CN117980986A - 电子设备及通信系统 - Google Patents

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CN117980986A
CN117980986A CN202280063264.4A CN202280063264A CN117980986A CN 117980986 A CN117980986 A CN 117980986A CN 202280063264 A CN202280063264 A CN 202280063264A CN 117980986 A CN117980986 A CN 117980986A
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山崎舜平
塚本洋介
加藤清
大贯达也
及川欣聪
吉住健辅
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Abstract

提供一种多功能的显示装置或电子设备。提供一种可切换VR显示和AR显示的电子设备。电子设备包括第一显示装置、第二显示装置、透镜、屏幕、穿戴构件及框体。穿戴构件具有将框体固定于头部的功能。框体具有变形至闭合以遮蔽视野的第一形态以及打开以能看到前方的第二形态的功能。另外,电子设备具有在第一形态中通过透镜及屏幕提供显示在第一显示装置上的第一图像的功能以及在第二形态中提供从第二显示装置投影到屏幕的第二图像的功能。

Description

电子设备及通信系统
技术领域
本发明的一个方式涉及一种显示装置。本发明的一个方式涉及一种具备显示装置的电子设备。本发明的一个方式涉及一种电子设备的通信系统。
注意,本发明的一个方式不限定于上述技术领域。作为本说明书等所公开的本发明的一个方式的技术领域的例子,可以举出半导体装置、显示装置、发光装置、蓄电装置、存储装置、电子设备、照明装置、输入装置、输入输出装置、这些装置的驱动方法或这些装置的制造方法。半导体装置是指能够通过利用半导体特性而工作的所有装置。
背景技术
作为设置有针对增强现实(AR:Augmented Reality)或虚拟现实(VR:VirtualReality)的显示装置的电子设备,可穿戴型电子设备及固定式电子设备等逐渐普及。作为可穿戴型电子设备,例如,有头戴显示器(HMD:HeadMountedDisplay)及眼镜型电子设备等。作为固定式电子设备,例如,有平视显示器(HUD:Head-Up Display)等。
HMD等显示部离使用者近的电子设备有如下问题:使用者容易看到像素而可能感到很强的颗粒感,有时会减弱AR或VR的沉浸感或真实感。因此,HMD优选设置具有精细像素的显示装置,以使使用者看不到像素。专利文献1公开了通过使用可进行高速驱动的精细晶体管来实现具有精细像素的HMD的方法。
[先行技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利申请公开第2000-2856号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
本发明的一个方式的目的之一是提供一种多功能的显示装置或电子设备。另外,本发明的一个方式的目的之一是提供一种可切换VR显示和AR显示的显示装置或电子设备。另外,本发明的一个方式的目的之一是提供一种具有新颖结构的可穿戴电子设备。另外,本发明的一个方式的目的之一是提供一种可见度高的显示装置或电子设备。另外,本发明的一个方式的目的之一是提供一种低功耗的显示装置或电子设备。另外,本发明的一个方式的目的之一是提供一种可进行直觉性的操作的显示装置或电子设备。另外,本发明的一个方式的目的之一是提供一种容易进行小型化的电子设备。另外,本发明的一个方式的目的之一是提供一种容易进行轻量化的电子设备。
本发明的一个方式的目的之一是提供一种具有新颖结构的显示装置或具有新颖结构的电子设备。另外,本发明的一个方式的目的之一是提供一种具有新颖结构的显示装置的驱动方法或具有新颖结构的电子设备的驱动方法。另外,本发明的一个方式的目的之一是提供一种具有新颖结构的显示装置的驱动方法或具有新颖结构的电子设备的驱动方法。本发明的一个方式的目的之一是至少减轻先行技术的问题中的至少一个。
注意,这些目的的记载不妨碍其他目的的存在。注意,本发明的一个方式并不需要实现所有上述目的。此外,可以从说明书、附图、权利要求书等的记载抽出上述以外的目的。
解决技术问题的手段
本发明的一个方式是一种包括第一显示装置、第二显示装置、透镜、屏幕、穿戴构件及框体的电子设备。穿戴构件具有将框体固定于头部的功能。框体具有变形至闭合以遮蔽视野的第一形态以及打开以能看到前方的第二形态的功能。另外,电子设备具有在第一形态中通过透镜及屏幕提供显示在第一显示装置上的第一图像的功能以及在第二形态中提供从第二显示装置投影到屏幕的第二图像的功能。
另外,本发明的另一个方式是一种包括第一显示装置、第二显示装置、透镜、屏幕、穿戴构件、框体及通信部的电子设备。穿戴构件具有将框体固定于头部的功能。框体具有变形至闭合以遮蔽视野的第一形态以及打开以能看到前方的第二形态的功能。另外,电子设备具有在第一形态中通过透镜及屏幕提供显示在第一显示装置上的第一图像的功能以及在第二形态中提供从第二显示装置投影到屏幕的第二图像的功能。通信部具有以有线或无线的方式与终端设备进行通信的功能。供应到第一显示装置的第一图像数据及供应到第二显示装置的第二图像数据分别被从终端设备供应。
另外,在上述任意结构中,框体优选包括开合的第一部分及固定于第一屏幕的第二部分。并且,第一显示装置及透镜优选设置在第一部分,第二显示装置优选设置在第二部分。
另外,在上述任意结构中,第一显示装置的显示区域的面积优选大于第二显示装置。
另外,在上述任意结构中,第二显示装置的清晰度优选高于第一显示装置。
另外,在上述任意结构中,第一显示装置及第二显示装置各自的清晰度优选为3000ppi以上且10000ppi以下。
另外,在上述任意结构中,第一显示装置的显示区域的大小优选为对角1.3英寸以上且1.7英寸以下。
另外,在上述任意结构中,优选还包括一对第一照相机及一对第二照相机。此时,优选的是,第一照相机具有拍摄框体的前方的功能,第二照相机具有拍摄用户的眼睛的功能。并且,优选的是,电子设备具有使用第一照相机取得手势信息的功能以及使用第二照相机取得虹膜信息或视线动作信息的功能。
另外,在上述结构中,优选包括一对第三照相机。第三照相机优选具有拍摄框体的前方的功能。此时,第三照相机的视角优选比第一照相机窄。
另外,本发明的另一个方式是一种包括上述电子设备、终端设备及服务器的通信系统。通信系统的电子设备及终端设备处于可以进行通信的状态,终端设备及服务器通过网络连接。
发明效果
根据本发明的一个方式可以提供一种多功能的显示装置或电子设备。另外,根据本发明的一个方式可以提供一种可切换VR显示和AR显示的显示装置或电子设备。另外,根据本发明的一个方式可以提供一种具有新颖结构的可穿戴电子设备。另外,根据本发明的一个方式可以提供一种可见度高的显示装置或电子设备。另外,根据本发明的一个方式可以提供一种低功耗的显示装置或电子设备。另外,根据本发明的一个方式可以提供一种可进行直觉性的操作的显示装置或电子设备。另外,根据本发明的一个方式可以提供一种容易进行小型化的电子设备。另外,根据本发明的一个方式可以提供一种容易进行轻量化的电子设备。
另外,根据本发明的一个方式可以提供一种具有新颖结构的显示装置或具有新颖结构的电子设备。另外,根据本发明的一个方式可以提供一种具有新颖结构的显示装置的驱动方法或具有新颖结构的电子设备的驱动方法。另外,根据本发明的一个方式可以提供一种具有新颖结构的显示装置的驱动方法或具有新颖结构的显示系统的驱动方法。另外,根据本发明的一个方式,可以至少减轻先行技术的问题中的至少一个。
注意,这些效果的记载并不妨碍其他效果的存在。此外,本发明的一个方式并不需要具有所有上述效果。此外,可以从说明书、附图、权利要求书等的记载抽出上述以外的效果。
附图简要说明
图1A及图1B是示出电子设备的结构例子的图。
图2是示出电子设备的结构例子的图。
图3A及图3B是示出电子设备的结构例子的图。
图4是示出电子设备的结构例子的方框图。
图5A及图5B是示出电子设备及终端设备的结构例子的图。
图6A是示出电子设备及终端设备的结构例子的图。图6B是示出电子设备的结构例子的图。
图7A及图7B是示出电子设备的结构例子的图。
图8A及图8B是示出电子设备的结构例子的图。
图9A及图9B是示出电子设备的结构例子的图。
图10是示出电子设备及终端设备的结构例子的方框图。
图11A至图11C是示出电子设备及终端设备的结构例子的图。
图12是说明电子设备的工作方法的流程图。
图13是说明电子设备的工作方法的流程图。
图14A至图14C是示出电子设备的图像的一个例子的图。
图15A至图15D是示出电子设备的图像的一个例子的图。
图16A及图16B是示出显示装置的结构例子的图。
图17是示出显示装置的结构例子的图。
图18A至图18C是显示模块的立体图。
图19A及图19B是示出显示装置的结构例子的图。
图20A至图20D是示出显示装置的结构例子的图。
图21A至图21D是示出显示装置的结构例子的图。
图22是示出显示装置的驱动方法的时序图。
图23A及图23B是示出显示装置的结构例子的图。
图24A及图24B是示出显示装置的工作例的图。
图25A及图25B是示出显示装置的结构例子的图。
图26A至图26D是示出显示装置的结构例子的图。
图27A至图27C是示出显示装置的结构例子的图。
图28是示出显示装置的结构例子的方框图。
图29是示出显示装置的结构例子的方框图。
图30A及图30B是示出显示装置的结构例子的图。
图31是示出显示装置的结构例子的图。
图32是示出显示装置的结构例子的图。
图33A至图33C是示出显示装置的结构例子的图。
图34A至图34F是示出像素的结构例子的图。
图35A及图35B是示出显示装置的结构例子的图。
图36是示出显示装置的结构例子的图。
图37是示出显示装置的结构例子的图。
图38是示出显示装置的结构例子的图。
图39是示出显示装置的结构例子的图。
图40是示出显示装置的结构例子的图。
图41是示出显示装置的结构例子的图。
图42是示出显示装置的结构例子的图。
图43A至图43F是示出发光器件的结构例子的图。
图44A至图44C是示出发光器件的结构例子的图。
实施发明的方式
以下,参照附图对实施方式进行说明。但是,所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实,就是实施方式可以以多个不同形式来实施,其方式和详细内容可以在不脱离本发明的宗旨及其范围的条件下被变换为各种各样的形式。因此,本发明不应该被解释为仅局限在以下所示的实施方式所记载的内容中。
注意,在下面说明的发明结构中,在不同的附图中共同使用相同的符号来表示相同的部分或具有相同功能的部分,而省略反复说明。此外,当表示具有相同功能的部分时有时使用相同的阴影线,而不特别附加附图标记。
注意,在本说明书所说明的各个附图中,有时为了明确起见,夸大表示各构成要素的大小、层的厚度、区域。因此,本发明并不局限于附图中的尺寸。
在本说明书等中使用的“第一”、“第二”等序数词是为了避免构成要素的混淆而附记的,而不是为了在数目方面上进行限定的。
注意,在本说明书中,EL层是指设置在发光元件的一对电极之间且至少包括发光物质的层(也称为发光层)或包括发光层的叠层体。
在本说明书等中,显示装置的一个方式的显示面板是指能够在显示面显示(输出)图像等的面板。因此显示面板是输出装置的一个方式。
此外,在本说明书等中,有时将在显示面板的衬底上安装有例如FPC(FlexiblePrinted Circuit:柔性印刷电路)或TCP(Tape Carrier Package:载带封装)等连接器的结构或在衬底上以COG(Chip OnGlass:玻璃覆晶封装)方式等直接安装IC的结构称为显示面板模块或显示模块,或者也简称为显示面板等。
(实施方式1)
在本实施方式中,说明本发明的一个方式的显示装置及包括显示装置的电子设备。
本发明的一个方式是可以在头部穿戴的电子设备。电子设备具有以各种显示模式进行显示的功能。例如,可以切换AR显示模式和VR显示模式。AR显示模式是可以以与显示在屏幕上的图像重叠的方式显示通过该屏幕看到的现实风景的模式。VR模式是可以在遮蔽视野而无法看到现实风景的状态下显示图像的模式。
本发明的一个方式的电子设备包括具有能够开合的机构的框体以及用来在头部穿戴的穿戴构件。框体内包括两个显示装置(第一显示装置、第二显示装置)。在VR模式中,在闭合框体而遮蔽用户的视野的状态下,向用户提供显示在配置在框体的内侧的第一显示装置的显示部上的图像。另外,在AR模式中,在打开框体而用户能够通过透光性屏幕看到现实风景的状态下,从第二显示装置向用户提供投影到屏幕的图像。
另外,框体优选设置有多个图像传感器(照相机)。通过使用朝向框体的外侧的照相机拍摄手部,可以获取手部动作(手势)作为信息并且可以进行手势操作,由此可以进行直觉性的操作。此外,通过使用朝向框体的内侧的照相机拍摄用户的眼睛,可以获取用于识别处理、健康管理或视线追踪(眼球追踪)的眼睛信息、视线动作信息等。该信息既可以由电子设备本身处理,也可以发送到与电子设备不同的终端设备或服务器而处理。
第一显示装置及第二显示装置优选清晰度极高。例如,可以使用清晰度为1000ppi以上、优选为2000ppi以上、更优选为3000ppi以上、进一步优选为4000ppi以上、还优选为5000ppi以上、再进一步优选为6000ppi以上且10000ppi以下、9000ppi以下或8000ppi以下的显示装置。
第一显示装置及第二显示装置的像素数(分辨率)越多越好。例如,分辨率可以为HD(像素数1280×720)、FHD(像素数1920×1080)、WQHD(像素数2560×1440)等。另外,第一显示装置及第二显示装置优选具有WQXGA(像素数2560×1600)、4K2K(像素数3840×2160)、8K4K(像素数7680×4320)等极高的分辨率。尤其优选具有4K2K、8K4K或更高的分辨率。注意,在第一显示装置及第二显示装置的显示区域的纵横比为1:1或其附近的情况下,不局限于上述内容,信号线的个数及扫描线的个数优选都为1000个以上。
对第一显示装置及第二显示装置的屏幕比例(纵横比)没有特别的限制。例如,第一显示装置及第二显示装置可以各自对应于1:1(正方形)、4:3、16:9、16:10等各种屏幕比例。
另外,第一显示装置被用作直视型,其显示区域的大小(面积)优选比第二显示装置大。由此,不仅可以减薄直视光学系统所包括的透镜等,还可以减小透镜所导致的图像歪曲。例如,第一显示装置的对角线尺寸优选为0.5英寸以上,更优选为0.7英寸以上,进一步优选为1英寸以上,更进一步优选为1.3英寸以上,并且为2英寸以下或1.7英寸以下。具体而言,其尺寸优选为1.5英寸或其附近的尺寸。
另一方面,第二显示装置被用作投影型,能够将图像放大并投影到屏幕上,因此通过使用小型显示装置可以实现电子设备的轻量化。另外,第二显示装置的清晰度优选高于第一显示装置的清晰度。由此,即使是放大后显示在屏幕上的图像,也可以显示不使人感到颗粒感且不影响沉浸感的图像。
在此,电子设备优选采用能够以有线或无线的方式与信息终端设备(以下也称为终端设备)进行通信的结构。作为终端设备,可以使用计算机、游戏机、智能手机、平板终端设备、手表型终端设备等信息终端设备。电子设备与终端设备通过通信进行数据的收发,可以将显示在一个终端设备的屏幕上的图像数据的一部分或全部显示在电子设备的第一显示装置或第二显示装置上。也就是说,供应到第一显示装置的图像数据(第一图像数据)和供应到第二显示装置的图像数据(第二图像数据)从终端设备供应到电子设备。电子设备所显示的图像也可以是通过上转换或下转换等加工方法被加工的图像。
另外,终端设备优选包括用来与电子设备进行通信的第一通信部以及连接到因特网、内联网等通信网来进行通信的第二通信部。例如,在电子设备中显示的内容通过终端设备发送到电子设备而执行。
可以使终端设备具有控制电子设备的各组件的功能。例如,可以使终端设备具有控制电子设备所包括的第一显示装置、第二显示装置、多个照相机、各种传感器等的功能。通过安装用来驱动电子设备的各种器件驱动器及应用软件等,终端设备可以成为能够控制电子设备的状态。由此,电子设备本身不需要进行大规模运算而可以简化结构,并且容易实现电子设备的小型化及轻量化。在头部穿戴的电子设备优选尽可能为轻量。
另外,终端设备优选包括用来对电子设备供应电力的电池及用来对该电池进行充电的电路等。通过采用从终端设备向电子设备供应电力的结构,可以实现电子设备的轻量化,由此可以减轻用户的负担。此外,也可以在电子设备中设置电池。通过在电子设备中设置电池,电子设备可单独驱动。通过将安装在电子设备中的电池的容量设定为比终端设备小的容量,可以减少电子设备的重量的增加,所以是优选的。
以下,参照附图说明更具体的例子。
[电子设备的结构例子]
图1A及图1B示出电子设备500的截面示意图。图1A对应于VR模式,图1B对应于AR模式。
电子设备500被用作便携式信息终端,通过连接到因特网可以执行各种程序及播放各种内容等。例如,电子设备500具有以AR模式显示增强现实内容的功能及以VR模式显示虚拟现实内容的功能。注意,电子设备500也可以具有除了AR、VR以外还显示替代现实(SR:SubstitutionalReality)或混合现实(MR:MixedReality)的内容的功能。
电子设备500可以通过使用单手或双手的手势操作进行直觉性的操作。例如,在现有的智能手机或平板终端等中,需要用一只手握住主体,并用该握住主体的手或另一只手的手指操作屏幕,因此即使是屏幕较小的设备,也有至少占用一只手的不便之处。另一方面,本发明的一个方式的电子设备500可以进行免持操作,所以是优选的。
电子设备500包括框体501、光学构件504、穿戴构件505等。框体501包括第一部分502和第二部分503。第二部分503由光学构件504及穿戴构件505固定。第一部分502具有开合机构。
第一部分502包括显示装置511及透镜512。用户可以通过光学构件504及透镜512看到显示在显示装置511上的图像。
此外,第一部分502优选具有调整显示装置511与透镜512之间的距离或角度的机构。由此可以进行焦点调整、图像的放大、缩小等。例如,采用显示装置511和透镜512中的一方或双方能够在高轴方向上移动的结构即可。
第二部分503包括显示装置521及反射板522。另外,在光学构件504的内部形成有用作屏幕的反射面523。反射面523被用作半反射镜并使光透过。如图1B中的箭头所示,从显示装置521发射的光被反射板522反射而入射到光学构件504。该光在光学构件504内被全反射而到达反射面523,此时图像被投影到反射面523。用户可以以与透过反射面523的透过图像重叠的方式看到投影到反射面523的图像。
只要可以在用户的头部固定穿戴构件505,就可以采用各种方式。图1A等示出如眼镜的镜腿(也称为脚丝等)那样的形状,但不局限于此。只要使用者佩戴穿戴构件505即可,例如也可以采用头盔型或带型的形状。
图2示出从上部看电子设备500时的示意图。如图2所示,电子设备500包括一对光学构件504、一对穿戴构件505、一对显示装置511及一对透镜512。注意,显示装置511也可以是单个显示装置而不是一对。
电子设备500包括用来拍摄外侧的两种的摄像装置(照相机531及照相机532)。照相机531具有拍摄框体501的前方的功能,例如包括用来拍摄距离电子设备500约为1m的范围的广角透镜。照相机531是主要用来拍摄根据用户的手部动作来进行手势操作的图像的摄像装置。另外,照相机532是主要用来拍摄风景的摄像装置,包括与照相机531相比更长焦的望远透镜。也就是说,照相机532与照相机531相比焦点距离长且视角窄。照相机531及照相机532也可以包括改变焦点距离的变焦构件。此时,以照相机532的最大焦点距离比照相机531的最大焦点距离大的方式选择照相机532即可。
图2示出电子设备500包括一对照相机531及一对照相机532的结构。由此,可以进行立体摄像,除了可以拍摄3D影像以外,还可以算出对象物的距离。注意,电子设备500也可以包括一对照相机531及一对照相机532。
另外,电子设备500包括用来拍摄内侧的一对摄像装置(照相机533)。一对照相机533是用来分别拍摄右眼或左眼的照相机。照相机533优选对红外光具有灵敏度。由于可以利用照相机533分别拍摄用户的右眼和左眼,所以可以将该图像用于虹膜识别、医疗健康、眼球追踪等。在此虽未图示,但优选包括发射用来照明的红外光的光源。此外,电子设备500也可以包括一个拍摄双眼的照相机533。
在图2中,以点划线分别示出照相机531、照相机532及照相机533的摄像范围的一个例子。
注意,在此示出包括照相机531的例子,但也可以作为照相机531设置可测量对象物的距离的测距传感器(以下也称为检测部)。也就是说,照相机531是检测部的一个方式。作为检测部,例如可以使用图像传感器或激光雷达(LIDAR:LightDetectionandRanging)等距离图像传感器。通过使用由摄像头取得的图像以及由距离图像传感器取得的图像,可以取得更多的信息,可以实现精度更高的姿态操作。
接着,图5A、图5B及图6A示出包括电子设备500及终端设备550的例子。电子设备500通过电缆520与终端设备550连接。在此,示出作为终端设备550使用智能手机时的例子。
电子设备500可以显示从终端设备550输出的影像内容。也可以说电子设备500具有影像显示器的功能。例如,也可以具有除了显示AR、VR以外还显示SR或MR的内容的功能。
另外,电子设备500也可以具有便携式信息终端的功能。例如,电子设备500也可以通过其本身能够连接到因特网而执行各种程序及播放各种内容等。
在此,虽然图1B及图5B示出使用反射板522及反射面523进行使用显示装置521的图像显示的例子,但是也可以采用不同的结构。例如,图6B示出使用光学构件524及光学构件525的结构。显示装置521以向下侧发射图像(光)的方式配置。显示装置521发出的光的一部分通过光学构件524被反射到光学构件525一侧而被投影到光学构件525。被光学构件525反射的光的一部分透过光学构件524进入用户的眼睛。由此,可以以与实际的背景重叠的方式显示显示装置521的影像。
另外,显示装置521的表面一侧也可以设置有透镜526。再者,显示装置521与透镜526间也可以设置微透镜阵列。
光学构件524及光学构件525可以采用具有偏振片、圆偏振片、透镜、半反射镜等的结构。例如,光学构件524具有分束器的功能,可以使指定偏振的光透过而反射其他偏振的光。光学构件525具有如下功能:在对从光学构件524反射的光进行聚光及反射的同时,以使其透过光学构件524的方式进行偏振。
图3A及图3B示出与上述不同的电子设备500的结构例子。
在图3A及图3B所示的电子设备中,穿戴构件505具有带状形状。由此,与图1A等所示的结构相比不容易错位,所以适合用于享受游乐设施等运动量较大的内容的情况。另外,虽然在此未图示,但是也可以在与穿戴构件505的部分506对置的位置(后头部一侧)内置电池等。通过平衡部分506的重量与电池的重量,可以调整电子设备500的重心,由此可以提高穿戴舒适度。
另外,穿戴构件505包括覆盖用户的额头的部分506。通过具有部分506,可以进一步使穿戴构件不容易错位。另外,也可以在部分506的与额头接触的部分设置电极,利用该电极测量脑波。
图7A及图7B示出与上述不同的电子设备500的结构例子。如图7A所示,第一部分502具有在闭合状态下不仅覆盖脸的前方还覆盖脸的侧方的形状。由此,可以阻止外光进入用户的视野,从而可以提高临场感及沉浸感。例如,根据显示的内容,也可以提高用户所感受到的恐惧感。
另外,图7A及图7B示出在穿戴构件505的后头部一侧内置有电池507的例子。再者,图7A及图7B示出穿戴构件505与电缆520连接的例子。
图8A及图8B示出与上述不同的电子设备500的结构例子。图8A示出闭合第一部分502的状态,图8B示出打开第一部分502的状态。
图8A及图8B所示的电子设备500是将穿戴构件505戴在耳朵上进行固定的方式。穿戴构件505也可以具有利用骨传导的扬声器、麦克风或上述两者的功能。换言之,穿戴构件505在其内部包括利用骨传导的扬声器、麦克风或上述两者,并且至少与头部的一部分接触。
图9A及图9B示出与上述不同的电子设备500的结构例子。
框体501的第二部分503设置有插入终端设备550的插槽。通过将终端设备550插入该插槽,电子设备500与终端设备550能够进行通信。如此,通过使电子设备500包括能够保持终端设备550的机构,用户不需要选择具有用来放置终端设备550的口袋等的衣服或包袋等,所以是优选的。
此外,在此示出终端设备550为包括显示部的智能手机的情况。此时,也可以将终端设备550的屏幕用作设置在第二部分503的显示装置521。换言之,也可以以终端设备550的屏幕位于下侧的方式将其插入插槽,将显示在屏幕上的图像投影到光学构件504所包括的反射面523。通过采用这种结构,可以简化电子设备500的结构,容易实现低成本化、轻量化及小型化。
另外,如图9B所示,第一部分502也可以采用可装卸的结构。图9B示出卸掉第一部分502及终端设备550时的情况。
[电子设备的硬件结构的例子]
图4是示出电子设备500的一部分的硬件结构的一个例子的方框图。电子设备500包括控制部551、存储部552、照相机531、照相机533、开合传感器553、显示装置511、显示装置521及通信部554等。各构成要素(组件)通过总线彼此电连接。
注意,为了便于说明,以下在不对电子设备500所包括的控制部551以外的构成要素进行区分的情况下,有时将它们统称为组件等。
控制部551例如可以被用作中央处理器(CPU:CentralProcessing Unit)。控制部551具有控制各组件的功能。
存储部552可以储存程序数据、系统数据、用户数据等各种数据。控制部551可以从存储部552读出数据且将数据储存于存储部552。
开合传感器553具有取得框体501的第一部分502的开合状态并将该信息输出到控制部551的功能。开合传感器553具有机械开关、光学开关或电开关,可以取得框体501的开合状态。
脑波传感器555具有取得用户的脑波并将该信息输出到控制部551的功能。脑波传感器例如包括一个以上的与用户的额头接触的电极。脑波传感器555可以取得关于α波、β波、θ波及δ波等脑波的频率及振幅的信息。控制部551可以根据脑波的信息推测用户的清醒状态等,并可以根据清醒状态执行处理。
在控制部551与各组件之间通过总线传输信号。控制部551具有对从由总线连接的各组件输入的信号进行处理的功能及生成向各组件输出的信号的功能等,而可以总体控制连接于总线的各组件。
此外,在控制部551或其他组件所包括的IC等中,可以利用将氧化物半导体用于沟道形成区域的关态电流极小的晶体管。由于该晶体管的关态电流极小,所以通过将该晶体管用于保持流入用作存储元件的电容器的电荷(数据)的开关,可以确保数据的长期保持。通过将该特性应用于控制部551的寄存器或高速缓冲存储器等,可以仅在必要时使控制部551工作,而在其他情况下将之前的处理信息储存在该存储元件,从而在不使用时遮蔽控制部551的电源,即,实现常闭运算(normally off computing),由此可以实现电子设备500的低功耗化。
控制部551通过处理器解释并执行来自各种程序的指令来进行各种数据处理及程序控制。有可能由处理器执行的程序可以被储存在处理器中的存储区域,也可以被储存在存储部552中。
作为控制部551,可以单独或组合地使用CPU、DSP(Digital Signal Processor:数字信号处理器)或GPU(Graphics Processing Unit:图形处理器)等其他微处理器。另外,这些微处理器也可以由FPGA(Field Programmable Gate Array:现场可编程门阵列)或FPAA(Field Programmable Analog Array:现场可编程模拟阵列)等PLD(Programmable LogicDevice:可编程逻辑器件)来构成。
另外,控制部551也可以包括主存储器。主存储器可以包括RAM(Random AccessMemory:随机存取存储器)等的易失性存储器或ROM(Read Only Memory:只读存储器)等的非易失性存储器。
作为设置在主存储器中的RAM,例如可以使用DRAM(Dynamic Random AccessMemory:动态随机存取存储器),并虚拟地分配并使用作为控制部551的工作空间的存储空间。储存在存储部552中的操作系统、应用程序、程序模块、程序数据等在执行时被加载于RAM中。被加载于RAM中的这些数据、程序及程序模块等被控制部551直接访问并操作。
另一方面,可以在ROM中容纳不需要改写的BIOS(Basic Input/Output System:基本输入/输出系统)及固件等。作为ROM,可以使用掩模ROM、OTPROM(One Time ProgrammableRead Only Memory:一次可编程只读存储器)或EPROM(ErasableProgrammableReadOnlyMemory:可擦除可编程只读存储器)等。作为EPROM,可以举出通过紫外线照射可以消除存储数据的UV-EPROM(Ultra-Violet Erasable Programmable Read Only Memory:紫外线-可擦除可编程只读存储器)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable ReadOnly Memory:电子式可抹除可编程只读存储器)以及快闪存储器等。
作为控制部551,优选包括与CPU相比专门用于并行运算的处理器。例如,优选包括GPU、TPU(TensorProcessingUnit:张量处理单元)、NPU(Neural Processing Unit:神经处理单元)等具有多个(数十个至数百个)能够进行并行处理的处理器核心的处理器。由此,控制部551尤其可以高速地进行有关神经网络的运算。
作为存储部552,例如也可以使用采用非易失性存储元件的存储装置诸如快闪存储器、MRAM(MagnetoresistiveRandomAccessMemory:磁阻随机存取存储器)、PRAM(PhasechangeRAM:相变随机存取存储器)、ReRAM(Resistive RAM:电阻随机存取存储器)、FeRAM(FerroelectricRAM:铁电随机存取存储器)等或者采用易失性存储元件的存储装置诸如DRAM或SRAM(Static RAM:静态随机存取存储器)等。另外,例如也可以使用硬盘驱动器(Hard Disk Drive:HDD)或固态驱动器(Solid State Drive:SSD)等记录媒体驱动器。
通信部554可以通过无线与外部通信设备进行数据的交换。例如通信部554能够通过天线进行通信。作为通信部554的通信手段(通信方法),例如可以将各装置连接到WorldWide Web(WWW:万维网)的基础的因特网、内联网、外联网、PAN(PersonalAreaNetwork:个人网)、LAN(LocalAreaNetwork:局域网)、CAN(CampusArea Network:校园网)、MAN(MetropolitanAreaNetwork:城域网)、WAN(WideAreaNetwork:广域网)、GAN(GlobalAreaNetwork:全球网)等计算机网络来进行通信。当进行无线通信时,作为通信协议或通信技术可以使用:通信标准诸如LTE(Long Term Evolution:长期演进)、GSM(GlobalSystem for Mobile Communication:注册商标:全球移动通讯系统)、EDGE(Enhanced DataRates for GSM Evolution:增强型数据速率GSM演进)、CDMA2000(CodeDivisionMultipleAccess 2000:码分多址2000)、W-CDMA(注册商标);或者由IEEE(电气电子工程师学会)通信标准化的规格诸如Wi-Fi(注册商标:无线保真)、Bluetooth(注册商标:蓝牙)、ZigBee(注册商标)等。
图10是示出电子设备500和终端设备550的一部分的硬件结构的一个例子的方框图。电子设备500包括控制部551、显示装置511、显示装置521、照相机531、照相机533、通信部558、开合传感器553、脑波传感器555、声音输出部556、麦克风557等。各构成要素(组件)通过总线(未图示)彼此电连接。
控制部551被用作中央处理器并具有控制各组件的功能。例如,控制部551根据通过通信部558从终端设备550发送的指令控制各组件。另外,具有将从各组件输出的数据通过通信部558输出到终端设备550的功能。
作为声音输出部556,也可以使用扬声器、骨传导扬声器等内置扬声器。此外,也可以采用通过无线或有线对耳机、头戴式耳机、外部扬声器等输出声音数据的结构。
终端设备550包括控制部571、存储部572、通信部573、通信部574、显示装置575、照相机576及传感器577等。注意,终端设备550的结构不局限于此,也可以根据终端设备的种类具有各种组件。
关于通信部574,可以参照通信部554的记载。
通信部573具有与电子设备500的通信部558进行通信的功能。在通过有线连接进行通信时,通信部573可以包括连接端子。例如,可以使用USB(Universal SerialBus:通用串行总线)等通用外部连接端子。
在作为通信部573通过无线连接与通信部558进行通信时,可以与通信部574共用硬件。
关于控制部571,可以参照控制部551的记载。终端设备550所包括的控制部571优选使用其运算性能比电子设备500的控制部551高的处理器。
作为存储部572,可以参照存储部552的记载。
作为传感器577,可以根据终端设备550的种类使用各种传感器。例如,可以使用触摸传感器、照度传感器、加速度传感器、指纹传感器、温度传感器、湿度传感器、地磁传感器、GPS等各种传感器。
[终端设备及电子设备的具体例子]
图11A至图11C是终端设备及电子设备的具体例子。
图11A示出终端设备550A及电子设备500A。终端设备550A和电子设备500A都具有无线通信功能。
终端设备550A是被用作智能手机的便携式信息终端设备。终端设备550A包括框体570、通信部574及显示装置575。在此,示出通信部574兼作通信部573的情况的例子。也就是说,通信部574具有通过网络与服务器等进行通信的功能及与电子设备500A进行通信的功能的双方。图11A示出操作终端设备550A的用户的右手530R。
另外,电子设备500A可以参照图8A的结构。电子设备500A与终端设备550A的无线通信可以在通信部574与通信部558间进行。
在图11A中,具有对耳机579输出声音的功能。在此,示出具有通过无线通信将声音信息从终端设备550A输出到耳机579的功能的例子。注意,不局限于此,也可以将声音信息从电子设备500A输出到耳机579。
图11B所示的终端设备550B被用作手表型便携式信息终端。终端设备550B包括框体570、显示装置575、通信部573、通信部574及表带578。另外,图11B示出用户的右手530R及左手530L。终端设备550B与电子设备500B可以通过通信部573及通信部558进行无线通信。
电子设备500B具有利用骨传导的声音输出功能。在此,示出通过穿戴构件505的振动利用骨传导向用户提供声音的例子。
图11C所示的终端设备550C被用作游戏机。终端设备550C至少在框体570内包括通信部574及控制部571。通信部574兼作通信部573。另外,图11C示出控制器580。控制器580具有无线通信功能并与终端设备550C连接。
终端设备550C包括处理器及存储等。用户可以通过在终端设备550C启动应用来玩各种游戏内容。另外,终端设备550C除了游戏内容之外,还可以执行视频播放应用、图像播放应用、音乐播放应用、网页浏览器等的应用。另外,终端设备550C可以被用作个人计算机。
注意,在此示出使用控制器580的例子,但是在通过使用电子设备500C的照相机的手势控制享受游戏时也可以不使用控制器580。
电子设备500C包括有线耳机579。耳机579通过电缆与穿戴构件505连接。
注意,电子设备与终端设备的组合不局限于图11A至图11C所示的组合。就是说,例如电子设备500A可以与终端设备550A、终端设备550B和终端设备550C中的任一个连接。
如此,电子设备500与终端设备550可以以有线或无线的方式进行通信。因此,电子设备500可以将生成用来显示在显示装置511及显示装置521上的影像内容(图像数据)的功能转移到终端设备550。另外,可以将对电子设备500包括的多个照相机所拍摄的数据及各种传感器所取得的数据进行处理的功能转移到终端设备550。如此,通过将需要高运算能力的处理交给终端设备550,可以简化电子设备500的结构,由此容易实现低成本化、轻量化及小型化。
例如,在进行虹膜识别时,既可以在电子设备500的内部结束处理,又可以仅在电子设备500进行摄像而使用终端设备550进行识别处理。具体而言,电子设备500也可以将由电子设备500的照相机533取得的用户的眼睛及其附近的图像数据输出到终端设备550,终端设备550的控制部571也可以对照储存在终端设备550的存储部572等中的真正的用户识别数据来进行识别。
另外,也可以不在电子设备500及终端设备550进行需要高运算能力的处理而在通过网络连接的服务器进行该处理。上述处理也被称为瘦客户机(thin client),在用户一侧(客户一侧)的终端(在此为电子设备500及终端设备550)仅执行有限的处理,应用程序的执行及管理等高级处理在服务器一侧执行,因此可以减小客户一侧的终端的处理规模。由此,除了电子设备500以外终端设备550中也不需要具有高运算性能的运算装置,因此容易实现低成本化、轻量化及小型化。
例如,在进行AR显示及VR显示时,需要利用头部追踪功能及眼球追踪功能进行生成符合头部动作及视线动作的影像的处理,可以由服务器进行该处理。在执行这种处理时,通过使用高速且低延迟的第五代移动通信系统(通称5G),可以无限减少延迟,可以减轻由于影像慢于头部动作及眼睛动作导致的所谓的VR眩晕(VRsickness),所以是优选的。
[电子设备的工作方法]
接着,参照流程图对图4所示的电子设备500的工作方法的一个例子进行说明。图12示出流程图。图12所示的流程图是电子设备500启动时的工作方法的流程图。图12所示的流程图包括步骤S01至步骤S09。
在步骤S01,开始处理。此时,电子设备500处于电源开启状态。
在步骤S02,穿戴电子设备500。控制部551根据加速度传感器的输出数据、各种照相机的拍摄数据等取得处于穿戴了电子设备500的状态的信息。
在步骤S03,开合传感器553取得框体501的开合状态,将该信息输出到控制部551。
在步骤S04,照相机533拍摄用户的眼睛,将拍摄数据输出到控制部551。
在步骤S05,控制部551根据拍摄数据执行识别处理。例如,控制部551可以使用拍摄数据执行虹膜识别的识别处理。具体而言,对照所拍摄的虹膜的图像的特征点和预先保持在存储部552中的真正的用户的虹膜的特征点,来判断是否为同一人物。然后,在步骤S06,在识别(识别成功)时进入步骤S07。
在步骤S06,在没有识别时返回步骤S04。另外,也可以在识别失败了指定次数时执行发出警告等的处理。
在步骤S07,在框体501处于打开状态时进入步骤S08,在框体501处于闭合状态时进入步骤S09。
在步骤S08,执行AR模式。具体而言,在显示装置521上显示图像。
在步骤S09,执行VR模式。具体而言,在显示装置511上显示图像。
注意,只要在步骤S02之后且在步骤S07之前,就可以在任何时序执行步骤S03。另外,也可以与其他步骤同时执行步骤S03。
接着,示出包括图10等所示的电子设备500及终端设备550的结构的工作方法的例子。图13所示的流程图是电子设备500启动时的工作方法的流程图。图13所示的流程图包括步骤S11至步骤S19。
在步骤S11,开始处理。此时,电子设备500处于电源开启状态。另外,电子设备500与终端设备550处于连接状态。
在步骤S12,穿戴电子设备500。控制部551或控制部571根据加速度传感器的输出数据、各种照相机的拍摄数据等取得处于穿戴了电子设备500的状态的信息。
在步骤S13,开合传感器553取得框体501的开合状态,将该信息输出到控制部551。控制部551将该信息通过通信部558输出到终端设备550的控制部571。
在步骤S14,照相机533拍摄用户的眼睛,将拍摄数据输出到控制部551。
在步骤S15,控制部551或控制部571根据拍摄数据执行识别处理。例如,控制部551或控制部571可以使用拍摄数据执行虹膜识别的识别处理。具体而言,对照所拍摄的虹膜的图像的特征点和预先保持在存储部572等中的真正的用户的虹膜的特征点,来判断是否为同一人物。然后,在步骤S16,在识别(识别成功)时进入步骤S17。
在步骤S16,在没有识别时返回步骤S14。另外,也可以在识别失败了指定次数时执行发出警告等的处理。
在步骤S17,在框体501处于打开状态时进入步骤S18,在框体501处于闭合状态时进入步骤S19。
在步骤S18,执行AR模式。具体而言,在显示装置521上显示图像。
在步骤S19,执行VR模式。具体而言,在显示装置511上显示图像。
注意,只要在步骤S12之后且在步骤S17之前,就可以在任何时序执行步骤S13。另外,也可以与其他步骤同时执行步骤S13。
以上是对工作方法的例子的说明。
[图像的例子]
以下,说明利用本发明的一个方式的显示系统用户可以经验的操作的例子以及可以向用户显示的图像的例子。
图14A示出用户540在穿戴电子设备500的状态下进行手势操作的情况。另外,用户540在口袋中装有终端设备550。电子设备500与终端设备550处于通信状态。此时,电子设备500的框体处于打开状态,所以用户540可以看到以AR模式显示的图像。注意,在只使用电子设备500的情况下,用户540不一定必须持有终端设备550及收纳终端设备550的口袋。
图14B示出图14A所示的用户540的视野560的例子。在视野560中,以与地板、墙壁、门等现实的室内风景重叠的方式示出图像信息561。在此,作为图像信息561示出模仿智能手机或平板终端的屏幕的图像。
用户可以如操作智能手机那样操作看起来是浮在空中的图像信息561,所以可以使用而不会感到不适。另外,如图14C所示,通过操作图像信息561的端部,可以将图像信息561从纵长状态转为横长状态。
图15A示出用户540在穿戴电子设备500的状态下准备吃葡萄的情况。此时,电子设备500的框体处于打开状态,所以用户540可以看到以AR模式显示的图像。
图15B示出用户540的视野560的例子。电子设备500可以根据葡萄果肉的摄像信息判断该果实是甜的,并且以与现实的果实重叠的方式对其附上颜色来作为标记示出。另外,用户的视野内显示有示出选出的果实的信息的图像信息562,视野的外周显示有用作菜单图标的图像563等。
图15C示出用户540在穿戴电子设备500的状态下进行手势操作的情况。此时,电子设备500的框体是闭合状态,所以用户540可以看到以VR模式显示的图像。
图15D示出用户540的视野560的例子。用户使用显示在虚拟空间中的物体564进行三维建模(构型)。视野560中显示的右手540R及左手540L是与用户540的右手及左手进行相同动作的图像。通过对物体564进行抓住、捏住、拉动、扭曲等各种操作来使物体564变形,由此可以进行构型。另外,通过按下菜单图标565,可以使用刀子、刮刀等构型工具。
如此,本发明的一个方式的电子设备500可以在一个器件中体验AR模式和VR模式的双方。再者,电子设备500可以通过框体的开合这样极其简单的方法切换AR模式和VR模式。
本实施方式所示的结构例子及对应该结构例子的附图等的至少一部分可以与其他结构例子或附图等适当地组合。
本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。
(实施方式2)
以下参照附图说明可用于实施方式1所示的电子设备的显示装置的显示装置的结构例子。
图16A是可以应用于实施方式1所例示的电子设备的显示装置的显示装置10A的立体图。显示装置10A可以应用于显示装置511及显示装置521。
显示装置10A包括衬底11及衬底12。显示装置10A包括由设置在衬底11与衬底12之间的元件构成的显示部13。显示部13是显示装置10A中的显示图像的区域。显示部13包括多个像素230。像素230包括像素电路51及发光元件61(未图示)。
当将像素230配置为1920×1080个像素的矩阵状时,可以实现以所谓全高清(也称为“2K分辨率”、“2K1K”或“2K”等)的分辨率能够显示的显示部13。另外,例如,当将像素230配置为3840×2160个像素的矩阵状时,可以实现能够以所谓超高清(也称为“4K分辨率”、“4K2K”或“4K”等)的分辨率进行显示的显示部13。另外,例如,当将像素230配置为7680×4320个像素的矩阵状时,可以实现能够以所谓超高清(也称为“8K分辨率”、“8K4K”或“8K”等)的分辨率进行显示的显示部13。通过增加像素230,也可以实现以16K、甚至为32K的分辨率进行显示的显示部13。
另外,显示部13的像素密度(清晰度)优选为1000ppi以上且10000ppi以下。例如,可以为2000ppi以上且6000ppi以下,也可以为3000ppi以上且5000ppi以下。
注意,对显示部13的屏幕比例(纵横比)没有特别的限制。显示部13例如可以对应于1:1(正方形)、4:3、16:9、16:10等各种屏幕比例。
另外,在本说明书等中,有时可以将“元件”换称为“器件”。例如,可以将显示元件、发光元件及液晶元件分别换称为显示器件、发光器件及液晶器件。
显示装置10A可以从外部经过端子部14被输入各种信号及电源电位而使用设置在显示部13中的显示元件进行图像显示。作为显示元件可以使用各种元件。典型的是,可以使用有机EL元件及LED元件等具有发射光的功能的发光元件、液晶元件或MEMS(MicroElectro Mechanical Systems)元件等。
衬底11与衬底12之间设置有多个层,各层中设置有用来进行电路工作的晶体管或发射光的显示元件。多个层中设置有具有控制显示元件的工作的功能的像素电路、具有控制像素电路的功能的驱动电路、具有控制驱动电路的功能的功能电路等。
图16B是示意性地示出设置在衬底11与衬底12之间的各层的结构的立体图。
衬底11上设置有层20。层20包括驱动电路30、功能电路40及输入输出电路80。层20包括在沟道形成区域22中包含硅的晶体管21(也称为Si晶体管)。衬底11例如是硅衬底。硅衬底的热传导性比玻璃衬底高,所以是优选的。通过将驱动电路30、功能电路40及输入输出电路80设置在同一层中,可以缩短电连接驱动电路30、功能电路40与输入输出电路80的布线。由此,用来使功能电路40控制驱动电路30的控制信号的充放电时间变短,而可以降低功耗。另外,输入输出电路80向功能电路40及驱动电路30供应信号所需的充放电时间变短,而可以降低功耗。
晶体管21例如可以为在沟道形成区域中包含单晶硅的晶体管(也称为“c-Si晶体管”)。尤其是,当作为在层20中设置的晶体管使用在沟道形成区域中包含单晶硅的晶体管时,可以增大该晶体管的通态电流。由此,可以高速地驱动层20所包括的电路,所以是优选的。此外,因为Si晶体管可以通过沟道长度为3nm以上且10nm以下的微型加工来形成,所以可以实现显示部与CPU、应用处理器或GPU等加速器等被设置为一体的显示装置10A。
另外,层20也可以设置有在沟道形成区域中包含多晶硅的晶体管(也称为“Poly-Si晶体管”)。作为多晶硅也可以使用低温多晶硅(LTPS:LowTemperaturePoly Silicon)。在沟道形成区域中包含LTPS的晶体管也被称为“LTPS晶体管”。另外,层20也可以设置有OS晶体管。
作为驱动电路30可以使用移位寄存器、电平转换器、反相器、锁存器、模拟开关及逻辑电路等各种电路。驱动电路30例如包括栅极驱动电路、源极驱动电路等。此外,还可以包括运算电路、存储电路、电源电路等。由于可以以与显示部13重叠的方式配置栅极驱动电路、源极驱动电路及其他电路,因此与排列地配置上述电路及显示部13的情况相比,可以使显示装置10A的显示部13的外围的非显示区域(也称为边框)的宽度极小,而可以实现显示装置10A的小型化。
功能电路40例如具有作为应用处理器的功能,该应用处理器用来控制显示装置10A中的各电路并生成用于各电路的控制的信号。另外,功能电路40也可以包括GPU等用来校正图像数据的电路以及CPU。另外,功能电路40也可以包括具有作为接口的功能的LVDS(Low Voltage Differential Signaling:低压差分信号)电路、MIPI(MobileIndustryProcessorInterface:移动产业处理器接口)电路及D/A(Digital to Analog:模拟数字)转换电路等,该接口用来从显示装置10A的外部接收图像数据等数据。另外,功能电路40也可以包括用来压缩、拉伸图像数据的电路及电源电路等。
层20上设置有层50。层50包括具有多个像素电路51的像素电路群55。层50也可以设置有OS晶体管。像素电路51也可以以包括OS晶体管的方式被构成。层50可以以层叠在层20上的方式设置。
层50也可以设置有Si晶体管。例如,像素电路51也可以以包括在沟道形成区域中包含单晶硅或多晶硅的晶体管的方式被构成。作为多晶硅也可以使用LTPS。例如,也可以在其他衬底上形成层50来将其与层20贴合在一起。
例如,像素电路51也可以由使用不同的半导体材料的多种晶体管构成。在像素电路51由使用不同的半导体材料的多种晶体管构成的情况下,也可以按每个晶体管的种类将上述晶体管设置在彼此不同的层中。例如,在像素电路51由Si晶体管及OS晶体管构成的情况下,也可以以重叠的方式设置Si晶体管和OS晶体管。通过以重叠的方式设置晶体管,像素电路51的占有面积得到减小。因此,可以提高显示装置10A的清晰度。注意,有时将组合LTPS晶体管和OS晶体管的结构称为LTPO。
作为OS晶体管的晶体管52,优选使用在沟道形成区域54中包括包含铟、元素M(元素M是铝、镓、钇或锡)和锌中的至少一个的氧化物的晶体管。这种OS晶体管具有关态电流极低的特性。因此,尤其是在作为设置在像素电路中的晶体管使用OS晶体管时,可以长期间保持写入到像素电路的模拟数据,所以是优选的。
层50上设置有层60。层60上设置有衬底12。衬底12优选为由具有透光性的衬底或具有透光性的材料构成的层。层60设置有多个发光元件61。另外,层60可以以层叠在层50上的方式设置。作为发光元件61,例如可以使用有机电致发光元件(也称为“有机EL元件”)等。但是,发光元件61不限定于此,例如也可以使用由无机材料构成的无机EL元件。注意,有时将“有机EL元件”和“无机EL元件”统称为“EL元件”。发光元件61也可以包含量子点等无机化合物。例如,通过将量子点用于发光层,可以将该量子点用作发光材料。
如图16B所示,本发明的一个方式的显示装置10A可以具有层叠发光元件61、像素电路51和驱动电路30及功能电路40的结构,所以可以大幅度地提高像素的开口率(有效显示面积比)。例如,可以使像素的开口率为40%以上且小于100%,优选为50%以上且95%以下,更优选为60%以上且95%以下。此外,能够极高密度地配置像素电路51,由此可以使像素具有极高的清晰度。例如,显示装置10A的显示部13(层叠有像素电路51和发光元件61的区域)可以以20000ppi以下或30000ppi以下且2000ppi以上、优选为3000ppi以上、更优选为5000ppi以上、进一步优选为6000ppi以上的清晰度配置像素。
这种显示装置10A清晰度极高,因此适合用于头戴显示器等VR用设备或眼镜型AR用设备。例如,因为显示装置10A具有清晰度极高的显示部,所以在透过透镜等光学构件观看显示装置10A的显示部的结构中,即使用透镜放大显示部也用户不能看到像素,由此可以实现具有高度沉浸感的显示。
当将显示装置10A用作可穿戴VR用显示装置或AR用显示装置时,可以将显示部13的对角尺寸设定为0.1英寸以上且5.0英寸以下,优选为0.5英寸以上且2.0英寸以下,更优选为1英寸以上且1.7英寸以下。例如,也可以将显示部13的对角尺寸设定为1.5英寸或1.5英寸附近。通过将显示部13的对角尺寸设定为2.0英寸以下,可以以曝光装置(典型的是扫描装置)的一次曝光处理进行处理,所以可以提高制造工艺的生产率。
另外,根据本发明的一个方式的显示装置10A也可以应用于可穿戴电子设备以外的设备。此时,显示部13的对角尺寸也可以大于2.0英寸。另外,也可以根据显示部13的对角尺寸适当地选择用于像素电路51的晶体管的结构。例如,在将单晶Si晶体管用于像素电路51时,显示部13的对角尺寸优选为0.1英寸以上且3英寸以下。另外,在将LTPS晶体管用于像素电路51时,显示部13的对角尺寸优选为0.1英寸以上且30英寸以下,更优选为1英寸以上且30英寸以下。另外,在将LTPO用于像素电路51时,显示部13的对角尺寸优选为0.1英寸以上且50英寸以下,更优选为1英寸以上且50英寸以下。另外,在将OS晶体管用于像素电路51时,显示部13的对角尺寸优选为0.1英寸以上且200英寸以下,更优选为50英寸以上且100英寸以下。
单晶Si衬底的大型化非常难,因此使用单晶Si晶体管的显示装置非常难以实现大型化。另外,当将LTPS晶体管用于显示装置时在制造工序中使用激光晶化装置,因此难以对应于大型化(典型的是对角尺寸为大于30英寸的屏幕尺寸)。另一方面,OS晶体管不受在制造工序中使用激光晶化装置等的限制,或者可以以较低的工艺温度(典型的是450℃以下)制造,因此还可以对应于具有较大面积(典型的是对角50英寸以上且100英寸以下)的显示装置。另外,LTPO可以对应于使用LTPS晶体管时和使用OS晶体管时之间的对角尺寸(典型的是1英寸以上且50英寸以下)。
参照图17说明驱动电路30及功能电路40的具体结构例子。图17是示出在显示装置10A中使像素电路51、驱动电路30与功能电路40连接的多个布线以及显示装置10A内的总线等的方框图。
在图17所示的显示装置10A中,多个像素电路51以矩阵状配置在层50中。
另外,在图17所示的显示装置10A中,层20配置有驱动电路30、功能电路40及输入输出电路80。驱动电路30例如包括源极驱动电路31、数字模拟转换电路(DAC:Digital toAnalog Converter)32、放大电路35、栅极驱动电路33及电平转换器34。功能电路40例如包括存储装置41、GPU(AI加速器)42、EL校正电路43、时序控制器44、CPU45、传感控制器46及电源电路47。功能电路40具有作为应用处理器的功能。
输入输出电路80对应于LVDS(LowVoltageDifferential Signaling:低电压差分信号)等传输方式,输入输出电路80具有将通过端子部14被输入的控制信号及图像数据等分配到驱动电路30及功能电路40的功能。另外,输入输出电路80具有通过端子部14将显示装置10A的信息输出到外部的功能。
另外,在图17所示的显示装置10A中例示出驱动电路30所包括的电路及功能电路40所包括的电路都与总线BSL电连接的结构。
源极驱动电路31例如具有向像素230所包括的像素电路51发送图像数据的功能。因此,源极驱动电路31通过布线SL与像素电路51电连接。注意,也可以设置多个源极驱动电路31。
数字模拟转换电路32例如具有将被后述GPU、校正电路等进行数字处理的图像数据转换为模拟数据的功能。转换为模拟数据的图像数据被运算放大器等放大电路35放大,而通过源极驱动电路31被发送到像素电路51。注意,也可以向源极驱动电路31、数字模拟转换电路32及像素电路51依次发送图像数据。另外,数字模拟转换电路32及放大电路35也可以包括在源极驱动电路31中。
栅极驱动电路33例如具有在显示电路51中选择图像数据的发送对象的像素电路的功能。因此,栅极驱动电路33通过布线GL与像素电路51电连接。注意,也可以以对应于源极驱动电路31的方式设置多个栅极驱动电路33。
电平转换器34例如具有将向源极驱动电路31、数字模拟转换电路32、栅极驱动电路33等输入的信号转换为适当的电平的功能。
存储装置41例如具有储存显示在像素电路51上的图像数据的功能。注意,存储装置41可以具有作为数字数据或模拟数据储存图像数据的结构。
另外,当在存储装置41中储存图像数据时,优选作为存储装置41使用非易失性存储器。此时,作为存储装置41例如可以使用NAND型存储器等。
另外,当在存储装置41中储存GPU42,EL校正电路43,CPU45等所产生的暂时数据时,优选作为存储装置41使用易失性存储器。此时,作为存储装置41例如可以使用SRAM(Static Random Access Memory:静态随机存取存储器)、DRAM(Dynamic Random AccessMemory:动态随机存取存储器)等。
GPU42例如具有进行用来将从存储装置41读出的图像数据输出到像素电路51的处理的功能。尤其是,由于GPU42具有进行并行流水线处理的结构,所以能够高速地处理输出到像素电路51上的图像数据。另外,GPU42还可以被用作用来对被编码的图像进行复制的译码器。
另外,功能电路40也可以包括能够提高显示装置10A的显示品质的多个电路。作为该电路,例如也可以设置校正电路(调色、调光),其中检测显示装置10A所显示的图像的颜色不均匀,校正该颜色不均匀而实现最合适的图像。例如,在将使用有机EL的发光器件用作显示元件时,也可以在功能电路40中设置根据该发光器件的特性校正图像数据的EL校正电路。功能电路40例如包括EL校正电路43。
另外,上述所说明的图像校正也可以利用人工智能。例如,也可以对流过像素电路的电流(或施加到像素电路的电压)进行监视及取得,由图像传感器等取得显示的图像,将电流(或电压)和图像用作人工智能的运算(例如,人工神经网络等)的输入数据,基于其输出结果判断该图像要不要校正。
另外,人工智能的运算可以不但应用于图像校正而且应用于提高图像数据的分辨率的上转换处理。作为一个例子,在图17的GPU42中示出用来进行各种校正运算的方块(颜色不均匀校正电路42a、上转换电路42b等)。
用于图像数据的上转换处理的算法可以选自Nearest neighbor法、Bilinear法、Bicubic法、RAISR(Rapid and Accurate Image Super-Resolution)法、ANR(AnchoredNeighborhoodRegression)法、A+法、SRCNN(Super-Resolution ConvolutionalNeural Network)法等中。
作为上转换处理,也可以按每个根据注视点决定的区域改变用于上转换处理的算法。例如,用虽处理速度慢但精度高的算法进行注视点及注视点附近的区域的上转换处理,用虽处理速度快但精度低的算法进行该区域之外的区域的上转换处理,即可。通过采用该结构,可以缩短上转换处理所需的时间。另外,可以降低上转换处理所需的功耗。
另外,除了上转换处理之外,也可以进行降低图像数据的分辨率的下转换处理。在图像数据的分辨率大于显示部13的分辨率时,有时图像数据的一部分没有显示在显示部13上。此时,通过进行下转换处理,可以将该图像数据整体显示在显示部13上。
时序控制器44例如具有控制显示图像的驱动频率(帧频、帧率或刷新频率等)的功能。例如,当在显示装置10A上显示静态图像时,通过使用时序控制器44降低驱动频率,可以降低显示装置10A的功耗。
CPU45例如具有进行操作系统的执行、数据的控制、各种运算及程序的执行等通用处理的功能。CPU45例如具有进行如下指令的功能,即存储装置41中的图像数据的写入工作或读出工作、图像数据的校正工作、对于后述传感器的工作等的指令。另外,例如,CPU45也可以具有向功能电路40所包括的电路中的至少一个发送控制信号的功能。
传感控制器46例如具有控制传感器的功能。另外,在图17中,作为用来与该传感器电连接的布线,示出布线SNCL。
该传感器例如可以为能够设置在显示部13中的触摸传感器。或者,该传感器例如可以为照度传感器。
电源电路47例如具有生成向像素电路51、驱动电路30及功能电路40等供应的电压的功能。注意,电源电路47也可以具有选择要供应电压的电路的功能。例如,在显示静态图像的期间,通过使电源电路47停止向CPU45、GPU42等供应电压,可以降低显示装置10A整体的功耗。
如上所述,本发明的一个方式的显示装置可以具有层叠显示元件、像素电路、驱动电路和功能电路40的结构。由于可以以与像素电路重叠的方式配置作为外围电路的驱动电路及功能电路并可以使边框的宽度极小,因此可以实现显示装置的小型化。另外,本发明的一个方式的显示装置通过采用层叠各电路的结构可以缩短连接各电路之间的布线,因此可以实现显示装置的轻量化。另外,本发明的一个方式的显示装置可以包括像素的清晰度得到提高的显示部,因此可以实现显示品质优异的显示装置。
<显示模块的结构例子>
接着,说明包括显示装置10A的显示模块的结构例子。
图18A至图18C是显示模块70的立体图。在显示模块70中,显示装置10A的端子部14具有FPC74(FPC:Flexible printed circuit)。FPC74具有在由绝缘体构成的薄膜中包括布线的结构。另外,FPC74具有柔性。FPC74被用作用来从外部将视频信号、控制信号及电源电位等供应到显示装置10A的布线。另外,也可以在FPC74上安装IC。
图18B所示的显示模块70具有在印刷电路板71上包括显示装置10A的结构。印刷电路板71具有在由绝缘体构成的衬底的内部或表面或者内部和表面包括布线的结构。
在图18B所示的显示模块70中,显示装置10A的端子部14通过引线73与印刷电路板71的端子部72电连接。引线73可以通过引线键合来形成。此外,引线键合可以使用球键合(ballbonding)或楔键合(wedge bonding)。
此外,也可以在形成引线73后以树脂材料等覆盖引线73。注意,也可以以引线键合之外的方法使显示装置10A与印刷电路板71电连接。例如,也可以通过各向异性导电粘合剂或凸块等实现显示装置10A与印刷电路板71的电连接。
另外,在图18B所示的显示模块70中,印刷电路板71的端子部72与FPC74电连接。例如,在显示装置10A的端子部14所包括的电极的间距与FPC74所包括的电极的间距不同的情况下,也可以通过印刷电路板71使端子部14与FPC74电连接。具体而言,可以使用形成在印刷电路板71中的布线将端子部14所包括的多个电极的间隔(间距)改变为端子部72所包括的多个电极的间隔。也就是说,在端子部14所包括的电极的间距与FPC74所包括的电极的间距不同的情况下也可以实现两者电极的电连接。
另外,也可以在印刷电路板71中设置电阻器、电容元件、半导体元件等各种元件。
另外,如图18C所示的显示模块70那样,也可以使端子部72电连接于设置在印刷电路板71的底面(没有设置显示装置10A一侧的面)的连接部75。例如,通过作为连接部75采用插座方式连接部,可以容易进行显示模块70与其他设备的装卸。
<像素电路的结构例子>
图19A及图19B示出像素电路51的结构例子及连接于像素电路51的发光元件61。图19A是示出各元件的连接的图,图19B是示意性地示出包括驱动电路的层20、包括像素电路所包括的多个晶体管的层50和包括发光元件的层60的上下关系的图。
在图19A及图19B中作为一个例子示出的像素电路51包括晶体管52A、晶体管52B、晶体管52C及电容器53。晶体管52A、晶体管52B、晶体管52C可以使用OS晶体管构成。晶体管52A、晶体管52B、晶体管52C的各OS晶体管优选包括背栅电极,此时可以具有向背栅电极供应与栅电极相同的信号的结构或向背栅电极供应与栅电极不同的信号的结构。
晶体管52B包括与晶体管52A电连接的栅电极、与发光元件61电连接的第一电极以及与布线ANO电连接的第二电极。布线ANO是用来供应电位的布线,该电位用来给发光元件61提供电流。
晶体管52A包括与晶体管52B的栅电极电连接的第一端子、与被用作源极线的布线SL电连接的第二端子以及具有根据被用作栅极线的布线GL1的电位控制导通状态或非导通状态的功能的栅电极。
晶体管52C包括与布线V0电连接的第一端子、与发光元件61电连接的第二端子以及具有根据被用作栅极线的布线GL2的电位控制导通状态或非导通状态的功能的栅电极。布线V0是用来供应基准电位的布线,并是用来将流过像素电路51的电流输出到驱动电路30或功能电路40的布线。
电容器53包括与晶体管52B的栅电极电连接的导电膜以及与晶体管52C的第二电极电连接的导电膜。
发光元件61包括与晶体管52B的第一电极电连接的第一电极以及与布线VCOM电连接的第二电极。布线VCOM是用来供应电位的布线,该电位用来给发光元件61提供电流。
由此,可以根据供应到晶体管52B的栅电极的图像信号而控制发光元件61发射的光的强度。此外,根据通过晶体管52C供应的布线V0的基准电位可以抑制晶体管52B的栅极-源极间电位的不均匀。
此外,可以从布线V0输出可用于像素参数的设定的电流值。更具体而言,布线V0可以被用作将流过晶体管52B的电流或流过发光元件61的电流输出到外部的监控线。输出到布线V0的电流由源极跟随电路等转换为电压并输出到外部。或者,可以由A/D转换器等转换为数字信号并输出到功能电路40等。
在本发明的一个方式中说明的发光元件是指有机EL元件(也称为OLED(OrganicLight Emitting Diode))等自发光型显示元件。另外,电连接到像素电路的发光元件可以为LED(LightEmittingDiode:发光二极管)、微型LED、QLED(Quantum-dotLightEmittingDiode:量子点发光二极管)、半导体激光等自发光性的发光元件。
在图19B所例示的结构中,可以缩短电连接像素电路51和驱动电路30的布线,所以可以减小该布线的布线电阻。因此,可以高速地进行数据写入,所以显示装置10A可以高速地驱动。由此,即使增加显示装置10A中的像素电路51也可以确保充分的帧期间,可以提高显示装置10A的像素密度。另外,通过提高显示装置10A的像素密度,可以提高显示在显示装置10A上的图像的清晰度。例如,可以使显示装置10A的像素密度为1000ppi以上、5000ppi以上或者7000ppi以上。因此,显示装置10A例如可以为AR或VR用显示装置,可以将其适当地用于HMD等显示部与用户的距离近的电子设备。
注意,图19A及图19B示出一共包括三个晶体管的像素电路51的例子,但是本发明的一个方式不局限于此。以下,说明可用于像素电路51的像素电路的结构例子及驱动方法例子。
图20A所示的像素电路51A包括晶体管52A、晶体管52B及电容器53。另外,图20A示出连接于像素电路51A的发光元件61。另外,像素电路51A与布线SL、布线GL、布线ANO及布线VCOM电连接。像素电路51A具有从图19A所示的像素电路51中去除晶体管52C并将布线GL1及布线GL2替换为布线GL的结构。
在晶体管52A中,栅极与布线GL电连接,源极和漏极中的一方与布线SL电连接,另一方与晶体管52B的栅极及电容器C1的一方电极电连接。在晶体管52B中,源极和漏极中的一方与布线ANO电连接,另一方与发光元件61的阳极电连接。电容器C1的另一方电极与发光元件61的阳极电连接。发光元件61的阴极与布线VCOM电连接。
图20B所示的像素电路51B是对像素电路51A追加晶体管52C的结构。另外,像素电路51B与布线V0电连接。
图20C所示的像素电路51C是上述像素电路51A的晶体管52A及晶体管52B采用一对栅极彼此电连接的晶体管时的例子。另外,图20D所示的像素电路51D是在像素电路51B中采用该晶体管时的例子。因此,可以增大晶体管能够流过的电流。注意,在此示出所有晶体管采用一对栅极电连接的晶体管,但是不局限于此。另外,也可以采用包括一对栅极且该一对栅极分别与不同布线电连接的晶体管。例如,通过使用一方栅极与源极电连接的晶体管,可以提高可靠性。
图21A所示的像素电路51E具有对上述像素电路51B追加晶体管52D的结构。另外,像素电路51E与被用作栅极线的布线GL1、布线GL2及布线GL3电连接。注意,在本实施方式等中,有时将布线GL1、布线GL2及布线GL3总称为布线GL。因此,布线GL不局限为一个,有时为多个。
在晶体管52D中,栅极与布线GL3电连接,源极和漏极中的一方与晶体管52B的栅极电连接,另一方与布线V0电连接。另外,晶体管52A的栅极与布线GL1电连接,晶体管52C的栅极与布线GL2电连接。
通过同时使晶体管52C及晶体管52D处于导通状态,晶体管52B的源极及栅极成为相同电位,所以可以使晶体管52B处于非导通状态。由此,可以强制性地遮断流过发光元件61的电流。这种像素电路是在使用交替地设置显示期间及关灯期间的显示方法时优选的。
图21B所示的像素电路51F具有对上述像素电路51E追加电容器53A时的例子。电容器53A被用作保持电容器。
图21C所示的像素电路51G及图21D所示的像素电路51H分别是上述像素电路51E或像素电路51F使用包括一对栅极的晶体管时的例子。晶体管52A、晶体管52C、晶体管52D采用一对栅极彼此电连接的晶体管,晶体管52B采用一方栅极与源极电连接的晶体管。
接着,说明使用像素电路51E的显示装置的驱动方法的一个例子。注意,使用像素电路51F、51G及51H的显示装置也可以利用同样的驱动方法。
图22是使用像素电路51E的显示装置的驱动方法的时序图。在此示出第k行栅极线的布线GL1[k]、布线GL2[k]及布线GL3[k]以及第k+1行栅极线的布线GL1[k+1]、布线GL2[k+1]及布线GL3[k+1]的电位的推移。此外,图22示出向被用作源极线的布线SL供应信号的时序。
在此示出以将一个水平期间分为点亮期间和关灯期间的方式进行显示的驱动方法的例子。此外,第k行水平期间从第k+1行水平期间漂移栅极线的选择期间。
在第k行点亮期间,首先向布线GL1[k]及布线GL2[k]供应高电平电位,向布线SL供应源极信号。由此,晶体管52A和晶体管52C成为导通状态,从布线SL向晶体管52B的栅极写入与源极信号对应的电位。然后,通过向布线GL1[k]及布线GL2[k]供应低电平电位,晶体管52A和晶体管52C成为非导通状态,保持晶体管52B的栅极电位。
接着,在第k+1行点亮期间,通过与上述同样的工作写入数据。
接着,说明关灯期间。在第k行关灯期间,向布线GL2[k]和布线GL3[k]供应高电平电位。由此,晶体管52C和晶体管52D成为导通状态,所以在向晶体管52B的源极和栅极供应相同电位时,在晶体管52B中电流几乎没有流过。由此,发光元件61关灯。位于第k行的所有子像素关灯。第k行子像素直到下一个点亮期间为止维持关灯状态。
接着,在第k+1行的关灯期间,与上述同样地,第k+1行的所有子像素成为关灯状态。
如此,也可以将如下驱动方法称为占空驱动,即不是在一个水平期间中一直点亮而是在一个水平期间中设定关灯期间的驱动方法。通过利用占空驱动,可以减少显示动态图像时的余像,由此可以实现动态图像的显示性能高的显示装置。尤其是,在VR设备等中,通过减少余像,可以减轻所谓的VR眩晕。
可以将占空驱动中的相对于一个水平期间的点亮期间比率称为占空比。例如,“占空比为50%”意味着点亮期间和关灯期间的长度相等。注意,可以自由地设定占空比,例如可以在高于0%且为100%以下的范围内适当地进行调整。
另外,参照图23A及图23B说明与上述像素电路不同的结构。
图23A是像素230的方框图。图23A所示的像素包括开关晶体管、驱动晶体管、发光元件(LED)及存储电路MEM(存储器)。
存储电路MEM通过布线SL2及晶体管52A被供应数据DataW。当像素除了被供应图像数据Data以外还被供应数据DataW时,流过发光元件的电流增大,因此显示装置可以表现高亮度。
图23B是像素电路51I的具体电路图。
图23B所示的像素电路51I包括晶体管52w、晶体管52A、晶体管52B、晶体管52C、电容器53s及电容器53w。另外,图23B示出连接于像素电路51I的发光元件61。
晶体管52w被用作开关晶体管。晶体管52B被用作驱动晶体管。晶体管52w的源极和漏极中的一方与电容器53w的一方电极电连接。电容器53w的另一方电极与晶体管52A的源极和漏极中的一方电连接。晶体管52A的源极和漏极中的一方与晶体管52B的栅极电连接。晶体管52B的栅极与电容器53s的一方电极电连接。电容器53s的另一方电极与晶体管52B的源极和漏极中的一方电连接。晶体管52B的源极和漏极中的一方与晶体管52C的源极和漏极中的一方电连接。晶体管52C的源极和漏极中的一方与发光元件61的一方电极电连接。图23B所示的各晶体管包括与栅极电连接的背栅极,但是背栅极的连接方式不局限于此。另外,也可以在晶体管中不设置背栅极。
在此,将连接有电容器53w的另一个电极、晶体管52A的源极和漏极中的一个、晶体管52B的栅极及电容器53s的一个电极的节点称为节点NM。此外,将连接有电容器53s的另一个电极、晶体管52B的源极和漏极中的一个、晶体管52C的源极和漏极中的一个及发光元件61的一个电极的节点称为节点NA。
晶体管52w的栅极与布线GL1电连接。晶体管52C的栅极与布线GL1电连接。晶体管52A的栅极与布线GL2电连接。晶体管52w的源极和漏极中的另一个与布线SL1电连接。晶体管52C的源极和漏极中的另一个与布线V0电连接。晶体管52A的源极和漏极中的另一个与布线SL2电连接。注意,在本实施方式等中,有时将布线SL1及布线SL2总称为布线SL。因此,布线SL不局限为一个,有时为多个。
晶体管52B的源极和漏极中的另一方与布线ANO电连接。发光元件61的另一方电极与布线VCOM电连接。
布线GL1及GL2可以被用作用来控制晶体管的工作的信号线。布线SL1可以被用作对像素供应图像数据Data的信号线。此外,布线SL2可以被用作对存储电路MEM写入数据DataW的信号线。例如,布线SL2可以被用作对像素供应校正信号的信号线。布线V0被用作取得晶体管52B的电特性的监控线。此外,通过将特定电位从布线V0经过晶体管52C供应到电容器53s的另一个电极,可以使图像信号的写入稳定化。
晶体管52A及电容器53w构成存储电路MEM。节点NM是存储节点,通过使晶体管52A处于导通状态,可以将布线SL2所供应的数据DataW写入到节点NM。通过作为晶体管52A使用其关态电流极小的OS晶体管,可以长时间保持节点NM的电位。
在像素电路51I中,布线SL1所供应的图像数据Data通过晶体管52w被供应到电容器53w。晶体管52w的源极和漏极中的一方与节点NM电容耦合。因此,已被写入数据DataW的节点NM的电位根据图像数据Data变化。另外,节点NA与节点NM通过电容器53s电容耦合。因此,节点NA的电位根据数据DataW及图像数据Data变化。
另外,晶体管52w被用作决定是否被供应图像数据Data的选择晶体管。晶体管52C被用作决定是否使节点NA的电位等于布线V0的复位晶体管。
另外,本发明的一个方式的显示装置可以使用以与像素电路群55重叠的方式设置的功能电路40检测不良像素。通过使用该不良像素的信息,可以校正因不良像素引起的显示缺陷并进行正常的显示。
以下示出的校正方法的一部分或全部也可以由设在显示装置的外部的电路执行。另外,也可以由功能电路40执行校正方法的一部分并由设在显示装置的外部的电路执行该校正方法的其他一部分。
以下示出更具体的校正方法的例子。图24A为以下说明的校正方法的流程图。
首先,在步骤E1开始校正工作。
接着,在步骤E2,读出像素的电流。例如,可以以将电流输出到与像素电连接的监控线的方式驱动各像素。
在如下述显示装置10B等那样像素电路群55可分割为多个区划59时,可以对每个区划59一齐进行电流读出工作。通过将像素电路群55分割为多个区划59,可以以极短的时间进行所有像素的电流读出工作。
接着,在步骤E3,将读出的电流转换为电压。此时,在后面的处理使用数字信号的情况下,可以在步骤E3转换为数字数据。例如,通过使用模拟-数字转换电路(ADC),可以将模拟数据转换为数字数据。
接着,在步骤E4,根据所获取的数据获取各像素的像素参数。作为像素参数,例如可以举出驱动晶体管的阈值电压或场效应迁移率、发光元件的閾值电压、规定电压中的电流值等。
接着,在步骤E5,根据像素参数判断各像素是否为异常。例如,在像素参数值超过(或低于)规定阈值时,将该像素判断为异常像素。
作为异常,可以举出相对于输入的数据电位而言亮度明显偏低的暗点缺陷或亮度明显偏高的亮点缺陷等。
在步骤E5,可以识别并获取异常像素的地址及缺陷的种类。
接着,在步骤E6,进行校正处理。
使用图24B说明校正处理的一个例子。图24B示意性地示出3×3个以像素电路51和发光元件61为一组的像素。在此,将中央的像素设为具有暗点缺陷的像素151。在图24B中,示意性地示出像素151关灯而其附近的像素150以规定亮度点亮的状态。
暗点缺陷是指即使做出提高输入到像素的数据电位的校正,像素的亮度也不会达到正常亮度的缺陷。于是,如图24B所示,对暗点缺陷的像素151附近的像素150进行提高亮度的校正。由此,即使发生了暗点缺陷,也可以显示正常的图像。
注意,在缺陷为亮点缺陷的情况下,通过降低附近像素的亮度,可以使亮点缺陷变得不明显。
特别是,在具有高清晰度(例如1000ppi以上)的显示装置的情况下,由于很难将相邻的多个像素分开并查看,所以使用这种在附近的像素补充异常像素的校正方法是特别有效的。
另一方面,优选对发生暗点缺陷、亮点缺陷等异常的像素以不输入数据电位的方式进行校正。
如此,可以对各像素设定校正参数。通过将校正参数用于输入的图像数据,可以生成用来在显示装置10A上显示最佳图像的校正图像数据。
此外,不仅是异常像素及其附近的像素,由于在没有被判断为异常像素的像素中也存在像素参数的偏差,所以在显示图像时,有时会观察到起因于该偏差的不均匀。在此,可以对没有被判断为异常像素的像素设定校正参数,以消除(均衡化)像素参数的偏差。例如,可以根据一部分像素或所有像素的像素参数的中央值或平均值等设定基准值,对于规定像素的像素参数,将用来消除与基准值的差分的校正值设定为该像素的校正参数。
此外,作为异常像素附近的像素的校正数据,优选设定考虑了补充异常像素的校正量和消除像素参数的偏差的校正量两者的校正数据。
接着,在步骤E7,结束校正工作。
后面可以根据通过上述校正工作获取的校正数据和被输入的图像数据进行图像的显示。
注意,作为校正工作的步骤之一,也可以使用神经网络。在该神经网络中,例如可以根据通过机械学习得到的推测结果决定校正参数。例如,在使用神经网络决定校正参数时,即使不使用用来进行校正的详细算法,也可以进行高精度的校正,从而使异常像素不显眼。
以上是校正方法的说明。
<变形例子1>
图25A及图25B是作为显示装置10A的变形例子的显示装置10B的立体图。图25B是用来说明显示装置10B所包括的各层的结构的立体图。为了避免重复说明,主要说明与显示装置10A不同之处。
显示装置10B层叠有包括多个像素电路51的像素电路群55和驱动电路30。在显示装置10B中,像素电路群55被分割为多个区划59,驱动电路30被分割为多个区划39。多个区划39都包括源极驱动电路31及栅极驱动电路33。
图26A示出显示装置10B所包括的像素电路群55的结构例子。图26B示出显示装置10B所包括的驱动电路30的结构例子。区划59及区划39都被配置为m行n列(m及n都为1以上的整数)的矩阵状。在本说明书等中,将第1行第1列区划59表示为区划59[1,1],将第m行第n列区划59表示为区划59[m,n]。同样地,将第1行第1列区划39表示为区划39[1,1],将第m行第n列区划39表示为区划39[m,n]。图26A及图26B示出m及n分别为4及8的情况。也就是说,像素电路群55及驱动电路30各自被分割为32个。
多个区划59都包括多个像素电路51、多个布线SL及多个布线GL。在多个区划59的每一个中,多个像素电路51中的一个与多个布线SL中的至少一个及多个布线GL中的至少一个电连接。
区划59中的一个以与区划39中的一个重叠的方式设置(参照图26C)。例如,区划59[i,j](i为1以上且m以下的整数,j为1以上且n以下的整数)以与区划39[i,j]重叠的方式设置。区划39[i,j]所包括的源极驱动电路31[i,j]与区划59[i,j]所包括的布线SL电连接。区划39[i,j]所包括的栅极驱动电路33[i,j]与区划59[i,j]所包括的布线GL电连接。源极驱动电路31[i,j]及栅极驱动电路33[i,j]具有控制区划59[i,j]所包括的多个像素电路51的功能。
通过以重叠的方式设置区划59[i,j]与区划39[i,j],可以使区划59[i,j]所包括的像素电路51与区划39[i,j]所包括的源极驱动电路31及栅极驱动电路33的连接距离(布线长度)极短。其结果是,布线电阻及寄生电容得到减少,因此充放电所需的时间得到减少,而可以实现高速驱动。另外,可以降低功耗。另外,可以实现小型化及轻量化。
另外,显示装置10B具有每个区划39包括源极驱动电路31及栅极驱动电路33的结构。因此,可以按照对应于区划39的每个区划59分割显示部13来改写图像数据。例如,可以在显示部13中仅改写图像发生变化的区划的图像数据而保持图像没发生变化的区划的图像数据,而可以实现功耗的降低。
在本实施方式等中,将按每个区划59被分割的显示部13中的一个称为副显示部19。因此,也可以说副显示部19按每个区划39被分割。在参照图25及图26说明的显示装置10B中示出显示部13被分割为32个副显示部19的情况(参照图25A)。副显示部19包括多个图19等所示的像素230。具体而言,一个副显示部19包括具有多个像素电路51的区划59中的一个以及多个发光元件61。另外,一个区划39具有控制一个副显示部19所包括的多个像素230的功能。
另外,在显示装置10B中,可以通过功能电路40所包括的时序控制器44对每个副显示部19任意设定显示图像时的驱动频率。功能电路40具有控制多个区划39及多个区划59的每一个的工作的功能。也就是说,功能电路40具有控制被配置为矩阵状的多个副显示部19的每一个的驱动频率及工作时序的功能。另外,功能电路40具有进行副显示部之间的同步调整的功能。
另外,也可以在每个区划39中设置时序控制器441及输入输出电路442(参照图26D)。作为输入输出电路442,例如可以使用I2C(Inter-Integrated Circuit:集成电路总线)接口等。在图26中,将区划39[i,j]所包括的时序控制器441表示为时序控制器441[i,j]。另外,将区划39[i,j]所包括的输入输出电路442表示为输入输出电路442[i,j]。
例如,功能电路40向输入输出电路442[i,j]供应栅极驱动电路33[i,j]的扫描方向及驱动频率的设定信号以及降低分辨率时的图像数据省略像素数(在改写图像数据时不改写的像素数)等工作参数。源极驱动电路31[i,j]及栅极驱动电路33[i,j]根据该工作参数工作。
另外,在副显示部19包括下述受光元件的情况下,输入输出电路442向功能电路40输出被受光元件进行光电转换的信息。
在根据本发明的一个方式的电子设备的显示装置10B中,通过层叠像素电路51与驱动电路30并根据用户的视线动作使每个副显示部19的驱动频率不同,可以实现低功耗化。
图27A示出包括4行8列的副显示部19的显示部13。另外,图27A示出以注视点G为中心的第一区域S1至第三区域S3。CPU45将多个副显示部19的每一个分配为重叠于第一区域S1或第二区域S2的第一区29A和重叠于第三区域S3的第二区29B中的任一方。也就是说,CPU45将多个区划39的每一个分配为第一区29A或第二区29B。此时,重叠于第一区域S1或第二区域S2的第一区29A包括与注视点G重叠的区域。另外,第二区29B包括位于第一区29A的外侧的副显示部19(参照图27B)。
多个区划39的每一个所包括的驱动电路(源极驱动电路31及栅极驱动电路33)的工作被功能电路40控制。例如,第二区29B是与包括上述稳定注视视野、引导视野及辅助视野的第三区域S3重叠的区,即是用户的识别能力低的区。因此,即便在显示图像时使第二区29B在单位时间内的改写图像数据的次数(以下也称为“图像改写次数”)少于第一区29A,用户感觉到的实质上的显示品质(以下也称为“实质上的显示品质”)也几乎不降低。也就是说,即便使第二区29B所包括的副显示部19的驱动频率(也称为“第二驱动频率”)低于第一区29A所包括的副显示部19的驱动频率(也称为“第一驱动频率”),实质上的显示品质也几乎不降低。
在降低驱动频率时,可以降低显示装置的功耗。另一方面,在降低驱动频率时,显示品质也下降。尤其是,显示动态图像时的显示品质下降。根据本发明的一个方式,通过使第二驱动频率低于第一驱动频率,可以在降低用户的可见度较低的区的功耗的同时抑制实质上的显示品质的下降。根据本发明的一个方式,可以同时实现显示品质的维持和功耗的降低。
第一驱动频率为30Hz以上且500Hz以下,优选为60Hz以上且500Hz以下即可。第二驱动频率优选为第一驱动频率以下,更优选为第一驱动频率的1/2以下,进一步优选为第一驱动频率的1/5以下。
另外,也可以在与第三区域S3重叠的副显示部19中将离第一区29A更远的区设为第三区29C(参照图27C),并也可以使第三区29C所包括的副显示部19的驱动频率(也称为“第三驱动频率”)低于第二区29B。第三驱动频率优选为第二驱动频率以下,更优选为第二驱动频率的1/2以下,进一步优选为第二驱动频率的1/5以下。通过使图像改写次数极少,可以进一步降低功耗。另外,根据需要也可以停止改写图像数据。通过停止改写图像数据,可以进一步降低功耗。
在利用这种驱动方法的情况下,优选将关态电流极低的晶体管用作构成像素电路51的晶体管。例如,优选将OS晶体管用作构成像素电路51的晶体管。OS晶体管的关态电流极低,所以该OS晶体管可以以长期间保持被供应到像素电路51的图像数据。尤其是,优选将OS晶体管用作晶体管52A。
另外,有时其亮度、对比度或色调等与之前的图像大不相同的图像显示在显示部13上,诸如显示在显示部13上的影像场景变化。在这种情况下,图像转换的时序在第一区29A与其驱动频率低于第一区29A的区之间发生偏差,因此这两个区之间的亮度、对比度或色调等大不相同,而有可能降低实质上的显示品质。在这样影像场景变化的情况等下,首先以与第一区29A相同的驱动频率还改写第一区29A以外的区的图像数据,然后降低第一区29A以外的区的驱动频率,即可。
另外,也可以在判断为注视点G的变动量超过一定量时以第一区29A相同的驱动频率还改写第一区29A以外的区的图像数据,并且在判断为其变动量为一定量以下时降低第一区29A以外的区的驱动频率。另外,在判断为注视点G的变动量较少时,也可以进一步降低第一区29A以外的区的驱动频率。
另外,在显示装置10B不包括作为暂时保持图像数据的存储装置的帧存储器的情况或者包括对应于显示部13整体的一个帧存储器的情况下,需要将第二驱动频率及第三驱动频率都设为第一驱动频率的整数分之一。
通过设置对应于多个副显示部19的每一个的帧存储器,可以将第二驱动频率及第三驱动频率设为不局限于第一驱动频率的整数分之一的任意值。通过将第二驱动频率及第三驱动频率设为任意值,可以提高驱动频率的设定自由度。因此,可以减少实质上的显示品质的降低。
图28是说明每个副显示部19包括帧存储器443的显示装置10B的结构例子的方框图。在图28中,输入输出电路80包括图像信息输入部461及时钟信号输入部462。另外,功能电路40包括图像数据暂时存储部463、工作参数设定部464、内部时钟信号生成部465、图像处理部466、存储器控制器467及多个帧存储器443。
多个帧存储器443中的一个具有保持显示在多个副显示部19中的一个上的图像数据的功能。例如,帧存储器443[1,1]具有保持显示在副显示部19[1,1]上的图像数据的功能。同样地,帧存储器443[m,n]具有保持显示在副显示部19[m,n]上的图像数据的功能。
另外,多个副显示部19中的一个与多个区划39中的一个电连接。在图28中,多个区划39的每一个包括源极驱动电路31、栅极驱动电路33、时序控制器441及输入输出电路442。
显示在显示部13上的图像数据以及显示装置10B的工作参数从外部被供应到图像信息输入部461。时钟信号从外部被供应到时钟信号输入部462。另外,该时钟信号通过时钟信号输入部462被供应到内部时钟信号生成部465。
内部时钟信号生成部465具有使用从外部供应的时钟信号生成在显示装置10B中使用的时钟信号(也称为“内部时钟信号”)的功能。内部时钟信号被供应到图像数据暂时存储部463、工作参数设定部464、存储器控制器467、区划39等,用来使构成显示装置10B的各电路等的工作时序同步。
通过图像信息输入部461输入的图像数据被供应到图像数据暂时存储部463。另外,通过图像信息输入部461输入的工作参数被供应到工作参数设定部464。
图像数据暂时存储部463保持被供应的图像数据而使该图像数据与内部时钟信号同步并将其供应到图像处理部466。通过设置图像数据暂时存储部463,可以消除从外部供应图像数据的时序与在显示装置10B内部对该图像数据进行处理的时序的错开。
工作参数设定部464具有保持被供应的工作参数的功能。工作参数具有决定多个副显示部19的每一个的驱动频率、扫描方向、分辨率设定等的信息。
图像处理部466具有对图像数据暂时存储部463所保持的图像数据进行运算处理的功能。例如,具有对图像数据进行对比度调整、亮度调整及伽马校正等的功能。另外,图像处理部466具有按每个副显示部19分割图像数据暂时存储部463所保持的图像数据的功能。
存储器控制器467具有控制多个帧存储器443的工作的功能。按每个副显示部19被图像处理部466分割的图像数据储存在多个帧存储器443中。另外,多个帧存储器443具有对应于各帧存储器443的区划39所输出的读出要求信号(read)向区划39供应图像数据的功能。
另外,如图29所示,也可以将存储装置41用作帧存储器443。也就是说,存储装置41也可以储存按每个副显示部19被分割的图像数据。
另外,帧存储器443也可以设置在功能电路40以外之处。另外,帧存储器443也可以设置在显示装置10B以外的半导体装置中。
注意,对显示部13设定的区不局限于第一区29A、第二区29B及第三区29C这三个区,也可以对显示部13设定四个以上的区。通过对显示部13设定多个区并逐渐地降低驱动频率,可以进一步减少实质上的显示品质的降低。
另外,也可以对显示在第一区29A上的图像进行上述上转换处理。通过在第一区29A上显示被上转换处理的图像,可以提高显示品质。另外,也可以对显示在第一区29A以外的区上的图像进行上述上转换处理。通过在第一区29A以外的区上显示被上转换处理的图像,可以进一步减少降低第一区29A以外的区的驱动频率时的实质上的显示品质的降低。
另外,也可以以高精度算法对显示在第一区29A上的图像进行上转换处理并以低精度算法对显示在第一区29A以外的区上的图像进行上转换处理。在此情况下也可以进一步减少降低第一区29A以外的区的驱动频率时的实质上的显示品质的降低。
另外,通过在改写每个副显示部19的图像数据时一齐改写所有副显示部19的图像数据,可以实现高速改写。也就是说,通过在改写每个区划39的图像数据时一齐改写所有区划39的图像数据,可以实现高速改写。
一般而言,在采用线序驱动的情况下,源极驱动电路在栅极驱动电路选择一行像素时对一行所有像素一齐写入图像数据。例如,在显示部13不被分割为副显示部19并具有4000×2000个像素的分辨率的情况下,源极驱动电路需要在栅极驱动电路选择一行像素时对4000个像素写入图像数据。在帧频为120Hz的情况下,1帧时间约为8.3msec。因此,栅极驱动电路需要在约为8.3msec间选择2000行像素,选择一行像素的时间,即对每个像素写入图像数据的时间约为4.17μsec。也就是说,显示部的分辨率越高或帧频越高,越难以确保足以改写图像数据的时间。
在本实施方式所例示的显示装置10B中,显示部13在行方向上被分割为四个。由此,对一个副显示部19中的每个像素写入图像数据所需的时间可以为不分割显示部13的情况的四倍。根据本发明的一个方式,在帧频为240Hz、甚至为360Hz的情况下也可以容易确保改写图像数据的时间,因此可以实现显示品质高的显示装置。
另外,在本实施方式所例示的显示装置10B中,因为显示部13在行方向上被分割为四个,所以电连接源极驱动电路与像素电路的布线SL的长度变为四分之一。因此,布线SL的电阻值及寄生电容都变为四分之一,可以缩短图像数据的写入(改写)所需的时间。
再者,在本实施方式所例示的显示装置10B中,因为显示部13在列方向上被分割为八个,所以电连接栅极驱动电路与像素电路的布线GL的长度变为八分之一。因此,布线GL的电阻值及寄生电容都变为八分之一,信号的劣化及延迟得到改善,容易确保改写图像数据的时间。
根据本发明的一个方式的显示装置10B容易确保足以写入图像数据的时间,所以可以实现显示图像的高速改写。因此,可以实现显示品质高的显示装置。尤其是,可以实现在显示动态图像的方面优异的显示装置。
<变形例子2>
图30A及图30B是作为显示装置10A的变形例子的显示装置10C的立体图。显示装置10C也是显示装置10B的变形例子。图30B是用来说明显示装置10C所包括的各层的结构的立体图。为了避免重复说明,主要说明与显示装置10A及显示装置10B不同之处。
包括多个像素电路51的像素电路群55、驱动电路30(30a至30d)、功能电路40及端子部14也可以设置在同一层中。在显示装置10C中,像素电路群55、驱动电路30、功能电路40及端子部14设置在层20中。通过将像素电路群55、驱动电路30及功能电路40设置在同一层中,可以缩短电连接它们的布线。因此,布线电阻及寄生电容得到降低,功耗也得到降低。
例如,在作为用于显示装置10C的晶体管使用c-Si晶体管的情况下,可以将单晶硅衬底用作层20而设置像素电路群55、驱动电路30、功能电路40及端子部14。通过将单晶硅衬底用作层20,可以省略衬底11。因此,可以实现显示装置10C的轻量化。另外,可以降低显示装置10C的生产成本。因此,显示装置10C的生产率得到提高。
注意,用于显示装置10C的晶体管不局限于c-Si晶体管。作为用于显示装置10C的晶体管可以使用Poly-Si晶体管或OS晶体管等各种晶体管。
另外,在图30A及图30B所示的显示装置10C中,显示部13由被配置为m行n列的矩阵状的副显示部19构成。因此,像素电路群55可以分为被配置为m行n列的矩阵状的区划59。图31是层20的俯视布局图。图31示出m为4且n为8时的区划59。
在显示装置10C中,驱动电路30被分开为驱动电路30a、驱动电路30b、驱动电路30c及驱动电路30d这些四个区域而设置。驱动电路30a、驱动电路30b、驱动电路30c及驱动电路30d设置在像素电路群55的外侧。具体而言,在像素电路群55的外周四边中,第一边一侧设置有驱动电路30a,隔着像素电路群55与第一边相对的第三边一侧设置有驱动电路30c,第二边一侧设置有驱动电路30b,并且隔着像素电路群55与第二边相对的第四边一侧设置有驱动电路30d。
驱动电路30a及驱动电路30c各自包括16个栅极驱动电路33。驱动电路30b及驱动电路30d各自包括16个源极驱动电路31。栅极驱动电路33中的一个与区划59中的一个所包括的多个像素电路51电连接。源极驱动电路31中的一个与区划59中的一个所包括的多个像素电路51电连接。
在图31中,将电连接于区划59[1,1]的栅极驱动电路33表示为栅极驱动电路33[1,1],将电连接于区划59[1,1]的源极驱动电路31表示为源极驱动电路31[1,1]。同样地,将电连接于区划59[4,8]的栅极驱动电路33表示为栅极驱动电路33[4,8],将电连接于区划59[4,8]的源极驱动电路31表示为源极驱动电路31[4,8]。
另外,驱动电路30a包括栅极驱动电路33[1,1]至栅极驱动电路33[1,4]、栅极驱动电路33[2,1]至栅极驱动电路33[2,4]、栅极驱动电路33[3,1]至栅极驱动电路33[3,4]以及栅极驱动电路33[4,1]至栅极驱动电路33[4,4]。另外,驱动电路30b包括源极驱动电路31[1,1]至源极驱动电路31[1,8]以及源极驱动电路31[2,1]至源极驱动电路31[2,8]。另外,驱动电路30c包括栅极驱动电路33[1,5]至栅极驱动电路33[1,8]、栅极驱动电路33[2,5]至栅极驱动电路33[2,8]、栅极驱动电路33[3,5]至栅极驱动电路33[3,8]以及栅极驱动电路33[4,5]至栅极驱动电路33[4,8]。另外,驱动电路30d包括源极驱动电路31[3,1]至源极驱动电路31[3,8]以及源极驱动电路31[4,1]至源极驱动电路31[4,8]。
设置在层20中的像素电路群55、驱动电路30及功能电路40的配置方式不局限于图31所示的结构。例如,也可以采用图32所示的结构。在图32中,驱动电路30被分开为驱动电路30a及驱动电路30b这些两个区域而设置。例如,驱动电路30a设置有32个栅极驱动电路33(栅极驱动电路33[1,1]至栅极驱动电路33[4,8]),驱动电路30b设置有32个源极驱动电路31(源极驱动电路31[1,1]至源极驱动电路31[4,8])。
在根据本发明的一个方式的显示装置10B及显示装置10C中例示出了将显示部13分割为32个副显示部19的情况。但是,根据本发明的一个方式的显示装置10B及显示装置10C的显示部13并不需被分割为32个,也可以被分割为16个、64个或128个等。在增大显示部13的分割数时,可以进一步减少用户感觉到的实质上的显示品质的降低。
(实施方式3)
在本实施方式中,说明可用于本发明的一个方式的电子设备的显示装置的结构例子。以下所示的显示装置可用于上述实施方式1的显示装置511及显示装置521等。
本发明的一个方式是包括发光元件(也称为发光器件)的显示装置。显示装置包括发光颜色不同的两个以上的发光元件。发光元件各自包括一对电极及该一对电极间的EL层。发光元件优选为有机EL元件(有机电致发光元件)。发光颜色不同的两个以上的发光元件各自包括包含不同发光材料的EL层。例如,通过包括分别发射红色(R)、绿色(G)或蓝色(B)的光的三种发光元件,可以实现全彩色显示装置。
在制造包括发光颜色不同的多个发光元件的显示装置时,需要将至少包含发光材料的层(发光层)分别形成为岛状。已知在分别形成EL层的一部分或全部时,利用使用金属掩模等荫罩的蒸镀法形成岛状有机膜的方法。然而,这方法由于金属掩模的精度、金属掩模与衬底的错位、金属掩模的挠曲以及蒸气散射等所导致的沉积了的膜的轮廓变大等的各种影响,而岛状有机膜的形状及位置与设计时的形状及位置产生偏差,难以实现显示装置的高清晰化及高开口率化。此外,在蒸镀中,有时因层的轮廓模糊而端部的厚度变小。就是说,有时根据位置而岛状发光层的厚度不同。另外,当制造大型、高分辨率或高清晰的显示装置时,有如下担扰:由于金属掩模的低尺寸精度及热等所引起的变形,制造成品率下降。因此,已进行如下对策:通过采用Pentile排列等特殊像素排列方式而模拟地提高清晰度(也称为像素密度)。
注意,在本说明书等中,岛状是指在同一工序中形成的使用同一材料的两个以上的层物理分离的状态。例如,岛状发光层是指该发光层与相邻的发光层物理分离的状态。
在本发明的一个方式中,不使用高精细金属掩模(FMM)等荫罩而利用光刻法将EL层加工为微细图案。因此,可以实现目前难以实现的具有高清晰度和高开口率的显示装置。另外,由于可以分别制造EL层,所以可以实现非常鲜明、对比度高且显示品质高的显示装置。另外,例如,也可以使用金属掩模和光刻法的双方将EL层加工为微细图案。
另外,可以物理性地分离EL层的一部分或全部。由此,可以抑制经由相邻的发光元件共通使用的层(也称为公共层)的发光元件间的泄漏电流。因此,可以防止因非意图性的发光而发生的串扰,从而可以实现对比度极高的显示装置。尤其是,可以实现低亮度下电流效率高的显示装置。
本发明的一个方式也可以实现组合白色发光的发光元件和滤色片的显示装置。在此情况下,可以将相同结构的发光元件用于发射不同颜色的光的像素(子像素)中的各发光元件,因此所有层都可以用作公共层。并且,通过光刻法分离各EL层的一部分或全部。由此,可以抑制经由公共层的泄漏电流而可以实现对比度高的显示装置。尤其是,在具有隔着导电性高的中间层层叠多个发光层的串联结构的元件中,可以有效地防止经由该中间层的泄漏电流,所以可以实现兼具高亮度、高清晰度及高对比度的显示装置。
并且,优选设置至少覆盖岛状发光层的侧面的绝缘层。该绝缘层也可以覆盖岛状EL层的顶面的一部分。该绝缘层优选使用对水及氧具有阻挡性的材料。例如,可以使用不容易使水或氧扩散的无机绝缘膜。由此,可以抑制EL层的劣化而可以实现可靠性高的显示装置。
另外,在相邻的两个发光元件间有不设置有各发光元件的EL层的区域(凹部)。在以覆盖该凹部的方式形成公共电极或者公共电极及公共层的情况下,有时发生公共电极因EL层端部的台阶而分断的现象(也称为断开),导致EL层上的公共电极被绝缘。于是,优选采用使用用作平坦化膜的树脂层填充位于相邻的两个发光元件间的局部性的台阶的结构(也称为LFP:Local Filling Planarization)。该树脂层被用作平坦化膜。由此,可以抑制公共层或公共电极的断开而可以实现可靠性高的显示装置。
以下,参照附图说明本发明的一个方式的显示装置的更具体的结构例子。
[结构例子1]
图33A示出本发明的一个方式的显示装置100的俯视示意图。显示装置100在衬底101上包括多个呈现红色的发光元件110R、多个呈现绿色的发光元件110G及多个呈现蓝色的发光元件110B。在图33A中为了便于区别各发光元件,在各发光元件的发光区域内附上符号R、G、B。
发光元件110R、发光元件110G及发光元件110B都以矩阵状排列。图33A示出同一颜色的发光元件在一个方向上排列的所谓条纹排列。注意,发光元件的排列方法不局限于此,还可以使用S条纹排列、Delta排列、拜耳排列、锯齿形(zigzag)排列等排列方法,也可以使用Pentile排列、Diamond排列等。
作为发光元件110R、发光元件110G及发光元件110B,例如优选使用OLED(OrganicLightEmittingDiode)或QLED(Quantum-dotLight Emitting Diode)。作为EL元件含有的发光物质,可以举出发射荧光的物质(荧光材料)、发射磷光的物质(磷光材料)及呈现热活化延迟荧光的物质(热活性化延迟荧光(Thermallyactivateddelayedfluorescence:TADF)材料)。作为EL元件所包含的发光物质,除了有机化合物之外还可以使用无机化合物(量子点材料等)。
另外,图33A示出与公共电极113电连接的连接电极111C。连接电极111C被供应用来对公共电极113供应的电位(例如,阳极电位或阴极电位)。连接电极111C设置在发光元件110R等排列的显示区域的外侧。
连接电极111C可以沿着显示区域的外周设置。例如,既可以沿着显示区域的外周的一个边设置,又可以横跨显示区域的外周的两个以上的边设置。就是说,在从平面看时,在显示区域的形状为长方形的情况下,连接电极111C的形状可以为带状(长方形)、L字状、“冂”字状(方括号状)或四角形等。
图33B、图33C分别是对应于图33A中的点划线A1-A2及点划线A3-A4的截面示意图。图33B示出发光元件110R、发光元件110G及发光元件110B的截面示意图,图33C示出连接电极111C与公共电极113连接的连接部140的截面示意图。
发光元件110R包括像素电极111R、有机层112R、公共层114及公共电极113。发光元件110G包括像素电极111G、有机层112G、公共层114及公共电极113。发光元件110B包括像素电极111B、有机层112B、公共层114及公共电极113。公共层114和公共电极113共同设置在发光元件110R、发光元件110G及发光元件110B中。
发光元件110R所包括的有机层112R包含至少发射红色光的发光有机化合物。发光元件110G所包括的有机层112G包含至少发射绿色光的发光有机化合物。发光元件110B所包括的有机层112B包含至少发射蓝色光的发光有机化合物。有机层112R、有机层112G及有机层112B各自也可以被称为EL层,至少包括包含发光有机化合物的层(发光层)。
以下,在说明发光元件110R、发光元件110G及发光元件110B之间共同的内容时有时将其称为发光元件110进行说明。同样地,在说明有机层112R、有机层112G及有机层112B等用字母进行区别的构成要素之间共同的内容时,有时用省略字母的符号进行说明。
有机层112及公共层114可以分别独立地包括电子注入层、电子传输层、空穴注入层和空穴传输层中的一个以上。例如,有机层112从像素电极111一侧层叠有空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层的叠层结构,并且公共层114包括电子注入层。
像素电极111R、像素电极111G及像素电极111B都设置在每个发光元件中。另外,公共电极113及公共层114设置为各发光元件共用的连续的层。作为各像素电极和公共电极113中的任一方使用对可见光具有透光性的导电膜且另一方使用具有反射性的导电膜。通过使各像素电极具有透光性且使公共电极113具有反射性可以实现底面发射型(底部发射结构)的显示装置,与此相反,通过使各像素电极具有反射性且使公共电极113具有透光性可以实现顶面发射型(顶部发射结构)的显示装置。另外,通过使各像素电极和公共电极113的双方具有透光性,也可以实现双面发射型(双面发射结构)的显示装置。
在公共电极113上以覆盖发光元件110R、发光元件110G及发光元件110B的方式设置保护层121。保护层121具有防止水等杂质从上方扩散到各发光元件的功能。
像素电极111的端部优选具有锥形形状。在像素电极的端部具有锥形形状时,沿着像素电极侧面设置的有机层112也具有锥形形状。通过使像素电极的侧面具有锥形形状,可以提高沿着像素电极的侧面设置的EL层的覆盖性。另外,在像素电极的侧面具有锥形形状时,容易通过洗涤等的处理去除制造工序中的异物(例如,也称为尘埃或微粒等),所以是优选的。
注意,在本说明书等中,锥形形状是指构成要素的侧面的至少一部分相对于衬底面倾斜地设置的形状。例如,优选具有倾斜的侧面和衬底面所形成的角(也称为锥角)小于90°的区域。
有机层112利用光刻法被加工为岛状。因此,有机层112在其端部具有顶面与侧面所成的角近于90°的形状。另一方面,使用FMM(Fine MetalMask,高精细金属掩模)等形成的有机膜的厚度有越接近端部越减薄的倾向,例如距端部1μm以上且10μm以下的范围中形成为坡状,因此难以区别顶面与侧面。
相邻的两个发光元件间设置有绝缘层125、树脂层126、层128。
在相邻的两个发光元件间,各有机层112的侧面隔着树脂层126彼此相对。树脂层126位于相邻的两个发光元件间且以填充各有机层112的端部和两个有机层112间的区域的方式设置。树脂层126的顶面具有平滑的凸状形状,以覆盖树脂层126的顶面的方式设置公共层114及公共电极113。
树脂层126被用作填充位于相邻的两个发光元件间的台阶的平坦化膜。通过设置树脂层126,可以防止公共电极113因有机层112的端部的台阶被分断的现象(也称为断开)导致有机层112上的公共电极被绝缘。树脂层126也可以被称为LFP(LocalFillingPlanarization)层。
作为树脂层126,可以适合使用包含有机材料的绝缘层。例如,作为树脂层126可以使用丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、环氧树脂、亚胺树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺酰胺树脂、硅酮树脂、硅氧烷树脂、苯并环丁烯类树脂、酚醛树脂及上述树脂的前体等。另外,作为树脂层126,也可以使用聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚甘油、普鲁兰、水溶性纤维素或者醇可溶性聚酰胺树脂等有机材料。
另外,作为树脂层126,也可以使用感光性树脂。作为感光性树脂也可以使用光致抗蚀剂。感光性树脂可以使用正型材料或负型材料。
树脂层126也可以包含吸收可见光的材料。例如,树脂层126本身可以由吸收可见光的材料构成,树脂层126也可以包含吸收可见光的颜料。作为树脂层126,例如可以使用如下树脂:可用作透过红色、蓝色或绿色的光且吸收其他光的滤色片的树脂;或者作为颜料包含碳黑且用作黑矩阵的树脂;等。
绝缘层125以与有机层112的侧面接触的方式设置。另外,绝缘层125以覆盖有机层112的上端部的方式设置。另外,绝缘层125以其一部分与衬底101的顶面接触的方式设置。
绝缘层125位于树脂层126与有机层112间且被用作防止树脂层126接触于有机层112的保护膜。在有机层112与树脂层126接触时,有可能由于形成树脂层126时使用的有机溶剂等而有机层112被溶解。因此,如本实施方式所示,通过在有机层112与树脂层126间设置绝缘层125,可以保护有机层的侧面。
绝缘层125可以为包含无机材料的绝缘层。作为绝缘层125,可以使用氧化绝缘膜、氮化绝缘膜、氧氮化绝缘膜及氮氧化绝缘膜等无机绝缘膜。绝缘层125可以为单层结构,也可以为叠层结构。作为氧化绝缘膜,可以举出氧化硅膜、氧化铝膜、氧化镁膜、铟镓锌氧化物膜、氧化镓膜、氧化锗膜、氧化钇膜、氧化锆膜、氧化镧膜、氧化钕膜、氧化铪膜及氧化钽膜等。作为氮化绝缘膜,可以举出氮化硅膜及氮化铝膜等。作为氧氮化绝缘膜,可以举出氧氮化硅膜、氧氮化铝膜等。作为氮氧化绝缘膜,可以举出氮氧化硅膜、氮氧化铝膜等。尤其是,通过将利用ALD法形成的氧化铝膜、氧化铪膜等氧化金属膜或者氧化硅膜等无机绝缘膜用于绝缘层125,可以形成针孔少且保护EL层的功能优异的绝缘层125。
注意,在本说明书等中,“氧氮化物”是指在其组成中氧含量多于氮含量的材料,而“氮氧化物”是指在其组成中氮含量多于氧含量的材料。例如,在记载为“氧氮化硅”时指在其组成中氧含量多于氮含量的材料,而在记载为“氮氧化硅”时指在其组成中氮含量多于氧含量的材料。
绝缘层125可以利用溅射法、CVD法、PLD法、ALD法等形成。绝缘层125优选利用覆盖性良好的ALD法形成。
另外,也可以通过在绝缘层125与树脂层126之间设置反射膜(例如,包含选自银、钯、铜、钛和铝等中的一个或多个的金属膜)而使上述反射膜反射发光层所发射的光。由此,可以提高光提取效率。
层128是用来在蚀刻有机层112时保护有机层112的保护层(也称为掩模层、牺牲层)的一部分残留的部分。层128可以使用可用于上述绝缘层125的材料。尤其是,在层128及绝缘层125使用相同材料时可以共同使用用来加工的装置等,所以是优选的。
尤其是,由于在利用ALD法形成的氧化铝膜、氧化铪膜等氧化金属膜或氧化硅膜等无机绝缘膜中针孔少,所以保护EL层的功能优异,因此可以适合用于绝缘层125及层128。
以覆盖公共电极113的方式设置保护层121。
保护层121例如可以具有至少包括无机绝缘膜的单层结构或叠层结构。作为无机绝缘膜,例如可以举出氧化硅膜、氧氮化硅膜、氮氧化硅膜、氮化硅膜、氧化铝膜、氧氮化铝膜、氧化铪膜等氧化物膜或氮化物膜。或者,作为保护层121也可以使用铟镓氧化物、铟锌氧化物、铟锡氧化物、铟镓锌氧化物等的半导体材料或导电材料。
作为保护层121也可以使用无机绝缘膜与有机绝缘膜的叠层膜。例如,优选在一对无机绝缘膜间夹持有机绝缘膜。另外,有机绝缘膜优选被用作平坦化膜。因此,可以使有机绝缘膜的顶面平坦,所以其上的无机绝缘膜的覆盖性提高,由此可以提高阻挡性。另外,保护层121的顶面变平坦,所以当在保护层121的上方设置结构物(例如,滤色片、触摸传感器的电极或透镜阵列等)时可以减少起因于下方结构的凹凸形状的影响,所以是优选的。
图33C示出连接电极111C与公共电极113电连接的连接部140。在连接部140中,在连接电极111C上,绝缘层125及树脂层126中设置有开口部。在该开口部中,连接电极111C与公共电极113电连接。
注意,图33C示出连接电极111C与公共电极113电连接的连接部140,但是也可以在连接电极111C上隔着公共层114设置公共电极113。尤其是,在作为公共层114使用载流子注入层的情况等下,用于该公共层114的材料的电阻率充分低且其厚度也很薄,所以在很多情况下公共层114位于连接部140也没有问题。由此,可以使用相同遮蔽掩模形成公共电极113及公共层114,所以可以降低制造成本。
以上说明显示装置的结构例子。
[像素的布局]
以下,主要说明与图33A不同的像素布局。对发光元件(子像素)的排列没有特别的限制,可以采用各种排列方法。
在从平面看时,作为子像素的形状,例如可以举出三角形、四角形(包括长方形、正方形)、五角形等多角形、这些多角形的带圆角的形状、椭圆形或圆形等。在此,子像素的形状相当于发光元件的发光区域的形状。
图34A所示的像素150采用S条纹排列。图34A所示的像素150由发光元件110a、110b、110c这三个子像素构成。例如,发光元件110a、发光元件110b及发光元件110c可以分别为蓝色的发光元件、红色的发光元件及绿色的发光元件。
图34B所示的像素150包括在从平面看时具有带圆角的近似梯形的形状的发光元件110a、具有带圆角的近似三角形的形状的发光元件110b以及具有带圆角的近似四角形或近似六角形的形状的发光元件110c。此外,发光元件110a的发光面积比发光元件110b大。如此,各发光元件的形状及尺寸可以分别独立决定。例如,包括可靠性高的发光元件的尺寸可以更小。例如,发光元件110a、发光元件110b及发光元件110c可以分别为绿色的发光元件、红色的发光元件及蓝色的发光元件。
图34C所示的像素124a、124b采用Pentile排列。图34C示出交替配置包括发光元件110a及发光元件110b的像素124a及包括发光元件110b及发光元件110c的像素124b的例子。例如,发光元件110a、发光元件110b及发光元件110c也可以分别为红色的发光元件、绿色的发光元件及蓝色的发光元件。
图34D及图34E所示的像素124a、124b采用Delta排列。像素124a在上行(第1行)包括两个发光元件(发光元件110a、110b),在下行(第2行)包括一个发光元件(发光元件110c)。像素124b在上行(第1行)包括一个发光元件(发光元件110c),在下行(第2行)包括两个发光元件(发光元件110a、110b)。例如,发光元件110a、发光元件110b及发光元件110c也可以分别为红色的发光元件、绿色的发光元件及蓝色的发光元件。
图34D示出在从平面看时各发光元件具有带圆角的近似四角形的形状的例子,图34E示出各发光元件具有圆形的形状的例子。
图34F示出各颜色的发光元件配置为锯齿形状的例子。具体而言,在俯视图中,在列方向上排列的两个发光元件(例如,发光元件110a及发光元件110b或发光元件110b及发光元件110c)的上边的位置不一致。例如,发光元件110a、发光元件110b及发光元件110c也可以分别为红色的发光元件、绿色的发光元件及蓝色的发光元件。
在光刻法中,被加工的图案越微细越不能忽视光的衍射所带来的影响,所以在通过曝光转移光掩模的图案时其忠实性变坏,难以将抗蚀剂掩模加工为所希望的形状。因此,即使光掩模的图案为矩形,也易于形成带圆角的图案。因此,从平面看发光元件的形状有时呈带圆角的多角形形状、椭圆形或圆形等。
再者,在本发明的一个方式的显示面板的制造方法中,使用抗蚀剂掩模将EL层加工为岛状。形成在EL层上的抗蚀剂膜需要以低于EL层的耐热温度的温度固化。因此,根据EL层的材料的耐热温度及抗蚀剂材料的固化温度而有时抗蚀剂膜的固化不充分。固化不充分的抗蚀剂膜在被加工时有时呈远离所希望的形状的形状。其结果是,从平面看EL层的形状有时呈带圆角的多角形形状、椭圆形或圆形等。例如,当要形成从平面看形状为正方形的抗蚀剂掩模时,有时形成圆形形状的抗蚀剂掩模而从平面看EL层的形状呈圆形。
为了使在从平面看时EL层的形状呈所希望的形状,也可以利用以设计图案与转移图案一致的方式预先校正掩模图案的技术(OPC(OpticalProximityCorrection:光学邻近效应修正)技术)。具体而言,在OPC技术中,对掩模图案上的图形角部等追加校正用图案。
以上说明了像素的布局。
本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。
(实施方式4)
在本实施方式中,说明可用于本发明的一个方式的电子设备的显示装置(显示面板)的其他结构例子。以下所示的显示装置(显示面板)可用于上述实施方式1的显示装置511及显示装置521等。
本实施方式的显示装置可以为高清晰的显示装置。例如,本发明的一个方式的显示装置可用于手表型及手镯型等的信息终端设备(可穿戴设备)的显示部以及头戴显示器等面向VR的设备及眼镜型的面向AR的设备等可戴在头部的可穿戴设备的显示部。
[显示模块]
图35A示出显示模块280的立体图。显示模块280包括显示装置200A及FPC290。注意,显示模块280所包括的显示面板不局限于显示装置200A,也可以是将在后面说明的显示装置200B至显示装置200F中的任一个。
显示模块280包括衬底291及衬底292。显示模块280包括显示部281。显示部281是显示图像的区域。
图35B示出衬底291一侧的结构的立体示意图。衬底291上层叠有电路部282、电路部282上的像素电路部283及该像素电路部283上的像素部284。此外,衬底291的不与像素部284重叠的部分上设置有用来连接到FPC290的端子部285。端子部285与电路部282通过由多个布线构成的布线部286电连接。
像素部284包括周期性地排列的多个像素284a。图35B的右侧示出一个像素284a的放大图。像素284a包括发射红色光的发光元件110R、发射绿色光的发光元件110G以及发射蓝色光的发光元件110B。
像素电路部283包括周期性地排列的多个像素电路283a。一个像素电路283a控制一个像素284a所包括的三个发光器件的发光。一个像素电路283a可以包括控制一个发光器件的发光的三个电路。例如,像素电路283a可以采用对于一个发光器件至少具有一个选择晶体管、一个电流控制用晶体管(驱动晶体管)和电容器的结构。此时,选择晶体管的栅极被输入栅极信号,源极被输入源极信号。由此,可以实现有源矩阵型显示面板。
电路部282包括用于驱动像素电路部283的各像素电路283a的电路。例如,优选包括栅极线驱动电路和源极线驱动电路中的一个或双方。此外,还可以具有运算电路、存储电路和电源电路等中的至少一个。另外,设置在电路部282中的晶体管也可以构成像素电路283a的一部分。就是说,也可以由像素电路部283所包括的晶体管及电路部282所包括的晶体管构成像素电路283a。
FPC290用作从外部向电路部282供应视频信号或电源电位等的布线。此外,也可以在FPC290上安装IC。
显示模块280可以采用像素部284的下侧重叠设置有像素电路部283和电路部282中的一个或双方的结构,所以可以使显示部281具有极高的开口率(有效显示面积比)。例如,显示部281的开口率可以为40%以上且低于100%,优选为50%以上且95%以下,更优选为60%以上且95%以下。此外,能够极高密度地配置像素284a,由此可以使显示部281具有极高的清晰度。例如,显示部281优选以2000ppi以上、更优选为3000ppi以上、进一步优选为5000ppi以上、更进一步优选为6000ppi以上且20000ppi以下或30000ppi以下的清晰度配置像素284a。
这种显示模块280非常清晰,所以适合用于头戴式显示器等VR用设备或眼镜型AR用设备。例如,因为显示模块280具有清晰度极高的显示部281,所以在透过透镜观看显示模块280的显示部的结构中,即使用透镜放大显示部也用户看不到像素,由此可以实现具有高度沉浸感的显示。此外,显示模块280还可以应用于具有相对较小型的显示部的电子设备。例如,适合用于手表型设备等可穿戴式电子设备的显示部。
[显示装置200A]
图36A所示的显示装置200A包括衬底301、发光元件110R、110G、110B、电容器240及晶体管310。
衬底301相当于图35A及图35B中的衬底291。
晶体管310是在衬底301中具有沟道形成区域的晶体管。作为衬底301,例如可以使用如单晶硅衬底等半导体衬底。晶体管310包括衬底301的一部分、导电层311、低电阻区域312、绝缘层313及绝缘层314。导电层311被用作栅电极。绝缘层313位于衬底301与导电层311之间,并被用作栅极绝缘层。低电阻区域312是衬底301中掺杂有杂质的区域,并被用作源极和漏极中的一个。绝缘层314覆盖导电层311的侧面。
此外,在相邻的两个晶体管310之间,以嵌入衬底301的方式设置有元件分离层315。
此外,以覆盖晶体管310的方式设置有绝缘层261,并绝缘层261上设置有电容器240。
电容器240包括导电层241、导电层245及位于它们之间的绝缘层243。导电层241用作电容器240的一个电极,导电层245用作电容器240的另一个电极,并且绝缘层243用作电容器240的介电质。
导电层241设置在绝缘层261上,并嵌入绝缘层254中。导电层241通过嵌入绝缘层261中的插头271与晶体管310的源极和漏极中的一个电连接。绝缘层243覆盖导电层241而设置。导电层245设置在隔着绝缘层243与导电层241重叠的区域中。
覆盖电容器240设置有绝缘层255a,绝缘层255a上设置有绝缘层255b,绝缘层255b上设置有绝缘层255c。
绝缘层255a、绝缘层255b及绝缘层255c可以适当地使用无机绝缘膜。例如,优选的是,作为绝缘层255a及绝缘层255c使用氧化硅膜,作为绝缘层255b使用氮化硅膜。由此,绝缘层255b可以用作蚀刻保护膜。虽然在本实施方式中示出绝缘层255c的一部分被蚀刻而设置有凹部的例子,但是也可以不在绝缘层255c中设置凹部。
绝缘层255c上设置有发光元件110R、发光元件110G及发光元件110B发光元件110R、发光元件110G及发光元件110B的结构可以参照实施方式1。
显示装置200A按每个发光颜色分别形成发光器件,所以低亮度的发光和高亮度的发光之间的色度变化小。另外,有机层112R、112G、112B彼此分离,所以即使采用高清晰显示面板也可以抑制在相邻的子像素间发生串扰。因此,可以实现高清晰且显示品质高的显示面板。
相邻的发光元件间的区域设置有绝缘层125、树脂层126及层128。
发光元件的像素电极111R、像素电极111G及像素电极111B通过嵌入于绝缘层255a、绝缘层255b及绝缘层255c中的插头256、嵌入于绝缘层254中的导电层241以及嵌入于绝缘层261中的插头271与晶体管310的源极和漏极中的一个电连接。绝缘层255c的顶面的高度与插头256的顶面的高度一致或大致一致。作为插头可以使用各种导电材料。
另外,发光元件110R、110G及110B上设置有保护层121。保护层121上由粘合层171贴合有衬底170。
相邻的两个像素电极111间不设置有覆盖像素电极111的顶面端部的绝缘层。因此,可以使相邻的发光元件间的间隔非常小。因此,可以实现高清晰或高分辨率的显示装置。
[显示装置200B]
图37所示的显示装置200B具有层叠有分别在半导体衬底中形成沟道的晶体管310A及晶体管310B的结构。注意,在后述的显示面板的说明中,有时省略说明与先前说明的显示面板同样的部分。
显示装置200B具有如下结构:贴合设置有晶体管310B、电容器240、发光器件的衬底301B与设置有晶体管310A的衬底301A。
这里,衬底301B的底面设置有绝缘层345,设置在衬底301A上的绝缘层261上设置有绝缘层346。绝缘层345、346为用作保护层的绝缘层,可以抑制杂质扩散到衬底301B及衬底301A。作为绝缘层345、346,可以使用能够用于保护层121或绝缘层332的无机绝缘膜。
衬底301B中设置有穿过衬底301B及绝缘层345的插头343。这里,优选覆盖插头343的侧面设置用作保护层的绝缘层344。
另外,衬底301B中绝缘层345的下侧设置有导电层342。导电层342嵌入于绝缘层335,导电层342及绝缘层335的底面被平坦化。另外,导电层342与插头343电连接。
另一方面,衬底301A在绝缘层346上设置有导电层341。导电层341嵌入于绝缘层336,导电层341及绝缘层336的顶面被平坦化。
作为导电层341及导电层342优选使用相同的导电材料。例如,可以使用包含选自Al、Cr、Cu、Ta、Ti、Mo、W中的元素的金属膜或以上述元素为成分的金属氮化物膜(氮化钛膜、氮化钼膜、氮化钨膜)等。尤其优选的是,作为导电层341及导电层342使用铜。由此,可以采用Cu-Cu(铜-铜)直接接合技术(通过彼此连接Cu(铜)的焊盘来进行电导通的技术)。
[显示装置200C]
图38所示的显示装置200C具有导电层341及导电层342通过凸块347接合的结构。
如图38所示,通过在导电层341与导电层342之间设置凸块347,可以使导电层341与导电层342电连接。凸块347例如可以使用包含金(Au)、镍(Ni)、铟(In)、锡(Sn)等的导电材料形成。此外,例如,有时作为凸块347使用焊料。此外,也可以在绝缘层345与绝缘层346之间设置粘合层348。此外,在设置凸块347时,也可以不设置绝缘层335及绝缘层336。
[显示装置200D]
图39所示的显示装置200D与显示装置200A的主要不同之处在于晶体管的结构。
晶体管320是在形成沟道的半导体层中使用金属氧化物(也称为氧化物半导体)的晶体管(OS晶体管)。
晶体管320包括半导体层321、绝缘层323、导电层324、一对导电层325、绝缘层326及导电层327。
衬底331相当于图35A及图35B中的衬底291。
在衬底331上设置有绝缘层332。绝缘层332用作阻挡层,该阻挡层防止水或氢等杂质从衬底331扩散到晶体管320且防止氧从半导体层321向绝缘层332一侧脱离。作为绝缘层332,例如可以使用与氧化硅膜相比氢或氧不容易扩散的膜诸如氧化铝膜、氧化铪膜、氮化硅膜等。
在绝缘层332上设置有导电层327,并以覆盖导电层327的方式设置有绝缘层326。导电层327用作晶体管320的第一栅电极,绝缘层326的一部分用作第一栅极绝缘层。绝缘层326中的至少接触半导体层321的部分优选使用氧化硅膜等氧化物绝缘膜。绝缘层326的顶面优选被平坦化。
半导体层321设置在绝缘层326上。半导体层321优选含有呈现半导体特性的金属氧化物(也称为氧化物半导体)膜。一对导电层325接触于半导体层321上并用作源电极及漏电极。
以覆盖一对导电层325的顶面及侧面以及半导体层321的侧面等的方式设置有绝缘层328,绝缘层328上设置有绝缘层264。绝缘层328被用作阻挡层,该阻挡层防止水或氢等杂质从绝缘层264等扩散到半导体层321以及氧从半导体层321脱离。作为绝缘层328,可以使用与上述绝缘层332同样的绝缘膜。
绝缘层328及绝缘层264中设置有到达半导体层321的开口。该开口的内部嵌入有接触于半导体层321的顶面的绝缘层323、以及导电层324。导电层324被用作第二栅电极,绝缘层323被用作第二栅极绝缘层。
导电层324的顶面、绝缘层323的顶面及绝缘层264的顶面被进行平坦化处理以它们的高度都一致或大致一致,并以覆盖它们的方式设置有绝缘层329及绝缘层265。
绝缘层264及绝缘层265被用作层间绝缘层。绝缘层329被用作阻挡层,该阻挡层防止水或氢等杂质从绝缘层265等扩散到晶体管320。绝缘层329可以使用与上述绝缘层328及绝缘层332同样的绝缘膜。
与一对导电层325中的一方电连接的插头274嵌入绝缘层265、绝缘层329及绝缘层264。在此,插头274优选具有覆盖绝缘层265、绝缘层329、绝缘层264及绝缘层328各自的开口的侧面及导电层325的顶面的一部分的导电层274a以及与导电层274a的顶面接触的导电层274b。此时,作为导电层274a,优选使用不容易扩散氢及氧的导电材料。
[显示装置200E]
图40所示的显示装置200E具有层叠有分别在形成沟道的半导体中含有氧化物半导体的晶体管320A及晶体管320B的结构。
晶体管320A、晶体管320B及其周边的结构可以参照上述显示装置200D。
注意,在此,采用层叠两个包括氧化物半导体的晶体管的结构,但是不局限于该结构。例如,也可以采用层叠三个以上的晶体管的结构。
[显示装置200F]
在图41所示的显示装置200F中,层叠有沟道形成于衬底301的晶体管310及形成沟道的半导体层含有金属氧化物的晶体管320。
以覆盖晶体管310的方式设置有绝缘层261,并且绝缘层261上设置有导电层251。此外,以覆盖导电层251的方式设置有绝缘层262,并且绝缘层262上设置有导电层252。导电层251及导电层252都被用作布线。此外,以覆盖导电层252的方式设置有绝缘层263及绝缘层332,并且绝缘层332上设置有晶体管320。此外,以覆盖晶体管320的方式设置有绝缘层265,并且在绝缘层265上设置有电容器240。电容器240与晶体管320通过插头274电连接。
晶体管320可以用作构成像素电路的晶体管。此外,晶体管310可以用作构成像素电路的晶体管或构成用来驱动该像素电路的驱动电路(栅极线驱动电路、源极线驱动电路)的晶体管。此外,晶体管310及晶体管320可以用作构成运算电路或存储电路等各种电路的晶体管。
借助于这种结构,在发光器件正下不但可以形成像素电路还可以形成驱动电路等,因此与在显示区域的周围设置驱动电路的情况相比,可以使显示面板小型化。
[显示装置200G]
在图42所示的显示装置200G中,层叠有沟道形成于衬底301的晶体管310、形成沟道的半导体层含有金属氧化物的晶体管320A及晶体管320B。
晶体管320A可以用作构成像素电路的晶体管。此外,晶体管310可以用作构成像素电路的晶体管或构成用来驱动该像素电路的驱动电路(栅极线驱动电路、源极线驱动电路)的晶体管。晶体管320B既可以用作构成像素电路的晶体管,也可以用作构成上述驱动电路的晶体管。此外,晶体管310、晶体管320A及晶体管320B可以用作构成运算电路或存储电路等各种电路的晶体管。
本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。
(实施方式5)
在本实施方式中,说明可用于本发明的一个方式的显示装置的发光器件(发光元件)。
在本说明书等中,有时将使用金属掩模或FMM制造的器件称为具有MM(MetalMask)结构的器件。此外,在本说明书等中,有时将不使用金属掩模或FMM制造的器件称为具有MML(Metal Mask Less)结构的器件。
在本说明书等中,有时将在发光波长不同的发光器件中至少分别制造发光层的结构称为SBS(Side By Side)结构。SBS结构由于可以按每个发光器件使材料及结构最优化,材料及结构的选择自由度得到提高,可以容易实现亮度及可靠性的提高。
在本说明书等中,有时将空穴或电子表示为“载流子”。具体而言,有时将空穴注入层或电子注入层称为“载流子注入层”,将空穴传输层或电子传输层称为“载流子传输层”,将空穴阻挡层或电子阻挡层称为“载流子阻挡层”。注意,上述载流子注入层、载流子传输层及载流子阻挡层有时无法根据截面形状或特性等明确地进行区分。另外,有时一个层兼具有载流子注入层、载流子传输层和载流子阻挡层中的两者或三者的功能。
在本说明书等中,发光器件(也称为发光元件)在一对电极间包括EL层。EL层至少包括发光层。在此,作为EL层所包括的层(也被称为功能层)可以举出发光层、载流子注入层(空穴注入层及电子注入层)、载流子传输层(空穴传输层及电子传输层)及载流子阻挡层(空穴阻挡层及电子阻挡层)等。
作为发光器件,例如优选使用OLED(OrganicLightEmittingDiode:有机发光二极管)、QLED(Quantum-dot Light Emitting Diode:量子点发光二极管)。作为发光器件含有的发光物质,例如可以举出发射荧光的物质(荧光材料)、发射磷光的物质(磷光材料)、呈现热活化延迟荧光的物质(热活化延迟荧光(Thermally activated delayed fluorescence:TADF)材料)及无机化合物(量子点材料等)。此外,作为发光器件,也可以使用Micro LED(Light Emitting Diode)等LED。
发光器件的发光颜色可以为红外、红色、绿色、蓝色、青色、品红色、黄色或白色等。此外,当发光器件具有微腔结构时,可以进一步提高颜色纯度。
如图43A所示,发光器件在一对电极(下部电极761及上部电极762)间包括EL层763。EL层763可以由层780、发光层771及层790等多个层构成。
发光层771至少包括发光物质(也被称为发光材料)。
在下部电极761及上部电极762分别为阳极及阴极的情况下,层780包括含有空穴注入性高的物质的层(空穴注入层)、含有空穴传输性高的物质的层(空穴传输层)和含有电子阻挡性高的物质的层(电子阻挡层)中的一个或多个。另外,层790包括含有电子注入性高的物质的层(电子注入层)、含有电子传输性高的物质的层(电子传输层)和含有空穴阻挡性高的物质的层(空穴阻挡层)中的一个或多个。在下部电极761及上部电极762分别为阴极及阳极的情况下,层780和层790的结构与上述反转。
包括设置在一对电极间的层780、发光层771及层790的结构可以被用作单一的发光单元,在本说明书等中将图43A的结构称为单结构。
另外,图43B示出图43A所示的发光器件所包括的EL层763的变形例子。具体而言,图43B所示的发光器件包括下部电极761上的层781、层781上的层782、层782上的发光层771、发光层771上的层791、层791上的层792及层792上的上部电极762。
在下部电极761及上部电极762分别为阳极及阴极的情况下,例如,层781、层782、层791及层792可以分别为空穴注入层、空穴传输层、电子传输层及电子注入层。另外,在下部电极761及上部电极762分别为阴极及阳极的情况下,层781、层782、层791及层792可以分别为电子注入层、电子传输层、空穴传输层及空穴注入层。通过采用这种层结构,可以高效地对发光层771注入载流子且可以提高发光层771中的载流子的再结合效率。
此外,如图43C及图43D所示,层780与层790之间设置有多个发光层(发光层771、772、773)的结构也是单结构的变形例子。注意,虽然图43C及图43D示出包括三层发光层的例子,但具有单结构的发光器件中的发光层可以为两层,也可以为四层以上。另外,具有单结构的发光器件也可以在两个发光层之间包括缓冲层。
另外,如图43E及图43F所示,在本说明书等中多个发光单元(发光单元763a及发光单元763b)隔着电荷产生层785(也称为中间层)串联连接的结构被称为串联结构。另外,也可以将串联结构称为叠层结构。通过采用串联结构,可以实现能够以高亮度发光的发光器件。此外,串联结构由于与单结构相比可以降低为了得到相同的亮度的电流,所以可以提高可靠性。
图43D及图43F示出显示装置包括重叠于发光器件的层764的例子。图43D示出层764重叠于图43C所示的发光器件的例子,图43F示出层764重叠于图43E所示的发光器件的例子。
作为层764可以使用颜色转换层和滤色片(着色层)中的一方或双方。
在图43C及图43D中,也可以将发射相同颜色的光的发光物质,甚至为相同发光物质用于发光层771、发光层772及发光层773。例如,也可以将发射蓝色光的发光物质用于发光层771、发光层772及发光层773。关于呈现蓝色光的子像素,可以提取发光器件所发射的蓝色光。关于呈现红色光的子像素及呈现绿色光的子像素,通过作为图43D所示的层764设置颜色转换层,可以使发光器件所发射的蓝色光转换为更长波长的光而提取为红色光或绿色光。
另外,也可以将发光颜色互不相同的发光物质用于发光层771、发光层772及发光层773。在发光层771、发光层772及发光层773各自所发射的光处于补色关系时,可以得到白色发光。例如,具有单结构的发光器件优选包括含有发射蓝色光的发光物质的发光层以及含有发射比蓝色波长长的可见光的发光物质的发光层。
例如,在具有单结构的发光器件包括三层发光层的情况下,优选包括含有发射红色(R)光的发光物质的发光层、含有发射绿色(G)光的发光物质的发光层以及发射蓝色(B)光的发光物质的发光层。作为发光层的叠层顺序,可以采用从阳极一侧依次层叠R、G、B的顺序或从阳极一侧依次层叠R、B、G的顺序等。此时,也可以在R与G或B之间设置缓冲层。
另外,例如在具有单结构的发光器件包括两层发光层的情况下,优选包括含有发射蓝色(B)光的发光物质的发光层以及含有发射黄色光的发光物质的发光层。有时将该结构称为BY单结构。
作为图43D所示的层764,也可以设置滤色片。在白色光透射滤色片时,可以得到所希望的颜色的光。
发射白色光的发光器件优选包含两种以上的发光物质。为了得到白色发光,选择各发光处于补色关系的两种以上的发光物质即可。例如,通过使第一发光层的发光颜色与第二发光层的发光颜色处于补色关系,可以得到在发光器件整体上以白色发光的发光器件。此外,包括三个以上的发光层的发光器件也是同样的。
在图43E及图43F中,也可以将发射相同颜色的光的发光物质,甚至为相同发光物质用于发光层771及发光层772。
例如,在呈现各颜色的光的子像素所包括的发光器件中,也可以将发射蓝色光的发光物质用于发光层771及发光层772。关于呈现蓝色光的子像素,可以提取发光器件所发射的蓝色光。另外,关于呈现红色光的子像素及呈现绿色光的子像素,通过作为图43F所示的层764设置颜色转换层,可以使发光器件所发射的蓝色光转换为更长波长的光而提取为红色光或绿色光。
另外,在将图43E或图43F所示的结构的发光器件用于呈现各颜色的子像素时,也可以根据子像素使用不同发光物质。具体而言,在呈现红色光的子像素所包括的发光器件中,也可以将发射红色光的发光物质用于发光层771及发光层772。同样地,在呈现绿色光的子像素所包括的发光器件中,也可以将发射绿色光的发光物质用于发光层771及发光层772。在呈现蓝色光的子像素所包括的发光器件中,也可以将发射蓝色光的发光物质用于发光层771及发光层772。可以说,具有这种结构的显示装置使用具有串联结构的发光器件并具有SBS结构。由此,具有串联结构及SBS结构的双方的优点。由此,可以实现高亮度发光而实现可靠性高的发光器件。
另外,在图43E及图43F中,也可以将发光颜色互不相同的发光物质用于发光层771及发光层772。在发光层771所发射的光和发光层772所发射的光处于补色关系时,可以得到白色发光。作为图43F所示的层764也可以设置滤色片。通过白色光透射滤色片,可以得到所希望的颜色的光。
注意,虽然图43E及图43F示出发光单元763a包括一层发光层771且发光单元763b包括一层发光层772的例子,但不局限于此。发光单元763a及发光单元763b各自也可以包括两层以上的发光层。
虽然图43E及图43F例示出包括两个发光单元的发光器件,但不局限于此。发光器件也可以包括三个以上的发光单元。
具体而言,可以举出图44A至图44C所示的发光器件的结构。
图44A示出包括三个发光单元的结构。注意,也可以将包括两个发光单元的结构及包括三个发光单元的结构分别称为两级串联结构及三级串联结构。
如图44A所示,多个发光单元(发光单元763a、发光单元763b及发光单元763c)隔着电荷产生层785彼此串联连接。另外,发光单元763a包括层780a、发光层771及层790a,发光单元763b包括层780b、发光层772及层790b,发光单元763c包括层780c、发光层773及层790c。
在图44A所示的结构中,发光层771、发光层772及发光层773优选各自包含发射相同颜色的光的发光物质。具体而言,可以采用如下结构:发光层771、发光层772及发光层773都包含红色(R)发光物质的结构(所谓R\R\R三级串联结构);发光层771、发光层772及发光层773都包含绿色(G)发光物质的结构(所谓G\G\G三级串联结构);或者发光层771、发光层772及发光层773都包含蓝色(B)发光物质的结构(所谓B\B\B三级串联结构)。
注意,包含各自发射相同颜色的发光物质的结构不局限于上述结构。例如,如图44B所示,也可以采用层叠包含多个发光物质的发光单元的串联型发光器件。在图44B中,多个发光单元(发光单元763a及发光单元763b)隔着电荷产生层785串联连接。另外,发光单元763a包括层780a、发光层771a、发光层771b及发光层771c以及层790a,发光单元763b包括层780b、发光层772a、发光层772b及发光层772c以及层790b。
在图44B所示的结构中,以发射处于补色关系的光的方式选择发光层771a、发光层771b及发光层771c的发光物质,来实现白色发光(W)。另外,以发射处于补色关系的光的方式选择发光层772a、发光层772b及发光层772c的发光物质,来实现白色发光(W)。也就是说,图44C所示的结构是W\W两级串联结构。注意,对发光层771a、发光层771b和发光层771c处于补色关系的发光物质的叠层顺序没有特别的限制。实施者可以适当地选择最合适的叠层顺序。虽然未图示,但也可以采用W\W\W三级串联结构或四级以上的串联结构。
另外,在使用具有串联结构的发光器件的情况下,可以举出:包括发射黄色(Y)光的发光单元及发射蓝色(B)光的发光单元的B\Y两级串联结构;包括发射红色(R)光及绿色(G)光的发光单元及发射蓝色(B)光的发光单元的R·G\B两级串联结构;依次包括发射蓝色(B)光的发光单元、发射黄色(Y)光的发光单元及发射蓝色(B)光的发光单元的B\Y\B三级串联结构;依次包括发射蓝色(B)光的发光单元、发射黄绿色(YG)光的发光单元及发射蓝色(B)光的发光单元的B\YG\B三级串联结构;以及依次包括发射蓝色(B)光的发光单元、发射绿色(G)光的发光单元及发射蓝色(B)光的发光单元的B\G\B三级串联结构等。
如图44C所示,也可以组合包含一个发光物质的发光单元和包含多个发光物质的发光单元。
具体而言,在图44C所示的结构中,多个发光单元(发光单元763a、发光单元763b及发光单元763c)隔着电荷产生层785彼此串联连接。另外,发光单元763a包括层780a、发光层771及层790a,发光单元763b包括层780b、发光层772a、发光层772b、发光层772c及层790b,发光单元763c包括层780c、发光层773及层790c。
例如,在图44C所示的结构中可以采用B\R·G·YG\B三级串联结构,其中发光单元763a为发射蓝色(B)光的发光单元,发光单元763b为发射红色(R)光、绿色(G)光及黄绿色(YG)光的发光单元,并且发光单元763c为发射蓝色(B)光的发光单元。
例如,作为发光单元的叠层数及颜色顺序,可以举出从阳极一侧层叠B和Y的两级结构、层叠B和发光单元X的两级结构、层叠B、Y和B的三级结构、层叠B、X和B的三级结构,作为发光单元X中的发光层的叠层数及颜色顺序,可以采用从阳极一侧层叠R和Y的两层结构、层叠R和G的两层结构、层叠G和R的两层结构、层叠G、R和G的三层结构或层叠R、G和R的三层结构等。另外,也可以在两个发光层之间设置其他层。
注意,图43C、图43D中的层780及层790也可以分别独立地采用图43B所示的由两层以上的层而成的叠层结构。
在图43E及图43F中,发光单元763a包括层780a、发光层771及层790a,发光单元763b包括层780b、发光层772及层790b。
在下部电极761及上部电极762分别为阳极及阴极的情况下,层780a及层780b各自包括空穴注入层、空穴传输层和电子阻挡层中的一个或多个。另外,层790a及层790b各自包括电子注入层、电子传输层和空穴阻挡层中的一个或多个。在下部电极761及上部电极762分别为阴极及阳极的情况下,层780a和层790a的结构与上述反转,层780b和层790b的结构也与上述反转。
在下部电极761及上部电极762分别为阳极及阴极的情况下,例如,层780a包括空穴注入层及空穴注入层上的空穴传输层,而且还可以包括空穴传输层上的电子阻挡层。另外,层790a包括电子传输层,而且还可以包括发光层771与电子传输层之间的空穴阻挡层。另外,层780b包括空穴传输层,而且还可以包括空穴传输层上的电子阻挡层。另外,层790b包括电子传输层及电子传输层上的电子注入层,而且还可以包括发光层771与电子传输层之间的空穴阻挡层。在下部电极761及上部电极762分别为阴极及阳极的情况下,例如,层780a包括电子注入层及电子注入层上的电子传输层,而且还可以包括电子传输层上的空穴阻挡层。另外,层790a包括空穴传输层,而且还可以包括发光层771与空穴传输层之间的电子阻挡层。另外,层780b包括电子传输层,而且还可以包括电子传输层上的空穴阻挡层。另外,层790b包括空穴传输层及空穴传输层上的空穴注入层,而且还可以包括发光层771与空穴传输层之间的电子阻挡层。
当制造具有串联结构的发光器件时,两个发光单元隔着电荷产生层785层叠。电荷产生层785至少具有电荷产生区域。电荷产生层785具有在对一对电极间施加电压时向两个发光单元中的一方注入电子且向另一方注入空穴的功能。
接着,说明可用于发光器件的材料。
作为下部电极761和上部电极762中的提取光一侧的电极使用透射可见光的导电膜。另外,作为不提取光一侧的电极优选使用反射可见光的导电膜。另外,在显示装置包括发射红外光的发光器件时,优选作为提取光一侧的电极使用透射可见光及红外光的导电膜且作为不提取光一侧的电极使用反射可见光及红外光的导电膜。
另外,不提取光一侧的电极也可以使用透射可见光的导电膜。在此情况下,优选在反射层与EL层763间配置该电极。换言之,EL层763的发光也可以被该反射层反射而从显示装置提取。
作为形成发光器件的一对电极的材料,可以适当地使用金属、合金、导电化合物及它们的混合物等。作为该材料,具体地可以举出铝、钛、铬、锰、铁、钴、镍、铜、镓、锌、铟、锡、钼、钽、钨、钯、金、铂、银、钇及钕等金属以及适当地组合它们的合金。另外,作为该材料,可以举出铟锡氧化物(In-Sn氧化物,也称为ITO)、In-Si-Sn氧化物(也称为ITSO)、铟锌氧化物(In-Zn氧化物)及In-W-Zn氧化物等。另外,作为该材料,可以举出铝、镍和镧的合金(Al-Ni-La)等含铝合金(铝合金)及银、钯和铜的合金(Ag-Pd-Cu,也称为APC)等。另外,作为该材料,可以举出以上没有列举的属于元素周期表中第1族或第2族的元素(例如,锂、铯、钙、锶)、铕、镱等稀土金属、适当地组合它们的合金以及石墨烯等。
发光器件优选采用光学微腔谐振器(微腔)结构。因此,发光器件所包括的一对电极中的一方优选包括对可见光具有透射性及反射性的电极(透反射电极),另一方优选包括对可见光具有反射性的电极(反射电极)。在发光器件具有微腔结构时,可以使从发光层得到的发光在两个电极间谐振,并且可以提高从发光器件发射的光。
透反射电极可以具有可用作反射电极的导电层和可用作对可见光具有透射性的电极(也称为透明电极)的导电层的叠层结构。
透明电极的光透射率为40%以上。例如,优选将可见光(波长为400nm以上且小于750nm的光)的透射率为40%以上的电极用作发光器件的透明电极。透反射电极的对可见光的反射率为10%以上且95%以下,优选为30%以上且80%以下。反射电极对可见光的反射率为40%以上且100%以下,优选为70%以上且100%以下。另外,这些电极的电阻率优选为1×10-2Ωcm以下。
发光器件至少包括发光层。另外,作为发光层以外的层,发光器件还可以包括包含空穴注入性高的物质、空穴传输性高的物质、空穴阻挡材料、电子传输性高的物质、电子注入性高的物质、电子阻挡材料或双极性的物质(电子传输性及空穴传输性高的物质)等的层。例如,发光器件除了发光层以外还可以包括空穴注入层、空穴传输层、空穴阻挡层、电荷产生层、电子阻挡层、电子传输层和电子注入层中的一层以上。
发光器件可以使用低分子化合物或高分子化合物,还可以包含无机化合物。构成发光器件的层可以通过蒸镀法(包括真空蒸镀法)、转印法、印刷法、喷墨法或涂敷法等方法形成。
发光层包含一种或多种发光物质。作为发光物质,适当地使用呈现蓝色、紫色、蓝紫色、绿色、黄绿色、黄色、橙色或红色等发光颜色的物质。此外,作为发光物质,也可以使用发射近红外光的物质。
作为发光物质,可以举出荧光材料、磷光材料、TADF材料及量子点材料等。
作为荧光材料,例如可以举出芘衍生物、蒽衍生物、三亚苯衍生物、芴衍生物、咔唑衍生物、二苯并噻吩衍生物、二苯并呋喃衍生物、二苯并喹喔啉衍生物、喹喔啉衍生物、吡啶衍生物、嘧啶衍生物、菲衍生物及萘衍生物等。
作为磷光材料,例如可以举出具有4H-三唑骨架、1H-三唑骨架、咪唑骨架、嘧啶骨架、吡嗪骨架、吡啶骨架的有机金属配合物(尤其是铱配合物)、以具有吸电子基团的苯基吡啶衍生物为配体的有机金属配合物(尤其是铱配合物)、铂配合物、稀土金属配合物等。
发光层除了发光物质(客体材料)以外还可以包含一种或多种有机化合物(主体材料、辅助材料等)作为一种或多种有机化合物,可以使用空穴传输性高的物质(空穴传输材料)和电子传输性高的物质(电子传输材料)中的一方或双方。作为空穴传输材料,可以使用下述可用于空穴传输层的空穴传输性高的材料。作为电子传输材料,可以使用下述可用于电子传输层的电子传输性高的材料。此外,作为一种或多种有机化合物,也可以使用双极性材料或TADF材料。
例如,发光层优选包含磷光材料、容易形成激基复合物的空穴传输材料及电子传输材料的组合。通过采用这样的结构,可以高效地得到利用从激基复合物到发光物质(磷光材料)的能量转移的ExTET(Exciplex-TripletEnergyTransfer:激基复合物-三重态能量转移)的发光。另外,通过以形成发射与发光物质的最低能量一侧的吸收带的波长重叠的光的激基复合物的方式选择组合,可以使能量转移变得顺利,从而高效地得到发光。通过采用上述结构,可以同时实现发光器件的高效率、低电压驱动以及长寿命。
空穴注入层是将空穴从阳极注入到空穴传输层的包含空穴注入性高的材料的层。作为空穴注入性高的材料,可以举出芳香胺化合物以及包含空穴传输材料及受体材料(电子受体材料)的复合材料等。
作为空穴传输材料,可以使用下述可用于空穴传输层的空穴传输性高的材料。
作为受体材料,例如可以使用属于元素周期表中的第4族至第8族的金属的氧化物。具体而言,可以举出氧化钼、氧化钒、氧化铌、氧化钽、氧化铬、氧化钨、氧化锰及氧化铼。特别优选使用氧化钼,因为其在大气中也稳定,吸湿性低,并且容易处理。另外,也可以使用含有氟的有机受体材料。另外,也可以使用醌二甲烷衍生物、四氯苯醌衍生物及六氮杂三亚苯衍生物等有机受体材料。
例如,作为空穴注入性高的材料也可以使用包含空穴传输材料及上述属于元素周期表中第4族至第8族的金属的氧化物(典型的是氧化钼)的材料。
空穴传输层是将从阳极通过空穴注入层注入的空穴传输到发光层的层。空穴传输层是包含空穴传输材料的层。作为空穴传输材料,优选采用空穴迁移率为1×10-6cm2/Vs以上的物质。注意,只要空穴传输性比电子传输性高,就可以使用上述以外的物质。作为空穴传输材料,优选使用富π电子型芳杂族化合物(例如咔唑衍生物、噻吩衍生物、呋喃衍生物等)或者芳香胺(包含芳香胺骨架的化合物)等空穴传输性高的材料。
电子阻挡层以接触于发光层的方式设置。电子阻挡层是包括具有空穴传输性且能够阻挡电子的材料的层。可以将上述空穴传输材料中的具有电子阻挡性的材料用于电子阻挡层。
电子阻挡层具有空穴传输性,所以也可以被称为空穴传输层。另外,空穴传输层中的具有电子阻挡性的层也可以被称为电子阻挡层。
电子传输层是将从阴极通过电子注入层注入的电子传输到发光层的层。电子传输层是包含电子传输材料的层。作为电子传输材料,优选采用电子迁移率为1×10-6cm2/Vs以上的物质。注意,只要电子传输性比空穴传输性高,就可以使用上述以外的物质。作为电子传输材料,可以使用具有喹啉骨架的金属配合物、具有苯并喹啉骨架的金属配合物、具有噁唑骨架的金属配合物或具有噻唑骨架的金属配合物等,还可以使用噁二唑衍生物、三唑衍生物、咪唑衍生物、噁唑衍生物、噻唑衍生物、菲咯啉衍生物、具有喹啉配体的喹啉衍生物、苯并喹啉衍生物、喹喔啉衍生物、二苯并喹喔啉衍生物、吡啶衍生物、联吡啶衍生物、嘧啶衍生物或含氮芳杂族化合物等缺π电子型芳杂族化合物等电子传输性高的材料。
空穴阻挡层以接触于发光层的方式设置。空穴阻挡层是包括具有电子传输性且能够阻挡空穴的材料的层。可以将上述电子传输材料中的具有空穴阻挡性的材料用于空穴阻挡层。
空穴阻挡层具有电子传输性,所以也可以被称为电子传输层。另外,电子传输层中的具有空穴阻挡性的层也可以被称为空穴阻挡层。
电子注入层是将电子从阴极注入到电子传输层的包含电子注入性高的材料的层。作为电子注入性高的材料,可以使用碱金属、碱土金属或者它们的化合物。作为电子注入性高的材料,也可以使用包含电子传输材料及供体材料(电子给体材料)的复合材料。
另外,优选的是,电子注入性高的材料的LUMO能级与用于阴极的材料的功函数值之差小(具体的是0.5eV以下)。
电子注入层例如可以使用锂、铯、镱、氟化锂(LiF)、氟化铯(CsF)、氟化钙(CaFx,x为任意数)、8-(羟基喹啉)锂(简称:Liq)、2-(2-吡啶基)苯酚锂(简称:LiPP)、2-(2-吡啶基)-3-羟基吡啶(pyridinolato)锂(简称:LiPPy)、4-苯基-2-(2-吡啶基)苯酚锂(简称:LiPPP)、锂氧化物(LiOx)或碳酸铯等碱金属、碱土金属或它们的化合物。另外,电子注入层也可以具有两层以上的叠层结构。作为该叠层结构,例如可以举出作为第一层使用氟化锂且作为第二层设置镱的结构。
电子注入层也可以包含电子传输材料。例如,可以将具有非共用电子对并具有缺电子杂芳环的化合物用于电子传输材料。具体而言,可以使用具有吡啶环、二嗪环(嘧啶环、吡嗪环、哒嗪环)以及三嗪环中的至少一个的化合物。
具有非共用电子对的有机化合物的最低空分子轨道(LUMO:Lowest UnoccupiedMolecular Orbital)能级优选为-3.6eV以上且-2.3eV以下。一般来说,可以使用CV(循环伏安法)、光电子能谱法、吸收光谱法或逆光电子能谱法等估计有机化合物的最高占据分子轨道(HOMO:highest occupiedMolecular Orbital)能级及LUMO能级。
例如,可以将4,7-二苯基-1,10-菲咯啉(简称:BPhen)、2,9-二(萘-2-基)-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉(简称:NBPhen)、二喹喔啉并[2,3-a:2’,3’-c]吩嗪(简称:HATNA)、2,4,6-三[3’-(吡啶-3-基)联苯-3-基]-1,3,5-三嗪(简称:TmPPPyTz)等用于具有非共用电子对的有机化合物。此外,与BPhen相比,NBPhen具有高玻璃化转变点(Tg),从而具有高耐热性。
如上所述,电荷产生层至少具有电荷产生区域。电荷产生区域优选包括受体材料,例如优选包括可应用于上述空穴注入层的空穴传输材料及受体材料。
另外,电荷产生层优选包括含有电子注入性高的材料的层。该层也可以被称为电子注入缓冲层。电子注入缓冲层优选设置在电荷产生区域与电子传输层间。通过设置电子注入缓冲层,可以缓和电荷产生区域与电子传输层间的注入势垒,所以将产生在电荷产生区域中的电子容易注入到电子传输层。
电子注入缓冲层优选包含碱金属或碱土金属,例如可以包含碱金属的化合物或碱土金属的化合物。具体而言,电子注入缓冲层优选包含含有碱金属和氧的无机化合物或者含有碱土金属和氧的无机化合物,更优选包含含有锂和氧的无机化合物(氧化锂(Li2O)等)。除此之外,作为电子注入缓冲层可以适当地使用可应用于上述电子注入层的材料。
电荷产生层优选包括含有电子传输性高的材料的层。该层也可以被称为电子中继层。电子中继层优选设置在电荷产生区域与电子注入缓冲层间。在电荷产生层不包括电子注入缓冲层时,电子中继层优选设置在电荷产生区域与电子传输层间。电子中继层具有抑制电荷产生区域与电子注入缓冲层(或电子传输层)的相互作用并顺利地传递电子的功能。
作为电子中继层,优选使用酞菁铜(II)(简称:CuPc)等酞菁类材料或者具有金属-氧键合和芳香配体的金属配合物。
注意,有时根据截面形状或特性等不能明确地区别上述电荷产生区域、电子注入缓冲层及电子中继层。
另外,电荷产生层也可以包括供体材料代替受体材料。例如,作为电荷产生层也可以包括含有可应用于上述电子注入层的电子传输材料和供体材料的层。
在层叠发光单元时,通过在两个发光单元间设置电荷产生层,可以抑制驱动电压的上升。
本实施方式所示的结构例子及对应该结构例子的附图等的至少一部分可以与其他结构例子或附图等适当地组合。
本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。
[符号说明]
500A:电子设备、500B:电子设备、500C:电子设备、500:电子设备、501:框体、502:第一部分、503:第二部分、504:光学构件、505:穿戴构件、506:部分、507:电池、511:显示装置、512:透镜、520:电缆、521:显示装置、522:反射板、523:反射面、524:光学构件、525:光学构件、526:透镜、530L:左手、530R:右手、531:照相机、532:照相机、533:照相机、540L:左手、540R:右手、540:用户、550A:终端设备、550B:终端设备、550C:终端设备、550:终端设备、551:控制部、552:存储部、553:开合传感器、554:通信部、555:脑波传感器、556:声音输出部、557:麦克风、558:通信部、560:视野、561:图像信息、562:图像信息、563:图像、564:物体、565:菜单图标、570:框体、571:控制部、572:存储部、573:通信部、574:通信部、575:显示装置、576:照相机、577:传感器、578:表带、579:耳机、580:控制器。

Claims (10)

1.一种电子设备,包括:
第一显示装置;
第二显示装置;
透镜;
屏幕;
穿戴构件;以及
框体,
其中,所述穿戴构件具有将所述框体固定于头部的功能,
所述框体具有变形至闭合以遮蔽视野的第一形态以及打开以能看到前方的第二形态的功能,
该电子设备具有在所述第一形态中通过所述透镜及所述屏幕提供显示在所述第一显示装置上的第一图像的功能,
并且,该电子设备具有在所述第二形态中提供从所述第二显示装置投影到所述屏幕的第二图像的功能。
2.一种电子设备,包括:
第一显示装置;
第二显示装置;
透镜;
屏幕;
穿戴构件;
框体;以及
通信部,
其中,所述穿戴构件具有将所述框体固定于头部的功能,
所述框体具有变形至闭合以遮蔽视野的第一形态以及打开以能看到前方的第二形态的功能,
该电子设备具有在所述第一形态中通过所述透镜及所述屏幕提供显示在所述第一显示装置上的第一图像的功能,
该电子设备具有在所述第二形态中提供从所述第二显示装置投影到所述屏幕的第二图像的功能,
所述通信部具有以有线或无线的方式与终端设备进行通信的功能,
并且,供应到所述第一显示装置的第一图像数据及供应到所述第二显示装置的第二图像数据分别被从所述终端设备供应。
3.根据权利要求1或2所述的电子设备,
其中所述框体包括开合的第一部分及固定于所述屏幕的第二部分,
所述第一显示装置及所述透镜设置在所述第一部分,
并且所述第二显示装置设置在所述第二部分。
4.根据权利要求1或2所述的电子设备,
其中所述第一显示装置的显示区域的面积大于所述第二显示装置。
5.根据权利要求1或2所述的电子设备,
其中所述第二显示装置的清晰度高于所述第一显示装置。
6.根据权利要求1或2所述的电子设备,
其中所述第一显示装置及所述第二显示装置各自的清晰度为3000ppi以上且10000ppi以下。
7.根据权利要求1或2所述的电子设备,
其中所述第一显示装置的显示区域的大小为对角1.3英寸以上且1.7英寸以下。
8.根据权利要求1或2所述的电子设备,还包括:
一对第一照相机及一对第二照相机,
其中所述第一照相机具有拍摄所述框体的前方的功能,
所述第二照相机具有拍摄用户的眼睛的功能,
该电子设备具有使用所述第一照相机取得手势信息的功能,
并且该电子设备具有使用所述第二照相机取得虹膜信息或视线动作信息的功能。
9.根据权利要求8所述的电子设备,还包括:
一对第三照相机,
其中所述第三照相机具有拍摄所述框体的前方的功能,并且所述第三照相机的视角比所述第一照相机窄。
10.一种通信系统,包括:
权利要求2所述的电子设备;
所述终端设备;以及
服务器,
其中,所述电子设备及所述终端设备处于可以进行通信的状态,并且,所述终端设备及所述服务器通过网络连接。
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