수 있는 위치에 표시된 정보(9053)를 확인할 수도 있다. 사용자는 휴대 정보 단말기(9102)를 포켓으로부터 꺼내지 않고 표시를 확인하고, 예를 들어 전화를 받을지 여부를 판단할 수 있다.
도 27의 (C)는 손목시계형 휴대 정보 단말기(9200)를 나타낸 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9200)는 예를 들어 스마트워치(등록 상표)로서 사용할 수 있다. 또한 표시부(9001)는 그 표시면이 만곡되어 제공되고, 만곡된 표시면을 따라 표시를 수행할 수 있다. 또한 휴대 정보 단말기(9200)를 예를 들어 무선 통신 가능한 헤드셋과 상호 통신시킴으로써 핸즈프리로 통화할 수도 있다. 또한 휴대 정보 단말기(9200)는 접속 단자(9006)에 의하여 다른 정보 단말기와 상호로 데이터를 주고받거나 충전할 수도 있다. 또한 충전 동작은 무선 급전에 의하여 수행하여도 좋다.
도 27의 (D) 내지 (F)는 접을 수 있는 휴대 정보 단말기(9201)를 나타낸 사시도이다. 또한 도 27의 (D)는 휴대 정보 단말기(9201)가 펼친 상태의 사시도이고, 도 27의 (F)는 접은 상태의 사시도이고, 도 27의 (E)는 도 27의 (D) 및 (F) 중 한쪽으로부터 다른 쪽으로 변화되는 도중의 상태의 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9201)는 접은 상태에서는 가반성이 우수하고, 펼친 상태에서는 이음매가 없고 넓은 표시 영역에 의하여 표시의 일람성(一覽性)이 우수하다. 휴대 정보 단말기(9201)가 갖는 표시부(9001)는 힌지(9055)에 의하여 연결된 3개의 하우징(9000)으로 지지되어 있다. 예를 들어 표시부(9001)는 곡률 반경 0.1mm 이상 150mm 이하로 구부릴 수 있다.
본 실시형태에서 예시한 구성예, 이들에 대응하는 도면 등은 적어도 그 일부를 다른 구성예 또는 도면 등과 적절히 조합할 수 있다.
본 실시형태는 적어도 그 일부를 본 명세서에 기재된 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
100: 표시 장치, 101: 기판, 110B: 발광 소자, 110G: 발광 소자, 110R: 발광 소자, 110S: 수광 소자, 110W: 발광 소자, 110: 발광 소자, 111B: 화소 전극, 111C: 접속 전극, 111G: 화소 전극, 111R: 화소 전극, 111S: 화소 전극, 111W: 화소 전극, 111: 화소 전극, 112B: 유기층, 112G: 유기층, 112R: 유기층, 112W: 유기층, 112: 유기층, 113: 공통 전극, 114: 공통층, 121: 보호층, 123a: 차광막, 123b: 차광막, 123: 차광층, 125: 절연층, 126: 수지층, 128: 층, 131: 절연층, 136: 마스크, 137: 마스크, 140: 접속부, 155: 유기층, 170: 기판, 171: 접착층, 172: 차광층, 173: 렌즈, 174B: 착색층, 174G: 착색층, 174R: 착색층, 174: 착색층, 175: 렌즈, 180: 광, 190a: 레지스트 마스크, 190b: 레지스트 마스크, 191a: 레지스트 마스크, 191b: 레지스트 마스크, 200A: 표시 패널, 200B: 표시 패널, 200: 표시 패널, 201: 기판, 202: 기판, 203: 기능층, 211B: 발광 소자, 211G: 발광 소자, 211IR: 발광 소자, 211R: 발광 소자, 211W: 발광 소자, 211X: 발광 소자, 211: 발광 소자, 212: 수광 소자, 213R: 수발광 소자, 220: 손가락, 221: 접촉부, 222: 지문, 223: 촬상 범위, 225: 스타일러스, 226: 궤적, 252: 트랜지스터, 254: 접속부, 258: 트랜지스터, 259: 트랜지스터, 260: 트랜지스터, 261: 절연층, 262: 절연층, 265: 절연층, 268: 절연층, 271: 도전층, 272a: 도전층, 272b: 도전층, 273: 도전층, 275: 절연층, 278: 접속부, 281i: 채널 형성 영역, 281n: 저저항 영역, 281: 반도체층, 292: 접속층, 294: 절연층, 370B: 발광 소자, 370G: 발광 소자, 370PD: 수광 소자, 370R: 발광 소자, 370SR: 수발광 소자, 371: 화소 전극, 373: 활성층, 375: 공통 전극, 377: 제 1 전극, 378: 제 2 전극, 380A: 표시 장치, 380B: 표시 장치, 380C: 표시 장치, 381: 정공 주입층, 382: 정공 수송층, 382-1: 정공 수송층, 382-2: 정공 수송층, 383B: 발광층, 383G: 발광층, 383R: 발광층, 383: 발광층, 384: 전자 수송층, 385: 전자 주입층, 389: 층, 400: 표시 장치, 411a: 도전층, 411b: 도전층, 411c: 도전층, 412G: 유기층, 412S: 유기층, 413: 공통 전극, 414: 공통층, 416: 보호층, 417: 차광층, 419: 차광층, 421: 절연층, 422: 수지층, 430b: 발광 소자, 440: 수광 소자, 442: 접착층, 451: 기판, 452: 기판, 455: 접착층, 462: 표시부, 464: 회로, 465: 배선, 466: 도전층, 472: FPC, 473: IC, 6500: 전자 기기, 6501: 하우징, 6502: 표시부, 6503: 전원 버튼, 6504: 버튼, 6505: 스피커, 6506: 마이크로폰, 6507: 카메라, 6508: 광원, 6510: 보호 부재, 6511: 표시 패널, 6512: 광학 부재, 6513: 터치 센서 패널, 6515: FPC, 6516: IC, 6517: 인쇄 기판, 6518: 배터리, 7000: 표시부, 7100: 텔레비전 장치, 7101: 하우징, 7103: 스탠드, 7111: 리모트 컨트롤러, 7200: 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 7211: 하우징, 7212: 키보드, 7213: 포인팅 디바이스, 7214: 외부 접속 포트, 7300: 디지털 사이니지, 7301: 하우징, 7303: 스피커, 7311: 정보 단말기, 7400: 디지털 사이니지, 7401: 기둥, 7411: 정보 단말기, 8000: 카메라, 8001: 하우징, 8002: 표시부, 8003: 조작 버튼, 8004: 셔터 버튼, 8006: 렌즈, 8100: 파인더, 8101: 하우징, 8102: 표시부, 8103: 버튼, 8200: 헤드 마운트 디스플레이, 8201: 장착부, 8202: 렌즈, 8203: 본체, 8204: 표시부, 8205: 케이블, 8206: 배터리, 8300: 헤드 마운트 디스플레이, 8301: 하우징, 8302: 표시부, 8304: 고정구, 8305: 렌즈, 8400: 헤드 마운트 디스플레이, 8401: 하우징, 8402: 장착부, 8403: 완충 부재, 8404: 표시부, 8405: 렌즈, 9000: 하우징, 9001: 표시부, 9003: 스피커, 9005: 조작 키, 9006: 접속 단자, 9007: 센서, 9008: 마이크로폰, 9050: 아이콘, 9051: 정보, 9052: 정보, 9053: 정보, 9054: 정보, 9055: 힌지, 9101: 휴대 정보 단말기, 9102: 휴대 정보 단말기, 9200: 휴대 정보 단말기, 9201: 휴대 정보 단말기
Claims (16)
- 표시 장치로서,
제 1 기판과, 상기 제 1 기판과 대향하는 제 2 기판과, 상기 제 1 기판 위의 발광 소자와, 상기 발광 소자와 인접한 수광 소자와, 상기 제 1 기판 위의 제 1 차광층과, 상기 제 1 기판과 대향하는 상기 제 2 기판의 면 위의 제 2 차광층과, 상기 제 1 기판과 대향하는 상기 제 2 차광층의 면 위의 제 3 차광층을 갖고,
상기 제 1 차광층 내지 상기 제 3 차광층은 평면에서 보았을 때 각각 상기 발광 소자와 상기 수광 소자 사이에 제공되고,
상기 제 1 차광층과 상기 제 3 차광층 사이에는 상기 평면에서 보았을 때 틈을 갖는, 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 차광층, 상기 제 2 차광층, 상기 제 3 차광층은 가시광의 일부를 흡수하는 재료를 포함하는, 표시 장치. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 3 차광층의 개수는 2개 이상인, 표시 장치. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 차광층의 개수는 2개 이상인, 표시 장치. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 발광 소자와 상기 수광 소자 사이에는 절연층이 제공되고,
상기 제 1 차광층은 상기 절연층 위에 제공되는, 표시 장치. - 제 5 항에 있어서,
상기 절연층은 수지층인, 표시 장치. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 발광 소자는 발광 재료를 포함하고,
상기 수광 소자는 광전 변환 재료를 포함하는, 표시 장치. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
착색층을 갖고,
상기 발광 소자는 2개 이상의 발광층을 갖는, 표시 장치. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 발광 소자 위에 제 1 렌즈가 제공되는, 표시 장치. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 수광 소자 위에 제 2 렌즈가 제공되는, 표시 장치. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 발광 소자 위에 제 1 렌즈가 제공되고,
상기 수광 소자 위에 제 2 렌즈가 제공되는, 표시 장치. - 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 렌즈 내지 상기 제 2 렌즈는 상기 제 2 기판과 대향하는 측에 볼록 형상을 갖는 볼록 렌즈인, 표시 장치. - 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 렌즈 내지 상기 제 2 렌즈는 단면이 실질적으로 사다리꼴 형상을 갖는 렌즈인, 표시 장치. - 제 9 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 기판 위에 상기 제 1 렌즈 내지 상기 제 2 렌즈와 대향하는 제 3 렌즈가 제공되는, 표시 장치. - 제 14 항에 있어서,
상기 제 3 렌즈는 상기 제 1 기판과 대향하는 측에 볼록 형상을 갖는 볼록 렌즈인, 표시 장치. - 제 14 항에 있어서,
상기 제 3 렌즈는 단면이 실질적으로 사다리꼴 형상을 갖는 렌즈인, 표시 장치.
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