DE112017005659T5

DE112017005659T5 - Anzeigevorrichtung und Betriebsverfahren der Anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE112017005659T5
Application number: DE112017005659.4T
Authority: DE
Inventors: Shunpei Yamazaki; Kohei Yokoyama; Takaaki Nagata; Tatsuya SAKUISHI; Akio Yamashita; Yasuhiro Jinbo; Tetsuji Ishitani; Hideaki Shishido
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2016-11-10
Filing date: 2017-11-01
Publication date: 2019-08-22
Also published as: JP2022176203A; US20200057330A1; CN109937443A; WO2018087625A1; KR20190076045A; US11785827B2; JP2018189937A; US20220130918A1; JP7412492B2

Abstract

Eine Anzeigevorrichtung, die zwischen der normalen Anzeige und der durchsichtigen Anzeige umschalten kann, wird bereitgestellt. Die Sichtbarkeit bei der durchsichtigen Anzeige wird verbessert. Ein Flüssigkristallelement überlappt sich mit einem Licht emittierenden Element. Das Licht emittierende Element, ein Transistor und dergleichen, die sich mit dem Flüssigkristallelement überlappen, lassen sichtbares Licht durch. Wenn das Flüssigkristallelement Außenlicht blockiert, wird ein Bild durch das Licht emittierende Element angezeigt. Wenn das Flüssigkristallelement Außenlicht durchlässt, wird ein Bild, das durch das Licht emittierende Element angezeigt wird, durch das Flüssigkristallelement hindurch auf einem Transmissionsbild überlagert.

Description

Technisches Gebiet
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung, ein Herstellungsverfahren der Anzeigevorrichtung und ein Betriebsverfahren der Anzeigevorrichtung.
Es sei angemerkt, dass eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht auf das vorstehende technische Gebiet beschränkt ist. Beispiele für das technische Gebiet einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in dieser Beschreibung und dergleichen offenbart wird, umfassen eine Halbleitervorrichtung, eine Anzeigevorrichtung, eine Licht emittierende Vorrichtung, eine Energiespeichervorrichtung, eine Speichervorrichtung, ein elektronisches Gerät, eine Beleuchtungsvorrichtung, eine Eingabevorrichtung, eine Eingabe-/Ausgabevorrichtung, ein Betriebsverfahren dafür und ein Herstellungsverfahren dafür.
In dieser Beschreibung und dergleichen bezeichnet eine Halbleitervorrichtung im Allgemeinen eine Vorrichtung, die unter Nutzung von Halbleitereigenschaften arbeiten kann. Ein Transistor, eine Halbleiterschaltung, eine arithmetische Vorrichtung, eine Speichervorrichtung und dergleichen sind jeweils eine Ausführungsform der Halbleitervorrichtung. Außerdem können eine Abbildungsvorrichtung, eine elektrooptische Vorrichtung, eine Energieerzeugungsvorrichtung (z. B. eine Dünnschichtsolarzelle und eine organische Dünnschichtsolarzelle) und ein elektronisches Gerät jeweils eine Halbleitervorrichtung beinhalten.
Stand der Technik
In den letzten Jahren ist die Diversifizierung von Anzeigevorrichtungen gefordert worden. Verschiedene mögliche Anzeigevorrichtungen umfassen eine Anzeigevorrichtung mit einer Durchsichtigkeit. Die Anzeigevorrichtung umfasst einen lichtdurchlässigen Anzeigeabschnitt, durch den der Hintergrund hinter dem Anzeigeabschnitt gesehen werden kann. Erwartende Anwendungen einer derartigen durchsichtigen Anzeigevorrichtung sind beispielsweise Windschutzscheiben von Fahrzeugen, Fenster von architektonischen Strukturen, wie z. B. Häusern und Gebäuden, Glas für Schaufenster oder Vitrinen von Geschäften, Informationsendgeräte, wie z. B. Handys und Tablet-Computer, tragbare Anzeigen, wie z. B. Head-Mounted-Displays, und Head-Up-Displays, die für Autos und Flugzeuge verwendet werden.
Anzeigevorrichtungen, bei denen organische Elektrolumineszenz- (EL-) Elemente oder Flüssigkristallelemente verwendet werden, sind bekannt. Beispiele für die Anzeigevorrichtung umfassen auch eine Licht emittierende Vorrichtung mit einem Licht emittierenden Element, wie z. B. einer Leuchtdiode (light-emitting diode, LED), und elektronisches Papier, bei dem durch ein Elektrophoreseverfahren oder dergleichen eine Anzeige durchgeführt wird.
Das organische EL-Element weist im Allgemeinen eine Struktur auf, bei der eine Schicht, die eine Licht emittierende organische Verbindung enthält, zwischen einem Paar von Elektroden bereitgestellt ist. Durch Anlegen der Spannung an dieses Element kann die Licht emittierende organische Verbindung Licht emittieren. Eine Anzeigevorrichtung, die ein derartiges organisches EL-Element beinhaltet, kann dünn und leicht sein und kann einen hohen Kontrast und geringen Stromverbrauch aufweisen.
Eine Aktivmatrix-Flüssigkristallanzeigevorrichtung, bei der ein Transistor, dessen Kanalbildungsbereich ein Metalloxid beinhaltet, als Schaltelement verwendet wird, das mit einer Pixelelektrode verbunden ist, ist bekannt (siehe Patentdokument 1 und Patentdokument 2).
[Referenz]
[Patentdokument]

[Patentdokument 1] Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2007-123861
[Patentdokument 2] Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2007-096055

Offenbarung der Erfindung
Verschiedene Bildanzeigetechniken, wie z. B. virtuelle Realität (VR) oder erweiterte Realität (augmented reality, AR), sind in den letzten Jahren aktiv entwickelt worden. Daher ist es erforderlich, dass eine Anzeigevorrichtung zusätzlich zu einer einfachen Funktion zum Anzeigen eines Bildes verschiedene Funktionen aufweist.
Eine Aufgabe einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, eine Anzeigevorrichtung bereitzustellen, die Anzeigeverfahren umschalten kann. Eine weitere Aufgabe ist, die Sichtbarkeit bei der durchsichtigen Anzeige zu verbessern. Eine weitere Aufgabe ist, eine Anzeigevorrichtung bereitzustellen, die zwischen der normalen Anzeige und der durchsichtigen Anzeige umschalten kann. Eine weitere Aufgabe ist, eine Anzeigevorrichtung bereitzustellen, die eine hohe Benutzersicherheit bietet.
Eine weitere Aufgabe ist, eine neuartige Anzeigevorrichtung oder ein Betriebsverfahren der neuartigen Anzeigevorrichtung bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe ist, eine sehr zuverlässige Anzeigevorrichtung bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe ist, eine leichte Anzeigevorrichtung bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe ist, eine dünne Anzeigevorrichtung bereitzustellen.
Es sei angemerkt, dass die Beschreibungen dieser Aufgaben dem Vorhandensein weiterer Aufgaben nicht im Wege stehen. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es unnötig, sämtliche Aufgaben zu erfüllen. Es sei angemerkt, dass weitere Aufgaben aus der Erläuterung der Beschreibung, der Zeichnungen, der Patentansprüche und dergleichen abgeleitet werden können.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Anzeigevorrichtung, die ein Licht emittierendes Element, ein Flüssigkristallelement und einen ersten Transistor beinhaltet. Der erste Transistor ist elektrisch mit dem Licht emittierenden Element verbunden und beinhaltet eine erste Gate-Elektrode, eine erste Halbleiterschicht, eine erste Source-Elektrode und eine erste Drain-Elektrode. Mindestens eine der ersten Gate-Elektrode, der ersten Halbleiterschicht, der ersten Source-Elektrode und der ersten Drain-Elektrode weist eine Funktion zum Durchlassen von sichtbarem Licht auf. Das Flüssigkristallelement überlappt sich mit dem ersten Transistor. Das Flüssigkristallelement lässt Licht durch, wenn ein elektrisches Feld daran angelegt wird, und es blockiert Licht, wenn kein elektrisches Feld daran angelegt wird.
Bei der vorstehenden Ausführungsform beinhaltet das Licht emittierende Element vorzugsweise eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode und eine Licht emittierende Schicht zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode. Die erste Elektrode und die zweite Elektrode weisen jeweils vorzugsweise eine Funktion zum Durchlassen von sichtbarem Licht auf.
Bei der vorstehenden Ausführungsform beinhaltet mindestens eine der ersten Halbleiterschicht, der ersten Gate-Elektrode, der ersten Source-Elektrode und der ersten Drain-Elektrode vorzugsweise ein Metalloxid.
Bei der vorstehenden Ausführungsform beinhaltet die Anzeigevorrichtung vorzugsweise einen zweiten Transistor, der elektrisch mit dem Flüssigkristallelement verbunden ist und sich mit diesem überlappt. Der zweite Transistor beinhaltet vorzugsweise eine zweite Gate-Elektrode, eine zweite Halbleiterschicht, eine zweite Source-Elektrode und eine zweite Drain-Elektrode. Mindestens eine der zweiten Gate-Elektrode, der zweiten Halbleiterschicht, der zweiten Source-Elektrode und der zweiten Drain-Elektrode weist vorzugsweise eine Funktion zum Durchlassen von sichtbarem Licht auf.
Bei der vorstehenden Ausführungsform befinden sich der erste Transistor und der zweite Transistor vorzugsweise auf der gleichen Ebene.
Bei der vorstehenden Ausführungsform kann das Flüssigkristallelement ein Passivmatrix-Flüssigkristallelement oder ein Segment-Flüssigkristallelement sein.
Bei der vorstehenden Ausführungsform beinhaltet die Anzeigevorrichtung vorzugsweise ein erstes Substrat, ein zweites Substrat und eine Isolierschicht. Es wird bevorzugt, dass sich die Isolierschicht zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat befindet, sich das Licht emittierende Element zwischen dem ersten Substrat und der Isolierschicht befindet und sich das Flüssigkristallelement zwischen dem zweiten Substrat und der Isolierschicht befindet. Außerdem ist mindestens eine der ersten Gate-Elektrode, der ersten Halbleiterschicht, der ersten Source-Elektrode und der ersten Drain-Elektrode vorzugsweise in Kontakt mit der Isolierschicht.
Bei der vorstehenden Ausführungsform beinhaltet die Anzeigevorrichtung vorzugsweise eine Leitung, die elektrisch mit dem Flüssigkristallelement verbunden ist. Der erste Transistor und die Leitung befinden sich vorzugsweise zwischen der Isolierschicht und dem ersten Substrat, und die Leitung ist vorzugsweise in einer Öffnung der Isolierschicht elektrisch mit dem Flüssigkristallelement verbunden. Ferner beinhaltet die Anzeigevorrichtung vorzugsweise einen zweiten Transistor, der elektrisch mit der Leitung verbunden ist. Die Leitung weist vorzugsweise eine Funktion zum Durchlassen von sichtbarem Licht auf.
Bei der vorstehenden Ausführungsform beinhaltet die Anzeigevorrichtung vorzugsweise eine erste Leitung und eine zweite Leitung, die sich kreuzen. Die erste Leitung ist vorzugsweise elektrisch mit der ersten Gate-Elektrode des ersten Transistors verbunden, und die zweite Leitung ist vorzugsweise elektrisch mit der ersten Source-Elektrode oder der ersten Drain-Elektrode des ersten Transistors verbunden. Die erste Leitung und die zweite Leitung können jeweils eine Funktion zum Blockieren von sichtbarem Licht aufweisen. Alternativ können die erste Leitung und die zweite Leitung jeweils eine Funktion zum Durchlassen von sichtbarem Licht aufweisen.
Entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Anzeigevorrichtung, die Anzeigeverfahren umschalten kann, bereitgestellt werden. Die Sichtbarkeit bei der durchsichtigen Anzeige kann verbessert werden. Eine Anzeigevorrichtung, die zwischen der normalen Anzeige und der durchsichtigen Anzeige umschalten kann, kann bereitgestellt werden. Eine Anzeigevorrichtung, die eine hohe Benutzersicherheit bietet, kann bereitgestellt werden.
Eine neuartige Anzeigevorrichtung oder ein Betriebsverfahren der neuartigen Anzeigevorrichtung kann bereitgestellt werden. Eine sehr zuverlässige Anzeigevorrichtung kann bereitgestellt werden. Eine leichte Anzeigevorrichtung kann bereitgestellt werden. Eine dünne Anzeigevorrichtung kann bereitgestellt werden.
Es sei angemerkt, dass die Beschreibung dieser Wirkungen dem Vorhandensein weiterer Wirkungen nicht im Wege steht. Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung muss nicht notwendigerweise sämtliche der vorstehend aufgeführten Wirkungen erzielen. Weitere Wirkungen können aus der Erläuterung der Beschreibung, der Zeichnungen, der Patentansprüche und dergleichen abgeleitet werden.
Figurenliste

1A bis 1C stellen ein Strukturbeispiel einer Anzeigevorrichtung dar.
2A und 2B stellen jeweils ein Strukturbeispiel einer Anzeigevorrichtung dar.
3A1, 3A2, 3B1 und 3B2 stellen Strukturbeispiele einer Anzeigevorrichtung dar.
4A1, 4A2, 4B1 und 4B2 stellen Strukturbeispiele einer Anzeigevorrichtung dar.
5A und 5B stellen ein Strukturbeispiel einer Anzeigevorrichtung dar.
6A bis 6D stellen ein Strukturbeispiel einer Anzeigevorrichtung dar.
7A bis 7D stellen ein Strukturbeispiel einer Anzeigevorrichtung dar.
8A und 8B stellen ein Strukturbeispiel einer Anzeigevorrichtung dar.
9A und 9B stellen ein Strukturbeispiel einer Anzeigevorrichtung dar.
10 ist ein Blockdiagramm eines elektronischen Geräts.
11A1, 11A2, 11B1 und 11B2 stellen Anwendungsbeispiele von elektronischen Geräten dar.
12 ist ein Flussdiagramm, das ein Betriebsverfahren eines elektronischen Geräts zeigt.
13A1, 13A2, 13B, 13C und 13D stellen ein Strukturbeispiel eines elektronischen Geräts dar.
14A, 14B, 14C, 14D, 14E1 und 14E2 stellen Strukturbeispiele von elektronischen Geräten dar.
15 stellt ein Strukturbeispiel eines Anzeigefeldes dar.
16A bis 16D stellen ein Strukturbeispiel eines Anzeigefeldes dar.
17 stellt ein Strukturbeispiel eines Anzeigefeldes dar.
18 stellt ein Strukturbeispiel eines Anzeigefeldes dar.
19 stellt ein Strukturbeispiel eines Anzeigefeldes dar.
20 stellt ein Strukturbeispiel eines Anzeigefeldes dar.
21A und 21B stellen eine Struktur eines Transistors und elektrische Eigenschaften des Transistors nach Beispiel 1 dar.
22 zeigt den Flächenwiderstand eines leitenden Films nach Beispiel 1.
23 stellt eine Struktur eines Licht emittierenden Elements nach Beispiel 2 dar.
24 zeigt die Spannungs-Durchlässigkeits-Eigenschaften eines Flüssigkristallelements nach Beispiel 2.
25A bis 25F stellen ein Verfahren zum Herstellen einer Anzeigevorrichtung nach Beispiel 2 dar.
26A bis 26C zeigen die Messergebnisse der Durchlässigkeit nach Beispiel 2.
27 ist eine Fotografie eines Anzeigefeldes nach Beispiel 2.
28A bis 28D sind Fotografien eines Anzeigefeldes nach Beispiel 2 und schematische Ansichten zur Darstellung der Zustände bei der Fotografie.
29A bis 29D sind schematische Ansichten eines optischen Systems nach Beispiel 3 und Fotografien des optischen Systems in einem Anzeigezustand.

Beste Art zur Ausführung der Erfindung
Ausführungsformen werden anhand der Zeichnungen ausführlich beschrieben. Es sei angemerkt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die folgende Beschreibung beschränkt ist. Es erschließt sich einem Fachmann ohne Weiteres, dass Modi und Details der vorliegenden Erfindung auf verschiedene Weise verändert werden können, ohne dabei vom Erfindungsgedanken und Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Daher sollte die vorliegende Erfindung nicht als auf die Beschreibung der folgenden Ausführungsformen und des folgenden Beispiels beschränkt angesehen werden.
Es sei angemerkt, dass bei Strukturen der vorliegenden Erfindung, die nachstehend beschrieben werden, gleiche Abschnitte oder Abschnitte mit ähnlichen Funktionen in unterschiedlichen Zeichnungen mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und dass eine Beschreibung dieser nicht wiederholt wird. Des Weiteren wird das gleiche Schraffurmuster bei Abschnitten mit ähnlichen Funktionen verwendet, und in einigen Fällen sind die Abschnitte nicht eigens mit Bezugszeichen versehen.
Es sei angemerkt, dass in jeder Zeichnung, die in dieser Beschreibung beschrieben wird, die Größe, die Schichtdicke oder der Bereich jeder Komponente in einigen Fällen der Klarheit wegen übertrieben dargestellt wird. Deshalb ist die Größe, die Schichtdicke oder der Bereich nicht auf das dargestellte Größenverhältnis beschränkt.
Es sei angemerkt, dass in dieser Beschreibung und dergleichen Ordnungszahlen, wie z. B. „erstes“, „zweites“ und dergleichen, verwendet werden, um eine Verwechslung zwischen Komponenten zu vermeiden, und sie schränken die Anzahl nicht ein.
Ein Transistor ist eine Art von Halbleiterelementen und kann eine Verstärkung des Stroms oder der Spannung, einen Schaltvorgang zum Steuern des Leitens oder Nichtleitens oder dergleichen erzielen. Ein Feldeffekttransistor mit isoliertem Gate (insulated-gate field effect transistor, IGFET) und ein Dünnschichttransistor (thin film transistor, TFT) sind in der Kategorie eines Transistors in dieser Beschreibung enthalten.
Es sei angemerkt, dass die Richtungen darstellenden Ausdrücke, wie z. B. „über“ und „unter“, grundsätzlich entsprechend den Richtungen von Zeichnungen verwendet werden. In einigen Fällen stellt jedoch der Begriff „über“ oder „unter“ in dieser Beschreibung eine Richtung dar, die zum Zweck einer leichten Beschreibung oder dergleichen nicht der scheinbaren Richtung in den Zeichnungen entspricht. Beispielsweise wird eine Situation vorgestellt, in der ein mehrschichtiger Teil auf einer bestimmten Oberfläche ausgebildet wird und eine entsprechende Zeichnung offensichtlich zeigt, dass die Oberfläche, auf der der mehrschichtige Teil bereitgestellt ist (z. B. eine Ausbildungsoberfläche, eine Trägeroberfläche, eine Anbringungsoberfläche oder eine Planarisierungsoberfläche), oberhalb des mehrschichtigen Teils liegt. Bei der Erläuterung der geschichteten Reihenfolge (Ausbildungsreihenfolge) des mehrschichtigen Teils in der Beschreibung kann eine Richtung vom mehrschichtigen Teil zur Oberfläche als „unter“ bezeichnet werden und die entgegengesetzte Richtung kann als „über“ bezeichnet werden.
Es sei angemerkt, dass in dieser Beschreibung und dergleichen eine EL-Schicht eine Schicht, die mindestens eine Licht emittierende Substanz enthält (auch als Licht emittierende Schicht bezeichnet), oder eine Schichtanordnung bezeichnet, die die Licht emittierende Schicht beinhaltet und zwischen einem Paar von Elektroden eines Licht emittierenden Elements bereitgestellt ist.
Es sei angemerkt, dass in dieser Beschreibung und dergleichen ein Anzeigefeld als Ausführungsform der Anzeigevorrichtung eine Funktion zum Anzeigen (Ausgeben) eines Bildes oder dergleichen auf einer (an eine) Anzeigeoberfläche aufweist; daher ist das Anzeigefeld eine Ausführungsform einer Ausgabevorrichtung.
In dieser Beschreibung und dergleichen wird in einigen Fällen eine Struktur, bei der ein Verbinder, wie z. B. eine flexible gedruckte Schaltung (flexible printed circuit, FPC) oder ein Tape Carrier Package (TCP), an einem Substrat eines Anzeigefeldes angebracht ist, oder eine Struktur, bei der eine integrierte Schaltung (integrated circuit, IC) durch ein Chip-on-Glass- (COG-) Verfahren oder dergleichen auf einem Substrat montiert ist, als Anzeigefeld-Modul oder Anzeigemodul bezeichnet oder einfach als Anzeigefeld oder dergleichen bezeichnet.
(Ausführungsform 1)
Bei dieser Ausführungsform wird eine Anzeigevorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Anzeigevorrichtung, in der Licht emittierende Elemente, die sichtbares Licht emittieren, in einer Matrix angeordnet sind. Durch die Licht emittierenden Elemente kann ein Bild auf der Anzeigeoberflächenseite der Anzeigevorrichtung angezeigt werden. Die Anzeigevorrichtung beinhaltet ein Flüssigkristallelement, das sich mit zwei benachbarten Licht emittierenden Elementen und einem Bereich zwischen den zwei benachbarten Licht emittierenden Elementen überlappt. Das Flüssigkristallelement kann zum Übergang zwischen einem Zustand, in dem sichtbares Licht durchgelassen wird (durchlässigen Zustand), und einem Zustand, in dem sichtbares Licht blockiert wird (undurchlässigen Zustand), beitragen.
Wenn sich das Flüssigkristallelement im durchlässigen Zustand befindet, passiert ein Teil von Außenlicht, das von der Seite einfällt, die der Anzeigeoberflächenseite entgegengesetzt ist, den Bereich zwischen den zwei benachbarten Licht emittierenden Elementen und wird von der Anzeigeoberflächenseite extrahiert. Daher kann ein Bild, das durch die Licht emittierenden Elemente angezeigt wird, auf einem Transmissionsbild, das vom durchgelassenen Außenlicht erzeugt wird, überlagert werden. Dies ermöglicht die durchsichtige Anzeige.
Das Licht emittierende Element lässt vorzugsweise sichtbares Licht durch. Insbesondere beinhaltet das Licht emittierende Element vorzugsweise ein Paar von Elektroden, die jeweils eine lichtdurchlässige Eigenschaft aufweisen. Dies erhöht die Durchlässigkeit der Anzeigevorrichtung bei der durchsichtigen Anzeige.
Wenn sich das Flüssigkristallelement im undurchlässigen Zustand befindet, passiert kein Außenlicht die Anzeigevorrichtung, und daher kann nur ein Bild, das durch die Licht emittierenden Elemente angezeigt wird, gesehen werden. Indem das Durchlassen von Außenlicht blockiert wird und die Licht emittierenden Elemente verwendet werden, kann ein Bild, das einen sehr hohen Kontrast und eine erhöhte Schärfe aufweist, angezeigt werden. Beispielsweise kann die Anzeigevorrichtung, die ein Bild für VR anzeigt, ein stärkeres Immersionsgefühl und einen stärkeren Realitätssinn bereitstellen.
Auf diese Weise ermöglicht eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Umschaltung zwischen zwei Anzeigemodi. Insbesondere ermöglicht eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Umschaltung zwischen einem Transmissionsmodus (durchsichtigen Modus), in dem der Hintergrund hinter der Anzeigevorrichtung durch die Anzeigevorrichtung gesehen werden kann, und einem Licht emittierenden Modus (Emissionsmodus), in dem eine Anzeige mit hohem Kontrast durch die Licht emittierenden Elemente durchgeführt wird.
Beispielsweise kann die Anzeigevorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in einem tragbaren (z. B. schutzbrillenartigen oder brillenartigen) elektronischen Gerät eingebaut ist, als Anzeigevorrichtung verwendet werden, die zwischen der AR-Anzeige und der VR-Anzeige frei umschalten kann. Bei der AR-Anzeige kann ein angezeigtes Bild auf einem Transmissionsbild überlagert werden, ohne ein mit einer Kamera aufgenommenes Bild zu verwenden, was einen Realitätssinn verstärkt.
Bei der Verwendung innerhalb einer Vitrine oder eines Fensters eines Geschäfts kann die vorstehende Anzeigevorrichtung die Werbewirkung erhöhen, indem die Umschaltung zwischen dem Transmissionsmodus und dem Licht emittierenden Modus genutzt wird.
Die Anzeigevorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann nicht nur für eine VR- oder AR-Anwendung oder für eine kommerzielle Verwendung, wie z. B. eine digitale Beschilderung, sondern auch für verschiedene weitere Anwendungen verwendet werden.
Als Licht emittierendes Element, das in der Anzeigevorrichtung enthalten ist, kann ein Element, das eine Lichtquelle aufweist und eine Anzeige mit Licht von der Lichtquelle durchführt, verwendet werden. Insbesondere wird vorzugsweise ein Elektrolumineszenzelement verwendet, bei dem Licht aus einer Licht emittierenden Substanz extrahiert werden kann, indem ein elektrisches Feld angelegt wird. Da die Leuchtdichte und die Chromatizität von Licht, das von einem derartigen Pixel emittiert wird, von Außenlicht nicht beeinflusst werden, kann ein Bild mit hoher Farbreproduzierbarkeit (breiter Farbskala) und hohem Kontrast, d. h. ein klares Bild, angezeigt werden.
Als Licht emittierendes Element kann beispielsweise ein selbstleuchtendes Licht emittierendes Element, wie z. B. eine organische Leuchtdiode (OLED), eine Leuchtdiode (LED), eine Quantenpunkt-Leuchtdiode (QLED) oder ein Halbleiterlaser, vorteilhaft verwendet werden.
Das Flüssigkristallelement, das in der Anzeigevorrichtung enthalten ist, ist vorzugsweise ein normalerweise schwarzes Flüssigkristallelement, das Licht blockiert, wenn kein elektrisches Feld daran angelegt wird. Dies erhöht einen Kontrast im Licht emittierenden Modus; zusätzlich verringert dies den Stromverbrauch, da das Anlegen eines elektrischen Feldes im Licht emittierenden Modus unnötig ist.
Vorzugsweise ist das Licht emittierende Element auf der Anzeigeoberflächenseite bereitgestellt und das Flüssigkristallelement ist auf der Seite, die der Anzeigeoberflächenseite entgegengesetzt ist (Rückflächenseite), bereitgestellt, wobei die Isolierschicht zwischen dem Licht emittierenden Element und dem Flüssigkristallelement liegt. Diese Struktur kann die Anzahl von Schichten verringern, die auf dem Weg von Licht vom Licht emittierenden Element vorhanden sind, was die Lichtextraktionseffizienz verbessert und die Farbreproduzierbarkeit erhöht.
Anstelle des Flüssigkristallelements kann ein beliebiges von verschiedenen Elementen, die zwischen dem Zustand, in dem sichtbares Licht durchgelassen wird, und dem Zustand, in dem kein sichtbares Licht durchgelassen wird, umschalten können, verwendet werden.
Es wird bevorzugt, ein Aktivmatrix-Verfahren zu verwenden, durch das die Vielzahl von Licht emittierenden Elementen jeweils mit einem oder mehreren Transistoren verbunden wird. Vorzugsweise sind sowohl ein Transistor, der elektrisch mit dem Licht emittierenden Element verbunden ist, als auch eine Leitung, die mit dem Flüssigkristallelement verbunden ist, auf der gleichen Oberflächenseite der Isolierschicht bereitgestellt. Vorzugsweise erfolgt entweder eine elektrische Verbindung zwischen dem Licht emittierenden Element und dem Transistor oder diejenige zwischen dem Flüssigkristallelement und der Leitung in einer Öffnung, die in der Isolierschicht bereitgestellt ist.
Ein Anzeigebereich beinhaltet vorzugsweise eine Vielzahl von Pixeln, die mit den Licht emittierenden Elementen bereitgestellt sind. Das Pixel kann eine Vielzahl von Subpixeln beinhalten. Einige oder alle Leitungen und Elektroden im Pixel beinhalten vorzugsweise lichtdurchlässige leitende Filme (z. B. einen leitenden Oxidfilm). In diesem Fall kann ein Abschnitt, in dem lichtdurchlässige Leitungen oder Elektroden bereitgestellt sind, als Bereich verwendet werden, der sichtbares Licht durchlässt (Transmissionsbereich), was die Durchlässigkeit bei der durchsichtigen Anzeige verbessert.
Wenn insbesondere eine Halbleiterschicht, eine Source-Elektrode, eine Drain-Elektrode, eine Gate-Elektrode und dergleichen eines Transistors im Anzeigebereich eine lichtdurchlässige Eigenschaft aufweisen, kann ein Bereich, in dem ein Transistor bereitgestellt ist, auch als Transmissionsbereich verwendet werden.
Ein Kontaktabschnitt, der zwei Leitungen verbindet, zwischen denen eine Isolierschicht oder dergleichen bereitgestellt ist, kann auch als Transmissionsbereich verwendet werden, wenn diese Leitungen leitende Filme beinhalten, die sichtbares Licht durchlassen.
Die Verwendung eines leitenden Films, der keine lichtdurchlässige Eigenschaft aufweist (z. B. eines Metallfilms), für einen anderen Teil von Leitungen im Anzeigebereich kann den Leitungswiderstand verringern. Eine Busleitung, wie z. B. eine Abtastleitung, eine Signalleitung oder eine Stromversorgungsleitung, enthält vorzugsweise ein lichtundurchlässiges Material mit niedrigem elektrischem Widerstand, wie z. B. ein Metall. Es sei angemerkt, dass Leitungen in einem kleinen Anzeigebereich (z. B. einem Anzeigebereich mit einer Größe, die kleiner als eine Diagonale von einem Zoll ist) kleine Längen aufweisen können, und somit können sämtliche Leitungen lichtdurchlässige leitende Filme beinhalten, um die Lichtdurchlässigkeit zu erhöhen.
Im Gegensatz dazu beinhaltet eine Leitung, eine Treiberschaltung oder dergleichen außerhalb des Anzeigebereichs vorzugsweise einen leitenden Film, der kein sichtbares Licht durchlässt. Dies verringert eine Widerstandskomponente der Leitung, der Treiberschaltung oder dergleichen, was zu einem Hochgeschwindigkeitsbetrieb führt.
Ein Flüssigkristallelement kann im Transmissionsbereich jedes Pixels bereitgestellt werden. Alternativ kann der Anzeigebereich in mehrere Bereiche unterteilt werden und ein Flüssigkristallelement kann für einen Bereich, der einige Licht emittierende Elemente beinhaltet, bereitgestellt werden. Alternativ kann ein Flüssigkristallelement über den gesamten Anzeigebereich bereitgestellt werden. Eine Vielzahl von Flüssigkristallelementen ermöglicht eine Anzeige, die sowohl einen Bereich, der im Transmissionsmodus angezeigt wird, als auch einen Bereich umfasst, der im Licht emittierenden Modus angezeigt wird. Beispielsweise kann die durchsichtige Anzeige teilweise durchgeführt werden.
Wenn eine Vielzahl von Flüssigkristallelementen verwendet wird, können Segment-Flüssigkristallelemente, Passivmatrix-Flüssigkristallelemente oder Aktivmatrix-Flüssigkristallelemente zum Einsatz kommen. Ein Segment-Flüssigkristallelement oder ein Passivmatrix-Flüssigkristallelement ist im Anzeigebereich mit einer Leitung verbunden. Ein Aktivmatrix-Flüssigkristallelement ist im Anzeigebereich mit einem oder mehreren Transistoren verbunden.
Eine Leitung, ein Transistor oder dergleichen, welche/welcher elektrisch mit einem Flüssigkristallelement verbunden ist, beinhaltet vorzugsweise auch einen leitenden Film, der sichtbares Licht durchlässt.
Die Licht emittierenden Elemente sind vorzugsweise im Anzeigebereich derart angeordnet, dass sie eine sehr hohe Auflösung bieten. Eine höhere Auflösung wird bevorzugter; insbesondere sind die Licht emittierenden Elemente vorzugsweise im Anzeigebereich angeordnet, um eine Auflösung von höher als oder gleich 300 ppi und niedriger als oder gleich 10.000 ppi, bevorzugt höher als oder gleich 500 ppi und niedriger als oder gleich 5.000 ppi, stärker bevorzugt höher als oder gleich 700 ppi und niedriger als oder gleich 4.000 ppi, oder noch stärker bevorzugt höher als oder gleich 1.000 ppi und niedriger als oder gleich 3.000 ppi zu bieten. Eine derartige hochauflösende Anzeigevorrichtung kann in einer Vorrichtung mit relativ kurzem Betrachtungsabstand, wie z. B. in einem tragbaren (z. B. schutzbrillenartigen oder brillenartigen) elektronischen Gerät oder einem mobilen Informationsendgerät, vorteilhaft verwendet werden.
Eine digitale Beschilderung oder eine große Anzeigevorrichtung, die vermutlich einen relativ langen Betrachtungsabstand (z. B. 1 m oder länger) aufweist, benötigt keine hohe Auflösung; daher kann eine Auflösung von höher als oder gleich 1 ppi und niedriger als 300 ppi akzeptabel sein.
Nachstehend wird ein konkreteres Beispiel anhand von Zeichnungen beschrieben.
[Strukturbeispiel]
1A stellt ein Beispiel für eine Querschnittsstruktur einer Anzeigevorrichtung 10 dar.
Die Anzeigevorrichtung 10 beinhaltet eine Funktionsschicht 45, eine Isolierschicht 81, eine Isolierschicht 83, ein Licht emittierendes Element 90, ein Flüssigkristallelement 40 und dergleichen zwischen einem Substrat 21 und einem Substrat 31. Eine polarisierende Platte 39a ist auf der Außenseite des Substrats 21 bereitgestellt, und eine polarisierende Platte 39b ist auf der Außenseite des Substrats 31 bereitgestellt. Die Seite des Substrats 21 entspricht der Anzeigeoberflächenseite der Anzeigevorrichtung 10.
Das Licht emittierende Element 90 beinhaltet eine leitende Schicht 91, eine leitende Schicht 93 und eine EL-Schicht 92 zwischen den leitenden Schichten 91 und 93. Die EL-Schicht 92 enthält mindestens eine Licht emittierende Substanz. Die leitende Schicht 91 ist für jedes Pixel (jedes Subpixel) bereitgestellt und dient als entsprechende Pixelelektrode. Die leitende Schicht 93 wird von einer Vielzahl von Pixeln geteilt. Die leitende Schicht 93 ist mit einer Leitung, die in einem nicht dargestellten Bereich mit einem konstanten Potential versorgt wird, verbunden und dient als gemeinsame Elektrode.
Die leitenden Schichten 91 und 93 im Licht emittierenden Element 90 lassen sichtbares Licht durch. Daher ist das Licht emittierende Element 90 ein Licht emittierendes Element mit Dual-Emission, das sowohl zur Seite des Substrats 21 als auch zur Seite des Substrats 31 Licht emittiert, indem eine Spannung zwischen den leitenden Schichten 91 und 93 angelegt wird. Das Licht emittierende Element 90 lässt sichtbares Licht durch und kann daher als Teil des Transmissionsbereichs dienen.
Das Flüssigkristallelement 40 beinhaltet eine leitende Schicht 23, eine leitende Schicht 25 und einen Flüssigkristall 24 zwischen den leitenden Schichten 23 und 25. Die leitenden Schichten 23 und 25 lassen jeweils sichtbares Licht durch. Daher ist das Flüssigkristallelement 40 ein transmissives Flüssigkristallelement, das die Menge an sichtbarem Licht, das passieren sollte, steuern kann.
Die leitenden Schichten 23 und 25 sind in einem nicht dargestellten Bereich mit unterschiedlichen Leitungen verbunden. Eine der zwei Leitungen wird mit einem festen Potential versorgt, und die andere wird mit einem Signal (Potential) zum Steuern des Ausrichtungszustandes des Flüssigkristallelements versorgt.
Hier überlappen sich die leitenden Schichten 23 und 25 mit einer Vielzahl von Licht emittierenden Elementen 90. Das heißt, dass das Flüssigkristallelement 40 über eine Vielzahl von Pixeln bereitgestellt ist.
Die Funktionsschicht 45 beinhaltet eine Schaltung zum Ansteuern des Licht emittierenden Elements 90. Beispielsweise beinhaltet die Funktionsschicht 45 eine Pixelschaltung, die einen Transistor, einen Kondensator, eine Leitung, eine Elektrode und dergleichen beinhaltet.
Eine Gate-Elektrode, eine Halbleiterschicht, eine Source-Elektrode oder eine Drain-Elektrode des Transistors in der Funktionsschicht 45 weist eine lichtdurchlässige Eigenschaft auf. Insbesondere weisen vorzugsweise alle von ihnen eine lichtdurchlässige Eigenschaft auf. In diesem Fall lässt der Transistor sichtbares Licht durch und kann daher als Teil des Transmissionsbereichs dienen.
Der Kondensator, die Leitung, die Elektrode und dergleichen in der Funktionsschicht 45 weisen vorzugsweise eine lichtdurchlässige Eigenschaft auf. Dies vergrößert die Fläche des Transmissionsbereichs, was die Sichtbarkeit bei der durchsichtigen Anzeige verbessert.
Leitungen, die mit einer Vielzahl von Funktionsschichten 45 verbunden sind, können ein lichtundurchlässiges leitendes Material mit niedrigem elektrischem Widerstand, wie z. B. ein Metall, enthalten. Dies verringert den Leitungswiderstand. Alternativ kann die Leitung ein lichtdurchlässiges leitendes Material enthalten. Dies ermöglicht, dass ein Abschnitt, in dem die Leitung bereitgestellt wird, als Transmissionsbereich dient.
Die Isolierschicht 83 ist zwischen der Funktionsschicht 45 und der leitenden Schicht 23 bereitgestellt. In einem nicht dargestellten Bereich kann die leitende Schicht 23 elektrisch mit einer Leitung verbunden sein, die auf der dem Substrat 31 zugewandten Seite der Isolierschicht 83 bereitgestellt ist. In einem nicht dargestellten Bereich kann alternativ die leitende Schicht 23 in einer Öffnung, die in der Isolierschicht 83 bereitgestellt ist, elektrisch mit einer Leitung verbunden sein, die näher am Substrat 21 liegt als die Isolierschicht 83.
Die Isolierschicht 81 ist zwischen der Funktionsschicht 45 und der leitenden Schicht 91 bereitgestellt. Die leitende Schicht 91 und die Funktionsschicht 45 sind in einer Öffnung, die in der Isolierschicht 81 bereitgestellt ist, elektrisch miteinander verbunden. Auf diese Weise sind die Funktionsschicht 45 und das Licht emittierende Element 90 elektrisch miteinander verbunden.
Die Isolierschicht 84 ist bereitgestellt, um einen Endabschnitt der leitenden Schicht 91 zu bedecken, und die EL-Schicht 92 ist bereitgestellt, um einen Teil der Isolierschicht 84 und einen Teil der leitenden Schicht 91 zu bedecken. Ferner ist die leitende Schicht 93 bereitgestellt, um die EL-Schicht 92 zu bedecken.
Eine Klebeschicht 89 ist zwischen dem Substrat 21 und der leitenden Schicht 93 bereitgestellt. Man kann auch sagen, dass das Substrat 21 und das Substrat 31 mit der Klebeschicht 89 aneinander angebracht sind. Die Klebeschicht 89 dient auch als Dichtungsschicht, mit der das Licht emittierende Element 90 abgedichtet wird.
Auf diese Weise werden die zwei Arten von Anzeigeelementen (das Flüssigkristallelement 40 und das Licht emittierende Element 90) und die Funktionsschicht 45 zum Ansteuern des Licht emittierenden Elements zwischen dem Paar von Substraten bereitgestellt, was zu einer Verringerung der Dicke führt.
Das Flüssigkristallelement 40 und das Licht emittierende Element 90 überlappen einander, wobei die Isolierschicht 83, die Funktionsschicht 45 und dergleichen dazwischen liegen. Beispielsweise ermöglicht diese Struktur, im Vergleich zu einer Struktur, bei der ein Anzeigefeld mit einem Licht emittierenden Element und ein Anzeigefeld mit einem Flüssigkristallelement aneinander angebracht sind, eine Verringerung eines Abstandes zwischen dem Flüssigkristallelement 40 und dem Licht emittierenden Element 90 und eine Abnahme der Anzahl von Schichten, die zwischen diesen Elementen angeordnet sind. Daher kann diese Struktur ein klareres Transmissionsbild bereitstellen.
Beispielsweise kann ein Abstand zwischen der Oberseite der leitenden Schicht 23 im Flüssigkristallelement 40 und der Unterseite der leitenden Schicht 91 im Licht emittierende Element 90 länger als oder gleich 20 nm und kürzer als 30 µm, bevorzugt länger als oder gleich 50 nm und kürzer als 10 µm, oder stärker bevorzugt länger als oder gleich 100 nm und kürzer als 5 µm sein.
Eine Farbschicht CFR, eine Farbschicht CFG und eine Farbschicht CFB sind jeweils auf der dem Substrat 31 zugewandten Seite des Substrats 21 bereitgestellt, um sich mit dem entsprechenden Licht emittierenden Element 90 zu überlappen. Die Farbschicht CFR, die Farbschicht CFG und die Farbschicht CFB dienen als Farbfilter, die rotes Licht, grünes Licht bzw. blaues Licht durchlassen. Daher kann eine Farbanzeige durch die Licht emittierenden Elemente 90, die weißes Licht emittieren, durchgeführt werden.
In 1A ist die EL-Schicht 92 gleichmäßig derart bereitgestellt, dass sie in der Vielzahl von Licht emittierenden Elementen 90 enthalten ist. Hier ist jedes der Licht emittierenden Elemente 90 ein Licht emittierendes Element, das weißes Licht emittiert. Dementsprechend passiert Licht, das vom Licht emittierenden Element 90, das mit der Farbschicht CFR bereitgestellt ist, emittiert wird, die Farbschicht CFR und wird als rotes Licht 20R zur Anzeigeoberflächenseite emittiert. In ähnlicher Weise wird grünes Licht 20G vom Licht emittierenden Element 90 emittiert, das mit der Farbschicht CFG bereitgestellt ist, und blaues Licht 20B wird vom Licht emittierenden Element 90 emittiert, das mit der Farbschicht CFB bereitgestellt ist.
Ein Bereich zwischen zwei benachbarten Licht emittierenden Elementen 90 umfasst einen Bereich, der mit keinem lichtundurchlässigen Element bereitgestellt ist und als Transmissionsbereich dient. Wenn sich das Flüssigkristallelement 40 im durchlässigen Zustand befindet, passiert Durchlicht 20t, das das Flüssigkristallelement 40 passiert, diesen Bereich von der Seite des Substrats 31 zur Seite des Substrats 21. Von der Anzeigeoberflächenseite kann ein Benutzer ein Transmissionsbild des Hintergrunds hinter der Anzeigevorrichtung 10 sehen.
Der Bereich zwischen den zwei benachbarten Licht emittierenden Elementen 90 wird vorzugsweise mit keiner Farbschicht bereitgestellt. Dies verhindert, dass ein Teil des Durchlichts 20t von einer Farbschicht absorbiert wird, wodurch ein klareres Transmissionsbild bereitgestellt werden kann.
Da das Licht emittierende Element 90 eine lichtdurchlässige Eigenschaft aufweist, dient ein Abschnitt, der das Licht emittierende Element 90 beinhaltet, als Transmissionsbereich. Die Farben von drei Strahlen des Durchlichts 20t, die die Farbschichten CFR, CFG und CFB passieren, werden farblich gemischt, und die gemischte Farbe wird von einem Benutzer wahrgenommen; dementsprechend kann eine Änderung des Farbtons unterdrückt werden.
Das Flüssigkristallelement 40 ist vorzugsweise ein normalerweise schwarzes Flüssigkristallelement, das sichtbares Licht blockiert, wenn kein elektrisches Feld daran angelegt wird. Die Anordnung der polarisierenden Platten 39a und 39b werden vorzugsweise angepasst, so dass das Flüssigkristallelement 40 als normalerweise schwarzes Flüssigkristallelement dient. Als polarisierende Platte kann eine linear polarisierende Platte verwendet werden. Alternativ kann eine zirkular polarisierende Platte, bei der eine linear polarisierende Platte und eine Viertelwellen-Retardationsplatte übereinander angeordnet sind, verwendet werden. Wenn die polarisierende Platte 39a auf der Anzeigeoberflächenseite eine zirkular polarisierende Platte ist, kann die Reflexion von Außenlicht verringert werden. Es sei angemerkt, dass die Positionen der polarisierenden Platten 39a und 39b nicht auf diejenigen in 1A beschränkt sind, solange sich das Flüssigkristallelement 40 zwischen den polarisierenden Platten 39a und 39b befindet. Beispielsweise kann die polarisierende Platte 39a zwischen der leitenden Schicht 23 und dem Substrat 21 positioniert sein.
In Abhängigkeit von der Struktur des Flüssigkristallelements 40 kann/können eine oder beide der polarisierenden Platten 39a und 39b weggelassen werden. Beispielsweise kann die Verwendung eines Gast-Wirt-Flüssigkristallelements als Flüssigkristallelement 40 die polarisierende Platte 39a beseitigen. Dies kann die Lichtextraktionseffizienz des Licht emittierenden Elements 90 weiter erhöhen. Die Verwendung eines verteilten Flüssigkristallelements als Flüssigkristallelement 40 kann beide polarisierende Platten beseitigen. Eine Abnahme der Anzahl von polarisierenden Platten kann die Helligkeit des Durchlichts im Transmissionsmodus erhöhen. Außerdem kann die Verwendung eines Gast-Wirt-Flüssigkristallelements verhindern, dass emittiertes Licht von der Rückflächenseite des Licht emittierenden Elements 90 nach außen ausläuft.
Es sei angemerkt, dass ein beliebiges von verschiedenen optischen Elementen auf der Außenseite des Substrats 21 angeordnet werden kann. Beispiele für die optischen Elemente umfassen eine Lichtdiffusionsschicht (z. B. einen Diffusionsfilm), eine Antireflexionsschicht und einen Lichtbündelungsfilm zusätzlich zu der polarisierenden Platte und der Retardationsplatte. Des Weiteren kann ein antistatischer Film, der das Anhaften von Staub verhindert, ein wasserabweisender Film, der das Anhaften von Flecken unterdrückt, ein Hartfilm, der die Entstehung von Kratzern unterdrückt, die beim Verwenden verursacht werden, oder dergleichen auf der Außenseite des Substrats 21 angeordnet werden.
Ein Berührungssensor kann auf der Außenseite des Substrats 21 bereitgestellt werden. Daher kann eine Struktur, die die Anzeigevorrichtung 10 und den Berührungssensor beinhaltet, als Touchscreen dienen.
Die Anzeigevorrichtung 10 kann zwischen dem Licht emittierenden Modus (Emissionsmodus), in dem ein Bild durch die Licht emittierenden Elemente angezeigt wird, wobei sich das Flüssigkristallelement 40 im undurchlässigen Zustand befindet, und dem Transmissionsmodus (durchsichtigen Modus) umschalten, in dem ein Bild, das durch die Licht emittierenden Elemente angezeigt wird, auf einem Transmissionsbild überlagert wird, wobei sich das Flüssigkristallelement 40 im durchlässigen Zustand befindet.
1B ist ein schematisches Diagramm der Anzeigevorrichtung im Licht emittierenden Modus.
Die Licht emittierenden Elemente 90 können Licht 20e zur Anzeigeoberflächenseite emittieren, um ein Bild anzuzeigen.
Das Flüssigkristallelement 40 weist eine Ausrichtung zum Blockieren von sichtbarem Licht auf. Wenn das Flüssigkristallelement 40 ein normalerweise schwarzes Flüssigkristallelement ist, wird ein elektrisches Feld nicht an das Flüssigkristallelement 40 angelegt. Licht 20in, das von der Rückfläche der Anzeigevorrichtung 10 einfällt, kann nicht die Anzeigevorrichtung 10 passieren und erreicht daher nicht die Augen des Benutzers. Insbesondere wird das Licht 20in, das von der Rückfläche der Anzeigevorrichtung 10 einfällt, durch die polarisierende Platte 39b polarisiert, passiert das Flüssigkristallschicht 40 und wird von der polarisierenden Platte 39a blockiert.
Wie vorstehend beschrieben, ermöglicht der Licht emittierende Modus nicht, dass das Licht 20in, das von der Rückfläche der Anzeigevorrichtung 10 einfällt, einen Benutzer erreicht, was eine Anzeige mit hohem Kontrast ermöglicht. Ein derartiger Modus kann auch als VR-Modus bezeichnet werden.
1C ist ein schematisches Diagramm der Anzeigevorrichtung im Transmissionsmodus.
Die Licht emittierenden Elemente 90 können, wie im Licht emittierenden Modus, das Licht 20e zur Anzeigeoberflächenseite emittieren, um ein Bild anzuzeigen.
Das Flüssigkristallelement 40 weist eine Ausrichtung zum Durchlassen von sichtbarem Licht auf. Wenn das Flüssigkristallelement 40 ein normalerweise schwarzes Flüssigkristallelement ist, wird ein ausreichendes elektrisches Feld an das Flüssigkristallelement 40 angelegt. Das Licht 20in, das von der Rückfläche der Anzeigevorrichtung 10 einfällt, passiert die Anzeigevorrichtung 10 und erreicht die Augen des Benutzers. Insbesondere passiert das Licht 20in, das von der Rückfläche der Anzeigevorrichtung 10 einfällt, die polarisierende Platte 39b, das Flüssigkristallelement 40 und die polarisierende Platte 39a und wird als Durchlicht 20t zur Anzeigeoberflächenseite abgegeben.
Deshalb ermöglicht der Transmissionsmodus, dass ein Benutzer sowohl das Licht 20e von den Licht emittierenden Elementen 90 als auch das Durchlicht 20t sieht. Das heißt, dass das Bild, das durch die Licht emittierenden Elemente 90 angezeigt wird, auf dem Hintergrund (Transmissionsbild) hinter der Anzeigevorrichtung 10 überlagert werden kann. Ein derartiger Modus kann auch als AR-Modus bezeichnet werden.
Indem die Stärke des elektrischen Feldes, das an das Flüssigkristallelement 40 angelegt wird, gesteuert wird, kann die Menge des Durchlichts 20t gesteuert werden. Beispielsweise kann in dem Fall, in dem einfallendes Licht von der Sonne, einer Lichtquelle oder dergleichen zu hell ist und deswegen einen Benutzer blendet, der Blendungsgrad reduziert werden, indem die Ausrichtung des Flüssigkristallelements 40 gesteuert wird und die Menge des Durchlichts 20t verringert wird.
Eine allmähliche Erhöhung der Spannung, die an das Flüssigkristallelement 40 angelegt wird, ermöglicht beispielsweise eine stetige Änderung vom Zustand, in dem Außenlicht blockiert wird, auf den Zustand, in dem maximales Außenlicht durchgelassen wird. Die umgekehrte stetige Änderung vom Zustand, in dem maximales Außenlicht durchgelassen wird, auf den Zustand, in dem Außenlicht blockiert wird, ist auch möglich. Dies kann eine schnelle Änderung der Leuchtdichte des Durchlichts 20t verhindern, das in die Augen des Benutzers einfällt, und es kann vermieden werden, dass sich ein Benutzer Unannehmlichkeiten fühlt.
Das Vorstehende ist die Beschreibung des Strukturbeispiels.
[Modifikationsbeispiel]
Ein Strukturbeispiel, das sich teilweise von demjenigen in 1A unterscheidet, wird nachstehend beschrieben.
[Modifikationsbeispiel 1]
Im Gegensatz zu dem vorstehenden Beispiel, in dem eine Farbanzeige durch das Licht emittierende Element 90, das weißes Licht emittieren kann, in Kombination mit der Farbschicht CFR, CFG oder CFB erzielt wird, werden im folgenden Beispiel Licht emittierende Elemente verwendet, die jeweils farbiges Licht, nämlich Rot, Grün, Blau oder dergleichen, emittieren können.
2A zeigt ein Beispiel, in dem ein Licht emittierendes Element 90R, das das rote Licht 20R emittiert, ein Licht emittierendes Element 90G, das das grüne Licht 20G emittiert, und ein Licht emittierendes Element 90B, das das blaue Licht 20B emittiert, anstelle des in 1A dargestellten Licht emittierenden Elements 90 bereitgestellt sind. Die Farbschichten CFR, CFG und CFB, die in 1A dargestellt werden, sind nicht bereitgestellt.
Das Licht emittierende Element 90R, das Licht emittierende Element 90G und das Licht emittierende Element 90B beinhalten eine EL-Schicht 92R, eine EL-Schicht 92G bzw. eine EL-Schicht 92B. Die leitende Schicht 93 bedeckt die EL-Schicht 92R, die EL-Schicht 92G und die EL-Schicht 92B.
Bei einer derartigen Struktur können die Lichtextraktionseffizienzen der Licht emittierenden Elemente 90R, 90G und 90B erhöht werden, so dass der Stromverbrauch verringert werden kann.
Ein Teil von Schichten, die die EL-Schichten bilden, kann getrennt für die Licht emittierenden Elemente 90R, 90G und 90B ausgebildet werden, während die anderen Schichten von den Licht emittierenden Elementen 90R, 90G und 90B geteilt werden. Beispielsweise können nur die Licht emittierenden Schichten getrennt ausgebildet werden. Alternativ kann unter den Licht emittierenden Schichten von drei Farben eine Licht emittierende Schicht, die eine Farbe mit der kürzesten Wellenlänge aufweist (z. B. eine Licht emittierende Schicht, die blaues Licht emittiert), von einem anderen Anzeigeelement geteilt werden. Dies vereinfacht einen Ausbildungsprozess der Licht emittierenden Elemente 90R, 90G und 90B.
[Modifikationsbeispiel 2]
Bei der vorstehenden Struktur ist das Flüssigkristallelement 40 über die Vielzahl von Pixeln bereitgestellt; jedoch kann das Flüssigkristallelement 40 für jedes Pixel bereitgestellt werden.
2B zeigt ein Beispiel, in dem eine Vielzahl von Flüssigkristallelementen 40, die jeweils mit der inselförmigen leitenden Schicht 23 bereitgestellt sind, bereitgestellt ist. Eine derartige Struktur ermöglicht die Umschaltung zwischen dem Transmissionsmodus und dem Licht emittierenden Modus in jedem Transmissionsbereich.
Die Struktur in 2B beinhaltet eine Funktionsschicht 45a und eine Funktionsschicht 45b. Die Funktionsschicht 45a beinhaltet eine Schaltung zum Ansteuern des Licht emittierenden Elements. Die Funktionsschicht 45b dient als Pixelschaltung zum Steuern des Ansteuerns des Flüssigkristallelements 40 und beinhaltet mindestens einen Transistor. Die leitende Schicht 23 und die Funktionsschicht 45b sind in einer Öffnung, die in der Isolierschicht 83 bereitgestellt ist, elektrisch miteinander verbunden. Eine derartige Struktur ermöglicht, dass das Flüssigkristallelement 40 ein Aktivmatrix-Flüssigkristallelement sein kann. Wenn die Funktionsschicht 45b keinen Transistor, sondern nur eine Leitung beinhaltet, kann das Flüssigkristallelement 40 ein Segment-Flüssigkristallelement oder ein Passivmatrix-Flüssigkristallelement sein.
Eine Gate-Elektrode, eine Halbleiterschicht, eine Source-Elektrode oder eine Drain-Elektrode des Transistors in der Funktionsschicht 45b weist vorzugsweise eine lichtdurchlässige Eigenschaft auf. Insbesondere weisen vorzugsweise alle von ihnen eine lichtdurchlässige Eigenschaft auf. In diesem Fall lässt der Transistor sichtbares Licht durch und kann daher als Teil des Transmissionsbereichs dienen.
Ein Kondensator, eine Leitung, eine Elektrode und dergleichen in der Funktionsschicht 45b weisen vorzugsweise eine lichtdurchlässige Eigenschaft auf. Dies vergrößert die Fläche des Transmissionsbereichs, was die Sichtbarkeit bei der durchsichtigen Anzeige verbessert.
Leitungen, die mit einer Vielzahl von Funktionsschichten 45b verbunden sind, können ein lichtundurchlässiges leitendes Material mit niedrigem elektrischem Widerstand, wie z. B. ein Metall, enthalten. Dies verringert den Leitungswiderstand. Alternativ kann die Leitung ein lichtdurchlässiges leitendes Material enthalten. Dies ermöglicht, dass ein Abschnitt, in dem die Leitung bereitgestellt wird, als Transmissionsbereich dient.
Hier wird ein Flüssigkristallelement 40 für das Licht emittierende Element 90 bereitgestellt; jedoch kann ein Flüssigkristallelement 40 für alle einige Licht emittierende Elemente 90 bereitgestellt werden.
[Beispiel 1 für ein Pixellayout]
Ein Beispiel für ein Pixellayout wird nachstehend beschrieben.
3A1 ist eine schematische Draufsicht auf ein Pixel 30, das von der Anzeigeoberflächenseite aus gesehen wird. Das Pixel 30 beinhaltet drei Subpixel, die die Licht emittierenden Elemente 90R, 90G und 90B beinhalten. Jedes Subpixel beinhaltet einen Transistor 61 und einen Transistor 62. Das Pixel 30 beinhaltet ferner das Flüssigkristallelement 40, eine Leitung 51, eine Leitung 52, eine Leitung 53 und dergleichen.
Die Leitung 51 dient beispielsweise als Abtastleitung. Die Leitung 52 dient beispielsweise als Signalleitung. Die Leitung 53 dient beispielsweise als Leitung zum Zuführen eines Potentials zum Licht emittierenden Element. Die Leitung 51 kreuzt die Leitung 52. In diesem Beispiel ist die Leitung 53 parallel zur Leitung 52. Die Leitung 53 kann zur Leitung 51 parallel sein.
Der Transistor 61 dient als Auswahltransistor. Ein Gate des Transistors 61 ist elektrisch mit der Leitung 51 verbunden, und ein Anschluss von Source und Drain des Transistors 61 ist elektrisch mit der Leitung 52 verbunden. Der Transistor 62 steuert einen Strom, der in das Licht emittierende Element fließt. Ein Anschluss von Source und Drain des Transistors 62 ist elektrisch mit der Leitung 53 verbunden, und der andere Anschluss ist elektrisch mit dem Licht emittierenden Element verbunden.
In 3A1 weisen die Licht emittierenden Elemente 90R, 90G und 90B jeweils eine in vertikaler Richtung lange Streifenform auf, und sie sind in horizontaler Richtung angeordnet, um ein Streifenmuster zu bilden.
Wie im vorstehenden Strukturbeispiel und dergleichen beschrieben, ist das Flüssigkristallelement 40 näher an der Rückfläche (der Anzeigeoberfläche entgegengesetzt) positioniert als die Licht emittierenden Elemente oder Leitungen. 3A1 zeigt einen Bereich, der sich mit keinem Licht emittierenden Element oder keiner Leitung überlappt und in dem das Flüssigkristallelement 40 von der Anzeigeoberflächenseite aus gesehen werden kann. Dieser Bereich ist ein Teil des Transmissionsbereichs. Im Transmissionsmodus passiert Licht, das von der Rückfläche der Anzeigevorrichtung einfällt, den Transmissionsbereich.
Die Leitungen 51, 52 und 53 weisen eine lichtundurchlässige Eigenschaft auf. Weitere Schichten, d. h. Schichten, die den Transistor 61, den Transistor 62 oder dergleichen bilden, sind lichtdurchlässige Filme. 3A2 zeigt getrennt einen Transmissionsbereich 30t, der sichtbares Licht durchlässt, und einen lichtundurchlässigen Bereich 30s, der sichtbares Licht blockiert, welche sich im Pixel 30 in 3A1 befinden. Der gesamte Abschnitt außer einem Abschnitt, der Leitungen beinhaltet, ist der Transmissionsbereich 30t; somit kann die Sichtbarkeit bei der durchsichtigen Anzeige verbessert werden.
3B1 und 3B2 stellen ein Beispiel dar, in dem das Pixel 30 vier Subpixel beinhaltet, die die Licht emittierenden Elemente 90R, 90G und 90B sowie ein Licht emittierendes Element 90W beinhalten. Im Beispiel von 3B1 und 3B2 sind die Licht emittierenden Elemente eines Pixels 30 in zwei Spalten und zwei Zeilen angeordnet. In 3B1 beinhaltet das Pixel 30 die zwei Leitungen 51, die zwei Leitungen 52 und die zwei Leitungen 53.
Das Licht emittierende Element 90W kann beispielsweise ein Licht emittierendes Element sein, das weißes Licht emittiert. Wenn die in 1A gezeigte Querschnittsstruktur zum Einsatz kommt, kann sich das Licht emittierende Element 90W nicht mit einer Farbschicht überlappen.
Wie in 3B2 gezeigt, handelt es sich bei einem Bereich, der sich mit keiner Leitung überlappt, um den Transmissionsbereich 30t.
Je höher der Anteil der Fläche des Transmissionsbereichs in der Fläche des Anzeigebereichs ist, desto größer ist die Menge des Durchlichts. Der Anteil der Fläche des Transmissionsbereichs in der Fläche des gesamten Anzeigebereichs ist beispielsweise höher als oder gleich 1 % und niedriger als oder gleich 95 %, bevorzugt höher als oder gleich 10 % und niedriger als oder gleich 90 %, oder stärker bevorzugt höher als oder gleich 20 % und niedriger als oder gleich 80 %. Ein besonders bevorzugter Anteil ist höher als oder gleich 40 % oder höher als oder gleich 50 %. Der große Transmissionsbereich ermöglicht die Umschaltung zwischen dem Licht emittierenden Modus und dem Transmissionsmodus, ohne einem Benutzer ein Gefühl der Unannehmlichkeit zu geben.
4A1 und 4A2 zeigen ein Beispiel, in dem die Leitungen 51, 52 und 53 von 3A1 und 3A2 eine lichtdurchlässige Eigenschaft aufweisen. In ähnlicher Weise zeigen 4B1 und 4B2 ein Beispiel, in dem die Leitungen 51, 52 und 53 von 3B1 und 3B2 eine lichtdurchlässige Eigenschaft aufweisen. Die in 4A2 und 4B2 gezeigten Strukturen ermöglichen jeweils, dass der gesamte Bereich des Pixels 30 als Transmissionsbereich 30t dient.
[Beispiel 2 für ein Pixellayout]
Ein Beispiel für ein Pixellayout, das zu einer hochauflösenden Anzeigevorrichtung geeignet ist, wird nachstehend beschrieben.
Beispielsweise kann eine Anzeigevorrichtung mit einer nachstehend gezeigten Struktur Pixel mit Licht emittierenden Elementen aufweisen, die angeordnet sind, um eine Auflösung von höher als oder gleich 300 ppi und niedriger als oder gleich 10.000 ppi, bevorzugt höher als oder gleich 500 ppi und niedriger als oder gleich 5.000 ppi, stärker bevorzugt höher als oder gleich 700 ppi und niedriger als oder gleich 4.000 ppi, oder noch stärker bevorzugt höher als oder gleich 1.000 ppi und niedriger als oder gleich 3.000 ppi zu bieten.
[Strukturbeispiel einer Pixelschaltung]
5A ist ein Beispiel für einen Schaltplan einer Pixeleinheit 70. Die Pixeleinheit 70 beinhaltet zwei Pixel (ein Pixel 70a und ein Pixel 70b). Außerdem ist die Pixeleinheit 70 mit Leitungen 51a, 51b, 52a, 52b, 52c, 52d, 53a, 53b und 53c und dergleichen verbunden.
Das Pixel 70a beinhaltet Subpixel 71a, 72a und 73a. Das Pixel 70b beinhaltet Subpixel 71b, 72b und 73b. Die Subpixel 71a, 72a und 73a beinhalten Pixelschaltungen 41a, 42a bzw. 43a. Die Subpixel 71b, 72b und 73b beinhalten Pixelschaltungen 41b, 42b bzw. 43b.
Jedes Subpixel beinhaltet eine Pixelschaltung und ein Anzeigeelement 60. Beispielsweise beinhaltet das Subpixel 71a eine Pixelschaltung 41a und das Anzeigeelement 60. Hier wird ein Licht emittierendes Element, wie z. B. ein organisches EL-Element, als Anzeigeelement 60 verwendet.
Die Leitungen 51a und 51b dienen jeweils als Abtastleitung (auch als Gate-Leitung bezeichnet). Die Leitungen 52a, 52b, 52c und 52d dienen jeweils als Signalleitung (auch als Source-Leitung oder Datenleitung bezeichnet). Die Leitungen 53a, 53b und 53c weisen jeweils eine Funktion zum Zuführen eines Potentials zum Anzeigeelement 60 auf.
Die Pixelschaltung 41a ist elektrisch mit den Leitungen 51a, 52a und 53a verbunden. Die Pixelschaltung 42a ist elektrisch mit den Leitungen 51b, 52d und 53a verbunden. Die Pixelschaltung 43a ist elektrisch mit den Leitungen 51a, 52b und 53b verbunden. Die Pixelschaltung 41b ist elektrisch mit den Leitungen 51b, 52a und 53b verbunden. Die Pixelschaltung 42b ist elektrisch mit den Leitungen 51a, 52c und 53c verbunden. Die Pixelschaltung 43b ist elektrisch mit den Leitungen 51b, 52b und 53c verbunden.
Bei der in 5A gezeigten Struktur, bei der zwei Gate-Leitungen mit jedem Pixel verbunden sind, kann die Anzahl von Source-Leitungen um die Hälfte der Streifenanordnung verringert werden. Als Ergebnis kann die Anzahl von ICs, die als Source-Treiberschaltungen verwendet werden, um die Hälfte verringert werden und dementsprechend kann die Anzahl von Komponenten verringert werden.
Eine Leitung, die als Signalleitung dient, ist vorzugsweise mit Pixelschaltungen der gleichen Farbe verbunden. Beispielsweise kann dann, wenn ein Signal mit angepasstem Potential, das der Leitung zugeführt wird, Schwankungen der Leuchtdichte zwischen Pixeln korrigiert, der Korrekturwert zwischen Farben in hohem Maße variieren. Daher kann dann, wenn Pixelschaltungen, die mit einer Signalleitung verbunden sind, der gleichen Farbe entsprechen, die Korrektur leicht durchgeführt werden.
Außerdem beinhaltet jede Pixelschaltung einen Transistor 61, einen Transistor 62 und einen Kondensator 63. Bei der Pixelschaltung 41a ist beispielsweise ein Gate des Transistors 61 elektrisch mit der Leitung 51a verbunden, ein Anschluss von Source und Drain des Transistors 61 ist elektrisch mit der Leitung 52a verbunden, und der andere Anschluss von Source und Drain ist elektrisch mit einem Gate des Transistors 62 und einer Elektrode des Kondensators 63 verbunden. Ein Anschluss von Source und Drain des Transistors 62 ist elektrisch mit einer Elektrode des Anzeigeelements 60 verbunden, und der andere Anschluss von Source und Drain ist elektrisch mit der anderen Elektrode des Kondensators 63 und der Leitung 53a verbunden. Die andere Elektrode des Anzeigeelements 60 ist elektrisch mit einer Leitung verbunden, an die ein Potential V1 angelegt wird.
Es sei angemerkt, dass die anderen Pixelschaltungen der Pixelschaltung 41a ähnlich sind, mit Ausnahme einer Leitung, die mit dem Gate des Transistors 61 verbunden ist, einer Leitung, die mit dem einen Anschluss von Source und Drain des Transistors 61 verbunden ist, oder einer Leitung, die mit der anderen Elektrode des Kondensators 63 verbunden ist (siehe 5A).
In 5A dient der Transistor 61 als Auswahltransistor. Der Transistor 62 ist in Reihe mit dem Anzeigeelement 60 geschaltet, um einen Strom zu steuern, der in das Anzeigeelement 60 fließt. Der Kondensator 63 weist eine Funktion zum Halten des Potentials eines Knotens auf, der mit dem Gate des Transistors 62 verbunden ist. Es sei angemerkt, dass der Kondensator 63 im folgenden Fall absichtlich nicht bereitgestellt werden muss: Ein Sperrleckstrom des Transistors 61, ein Leckstrom durch das Gate des Transistors 62 und dergleichen sind sehr gering.
Der Transistor 62 beinhaltet vorzugsweise, wie in 5A gezeigt, ein erstes Gate und ein zweites Gate, die elektrisch miteinander verbunden sind. Die Menge an Strom, den der Transistor 62 zuführen kann, kann dank der zwei Gates erhöht werden. Eine derartige Struktur ist besonders für eine hochauflösende Anzeigevorrichtung vorteilhaft, da die Menge an Strom erhöht werden kann, ohne dass die Größe, insbesondere die Kanalbreite, des Transistors 62 erhöht wird.
Es sei angemerkt, dass die Anzahl von Gates des Transistors 62 eins sein kann. Diese Struktur kann durch einen einfacheren Prozess hergestellt werden als die vorstehende Struktur, da ein Schritt zum Ausbilden des zweiten Gates unnötig ist. Der Transistor 61 kann zwei Gates beinhalten. Diese Struktur ermöglicht eine Verkleinerung der Größe der Transistoren. Ein erstes Gate und ein zweites Gate jedes Transistors können elektrisch miteinander verbunden sein. Alternativ können die Gates elektrisch mit unterschiedlichen Leitungen verbunden sein. In diesem Fall können die Schwellenspannungen der Transistoren gesteuert werden, indem unterschiedliche Potentiale an die Leitungen angelegt werden.
Die Elektrode des Anzeigeelements 60, die elektrisch mit dem Transistor 62 verbunden ist, entspricht einer Pixelelektrode (z. B. der leitenden Schicht 91). In 5A dient die eine der Elektroden des Anzeigeelements 60, die elektrisch mit dem Transistor 62 verbunden ist, als Kathode, wohingegen die andere Elektrode als Anode dient. Diese Struktur ist besonders effektiv, wenn der Transistor 62 ein n-Kanal-Transistor ist. Wenn der n-Kanal-Transistor 62 eingeschaltet ist, handelt es sich beim Potential, das von der Leitung 53a angelegt wird, um ein Source-Potential; dementsprechend kann die Menge an Strom, der in den Transistor 62 fließt, unabhängig von Schwankungen oder einer Veränderung des Widerstandes des Anzeigeelements 60 konstant sein. Alternativ kann ein p-Kanal-Transistor als Transistor einer Pixelschaltung verwendet werden.
[Beispiel für eine Anordnung von Pixelelektroden]
5B ist eine schematische Draufsicht, die ein Anordnungsbeispiel von Pixelelektroden und Leitungen im Anzeigebereich zeigt. Die Leitungen 51a und 52b sind abwechselnd angeordnet. Die Leitungen 52a, 52b und 52c sind in dieser Reihenfolge derart angeordnet, dass sie die Leitungen 51a und 51b kreuzen. Die Pixelelektroden sind in Erstreckungsrichtung der Leitungen 51a und 51b in einer Matrix angeordnet.
Die Pixeleinheit 70 beinhaltet die Pixel 70a und 70b. Das Pixel 70a beinhaltet eine Pixelelektrode 91R1, eine Pixelelektrode 91G1 und eine Pixelelektrode 91B1. Das Pixel 70b beinhaltet eine Pixelelektrode 91R2, eine Pixelelektrode 91G2 und eine Pixelelektrode 91B2. Ein Anzeigebereich jedes Subpixels befindet sich innerhalb der Pixelelektrode des Subpixels.
Wie in 5B gezeigt, wird ein Abstand zwischen den Pixeleinheiten 70, die in Erstreckungsrichtung der Leitung 52a oder dergleichen (auch als erste Richtung bezeichnet) angeordnet sind, durch P dargestellt. Ein Abstand zwischen den Pixeleinheiten 70, die in Erstreckungsrichtung der Leitung 51a oder dergleichen (auch als zweite Richtung bezeichnet) angeordnet sind, ist vorzugsweise doppelt so groß wie der Abstand P (d. h. der Abstand ist vorzugsweise 2P). In diesem Fall können verzerrungsfreie Bilder angezeigt werden. Der Abstand P kann größer als oder gleich 1 µm und kleiner als oder gleich 150 µm, bevorzugt größer als oder gleich 2 µm und kleiner als oder gleich 120 µm, stärker bevorzugt größer als oder gleich 3 µm und kleiner als oder gleich 100 µm, und noch stärker bevorzugt größer als oder gleich 4 µm und kleiner als oder gleich 60 µm sein. Eine derartige Struktur ermöglicht, dass die Anzeigevorrichtung eine sehr hohe Auflösung aufweist.
Beispielsweise überlappt sich die Pixelelektrode 91R1 vorzugsweise nicht mit der Leitung 52a, die als Signalleitung und dergleichen dient. Dies kann eine Änderung der Leuchtdichte des Anzeigeelements unterdrücken, welche aufgrund einer Übertragung eines elektrischen Rauschens über die Kapazität beispielsweise zwischen der Leitung 52a und der Pixelelektrode 91R1 durch eine Veränderung des Potentials der Pixelelektrode 91R1 und dergleichen hervorgerufen wird.
Die Pixelelektrode 91R1 und dergleichen können sich mit der Leitung 51a oder dergleichen überlappen, die als Abtastleitung dient. Dies kann die Fläche der Pixelelektrode 91R1 und das Öffnungsverhältnis erhöhen. Im Beispiel von 5B überlappt sich ein Teil der Pixelelektrode 91R1 mit der Leitung 51a.
Wenn sich die Pixelelektrode 91R1 oder dergleichen eines Subpixels mit der Leitung 51a oder dergleichen, die als Abtastleitung dient, überlappt, ist die Leitung, die als Abtastleitung dient und sich mit der Pixelelektrode überlappt, vorzugsweise mit einer Pixelschaltung des Subpixels verbunden. Beispielsweise entspricht ein Zeitraum, in dem ein Signal zum Verändern des Potentials der Leitung 51a oder dergleichen eingegeben wird, einem Zeitraum, in dem Daten des Subpixels nochmals gechrieben werden. Daher ändert sich die Leuchtdichte des Subpixels nicht, auch wenn ein elektrisches Rauschen über die Kapazität von der Leitung 51a oder dergleichen auf die sich überlappende Pixelelektrode übertragen würde.
[Beispiel 1 für ein Pixellayout]
Ein Layout-Beispiel der Pixeleinheit 70 wird nachstehend beschrieben.
6A ist ein Layout-Beispiel eines Subpixels. Das Beispiel zeigt zur leichteren Betrachtung einen Zustand vor der Ausbildung einer Pixelelektrode. Das in 6A gezeigte Subpixel beinhaltet den Transistor 61, den Transistor 62 und den Kondensator 63. Der Transistor 61 ist ein kanalgeätzter Bottom-Gate-Transistor. Der Transistor 62 beinhaltet zwei Gates, wobei eine Halbleiterschicht dazwischen liegt.
Eine leitende Schicht 56 an einer unteren Position bildet untere Gate-Elektroden der Transistoren 61 und 62, eine Elektrode des Kondensators 63 und dergleichen. Eine leitende Schicht, die nach der Ausbildung der leitenden Schicht 56 ausgebildet wird, bildet die Leitung 51. Eine leitende Schicht 57, die danach ausgebildet wird, bildet eine Source-Elektrode oder eine Drain-Elektrode des Transistors 61, eine Source-Elektrode und eine Drain-Elektrode des Transistors 62 und dergleichen. Eine leitende Schicht, die nach der Ausbildung der leitenden Schicht 57 ausgebildet wird, bildet die Leitung 52, die Leitung 53 und dergleichen. Eine leitende Schicht 58, die danach ausgebildet wird, bildet eine obere Gate-Elektrode des Transistors 62. Ein Teil der Leitung 52 dient als die andere der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode des Transistors 61. Ein Teil der Leitung 53 dient als die andere Elektrode des Kondensators 63. Bezüglich der leitenden Schicht 58 werden zur leichteren Betrachtung nur ihre Konturen ohne Schraffurmuster gezeigt.
Die Halbleiterschicht 55, die leitende Schicht 56, die leitende Schicht 57 und die leitende Schicht 58, welche in den Transistoren enthalten sind, weisen jeweils eine lichtdurchlässige Eigenschaft auf. Die Leitungen 51, 52 und 53 weisen jeweils eine lichtundurchlässige Eigenschaft auf.
In 6B werden der Transmissionsbereich 30t und der lichtundurchlässige Bereich 30s im Subpixel, das in 6A gezeigt wird, getrennt gezeigt. Wie in der Zeichnung gezeigt, weisen die Transistoren 61 und 62 und dergleichen eine lichtdurchlässige Eigenschaft auf; dementsprechend kann die Sichtbarkeit bei der durchsichtigen Anzeige erhöht werden.
Beispielsweise ermöglicht eine derartige Struktur, dass der Anteil der Fläche des Transmissionsbereichs 30t (auch als Öffnungsverhältnis bezeichnet) höher als oder gleich 50 % ist. Die in 6A und 6B gezeigte Struktur erzielt ein Öffnungsverhältnis von ungefähr 66,1 % oder höher.
6C ist ein Layout-Beispiel der Pixeleinheit 70, die das in 6A gezeigte Subpixel beinhaltet. 6C zeigt auch Pixelelektroden und Anzeigebereiche 22. Dieses Beispiel zeigt ein Licht emittierendes Element mit Dual-Emission als Licht emittierendes Element. 6C ist eine schematische Draufsicht, die von der Anzeigeoberflächenseite aus gesehen wird. In 6D werden der Transmissionsbereich 30t und der lichtundurchlässige Bereich 30s in 6C getrennt gezeigt.
In diesem Beispiel weisen drei Subpixel, die elektrisch mit der Leitung 51a verbunden sind, seitenverkehrte Formen der drei Subpixel auf, die elektrisch mit der Leitung 51b verbunden sind. Deshalb können bei der Struktur, bei der Subpixel der gleichen Farbe in Erstreckungsrichtung der Leitung 52a oder dergleichen in einem Zickzackmuster angeordnet sind und mit einer Leitung, die als Signalleitung dient, verbunden sind, Leitungen, die mit den Subpixeln verbunden sind, eine gleichmäßige Länge aufweisen, so dass Schwankungen der Leuchtdichte zwischen den Subpixeln unterdrückt werden können.
Unter Verwendung eines derartigen Pixellayouts kann eine Anzeigevorrichtung mit sehr hoher Auflösung selbst in einer Fertigungslinie hergestellt werden, in der die minimale Strukturgröße größer als oder gleich 0,5 µm und kleiner als oder gleich 6 µm, typischerweise größer als oder gleich 1,5 µm und kleiner als oder gleich 4 µm ist.
6C zeigt das Flüssigkristallelement 40, das näher an der Rückfläche (der Anzeigeoberfläche entgegengesetzt) positioniert ist als die Licht emittierenden Elemente und Leitungen.
[Beispiel 2 für ein Pixellayout]
7A und 7B zeigen ein Layout-Beispiel, das sich von demjenigen in 6A und 6B unterscheidet.
Der Transistor 61 ist ein Top-Gate-Transistor. Der Transistor 62 beinhaltet die zwei Gates, wobei die Halbleiterschicht dazwischen liegt.
In 7A bildet die leitende Schicht 57 an einer unteren Position eine Gate-Elektrode des Transistors 62, und die Halbleiterschicht 55 wird nach der Ausbildung der leitenden Schicht 57 ausgebildet. Die leitende Schicht 56, die nach der Ausbildung der leitenden Schicht 57 und der Halbleiterschicht 55 ausgebildet wird, bildet eine Gate-Elektrode des Transistors 61 und die andere Gate-Elektrode des Transistors 62. Eine leitende Schicht, die nach der Ausbildung der leitenden Schicht 56 ausgebildet wird, bildet die Leitung 51 und dergleichen. Eine leitende Schicht, die danach ausgebildet wird, bildet die Leitung 52, eine Elektrode des Kondensators 63 und dergleichen. Eine leitende Schicht, die danach ausgebildet wird, bildet die Leitung 53 und dergleichen.
Die Halbleiterschicht 55, die leitende Schicht 56 und die leitende Schicht 57 weisen eine lichtdurchlässige Eigenschaft auf. Die in 7A und 7B gezeigte Struktur erzielt ein Öffnungsverhältnis von ungefähr 37,1 % oder höher.
Der Transistor 61 beinhaltet die Halbleiterschicht 55 über der Leitung 51, einen Teil der Leitung 52 und dergleichen. Der Transistor 62 beinhaltet die leitende Schicht 57, die Halbleiterschicht 55 über der leitenden Schicht 57, die Leitung 53 und dergleichen. Der Kondensator 63 beinhaltet einen Teil der Leitung 53 und eine leitende Schicht, die auf der gleichen Ebene wie die Leitung 52 liegt.
7C und 7D stellen ein Strukturbeispiel einer Pixeleinheit dar, die das in 7A gezeigte Subpixel beinhaltet.
7C zeigt das Flüssigkristallelement 40, das näher an der Rückfläche (der Anzeigeoberfläche entgegengesetzt) positioniert ist als die Licht emittierenden Elemente und Leitungen.
[Beispiel 3 für ein Pixellayout]
8A und 8B zeigen ein Layout-Beispiel eines Subpixels 50, das sich von den in 6A und 6B sowie 7A und 7B gezeigten Layout-Beispielen unterscheidet.
Das Subpixel 50 beinhaltet Transistoren 61a, 61b und 62. Die Transistoren 61a, 61b und 62 beinhalten jeweils zwei Gates, wobei eine Halbleiterschicht dazwischen liegt. 8A zeigt auch eine Pixelelektrode 64 und den Anzeigebereich 22. Die Pixelelektrode 64 wird mit einem benachbarten Pixel (nicht dargestellt) geteilt.
Der Transistor 62 in 8A weist eine mehrschichtige Struktur auf, die derjenigen des Transistors 62 in 7A ähnlich ist.
Der Transistor 61a beinhaltet die Halbleiterschicht 55 über der Leitung 51, die leitende Schicht 58 über der Halbleiterschicht 55, eine leitende Schicht, die mit einer Leitung 59, die mit einem konstanten Potential versorgt wird, verbunden ist, und dergleichen. Der Transistor 61b beinhaltet die Halbleiterschicht 55 über der Leitung 51, die leitende Schicht 58 über der Halbleiterschicht 55, eine leitende Schicht, die mit der Leitung 52 verbunden ist, und dergleichen. Die leitende Schicht 58 ist mit der Leitung 59 verbunden. Die Leitung 51 und die leitende Schicht 58 dienen als Gate-Elektroden.
Die Leitungen 51, 52, 53 und 59 weisen eine lichtundurchlässige Eigenschaft auf. Weitere Schichten, d. h. Schichten, die den Transistor 61a, 61b oder 62 oder dergleichen bilden, sind lichtdurchlässige Filme. 8B zeigt getrennt den Transmissionsbereich 30t, der sichtbares Licht durchlässt, und den lichtundurchlässigen Bereich 30s, der sichtbares Licht blockiert, welche sich im Subpixel 50 in 8A befinden. Wie in 8B gezeigt, handelt es sich bei einem Bereich, der sich mit keiner Leitung überlappt, um den Transmissionsbereich 30t.
Als Vergleichsbeispiel wird ein Subpixel 50a mit einem Transistor, der einen Teil der Leitung 51, einen Teil der Leitung 52 und einen Teil der Leitung 59 beinhaltet, in 9A und 9B gezeigt.
Das Subpixel 50a beinhaltet Transistoren 61c, 61d und 62a. Die Transistoren 61c, 61d und 62a beinhalten jeweils zwei Gates, wobei eine Halbleiterschicht dazwischen liegt.
9A zeigt auch die Pixelelektrode 64 und den Anzeigebereich 22.
Der Transistor 62a in 9A weist eine mehrschichtige Struktur auf, die derjenigen des Transistors 62 in 7A ähnlich ist.
Der Transistor 61c beinhaltet die Halbleiterschicht 55 über der Leitung 51, die leitende Schicht 58 über der Halbleiterschicht 55, einen Teil der Leitung 59 und dergleichen. Der Transistor 61d beinhaltet die Halbleiterschicht 55 über der Leitung 51, die leitende Schicht 58 über der Halbleiterschicht 55, einen Teil der Leitung 52 und dergleichen.
Im Transistor 62a weisen leitende Schichten (nicht dargestellt), die als Gate-Elektrode, Source-Elektrode und Drain-Elektrode dienen, eine lichtundurchlässige Eigenschaft auf. 9B zeigt getrennt den Transmissionsbereich 30t, der sichtbares Licht durchlässt, und den lichtundurchlässigen Bereich 30s, der sichtbares Licht blockiert, welche sich im Subpixel 50a in 9A befinden. Wie in 9B gezeigt, handelt es sich bei einem Bereich, der sich mit keiner Leitung überlappt, um den Transmissionsbereich 30t.
Wenn die Struktur des Subpixels 50a in 9A und 9B bei einem Anzeigefeld zum Einsatz kommt, das ein Licht emittierendes Element mit Top-Emission beinhaltet, wobei die Pixelgröße 12,75 µm × 38,25 µm ist, die diagonale Dimension des Anzeigebereichs 13,3 Zoll ist und die Auflösung 8K ist, ist der Anteil des Anzeigebereichs 22 im Pixel 30,1 % und ist das Öffnungsverhältnis des Pixels (auch als Lichtdurchlässigkeit bezeichnet) 11,5 %. Im Gegensatz dazu ist dann, wenn die Struktur des Subpixels 50 in 8A und 8B bei einem derartigen Anzeigefeld zum Einsatz kommt, der Anteil des Anzeigebereichs 22 30,1 % und ist die Lichtdurchlässigkeit 57,6 %. Die Verwendung des in 8A und 8B gezeigten Pixellayouts verbessert die Lichtdurchlässigkeit.
Das Vorstehende ist die Beschreibung des Pixellayouts.
Die Anzeigevorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann zwischen der Anzeige nur mit den Licht emittierenden Elementen und der durchsichtigen Anzeige umschalten. Dementsprechend kann ein elektronisches Gerät, das je nach Bedingungen ein Anzeigeverfahren ändern kann, erhalten werden. Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ermöglicht auch, dass ein Benutzer ein sehr helles Transmissionsbild bei der durchsichtigen Anzeige sieht.
Mindestens ein Teil dieser Ausführungsform kann je nach Bedarf in Kombination mit einer beliebigen der anderen Ausführungsformen, die in dieser Beschreibung beschrieben werden, implementiert werden.
(Ausführungsform 2)
Nachstehend wird ein elektronisches Gerät, das eine Anzeigevorrichtung beinhaltet, die zur Umschaltung zwischen dem Licht emittierenden Modus und dem Transmissionsmodus geeignet ist, zusammen mit einem Betriebsverfahren der Anzeigevorrichtung beschrieben.
[Strukturbeispiel]
10 ist ein Blockdiagramm eines elektronischen Geräts 10a einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das elektronische Gerät 10a beinhaltet einen Steuerabschnitt 11, einen optischen Sensor 12, die Anzeigevorrichtung 10, einen Treiberabschnitt 13EL, einen Treiberabschnitt 13LC und dergleichen.
Der Steuerabschnitt 11 beinhaltet einen arithmetischen Abschnitt 15. Der Steuerabschnitt 11 kann ferner einen Speicherabschnitt oder dergleichen beinhalten.
Die Anzeigevorrichtung 10 beinhaltet einen Anzeigeabschnitt 10EL und einen Transmissionssteuerabschnitt 10LC. Der Anzeigeabschnitt 10EL beinhaltet die Vielzahl von Licht emittierenden Elementen 90, die in einer Matrix angeordnet sind. Der Transmissionssteuerabschnitt 10LC beinhaltet das Flüssigkristallelement 40 über den Anzeigebereich. Obwohl ein Flüssigkristallelement 40 in diesem Beispiel verwendet wird, kann eine Vielzahl von Flüssigkristallelementen 40 verwendet werden. Der Einfachheit halber wird der Anzeigeabschnitt 10EL offensichtlich vom Transmissionssteuerabschnitt 10LC verschoben dargestellt; jedoch überlappt sich das Flüssigkristallelement 40 im Transmissionssteuerabschnitt 10LC tatsächlich mit dem Anzeigebereich des Anzeigeabschnitts 10EL.
Der Treiberabschnitt 13EL beinhaltet eine Schaltung zum Betreiben des Anzeigeabschnitts 10EL. Der Treiberabschnitt 13EL führt insbesondere einer Pixelschaltung im Anzeigeabschnitt 10EL ein Signal mit einer Graustufe, ein Abtastsignal, ein Zeitsignal, ein Stromversorgungspotential und dergleichen zu. Der Treiberabschnitt 13EL beinhaltet beispielsweise eine Signalleitungstreiberschaltung und eine Abtastleitungstreiberschaltung.
Der Treiberabschnitt 13LC beinhaltet eine Schaltung zum Betreiben des Transmissionssteuerabschnitts 10LC. Der Treiberabschnitt 13LC führt beispielsweise dem Flüssigkristallelement 40 ein Signal mit einer Graustufe, ein Stromversorgungspotential und dergleichen zu. Der Treiberabschnitt 13LC kann ein Abtastsignal, ein Zeitsignal und dergleichen zuführen, wenn das Flüssigkristallelement 40 im Transmissionsabschnitt 10LC beispielsweise ein Passivmatrix-Flüssigkristallelement oder ein Aktivmatrix-Flüssigkristallelement ist.
Der optische Sensor 12 weist eine Funktion auf, ein Bild des Hintergrunds hinter der Anzeigevorrichtung 10 (die Ansicht auf der Rückseite, die der Anzeigeoberflächenseite entgegengesetzt ist) aufzunehmen. Der optische Sensor 12 kann ein Signal L0, das Daten eines aufgenommenen Bildes umfasst, als Reaktion auf eine Anforderung vom arithmetischen Abschnitt 15 ausgeben.
Ein Bildsignal S0, das Bilddaten umfasst, wird von außen in den arithmetischen Abschnitt 15 des Steuerabschnitts 11 eingegeben. Der arithmetische Abschnitt 15 erzeugt ein Signal S1 aus dem Bildsignal S0 und gibt das Signal S1 an den Treiberabschnitt 13EL aus. Das Signal S1 umfasst eine Graustufe, die einem Pixel im Anzeigeabschnitt 10EL zugeführt wird.
Der arithmetische Abschnitt 15 erzeugt auch ein Signal S2 und gibt das Signal S2 an den Treiberabschnitt 13LC aus. Das Signal S2 umfasst eine Graustufe, die der Durchlässigkeit des Transmissionssteuerabschnitts 10LC entspricht.
Der arithmetische Abschnitt 15 wählt beispielsweise entsprechend einer Eingabe von einem Benutzer oder einem Befehl von einer laufenden Applikation zwischen dem durchlässigen Zustand und dem undurchlässigen Zustand des Transmissionssteuerabschnitts 10LC und gibt das Signal S2 an den Treiberabschnitt 13LC aus. Der arithmetische Abschnitt 15 kann eine Umschaltung vom durchlässigen Zustand auf den undurchlässigen Zustand oder vom undurchlässigen Zustand auf den durchlässigen Zustand durchführen.
Der arithmetische Abschnitt 15 kann die Bilddaten im Signal L0 analysieren, das vom optischen Sensor 12 eingegeben wird, und kann auf Basis des Analyseergebnisses zwischen dem durchlässigen Zustand und dem undurchlässigen Zustand des Transmissionssteuerabschnitts 10LC wählen.
Während sich beispielsweise der Transmissionssteuerabschnitt 10LC im undurchlässigen Zustand befindet, bestimmt der arithmetische Abschnitt 15, ob eine Gefahr um einen Benutzer herum besteht. Wenn eine Gefahr erkannt wird, schaltet der arithmetische Abschnitt 15 den Zustand des Transmissionssteuerabschnitts 10LC auf den durchlässigen Zustand um.
Beispiele für eine Gefahr um einen Benutzer herum umfassen eine Annäherung eines Gegenstandes (z. B. eines beweglichen Gegenstandes, wie z. B. eines Fahrzeugs oder eines Automobils, eines Fußgängers oder einer Kugel) an den Benutzer sowie ein Vorhandensein eines Hindernisses oder einer Stufe auf dem Weg des Benutzers.
Insbesondere kann der arithmetische Abschnitt 15 auf Basis der Bilddaten, die vom optischen Sensor 12 eingegeben werden, einen Abstand vom Benutzer oder elektronischen Gerät 10a bis zum Gegenstand berechnen. Außerdem kann der arithmetische Abschnitt 15 die Relativgeschwindigkeit des Gegenstandes gegen den Benutzer oder das elektronische Gerät 10a, die Bewegungsrichtung des Gegenstandes oder dergleichen berechnen, indem eine Vielzahl von Bilddaten, die in bestimmten Zeitabständen aufgenommen werden (d. h. ein bewegtes Bild), analysiert wird. Dementsprechend kann der arithmetische Abschnitt 15 auch das Risiko eines Kontakts des Benutzers mit dem Gegenstand vorhersagen.
Insbesondere kann dann, wenn ein Benutzer in das Schauen und Zuhören mit einem tragbaren (z. B. brillenartigen oder schutzbrillenartigen) elektronischen Gerät oder einem tragbaren Informationsendgerät, wie z. B. einem Smartphone oder einem Tablet-Computer, vertieft ist, der Benutzer eine Gefahr um den Benutzer herum nicht bemerken. Die Umschaltung des Anzeigezustandes auf den Transmissionsmodus ermöglicht, dass der Benutzer die unmittelbare Gefahr bemerkt. Der Benutzer kann die Situation vor ihm durch das elektronische Gerät 10a sehen und somit muss er nicht das elektronische Gerät 10a außerhalb der Sicht des Benutzers bewegen; dementsprechend kann der Benutzer die Gefahr schnell bemerken.
Beispielsweise nähert sich ein Fahrrad einem Benutzer, der das schutzbrillenartige elektronische Gerät 10a im Licht emittierenden Modus trägt und verwendet, wie in 11A1 gezeigt. In 11A1 ist der Benutzer ausreichend vom Fahrrad entfernt. Wenn sich das Fahrrad, wie in 11A2 gezeigt, von der Stelle in 11A1 dem Benutzer nähert, schaltet die Anzeigevorrichtung 10 vom Licht emittierenden Modus auf den Transmissionsmodus um, so dass der Benutzer das Fahrrad durch das elektronische Gerät 10a sehen kann; als Ergebnis kann der Benutzer eine Ausweichbewegung gleich durchführen.
11B1 und 11B2 zeigen ein Beispiel, in dem der Benutzer das elektronische Gerät 10a in Form eines Tablets verwendet. Der Benutzer genießt beim Spaziergang das Sehen und Zuhören mit dem elektronischen Gerät 10a im Licht emittierenden Modus. Die Umschaltung der Anzeigevorrichtung 10 vom Licht emittierenden Modus auf den Transmissionsmodus ermöglicht, dass der Benutzer ein Fahrrad durch das elektronische Gerät 10a sieht. Daher kann der Benutzer eine Ausweichbewegung gleich durchführen.
[Betriebsbeispiel]
Ein Beispiel für den Betrieb der Anzeigevorrichtung 10, der durch das elektronische Gerät 10a ausgeführt werden kann, wird nachstehend beschrieben. Hier wird ein Beispiel für die Umschaltung des Anzeigezustandes vom Nicht-Transmissionsmodus auf den Transmissionsmodus beschrieben. 12 ist ein Flussdiagramm betreffend den Betrieb des arithmetischen Abschnitts 15.
Im Schritt S11 wird eine Anzeige im Nicht-Transmissionsmodus (Emissionsmodus) durchgeführt.
Im Schritt S12 beginnt der arithmetische Abschnitt 15, eine Datenerfassung vom optischen Sensor 12 anzufordern. Der optische Sensor 12 gibt ein Signal, das Daten eines aufgenommenen Bildes der Umgebung um einen Benutzer herum umfasst, an den arithmetischen Abschnitt 15 aus. Die Anforderung wird stetig durchgeführt, bis der Vorgang abgeschlossen wird.
Häufigere Bilddatenakquirierung durch den optischen Sensor 12 führt zur genaueren Zustandserfassung. Beispielsweise wird die Häufigkeit der Datenakquirierung beim Schritt S12 auf einmal oder mehrmals alle fünf Sekunden, bevorzugt einmal oder mehrmals pro Sekunde, stärker bevorzugt zweimal oder mehrmals pro Sekunde, noch stärker bevorzugt fünfmal oder mehrmals pro Sekunde, und 60-mal oder weniger pro Sekunde oder 120-mal oder weniger pro Sekunde eingestellt.
Beim Schritt S13 analysiert der arithmetische Abschnitt 15 die Bilddaten und bestimmt, ob eine Gefahr um einen Benutzer herum besteht. Das Erkennen einer Gefahr löst einen Übergang zum Schritt S14 aus, während das Erkennen keiner Gefahr eine Rückkehr zum Schritt S11 auslöst, so dass die Anzeigevorrichtung eine Anzeige im Nicht-Transmissionsmodus fortsetzt.
Beim Schritt S14 führt die Anzeigevorrichtung, die vom Nicht-Transmissionsmodus umgeschaltet wird, eine Anzeige im Transmissionsmodus durch.
Augenblickliche Umschaltung (z. B. die Umschaltung in einem Zeitraum von weniger als 50 ms) vom Nicht-Transmissionsmodus auf den Transmissionsmodus kann einem Benutzer eine ausreichende Zeit für die Ausweichung der Gefahr geben. Alternativ kann, um zu verhindern, dass ein Benutzer von der schnellen Umschaltung überrascht wird, die Umschaltung vom Nicht-Transmissionsmodus auf den Transmissionsmodus derart durchgeführt werden, dass sich die Durchlässigkeit über einen Zeitraum stetig ändert, der lang genug ist, um zu ermöglichen, dass der Benutzer die allmähliche Änderung wahrnimmt. Beispielsweise kann ein Zeitraum für die Umschaltung vom Nicht-Transmissionsmodus auf den Transmissionsmodus 0,1 Sekunden oder länger, 0,5 Sekunden oder länger oder 1 Sekunde oder länger, und 5 Sekunden oder kürzer oder vorzugsweise 2 Sekunden oder kürzer sein.
Vor oder in einem Zeitraum für die Umschaltung vom Nicht-Transmissionsmodus auf den Transmissionsmodus werden Informationen, die dem Benutzer eine Mitteilung über eine erkannte Gefahr geben, vorzugsweise auf der Anzeigevorrichtung 10 angezeigt.
Beim Schritt S15 analysiert der arithmetische Abschnitt 15 die Bilddaten und bestimmt, ob die Gefahr um den Benutzer herum noch besteht. Das Erkennen des stetigen Bestehens der Gefahr löst eine Rückkehr zum Schritt S14 aus, so dass die Anzeigevorrichtung die Anzeige im Transmissionsmodus fortsetzt. Die Beseitigung der Gefahr löst einen Übergang zum Schritt S16 aus.
Beim Schritt S16 wird entschieden, ob die Anzeige fortgesetzt wird. Die Entscheidung, die Anzeige fortzusetzen, löst eine Rückkehr zum Schritt S11 aus, um eine Anzeige im Nicht-Transmissionsmodus durchzuführen. Die Entscheidung, die Anzeige nicht fortzusetzen, löst einen Abschluss der Anzeige aus.
Das Vorstehende ist die Beschreibung des Betriebsbeispiels des elektronischen Geräts 10a.
[Beispiel für tragbares elektronisches Gerät]
Konkretere Beispiele für das elektronische Gerät einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden nachstehend beschrieben. Hier wird beispielsweise eine schutzbrillenartige Bildanzeigevorrichtung angegeben.
13A1 und 13A2 sind perspektivische Ansichten einer Bildanzeigevorrichtung 100. 13A1 ist eine perspektivische Ansicht, die die Vorderfläche, die obere Fläche und die linke Seitenfläche der Bildanzeigevorrichtung 100 darstellt, und 13A2 ist eine perspektivische Ansicht, die die Rückfläche, die untere Fläche und die rechte Seitenfläche der Bildanzeigevorrichtung 100 darstellt.
Die Bildanzeigevorrichtung 100 beinhaltet ein Gehäuse 101, einen Anzeigeabschnitt 102, eine Kamera 103 und eine Montagehalterung 104. Der Anzeigeabschnitt 102 beinhaltet die vorstehend beschriebene Anzeigevorrichtung.
13A1 zeigt die Bildanzeigevorrichtung 100 im Licht emittierenden Modus, in dem sich der Anzeigeabschnitt 102 in einem Zustand befindet, in dem sichtbares Licht blockiert wird. 13B zeigt die Bildanzeigevorrichtung 100 im durchsichtigen Modus, in dem sich der Anzeigeabschnitt 102 in einem Zustand befindet, in dem sichtbares Licht durchgelassen wird. In 13B wird ein Abschnitt hinter dem Anzeigeabschnitt 102, der durch den Anzeigeabschnitt 102 gesehen werden kann, durch gestrichelte Linien gezeigt.
13C und 13D sind schematische Querschnittsansichten entlang einer Ebene parallel zur oberen Fläche der Bildanzeigevorrichtung 100. Ein Abschnitt, der dem Anzeigeabschnitt 102 entspricht, beinhaltet ein Anzeigefeld 102p und eine Schutzkomponente 101t. Die Schutzkomponente 101t lässt sichtbares Licht durch und weist eine Funktion zum Schützen des Anzeigefeldes 102p auf.
13C zeigt die Bildanzeigevorrichtung im Emissionsmodus, in dem sich das Anzeigefeld 102p in einem Zustand befindet, in dem sichtbares Licht blockiert wird. Ein Benutzer kann ein Bild sehen, das mit dem vom Anzeigefeld 102p emittierten Licht 20e angezeigt wird. 13D zeigt die Bildanzeigevorrichtung im durchsichtigen Modus, in dem sich das Anzeigefeld 102p in einem Zustand befindet, in dem Außenlicht durchgelassen wird. Der Benutzer kann sowohl das Licht 20e als auch das Durchlicht 20t sehen.
14A und 14B stellen eine Bildanzeigevorrichtung 100a dar, die eine Struktur aufweist, die sich teilweise von der vorstehenden Struktur unterscheidet. 14C und 14D stellen schematische Querschnittsansichten der Bildanzeigevorrichtung 100a dar.
Die Bildanzeigevorrichtung 100a beinhaltet einen Verschluss 102LC und ein Paar von Anzeigefeldern 102EL. Ein Paar von Linsen (eine Linse 105a und eine Linse 105b) ist positioniert, wobei das Anzeigefeld 102EL dazwischen liegt.
Der Verschluss 102LC entspricht dem vorstehend erwähnten Transmissionssteuerabschnitt 10LC. Das Anzeigefeld 102EL entspricht dem vorstehend erwähnten Anzeigeabschnitt 10EL; das Anzeigefeld 102EL ist eine Anzeigevorrichtung, die eine Vielzahl von Licht emittierenden Elementen, die in einer Matrix angeordnet sind, und einen Abschnitt, der sichtbares Licht durchlässt, beinhaltet.
Die Linse 105b, die näher an einem Benutzer liegt als die andere Linse, weist eine Funktion auf, die Augen des Benutzers auf das Anzeigefeld 102EL zu richten. Dies kann einen Abstand zwischen den Augen des Benutzers und dem Anzeigefeld 102EL verringern, was die Dicke der Bildanzeigevorrichtung 100a verringert.
Im durchsichtigen Modus passiert Licht, das den Verschluss 102LC passiert, das Anzeigefeld 102EL und die zwei Linsen, zwischen denen das Anzeigefeld 102EL platziert ist, und dann erreicht es die Augen des Benutzers. Daher kann der Benutzer ein klares Transmissionsbild sehen. Beispielsweise kann dann, wenn das Anzeigefeld 102EL ein hochauflösendes Anzeigefeld ist, Licht, das das Anzeigefeld 102EL passiert, wegen der periodisch angeordneten Pixel gebeugt werden. Jedoch kann das Paar von Linsen, zwischen denen das Anzeigefeld angeordnet ist, den Einfluss der Beugung beseitigen.
Wenn die zwei Linsen konvexe Linsen mit gleicher Brennweite sind, kann ein Transmissionsbild bei gleicher Vergrößerung gesehen werden. Um die Umkehrung eines Transmissionsbildes zu verhindern, kann eine andere Art von Linsen bereitgestellt werden.
In diesem Beispiel sind die zwei konvexen Linsen bereitgestellt, wobei das Anzeigefeld 102EL dazwischen liegt; jedoch sind, ohne auf derartige Linsen beschränkt zu sein, verschiedene optische Systeme verfügbar. Ein optisches System mit einer Mikrolinsenanordnung, einer Spiegelfläche oder dergleichen kann anstelle der Linsen verwendet werden.
In diesem Beispiel sind das Anzeigefeld 102EL für das rechte Auge und dasjenige für das linke Auge bereitgestellt; jedoch kann ein Anzeigefeld 102EL allein verwendet werden. Das Anzeigefeld 102EL kann in einem gebogenen Zustand gehalten werden.
14E1 und 14E2 stellen ein Beispiel dar, in dem der Verschluss 102LC auch auf der oberen Fläche und der unteren Fläche des Gehäuses 101 bereitgestellt ist. Der Anzeigeabschnitt 102, der in 13A1 oder dergleichen gezeigt wird, kann für einen Abschnitt verwendet werden, in dem der Verschluss 102LC bereitgestellt ist. Eine derartige Struktur kann den Betrachtungswinkel nach oben und unten im durchsichtigen Modus erweitern.
Das Vorstehende ist die Beschreibung des elektronischen Geräts.
Mindestens ein Teil dieser Ausführungsform kann je nach Bedarf in Kombination mit einer beliebigen der anderen Ausführungsformen, die in dieser Beschreibung beschrieben werden, implementiert werden.
(Ausführungsform 3)
Bei dieser Ausführungsform werden Strukturbeispiele der Anzeigevorrichtung (des Anzeigefeldes) einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand von Zeichnungen beschrieben.
[Strukturbeispiel eines Anzeigefeldes]
15 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die ein Anzeigefeld 300 einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Beim Anzeigefeld 300 sind ein Substrat 351 und ein Substrat 361 aneinander angebracht. In 15 wird das Substrat 351 durch eine gestrichelte Linie dargestellt.
Das Anzeigefeld 300 beinhaltet einen Anzeigeabschnitt 362, eine Schaltung 364, eine Leitung 365 und dergleichen. Die Schaltung 364, die Leitung 365 und dergleichen liegen zwischen den Substraten 351 und 361. 15 zeigt ein Beispiel, in dem eine IC 373 und eine FPC 372 auf dem Substrat 351 montiert sind. Deshalb kann die in 15 dargestellte Struktur als Anzeigemodul bezeichnet werden, das das Anzeigefeld 300, die FPC 372 und die IC 373 beinhaltet.
Als Schaltung 364 kann beispielsweise eine Schaltung verwendet werden, die als Abtastleitungstreiberschaltung dient.
Die Leitung 365 weist eine Funktion zum Zuführen eines Signals oder elektrischen Stroms zu dem Anzeigeabschnitt oder der Schaltung 364 auf. Das Signal oder der elektrische Strom wird von außen über die FPC 372 oder von der IC 373 in die Leitung 365 eingegeben.
15 zeigt ein Beispiel, in dem die IC 373 durch ein Chip-on-Glass- (COG-) Verfahren oder dergleichen auf dem Substrat 351 bereitgestellt wird. Als IC 373 kann eine IC verwendet werden, die als Abtastleitungstreiberschaltung, Signalleitungstreiberschaltung oder dergleichen dient. Es sei angemerkt, dass die IC 373 weggelassen werden kann, wenn beispielsweise das Anzeigefeld 300 Schaltungen beinhaltet, die als Abtastleitungstreiberschaltung und Signalleitungstreiberschaltung dienen, oder wenn Schaltungen, die als Abtastleitungstreiberschaltung und Signalleitungstreiberschaltung dienen, extern bereitgestellt sind und Signale zum Betreiben des Anzeigefeldes 300 über die FPC 372 eingegeben werden. Alternativ kann die IC 373 durch ein Chip-on-Film- (COF-) Verfahren oder dergleichen auf der FPC 372 montiert werden.
15 stellt auch eine vergrößerte Ansicht eines Teils des Anzeigeabschnitts 362 dar. Im Anzeigeabschnitt 362 ist eine Vielzahl von Licht emittierenden Elementen 360 in einer Matrix angeordnet. Das Flüssigkristallelement 340 ist in einem Abschnitt bereitgestellt, in dem die Vielzahl von Licht emittierenden Elementen 360 nicht bereitgestellt ist.
Das Anzeigefeld 300 kann einen Berührungssensor 366 über dem Substrat 361 beinhalten, wenn es als Touchscreen dient. Beispielsweise kann ein plattenförmiger kapazitiver Berührungssensor 366 derart bereitgestellt werden, dass er sich mit dem Anzeigeabschnitt 362 überlappt. Alternativ kann ein Berührungssensor zwischen dem Substrat 361 und dem Substrat 351 bereitgestellt werden. Für einen Berührungssensor, der zwischen dem Substrat 361 und dem Substrat 351 bereitgestellt wird, kann ein kapazitiver Berührungssensor oder ein optischer Berührungssensor, bei dem ein photoelektrisches Umwandlungselement verwendet wird, verwendet werden.
[Querschnittsstrukturbeispiele]
Ein Beispiel für eine Querschnittsstruktur des Anzeigefeldes wird nachstehend beschrieben.
[Querschnittsstrukturbeispiel 1]
16A zeigt ein Beispiel für Querschnitte eines Teils eines Bereichs, der die FPC 372 beinhaltet, eines Teils eines Bereichs, der die Schaltung 364 beinhaltet, und eines Teils eines Bereichs, der den Anzeigeabschnitt 362 beinhaltet, des in 15 beispielhaft dargestellten Anzeigefeldes. Es sei angemerkt, dass der Berührungssensor 366 nicht dargestellt wird.
Das Anzeigefeld 300 beinhaltet eine Isolierschicht 220 zwischen den Substraten 351 und 361. Das Anzeigefeld beinhaltet auch das Licht emittierende Element 360, einen Transistor 201, einen Transistor 202, einen Transistor 205, eine Leitung 209, eine Farbschicht 134 und dergleichen zwischen dem Substrat 351 und der Isolierschicht 220. Ferner beinhaltet das Anzeigefeld das Flüssigkristallelement 340 und dergleichen zwischen der Isolierschicht 220 und dem Substrat 361. Das Substrat 361 und die Isolierschicht 220 sind mit einer Klebeschicht 161 aneinander befestigt. Das Substrat 351 und die Isolierschicht 220 sind mit einer Klebeschicht 162 aneinander befestigt.
Die Leitung 209 ist elektrisch mit dem Flüssigkristallelement 340 verbunden. Der Transistor 205 ist elektrisch mit dem Licht emittierenden Element 360 verbunden. Der Transistor 205 und die Leitung 209 sind auf einer Oberfläche der Isolierschicht 220, die auf der Seite des Substrats 351 liegt, ausgebildet, und somit können der Transistor 205 und die Leitung 209 durch den gleichen Prozess ausgebildet werden.
Die Leitung 209, ein Verbindungsabschnitt 207 oder dergleichen wird vorzugsweise außerhalb des Anzeigeabschnitts 362 bereitgestellt. Wenn eine Vielzahl von Flüssigkristallelementen 340 verwendet wird, kann sich der Verbindungsabschnitt 207 oder die Leitung 209 für das Flüssigkristallelement 340, das in Kontakt mit einem Endabschnitt des Anzeigeabschnitts 362 positioniert ist, außerhalb des Anzeigeabschnitts 362 befinden. Der Verbindungsabschnitt 207 oder die Leitung 209 für das Flüssigkristallelement 340 in einem anderen Abschnitt als dem Endabschnitt des Anzeigeabschnitts 362 kann sich innerhalb des Anzeigeabschnitts 362 befinden.
Eine leitende Schicht 313, die als gemeinsame Elektrode des Flüssigkristallelements 340 dient, ein Ausrichtungsfilm 133b, eine Isolierschicht 117 und dergleichen sind über dem Substrat 361 bereitgestellt. Die Isolierschicht 117 dient als Abstandshalter zum Halten eines Zellenabstandes des Flüssigkristallelements 340.
Isolierschichten, wie z. B. eine Isolierschicht 211, eine Isolierschicht 212, eine Isolierschicht 213, eine Isolierschicht 214 und eine Isolierschicht 215, sind auf der dem Substrat 351 zugewandten Seite der Isolierschicht 220 bereitgestellt. Teile der Isolierschicht 211 dienen als Gate-Isolierschichten der Transistoren. Die Isolierschicht 212, die Isolierschicht 213 und die Isolierschicht 214 sind bereitgestellt, um die Transistoren zu bedecken. Die Isolierschicht 215 ist bereitgestellt, um die Isolierschicht 214 zu bedecken. Die Isolierschichten 214 und 215 dienen jeweils als Planarisierungsschicht. Es sei angemerkt, dass in diesem Beispiel die drei Isolierschichten, d. h. die Isolierschichten 212, 213 und 214, bereitgestellt sind, um die Transistoren und dergleichen zu bedecken; jedoch ist die Anzahl von Isolierschichten nicht auf drei beschränkt, und vier oder mehr Isolierschichten, eine einzelne Isolierschicht oder zwei Isolierschichten können bereitgestellt sein. Die Isolierschicht 214, die als Planarisierungsschicht dient, wird nicht notwendigerweise bereitgestellt, wenn sie nicht benötigt wird.
Als Beispiel für die Schaltung 364 stellt 16A die Schaltung 364 dar, bei der der Transistor 201 bereitgestellt ist.
16B und 16C sind vergrößerte Ansichten des Transistors 205 bzw. des Transistors 201.
Der Transistor 205 beinhaltet eine leitende Schicht 221t, die als Gate-Elektrode dient, eine Isolierschicht 211 über der leitenden Schicht 221t, eine Halbleiterschicht 231 über der Isolierschicht 211, ein Paar von leitenden Schichten 222t, die als Source-Elektrode und Drain-Elektrode dienen, und eine leitende Schicht 223, die sich mit der Halbleiterschicht 231 überlappt, wobei die Isolierschicht 212 dazwischen liegt. Die leitende Schicht 221t, die Halbleiterschicht 231, die leitenden Schichten 222t und die leitende Schicht 223 sind jeweils ein Film, der sichtbares Licht durchlässt. Dementsprechend kann der Transistor 205 sichtbares Licht durchlassen.
Der Transistor 202 ist gleich dem Transistor 205, mit der Ausnahme, dass die leitende Schicht 223, die als eine von Gate-Elektroden dient, nicht enthalten ist. Daher kann der Transistor 202 auch sichtbares Licht durchlassen.
Der Transistor 201 beinhaltet eine leitende Schicht 221, die als Gate-Elektrode dient, die Isolierschicht 211 über der leitenden Schicht 221, die Halbleiterschicht 231 über der Isolierschicht 211, ein Paar von leitenden Schichten 222, die als Source-Elektrode und Drain-Elektrode dienen, und die leitende Schicht 223, die sich mit der Halbleiterschicht 231 überlappt, wobei die Isolierschicht 212 dazwischen liegt. Hier sind die leitenden Schichten 221 und 222 jeweils vorzugsweise ein Film, der sichtbares Licht blockiert.
16D zeigt ein Beispiel, in dem die leitenden Schichten 221, 221t, 222 und 222t miteinander verbunden sind. Keine Isolierschicht ist zwischen den leitenden Schichten 221 und 221t bereitgestellt; die leitende Schicht 221 ist teilweise auf der leitenden Schicht 221t angeordnet und mit dieser verbunden. Die leitenden Schichten 221 und 222t sind in einer Öffnung, die in der Isolierschicht 211 bereitgestellt ist, miteinander verbunden. Keine Isolierschicht ist zwischen den leitenden Schichten 222t und 222 bereitgestellt; die leitende Schicht 222 ist teilweise auf der leitenden Schicht 222t angeordnet und mit dieser verbunden.
Die Struktur des in 16D gezeigten Verbindungsabschnitts ist ein Beispiel für die Erleichterung der Beschreibung, und weitere Strukturen sind auch verfügbar. Beispielsweise sind die leitenden Schichten 221t und 222 oder die leitenden Schichten 221t und 222t in einer Öffnung, die in der Isolierschicht 211 bereitgestellt ist, elektrisch miteinander verbunden.
Die Anordnungsreihenfolge der leitenden Schichten 221 und 221t kann umgekehrt sein. In ähnlicher Weise kann die Anordnungsreihenfolge der leitenden Schichten 222 und 222t umgekehrt sein.
Die Halbleiterschicht 231 in jedem der Transistoren kann aus einem lichtdurchlässigen Halbleitermaterial ausgebildet werden. Beispiele für das lichtdurchlässige Halbleitermaterial umfassen einen Oxidhalbleiter. Der Oxidhalbleiter enthält vorzugsweise mindestens Indium. Insbesondere sind vorzugsweise Indium und Zink enthalten. Außerdem kann/können eine oder mehrere Arten von Elementen, die aus Aluminium, Gallium, Yttrium, Kupfer, Vanadium, Beryllium, Bor, Silizium, Titan, Eisen, Nickel, Germanium, Zirconium, Molybdän, Lanthan, Cer, Neodym, Hafnium, Tantal, Wolfram, Magnesium und dergleichen ausgewählt werden, enthalten sein.
Die leitenden Filme, die in den lichtdurchlässigen Transistoren enthalten sind, können jeweils unter Verwendung eines lichtdurchlässigen leitenden Materials ausgebildet werden. Das lichtdurchlässige leitende Material enthält vorzugsweise eine oder mehrere Arten von Indium, Zink und Zinn. Insbesondere kann ein In-Oxid, ein In-Sn-Oxid (auch als Indiumzinnoxid oder ITO bezeichnet), ein In-Zn-Oxid, ein In-W-Oxid, ein In-W-Zn-Oxid, ein In-Ti-Oxid, ein In-Sn-Ti-Oxid, ein In-Sn-Si-Oxid, ein Zn-Oxid, ein Ga-Zn-Oxid oder dergleichen verwendet werden.
Ein beliebiger der leitenden Filme des lichtdurchlässigen Transistors kann ein Oxidhalbleiter sein, der beispielsweise ein Verunreinigungselement enthält und einen verringerten Widerstand aufweist. Der Oxidhalbleiter mit verringertem Widerstand kann als Oxidleiter (Oxide Conductor, OC) angesehen werden.
Um einen Oxidleiter auszubilden, werden beispielsweise Sauerstofffehlstellen in einem Oxidhalbleiter gebildet, und dann wird den Sauerstofffehlstellen Wasserstoff zugesetzt, so dass ein Donatorniveau in der Nähe des Leitungsbandes gebildet wird. Der Oxidhalbleiter mit dem Donatorniveau weist eine erhöhte Leitfähigkeit auf und wird zu einem Leiter.
Ein Oxidhalbleiter weist eine große Energielücke (z. B. eine Energielücke von 2,5 eV oder größer) und daher eine Durchlässigkeit für sichtbares Licht auf. Bei einem Oxidleiter handelt es sich um einen Oxidhalbleiter mit einem Donatorniveau in der Nähe des Leitungsbandes, wie vorstehend beschrieben. Deshalb ist der Einfluss der Absorption aufgrund des Donatorniveaus in einem Oxidleiter gering, und ein Oxidleiter weist eine Durchlässigkeit für sichtbares Licht auf, die mit derjenigen eines Oxidhalbleiters vergleichbar ist.
Der Oxidleiter beinhaltet vorzugsweise eine oder mehrere Arten von Metallelementen, die im Halbleiterfilm des Transistors enthalten sind. Wenn zwei oder mehr Schichten, die im Transistor enthalten sind, unter Verwendung der Oxidhalbleiter, die das gleiche Metallelement beinhalten, ausgebildet werden, kann die gleiche Fertigungseinrichtung (z. B. Abscheidungseinrichtung oder Verarbeitungseinrichtung) in zwei oder mehr Schritten verwendet werden, und somit können die Herstellungskosten verringert werden.
Es handelt sich beim Flüssigkristallelement 340 um ein transmissives Flüssigkristallelement. Das Flüssigkristallelement 340 weist eine Struktur auf, bei der eine leitende Schicht 311, ein Flüssigkristall 312 und die leitende Schicht 313 übereinander angeordnet sind. Die leitenden Schichten 311 und 313 enthalten jeweils ein Material, das sichtbares Licht durchlässt. Zusätzlich ist ein Ausrichtungsfilm 133a zwischen dem Flüssigkristall 312 und der leitenden Schicht 311 bereitgestellt, und der Ausrichtungsfilm 133b ist zwischen dem Flüssigkristall 312 und der leitenden Schicht 313 bereitgestellt. Eine polarisierende Platte 130b ist an einer Außenfläche des Substrats 361 bereitgestellt. Eine polarisierende Platte 130a ist an einer Außenfläche des Substrats 351 bereitgestellt.
Beim Flüssigkristallelement 340 weisen die leitende Schicht 311 und die leitende Schicht 313 eine Funktion zum Durchlassen von sichtbarem Licht auf. Licht, das von der Seite des Substrats 361 einfällt, wird durch die polarisierende Platte 130b polarisiert, passiert die leitende Schicht 311, den Flüssigkristall 312, die leitende Schicht 313 und dergleichen und erreicht die polarisierende Platte 130a. Hier wird die Ausrichtung des Flüssigkristalls durch eine Spannung gesteuert, die zwischen der leitenden Schicht 311 und der leitenden Schicht 313 angelegt wird, wodurch die optische Modulation von Licht gesteuert werden kann. Das heißt, dass die Intensität von Licht, das durch die polarisierende Platte 130a abgegeben wird, gesteuert werden kann.
Licht, das das Flüssigkristallelement 340 passiert, kann durch den Transistor 205, den Transistor 202, das Licht emittierende Element 360 und dergleichen, die jeweils sichtbares Licht durchlassen können, von der Seite des Substrats 351 aus gesehen werden.
In Abhängigkeit von der Struktur des Flüssigkristallelements 340 kann/können eine oder beide der polarisierenden Platten 130a und 130b weggelassen werden. Beispielsweise kann die Verwendung eines Gast-Wirt-Flüssigkristallelements als Flüssigkristallelement 340 die polarisierende Platte 130a beseitigen. Dies kann die Lichtextraktionseffizienz des Licht emittierenden Elements 360 erhöhen.
Es handelt sich beim Licht emittierenden Element 360 um ein Licht emittierendes Element mit Dual-Emission. Das Licht emittierende Element 360 weist eine Struktur auf, bei der eine leitende Schicht 191, eine EL-Schicht 192 und eine leitende Schicht 193 in dieser Reihenfolge von der Seite der Isolierschicht 220 aus übereinander angeordnet sind. Eine Isolierschicht 194 ist bereitgestellt, um die leitende Schicht 193 zu bedecken. Die leitenden Schichten 191 und 193 enthalten jeweils ein Material, das sichtbares Licht durchlässt. Ein Teil von Licht, das vom Licht emittierenden Element 360 emittiert wird, wird durch die Farbschicht 134, das Substrat 351 und dergleichen nach außen abgegeben.
Da das Licht emittierende Element 360 ein Licht emittierendes Element mit Dual-Emission ist, kann ein Bereich, in dem das Licht emittierende Element 360 bereitgestellt ist, auch als Transmissionsbereich verwendet werden. Es sei angemerkt, dass dann, wenn die Auflösung niedrig ist (z. B. niedriger als 100 ppi) oder wenn der andere Transmissionsbereich als das Licht emittierende Element 360 ausreichend groß ist, das Licht emittierende Element 360 ein Licht emittierendes Element mit Top-Emission sein kann. In diesem Fall kann die leitende Schicht 193 unter Verwendung eines Materials, das sichtbares Licht reflektiert, ausgebildet werden, und somit kann die Lichtextraktionseffizienz des Licht emittierenden Elements 360 erhöht werden.
Als polarisierende Platte 130a, die an der Außenfläche des Substrats 351 bereitgestellt ist, kann eine linear polarisierende Platte oder eine zirkular polarisierende Platte verwendet werden. Ein Beispiel für eine zirkular polarisierende Platte ist eine Schichtanordnung, die eine linear polarisierende Platte und eine Viertelwellen-Verzögerungsplatte beinhaltet. Eine derartige Struktur kann die Reflexion von Außenlicht verringern. Eine Lichtstreuscheibe kann bereitgestellt werden, um die Reflexion von Außenlicht zu verringern. Der Zellenabstand, die Ausrichtung, die Betriebsspannung und dergleichen des Flüssigkristallelements, das als Flüssigkristallelement 340 verwendet wird, werden je nach der Art der polarisierenden Platte angepasst, so dass ein wünschenswerter Kontrast erhalten wird.
Eine Isolierschicht 217 ist über der Isolierschicht 216 bereitgestellt, die einen Endabschnitt der leitenden Schicht 191 bedeckt. Die Isolierschicht 217 weist eine Funktion als Abstandshalter zum Verhindern auf, dass sich die Isolierschicht 220 und das Substrat 351 näher aneinander als nötig kommen. Außerdem kann in dem Fall, in dem die EL-Schicht 192 oder die leitende Schicht 193 unter Verwendung einer Abschirmmaske (Metallmaske) ausgebildet wird, die Isolierschicht 217 als Maske eine Funktion zum Verhindern aufweisen, dass die Abschirmmaske in Kontakt mit einer Oberfläche ist, an der die EL-Schicht 192 oder die leitende Schicht 193 ausgebildet wird. Es sei angemerkt, dass die Isolierschicht 217 nicht notwendigerweise bereitgestellt wird, wenn sie nicht benötigt wird.
Ein Anschluss von Source und Drain des Transistors 205 ist über eine leitende Schicht 224 elektrisch mit der leitenden Schicht 191 des Licht emittierenden Elements 360 verbunden.
Die Leitung 209 ist über den Verbindungsabschnitt 207 elektrisch mit der leitenden Schicht 311 verbunden. Der Verbindungsabschnitt 207 ist ein Abschnitt, in dem die leitenden Schichten, die an beiden Oberflächen der Isolierschicht 220 bereitgestellt sind, in einer Öffnung, die in der Isolierschicht 220 bereitgestellt ist, miteinander verbunden sind.
Ein Verbindungsabschnitt 204 ist in einem Bereich bereitgestellt, der sich in der Nähe eines Endabschnitts des Substrats 351 befindet. Der Verbindungsabschnitt 204 ist über eine Verbindungsschicht 242 elektrisch mit der FPC 372 verbunden. Der Verbindungsabschnitt 204 weist eine Struktur auf, die derjenigen des Verbindungsabschnitts 207 ähnlich ist. Auf der unteren Fläche des Verbindungsabschnitts 204 liegt eine leitende Schicht frei, die durch Verarbeitung eines leitenden Films, der auch zur Ausbildung der leitenden Schicht 311 verwendet wird, erhalten wird. Somit können der Verbindungsabschnitt 204 und die FPC 372 über die Verbindungsschicht 242 elektrisch miteinander verbunden sein.
Ein Verbindungsabschnitt 252 ist in einem Teil eines Bereichs bereitgestellt, in dem die Klebeschicht 161 bereitgestellt ist. Im Verbindungsabschnitt 252 ist die leitende Schicht, die durch Verarbeitung eines leitenden Films, der auch zur Ausbildung der leitenden Schicht 311 verwendet wird, erhalten wird, über einen Verbinder 243 elektrisch mit einem Teil der leitenden Schicht 313 verbunden. Dementsprechend kann der leitenden Schicht 313, die auf der Seite des Substrats 361 ausgebildet ist, ein Signal oder ein Potential, welches von der auf der Seite des Substrats 351 verbundenen FPC 372 eingegeben wird, über den Verbindungsabschnitt 252 zugeführt werden.
Als Verbinder 243 kann beispielsweise ein leitendes Teilchen verwendet werden. Als leitendes Teilchen kann ein Teilchen eines organischen Harzes, Siliziumoxidteilchen oder dergleichen verwendet werden, das mit einem Metallmaterial beschichtet ist. Vorzugsweise wird Nickel oder Gold, welches den Kontaktwiderstand verringern kann, als Metallmaterial verwendet. Vorzugsweise wird auch ein Teilchen verwendet, das mit Schichten aus zwei oder mehr Arten von Metallmaterialien beschichtet ist, wie z. B. ein Teilchen, das mit Nickel und ferner mit Gold beschichtet ist. Als Verbinder 243 wird vorzugsweise ein Material verwendet, das zur elastischen Verformung oder plastischen Verformung geeignet ist. Wie in 16A dargestellt, weist der Verbinder 243, der das leitende Teilchen ist, in einigen Fällen eine vertikal zusammengedrückte Form auf. Die zusammengedrückte Form führt zu einer Erhöhung der Kontaktfläche zwischen dem Verbinder 243 und einer leitenden Schicht, die elektrisch mit dem Verbinder 243 verbunden ist, wodurch der Kontaktwiderstand verringert werden kann und das Entstehen von Problemen, wie z. B. einer Unterbrechung, unterdrückt werden kann.
Der Verbinder 243 ist vorzugsweise derart bereitgestellt, dass er mit der Klebeschicht 161 bedeckt ist. Der Verbinder 243 wird beispielsweise in der Klebeschicht 161 verteilt, die noch nicht ausgehärtet ist.
Im Beispiel von 16A weisen die Transistoren 201 und 205 jeweils eine Struktur auf, bei der die Halbleiterschicht 231, in der ein Kanal gebildet wird, zwischen zwei Gate bereitgestellt ist. Ein Gate ist von der leitenden Schicht 221 ausgebildet, und das andere Gate ist von einer leitenden Schicht 223 ausgebildet, die sich mit der Halbleiterschicht 231 überlappt, wobei die Isolierschicht 212 dazwischen liegt. Eine derartige Struktur ermöglicht, die Schwellenspannungen von Transistoren zu steuern. Hier können die zwei Gate-Elektroden miteinander verbunden sein und mit dem gleichen Signal versorgt werden, um die Transistoren anzusteuern. Derartige Transistoren können eine höhere Feldeffektmobilität und daher einen höheren Durchlassstrom aufweisen als andere Transistoren. Folglich kann eine Schaltung erhalten werden, die zu einem Hochgeschwindigkeitsbetrieb geeignet ist. Des Weiteren kann die Fläche verringert werden, die von einem Schaltungsabschnitt eingenommen wird. Die Verwendung des Transistors mit hohem Durchlassstrom kann selbst bei einem Anzeigefeld, bei dem die Anzahl von Leitungen infolge der Zunahme der Größe oder Auflösung zugenommen hat, eine Signalverzögerung bei Leitungen verringern und eine Ungleichmäßigkeit der Anzeige verringern.
Es sei angemerkt, dass der Transistor, der in der Schaltung 364 enthalten ist, und der Transistor, der im Anzeigeabschnitt 362 enthalten ist, die gleiche Struktur aufweisen können. Eine Vielzahl von Transistoren, die in der Schaltung 364 enthalten sind, kann die gleiche Struktur oder unterschiedliche Strukturen aufweisen. Eine Vielzahl von Transistoren, die im Anzeigeabschnitt 362 enthalten sind, kann die gleiche Struktur oder unterschiedliche Strukturen aufweisen.
Ein Material, durch das Verunreinigungen, wie z. B. Wasser oder Wasserstoff, nicht leicht diffundieren, wird vorzugsweise für mindestens eine der Isolierschichten 212 und 213 verwendet, die die Transistoren bedecken. Das heißt, dass die Isolierschicht 212 oder die Isolierschicht 213 als Sperrfilm dienen kann. Eine derartige Struktur kann eine Diffusion der Verunreinigungen von außen in die Transistoren effektiv unterdrücken, und daher kann das Anzeigefeld eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen.
[Querschnittsstrukturbeispiel 2]
17 zeigt ein Beispiel, das einen Transistor 206 beinhaltet, der elektrisch mit dem Flüssigkristallelement 340 verbunden ist. Der Transistor 206 dient als Auswahltransistor für das Flüssigkristallelement 340. Dementsprechend kann das Flüssigkristallelement 340 ein Aktivmatrix-Flüssigkristallelement sein.
Der Transistor 206 beinhaltet, wie der Transistor 202, die leitenden Schichten 221t und 222t und dergleichen, die eine lichtdurchlässige Eigenschaft aufweisen. Daher dient ein Bereich, in dem der Transistor 206 bereitgestellt ist, als Transmissionsbereich.
Im Verbindungsabschnitt 207 sind die leitende Schicht 221t und ein Teil der leitenden Schicht 222t, die als ein Anschluss von Source und Drain des Transistors 206 dient, in Kontakt miteinander. Somit ist die leitende Schicht 311 des Flüssigkristallelements 340 über den Verbindungsabschnitt 207 elektrisch mit dem Transistor 206 verbunden. Ein Bereich, in dem der Verbindungsabschnitt 207 bereitgestellt ist, dient auch als Transmissionsbereich.
Wenn die Halbleiterschicht 231 des Transistors 206 einen Oxidhalbleiter beinhaltet, kann das Flüssigkristallelement 340 mit niedriger Bildfrequenz (z. B. niedriger als 1 Hz) angesteuert werden. Dies ermöglicht eine Verringerung des Stromverbrauchs bei der Ansteuerung des Flüssigkristallelements 340.
[Querschnittsstrukturbeispiel 3]
18 zeigt ein Beispiel für eine Struktur, bei der die Transistoren 201, 202 und 205 Strukturen aufweisen, die sich von denjenigen, die in 16A und dergleichen gezeigt werden, unterscheiden.
Der Transistor 202 ist ein Top-Gate-Transistor. Jeder der Transistoren 201 und 205 weist die gleiche Struktur wie der Transistor 202 auf, mit der Ausnahme, dass eine leitende Schicht, die als zweites Gate dient, ferner enthalten ist.
Leitende Schichten, die als Gate-Elektroden, Source-Elektroden und Drain-Elektroden der Transistoren 202 und 205 dienen, sind jeweils vorzugsweise ein leitender Film, der sichtbares Licht durchlässt. In diesem Fall kann ein Bereich, in dem die Transistoren 202 und 205 bereitgestellt sind, der Transmissionsbereich sein.
Im Gegensatz dazu können leitende Schichten, die als Gate-Elektrode, Source-Elektrode und Drain-Elektrode des Transistors 201 dienen, jeweils ein leitender Film sein, der sichtbares Licht blockiert.
[Querschnittsstrukturbeispiel 4]
Das Anzeigefeld einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann einen Bereich umfassen, in dem der Transistor 205 und der Transistor 208, welche in einem Pixel bereitgestellt sind, einander überlappen, wie in 19 dargestellt. Die Anzeigevorrichtung mit einer derartigen Struktur kann eine verringerte Fläche für ein Pixel und eine hohe Pixeldichte aufweisen und kann ein hochauflösendes Bild anzeigen.
Das Anzeigefeld mit einer derartigen Struktur kann eine hohe Auflösung über 1.500 ppi oder 2.000 ppi aufweisen, selbst wenn es mit einem Glassubstrat oder dergleichen ausgebildet wird.
Ein Anschluss von Source und Drain des Transistors 208 dient als ein Gate des Transistors 205.
Beispielsweise kann das Anzeigefeld einen Bereich umfassen, in dem der Transistor 205 zum Ansteuern des Licht emittierenden Elements 360 und der Transistor 208 einander überlappen. Wenn das Flüssigkristallelement 340 einen Aktivmatrix-Transistor beinhaltet, kann das Anzeigefeld einen Bereich umfassen, in dem der Transistor zum Ansteuern des Flüssigkristallelements 340 und einer der Transistoren 205 und 208 einander überlappen.
Leitende Schichten, die als Gate-Elektroden, Source-Elektroden und Drain-Elektroden der Transistoren 208 und 205 dienen, sind jeweils vorzugsweise ein lichtdurchlässiger leitender Film.
[Querschnittsstrukturbeispiel 5]
Bei der vorstehenden Struktur befinden sich das Licht emittierende Element 360 und das Flüssigkristallelement 340, zwischen denen die Isolierschicht 220 platziert ist, zwischen dem Paar von Substraten; jedoch sind weitere Strukturen auch verfügbar. Beispielsweise kann ein Licht emittierendes Feld, das das Licht emittierende Element 360 und ein Paar von Substraten beinhaltet, an einem Flüssigkristallfeld angebracht sein, das das Flüssigkristallelement 340 und ein Paar von Substraten beinhaltet. 20 stellt ein derartiges Beispiel dar.
In 20 befindet sich das Flüssigkristallelement 340 zwischen einem Substrat 361a und einem Substrat 361b. Das Licht emittierende Element 360, die Transistoren 201, 202 und 205 und dergleichen befinden sich zwischen einem Substrat 351a und einem Substrat 351b. Die Struktur, die die Substrate 351a und 351b beinhaltet, wird als Licht emittierendes Feld bezeichnet, und die Struktur, die die Substrate 361a und 361b beinhaltet, wird als Flüssigkristallfeld bezeichnet.
Die Substrate 361b und 351a sind mit einer Klebeschicht 352 aneinander angebracht. Die Klebeschicht 352 weist eine lichtdurchlässige Eigenschaft auf. Beispielsweise kann ein plattenförmiger oder filmförmiger Klebstoff verwendet werden. Beispielsweise wird vorzugsweise ein optisch klarer Klebstoff- (optical clear adhesive, OCA-) Film verwendet.
Bei einer derartigen Struktur kann die polarisierende Platte 130a zwischen dem Substrat 351a und dem Substrat 361b positioniert sein. Dementsprechend kann die Lichtextraktionseffizienz des Licht emittierenden Elements 360 erhöht werden, und eine helle Anzeige kann mit geringem Stromverbrauch durchgeführt werden.
Eine derartige Struktur ermöglicht, dass das Licht emittierende Feld und das Flüssigkristallfeld getrennt ausgebildet und anschließend aneinander angebracht werden. Dies kann die Ausbeute verbessern. Es wird bevorzugt, dass es sich beim Flüssigkristallelement 340 um ein Passivmatrix-Flüssigkristallelement oder ein Segment-Flüssigkristallelement handelt und das Flüssigkristallelement 340 groß genug ist, um eine Vielzahl von Licht emittierenden Elementen 360 zu bedecken. In diesem Fall wird keine hohe Positioniergenauigkeit bei der Anbringung des Licht emittierenden Feldes und des Flüssigkristallfeldes benötigt, wodurch die Produktivität verbessert werden kann.
[Beispiel für ein Herstellungsverfahren]
Als Beispiel für ein Verfahren zum Herstellen einer Anzeigevorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen der Anzeigevorrichtung, die in 16A und dergleichen gezeigt wird, nachstehend beschrieben.
Über einem Trägersubstrat wird die leitende Schicht 311 ausgebildet und anschließend wird die Isolierschicht 220 ausgebildet. Danach werden die Transistoren 201, 202 und 205, das Licht emittierende Element 360 und dergleichen über der Isolierschicht 220 ausgebildet. Hier wird eine Öffnung, die die leitende Schicht 311 erreicht, in der Isolierschicht 220 ausgebildet, und die leitende Schicht 221 und dergleichen werden ausgebildet, um die Öffnung zu bedecken; als Ergebnis wird der Verbindungsabschnitt 207 ausgebildet.
Die leitenden Schichten 221t und 221 werden auf die folgende Weise ausgebildet. Ein leitender Film, der zur leitenden Schicht 221t wird, wird ausgebildet, der leitende Film wird unter Verwendung einer Fotolackmaske über dem leitenden Film geätzt, und dann wird die Fotolackmaske entfernt; als Ergebnis wird die leitende Schicht 221t ausgebildet. Als Nächstes wird ein leitender Film, der die leitende Schicht 221t bedeckt, ausgebildet, und der leitende Film wird unter Verwendung einer Fotolackmaske geätzt; als Ergebnis wird die leitende Schicht 221 ausgebildet. Die leitende Schicht 221 wird vorzugsweise unter einer Bedingung geätzt, unter der die leitende Schicht 221t nicht oder kaum geätzt wird. Die leitenden Schichten 222 und 222t können auf ähnliche Weise ausgebildet werden.
Als Nächstes werden das Substrat 351 und das Trägersubstrat mit der Klebeschicht 162 aneinander angebracht. Danach wird das Trägersubstrat von der leitenden Schicht 311 und der Isolierschicht 220 getrennt.
Für die Trennung des Trägersubstrats von der leitenden Schicht 311 und der Isolierschicht 220 wird eine Trennschicht zwischen dem Trägersubstrat und den beiden Schichten, d. h. der leitenden Schicht 311 und der Isolierschicht 220, bereitgestellt. Die Trennschicht weist eine Struktur auf, die die Trennung zwischen der Trennschicht und dem Trägersubstrat, in der Trennschicht oder zwischen der Trennschicht und der leitenden Schicht 311 oder der Isolierschicht 220 ermöglicht.
Beispielsweise ist es möglich, eine Schichtanordnung aus einer Schicht, die ein hochschmelzendes Metallmaterial, wie z. B. Wolfram, enthält, und einer Schicht, die ein Oxid des Metallmaterials enthält, als Trennschicht zu verwenden. Es ist möglich, eine Isolierschicht, die ein anorganisches Isoliermaterial, wie z. B. Siliziumnitrid, Siliziumoxid, Siliziumoxynitrid oder Siliziumnitridoxid, enthält, als Isolierschicht über der Trennschicht zu verwenden. In diesem Fall kann die Trennung an der Grenzfläche zwischen Wolfram und Wolframoxid, in Wolframoxid oder an der Grenzfläche zwischen Wolframoxid und der Isolierschicht auftreten.
Alternativ kann ein organisches Harz für die Trennschicht verwendet werden, so dass die Trennung an der Grenzfläche zwischen dem Trägersubstrat und der Trennschicht, in der Trennschicht oder an der Grenzfläche zwischen der Trennschicht und der Isolierschicht über der Trennschicht auftreten kann.
Typischerweise kann ein Polyimidharz für das organische Harz verwendet werden. Das Polyimidharz wird aufgrund seiner hohen Wärmebeständigkeit bevorzugt. Ein Acrylharz, ein Epoxidharz, ein Polyamidharz, ein Polyimidamidharz, ein Siloxanharz, ein Harz auf Benzocyclobuten-Basis, ein Phenolharz oder dergleichen kann auch verwendet werden. Um das organische Harz auszubilden, wird beispielsweise ein Mischmaterial aus einem Harzvorläufer und einem Lösungsmittel durch ein Verfahren, wie z. B. Rotationsbeschichtung, Tauchen, Sprühbeschichtung, Tintenstrahldruck, Dispensieren, Siebdruck oder Offsetdruck, oder mit einer Rakelschneide (doctor knife), einem Spaltbeschichter (slit coater), einem Walzenbeschichter, einem Curtain Coater oder einem Messerbeschichter über dem Trägersubstrat ausgebildet. Danach wird eine Wärmebehandlung durchgeführt, um das Lösungsmittel und dergleichen zu entfernen und das Material auszuhärten, so dass die Trennschicht, die das organische Harz enthält, ausgebildet werden kann.
Beispielsweise kann ein Harzvorläufer, der eine Imidbindung durch Dehydratisierung erzeugen kann, verwendet werden, um Polyimid herzustellen. Alternativ kann ein Material, das ein lösliches Polyimidharz enthält, verwendet werden.
Das organische Harz kann entweder lichtempfindlich oder nicht lichtempfindlich sein. Ein lichtempfindliches Polyimid ist ein Material, das für einen Planarisierungsfilm oder dergleichen des Anzeigefeldes vorteilhaft verwendet wird, und somit können die Ausbildungseinrichtung und das Material gemeinsam verwendet werden. Daher müssen keine weitere Einrichtung und kein weiteres Material vorbereitet werden, um die Struktur einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu erhalten. Ferner kann die Trennschicht, die unter Verwendung eines lichtempfindlichen Harzmaterials ausgebildet wird, durch Belichtungs- und Entwicklungsbehandlungen verarbeitet werden. Beispielsweise kann ein Öffnungsabschnitt ausgebildet werden und ein unnötiger Abschnitt kann entfernt werden. Durch Optimierung eines Belichtungsverfahrens oder der Belichtungsbedingungen kann außerdem eine unebene Form an einer Oberfläche der Harzschicht ausgebildet werden. Beispielsweise kann eine Mehrfachbelichtungstechnik oder eine Belichtungstechnik unter Verwendung einer Halbtonmaske oder Grautonmaske verwendet werden.
Wenn die Trennschicht lokal erwärmt wird, kann die Trennbarkeit in einigen Fällen verbessert werden. Beispielsweise kann die Trennschicht mit Laserlicht bestrahlt werden. Die Bestrahlung wird vorzugsweise durch Abtasten unter Verwendung von linearem Laserlicht durchgeführt. Eine derartige Bestrahlung kann im Falle der Verwendung eines großen Trägersubstrats die Prozesszeit verkürzen. Als Laserlicht kann Excimerlaserlicht mit einer Wellenlänge von 308 nm vorteilhaft verwendet werden.
Wenn die Lichtbestrahlung mit Laserlicht oder dergleichen zur Verbesserung der Trennbarkeit durchgeführt wird, kann eine Wärmeerzeugungsschicht derart bereitgestellt werden, dass sie sich mit der Trennschicht überlappt. Die Wärmeerzeugungsschicht weist eine Funktion zum Erzeugen einer Wärme durch Absorption von Licht auf. Die Wärmeerzeugungsschicht wird vorzugsweise zwischen dem Trägersubstrat und der Trennschicht bereitgestellt, aber sie kann auch über der Trennschicht bereitgestellt werden. Ein Material, das einen Teil von Licht, das als Laserlicht oder dergleichen verwendet wird, absorbieren kann, kann für die Wärmeerzeugungsschicht verwendet werden. Beispielsweise kann ein Metall, ein Oxid oder dergleichen in der Wärmeerzeugungsschicht enthalten sein, wenn Excimerlaserlicht mit einer Wellenlänge von 308 nm als Laserlicht verwendet wird. Beispielsweise kann ein Metall, wie z. B. Titan oder Wolfram, ein leitendes Oxidmaterial, wie z. B. Titanoxid, Wolframoxid, Indiumoxid oder Indiumzinnoxid, oder ein Indium enthaltendes Oxidhalbleitermaterial verwendet werden.
In einigen Fällen verbleibt ein Teil der Trennschicht nach der Trennung auf dem Lichtweg im Licht emittierenden Element 360 oder Flüssigkristallelement 340. In dem Fall, in dem die Trennschicht einen Teil von sichtbarem Licht absorbiert, könnte Licht, das die Trennschicht passiert, gefärbt werden. Aus diesem Grund wird die verbleibende Trennschicht nach der Trennung vorzugsweise durch Ätzen entfernt. Beispielsweise kann in dem Fall, in dem ein organisches Harz für die Trennschicht verwendet wird, die verbleibende Trennschicht beispielsweise durch Plasmabehandlung (auch als Veraschungsbehandlung bezeichnet) in einer Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre entfernt werden.
Wenn nach der Trennung eine Oberfläche der leitenden Schicht 311 durch eine Behandlung, wie z. B. Ätzen, freigelegt wird, kann ein elektrisches Feld an das Flüssigkristallelement 340 effizienter angelegt werden und kann daher die Ansteuerspannung verringert werden. Wenn ein Isolierfilm, durch den Verunreinigungen, wie z. B. Wasser, kaum diffundieren (z. B. ein Film, der ein anorganisches Isoliermaterial, wie z. B. Siliziumoxid, Siliziumnitrid oder Aluminiumoxid, enthält), nach der Trennung auf der Oberfläche der leitenden Schicht 311 verbleibt, kann der verbleibende Isolierfilm als Schutzfilm dienen, der die Diffusion von Verunreinigungen in den Flüssigkristall 312 verhindert.
Danach wird der Ausrichtungsfilm 133a über der Isolierschicht 220 und der leitenden Schicht 311 ausgebildet. Dann werden das Substrat 351 und das Substrat 361, auf dem die leitende Schicht 313, der Ausrichtungsfilm 133b und dergleichen bereits ausgebildet worden sind, aneinander angebracht, wobei der Flüssigkristall 312 dazwischen liegt.
Auf die vorstehende Weise kann das in 16A gezeigte Anzeigefeld 300 ausgebildet werden.
[Komponenten]
Die vorstehenden Komponenten werden nachstehend beschrieben.
[Substrat]
Ein Material mit einer flachen Oberfläche kann als Substrat verwendet werden, das im Anzeigefeld enthalten ist. Das Substrat auf der Seite, von der Licht vom Anzeigeelement extrahiert wird, wird unter Verwendung eines Materials ausgebildet, das das Licht durchlässt. Beispielsweise kann ein Material, wie z. B. Glas, Quarz, Keramik, Saphir oder ein organisches Harz, verwendet werden.
Das Gewicht und die Dicke des Anzeigefeldes können unter Verwendung eines dünnen Substrats verringert werden. Ein flexibles Anzeigefeld kann unter Verwendung eines Substrats erhalten werden, das dünn genug ist, um Flexibilität aufzuweisen.
Beispiele für das Material, das Flexibilität aufweist und sichtbares Licht durchlässt, umfassen Polyesterharze, wie z. B. Polyethylenterephthalat (PET) und Polyethylennaphthalat (PEN), ein Polyacrylnitrilharz, ein Polyimidharz, ein Polymethylmethacrylatharz, ein Polycarbonat- (PC-) Harz, ein Polyethersulfon- (PES-) Harz, ein Polyamidharz, ein Cycloolefinharz, ein Polystyrolharz, ein Polyamidimidharz, ein Polyvinylchloridharz und Polytetrafluorethylen (PTFE). Im Besonderen wird ein Material bevorzugt, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient niedrig ist, und beispielsweise kann ein Polyamidimidharz, ein Polyimidharz oder PET mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von 30 × 10^-6 /K oder niedriger vorteilhaft verwendet werden. Es kann auch ein Substrat, in dem eine Glasfaser mit einem organischen Harz imprägniert ist, oder ein Substrat, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient durch Mischen eines organischen Harzes mit einem anorganischen Füllstoff verringert worden ist, verwendet werden. Ein Substrat, bei dem ein derartiges Material verwendet wird, ist leicht, und dementsprechend kann ein Anzeigefeld, bei dem dieses Substrat verwendet wird, ebenfalls leicht sein.
In dem Fall, in dem ein Faserstoff im vorstehenden Material enthalten ist, wird als Faserstoff eine hochfeste Faser aus einer organischen Verbindung oder einer anorganischen Verbindung verwendet. Die hochfeste Faser ist im Besonderen eine Faser mit hohem Zugmodul oder eine Faser mit hohem Young'schem Modul. Typische Beispiele dafür umfassen eine auf Polyvinylalkohol basierende Faser, eine auf Polyester basierende Faser, eine auf Polyamid basierende Faser, eine auf Polyethylen basierende Faser, eine auf Aramid basierende Faser, eine Polyparaphenylenbenzobisoxazol-Faser, eine Glasfaser und eine Kohlenstofffaser. Als Glasfaser kann eine Glasfaser aus E-Glas, S-Glas, D-Glas, Q-Glas und dergleichen verwendet werden. Diese Fasern können im Zustand eines Gewebes oder eines Vliesstoffs verwendet werden, und als flexibles Substrat kann ein Strukturteil verwendet werden, bei dem dieser Faserstoff mit einem Harz imprägniert ist und das Harz ausgehärtet ist. Der Strukturteil, der den Faserstoff und das Harz enthält, wird vorzugsweise als flexibles Substrat verwendet, in welchem Fall die Zuverlässigkeit gegen Brechen wegen des Biegens oder lokalen Drucks erhöht werden kann.
Alternativ kann als Substrat Glas oder dergleichen verwendet werden, das dünn genug ist, um Flexibilität aufzuweisen. Alternativ kann ein Verbundmaterial verwendet werden, bei dem Glas und ein Harzmaterial mit einer Klebeschicht aneinander angebracht sind.
Eine Hartschicht (z. B. eine Siliziumnitridschicht und eine Aluminiumoxidschicht), die eine Oberfläche eines Anzeigefeldes vor Schäden schützt, eine Schicht (z. B. eine Aramidharzschicht), die den Druck verteilen kann, oder dergleichen kann über dem flexiblen Substrat angeordnet sein. Um eine Verkürzung der Lebensdauer des Anzeigeelements aufgrund von Feuchtigkeit und dergleichen zu unterdrücken, kann ein Isolierfilm mit geringer Wasserdurchlässigkeit ferner über dem flexiblen Substrat angeordnet sein. Beispielsweise kann ein anorganisches Isoliermaterial, wie z. B. Siliziumnitrid, Siliziumoxynitrid, Siliziumnitridoxid, Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrid, verwendet werden.
Das Substrat kann ausgebildet werden, indem eine Vielzahl von Schichten übereinander angeordnet werden. Die Verwendung einer Glasschicht kann eine Barriereeigenschaft gegen Wasser und Sauerstoff verbessern, und somit kann das Anzeigefeld eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen.
[Transistor]
Die Transistoren beinhalten jeweils eine leitende Schicht, die als Gate-Elektrode dient, die Halbleiterschicht, eine leitende Schicht, die als Source-Elektrode dient, eine leitende Schicht, die als Drain-Elektrode dient, und eine Isolierschicht, die als Gate-Isolierschicht dient.
Es sei angemerkt, dass es keine besondere Beschränkung hinsichtlich der Struktur des Transistors gibt, der in der Anzeigevorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist. Beispielsweise kann ein Planartransistor, ein Staggered-Transistor oder ein Inverted-Staggered-Transistor verwendet werden. Es kann ein Top-Gate-Transistor oder ein Bottom-Gate-Transistor verwendet werden. Gate-Elektroden können oberhalb und unterhalb eines Kanals bereitgestellt werden.
Es gibt keine besondere Beschränkung hinsichtlich der Kristallinität eines Halbleitermaterials, das für die Transistoren verwendet wird, und ein amorpher Halbleiter oder ein Halbleiter mit Kristallinität (ein mikrokristalliner Halbleiter, ein polykristalliner Halbleiter, ein einkristalliner Halbleiter oder ein Halbleiter, der teilweise Kristallbereiche umfasst) kann verwendet werden. Vorzugsweise wird ein Halbleiter mit Kristallinität verwendet, in welchem Fall eine Verschlechterung der Transistoreigenschaften unterdrückt werden kann.
Als Halbleitermaterial, das für die Transistoren verwendet wird, kann ein Metalloxid verwendet werden, dessen Energielücke größer als oder gleich 2 eV, bevorzugt größer als oder gleich 2,5 eV, stärker bevorzugt größer als oder gleich 3 eV ist. Ein typisches Beispiel dafür ist ein Metalloxid, das Indium enthält, und beispielsweise kann ein CAC-OS, der später beschrieben wird, oder dergleichen verwendet werden.
Ein Transistor mit einem Metalloxid, das eine größere Bandlücke und eine niedrigere Ladungsträgerdichte aufweist als Silizium, weist einen niedrigen Sperrstrom auf; deshalb können Ladungen, die in einem Kondensator gespeichert sind, der in Reihe mit dem Transistor geschaltet ist, für eine lange Zeit gehalten werden.
Die Halbleiterschicht kann beispielsweise ein Film sein, der durch ein Oxid auf In-M-Zn-Basis repräsentiert wird, das Indium, Zink und M (ein Metall, wie z. B. Aluminium, Titan, Gallium, Germanium, Yttrium, Zirconium, Lanthan, Cer, Zinn, Neodym oder Hafnium) enthält.
In dem Fall, in dem das in der Halbleiterschicht enthaltene Metalloxid ein Oxid auf In-M-Zn-Basis enthält, erfüllt das Atomverhältnis der Metallelemente eines Sputtertargets, das zum Ausbilden eines Films des In-M-Zn-Oxides verwendet wird, vorzugsweise In ≥ M und Zn ≥ M. Beispielsweise ist das Atomverhältnis der Metallelemente in einem derartigen Sputtertarget vorzugsweise In:M:Zn = 1:1:1, In:M:Zn = 1:1:1,2, In:M:Zn = 3:1:2, In:M:Zn = 4:2:3, In:M:Zn = 4:2:4,1, In:M:Zn = 5:1:6, In:M:Zn = 5:1:7 oder In:M:Zn = 5:1:8. Es sei angemerkt, dass das Atomverhältnis der Metallelemente in der ausgebildeten Oxidhalbleiterschicht in einem Bereich von ±40 % von den vorstehenden Atomverhältnissen der Metallelemente der Sputtertargets abweicht.
Der Bottom-Gate-Transistor, der bei dieser Ausführungsform beschrieben wird, wird bevorzugt, da die Verwendung des Bottom-Gate-Transistors die Anzahl von Herstellungsschritten verringern kann. Wenn ein Metalloxid, das bei einer niedrigeren Temperatur ausgebildet werden kann als polykristallines Silizium, verwendet wird, können hier Materialien mit geringer Wärmebeständigkeit für eine Leitung, eine Elektrode oder ein Substrat unter der Halbleiterschicht verwendet werden, so dass die Auswahlmöglichkeiten an Materialien vergrößert werden können. Beispielsweise kann ein sehr großes Glassubstrat vorteilhaft verwendet werden.
Ein Metalloxidfilm mit niedriger Ladungsträgerdichte wird als Halbleiterschicht verwendet. Zum Beispiel kann die Halbleiterschicht ein Metalloxid beinhalten, dessen Ladungsträgerdichte niedriger als oder gleich 1 × 10¹⁷/cm³, bevorzugt niedriger als oder gleich 1 × 10¹⁵ /cm³, stärker bevorzugt niedriger als oder gleich 1 × 10¹³ /cm³, noch stärker bevorzugt niedriger als oder gleich 1 × 10¹¹ /cm³, sogar noch stärker bevorzugt niedriger als 1 × 10¹⁰ /cm³ und höher als oder gleich 1 × 10^-9 /cm³ ist. Ein derartiges Metalloxid wird als hochreines intrinsisches oder im Wesentlichen hochreines intrinsisches Metalloxid bezeichnet. Das Metalloxid weist eine niedrige Verunreinigungskonzentration und eine niedrige Dichte der Defektzustände auf und kann daher als stabile Eigenschaften aufweisendes Metalloxid bezeichnet werden.
Die Zusammensetzung ist jedoch nicht auf diejenigen, die vorstehend beschrieben worden sind, beschränkt, und in Abhängigkeit von den erforderlichen Halbleitereigenschaften und elektrischen Eigenschaften des Transistors (z. B. Feldeffektmobilität und Schwellenspannung) kann ein Material mit der geeigneten Zusammensetzung verwendet werden. Um die erforderlichen Halbleitereigenschaften des Transistors zu erhalten, werden vorzugsweise die Ladungsträgerdichte, die Verunreinigungskonzentration, die Defektdichte, das Atomverhältnis zwischen einem Metallelement und Sauerstoff, der Atomabstand, die Dichte und dergleichen der Halbleiterschicht auf geeignete Werte eingestellt.
Wenn Silizium oder Kohlenstoff, die Elemente sind, die zur Gruppe 14 gehören, im in der Halbleiterschicht enthaltenen Metalloxid enthalten ist, nehmen Sauerstofffehlstellen in der Halbleiterschicht zu, und die Halbleiterschicht wird zu einem n-Typ. Daher wird die Silizium- oder Kohlenstoffkonzentration (gemessen durch Sekundärionen-Massenspektrometrie) in der Halbleiterschicht auf niedriger als oder gleich 2 × 10¹⁸ Atome/cm³, bevorzugt niedriger als oder gleich 2 × 10¹⁷ Atome/cm³ eingestellt.
Alkalimetall und Erdalkalimetall könnten Ladungsträger erzeugen, wenn sie an ein Metalloxid gebunden werden, in welchem Fall der Sperrstrom des Transistors ansteigen könnte. Deshalb wird die Alkalimetall- oder Erdalkalimetallkonzentration der Halbleiterschicht, die durch Sekundärionen-Massenspektrometrie gemessen wird, auf niedriger als oder gleich 1 × 10¹⁸ Atome/cm³, bevorzugt niedriger als oder gleich 2×10¹⁶ Atome/cm³ eingestellt.
Wenn Stickstoff im in der Halbleiterschicht enthaltenen Metalloxid enthalten ist, werden Elektronen erzeugt, die als Ladungsträger dienen, und die Ladungsträgerdichte erhöht sich, so dass die Halbleiterschicht leicht zu einem n-Typ wird. Folglich ist es wahrscheinlich, dass sich ein Transistor, der ein stickstoffhaltiges Metalloxid enthält, selbstleitend verhält. Daher wird die Stickstoffkonzentration, die durch Sekundärionen-Massenspektrometrie gemessen wird, vorzugsweise auf niedriger als oder gleich 5×10¹⁸ Atome/cm³ eingestellt.
Ein Oxidhalbleiter wird in einen einkristallinen Oxidhalbleiter und in einen nicht-einkristallinen Oxidhalbleiter eingeteilt. Beispiele für einen nicht-einkristallinen Oxidhalbleiter umfassen einen kristallinen Oxidhalbleiter mit Ausrichtung hinsichtlich der c-Achse (c-axis aligned crystalline oxide semiconductor, CAAC-OS), einen polykristallinen Oxidhalbleiter, einen nanokristallinen Oxidhalbleiter (nc-OS), einen amorphähnlichen Oxidhalbleiter (a-ähnlichen OS) und einen amorphen Oxidhalbleiter.
Die Halbleiterschicht eines beliebigen der Transistoren, die bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung offenbart werden, kann einen wolkenartig ausgerichteten Verbundoxidhalbleiter (cloud-aligned composite OS, CAC-OS) enthalten.
Für die Halbleiterschicht eines beliebigen der Transistoren, die bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung offenbart werden, kann der vorstehend beschriebene nicht-einkristalline Oxidhalbleiter oder ein CAC-OS vorteilhaft verwendet werden. Als nicht-einkristalliner Oxidhalbleiter kann ein nc-OS oder ein CAAC-OS vorteilhaft verwendet werden.
Die Halbleiterschicht eines beliebigen der Transistoren einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet vorzugsweise einen CAC-OS. Unter Verwendung eines CAC-OS kann der Transistor hohe elektrische Eigenschaften oder eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen.
Die Halbleiterschicht kann ein Mischfilm sein, der zwei oder mehr aus einem Bereich eines CAAC-OS, einem Bereich eines polykristallinen Oxidhalbleiters, einem Bereich eines nc-OS, einem Bereich eines a-ähnlichen OS und einem Bereich eines amorphen Oxidhalbleiters umfasst. Der Mischfilm weist beispielsweise in einigen Fällen eine einschichtige Struktur oder eine mehrschichtige Struktur, die zwei oder mehr der vorstehenden Bereiche umfasst, auf.
<Zusammensetzung eines CAC-OS>
Nachstehend wird die Zusammensetzung eines wolkenartig ausgerichteten Verbundoxidhalbleiters (cloud-aligned composite oxide semiconductor, CAC-OS) beschrieben, der für einen Transistor, der bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung offenbart wird, verwendbar ist.
Der CAC-OS weist beispielsweise eine Zusammensetzung auf, bei der Elemente, die in einem Metalloxid enthalten sind, ungleichmäßig verteilt sind. Materialien, die ungleichmäßig verteilte Elemente beinhalten, weisen jeweils eine Größe von größer als oder gleich 0,5 nm und kleiner als oder gleich 10 nm, bevorzugt größer als oder gleich 1 nm und kleiner als oder gleich 2 nm oder eine ähnliche Größe auf. Es sei angemerkt, dass in der folgenden Beschreibung eines Metalloxides ein Zustand, in dem ein oder mehrere Metallelemente ungleichmäßig verteilt ist/sind und Bereiche, die das/die Metallelement/e enthalten, vermischt sind, als Mosaikmuster oder patchartiges Muster bezeichnet wird. Die Bereiche weisen jeweils eine Größe von größer als oder gleich 0,5 nm und kleiner als oder gleich 10 nm, bevorzugt größer als oder gleich 1 nm und kleiner als oder gleich 2 nm oder eine ähnliche Größe auf.
Es sei angemerkt, dass ein Metalloxid vorzugsweise mindestens Indium enthält. Insbesondere sind vorzugsweise Indium und Zink enthalten. Außerdem können Aluminium, Gallium, Yttrium, Kupfer, Vanadium, Beryllium, Bor, Silizium, Titan, Eisen, Nickel, Germanium, Zirconium, Molybdän, Lanthan, Cer, Neodym, Hafnium, Tantal, Wolfram, Magnesium und dergleichen enthalten sein.
Beispielsweise weist hinsichtlich des CAC-OS ein In-Ga-Zn-Oxid mit der CAC-Zusammensetzung (ein derartiges In-Ga-Zn-Oxid kann insbesondere als CAC-IGZO bezeichnet werden) eine Zusammensetzung auf, bei der Materialien in Indiumoxid (InOx1, wobei X1 eine reelle Zahl von größer als 0 ist) oder Indiumzinkoxid (In_X2Zn_Y2O_Z2, wobei X2, Y2 und Z2 reelle Zahlen von größer als 0 sind) und in Galliumoxid (GaO_X3, wobei X3 eine reelle Zahl von größer als 0 ist) oder Galliumzinkoxid (Ga_X4Zn_Y4O_Z4, wobei X4, Y4 und Z4 reelle Zahlen von größer als 0 sind) getrennt werden, und ein Mosaikmuster wird gebildet. Dann wird InO_X1 oder In_X2Zn_Y2O_Z2, welches das Mosaikmuster bildet, im Film gleichmäßig verteilt. Diese Zusammensetzung wird auch als wolkenartige Zusammensetzung bezeichnet.
Das heißt, dass es sich beim CAC-OS um ein Verbundmetalloxid mit einer Zusammensetzung handelt, bei der ein Bereich, der GaO_X3 als Hauptkomponente enthält, und ein Bereich, der In_X2Zn_Y2O_Z2 oder InO_X1 als Hauptkomponente enthält, vermischt sind. Es sei angemerkt, dass in dieser Beschreibung dann, wenn beispielsweise das Atomverhältnis von In zu einem Element M in einem ersten Bereich größer ist als das Atomverhältnis von In zu einem Element M in einem zweiten Bereich, der erste Bereich eine höhere In-Konzentration aufweist als der zweite Bereich.
Es sei angemerkt, dass eine Verbindung, die In, Ga, Zn und O enthält, auch als IGZO bekannt ist. Typische Beispiele für IGZO umfassen eine kristalline Verbindung, die durch InGaO₃(ZnO)_m1 dargestellt wird (m1 ist eine natürliche Zahl), und eine kristalline Verbindung, die durch In(_1+x0)Ga(_1-x0)O₃(ZnO)_m0 dargestellt wird (-1 ≤ x0 ≤ 1; m0 ist eine gegebene Zahl).
Die vorstehenden kristallinen Verbindungen weisen eine einkristalline Struktur, eine polykristalline Struktur oder eine CAAC-Struktur auf. Es sei angemerkt, dass es sich bei der CAAC-Struktur um eine Kristallstruktur handelt, bei der eine Vielzahl von IGZO-Nanokristallen eine Ausrichtung hinsichtlich der c-Achse aufweist und in der Richtung der a-b-Ebene ohne Ausrichtung miteinander verbunden ist.
Andererseits betrifft der CAC-OS die Materialzusammensetzung eines Metalloxides. In einer Materialzusammensetzung eines CAC-OS, der In, Ga, Zn und O enthält, werden Bereiche mit Nanoteilchen, die Ga als Hauptkomponente enthalten, in einem Teil des CAC-OS beobachtet, und Bereiche mit Nanoteilchen, die In als Hauptkomponente enthalten, werden in einem Teil davon beobachtet. Diese Bereiche mit Nanoteilchen sind unregelmäßig verteilt, um ein Mosaikmuster zu bilden. Folglich ist die Kristallstruktur für den CAC-OS ein Sekundärelement.
Es sei angemerkt, dass der CAC-OS keine mehrschichtige Struktur enthält, die zwei oder mehr Filme mit unterschiedlichen Atomverhältnissen beinhaltet. Beispielsweise ist eine zweischichtige Struktur aus einem Film, der In als Hauptkomponente enthält, und einem Film, der Ga als Hauptkomponente enthält, nicht enthalten.
Eine Grenze zwischen dem Bereich, der GaO_X3 als Hauptkomponente enthält, und dem Bereich, der In_X2Zn_Y2O_Z2 oder InO_X1 als Hauptkomponente enthält, wird in einigen Fällen nicht deutlich beobachtet.
In dem Fall, in dem eines oder mehrere von Aluminium, Yttrium, Kupfer, Vanadium, Beryllium, Bor, Silizium, Titan, Eisen, Nickel, Germanium, Zirconium, Molybdän, Lanthan, Cer, Neodym, Hafnium, Tantal, Wolfram, Magnesium und dergleichen anstelle von Gallium in einem CAC-OS enthalten ist/sind, werden Bereiche mit Nanoteilchen, die das/die ausgewählte/n Metallelement/e als Hauptkomponente/n enthalten, in einem Teil des CAC-OS beobachtet, und Bereiche mit Nanoteilchen, die In als Hauptkomponente enthalten, werden in einem Teil davon beobachtet, und diese Bereiche mit Nanoteilchen sind unregelmäßig verteilt, um im CAC-OS ein Mosaikmuster zu bilden.
Der CAC-OS kann beispielsweise durch ein Sputterverfahren unter Bedingungen ausgebildet werden, bei denen keine absichtliche Substraterwärmung durchgeführt wird. In dem Fall, in dem der CAC-OS durch ein Sputterverfahren ausgebildet wird, kann/können ein oder mehrere Gas/e, das/die aus einem Inertgas (typischerweise Argon), einem Sauerstoffgas und einem Stickstoffgas ausgewählt wird/werden, als Abscheidungsgas verwendet werden. Der Anteil der Durchflussmenge eines Sauerstoffgases in der gesamten Durchflussmenge des Abscheidungsgases beim Abscheiden ist vorzugsweise möglichst niedrig, und beispielsweise ist die Durchflussmenge eines Sauerstoffgases bevorzugt höher als oder gleich 0 % und niedriger als 30 %, stärker bevorzugt höher als oder gleich 0 % und niedriger als oder gleich 10 %.
Der CAC-OS wird dadurch gekennzeichnet, dass kein deutlicher Peak bei einer Messung unter Verwendung eines θ/2θ-Scans durch ein Out-of-Plane-Verfahren, welches ein Messverfahren mit einer Röntgenbeugung (X-ray diffraction, XRD) ist, beobachtet wird. Das heißt, dass die Röntgenbeugung in einem Messbereich in der Richtung der a-b-Ebene und in der Richtung der c-Achse keine Ausrichtung zeigt.
In einem Elektronenbeugungsbild des CAC-OS, das durch Bestrahlung mit einem Elektronenstrahl mit einem Sondendurchmesser von 1 nm (auch als nanometergroßer Elektronenstrahl bezeichnet) aufgenommen wird, werden ein ringförmiger Bereich mit hoher Leuchtdichte und eine Vielzahl von Leuchtpunkten im ringförmigen Bereich beobachtet. Folglich deutet das Elektronenbeugungsbild darauf hin, dass die Kristallstruktur des CAC-OS eine nanokristalline (nanocrystal, nc-) Struktur mit keiner Ausrichtung in Richtungen in einer Draufsicht und einer Querschnittsansicht aufweist.
Beispielsweise bestätigt ein energiedispersives Röntgenspektroskopie- (energy dispersive X-ray spectroscopy, EDX-) Verteilungsbild, dass ein In-Ga-Zn-Oxid mit der CAC-Zusammensetzung eine Struktur aufweist, bei der ein Bereich, der GaO_X3 als Hauptkomponente enthält, und ein Bereich, der In_X2Zn_Y2O_Z2 oder InO_X1 als Hauptkomponente enthält, ungleichmäßig verteilt und vermischt sind.
Der CAC-OS weist eine Struktur auf, die sich von derjenigen einer IGZO-Verbindung unterscheidet, in der Metallelemente gleichmäßig verteilt sind, und er weist Eigenschaften auf, die sich von denjenigen der IGZO-Verbindung unterscheiden. Das heißt, dass im CAC-OS Bereiche, die GaO_X3 oder dergleichen als Hauptkomponente enthalten, und Bereiche, die In_X2Zn_Y2O_Z2 oder InO_X1 als Hauptkomponente enthalten, getrennt sind, um ein Mosaikmuster zu bilden.
Die Leitfähigkeit eines Bereichs, der In_X2Zn_Y2O_Z2 oder InO_X1 als Hauptkomponente enthält, ist höher als diejenige des Bereichs, der GaO_X3 oder dergleichen als Hauptkomponente enthält. Mit anderen Worten: Wenn Ladungsträger durch Bereiche fließen, die In_X2Zn_Y2O_Z2 oder InO_X1 als Hauptkomponente enthalten, wird die Leitfähigkeit eines Metalloxides gezeigt. Demzufolge kann dann, wenn Bereiche, die In_X2Zn_Y2O_Z2 oder InO_X1 als Hauptkomponente enthalten, in einem Metalloxid wie eine Wolke verteilt sind, eine hohe Feldeffektmobilität (µ) erzielt werden.
Im Gegensatz dazu ist die isolierende Eigenschaft eines Bereichs, der GaO_X3 oder dergleichen als Hauptkomponente enthält, höher als diejenige eines Bereichs, der In_X2Zn_Y2O_Z2 oder InO_X1 als Hauptkomponente enthält. Mit anderen Worten: Wenn Bereiche, die GaO_X3 oder dergleichen als Hauptkomponente enthalten, in einem Metalloxid verteilt sind, kann ein Leckstrom unterdrückt werden, und es kann eine vorteilhafte Schaltfunktion erzielt werden.
Dementsprechend ergänzen sich dann, wenn ein CAC-OS für ein Halbleiterelement verwendet wird, die isolierende Eigenschaft, die aus GaO_X3 oder dergleichen stammt, und die Leitfähigkeit, die aus In_X2Zn_Y2O_Z2 oder InO_X1 stammt; folglich können ein hoher Durchlassstrom (I_on) und eine hohe Feldeffektmobilität (µ) erzielt werden.
Ein Halbleiterelement, das einen CAC-OS beinhaltet, weist eine hohe Zuverlässigkeit auf. Daher wird der CAC-OS in verschiedenen Halbleitervorrichtungen, typischerweise einer Anzeige, vorteilhaft verwendet.
Da ein Transistor, der einen CAC-OS in einer Halbleiterschicht beinhaltet, eine hohe Feldeffektmobilität und eine hohe Ansteuerfähigkeit aufweist, ermöglicht die Verwendung des Transistors in einer Treiberschaltung, für die eine Abtastleitungstreiberschaltung, die ein Gate-Signal erzeugt, ein typisches Beispiel ist, dass eine Anzeigevorrichtung einen schmalen Rahmen aufweist. Ferner kann die Verwendung des Transistors in einer Signalleitungstreiberschaltung (insbesondere in einem Demultiplexer, der mit einem Ausgangsanschluss eines Schieberegisters verbunden ist, das in einer Signalleitungstreiberschaltung enthalten ist) in einer Anzeigevorrichtung die Anzahl von Leitungen verringern, die mit der Anzeigevorrichtung verbunden sind.
Im Unterschied zu einem Transistor mit Niedertemperatur-Polysilizium benötigt ferner der Transistor, der einen CAC-OS in der Halbleiterschicht beinhaltet, keinen Laserkristallisationsschritt. Daher können die Herstellungskosten einer Anzeigevorrichtung reduziert werden, selbst wenn die Anzeigevorrichtung unter Verwendung eines großen Substrats ausgebildet wird. Außerdem wird der Transistor, der einen CAC-OS in der Halbleiterschicht beinhaltet, vorzugsweise für eine Treiberschaltung und einen Anzeigeabschnitt in einer großen Anzeigevorrichtung mit hoher Auflösung wie Ultra-High-Definition („4K-Auflösung“, „4K2K“ und „4K“) oder Super-High-Definition („8K-Auflösung“, „8K4K“und „8K“) verwendet, in welchem Fall das Schreiben in kurzer Zeit durchgeführt werden kann und Anzeigefehler reduziert werden können.
Alternativ kann Silizium als Halbleiter verwendet werden, in dem ein Kanal eines Transistors gebildet wird. Silizium kann amorphes Silizium sein aber ist vorzugsweise Silizium mit Kristallinität, wie z. B. mikrokristallines Silizium, polykristallines Silizium oder einkristallines Silizium. Im Besonderen kann polykristallines Silizium bei einer niedrigeren Temperatur ausgebildet werden als einkristallines Silizium und weist eine höhere Feldeffektmobilität und eine höhere Zuverlässigkeit auf als amorphes Silizium.
Der Bottom-Gate-Transistor, der bei dieser Ausführungsform beschrieben wird, wird bevorzugt, da die Verwendung des Bottom-Gate-Transistors die Anzahl von Herstellungsschritten verringern kann. Wenn amorphes Silizium, das bei einer niedrigeren Temperatur ausgebildet werden kann als polykristallines Silizium, für die Halbleiterschicht verwendet wird, können auch Materialien mit geringer Wärmebeständigkeit für eine Leitung, eine Elektrode oder ein Substrat unter der Halbleiterschicht verwendet werden, was zu einer großen Auswahl an Materialien führt. Beispielsweise kann ein sehr großes Glassubstrat vorteilhaft verwendet werden. Andererseits wird der Top-Gate-Transistor bevorzugt, da sich ein Verunreinigungsbereich im Top-Gate-Transistor leicht selbstjustiert bildet und Schwankungen der Eigenschaften verringert werden können. Der Top-Gate-Transistor wird in dem Fall bevorzugt, in dem polykristallines Silizium, einkristallines Silizium oder dergleichen verwendet wird.
[Leitende Schicht]
Beispiele für Materialien, die für ein Gate, eine Source und einen Drain eines lichtundurchlässigen Transistors sowie für eine leitende Schicht, die als Leitung oder Elektrode, welche in einer Anzeigevorrichtung enthalten ist, verwendet werden können, umfassen ein Metall, wie z. B. Aluminium, Titan, Chrom, Nickel, Kupfer, Yttrium, Zirconium, Molybdän, Silber, Tantal oder Wolfram, und eine Legierung, die ein beliebiges dieser Metalle als ihre Hauptkomponente enthält. Eine einschichtige Struktur oder eine mehrschichtige Struktur aus einem Film, der ein beliebiges dieser Materialien enthält, kann verwendet werden. Beispielsweise können die folgenden Strukturen verwendet werden: eine einschichtige Struktur eines Silizium enthaltenden Aluminiumfilms, eine zweischichtige Struktur, bei der ein Aluminiumfilm über einem Titanfilm angeordnet ist, eine zweischichtige Struktur, bei der ein Aluminiumfilm über einem Wolframfilm angeordnet ist, eine zweischichtige Struktur, bei der ein Kupferfilm über einem Kupfer-Magnesium-Aluminium-Legierungsfilm angeordnet ist, eine zweischichtige Struktur, bei der ein Kupferfilm über einem Titanfilm angeordnet ist, eine zweischichtige Struktur, bei der ein Kupferfilm über einem Wolframfilm angeordnet ist, eine dreischichtige Struktur, bei der ein Titanfilm oder ein Titannitridfilm, ein Aluminiumfilm oder ein Kupferfilm und ein Titanfilm oder ein Titannitridfilm in dieser Reihenfolge übereinander angeordnet sind, und eine dreischichtige Struktur, bei der ein Molybdänfilm oder ein Molybdännitridfilm, ein Aluminiumfilm oder ein Kupferfilm und ein Molybdänfilm oder ein Molybdännitridfilm in dieser Reihenfolge übereinander angeordnet sind. Es sei angemerkt, dass ein Oxid, wie z. B. Indiumoxid, Zinnoxid oder Zinkoxid, verwendet werden kann. Kupfer, das Mangan enthält, wird vorzugsweise verwendet, da die Formsteuerbarkeit bei der Ätzverarbeitung erhöht wird.
Beispiele für Materialien, die für ein Gate, eine Source und einen Drain eines lichtdurchlässigen Transistors sowie für eine leitende Schicht, die als Leitung oder Elektrode in einer Anzeigevorrichtung dient, verwendet werden können, umfassen ein leitendes Oxid, wie z. B. Indiumoxid, Indiumzinnoxid, Indiumzinkoxid, Zinkoxid oder Zinkoxid, dem Gallium zugesetzt ist, und Graphen. Es ist auch möglich, ein Metallmaterial, wie z. B. Gold, Silber, Platin, Magnesium, Nickel, Wolfram, Chrom, Molybdän, Eisen, Kobalt, Kupfer, Palladium oder Titan; ein Legierungsmaterial, das ein beliebiges dieser Metallmaterialien enthält; oder ein Nitrid eines beliebigen dieser Metallmaterialien (z. B. Titannitrid) zu verwenden. Im Falle der Verwendung des Metallmaterials oder des Legierungsmaterials (oder des Nitrids davon) wird die Filmdicke derart eingestellt, dass sie klein genug ist, um Licht durchzulassen. Alternativ kann für die leitenden Schichten ein mehrschichtiger Film aus beliebigen der vorstehenden Materialien verwendet werden. Beispielsweise wird vorzugsweise ein mehrschichtiger Film aus Indiumzinnoxid und einer Legierung von Silber und Magnesium verwendet, da ein derartiger Film die Leitfähigkeit erhöhen kann. Sie können auch für leitende Schichten für verschiedene Leitungen und Elektroden, die in einer Anzeigevorrichtung enthalten sind, und leitende Schichten (wie z. B. leitende Schichten, die als Pixelelektrode und gemeinsame Elektrode dienen), die in einem Anzeigeelement enthalten sind, verwendet werden.
Als lichtdurchlässiges leitendes Material wird vorzugsweise ein Oxidhalbleiter, dessen Widerstand verringert worden ist, indem beispielsweise ein Verunreinigungselement eingeführt wird (ein derartiger Oxidhalbleiter wird als Oxidleiter oder OC bezeichnet), verwendet.
[Isolierschicht]
Beispiele für ein Isoliermaterial, das für die Isolierschichten verwendet werden kann, umfassen ein Harz, wie z. B. ein Acryl- oder Epoxidharz, ein Harz mit einer Siloxanbindung und ein anorganisches Isoliermaterial, wie z. B. Siliziumoxid, Siliziumoxynitrid, Siliziumnitridoxid, Siliziumnitrid oder Aluminiumoxid.
Das Licht emittierende Element ist vorzugsweise zwischen einem Paar von Isolierfilmen mit niedriger Wasserdurchlässigkeit bereitgestellt, in welchem Fall verhindert werden kann, dass Verunreinigungen, wie z. B. Wasser, in das Licht emittierende Element eindringen. Daher kann eine Abnahme der Bauteilzuverlässigkeit verhindert werden.
Beispiele für den Isolierfilm mit niedriger Wasserdurchlässigkeit umfassen einen Film, der Stickstoff und Silizium enthält (z. B. einen Siliziumnitridfilm und einen Siliziumnitridoxidfilm), und einen Film, der Stickstoff und Aluminium enthält (z. B. einen Aluminiumnitridfilm). Alternativ kann ein Siliziumoxidfilm, ein Siliziumoxynitridfilm, ein Aluminiumoxidfilm oder dergleichen verwendet werden.
Die Wasserdampfdurchlässigkeitsrate des Isolierfilms mit niedriger Wasserdurchlässigkeit ist beispielsweise niedriger als oder gleich 1 × 10^-5 [g/(m²·Tag)], bevorzugt niedriger als oder gleich 1 × 10^-6 [g/(m²·Tag)], stärker bevorzugt niedriger als oder gleich 1 × 10^-7 [g/(m²·Tag)], noch stärker bevorzugt niedriger als oder gleich 1 × 10^-8 [g/(m²·Tag)].
[Flüssigkristallelement]
Beim Flüssigkristallelement kann beispielsweise ein Vertical Alignment- (VA-) Modus zum Einsatz kommen. Beispiele für den Vertical Alignment-Modus umfassen einen Multi-Domain Vertical Alignment- (MVA-) Modus, einen Patterned Vertical Alignment- (PVA-) Modus und einen Advanced Super View- (ASV-) Modus.
Beim Flüssigkristallelement können verschiedene Modi zum Einsatz kommen. Beispielsweise kann bei einem Flüssigkristallelement, anstelle eines VA-Modus, ein Twisted Nematic- (TN-) Modus, ein In-Plane-Switching- (IPS-) Modus, ein Fringe-Field-Switching- (FFS-) Modus, ein achsensymmetrisch ausgerichteter Mikrozellen- (axially symmetric aligned micro-cell, ASM-) Modus, ein optisch kompensierter Doppelbrechungs- (optically compensated birefringence, OCB-) Modus, ein ferroelektrischer Flüssigkristall- (ferroelectric liquid crystal, FLC-) Modus, ein antiferroelektrischer Flüssigkristall- (antiferroelectric liquid crystal, AFLC-) Modus, ein elektrisch gesteuerter Doppelbrechungs- (electrically controlled birefringence, ECB-) Modus oder ein Gast-Wirt-Modus zum Einsatz kommen.
Das Flüssigkristallelement steuert unter Nutzung einer optischen Modulationsaktion eines Flüssigkristalls das Durchlassen oder Nichtdurchlassen von Licht. Die optische Modulationsaktion des Flüssigkristalls wird durch ein elektrisches Feld (einschließlich eines horizontalen elektrischen Feldes, eines vertikalen elektrischen Feldes und eines schrägen elektrischen Feldes) gesteuert, das an den Flüssigkristall angelegt wird. Als Flüssigkristall, der für das Flüssigkristallelement verwendet wird, kann ein thermotroper Flüssigkristall, ein niedermolekularer Flüssigkristall, ein hochmolekularer Flüssigkristall, ein polymerdispergierter Flüssigkristall (polymer dispersed liquid crystal, PDLC), ein Polymernetz-Flüssigkristall (polymer network liquid crystal, PNLC), ein ferroelektrischer Flüssigkristall, ein antiferroelektrischer Flüssigkristall oder dergleichen verwendet werden. Ein derartiges Flüssigkristallmaterial weist je nach Bedingungen eine cholesterische Phase, eine smektische Phase, eine kubische Phase, eine chiral nematische Phase, eine isotrope Phase oder dergleichen auf.
Als Flüssigkristallmaterial kann entweder ein positiver Flüssigkristall oder ein negativer Flüssigkristall verwendet werden, und ein geeignetes Flüssigkristallmaterial kann je nach zu verwendendem Modus oder Design verwendet werden.
Ein Ausrichtungsfilm kann bereitgestellt werden, um die Ausrichtung eines Flüssigkristalls anzupassen. In dem Fall, in dem ein Modus mit horizontalem elektrischem Feld zum Einsatz kommt, kann ein eine blaue Phase aufweisender Flüssigkristall verwendet werden, für den kein Ausrichtungsfilm unnötig ist. Eine blaue Phase ist eine der Flüssigkristallphasen, die genau dann erzeugt wird, bevor sich eine cholesterische Phase in eine isotrope Phase ändert, während die Temperatur des cholesterischen Flüssigkristalls erhöht wird. Da die blaue Phase nur in einem begrenzten Temperaturbereich erscheint, wird eine Flüssigkristallzusammensetzung, der ein chirales Material beigemischt ist, das mehrere Gewichtsprozent oder mehr beträgt, für die Flüssigkristallschicht verwendet, um den Temperaturbereich zu verbessern. Die Flüssigkristallzusammensetzung, die einen Flüssigkristall, der eine blaue Phase aufweist, und ein chirales Material enthält, weist eine kurze Ansprechzeit und optische Isotropie auf, was den Ausrichtungsprozess unnötig macht. Außerdem weist die Flüssigkristallzusammensetzung, die einen Flüssigkristall, der eine blaue Phase aufweist, und ein chirales Material enthält, nur eine geringe Betrachtungswinkelabhängigkeit auf. Ein Ausrichtungsfilm muss nicht bereitgestellt sein, und eine Reibbehandlung ist daher nicht erforderlich; folglich kann eine durch die Reibbehandlung hervorgerufene Beschädigung infolge elektrostatischer Entladung verhindert werden, und Defekte und Beschädigungen der Flüssigkristallanzeigevorrichtung im Herstellungsprozess können verringert werden.
Als Flüssigkristallelement kann ein transmissives Flüssigkristallelement, ein reflektierendes Flüssigkristallelement, ein semi-transmissives Flüssigkristallelement oder dergleichen verwendet werden.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann insbesondere ein transmissives Flüssigkristallelement vorteilhaft verwendet werden.
In dem Fall, in dem ein transmissives oder semi-transmissives Flüssigkristallelement verwendet wird, werden zwei polarisierende Platten derart bereitgestellt, dass ein Paar von Substraten dazwischen angeordnet ist. Ferner wird eine Hintergrundbeleuchtung auf der Außenseite der polarisierenden Platte bereitgestellt. Als Hintergrundbeleuchtung kann eine flächige Hintergrundbeleuchtung oder eine seitliche Hintergrundbeleuchtung verwendet werden. Eine flächige Hintergrundbeleuchtung, die eine LED beinhaltet, wird vorzugsweise verwendet, um eine lokale Dimmung leicht durchzuführen und den Kontrast zu erhöhen. Eine seitliche Hintergrundbeleuchtung wird vorzugsweise verwendet, um die Dicke eines Moduls, das die Hintergrundbeleuchtung beinhaltet, zu verringern.
Wenn eine seitliche Hintergrundbeleuchtung ausgeschaltet wird, kann die durchsichtige Anzeige durchgeführt werden.
[Licht emittierendes Element]
Als Licht emittierendes Element kann ein selbstleuchtendes Element verwendet werden, und ein Element, dessen Leuchtdichte durch Strom oder Spannung gesteuert wird, ist in der Kategorie des Licht emittierenden Elements enthalten. Beispielsweise kann eine LED, ein organisches EL-Element, ein anorganisches EL-Element oder dergleichen verwendet werden.
Das Licht emittierende Element weist eine Top-Emission-Struktur, eine Bottom-Emission-Struktur, eine Dual-Emission-Struktur oder dergleichen auf. Ein leitender Film, der sichtbares Licht durchlässt, wird als Elektrode verwendet, über die Licht extrahiert wird. Ein leitender Film, der sichtbares Licht reflektiert, wird vorzugsweise als Elektrode verwendet, über die kein Licht extrahiert wird.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Licht emittierendes Element mit Top-Emission oder Dual-Emission besonders bevorzugt verwendet werden.
Die EL-Schicht beinhaltet mindestens eine Licht emittierende Schicht. Zusätzlich zur Licht emittierenden Schicht kann die EL-Schicht ferner eine oder mehrere Schicht/en umfassen, die eine beliebige der folgenden Substanzen enthält/enthalten: eine Substanz mit einer hohen Lochinjektionseigenschaft, eine Substanz mit einer hohen Lochtransporteigenschaft, ein lochblockierendes Material, eine Substanz mit einer hohen Elektronentransporteigenschaft, eine Substanz mit einer hohen Elektroneninjektionseigenschaft, eine Substanz mit einer bipolaren Eigenschaft (eine Substanz mit einer hohen Elektronen- und Lochtransporteigenschaft) und dergleichen.
Für die EL-Schicht kann eine niedermolekulare Verbindung oder eine hochmolekulare Verbindung verwendet werden, und es kann auch eine anorganische Verbindung verwendet werden. Jede der Schichten, die in der EL-Schicht enthalten sind, kann durch ein beliebiges der folgenden Verfahren ausgebildet werden: ein Verdampfungsverfahren (darunter auch ein Vakuumverdampfungsverfahren), ein Transferverfahren, ein Druckverfahren, ein Tintenstrahlverfahren, ein Beschichtungsverfahren und dergleichen.
Wenn eine Spannung, die höher ist als die Schwellenspannung des Licht emittierenden Elements, zwischen einer Kathode und einer Anode angelegt wird, werden Löcher von der Anodenseite und Elektronen von der Kathodenseite in die EL-Schicht injiziert. Die injizierten Elektronen und Löcher rekombinieren in der EL-Schicht, und eine Licht emittierende Substanz, die in der EL-Schicht enthalten ist, emittiert Licht.
In dem Fall, in dem ein Licht emittierendes Element, das weißes Licht emittiert, als Licht emittierendes Element verwendet wird, enthält die EL-Schicht vorzugsweise zwei oder mehr Arten von Licht emittierenden Substanzen. Beispielsweise werden die zwei oder mehr Arten von Licht emittierenden Substanzen derart ausgewählt, dass sie Licht von Komplementärfarben emittieren, um eine weiße Lichtemission zu erhalten. Insbesondere enthält die EL-Schicht vorzugsweise zwei oder mehr Licht emittierende Substanzen, die aus Licht emittierenden Substanzen, die Licht in Rot (R), Grün (G), Blau (B), Gelb (Y), Orange (O) und dergleichen emittieren, und Licht emittierenden Substanzen ausgewählt werden, die Licht mit zwei oder mehr von R-, G- und B-Spektralkomponenten emittieren. Das Licht emittierende Element emittiert vorzugsweise Licht mit einem Spektrum, das zwei oder mehr Peaks im Wellenlängenbereich von sichtbarem Licht (z. B. 350 nm bis 750 nm) aufweist. Ein Emissionsspektrum eines Materials, das Licht emittiert, das einen Peak in einem gelben Wellenlängenbereich aufweist, umfasst vorzugsweise Spektrumskomponenten auch in einem grünen und einem roten Wellenlängenbereich.
Eine Licht emittierende Schicht, die ein Licht emittierendes Material enthält, das Licht in einer Farbe emittiert, und eine Licht emittierende Schicht, die ein Licht emittierendes Material enthält, das Licht in einer anderen Farbe emittiert, sind vorzugsweise in der EL-Schicht übereinander angeordnet. Beispielsweise kann die Vielzahl von Licht emittierenden Schichten in der EL-Schicht in Kontakt miteinander übereinander angeordnet werden, oder sie können übereinander angeordnet werden, wobei ein Bereich, der kein Licht emittierendes Material enthält, dazwischen angeordnet ist. Beispielsweise kann zwischen einer fluoreszierenden Schicht und einer phosphoreszierenden Schicht ein Bereich, der das gleiche Material wie die fluoreszierende Schicht oder phosphoreszierende Schicht (beispielsweise ein Wirtsmaterial oder ein Hilfsmaterial) und kein Licht emittierendes Material enthält, bereitgestellt werden. Dies vereinfacht die Herstellung des Licht emittierenden Elements und verringert die Betriebsspannung.
Das Licht emittierende Element kann ein Einzelelement, das eine einzige EL-Schicht beinhaltet, oder ein Tandemelement sein, bei dem eine Vielzahl von EL-Schichten übereinander angeordnet ist, wobei eine Ladungserzeugungsschicht dazwischen liegt.
Der leitende Film, der sichtbares Licht durchlässt, kann beispielsweise unter Verwendung von Indiumoxid, Indiumzinnoxid, Indiumzinkoxid, Zinkoxid oder Zinkoxid, dem Gallium zugesetzt ist, ausgebildet werden. Alternativ kann ein Film aus einem Metallmaterial, wie z. B. Gold, Silber, Platin, Magnesium, Nickel, Wolfram, Chrom, Molybdän, Eisen, Kobalt, Kupfer, Palladium oder Titan; einer Legierung, die ein beliebiges dieser Metallmaterialien enthält; oder einem Nitrid eines beliebigen dieser Metallmaterialien (z. B. Titannitrid) verwendet werden, wobei dieser Film dünn genug ausgebildet wird, um eine lichtdurchlässige Eigenschaft aufzuweisen. Alternativ kann für die leitenden Schichten ein mehrschichtiger Film aus beliebigen der vorstehenden Materialien verwendet werden. Beispielsweise wird vorzugsweise ein mehrschichtiger Film aus Indiumzinnoxid und einer Legierung von Silber und Magnesium verwendet, in welchem Fall die Leitfähigkeit erhöht werden kann. Als weitere Alternative kann Graphen oder dergleichen verwendet werden.
Für den leitenden Film, der sichtbares Licht reflektiert, kann beispielsweise ein Metallmaterial, wie z. B. Aluminium, Gold, Platin, Silber, Nickel, Wolfram, Chrom, Molybdän, Eisen, Kobalt, Kupfer oder Palladium, oder eine Legierung verwendet werden, die ein beliebiges dieser Metallmaterialien enthält. Lanthan, Neodym, Germanium oder dergleichen kann dem Metallmaterial oder der Legierung zugesetzt werden. Alternativ kann die folgende Legierung verwendet werden: eine Legierung, die Aluminium enthält (eine Aluminiumlegierung), wie z. B. eine Legierung von Aluminium und Titan, eine Legierung von Aluminium und Nickel oder eine Legierung von Aluminium und Neodym. Alternativ kann eine Legierung, die Silber enthält, wie z. B. eine Legierung von Silber und Kupfer, eine Legierung von Silber und Palladium oder eine Legierung von Silber und Magnesium, verwendet werden. Eine Legierung, die Silber und Kupfer enthält, wird aufgrund ihrer hohen Wärmebeständigkeit bevorzugt. Des Weiteren kann eine Oxidation unterdrückt werden, wenn ein Metallfilm oder ein Metalloxidfilm in Kontakt mit einem Aluminiumfilm oder einem Aluminiumlegierungsfilm angeordnet ist. Beispiele für ein Material für den Metallfilm oder den Metalloxidfilm umfassen Titan und Titanoxid. Alternativ können der vorstehende leitende Film, der sichtbares Licht durchlässt, und ein Film, der ein Metallmaterial enthält, übereinander angeordnet werden. Beispielsweise kann eine Schichtanordnung aus Silber und Indiumzinnoxid, eine Schichtanordnung aus einer Legierung von Silber und Magnesium und Indiumzinnoxid oder dergleichen verwendet werden.
Jede der Elektroden kann durch ein Verdampfungsverfahren oder ein Sputterverfahren ausgebildet werden. Alternativ kann auch ein Ausstoßverfahren, wie z. B. ein Tintenstrahlverfahren, ein Druckverfahren, wie z. B. ein Siebdruckverfahren, oder ein Plattierungsverfahren verwendet werden.
Es sei angemerkt, dass die vorstehend erwähnte Licht emittierende Schicht und Schichten, die eine Substanz mit einer hohen Lochinjektionseigenschaft, eine Substanz mit einer hohen Lochtransporteigenschaft, eine Substanz mit einer hohen Elektronentransporteigenschaft, eine Substanz mit einer hohen Elektroneninjektionseigenschaft, eine Substanz mit einer bipolaren Eigenschaft und dergleichen enthalten, eine anorganische Verbindung, wie z. B. einen Quantenpunkt, oder eine hochmolekulare Verbindung (z. B. ein Oligomer, ein Dendrimer und ein Polymer) enthalten können. Beispielsweise kann der Quantenpunkt als Licht emittierendes Material dienen, wenn er für die Licht emittierende Schicht verwendet wird.
Beim Quantenpunkt kann es sich um einen gallertartigen Quantenpunkt, einen legierten Quantenpunkt, einen Kern-Schale-Quantenpunkt, einen Kern-Quantenpunkt oder dergleichen handeln. Der Quantenpunkt, der Elemente, die zu den Gruppen 12 und 16 gehören, Elemente, die zu den Gruppen 13 und 15 gehören, oder Elemente enthält, die zu den Gruppen 14 und 16 gehören, kann verwendet werden. Alternativ kann der Quantenpunkt verwendet werden, der ein Element, wie z. B. Cadmium, Selen, Zink, Schwefel, Phosphor, Indium, Tellur, Blei, Gallium, Arsen oder Aluminium, enthält.
[Klebeschicht]
Als Klebeschicht können verschiedene härtende Klebstoffe verwendet werden, wie z. B. ein lichthärtender Klebstoff wie ein ultravioletthärtender Klebstoff, ein reaktiv härtender Klebstoff, ein wärmehärtender Klebstoff und ein anaerober Klebstoff. Beispiele für diese Klebstoffe umfassen ein Epoxidharz, ein Acrylharz, ein Silikonharz, ein Phenolharz, ein Polyimidharz, ein Imidharz, ein Polyvinylchlorid- (PVC-) Harz, ein Polyvinylbutyral- (PVB-) Harz, ein Ethylenvinylacetat- (EVA-) Harz und dergleichen. Insbesondere wird ein Material mit niedriger Feuchtigkeitsdurchlässigkeit, wie z. B. ein Epoxidharz, bevorzugt. Alternativ kann ein Zwei-Komponenten-Harz verwendet werden. Als weitere Alternative kann eine Klebefolie oder dergleichen verwendet werden.
Des Weiteren kann das Harz ein Trocknungsmittel enthalten. Beispielsweise kann eine Substanz, die durch eine chemische Adsorption Feuchtigkeit adsorbiert, wie z. B. ein Oxid eines Erdalkalimetalls (z. B. Calciumoxid oder Bariumoxid), verwendet werden. Alternativ kann eine Substanz, die durch eine physikalische Adsorption Feuchtigkeit adsorbiert, wie z. B. Zeolith oder Kieselgel, verwendet werden. Das Trocknungsmittel ist vorzugsweise enthalten, da es ein Eindringen von Verunreinigungen, wie z. B. Feuchtigkeit, in das Element verhindern kann, wodurch die Zuverlässigkeit des Anzeigefeldes verbessert werden kann.
Zusätzlich wird dem Harz vorzugsweise ein Füllstoff mit hohem Brechungsindex oder ein Lichtstreuelement beigemischt, in welchem Fall die Lichtextraktionseffizienz verbessert werden kann. Beispielsweise kann Titanoxid, Bariumoxid, Zeolith, Zirconium oder dergleichen verwendet werden.
[Verbindungsschicht]
Als Verbindungsschichten kann ein anisotroper leitender Film (anisotropic conductive film, ACF), eine anisotrope leitende Paste (anisotropic conductive paste, ACP) oder dergleichen verwendet werden.
[Farbschicht]
Als Beispiele für ein Material, das für die Farbschichten verwendet werden kann, können ein Metallmaterial, ein Harzmaterial und ein Harzmaterial angegeben werden, das ein Pigment oder einen Farbstoff enthält.
[Lichtundurchlässige Schicht]
Beispiele für ein Material, das für die lichtundurchlässige Schicht verwendet werden kann, umfassen Kohlenschwarz, Titanschwarz, ein Metall, ein Metalloxid und ein Verbundoxid, das einen Mischkristall aus einer Vielzahl von Metalloxiden enthält. Es kann sich bei der lichtundurchlässigen Schicht um einen Film, der ein Harzmaterial enthält, oder einen dünnen Film aus einem anorganischen Material, wie z. B. einem Metall, handeln. Ein mehrschichtiger Film, der das Material der Farbschicht enthält, kann auch für die lichtundurchlässige Schicht verwendet werden. Beispielsweise kann eine mehrschichtige Struktur aus einem Film, der ein Material einer Farbschicht enthält, die Licht einer bestimmten Farbe durchlässt, und einem Film, der ein Material einer Farbschicht enthält, die Licht einer anderen Farbe durchlässt, zum Einsatz kommen. Vorzugsweise werden die Farbschicht und die lichtundurchlässige Schicht unter Verwendung des gleichen Materials ausgebildet, in welchem Fall die gleiche Fertigungseinrichtung verwendet werden kann und der Prozess vereinfacht werden kann.
Das Vorstehende ist die Beschreibung jeder Komponente.
Mindestens ein Teil dieser Ausführungsform kann je nach Bedarf in Kombination mit einer beliebigen der anderen Ausführungsformen, die in dieser Beschreibung beschrieben werden, implementiert werden.
[Beispiel 1]
In diesem Beispiel wurde ein Transistor mit Materialien, die sichtbares Licht durchlassen, ausgebildet.
[Struktur des Transistors]
Die Struktur des ausgebildeten Transistors wird in 21A gezeigt. Der ausgebildete Transistor war ein Bottom-Gate-Transistor. Der ausgebildete Transistor war ein sichtbares Licht durchlässiger Transistor, bei dem eine Halbleiterschicht (OS), eine erste Gate-Elektrode (Bottom-Gate-Elektrode), eine zweite Gate-Elektrode (Rückgate-Elektrode) sowie eine Source-Elektrode und eine Drain-Elektrode (S/D-Elektrode) lichtdurchlässige Materialien enthielten.
[Ausbildung des Transistors]
Ein Verfahren zum Ausbilden des Transistors wird nachstehend beschrieben. Für die erste Gate-Elektrode wurde ein Silizium enthaltender Indiumzinnoxidfilm durch ein Sputterverfahren ausgebildet. Als Nächstes wurde für eine Leitung, die zu einer Gate-Leitung wurde (nicht dargestellt), ein Kupferfilm durch ein Sputterverfahren ausgebildet. Für einen Gate-Isolierfilm (GI) wurde eine Schichtanordnung aus einem Siliziumnitridfilm und einem Siliziumoxidfilm durch ein Plasma-CVD-Verfahren ausgebildet. Für die Halbleiterschicht wurde ein In-Ga-Zn-Oxidfilm durch ein Sputterverfahren ausgebildet. Für die Source-Elektrode und die Drain-Elektrode wurde ein Indiumzinkoxidfilm durch ein Sputterverfahren ausgebildet. Bei der Verarbeitung zur Source-Elektrode und Drain-Elektrode wurde ein Ätzmittel verwendet, das sich von demjenigen, das für die Verarbeitung zur Halbleiterschicht verwendet wurde, unterscheidet, um die Entfernung der Halbleiterschicht zu verhindern. Dann wurde für eine Leitung, die zu einer Source-Leitung wurde (nicht dargestellt), ein Kupferfilm durch ein Sputterverfahren ausgebildet. Als Nächstes wurde für eine Isolierschicht (Passivierungsschicht) ein Siliziumoxynitridfilm durch ein Plasma-CVD-Verfahren ausgebildet. Dann wurde die zweite Gate-Elektrode ausgebildet.
Als Halbleiterschicht wurde eine Schichtanordnung aus einem CAC-OS-Film und einem CAAC-OS-Film verwendet. Der CAAC-OS-Film mit hohem chemischem Widerstand und hohem Plasmawiderstand wurde auf der oberen Seite ausgebildet, wodurch der Einfluss von Schäden bei der Ausbildung des Transistors verringert werden kann. Als zweite Gate-Elektrode wurde eine Schichtanordnung aus einem CAAC-OS-Film und einem CAC-OS-Film verwendet.
[Elektrische Eigenschaften des Transistors]
21B zeigt Messergebnisse von elektrischen Eigenschaften des ausgebildeten Transistors. Die Source-Drain-Ströme (Id) wurden bei unterschiedlichen Gate-Source-Spannungen (Vg) gemessen (d. h., Id-Vg-Eigenschaften wurden gemessen). Die Drain-Spannungen (Vd) wurden auf 0,1 V und 20 V eingestellt. 21B zeigt auch eine Feldeffektmobilität, die aus den Id-Vg-Eigenschaften bei Vd von 20 V geschätzt wurde. Die Kanallänge und die Kanalbreite des gemessenen Transistors betrugen ungefähr 2 µm bzw. ungefähr 3,25 µm. Wie in 21B gezeigt, verhielt sich der Transistor selbst mit der sehr kleinen Kanallänge selbstsperrend und wies vorteilhafte Eigenschaften auf. Der ausgebildete Transistor wies eine Feldeffektmobilität über 35 cm²/Vs auf, während ein Transistor in einem kommerziellen Produkt eine Feldeffektmobilität von ungefähr 10 cm²/Vs aufwies.
22 zeigt Messergebnisse der Flächenwiderstände eines Oxidleiterfilms (OC), eines Indiumzinkoxidfilms (IZO: eingetragenes Warenzeichen) und eines Silizium enthaltenden Indiumzinnoxidfilms (ITSO), welche als lichtdurchlässige leitende Filme im ausgebildeten Transistor verwendet wurden. Wie im Graph gezeigt, wies jeder von ihnen einen ausreichend niedrigen Widerstand auf.
Das Vorstehende ist die Beschreibung des Beispiels 1. Mindestens ein Teil dieses Beispiels kann je nach Bedarf in Kombination mit einer/einem beliebigen der anderen Ausführungsformen und der anderen Beispiele, die in dieser Beschreibung beschrieben werden, implementiert werden.
[Beispiel 2]
In diesem Beispiel wurde eine Anzeigevorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgebildet. Hier wurde eine Anzeigevorrichtung mit einem Licht emittierenden Element und einem Flüssigkristallelement, die zur Umschaltung zwischen dem VR-Modus und dem AR-Modus geeignet ist, ausgebildet.
[Licht emittierendes Element]
Hier wird das Licht emittierende Element, das in der Anzeigevorrichtung enthalten ist, beschrieben. 23 zeigt die Struktur des Licht emittierenden Elements. Das Licht emittierende Element hatte ein Paar von Elektroden, die jeweils einen durchsichtigen leitenden Film beinhalteten, so dass das Licht emittierende Element als Teil des Transmissionsbereichs diente, um die Durchlässigkeit im Transmissionsmodus zu verbessern. Das Licht emittierende Element verwandte eine zweischichtige Tandem-Struktur, bei der eine blaue Licht emittierende Schicht und eine rote und grüne Licht emittierende Schicht übereinander angeordnet waren, wobei eine Zwischenschicht dazwischen lag. Die blaue Licht emittierende Schicht enthielt ein fluoreszierendes Material, und die rote und grüne Licht emittierende Schicht enthielt ein phosphoreszierendes Material.
[Flüssigkristallelement]
Das Flüssigkristallelement diente als Verschluss zum Umschalten zwischen dem AR-Modus und dem VR-Modus. Das Flüssigkristallelement blockierte Außenlicht im VR-Modus und ließ Außenlicht im AR-Modus durch. Daher kam eine passive Ansteuerung, bei der eine einfache Struktur ohne Transistor oder dergleichen verwendet wird, zum Einsatz. Da kein lichtundurchlässiges Material für Elektroden und dergleichen des Flüssigkristallelements benötigt wurde, betrug das Öffnungsverhältnis 100 %.
Wenn die Anzeigevorrichtung hauptsächlich im VR-Modus verwendet wird, kann die Verwendung eines normalerweise schwarzen Flüssigkristallelements den Stromverbrauch verringern. In diesem Beispiel kam ein VA-Flüssigkristallelement zum Einsatz. Bei der Ausbildung eines VA-Passivmatrix-Flüssigkristallelements wurde eine optische Ausrichtungsbehandlung durchgeführt. Dementsprechend konnten Flüssigkristallmoleküle über das gesamte Flüssigkristallelement, an das eine Spannung angelegt wurde, in der gleichen Richtung ausgerichtet werden; somit wurde die Durchlässigkeit im AR-Modus erhöht.
24 zeigt die Spannungs-Durchlässigkeits-Eigenschaften des ausgebildeten Flüssigkristallelements. Wie gezeigt, wies das Flüssigkristallelement normalerweise schwarze Eigenschaften mit sehr niedriger Durchlässigkeit auf, wenn keine Spannung daran angelegt wurde.
[Ausbildung einer Anzeigevorrichtung]
Ein Verfahren zum Herstellen einer Anzeigevorrichtung, die ein Licht emittierendes Element und ein Flüssigkristallelement zwischen einem Paar von Substraten beinhaltet, wird nachstehend beschrieben. 25A bis 25F sind schematische Ansichten, die einen Herstellungsprozess darstellen.
Wie in 25A gezeigt, wurden zuerst eine Trennschicht, eine Isolierschicht (Passivierungsschicht) und eine Steuerschaltung, die einen Transistor und dergleichen beinhaltet (Steuerschaltung), in dieser Reihenfolge über einem Glassubstrat (Glas) ausgebildet. Ein Farbfilter (CF) wurde über einem weiteren Glassubstrat ausgebildet. Um die Durchlässigkeit im Transmissionsmodus zu verbessern, wurde keine Schwarzmatrix ausgebildet. Als Nächstes wurde, wie in 25B gezeigt, ein Licht emittierendes Element (OLED) über der Steuerschaltung ausgebildet, und die zwei Glassubstrate wurden mit einem Dichtungsharz aneinander angebracht. Dann wurde, wie in 25C gezeigt, eine Trennung zwischen der Trennschicht und der Isolierschicht durchgeführt. Danach wurde, wie in 25D gezeigt, ein durchsichtiger leitender Film (ITO), der als eine Elektrode des Flüssigkristallelements diente, über der Isolierschicht ausgebildet. Anschließend wurde ein durchsichtiger leitender Film, der als die andere Elektrode des Flüssigkristallelements diente, in ähnlicher Weise über einem weiteren Glassubstrat ausgebildet. Wie in 25E gezeigt, wurden die beiden Glassubstrate aneinander angebracht, wobei ein Flüssigkristall (LC) dazwischen lag. Auf diese Weise wurde eine dünne Anzeigevorrichtung, bei der sich das Licht emittierende Element, die Steuerschaltung und das Flüssigkristallelement zwischen den zwei Glassubstraten befanden, erhalten. Schließlich wurden, wie in 25F gezeigt, die Glassubstrate teilweise geschnitten, so dass ein Anschlussabschnitt freigelegt wurde.

Tabelle 1 zeigt die Spezifikationen der ausgebildeten Anzeigevorrichtung, und Tabelle 2 zeigt die Spezifikationen des Flüssigkristallelements. Eine in 6A bis 6D gezeigte Zickzackanordnung wurde für die Pixelstruktur verwendet, und die Anzeigevorrichtung wies eine sehr hohe Auflösung von 1.058 ppi auf.
[Tabelle 1]

	Spezifikationen
Bildschirmdiagonale	2,78 Zoll
Betriebsverfahren	Aktivmatrix
Auflösung	2560 × RGB × 1440 (WQHD)
Pixeldichte	1058 ppi
Pixelabstand	(ungefähr) 24 µm × 24 µm
Öffnungsverhältnis (OLED)	10,8%
effektives Transmissionsflächenverhältnis	66,1 %
Pixel-Anordnung	Zickzack
Färbeverfahren	weiße Tandem-OLED + Farbfilter
Pixelschaltung	2Tr+1C/Pixel
Source-Treiber	COF + Demultiplexer
Abtasttreiber	integriert
Emissionsart	Dual-Emission

[Tabelle 2]

	Spezifikationen
Bildschirmdiagonale	3,26 Zoll
Betriebsverfahren	Passiv
LC	VA-Modus

[Messung der Durchlässigkeit]
Um zu bestätigen, dass sich die Durchlässigkeit einer Anzeigevorrichtung im Transmissionsmodus, bei der ein durchsichtiges Pixel, das sichtbares Licht durchlässige leitende Filme beinhaltete, für andere leitende Schichten als eine Busleitung der Anzeigevorrichtung verwendet wurde, erhöhen würde, wurden die folgenden zwei Proben ausgebildet und wurden ihre Durchlässigkeiten gemessen.
Bei jeder der Proben wurde eine Steuerschaltung über einem Glassubstrat ausgebildet und mit einem Dichtungsharz mit einem weiteren Glassubstrat abgedichtet. Daher beinhaltete jede der Proben kein Licht emittierendes Element und kein Flüssigkristallelement. Eine der Proben beinhaltete sichtbares Licht durchlässige leitende Filme für andere leitende Schichten als eine Busleitung und hatte ein durchsichtiges Pixel. Die andere der Proben beinhaltete sichtbares Licht undurchlässige leitende Filme auch für andere leitende Schichten als eine Busleitung.
Wie in 26A gezeigt, wurde die Intensität I₁ des Lichts, das jedes der Proben passierte, gemessen. Die Durchlässigkeit T war ein Wert, der durch Dividieren der Intensität I₁ des Durchlichts durch die Intensität I₀ des einfallenden Lichts erhalten wurde.
26B und 26C zeigen die gemessene Durchlässigkeit der Probe mit dem durchsichtigen Pixel (Probe) und diejenige der Probe ohne durchsichtiges Pixel (Referenz). 26B zeigt die Messergebnisse der Durchlässigkeit in gerader Richtung, und 26C zeigt die Messergebnisse der Durchlässigkeit in allen Richtungen mit einer Ulbricht-Kugel. Sowohl in 26B als auch in 26C stellt die horizontale Achse die Wellenlänge dar und stellt die vertikale Achse die Durchlässigkeit dar. Während die Durchlässigkeit der Probe ohne durchsichtiges Pixel ungefähr 7 % betrug, erreichte die Durchlässigkeit der Probe mit dem durchsichtigen Pixel ungefähr 30 %, wie in 26B gezeigt. Während die Probe ohne durchsichtiges Pixel eine Durchlässigkeit von ungefähr 20 % aufwies, wies die Probe mit dem durchsichtigen Pixel im Durchschnitt eine verbesserte Durchlässigkeit von ungefähr 48 % auf, wie in 26C, die die Messergebnisse in allen Richtungen zeigt. Wie gezeigt, erhöhte die Verwendung des durchsichtigen Pixels die Durchlässigkeit.
[Anzeigevorrichtung 1]
Ein Anzeigefeld mit sehr hoher Auflösung wurde mit einem durchsichtigen Pixel ausgebildet. Das hier ausgebildete Anzeigefeld enthielt kein Flüssigkristallelement, und die Spezifikationen des Anzeigefeldes waren gleich denjenigen in der Tabelle 1.
27 ist eine Fotografie des Anzeigefeldes mit dem durchsichtigen Pixel, das sich im Anzeigezustand befand. Dieses Anzeigefeld beinhaltete kein Flüssigkristallelement, sondern eine Steuerschaltung, ein Licht emittierendes Element und einen Farbfilter, welche zwischen einem Paar von Substraten abgedichtet waren. 27 zeigt, dass das Anzeigefeld mit dem durchsichtigen Pixel normalerweise betrieb.
[Anzeigevorrichtung 2]
Ein Anzeigefeld, das ein Licht emittierendes Element und ein Flüssigkristallelement zwischen einem Paar von Substraten beinhaltete und zur Umschaltung zwischen dem VR-Modus und dem AR-Modus geeignet war, wurde ausgebildet. Dieses Anzeigefeld beinhaltete kein durchsichtiges Pixel, sondern ein Pixel mit einem lichtundurchlässigen leitenden Film.
28A ist eine Fotografie des Anzeigefeldes, das ein Bild im VR-Modus anzeigt, und 28C ist eine Fotografie des Anzeigefeldes, das ein Bild im AR-Modus anzeigt. 28B und 28D sind schematische Ansichten, die die Situation beim Fotografieren zeigt. Das ausgebildete Anzeigefeld wurde über dem Bildschirm eines Smartphones, das ein Hintergrundbild anzeigte, positioniert, und die Fotografie des ausgebildeten Anzeigefeldes wurde von der Seite der oberen Fläche aufgenommen.
Im VR-Modus wurde das Hintergrundbild nicht gesehen, da sich das Flüssigkristallelement im lichtundurchlässigen Zustand befand; daher wurde ein Bild, das nur durch das Licht emittierende Element angezeigt wurde, gesehen. Im Gegensatz dazu wurde im AR-Modus das Bild, das durch das Licht emittierende Element angezeigt wurde, auf dem Hintergrundbild, das das Anzeigefeld passierte, überlagert.
Das hier gezeigte Anzeigefeld beinhaltete kein durchsichtiges Pixel. Wenn stattdessen ein durchsichtiges Pixel verwendet wird, kann das Transmissionsbild deutlicher gesehen werden.
Das Vorstehende ist die Beschreibung des Beispiels 2. Mindestens ein Teil dieses Beispiels kann je nach Bedarf in Kombination mit einer/einem beliebigen der anderen Ausführungsformen und der anderen Beispiele, die in dieser Beschreibung beschrieben werden, implementiert werden.
[Beispiel 3]
Ein optisches System, das die im Beispiel 2 ausgebildete Anzeigevorrichtung beinhaltet, wird hier beschrieben.
29A ist ein schematisches Diagramm eines optischen Systems. Das optische System beinhaltete ein Paar von Linsen (Linse), zwischen denen das Anzeigefeld (Hybrid-Anzeige) angeordnet war. Ein Prisma zum Umkehren eines Bildes wurde einem Betrachter entgegengesetzt positioniert. Das Anzeigefeld wurde an einem Brennpunkt des Paars von Linsen positioniert. Für das Paar von Linsen wurden bikonvexe Linsen mit gleicher Brennweite verwendet.
Als Prisma wurde ein Schmidt-Pechan-Aufrichtprisma wie dasjenige, das in 29B gezeigt wurde, verwendet. Ein beliebiges Aufrichtprisma kann als Prisma verwendet werden, und beispielsweise kann ein Abbe-König-Prisma auch verwendet werden.
Wie in 29A gezeigt, wurde Licht, das auf das Prisma einfällt (das Licht wird durch eine gestrichelte Linie dargestellt), durch das Prisma umgekehrt, wurde durch die erste Linse gebrochen, passiert das Anzeigefeld und wurde bei der Brechung durch die zweite Linse wieder umgekehrt; demzufolge konnte der Betrachter ein aufgerichtetes Bild sehen.
29A zeigt schematisch ein Hintergrundbild, ein Anzeigebild, das vom Anzeigefeld gezeigt wird, und ein kombiniertes Bild (Überlagertes Bild).
Eine Bildanzeige wurde mit dem in 29A gezeigten optischen System durchgeführt. 29C ist eine Fotografie des Anzeigefeldes, das ein Bild im VR-Modus anzeigt, und 29D ist eine Fotografie des Anzeigefeldes, das ein Bild im AR-Modus anzeigt. Wie gezeigt, wurde das Hintergrundbild im AR-Modus deutlich beobachtet, unbeeinflusst von der Beugung aufgrund der Pixel-Periodizität des Anzeigefeldes. Außerdem wurde das kombinierte Bild, auf dem sowohl das Hintergrundbild als auch das Anzeigebild aufgerichtet wurden, erhalten.
Das Vorstehende ist die Beschreibung des Beispiels 3.
Bezugszeichenliste
10: Anzeigevorrichtung, 10a: elektronisches Gerät, 10EL: Anzeigeabschnitt, 10LC: Transmissionssteuerabschnitt, 11: Steuerabschnitt, 12: optischer Sensor, 13EL: Treiberabschnitt, 13LC: Treiberabschnitt, 15: arithmetischer Abschnitt, 20B: Licht, 20e: Licht, 20G: Licht, 20in: Licht, 20R: Licht, 20t: Durchlicht, 21: Substrat, 22: Anzeigebereich, 23: leitende Schicht, 24: Flüssigkristall, 25: leitende Schicht, 30: Pixel, 31: Substrat, 39a: polarisierende Platte, 39b: polarisierende Platte, 40: Flüssigkristallelement, 41a: Pixelschaltung, 41b: Pixelschaltung, 42a: Pixelschaltung, 42b: Pixelschaltung, 43a: Pixelschaltung, 43b: Pixelschaltung, 45: Funktionsschicht, 45a: Funktionsschicht, 45b: Funktionsschicht, 50: Subpixel, 50a: Subpixel, 51: Leitung, 51a: Leitung, 51b: Leitung, 52: Leitung, 52a: Leitung, 52b: Leitung, 52c: Leitung, 52d: Leitung, 53: Leitung, 53a: Leitung, 53b: Leitung, 53c: Leitung, 55: Halbleiterschicht, 56: leitende Schicht, 57: leitende Schicht, 58: leitende Schicht, 59: Leitung, 60: Anzeigeelement, 61: Transistor, 61a: Transistor, 61b: Transistor, 61c: Transistor, 61d: Transistor, 62: Transistor, 62a: Transistor, 63: Kondensator, 64: Pixelelektrode, 70: Pixeleinheit, 70a: Pixel, 70b: Pixel, 71a: Subpixel, 71b: Subpixel, 72a: Subpixel, 72b: Subpixel, 73a: Subpixel, 73b: Subpixel, 81: Isolierschicht, 83: Isolierschicht, 84: Isolierschicht, 89: Klebeschicht, 90: Licht emittierendes Element, 90B: Licht emittierendes Element, 90G: Licht emittierendes Element, 90R: Licht emittierendes Element, 90W: Licht emittierendes Element, 91: leitende Schicht, 91B1: Pixelelektrode, 91B2: Pixelelektrode, 91G1: Pixelelektrode, 91G2: Pixelelektrode, 91R1: Pixelelektrode, 91R2: Pixelelektrode, 92: EL-Schicht, 92B: EL-Schicht, 92G: EL-Schicht, 92R: EL-Schicht, 93: leitende Schicht, 100: Bildanzeigevorrichtung, 100a: Bildanzeigevorrichtung, 101: Gehäuse, 102: Anzeigeabschnitt, 102EL: Anzeigefeld, 102p: Anzeigefeld, 103: Kamera, 104: Montagehalterung, 117: Isolierschicht, 130a: polarisierende Platte, 130b: polarisierende Platte, 133a: Ausrichtungsfilm, 133b: Ausrichtungsfilm, 134: Farbschicht, 161: Klebeschicht, 162: Klebeschicht, 191: leitende Schicht, 192: EL-Schicht, 193: leitende Schicht, 194: Isolierschicht, 201: Transistor, 202: Transistor, 204: Verbindungsabschnitt, 205: Transistor, 206: Transistor, 207: Verbindungsabschnitt, 208: Transistor, 209: Leitung, 211: Isolierschicht, 212: Isolierschicht, 213: Isolierschicht, 214: Isolierschicht, 215: Isolierschicht, 216: Isolierschicht, 217: Isolierschicht, 220: Isolierschicht, 221: leitende Schicht, 221t: leitende Schicht, 222: leitende Schicht, 222t: leitende Schicht, 223: leitende Schicht, 224: leitende Schicht, 231: Halbleiterschicht, 242: Verbindungsschicht, 243: Verbinder, 252: Verbindungsabschnitt, 300: Anzeigefeld, 311: leitende Schicht, 312: Flüssigkristall, 313: leitende Schicht, 340: Flüssigkristallelement, 351: Substrat, 351a: Substrat, 351b: Substrat, 352: Klebeschicht, 360: Licht emittierendes Element, 361: Substrat, 361a: Substrat, 361b: Substrat, 362: Anzeigeabschnitt, 364: Schaltung, 365: Leitung, 366: Berührungssensor, 372: FPC, 373: IC.
Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung mit der Seriennr. 2016-219350 , eingereicht beim japanischen Patentamt am 10. November 2016, auf der japanischen Patentanmeldung mit der Seriennr. 2016-233422 , eingereicht beim japanischen Patentamt am 30. November 2016, und auf der japanischen Patentanmeldung mit der Seriennr. 2017-099585 , eingereicht beim japanischen Patentamt am 19. Mai 2017, deren gesamte Inhalte hiermit zum Gegenstand der vorliegenden Offenlegung gemacht sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2016219350 [0423]
JP 2016233422 [0423]
JP 2017099585 [0423]

Claims

Anzeigevorrichtung, die umfasst: ein Licht emittierendes Element; einen ersten Transistor, der elektrisch mit dem Licht emittierenden Element verbunden ist; und ein Flüssigkristallelement, das sich mit dem ersten Transistor überlappt, wobei der erste Transistor eine erste Gate-Elektrode, eine erste Halbleiterschicht, eine erste Source-Elektrode und eine erste Drain-Elektrode beinhaltet, wobei mindestens eine der ersten Gate-Elektrode, der ersten Halbleiterschicht, der ersten Source-Elektrode und der ersten Drain-Elektrode dazu konfiguriert ist, sichtbares Licht durchzulassen, wobei das Licht emittierende Element eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode und eine Licht emittierende Schicht zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode beinhaltet, wobei die erste Elektrode und die zweite Elektrode jeweils dazu konfiguriert sind, sichtbares Licht durchzulassen, und wobei das Flüssigkristallelement Licht durchlässt, wenn ein elektrisches Feld daran angelegt wird, und es Licht blockiert, wenn kein elektrisches Feld daran angelegt wird.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei mindestens eine der ersten Halbleiterschicht, der ersten Gate-Elektrode, der ersten Source-Elektrode und der ersten Drain-Elektrode ein Metalloxid beinhaltet.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, die ferner umfasst: einen zweiten Transistor, der elektrisch mit dem Flüssigkristallelement verbunden ist und sich mit diesem überlappt, wobei der zweite Transistor eine zweite Gate-Elektrode, eine zweite Halbleiterschicht, eine zweite Source-Elektrode und eine zweite Drain-Elektrode beinhaltet, und wobei mindestens eine der zweiten Gate-Elektrode, der zweiten Halbleiterschicht, der zweiten Source-Elektrode und der zweiten Drain-Elektrode dazu konfiguriert ist, sichtbares Licht durchzulassen.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 3, wobei sich der erste Transistor und der zweite Transistor auf der gleichen Ebene befinden.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Flüssigkristallelement ein Passivmatrix-Flüssigkristallelement oder ein Segment-Flüssigkristallelement ist.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, die ferner umfasst: ein erstes Substrat; ein zweites Substrat; und eine Isolierschicht; wobei sich die Isolierschicht zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat befindet, wobei sich das Licht emittierende Element zwischen dem ersten Substrat und der Isolierschicht befindet, wobei sich das Flüssigkristallelement zwischen dem zweiten Substrat und der Isolierschicht befindet, und wobei mindestens eine der ersten Gate-Elektrode, der ersten Halbleiterschicht, der ersten Source-Elektrode und der ersten Drain-Elektrode des ersten Transistors in Kontakt mit der Isolierschicht ist.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 6, die ferner umfasst: eine Leitung, die elektrisch mit dem Flüssigkristallelement verbunden ist, wobei sich der erste Transistor und die Leitung zwischen der Isolierschicht und dem ersten Substrat befinden, und wobei die Leitung in einer Öffnung der Isolierschicht elektrisch mit dem Flüssigkristallelement verbunden ist.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 7, die ferner einen zweiten Transistor umfasst, der elektrisch mit der Leitung verbunden ist.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Leitung dazu konfiguriert ist, sichtbares Licht durchzulassen.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, die ferner umfasst: eine erste Leitung; und eine zweite Leitung, die die erste Leitung kreuzt, wobei die erste Leitung elektrisch mit der ersten Gate-Elektrode des ersten Transistors verbunden ist, wobei die zweite Leitung elektrisch mit der ersten Source-Elektrode oder der ersten Drain-Elektrode des ersten Transistors verbunden ist, und wobei die erste Leitung und die zweite Leitung jeweils dazu konfiguriert sind, sichtbares Licht zu blockieren.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, die ferner umfasst: eine erste Leitung; und eine zweite Leitung, die die erste Leitung kreuzt, wobei die erste Leitung elektrisch mit der ersten Gate-Elektrode des ersten Transistors verbunden ist, wobei die zweite Leitung elektrisch mit der ersten Source-Elektrode oder der ersten Drain-Elektrode des ersten Transistors verbunden ist, und wobei die erste Leitung und die zweite Leitung jeweils dazu konfiguriert sind, sichtbares Licht durchzulassen.
Anzeigevorrichtung, die umfasst: ein Flüssigkristallelement; einen ersten Transistor, der sich über dem Flüssigkristallelement befindet und sich mit diesem überlappt; ein Licht emittierendes Element, das sich über dem ersten Transistor befindet und elektrisch mit diesem verbunden ist; und eine Anzeigeoberfläche über dem Licht emittierenden Element, wobei das Licht emittierende Element eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode und eine Licht emittierende Schicht zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode beinhaltet, wobei die erste Elektrode und die zweite Elektrode jeweils dazu konfiguriert sind, sichtbares Licht durchzulassen, und wobei das Flüssigkristallelement Licht durchlässt, wenn ein elektrisches Feld daran angelegt wird, und es Licht blockiert, wenn kein elektrisches Feld daran angelegt wird.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 12, wobei der erste Transistor eine erste Gate-Elektrode, eine erste Halbleiterschicht, eine erste Source-Elektrode und eine erste Drain-Elektrode beinhaltet, und wobei mindestens eine der ersten Halbleiterschicht, der ersten Gate-Elektrode, der ersten Source-Elektrode und der ersten Drain-Elektrode dazu konfiguriert ist, sichtbares Licht durchzulassen.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 12, wobei der erste Transistor eine erste Gate-Elektrode, eine erste Halbleiterschicht, eine erste Source-Elektrode und eine erste Drain-Elektrode beinhaltet, und wobei mindestens eine der ersten Halbleiterschicht, der ersten Gate-Elektrode, der ersten Source-Elektrode und der ersten Drain-Elektrode ein Metalloxid beinhaltet.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 12, die ferner umfasst: einen zweiten Transistor, der elektrisch mit dem Flüssigkristallelement verbunden ist und sich mit diesem überlappt, wobei der zweite Transistor eine zweite Gate-Elektrode, eine Halbleiterschicht, eine zweite Source-Elektrode und eine zweite Drain-Elektrode beinhaltet, und wobei mindestens eine der zweiten Gate-Elektrode, der Halbleiterschicht, der zweiten Source-Elektrode und der zweiten Drain-Elektrode dazu konfiguriert ist, sichtbares Licht durchzulassen.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 15, wobei sich der erste Transistor und der zweite Transistor auf der gleichen Ebene befinden.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 12, wobei das Flüssigkristallelement ein Passivmatrix-Flüssigkristallelement oder ein Segment-Flüssigkristallelement ist.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 12, die ferner umfasst: ein erstes Substrat; ein zweites Substrat; und eine Isolierschicht; wobei sich die Isolierschicht zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat befindet, wobei sich das Licht emittierende Element zwischen dem ersten Substrat und der Isolierschicht befindet, wobei sich das Flüssigkristallelement zwischen dem zweiten Substrat und der Isolierschicht befindet, wobei der erste Transistor eine erste Gate-Elektrode, eine erste Halbleiterschicht, eine erste Source-Elektrode und eine erste Drain-Elektrode beinhaltet, und wobei mindestens eine der ersten Gate-Elektrode, der ersten Halbleiterschicht, der ersten Source-Elektrode und der ersten Drain-Elektrode des ersten Transistors in Kontakt mit der Isolierschicht ist.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 18, die ferner umfasst: eine Leitung, die elektrisch mit dem Flüssigkristallelement verbunden ist, wobei sich der erste Transistor und die Leitung zwischen der Isolierschicht und dem ersten Substrat befinden, und wobei die Leitung in einer Öffnung der Isolierschicht elektrisch mit dem Flüssigkristallelement verbunden ist.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 19, die ferner einen zweiten Transistor umfasst, der elektrisch mit der Leitung verbunden ist.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 19, wobei die Leitung dazu konfiguriert ist, sichtbares Licht durchzulassen.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 12, die ferner umfasst: eine erste Leitung; und eine zweite Leitung, die die erste Leitung kreuzt, wobei der erste Transistor eine erste Gate-Elektrode, eine erste Halbleiterschicht, eine erste Source-Elektrode und eine erste Drain-Elektrode beinhaltet, wobei die erste Leitung elektrisch mit der ersten Gate-Elektrode des ersten Transistors verbunden ist, wobei die zweite Leitung elektrisch mit der ersten Source-Elektrode oder der ersten Drain-Elektrode des ersten Transistors verbunden ist, und wobei die erste Leitung und die zweite Leitung jeweils dazu konfiguriert sind, sichtbares Licht zu blockieren.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 12, die ferner umfasst: eine erste Leitung; und eine zweite Leitung, die die erste Leitung kreuzt, wobei der erste Transistor eine erste Gate-Elektrode, eine erste Halbleiterschicht, eine erste Source-Elektrode und eine erste Drain-Elektrode beinhaltet, wobei die erste Leitung elektrisch mit der ersten Gate-Elektrode des ersten Transistors verbunden ist, wobei die zweite Leitung elektrisch mit der ersten Source-Elektrode oder der ersten Drain-Elektrode des ersten Transistors verbunden ist, und wobei die erste Leitung und die zweite Leitung jeweils dazu konfiguriert sind, sichtbares Licht durchzulassen.