DE112022002036T5

DE112022002036T5 - Fahrzeugsteuervorrichtung und Fahrzeug

Info

Publication number: DE112022002036T5
Application number: DE112022002036.9T
Authority: DE
Inventors: Daisuke Kubota; Ryo HATSUMI; Daiki NAKAMURA; Kensuke Yoshizumi
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2021-04-08
Filing date: 2022-03-28
Publication date: 2024-02-29
Also published as: WO2022214906A1; JPWO2022214906A1; US20240190441A1; CN117098697A; KR20230167380A

Abstract

Eine Fahrzeugsteuervorrichtung mit hohem Sicherheitsniveau wird bereitgestellt. Die Fahrzeugsteuervorrichtung umfasst einen Bedienabschnitt, einen ersten Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitt und einen Steuerabschnitt. Der Bedienabschnitt umfasst ein Lenkrad, das einen Kranz, eine Nabe und eine Speiche umfasst. Der Kranz ist über die Speiche mit der Nabe verbunden. Der erste Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt wird entlang der Oberfläche der Nabe bereitgestellt. Der erste Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt umfasst ein erstes Licht emittierendes Element und ein erstes Licht empfangendes Element. Das erste Licht emittierende Element weist eine Funktion zum Emittieren von Licht in einem ersten Wellenlängenbereich auf. Das erste Licht empfangende Element weist eine Funktion zum Empfangen des Lichts in dem ersten Wellenlängenbereich und zum Umwandeln dieses in ein elektrisches Signal auf. Das erste Licht emittierende Element und das erste Licht empfangende Element sind nebeneinander auf der gleichen Fläche angeordnet. Der erste Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt weist eine Funktion zum Ausgeben von ersten Lichtempfangsdaten an den Steuerabschnitt auf. Der Steuerabschnitt weist eine Funktion zum Erhalten einer ersten biologischen Information über einen Fahrer aus den ersten Lichtempfangsdaten und zum Ausführen einer ersten Verarbeitung entsprechend der ersten biologischen Information auf.

Description

Technisches Gebiet
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung eines beweglichen Gegenstands, wie z. B. eines Fahrzeugs. Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft eine Licht emittierende und Licht empfangende Einrichtung. Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft einen biologischen Sensor. Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft eine Anzeigeeinrichtung.
Es sei angemerkt, dass eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht auf das vorstehende technische Gebiet beschränkt ist. Beispiele für das technische Gebiet einer in dieser Beschreibung und dergleichen offenbarten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfassen eine Halbleitervorrichtung, eine Anzeigeeinrichtung, eine Licht emittierende Einrichtung, eine Energiespeichervorrichtung, eine Speichervorrichtung, ein elektronisches Gerät, eine Beleuchtungsvorrichtung, eine Eingabevorrichtung, eine Eingabe-/Ausgabevorrichtung, ein Betriebsverfahren dafür und ein Herstellungsverfahren dafür. Eine Halbleitervorrichtung bezeichnet im Allgemeinen eine Vorrichtung, die unter Nutzung von Halbleitereigenschaften arbeiten kann.
Stand der Technik
Es sind viele Fahrzeuge, wie z. B. Autos, nacheinander gestohlen worden, und eine Erhöhung des Sicherheitsniveaus gegen den Diebstahl wird nachgefragt.
Die Schläfrigkeit eines Fahrers, der gerade ein Fahrzeug fährt, ist einer der allgemeinsten Faktoren der Unfälle; daher sind verschiedene Verfahren zum Überwachen der Wachsamkeit des Fahrers untersucht worden. Beispielsweise offenbart Patentdokument 1 eine Technik, bei der das Aktivitätsniveau des Fahrers durch die Beschleunigung eines Fahrzeugs und die Herzfrequenz des Fahrers beurteilt wird.
[Referenz]
[Patentdokument]
[Patentdokument 1] Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2005-312653
Zusammenfassung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösendes Problem
Eine Aufgabe einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, eine Fahrzeugsteuervorrichtung mit hohem Sicherheitsniveau bereitzustellen. Eine Aufgabe einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, eine sehr sichere Fahrzeugsteuervorrichtung bereitzustellen. Eine Aufgabe einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, eine sehr praktische Fahrzeugsteuervorrichtung bereitzustellen. Eine Aufgabe einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, den Zustand eines Fahrers zu überwachen, ohne vom Fahrer bemerkt zu werden. Eine Aufgabe einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, eine Fahrzeugsteuervorrichtung, ein Fahrzeugsteuerverfahren oder dergleichen mit einer neuartigen Struktur bereitzustellen.
Eine Aufgabe einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, ein neuartiges elektronisches Gerät, einen neuartigen beweglichen Gegenstand, ein neuartiges Fahrzeug, eine neuartige Einrichtung, ein neuartiges System, ein neuartiges Programm oder ein neuartiges Verfahren bereitzustellen, bei denen biologische Informationen genutzt werden. Eine Aufgabe einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, ein elektronisches Gerät, einen beweglichen Gegenstand, ein Fahrzeug, eine Einrichtung, ein System, ein Programm oder ein Verfahren jeweils mit einer neuartigen Struktur bereitzustellen. Eine Aufgabe einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, mindestens eines von Problemen der herkömmlichen Technik zumindest zu beheben.
Es sei angemerkt, dass die Beschreibung dieser Aufgaben dem Vorhandensein weiterer Aufgaben nicht im Wege steht. Es sei angemerkt, dass es bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht sämtliche dieser Aufgaben erfüllen muss. Weitere Aufgaben können aus der Erläuterung der Beschreibung, der Zeichnungen, der Patentansprüche und dergleichen abgeleitet werden.
Mittel zur Lösung des Problems
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Fahrzeugsteuervorrichtung, die einen Bedienabschnitt, einen ersten Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitt und einen Steuerabschnitt umfasst. Der Bedienabschnitt umfasst ein Lenkrad, das einen Kranz, eine Nabe und eine Speiche umfasst. Der Kranz ist über die Speiche mit der Nabe verbunden. Der erste Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt wird entlang einer Oberfläche der Nabe bereitgestellt. Der erste Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt umfasst ein erstes Licht emittierendes Element und ein erstes Licht empfangendes Element. Das erste Licht emittierende Element weist eine Funktion zum Emittieren von Licht in einem ersten Wellenlängenbereich auf. Das erste Licht empfangende Element weist eine Funktion zum Empfangen des Lichts in dem ersten Wellenlängenbereich und zum Umwandeln dieses in ein elektrisches Signal auf. Das erste Licht emittierende Element und das erste Licht empfangende Element sind nebeneinander auf der gleichen Fläche angeordnet. Der erste Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt weist eine Funktion zum Ausgeben von ersten Lichtempfangsdaten an den Steuerabschnitt auf. Der Steuerabschnitt weist eine Funktion zum Erhalten einer ersten biologischen Information über einen Fahrer aus den ersten Lichtempfangsdaten und zum Ausführen einer ersten Verarbeitung entsprechend der ersten biologischen Information auf.
Ferner wird es im Vorstehenden bevorzugt, dass die erste biologische Information eine Information über einen Fingerabdruck, eine Vene oder einen Handflächenabdruck ist. Ferner wird es bevorzugt, dass die erste Verarbeitung eine Authentifizierungsverarbeitung des Fahrers ist.
Ferner wird es im Vorstehenden bevorzugt, dass der erste Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt eine Funktion zum Anzeigen eines Bildes und eine Funktion eines Berührungssensors aufweist.
Eine beliebige der vorstehenden Ausführungsformen umfasst ferner vorzugsweise einen zweiten Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitt. Der zweite Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt wird entlang einer Oberfläche des Kranzes bereitgestellt. Der zweite Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt umfasst ein zweites Licht emittierendes Element und ein zweites Licht empfangendes Element. Das zweite Licht emittierende Element weist eine Funktion zum Emittieren von Licht in einem zweiten Wellenlängenbereich auf. Ferner wird es bevorzugt, dass das zweite Licht empfangende Element eine Funktion zum Empfangen des Lichts in dem zweiten Wellenlängenbereich und zum Umwandeln dieses in ein elektrisches Signal aufweist.
Ferner wird es im Vorstehenden bevorzugt, dass der zweite Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt eine Funktion zum sequenziellen Ausgeben von zweiten Lichtempfangsdaten an den Steuerabschnitt aufweist. Dabei wird es bevorzugt, dass der Steuerabschnitt eine Funktion zum Erhalten einer zweiten biologischen Information über den Fahrer aus der Vielzahl von zweiten Lichtempfangsdaten und zum Ausführen einer zweiten Verarbeitung entsprechend der zweiten biologischen Information aufweist.
Ferner wird es im Vorstehenden bevorzugt, dass die zweite biologische Information eines oder mehrere von einer Pulswelle, einer Herzfrequenz, einem Puls und einer arteriellen Sauerstoffsättigung ist. Dabei wird es bevorzugt, dass die zweite Verarbeitung eine Warnverarbeitung gegen den Fahrer ist.
Bei einer der vorstehenden Ausführungsformen wird es bevorzugt, dass das Licht in dem zweiten Wellenlängenbereich Infrarotlicht umfasst.
Bei einer der vorstehenden Ausführungsformen wird es bevorzugt, dass das Licht in dem ersten Wellenlängenbereich sichtbares Licht oder Infrarotlicht umfasst.
Bei einer der vorstehenden Ausführungsformen wird es bevorzugt, dass das erste Licht emittierende Element eine mehrschichtige Struktur aufweist, bei der eine erste Elektrode, eine erste organische Schicht und eine gemeinsame Elektrode übereinander angeordnet sind. Ferner wird es bevorzugt, dass das erste Licht empfangende Element eine mehrschichtige Struktur aufweist, bei der eine zweite Elektrode, eine zweite organische Schicht und die gemeinsame Elektrode übereinander angeordnet sind. Dabei wird es bevorzugt, dass die erste organische Schicht eine Licht emittierende Schicht umfasst, die zweite organische Schicht eine photoelektrische Umwandlungsschicht umfasst, und die Licht emittierende Schicht und die photoelektrische Umwandlungsschicht voneinander unterschiedliche organische Verbindungen enthalten. Ferner wird es bevorzugt, dass die erste Elektrode und die zweite Elektrode voneinander entfernt auf der gleichen Fläche bereitgestellt werden und die gemeinsame Elektrode derart bereitgestellt wird, um die erste organische Schicht und die zweite organische Schicht zu bedecken.
Ferner wird es im Vorstehenden bevorzugt, dass ein Winkel zwischen einer Unterseite und einer Seitenfläche jeder der ersten organischen Schicht und der zweiten organischen Schicht größer als oder gleich 60° und kleiner als oder gleich 120° ist und die Seitenfläche der ersten organischen Schicht und die Seitenfläche der zweiten organischen Schicht einander zugewandt bereitgestellt werden.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeug, das eine der vorstehenden Fahrzeugsteuervorrichtungen und eine Anzeigeeinrichtung umfasst. Dabei wird es bevorzugt, dass die Anzeigeeinrichtung einen Anzeigeabschnitt mit einer gekrümmten Oberfläche umfasst und der Anzeigeabschnitt entlang einem Armaturenbrett oder einer Säule bereitgestellt wird.
Wirkung der Erfindung
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Fahrzeugsteuervorrichtung mit hohem Sicherheitsniveau bereitgestellt werden. Alternativ kann eine sehr sichere Fahrzeugsteuervorrichtung bereitgestellt werden. Alternativ kann eine sehr praktische Fahrzeugsteuervorrichtung bereitgestellt werden. Alternativ kann der Zustand eines Fahrers überwacht werden, ohne vom Fahrer bemerkt zu werden. Alternativ kann eine Fahrzeugsteuervorrichtung, ein Fahrzeugsteuerverfahren oder dergleichen mit einer neuartigen Struktur bereitgestellt werden.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein neuartiges elektronisches Gerät, ein neuartiger beweglicher Gegenstand, ein neuartiges Fahrzeug, eine neuartige Einrichtung, ein neuartiges System, ein neuartiges Programm oder ein neuartiges Verfahren bereitgestellt werden, bei denen biologische Informationen genutzt werden. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein elektronisches Gerät, ein beweglicher Gegenstand, ein Fahrzeug, eine Einrichtung, ein System, ein Programm oder ein Verfahren jeweils mit einer neuartigen Struktur bereitgestellt werden. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann mindestens eines von Problemen der herkömmlichen Technik zumindest behoben werden.
Es sei angemerkt, dass die Beschreibung dieser Wirkungen dem Vorhandensein weiterer Wirkungen nicht im Wege steht. Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist nicht notwendigerweise alle dieser Wirkungen auf. Weitere Wirkungen können aus der Erläuterung der Beschreibung, der Zeichnungen, der Patentansprüche und dergleichen abgeleitet werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist eine Ansicht, die ein Strukturbeispiel eines Fahrzeugs darstellt.
2 ist eine Ansicht, die ein Strukturbeispiel eines Fahrzeugs darstellt.
3A ist eine Ansicht, die ein Strukturbeispiel eines Fahrzeugs darstellt. 3B bis 3D sind Ansichten, die Strukturbeispiele eines Anzeigeabschnitts darstellen.
4A ist eine Ansicht, die ein Strukturbeispiel eines Fahrzeugs darstellt. 4B bis 4E sind Ansichten, die Strukturbeispiele eines Anzeigeabschnitts darstellen.
5A bis 5D sind Ansichten, die ein Strukturbeispiel einer Fahrzeugsteuervorrichtung darstellen.
6 ist eine Ansicht, die ein Strukturbeispiel einer Fahrzeugsteuervorrichtung darstellt.
7A und 7B sind Ansichten, die ein Strukturbeispiel einer Fahrzeugsteuervorrichtung darstellen.
8A und 8B sind Ansichten, die Strukturbeispiele einer Fahrzeugsteuervorrichtung darstellen.
9A bis 9D sind Ansichten, die Strukturbeispiele einer Fahrzeugsteuervorrichtung darstellen.
10A bis 10D sind Ansichten, die Strukturbeispiele einer Fahrzeugsteuervorrichtung darstellen, und 10E bis 10G sind Ansichten, die Strukturbeispiele eines Pixels eines Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitts darstellen.
11 ist ein Flussdiagramm eines Beispiels für ein Betriebsverfahren einer Fahrzeugsteuervorrichtung.
12 ist ein Flussdiagramm eines Beispiels für ein Betriebsverfahren einer Fahrzeugsteuervorrichtung.
13 ist ein Flussdiagramm eines Beispiels für ein Betriebsverfahren einer Fahrzeugsteuervorrichtung.
14A und 14B sind Ansichten, die Strukturbeispiele einer Anzeigeeinrichtung darstellen.
15A bis 15C sind Ansichten, die Strukturbeispiele einer Anzeigeeinrichtung darstellen.
16A, 16B und 16D sind Querschnittsansichten, die ein Beispiel für eine Anzeigeeinrichtung darstellen, 16C und 16E sind Ansichten, die Beispiele für Bilder darstellen, und 16F bis 16H sind Draufsichten, die ein Beispiel für ein Pixel darstellen.
17A ist eine Querschnittsansicht, die ein Strukturbeispiel für eine Anzeigeeinrichtung darstellt, und 17B bis 17D sind Draufsichten, die jeweils ein Beispiel für ein Pixel darstellen.
18A ist eine Querschnittsansicht, die ein Strukturbeispiel für eine Anzeigeeinrichtung darstellt, und 18B bis 18I sind Draufsichten, die Beispiele für ein Pixel darstellen.
19A bis 19F sind Ansichten, die jeweils ein Strukturbeispiel für eine Licht emittierende Vorrichtung darstellen.
20A und 20B sind Ansichten, die Strukturbeispiele für Licht emittierende Vorrichtungen und eine Licht empfangende Vorrichtung darstellen.
21A und 21B sind Ansichten, die ein Strukturbeispiel für eine Anzeigeeinrichtung darstellen.
22A bis 22D sind Ansichten, die Strukturbeispiele für eine Anzeigeeinrichtung darstellen.
23A bis 23C sind Ansichten, die Strukturbeispiele für eine Anzeigeeinrichtung darstellen.
24A bis 24D sind Ansichten, die Strukturbeispiele für eine Anzeigeeinrichtung darstellen.
25A bis 25F sind Ansichten, die Strukturbeispiele für eine Anzeigeeinrichtung darstellen.
26A bis 26F sind Ansichten, die Strukturbeispiele für eine Anzeigeeinrichtung darstellen.
27 ist eine Ansicht, die ein Strukturbeispiel für eine Anzeigeeinrichtung darstellt.
28A ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel für eine Anzeigeeinrichtung darstellt, und 28B ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel für einen Transistor darstellt.
29A bis 29F sind Ansichten, die Beispiele für ein Pixel darstellen, und 29G und 29H sind Ansichten, die Beispiele für einen Schaltplan eines Pixels darstellen.

Ausführungsformen der Erfindung
Nachstehend werden Ausführungsformen anhand von Zeichnungen beschrieben. Es sei angemerkt, dass die Ausführungsformen in vielen verschiedenen Modi implementiert werden können, und es ist für Fachleute leicht verständlich, dass Modi und Details dieser auf verschiedene Weise verändert werden können, ohne dabei vom Gedanken und Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Daher sollte die vorliegende Erfindung nicht als auf die nachfolgende Beschreibung der Ausführungsformen beschränkt angesehen werden.
Es sei angemerkt, dass in den nachfolgend beschriebenen Strukturen der vorliegenden Erfindung gleiche Abschnitte oder Abschnitte mit ähnlichen Funktionen in unterschiedlichen Zeichnungen mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und dass die Beschreibung dieser Abschnitte nicht wiederholt wird. Das gleiche Schraffurmuster wird für Abschnitte mit ähnlichen Funktionen verwendet, und in einigen Fällen sind die Abschnitte nicht besonders durch Bezugszeichen gekennzeichnet.
Es sei angemerkt, dass in jeder in dieser Beschreibung beschriebenen Zeichnung die Größe, die Schichtdicke oder der Bereich jeder Komponente in einigen Fällen der Klarheit halber übertrieben dargestellt wird. Deshalb sind sie nicht notwendigerweise auf das Größenverhältnis beschränkt.
Es sei angemerkt, dass in dieser Beschreibung und dergleichen Ordnungszahlen, wie z. B. „erstes“ und „zweites“, verwendet werden, um eine Verwechslung zwischen Komponenten zu vermeiden, und sie schränken die Anzahl nicht ein.
(Ausführungsform 1)
Bei dieser Ausführungsform werden ein Fahrzeug einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und eine Fahrzeugsteuervorrichtung, die bei dem Fahrzeug zum Einsatz kommen kann, beschrieben.
[Strukturbeispiel eines Fahrzeugs]
1 stellt ein Strukturbeispiel eines Fahrzeugs 50 dar, das einen Anzeigeabschnitt 51 und ein Lenkrad 41 umfasst. Obwohl 1 ein Beispiel für ein Fahrzeug mit Rechtssteuerung darstellt, ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise ist bei einem Fahrzeug mit Linkssteuerung die in 1 dargestellt Struktur rechts und links umgekehrt.
1 stellt ein Armaturenbrett 52, das Lenkrad 41, eine Windschutzscheibe 54, eine Kamera 55, einen Luftauslass 56, eine Tür 58a auf der Seite des Beifahrersitzes, eine Tür 58b auf der Seite des Fahrersitzes und dergleichen dar, die um den Fahrersitz und den Beifahrersitz herum angeordnet sind. Der Anzeigeabschnitt 51 wird horizontal über das Armaturenbrett 52 hinüber bereitgestellt.
1 stellt ein Beispiel dar, in dem der einzige Anzeigeabschnitt 51, der aus zwei Anzeigefeldern (einem Anzeigefeld 60a und einem Anzeigefeld 60b) gebildet wird, entlang dem Armaturenbrett 52 bereitgestellt wird. Das Anzeigefeld 60a und das Anzeigefeld 60b sind an dem Armaturenbrett 52 derart angeordnet, dass eine Naht dazwischen nicht leicht wahrgenommen wird oder dass die Breite der Naht kleiner als oder gleich 2 cm, bevorzugt kleiner als oder gleich 1 cm ist. In 1 wird eine Grenze zwischen dem Anzeigefeld 60a und dem Anzeigefeld 60b durch eine gestrichelte Linie dargestellt.
Der Anzeigeabschnitt 51 wird vorzugsweise mit einem Berührungssensor oder einem kontaktlosen Näherungssensor bereitgestellt. Alternativ ist der Anzeigeabschnitt 51 vorzugsweise dazu geeignet ist, eine Gestensteuerung mittels einer getrennt bereitgestellten Kamera oder dergleichen auszuführen.
Das Lenkrad 41 umfasst einen Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitt 20. Der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt 20 weist eine Funktion zum Emittieren von Licht und eine Funktion zum Aufnehmen eines Bildes auf. Durch den Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitt 20 können biologische Informationen über den Fahrer, wie z. B. ein Fingerabdruck, ein Handflächenabdruck oder eine Vene, erhalten werden. Der Fahrer kann auf Basis der biologischen Informationen authentifiziert werden. Dies verhindert, dass Personen abgesehen von dem vorregistrierten Fahrer das Fahrzeug anlassen, was zu einem Fahrzeug mit einem sehr hohen Sicherheitsniveau führt.
Es sei angemerkt, dass das Anzeigefeld 60a und das Anzeigefeld 60b flexibel sein können. Das Anzeigefeld 60a und das Anzeigefeld 60b können in komplexe Formen verarbeitet werden; somit kann eine Struktur, bei der der Anzeigeabschnitt 51 entlang einer gekrümmten Oberfläche des Armaturenbretts 52 oder dergleichen bereitgestellt wird, eine Struktur, bei der ein Anzeigebereich des Anzeigeabschnitts 51 nicht an einem Verbindungsabschnitt des Lenkrades 41, einem Messgerät, wie z. B. einem Messer, dem Luftauslass 56 oder dergleichen bereitgestellt wird, oder eine ähnliche Struktur kann leicht erzielt werden.
Eine Vielzahl von Kameras 55 zum Aufnehmen eines Bildes der Situation auf der Heckseite kann außerhalb des Fahrzeugs bereitgestellt werden. Obwohl in dem Beispiel der 1 die Kamera 55 anstelle eines Seitenspiegels bereitgestellt wird, können sowohl der Seitenspiegel als auch die Kamera bereitgestellt werden. Als Kamera 55 kann eine CCD-Kamera, eine CMOS-Kamera oder dergleichen verwendet werden. Mit diesen Kameras kann eine Infrarotkamera kombiniert werden. Die Infrarotkamera kann einen lebenden Körper, wie z. B. einen Menschen oder ein Tier, erkennen oder herausfiltern, da mit steigender Temperatur des Objekts der Ausgabepegel steigt.
Das durch die Kamera 55 aufgenommene Bild kann an den Anzeigeabschnitt 51 und/oder den Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitt 20 ausgegeben werden. Das Fahrzeug 50 kann mittels des Anzeigeabschnitts 51 oder des Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitts 20 dem Fahrer helfen, das Fahrzeug zu fahren. Die Situation auf der Heckseite in horizontaler Richtung wird beispielsweise von der Kamera 55 unter einem weiten Blickwinkel aufgenommen, und das Bild wird auf dem Anzeigeabschnitt 51 oder dem Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitt 20 angezeigt, wodurch der Fahrer einen toten Winkel sehen kann, so dass ein Unfall vermieden werden kann.
Die Diskontinuität eines Bildes an der Naht zwischen dem Anzeigefeld 60a und dem Anzeigefeld 60b kann durch eine Bildverarbeitung oder dergleichen kompensiert werden. Folglich ist es möglich, das Bild, in dem eine Naht unauffällig ist, anzuzeigen, so dass die Sichtbarkeit des Anzeigeabschnitts 51 während des Fahrens verbessert werden kann.
Ein Entfernungsbildsensor kann über einem Dach oder dergleichen des Fahrzeugs bereitgestellt werden, um ein durch den Entfernungsbildsensor erhaltenes Bild auf dem Anzeigeabschnitt 51 anzuzeigen. Als Entfernungsbildsensor kann ein Bildsensor, LIDAR (light detection and ranging) oder dergleichen verwendet werden. Indem ein durch einen Bildsensor erhaltenes Bild und ein durch einen Entfernungsbildsensor erhaltenes Bild auf dem Anzeigeabschnitt 51 angezeigt werden, können mehr Informationen dem Fahrer zur Unterstützung des Fahrens bereitgestellt werden.
Der Anzeigeabschnitt 51 kann eine Funktion zum Anzeigen von Landkarteninformationen, Verkehrsinformationen, Fernsehbildern, DVD-Bildern und dergleichen aufweisen. Beispielsweise können Landkarteninformationen auf einem größeren Bildschirm angezeigt werden, bei dem das Anzeigefeld 60a und das Anzeigefeld 60b zu einem Bildschirm zusammengefügt werden. Es sei angemerkt, dass die Anzahl der Anzeigefelder entsprechend dem anzuzeigenden Bild vermehrt werden kann.
2 stellt ein Beispiel für den Fall dar, in dem die Anzahl der Anzeigefelder vermehrt ist. In 2 wird der Anzeigeabschnitt 51 über das Armaturenbrett, eine Frontkonsole sowie rechte und linke Säulen hinüber bereitgestellt. Obwohl 2 ein Beispiel darstellt, in dem der Anzeigeabschnitt 51 aus acht Anzeigefeldern (Anzeigefeldern 60a bis 60h) besteht, ist die Anzahl der Anzeigefelder nicht darauf beschränkt und kann weniger als oder gleich sieben oder mehr als oder gleich neun sein. Ein Anzeigefeld 60c und ein Anzeigefeld 60d werden in einer Position entsprechend der Mittelkonsole bereitgestellt. Ein Anzeigefeld 60e und ein Anzeigefeld 60f werden an einem hinteren Teil des Armaturenbretts, wenn von der Seite des Fahrers gesehen, bereitgestellt. Ein Anzeigefeld 60g und ein Anzeigefeld 60h werden entlang den Säulen bereitgestellt. Eines oder mehrere von den Anzeigefeldern 60a bis 60h wird entlang einer gekrümmten Oberfläche bereitgestellt.
Ein Bild, das auf den Anzeigefeldern 60a bis 60h angezeigt wird, kann beliebig nach Geschmack des Fahrers bestimmt werden. Beispielsweise können Fernsehbilder, DVD-Bilder, Internet-Videos und dergleichen auf dem Anzeigefeld 60a, dem Anzeigefeld 60e und dergleichen auf der linken Seite, Landkarteninformationen auf dem Anzeigefeld 60c und dergleichen in der mittleren Position, Instrumente, wie z. B. ein Geschwindigkeitsmesser und ein Tachometer, auf dem Anzeigefeld 60b, dem Anzeigefeld 60f und dergleichen auf der Seite des Fahrers, und Audioinformationen auf dem Anzeigefeld 60d und dergleichen zwischen dem Fahrersitz und dem Beifahrersitz angezeigt werden. Auf dem Anzeigefeld 60g und dem Anzeigefeld 60h, die an den Säulen bereitgestellt werden, kann eine Ansicht von draußen im Blick des Fahrers in Echtzeit angezeigt werden, wodurch ein pseudo-säulenloses Fahrzeug bereitgestellt werden kann. Da tote Winkel verringert werden können, kann ein sehr sicheres Fahrzeug erzielt werden.
In 2 werden ein Anzeigeabschnitt 59a und ein Anzeigeabschnitt 59b entlang einer Tür 58a auf der Seite des Beifahrersitzes bzw. einer Tür 58b auf der Seite des Fahrersitzes bereitgestellt. Der Anzeigeabschnitt 59a und der Anzeigeabschnitt 59b können jeweils unter Verwendung von einem oder mehreren Anzeigefeldern ausgebildet werden.
Der Anzeigeabschnitt 59a und der Anzeigeabschnitt 59b sind einander zugewandt angeordnet; außerdem wird der Anzeigeabschnitt 51 auf dem Armaturenbrett 52 derart bereitgestellt, dass er einen Endabschnitt des Anzeigeabschnitts 59a mit einem Endabschnitt des Anzeigeabschnitts 59b verbindet. Folglich werden ein Fahrer und ein Mitfahrer auf dem Beifahrersitz vorn und beiderseits von dem Anzeigeabschnitt 51, dem Anzeigeabschnitt 59a und dem Anzeigeabschnitt 59b umgeben. Beispielsweise können der Fahrer und der Mitfahrer ein stärkeres Immersionsgefühl haben, indem ein fortlaufendes Bild auf dem Anzeigeabschnitt 59a, dem Anzeigeabschnitt 51 und dem Anzeigeabschnitt 59b angezeigt wird.
Bilder, die auf dem Anzeigeabschnitt 59a und dem Anzeigeabschnitt 59b angezeigt werden, können ebenfalls nach Geschmack des Fahrers oder des Mitfahrers beliebig bestimmt werden. Beispielsweise können in dem Fall, in dem ein Kind auf dem Beifahrersitz sitzt, Inhalte für Kinder, wie z. B. Animationen, auf dem Anzeigeabschnitt 59a angezeigt werden.
Außerdem kann ein Bild, das aus durch die Kamera 55 und dergleichen erhaltenen Bildern synthetisiert wird und mit einem Anblick durch das Fahrzeugfenster synchronisiert ist, auf dem Anzeigeabschnitt 59a und dem Anzeigeabschnitt 59b angezeigt werden. Das heißt, dass ein Bild, das der Fahrer und der Mitfahrer durch die Tür 58a und die Tür 58b sehen können, auf dem Anzeigeabschnitt 59a und dem Anzeigeabschnitt 59b anzeigt werden kann. Dadurch können der Fahrer und der Mitfahrer ein derartiges Gefühl erfahren, als ob sie schweben.
Außerdem wird vorzugsweise für mindestens eines der Anzeigefelder 60a bis 60h ein Anzeigefeld mit einer Abbildungsfunktion verwendet. Außerdem kann auch für eines oder mehrere der Anzeigefelder, die in dem Anzeigeabschnitt 59a und dem Anzeigeabschnitt 59b bereitgestellt werden, ein Anzeigefeld mit einer Abbildungsfunktion verwendet werden.
Beispielsweise kann das Fahrzeug eine biometrische Authentifizierung, wie z. B. eine Fingerabdruck-Authentifizierung oder eine Handflächenabdruck-Authentifizierung, ausführen, indem der Fahrer das Anzeigefeld berührt. Das Fahrzeug kann eine Funktion aufweisen, eine dem Fahrer gefallende Umgebung einzurichten, wenn der Fahrer durch die biometrische Authentifizierung authentifiziert wird. Beispielsweise wird vorzugsweise eines oder mehrere von den Folgenden nach der Authentifizierung durchgeführt: Einstellen der Position des Sitzes, Einstellen der Position des Lenkrades, Einstellen der Richtung der Kamera 55, Einstellen der Helligkeit der Beleuchtung, Einstellen der Klimaanlage, Einstellen der Geschwindigkeit (Häufigkeit) des Scheibenwischers, Einstellen der Lautstärke der Audioanlage, Lesen der Wiedergabeliste der Audioanlage und dergleichen.
Außerdem kann dann, wenn der Fahrer durch die biometrische Authentifizierung authentifiziert wird, das Auto in einen Zustand, in dem das Auto gefahren werden kann, wie z. B. einen Zustand, in dem ein Motor angelassen wird, oder einen Zustand, in dem ein Elektrofahrzeug gestartet werden kann, versetzt werden, so dass ein herkömmlich notwendiger Schlüssel nicht notwendig ist, was bevorzugt wird.
Obwohl die Anzeigeeinrichtung, die den Fahrersitz und den Beifahrersitz umschließt, hier beschrieben wird, kann ein Anzeigeabschnitt auch derart bereitgestellt werden, um einen Mitfahrer auf einem Rücksitz zu umschließen. Beispielsweise kann ein Anzeigeabschnitt entlang der Rückseite des Fahrersitzes oder des Beifahrersitzes, einer Seitenfläche einer Hintertür oder dergleichen bereitgestellt werden.
Wie in 3A dargestellt, kann ein kugelförmiger Anzeigeabschnitt 61 zwischen Vordersitzen und Rücksitzen bereitgestellt werden. Ein Bild auf dem kugelförmigen Anzeigeabschnitt 61 kann man von beliebiger Richtung sehen. Daher sind auch dann, wenn mehrere Personen auf den Rücksitzen sitzen, Anzeigeeinrichtungen für jede nicht nötig, und jede auf dem Rücksitz kann den gleichen Anzeigeabschnitt 61 sehen. Außerdem kann der Mitfahrer auf dem Beifahrersitz auch den Anzeigeabschnitt 61 sehen, indem der Beifahrersitz nach hinten gedreht wird. Bei einem automatischen Auto kann auch der Fahrer den Anzeigeabschnitt 61 sehen, indem der Fahrersitz nach hinten gedreht wird.
Der Anzeigeabschnitt 61 kann dadurch ausgebildet werden, dass eine Vielzahl von Anzeigefeldern 62 aneinander angebracht werden. 3B ist eine schematische Ansicht eines einzelnen Anzeigefeldes, und 3C ist eine schematische Ansicht des Anzeigeabschnitts 61, bei dem die Vielzahl von Anzeigefeldern 62 aneinander angebracht sind.
Wie in 3B dargestellt, umfasst der Anzeigeabschnitt 61 einen Anzeigebereich 63 und einen Nicht-Anzeigebereich 64. Eine Vielzahl von Pixeln, die in einer Matrix angeordnet sind, wird in dem Anzeigebereich 63 bereitgestellt. Eines oder mehrere von einer Leitung, einem Anschluss, einer Elektrode und einer Treiberschaltung (einem Gate-Treiber oder einem Source-Treiber) wird in dem Nicht-Anzeigebereich 64 bereitgestellt. Ein IC-Chip oder eine FPC (eine flexible gedruckte Leiterplatte bzw. flexible printed circuit) kann an dem Nicht-Anzeigebereich montiert werden.
Wie in 3C dargestellt, kann die Vielzahl von Anzeigefeldern 62 derart aneinander angebracht werden, dass der Nicht-Anzeigebereich 64 in einem Anzeigefeld 62 und der Anzeigebereich 63 in einem anderen Anzeigefeld 62 einander überlappen, wodurch die Breite der Naht verkleinert werden kann und die Naht nicht leicht wahrgenommen werden kann.
Obwohl 3B und 3C ein Beispiel darstellen, in dem der Anzeigeabschnitt 61 aus der Vielzahl von Anzeigefeldern 62 besteht, kann der kugelförmige Anzeigeabschnitt 61 auch derart ausgebildet werden, dass ein großes einzelnes Anzeigefeld 62 verformt wird.
3D ist eine Abwicklungsansicht des Anzeigefeldes 62, das für den kugelförmigen Anzeigeabschnitt 61 verwendet wird. Das in 3D dargestellte Anzeigefeld 62 weist eine Form auf, bei der eine Vielzahl der in 3B dargestellten Strukturen lateral verbunden ist.
Da das Anzeigefeld entlang verschiedenen gekrümmten Oberflächen bereitgestellt werden kann, ist die Form des Anzeigeabschnitts, der aus dem Anzeigefeld ausgebildet wird, nicht auf die kugelförmige Form beschränkt.
4A stellt ein Beispiel für ein automatisches Auto dar, das darin einen halbkugelförmigen Anzeigeabschnitt 61A und einen Anzeigeabschnitt 61B in einer kombinierten Form einer Halbkugel und eines Kreiszylinders umfasst. Der halbkugelförmige Anzeigeabschnitt 61A wird mit einem Berührungssensor oder einem Näherungssensor auf dessen Oberfläche bereitgestellt. Wenn der Fahrer den halbkugelförmigen Anzeigeabschnitt 61A bedient, kann er verschiedene Bedienungen, wie z. B. die Einstellung eines Zielorts und die Einstellung einer Route, ausführen. Des Weiteren kann der Fahrer das Fahrzeug fahren, indem er den Anzeigeabschnitt 61A bedient.
4B ist eine schematische Ansicht des Anzeigeabschnitts 61 B mit einer Form, die dadurch erhalten wird, dass an einer ebenen Fläche eines Kreiszylinders eine Halbkugel mit dem gleichen Durchmesser wie derjenige der ebenen Fläche des Kreiszylinders angebracht wird. 4C ist eine Abwicklungsansicht eines Anzeigefeldes 62B, das für den Anzeigeabschnitt 61 B verwendet wird. Das Anzeigefeld 62B umfasst den Anzeigebereich 63 und den Nicht-Anzeigebereich 64.
4D stellt einen Anzeigeabschnitt 61C mit einer Form dar, die derart erhalten wird, dass eine Form, die dadurch erhalten wird, dass an einer ebenen Fläche eines Kreiszylinders eine Halbkugel mit dem gleichen Durchmesser wie derjenige der ebenen Fläche des Kreiszylinders angebracht wird, in Längsrichtung halbiert wird und sich die geschnittene Fläche in Normalrichtung erstreckt. 4E ist eine Abwicklungsansicht eines Anzeigefeldes 62C, das für den Anzeigeabschnitt 61C verwendet wird.
[Fahrzeugsteuervorrichtung]
Nachstehend wird eine Fahrzeugsteuervorrichtung, die in das Fahrzeug einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingebaut werden kann, anhand von Zeichnungen beschrieben.
5A ist ein Blockdiagramm einer Fahrzeugsteuervorrichtung 10, die nachstehend beispielhaft beschrieben wird. Die Fahrzeugsteuervorrichtung 10 umfasst den Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitt 20, einen Steuerabschnitt 30, einen Bedienabschnitt 40 und dergleichen.
Der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt 20 weist eine Funktion zum Erhalten der Lichtempfangsdaten, die eine biologische Information über einen Fahrer umfassen, und zum Ausgeben der Lichtempfangsdaten an den Steuerabschnitt 30 auf. Der Steuerabschnitt 30 weist eine Funktion zum Erzeugen (Erhalten) der Daten, die die biologische Information über den Fahrer umfassen (auch als biologische Daten bezeichnet), auf Basis der Lichtempfangsdaten, die von dem Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitt 20 zugeführt werden, und zum Ausführen verschiedener Verarbeitungen auf Basis der biologischen Daten auf. Der Bedienabschnitt 40 entspricht einem Bedienmittel, durch das der Fahrer ein Fahrzeug bedient. In dem Bedienabschnitt 40 wird ein Licht emittierender und Licht empfangender Bereich des Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitts 20 entlang einem Abschnitt, den der Fahrer hält, einem Abschnitt, den der Fahrer berührt, oder dergleichen bereitgestellt.
Der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt 20 weist z. B. eine Funktion zum Bestrahlen eines Teils des Körpers des Fahrers mit Licht und zum Erhalten des reflektierten Lichts als Lichtempfangsdaten auf. Der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt 20 kann biologische Daten, wie z. B. einen Fingerabdruck oder einen Handflächenabdruck, durch Aufnehmen eines Bildes eines Teils der Haut erhalten. Unter Verwendung der biologischen Daten für die Authentifizierung ist ein Schlüssel (darunter auch ein intelligenter Schlüssel) zum Anlassen eines Fahrzeugs nicht nötig; daher kann ein Fahrzeug, dessen Motor (oder Stromquelle) ohne Schlüssel durch eine biologische Authentifizierung angelassen werden kann, erzielt werden.
Der Reflexionsgrad von Licht der menschlichen Haut verändert sich aufgrund des Blutstroms periodisch; somit können Daten über eine Pulswelle aus einer zeitabhängigen Änderung der Intensität des Reflexionslichts erhalten werden, welche dadurch erhalten wird, dass der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt 20 wiederholt Licht empfängt. Verschiedene Vitaldaten können aus der Pulswelle erhalten werden. Beispielsweise kann eine Herzfrequenz aus der Periode der Pulswelle erhalten werden. Des Weiteren kann die arterielle Sauerstoffsättigung (SpO₂) unter Verwendung von zwei Arten von Lichtempfangsdaten, die durch Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen (z. B. Infrarotlicht und rotes Licht) erhalten werden, gemessen werden. Zudem kann das Stressniveau, das Blutgefäßalter oder dergleichen aus einer sehr genauen Pulswelle, die mit hoher Sampling-Frequenz erhalten wird, erhalten werden. Zusätzlich kann beispielsweise der Fortschrittsgrad der Arteriosklerose geschätzt werden oder kann der Blutdruck mit einem getrennt gemessenen Elektrokardiogramm und der Pulswelle geschätzt werden.
Die biologischen Daten, die in dem Steuerabschnitt 30 verwendet werden können, werden grob in Vitaldaten und biometrische Authentifizierungsdaten (biometrische Daten) klassifiziert. Die Vitaldaten beziehen sich auf eine Vitalinformation, die aus der Vitalaktivität einer Person stammt, und umfassen Daten über eine Pulswelle, eine Herzfrequenz, einen Puls, eine arterielle Sauerstoffsättigung, einen Blutdruck und dergleichen. Im Gegensatz dazu können biometrische Daten, die aus einer körperlichen Eigenschaft einer Person stammen, für eine individuelle Authentifizierung (biometrische Authentifizierung) verwendet werden und umfassen Daten über einen Fingerabdruck, einen Handflächenabdruck, die Form eines Blutgefäßes (einschließlich der Form einer Vene und der Form einer Arterie), die Iris, einen Stimmenausdruck und dergleichen. Außerdem können Daten, die aus einer Verhaltenseigenschaft einer Person stammen (z. B. die Stelle eines Lenkrades, die die Person hält), auch in den biometrischen Daten enthalten sein.
Als Licht, mit dem ein Teil des Körpers des Fahrers von dem Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitt 20 bestrahlt wird, kann sichtbares Licht, Infrarotlicht oder UV-Licht verwendet werden. Insbesondere umfasst das Licht bevorzugt Infrarotlicht, bevorzugter Nah-Infrarotlicht. Da derartiges Licht nicht von dem Fahrer wahrgenommen wird, kann ein Bild stets aufgenommen werden, ohne zu verhindern, dass der Fahrer ein Fahrzeug fährt, was vorzuziehen ist.
Wie in 5A dargestellt, umfasst der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt 20 ein Licht emittierendes Element 21, ein Licht empfangendes Element 22, eine Treiberschaltung 23 und eine Leseschaltung 24. Der Steuerabschnitt 30 umfasst einen Datenerzeugungsabschnitt 31, einen Beurteilungsabschnitt 32, einen Verarbeitungsabschnitt 33 und dergleichen. Der Bedienabschnitt 40 umfasst mindestens das Lenkrad 41. Das Lenkrad 41 umfasst einen Kranz 42, eine Nabe 43 und eine Speiche 44.
In dem Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitt 20 sind das Licht emittierende Element 21 und das Licht empfangende Element 22 vorzugsweise nebeneinander auf der gleichen Fläche angeordnet. Das Licht empfangende Element 22 dient als photoelektrisches Umwandlungselement, das einfallendes Licht empfängt und dieses in ein elektrisches Signal umwandelt. Das Licht empfangende Element 22 weist eine Empfindlichkeit gegen mindestens einen Teil von Licht auf, das von dem Licht emittierenden Element 21 emittiert wird. Insbesondere wird es bevorzugt, dass das Licht emittierende Element 21 Licht in einem Wellenlängenbereich einschließlich Infrarotlichts emittiert und das Licht empfangende Element 22 eine Empfindlichkeit gegen Licht in einem Wellenlängenbereich einschließlich Infrarotlichts aufweist.
Licht, das von dem Licht emittierenden Element 21 emittiert wird, umfasst bevorzugt Infrarotlicht, bevorzugter Nah-Infrarotlicht. Insbesondere kann Nah-Infrarotlicht, das einen oder mehrere Peaks im Bereich einer Wellenlänge von größer als oder gleich 700 nm und kleiner als oder gleich 2500 nm aufweist, vorzugsweise verwendet werden. Insbesondere wird Licht, das einen oder mehrere Peaks im Bereich einer Wellenlänge von größer als oder gleich 750 nm und kleiner als oder gleich 1000 nm aufweist, vorzugsweise verwendet, was eine große Auswahl für ein Material, das für eine Aktivschicht des Licht empfangenden Elements 22 verwendet wird, bietet.
Insbesondere werden in dem Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitt 20 vorzugsweise eine Vielzahl von Licht emittierenden Elementen 21 und eine Vielzahl von Licht empfangenden Elementen 22 bereitgestellt. Dabei sind die Licht emittierenden Elemente 21 und die Licht empfangenden Elemente 22 vorzugsweise nebeneinander auf der gleichen Fläche angeordnet. Außerdem sind die Licht emittierenden Elemente 21 und die Licht empfangenden Elemente 22 vorzugsweise abwechselnd in einer Richtung oder abwechselnd in einer Matrix angeordnet.
Der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt 20 kann eine Funktion zum Anzeigen eines Bildes aufweisen, indem er das Licht emittierende Element 21, das sichtbares Licht emittiert, umfasst. Dabei kann der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt 20 eine Struktur mit einem Licht emittierenden Element, das sichtbares Licht emittiert, und einem Licht emittierenden Element, das Infrarotlicht emittiert, aufweisen. Außerdem dient der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt 20 vorzugsweise als Touchscreen oder Näherungssensor-Panel.
Als Licht emittierendes Element 21 wird vorzugsweise ein EL-Element, wie z. B. eine OLED (organische Leuchtdiode, organic light emitting diode) oder eine QLED (Quantenpunkt-Leuchtdiode, quantum-dot light emitting diode), verwendet. Beispiele für eine Licht emittierende Substanz, die in dem EL-Element enthalten ist, umfassen eine Substanz, die Fluoreszenzlicht emittiert (ein fluoreszierendes Material), eine Substanz, die Phosphoreszenzlicht emittiert (ein phosphoreszierendes Material), eine Substanz, die eine thermisch aktivierte verzögerte Fluoreszenz darstellt (ein thermisch aktiviertes, verzögert fluoreszierendes (thermally activated delayed fluorescence, TADF-) Material), und eine anorganische Verbindung (wie z. B. ein Quantenpunktmaterial).
Als Licht empfangendes Element 22 kann beispielsweise eine pn-Photodiode oder eine pin-Photodiode verwendet werden. Das Licht empfangende Element dient als photoelektrisches Umwandlungselement, das Licht, das in das Licht empfangende Element einfällt, erfasst und eine elektrische Ladung erzeugt. In dem photoelektrischen Umwandlungselement wird die Menge an erzeugten elektrischen Ladungen abhängig von der Menge an einfallendem Licht bestimmt. Es wird besonders bevorzugt, dass als Licht empfangendes Element eine organische Photodiode verwendet wird, die eine Schicht umfasst, die eine organische Verbindung enthält. Eine organische Photodiode, deren Dicke und Gewicht leicht verringert werden, deren Fläche leicht vergrößert wird und die einen hohen Grad der Freiheit der Form und des Designs aufweist, kann in verschiedenen Einrichtungen verwendet werden.
Eine organische Verbindung wird vorzugsweise für die Aktivschicht des Licht empfangenden Elements 22 verwendet. Dabei werden eine Elektrode des Licht emittierenden Elements 21 und eine Elektrode des Licht empfangenden Elements 22 (auch als Pixelelektroden bezeichnet) vorzugsweise auf der gleichen Fläche bereitgestellt. Ferner handelt es sich bei der anderen Elektrode des Licht emittierenden Elements 21 und der anderen Elektrode des Licht empfangenden Elements 22 stärker vorzugsweise um eine Elektrode, die unter Verwendung einer kontinuierlichen leitenden Schicht ausgebildet wird (auch als gemeinsame Elektrode bezeichnet). Es wird stärker bevorzugt, dass das Licht emittierende Element 21 und das Licht empfangende Element 22 eine gemeinsame Schicht umfassen. Daher kann ein Herstellungsprozess des Licht emittierenden Elements 21 und des Licht empfangenden Elements 22 vereinfacht werden, so dass die Herstellungskosten reduziert werden können und die Herstellungsausbeute erhöht werden kann.
Die Treiberschaltung 23 umfasst eine Schaltung, die eine Lichtemission des Licht emittierenden Elements 21 steuert, und eine Schaltung, die einen Lichtempfang des Licht empfangenden Elements 22 steuert. Wenn beispielsweise in dem Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitt 20 eine Vielzahl von Pixeln, die jeweils das Licht emittierende Element 21 und das Licht empfangende Element 22 umfassen, in einer Matrix angeordnet ist, umfasst die Treiberschaltung 23 eine Pixelschaltung, die in dem Pixel enthalten ist, eine Abtastleitungstreiberschaltung, eine Signalleitungstreiberschaltung und dergleichen.
Die Leseschaltung 24 weist eine Funktion zum Erzeugen der Lichtempfangsdaten auf Basis des elektrischen Signals, das von dem Licht empfangenden Element 22 ausgegeben wird, und zum Ausgeben der Lichtempfangsdaten an den Steuerabschnitt 30 auf. Beispielsweise umfasst die Leseschaltung 24 eine Verstärkerschaltung, eine A/D-Wandlerschaltung und dergleichen. Es handelt sich bei den Lichtempfangsdaten, die von der Leseschaltung 24 an den Steuerabschnitt 30 ausgegeben werden, vorzugsweise um digitale Daten.
Licht, das von dem Licht emittierenden Element 21 emittiert wird, wird von einem Gegenstand reflektiert, der eine Licht emittierende und Licht empfangende Oberfläche des Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitts 20 berührt oder sich dieser nähert, und fällt in das Licht empfangende Element 22 ein. Das Licht empfangende Element 22 gibt ein elektrisches Signal entsprechend der Menge an einfallendem Licht aus. Folglich kann die Berührung oder die Annäherung des Gegenstands erfasst werden. Alternativ kann der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt 20 mit einem Berührungssensor oder einem Näherungssensor vom anderen Typ, wie z. B. vom kapazitiven Typ, vom resistiven Typ oder vom Oberflächenakkustischen Wellentyp, bereitgestellt werden.
Der Datenerzeugungsabschnitt 31 weist eine Funktion zum Erzeugen der an den Beurteilungsabschnitt 32 auszugebenden biologischen Daten aus den Lichtempfangsdaten auf, die von dem Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitt 20 eingegeben werden.
Beispiele für die Vitaldaten, die eine Art der biologischen Daten sind, umfassen Daten über eine Pulswelle, eine Herzfrequenz oder dergleichen, die aus zeitabhängigen Daten einschließlich in einer bestimmten Periode durch Sampling erhaltenen Daten erzeugt werden, und verschiedene Daten, die aus der Pulswelle berechnet werden. Die Abbildungsdaten über einen Fingerabdruck, einen Handflächenabdruck, eine Vene oder dergleichen, die aus einem Standbild oder dergleichen erzeugt werden, können als biometrische Daten verwendet werden und sind in biologischen Daten enthalten.
Der Beurteilungsabschnitt 32 weist eine Funktion zum Beurteilen, ob der Verarbeitungsabschnitt 33 eine Verarbeitung ausführt oder nicht, auf Basis der biologischen Daten, die von dem Datenerzeugungsabschnitt 31 zugeführt wird, auf. Außerdem weist der Beurteilungsabschnitt 32 eine Funktion zum Auswählen der Verarbeitung, die der Verarbeitungsabschnitt 33 ausführt, auf Basis der biologischen Daten auf.
Verschiedene Vitaldaten oder biometrische Daten können durch den Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitt 20 und den Datenerzeugungsabschnitt 31 regelmäßig und kontinuierlich erhalten werden; daher kann der Beurteilungsabschnitt 32 diese Vitaldaten oder biometrische Daten für eine individuelle Authentifizierung, ein Management des Zustands des Fahrers oder dergleichen nutzen.
Beispiele für die biologischen Daten, die unter Verwendung von sichtbarem Licht und Infrarotlicht erhalten werden können, umfassen einen Fingerabdruck, einen Handflächenabdruck, die Form einer Vene, eine Pulswelle, eine Atemfrequenz, einen Puls, die Sauerstoffsättigung, einen Blutzuckerspiegel und die Neutralfettkonzentration. Beispiele für die biologischen Daten, die durch ein anderes Mittel erhalten werden können, umfassen einen Gesichtsausdruck, eine Gesichtsfarbe, eine Pupille, einen Stimmenausdruck und die Körpertemperatur. Unter Verwendung von derartigen verschiedenen biologischen Daten kann der Gesundheitszustand des Benutzers zusammenfassend beurteilt werden, was vorzuziehen ist.
Es wird beurteilt, ob mehrere Arten von gemessenen biologischen Daten jeweils einen normalen Wert oder einen anormalen Wert aufweisen; auf Basis der Vielzahl von Beurteilungsergebnissen kann die Verarbeitung bestimmt werden. Alternativ wird der Zustand des Fahrers aus mehreren Arten von gemessenen biologischen Daten beurteilt (beispielsweise wird der Wert des Pulses als hoch, niedrig oder normal beurteilt); auf Basis der Vielzahl von Beurteilungsergebnissen kann die Verarbeitung bestimmt werden. Diese Verfahren weisen einen Vorteil, einen klaren Grund für die erhaltenen Beurteilungsergebnisse, auf.
Die Menge an Merkmalen kann aus den gesamten gemessenen biologischen Daten extrahiert werden, und die Verarbeitung kann aus der Menge an Merkmalen bestimmt werden. Durch ein derartiges Verfahren kann die Beurteilung nicht nur auf Basis der einzelnen biologischen Daten, sondern auch auf Basis einer Korrelation zwischen den mehreren Arten von biologischen Daten leicht ausgeführt werden.
Als Klassifikator oder Identifikator zum Bestimmen der Verarbeitung aus verschiedenen biologischen Daten wird ein maschinelles Lernmodell, das durch maschinelles Lernen gelernt hat, vorzugsweise verwendet. Das maschinelle Lernen wird grob in ein überwachtes maschinelles Lernen, ein unüberwachtes maschinelles Lernen, die Ausreißererkennung und dergleichen klassifiziert.
Beispiele für das überwachte maschinelle Lernen umfassen Nächste-Nachbarn-Klassifikation, Naive Bayes Classifier, Entscheidungsbaum, Support Vector Machine, Random Forest und ein neuronales Netz. Insbesondere ist das neuronale Netz geeignet für ein Verfahren zum Extrahieren der Menge an Merkmalen aus mehreren Arten von Informationen, da das Lernen während des Extrahierens der Menge an Merkmalen auch möglich ist.
Beispiele für ein Verfahren zum Extrahieren der Menge an Merkmalen, das beim unüberwachten maschinellen Lernen verwendet wird, umfassen Hauptkomponentenanalyse (principal component analysis, PCA) und Nichtnegative Matrixfaktorisierung (NMF). Beispiele für den Klassifikator umfassen k-Means-Algorithmus und DBSCAN.
Eine Kombination von einem überwachten maschinellen Lernmodell und einem unüberwachten maschinellen Lernmodell kann zur Beurteilung der erhaltenen mehreren Arten von biologischen Daten verwendet werden. Dabei können als Labels für die Klassifizierungen, die durch das unüberwachte maschinelle Lernmodell klassifiziert werden, Labels verwendet werden, welche bei einem anderen überwachten maschinellen Lernmodell verwendet werden.
Bei der Ausreißererkennung wird erkannt, ob die erhaltenen biologischen Daten oder die Menge an Merkmalen, die aus einer oder mehreren Arten von biologischen Daten erhalten wird, von dem normalen Bereich abweicht oder nicht. Wenn der Ausreißer erkannt wird, setzt man voraus, dass der Zustand des Fahrers von dem normalen Zustand abweicht.
Beispiele für ein Modell zum Erkennen des Ausreißers umfassen Nächste-Nachbarn-Klassifikation, Local Outlier Factor, One Class SVM und Mahalanobis-Abstand. Es ist für die Ausreißererkennung effektiv, multidimensionale Daten, bei denen verschiedene Informationen kombiniert werden, zu verwenden. Indem die Ausreißererkennung auf Basis von mehreren Informationen ausgeführt wird, kann eine falsche Erkennung verhindert werden. Wenn es sich bei den biologischen Daten um eine Information handelt, die sich über die Zeit abhängig von dem Zustand des Benutzers verändert (einen Puls, eine Atemfrequenz oder dergleichen), kann ein Nachbarn-Verfahren mittels eines Sliding-Window, ein Dynamische Zeitnormierungs- (dynamic time warping, DTW-) Verfahren, ein Singular Spectrum Transformation-Verfahren oder dergleichen verwendet werden. Im Falle einer periodisch veränderlichen biologischen Information kann eine Abweichung von einem Prädikationsmodell unter Verwendung von LSTM (Long Short-Term Memory bzw. langes Kurzzeitgedächtnis) oder dergleichen erfasst werden.
Der Beurteilungsabschnitt 32 kann eine Funktion zum Vergleichen einer Information über einen Fingerabdruck, einen Handflächenabdruck oder die Form eines Blutgefäßes, die von dem Datenerzeugungsabschnitt 31 eingegeben wird, mit einer Information über einen Fingerabdruck, einen Handflächenabdruck oder die Form eines Blutgefäßes des Fahrers, die im Voraus gespeichert worden ist, und zum Ausführen der Verarbeitung (Authentifizierungsverarbeitung), um zu beurteilen, ob diese Informationen übereinstimmen oder nicht, aufweisen. Beispiele für das Verfahren, das zur Authentifizierungsverarbeitung verwendet wird, die von dem Beurteilungsabschnitt 32 ausgeführt wird, umfassen ein Verfahren, bei dem der Ähnlichkeitsgrad zwischen zwei verglichenen Bildern verwendet wird, wie z. B. ein Template-Matching-Verfahren oder ein Pattern-Matching-Verfahren. Alternativ kann zur Authentifizierungsverarbeitung eines Fingerabdrucks eine Inferenz, bei der maschinelles Lernen verwendet wird, ausgeführt werden. Dabei wird insbesondere die Authentifizierungsverarbeitung vorzugsweise durch eine Inferenz ausgeführt, bei der ein neuronales Netz verwendet wird.
Der Verarbeitungsabschnitt 33 weist eine Funktion zum Ausführen verschiedener Verarbeitungen gemäß dem Ergebnis des Beurteilungsabschnitts 32 auf.
Wenn beispielsweise ein Fahrer von dem Beurteilungsabschnitt 32 auf Basis der biologischen Information über einen Fingerabdruck, einen Handflächenabdruck, eine Vene oder dergleichen des Fahrers authentifiziert wird, kann der Verarbeitungsabschnitt 33 ein Fahrzeug in einen Zustand versetzen, in dem das Fahrzeug gefahren werden kann (auch als Leerlaufzustand bezeichnet). Zusätzlich kann dann, wenn der Fahrer von dem Beurteilungsabschnitt 32 authentifiziert wird, der Verarbeitungsabschnitt 33 eine Verarbeitung zum Einrichten der inneren Umgebung des Fahrzeugs, die dem Fahrer gefällt, ausführen. Beispielsweise wird vorzugsweise eines oder mehrere von den Folgenden von dem Verarbeitungsabschnitt 33 nach der Authentifizierung ausgeführt: Einstellen der Position des Sitzes, Einstellen der Position des Lenkrades, Einstellen der Richtung des Seitenspiegels und des Rückspiegels, Einstellen der Helligkeit der Beleuchtung, Einstellen der Klimaanlage, Einstellen der Geschwindigkeit und der Häufigkeit des Scheibenwischers, Einstellen der Lautstärke der Audioanlage, Lesen der Wiedergabeliste der Audioanlage und dergleichen.
Wenn der Beurteilungsabschnitt 32 den Wachsamkeitsgrad des Fahrers beurteilt, führt der Verarbeitungsabschnitt 33 eine Verarbeitung gemäß dem Wachsamkeitsgrad aus. Beispielsweise wird die Helligkeit der Beleuchtung in dem Fahrzeug verändert, der Ton wiedergegeben oder ein Duft verteilt, damit die Wachsamkeit des Fahrers gefördert wird. Wenn es beurteilt wird, dass der Fahrer unfähig zum Fahren ist, wird beispielsweise der Fahrmodus des Fahrzeugs in einen automatischen Notfall-Fahrmodus versetzt, die Warnblinkanlage wird eingeschaltet, das Fahrzeug wird an den Standstreifen bewegt, die Polizei, der Rettungsdienst oder ein Versicherungsunternehmen wird gerufen, oder eine andere Verarbeitung wird ausgeführt.
Der Beurteilungsabschnitt 32 kann ferner eine Funktion zum Beurteilen, ob der Fahrer den Alkohol getrunken hat oder nicht, oder ob der Fahrer einen Herzanfall gehabt hat oder nicht, beispielsweise aus den biologischen Daten aufweisen.
Der Beurteilungsabschnitt 32 kann ferner eine Funktion zum ständigen Überwachen, ob der Fahrer das Lenkrad 41 hält oder nicht, aufweisen. In Abhängigkeit von der Art (dem Niveau) des automatischen Fahrens soll man das Lenkrad 41 stets halten. Daher kann dann, wenn der Beurteilungsabschnitt 32 beurteilt, dass der Fahrer das Lenkrad 41 nicht hält, beispielsweise der Verarbeitungsabschnitt 33 eine Verarbeitung zum Mahnen des Fahrers, das Lenkrad 41 zu halten, ausführen.
Der Kranz 42 des Lenkrades 41 dient als Griffabschnitt, den der Fahrer hält, und weist eine Ringform auf. Die Nabe 43 ist mit einer Achse (einem Schaft) verbunden, die sich von dem Fahrzeug erstreckt, und befindet sich in der Mitte des Lenkrades 41. Die Speiche 44 ist ein Abschnitt zum Verbinden des Kranzes 42 mit der Nabe 43. Obwohl die Anzahl der Speichen 44 eins sein kann, sind zwei oder mehr Speichen 44 vorzugsweise enthalten, da sich die Stärke des Lenkrades 41 erhöht. Beispielsweise wird eine Vielzahl von (typischerweise zwei bis vier) Speichen 44 vorzugsweise radial bereitgestellt, wobei sich die Nabe 43 in der Mitte befindet.
Ein Bedienschalter oder ein Bedienfeld (ein Touchscreen) kann an der Nabe 43 und der Speiche 44 bereitgestellt werden.
Der Bedienabschnitt 40 kann, zusätzlich zu dem Lenkrad 41, einen Bedienhebel, wie z. B. einen Säulen-Schalthebel oder einen Schaltwippen-Hebel, einen Bedienhebel, wie z. B. einen Blinker oder einen Scheibenwischer, und dergleichen umfassen.
Dabei wird ein Teil des Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitts 20 vorzugsweise auf einer Oberfläche der Nabe 43 bereitgestellt. Dadurch können Daten zur Authentifizierung durch eine einfache Bedienung, wie z. B. eine Berührung der Oberfläche der Nabe 43 mit einem Finger oder einer Handfläche des Fahrers oder ein Halten des Fingers oder der Handfläche über der Nabe 43, wenn der Fahrer auf das Fahrzeug einsteigt, erhalten werden. Ein Teil des Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitts 20 wird vorzugsweise entlang einer Oberfläche des Kranzes 42 des Lenkrades 41 bereitgestellt. Daher können dann, wenn der Fahrer den Kranz 42 hält, Lichtempfangsdaten über einen Teil der Handfläche des Fahrers erhalten werden.
[Strukturbeispiel 1-1]
5B ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel für das Lenkrad 41 mit dem Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitt 20 darstellt. 5B stellt einen Teil eines Schafts 45 dar, der mit der Nabe 43 verbunden ist.
5B stellt ein Beispiel dar, in dem der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt 20 auf einer Oberfläche der Nabe 43 an der Seite des Fahrers bereitgestellt wird.
Eine vergrößerte Ansicht eines Teils des Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitts 20 wird auf der rechten Seite der 5B dargestellt. In dem Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitt 20 besteht eine Einheit (ein Pixel) aus vier Elementen, nämlich drei Licht emittierenden Elementen 21 und einem Licht empfangenden Element 22, und derartige Pixel sind in einer Matrix angeordnet. Beispielsweise weist jedes der Pixel eine Struktur auf, die drei Arten von Licht emittierenden Elementen 21 für Rot, Grün und Blau und das Licht empfangende Element 22 mit einer Empfindlichkeit gegen sichtbares Licht umfasst. Alternativ kann jedes der Pixel eine Struktur aufweisen, die vier Arten von Licht emittierenden Elementen, d. h. ein Licht emittierendes Element, das Infrarotlicht emittiert, zusätzlich zu den Licht emittierenden Elementen für Rot, Grün und Blau und das Licht empfangende Element 22 mit einer Empfindlichkeit gegen Infrarotlicht oder sowohl gegen Infrarotlicht als auch gegen sichtbares Licht umfasst. Es sei angemerkt, dass das Anordnungsverfahren des Licht emittierenden Elements 21 und des Licht empfangenden Element 22 nicht darauf beschränkt ist und verschiedene Anordnungsverfahren zum Einsatz kommen können.
Beispielsweise kann unter Verwendung des Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitts 20 eine biologische Information, wie z. B. ein Fingerabdruck, ein Handflächenabdruck oder die Form einer Vene, erhalten werden und die Authentifizierung kann ausgeführt werden. 5C stellt einen Zustand dar, in dem ein Zeigefinger einer Hand 35 den Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitt 20 berührt. 5D stellt einen Zustand dar, in dem eine Handfläche der Hand 35 über dem Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitt 20 gehalten wird.
Der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt 20, der in der Nabe 43 bereitgestellt wird, kann eine Funktion zum Anzeigen eines Bildes und eine Funktion zum Erfassen der Berührungsbedienung oder der Gestenbedienung aufweisen. Beispielsweise kann der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt 20 als Touchscreen dienen. Daher können verschiedene Informationen auf dem Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitt 20 angezeigt werden. Beispielsweise kann der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt 20 auch als Anzeigeabschnitt eines Navigationssystems verwendet werden.
[Strukturbeispiel 1-2]
6 stellt ein Beispiel dar, in dem die Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitte entlang Oberflächen der Speichen 44 bereitgestellt werden.
Unter den drei Speichen 44 in 6 wird die Speiche 44 auf der unteren Seite mit einem Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitt 20b bereitgestellt, die Speiche 44 auf der linken Seite wird mit einer Vielzahl von Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitten 20c bereitgestellt, und die Speiche 44 auf der rechten Seite wird mit einer Vielzahl von Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitten 20d bereitgestellt. Es sei angemerkt, dass die Anzahl von Speichen 44 und die Anzahl von Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitten nicht darauf beschränkt sind und je nach dem Zweck angemessen geändert werden können.
Der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt 20b, der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt 20c und der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt 20d weisen jeweils eine Struktur auf, bei der auf ähnliche Weise wie bei dem Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitt 20 die Licht emittierenden Elemente und die Licht empfangenden Elemente nebeneinander angeordnet sind.
Beispielsweise kann unter Verwendung des Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitts 20b eine Information über einen Fingerabdruck eines Fahrers erhalten werden, und die Authentifizierung kann mit der Information ausgeführt werden. 6 stellt einen Zustand dar, in dem ein Finger der Hand 35 über dem Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitt 20b gehalten wird.
Der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt 20c und der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt 20d dienen jeweils vorzugsweise als Berührungssensor. Indem der Fahrer den Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitt 20c, den Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitt 20d und dergleichen berührt, kann er ein Navigationssystem, ein Audiosystem, ein Anrufsystem und dergleichen in dem Fahrzeug bedienen. Außerdem kann eine Struktur zum Einsatz kommen, bei der verschiedene Bedienungen möglich sind, wie z. B. Einstellen eines Rückspiegels, Einstellen eines Seitenspiegels, Ein- oder Ausschalten einer Innenbeleuchtung, Einstellen der Leuchtdichte und Auf- oder Zumachen eines Fensters.
Der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt 20b, der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt 20c und der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt 20d umfassen jeweils vorzugsweise ein Licht emittierendes Element, das sichtbares Licht emittiert. Alternativ können sowohl ein Licht emittierendes Element, das sichtbares Licht emittiert, als auch ein Licht emittierendes Element, das Infrarotlicht emittiert, bereitgestellt werden. Folglich kann auch in der Nacht die Position des Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitts dem Fahrer gezeigt werden. Alternativ kann ein unebener Abschnitt zum Zeigen der Position des Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitts an der Oberfläche des Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitts 20b, des Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitts 20c und des Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitts 20d oder in der Nähe davon bereitgestellt werden.
[Strukturbeispiel 1-3]
7A stellt ein Beispiel dar, in dem ein Licht emittierender und Licht empfangender Abschnitt 20a entlang der Oberfläche des Kranzes 42 mit einer Ringform bereitgestellt wird. Der Kranz 42 wird derart verarbeitet, dass eine dem Fahrer zugewandte Oberfläche flach ist, und der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt 20a wird entlang der flachen Oberfläche bereitgestellt.
Eine vergrößerte Ansicht eines Teils des Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitts 20a wird auf der rechten Seite der 7A dargestellt. In dem Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitt 20a sind die Licht emittierenden Elemente 21 und die Licht empfangenden Elemente 22 in einer Matrix angeordnet. Es sei angemerkt, dass das Anordnungsverfahren des Licht emittierenden Elements 21 und des Licht empfangenden Elements 22 nicht darauf beschränkt ist und verschiedene Anordnungsverfahren zum Einsatz kommen können. Beispielsweise können wie in dem Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitt 20 mehrere Arten von Licht emittierenden Elementen, die sichtbares Licht emittieren, enthalten sein.
7B stellt einen Zustand dar, in dem ein Fahrer den Kranz 42 mit seiner linken Hand 35L und seiner rechten Hand 35R hält. Dabei emittiert das Licht emittierende Element 21 Licht, und das Licht empfangende Element 22 empfängt das Licht, wodurch ein Bild eines Teils der Handflächen der linken Hand 35L und der rechten Hand 35R des Fahrers aufgenommen werden kann. Da der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt 20a eine ringförmige Oberseitenform aufweist wie die Oberfläche des Kranzes 42, kann die Abbildung stets durchgeführt werden, auch wenn die linke Hand 35L und die rechte Hand 35R eine beliebige Position des Kranzes 42 halten.
Der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt 20a wird auf einer Oberfläche des Kranzes 42 auf der Seite des Fahrers bereitgestellt, und daher ist der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt 20a im Blickfeld des Fahrers positioniert. Indem dabei ein Licht emittierendes Element, das Infrarotlicht emittiert, als Licht emittierendes Element 21 verwendet wird, kann die Abbildung durchgeführt werden, ohne dass der Fahrer die Blendung fühlt.
Es sei angemerkt, dass das Licht emittierende Element 21 ein Licht emittierendes Element sein kann, das sichtbares Licht emittiert, wobei es in diesem Fall wichtig ist, die Emissionsleuchtdichte bei der Abbildung auf ein Niveau zu verringern, bei dem der Fahrer keine Blendung fühlt. Beispielsweise ist die Emissionsleuchtdichte des Licht emittierenden Elements 21 vorzugsweise niedriger in der Nacht als am Tage.
8A stellt ein Beispiel für eine schematische Querschnittsansicht des Kranzes 42 dar.
Der Kranz 42 umfasst ein Bauelement 42a und ein Bauelement 42b. Das Bauelement 42b weist eine Lichtdurchlässigkeit auf. Der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt 20a ist innerhalb des Kranzes 42 positioniert und wird entlang einem Teil des Bauelements 42b bereitgestellt. Der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt 20a kann Licht 25 über das lichtdurchlässige Bauelement 42b emittieren. Reflexionslicht 25r, das von einem Gegenstand reflektiert wird, fällt über das Bauelement 42b in den Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitt 20a ein.
Hier ist in 8A ein Teil einer Oberfläche des Bauelements 42b (einer Oberfläche, die eine Hand berührt) flach. Daher kann eine Abbildungsoberfläche flach sein, so dass ein Bild mit geringen Verzerrungen aufgenommen werden, wenn ein Bild eines Fingerabdrucks, eines Handflächenabdrucks, der Form eines Blutgefäßes oder dergleichen, welches zur Authentifizierung verwendet wird, aufgenommen wird.
Wie in 8B dargestellt, kann die Oberfläche eine gekrümmte Oberfläche sein. Dementsprechend kann der Querschnitt des Kranzes 42 ringförmig sein, und daher kann der Fahrer im Vergleich zu dem Fall, in dem der Kranz den flachen Abschnitt aufweist, ohne Unbehagen leicht das Lenkrad halten. Ein Teil des Bauelements 42b kann ferner als Linse dienen.
Wie in 8A und 8B dargestellt, wird der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt 20a vorzugsweise an einer flachen Oberfläche angebracht. Daher muss der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt 20a nicht flexibel sein, was zu geringeren Herstellungskosten führt.
[Strukturbeispiel 1-4]
Das in 9A dargestellte Lenkrad 41 ist ein Beispiel, in dem der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt 20a entlang der äußeren Peripherie des Kranzes 42 bereitgestellt wird.
9B ist eine schematische Querschnittsansicht des Kranzes 42 an einer in 9A dargestellten Schnittfläche A. 9B ist im Wesentlichen gleich wie eine Darstellung, die durch Drehen der 8A im Uhrzeigersinn um 90° erhalten wird.
Bei der in 9A und 9B dargestellten Struktur wird der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt 20a mit einer Streifenform entlang dem Bauelement 42b angebracht. Der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt 20a muss an einer gekrümmten Oberfläche angebracht werden und ist daher vorzugsweise flexibel. Beispielsweise wird vorzugsweise ein organisches Harz für eine Basis verwendet, die das Licht emittierende Element 21 und das Licht empfangende Element 22 in dem Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitt 20a stützt. Alternativ kann ein Glas oder dergleichen, das dünn genug ist, um eine Flexibilität aufzuweisen, für die Basis verwendet werden.
[Strukturbeispiel 1-5]
9C stellt ein Beispiel für das Lenkrad 41 dar, in dem der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt 20a auf einem großen Teil der Oberfläche des Kranzes 42 bereitgestellt wird.
9D ist eine schematische Querschnittsansicht des Kranzes 42. Der Kranz 42 umfasst das Bauelement 42a und das Bauelement 42b. Das Bauelement 42a ist auf der Rückflächenseite des Kranzes 42 (auf der Seite, die der Seite des Fahrers entgegengesetzt) positioniert. Der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt 20a wird entlang einer Innenfläche des Bauelements 42b bereitgestellt. Die Innenfläche des Bauelements 42b ist eine gekrümmte Oberfläche, die keine abwickelbare Fläche ist (eine dreidimensionale gekrümmte Oberfläche), und die Licht emittierende und Licht empfangende Oberfläche des Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitts 20a bildet auch eine dreidimensional gekrümmte Oberfläche. Daher ist in dem Fall, in dem der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt 20a an der Innenfläche des Bauelements 42a angebracht wird, der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt 20a vorzugsweise dehn- und zusammenziehbar. Beispielsweise wird vorzugsweise ein elastisches Material, wie z. B. ein Gummi, für die Basis verwendet, die das Licht emittierende Element 21 und das Licht empfangende Element 22 in dem Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitt 20a stützt.
Mit der in 9C dargestellten Struktur kann die Fläche, die die Abbildung durchführen kann, vergrößert werden, so dass die Abbildungsempfindlichkeit erhöht werden kann. In dem Fall, in dem beispielsweise eine Pulswelle aus einer zeitabhängigen Änderung des Reflexionsgrads der Haut geschätzt wird, ist eine höhere Empfindlichkeit vorzuziehen, da die Messgenauigkeit erhöht wird. Ein Bild eines Fingerabdrucks, eines Handflächenabdrucks, der Form eines Blutgefäßes oder dergleichen, welches zur Authentifizierung verwendet wird, kann in einem großen Bereich aufgenommen werden; daher kann die Authentifizierungsgenauigkeit erhöht werden.
[Strukturbeispiel 1-6]
Das in 10A dargestellte Lenkrad 41 ist ein Beispiel, in dem die äußere Form des Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitts 20, der an der Nabe 43 bereitgestellt wird, im Wesentlichen gleich wie diejenige der Nabe 43 (hier kreisförmig) ist. Wenn auf diese Weise der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt 20 ungefähr in dem gesamten Bereich der Oberfläche der Nabe 43 bereitgestellt wird, kann das Design im Vergleich zu dem Fall, in dem der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt 20 eine rechteckige Form aufweist, fortgeschritten sein.
10B stellt einen Zustand dar, in dem eine Handfläche der Hand 35 über dem Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitt 20 gehalten wird.
Die Oberfläche der Nabe 43 kann gekrümmt sein. Dabei kann, wie das in 8B dargestellte Bauelement 42b, ein lichtdurchlässiges Schutzbauelement, das die Licht emittierende und Licht empfangende Oberfläche bedeckt, eine gekrümmte Oberfläche aufweisen, und die Licht emittierende und Licht empfangende Oberfläche des Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitts 20 kann flach sein. Alternativ kann die Licht emittierende und Licht empfangende Oberfläche des Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitts 20 gekrümmt sein. Dabei kann die Licht emittierende und Licht empfangende Oberfläche des Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitts 20 eine abwickelbare Fläche oder eine dreidimensional gekrümmte Oberfläche sein.
10C stellt ein Beispiel für den Fall dar, in dem der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt 20 derart bereitgestellt wird, um die Oberfläche der Nabe 43 mit einer vertikal asymmetrischen Form zu bedecken. Der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt wird nicht nur auf der Oberfläche der Nabe 43 auf der Seite des Fahrers, sondern auch auf der Seitenfläche der Nabe 43 bereitgestellt.
10D ist eine Abwicklungsansicht eines Anzeigefeldes 70, das für den in 10C dargestellten Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitt 20 verwendet werden kann. Das Anzeigefeld 70 umfasst einen Anzeigebereich 71a im mittleren Abschnitt, auf deren allen Seiten Anzeigebereiche 71b bis 71 e jeweils mit einer rechteckigen Form bereitgestellt werden. Eine Treiberschaltung 72x und eine Treiberschaltung 72y sind mit den Anzeigebereichen 71b bis 71 e verbunden. Die Anzeigebereiche 71c bis 71 e werden mit drei Löchern 73 bereitgestellt, die die Speichen 44 passieren.
In den Strukturbeispielen 1-3 bis 1-6 wird der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt jeweils in dem Kranz 42 und der Nabe 43 bereitgestellt, so dass sich eine Information, die in dem Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitt 20a in dem Kranz 42 erhalten wird, und eine Information, die in dem Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitt 20 in der Nabe 43 erhalten wird, voneinander unterscheiden können. Beispielsweise erhält der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt 20 ein Bild zur Authentifizierung als Information, und der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt 20a erhält eine zeitabhängige Änderung des Reflexionsgrads der Haut als Information. Dabei muss der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt 20 ein Bild mit hoher Definition aufnehmen, und daher werden die Licht empfangenden Elemente 22 mit hoher Dichte angeordnet. Im Gegensatz dazu muss der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt 20a kein Bild mit hoher Definition aufnehmen, und daher sind die Licht empfangenden Elemente 22 mit niedrigerer Dichte als in dem Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitt 20 angeordnet. Auf diese Weise kann die Struktur des Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitts gemäß einer zu erhaltenden Information geändert werden.
Obwohl in 10A und 10B der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt 20a in dem Kranz 42 die gleiche Struktur wie diejenige in 7A und dergleichen aufweist, ist die Struktur nicht darauf beschränkt, und die in 9A oder 9C dargestellte Struktur kann zum Einsatz kommen.
Obwohl die Fälle vorstehend beschrieben worden sind, in denen der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt 20 in dem Kranz 42 in der Umfangsrichtung des Kranzes kontinuierlich bereitgestellt wird, weist der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt 20 nicht notwendigerweise eine kontinuierliche Ringform auf und kann eine kreisbogenähnliche Oberseitenform entlang der Oberfläche des Kranzes 42 aufweisen. Das heißt, dass in der Umfangsrichtung des Kranzes 42 ein Teil bestehen kann, in dem der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt 20 nicht bereitgestellt wird. Alternativ kann eine Vielzahl von Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitten 20 entlang der Oberfläche des Kranzes 42 bereitgestellt werden. In diesem Fall kann eine Vielzahl von Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitten 20 derart angeordnet sein, dass zwei benachbarte Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitte 20 einander überlappen, damit der Licht emittierende und Licht empfangende Bereich in der Umfangsrichtung des Kranzes 42 kontinuierlich ist.
[Strukturbeispiel des Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitts]
Ein Strukturbeispiel eines Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitts mit zwei oder mehr Licht emittierenden Elementen wird nachstehend beschrieben. In dem nachstehend beispielhaft beschriebenen Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitt können die Licht emittierenden Elemente nicht nur als Lichtquelle zum Aufnehmen eines Bildes, sondern auch zum Anzeigen eines Bildes verwendet werden. Das heißt, dass der nachstehend beispielhaft beschriebene Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt auch als Anzeigeabschnitt dient. Ein derartiger Licht emittierender und Licht empfangender Abschnitt kann als Licht emittierender und Licht empfangender Abschnitt 20, Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitte 20a bis 20d und dergleichen verwendet werden.
10E bis 10G sind jeweils eine vergrößerte Ansicht des Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitts.
Der in 10E dargestellte Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt umfasst ein Licht emittierendes Element 21B, das blaues Licht emittiert, ein Licht emittierendes Element 21IR, das Infrarotlicht emittiert, und das Licht empfangende Element 22. Das Licht empfangende Element 22 ist ein photoelektrisches Umwandlungselement mit einer Empfindlichkeit mindestens gegen Infrarotlicht. Das Licht empfangende Element 22 kann auch eine Empfindlichkeit gegen blaues Licht und Infrarotlicht aufweisen.
Der in 10E dargestellte Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt kann ein blaues Bild anzeigen, blaues Licht emittieren und dergleichen. Blaues Licht ist vorzuziehen, da die Blendung mit geringerer Wahrscheinlichkeit empfunden wird und das Fahren mit geringerer Wahrscheinlichkeit auch in der Nacht gehindert wird. Es sei angemerkt, dass das Licht emittierende Element, das sichtbares Licht emittiert und in dem Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitt bereitgestellt wird, nicht auf ein Licht emittierendes Element, das blaues Licht emittiert, beschränkt ist und ein Licht emittierendes Element sein kann, das Licht in einer anderen Farbe, wie z. B. rot oder grün, emittiert.
Der in 10F dargestellte Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt umfasst ein Licht emittierendes Element 21R, das rotes Licht emittiert, ein Licht emittierendes Element 21G, das grünes Licht emittiert, das Licht emittierende Element 21B, das blaues Licht emittiert, das Licht emittierende Element 21IR, das Infrarotlicht emittiert, und das Licht empfangende Element 22. Das Licht empfangende Element 22 ist ein photoelektrisches Umwandlungselement mindestens mit einer Empfindlichkeit gegen Infrarotlicht. Das Licht empfangende Element 22 kann ferner eine Empfindlichkeit gegen Licht von mindestens einem von Rot, Blau und Grün aufweisen.
Der in 10F dargestellte Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt kann ein Vollfarbbild anzeigen. Auch in einem Zustand, in dem kein Bild angezeigt wird, d. h. kein sichtbares Licht von dem Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitt emittiert wird, kann ein Bild unter Verwendung von Infrarotlicht aufgenommen werden.
Der in 10G dargestellte Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt umfasst das Licht emittierende Element 21R, das rotes Licht emittiert, das Licht emittierende Element 21G, das grünes Licht emittiert, das Licht emittierende Element 21 B, das blaues Licht emittiert, und das Licht empfangende Element 22. Das Licht empfangende Element 22 weist eine Empfindlichkeit gegen mindestens eines von Rot, Blau und Grün auf.
Der in 10G dargestellte Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt weist eine Funktion zum Aufnehmen eines Bildes unter Verwendung von sichtbarem Licht, nicht Infrarotlicht, als Lichtquelle auf. Außerdem kann ein Vollfarbbild angezeigt werden. Da das Licht emittierende Element 21IR nicht bereitgestellt wird, können im Vergleich zu der 10F die Pixel mit hoher Dichte angeordnet werden und kann ein Bild mit höherer Definition aufgenommen werden. Alternativ kann, da die Fläche des Licht empfangenden Elements vergrößert werden kann, die Empfindlichkeit des Licht empfangenden Elements erhöht werden. Alternativ kann, da die Fläche jedes Licht emittierenden Elements vergrößert werden kann, die Emissionsleuchtdichte erhöht werden.
[Beispiel für ein Betriebsverfahren]
Ein Beispiel für ein Betriebsverfahren der Fahrzeugsteuervorrichtung 10 einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend beschrieben.
11 ist ein Flussdiagramm des Betriebs der Fahrzeugsteuervorrichtung 10. Das Flussdiagramm in 11 umfasst Schritte S0 bis S6.
Im Schritt S0 wird zuerst der Betrieb gestartet.
Im Schritt S1 werden Lichtempfangsdaten in dem Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitt 20 oder dergleichen erhalten. Insbesondere emittiert das Licht emittierende Element 21 Licht, das Licht empfangende Element 22 empfängt das Licht, und die Leseschaltung 24 liest die Lichtempfangsdaten. Im Schritt S1 können die Lichtempfangsdaten von der Leseschaltung 24 an den Steuerabschnitt 30 ausgegeben werden.
Im Schritt S2 extrahiert der Datenerzeugungsabschnitt 31 biologische Daten. Insbesondere erzeugt der Datenerzeugungsabschnitt 31 erforderliche biologische Daten aus den Lichtempfangsdaten, die von dem Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitt 20 zugeführt werden. Beispielsweise können Vitaldaten, wie z. B. Wellenformdaten einer Pulswelle, eine Herzfrequenz, ein Puls, eine Blutsauerstoffsättigung, ein Blutdruck, das Stressniveau, ein Blutzuckerspiegel, die Körpertemperatur, die Neutralfettkonzentration oder die Blutalkoholkonzentration, erzeugt werden. Außerdem können biometrische Daten, wie z. B. ein Fingerabdruck, ein Handflächenabdruck oder die Form eines Blutgefäßes, als biologische Daten erzeugt werden.
Im Schritt S3 beurteilt der Beurteilungsabschnitt 32, ob eine Verarbeitung ausgeführt wird oder nicht. Wenn die Verarbeitung ausgeführt wird, wird der Vorgang in den Schritt S4 versetzt. Wenn die Verarbeitung nicht ausgeführt wird, kehrt der Vorgang zu dem Schritt S1 zurück.
Im Schritt S3 kann der Beurteilungsabschnitt 32 auf Basis der vorstehenden biologischen Daten ein Urteil abgeben. Der Beurteilungsabschnitt 32 kann auf Basis der zwei oder mehr Arten der biologischen Daten ein Urteil abgeben.
Im Schritt S4 führt der Verarbeitungsabschnitt 33 die Verarbeitung aus.
Im Schritt S5 wird es beurteilt, ob der Vorgang beendet wird oder nicht. Wenn der Vorgang auf Basis der in dem Verarbeitungsabschnitt 33 ausgeführten Verarbeitung beendet wird, wird der Vorgang in den Schritt S6 versetzt und beendet. Wenn der Vorgang nicht beendet wird (wenn der Vorgang fortgesetzt wird), kehrt der Vorgang zu dem Schritt S1 zurück.
Das Vorstehende ist die Beschreibung eines Beispiels für das Betriebsverfahren.
In dem Beispiel für das Betriebsverfahren können verschiedene Daten als biologische Daten verwendet werden, die zur Beurteilung in dem Beurteilungsabschnitt 32 verwendet werden können. Des Weiteren werden vielfältige Verarbeitungen auf Basis der Beurteilung in dem Beurteilungsabschnitt 32 in dem Verarbeitungsabschnitt 33 ausgeführt. Nachstehend wird ein Beispiel dafür beschrieben.
12 ist ein Flussdiagramm, das sich auf einen Vorgang bezieht, in dem eine Authentifizierungsverarbeitung auf Basis der biometrischen Daten ausgeführt wird, um das Fahrzeug in einen fahrbereiten Zustand (Leerlaufzustand) zu versetzen. In dem Flussdiagramm in 12 sind die Schritte S2 bis S4 in 11 durch die Schritte S12 bis S14 ersetzt.
Im Schritt S12 werden in dem Datenerzeugungsabschnitt 31 Abbildungsdaten über einen Fingerabdruck, einen Handflächenabdruck, die Form einer Vene oder dergleichen als biometrische Daten extrahiert.
Im Schritt S13 wird eine Authentifizierungsverarbeitung ausgeführt. Beispielsweise wird die Information über den Fingerabdruck, den Handflächenabdruck oder die Form einer Vene, die im Schritt S12 erhalten wird, mit einer biologischen Information des Fahrers, die im Voraus eingetragen worden ist, verglichen, und es wird beurteilt, ob sie miteinander übereinstimmen oder nicht. Die Beurteilung kann durch ein Authentifizierungsverfahren, bei dem kein maschinelles Lernmodell verwendet wird, wie z. B. ein Pattern-Matching-Verfahren, oder eine Authentifizierung, bei der ein maschinelles Lernmodell verwendet wird, ausgeführt werden. Wenn es authentifiziert wird (eine Authentifizierung OK ist), wird der Vorgang in den Schritt S14 versetzt. Wenn es nicht authentifiziert wird, kehrt der Vorgang zu dem Schritt S1 zurück.
Wenn es im Schritt S13 nicht authentifiziert wird, können aufgrund der Möglichkeit des Diebstahls Sicherheitsmaßnahmen getroffen werden, wie z. B. Ertönen des Warntons, Rufen der Polizei und Mitteilen des Standorts und eines Bildes des Diebs und Verschließen der Türen des Fahrzeugs, um die Flucht zu verhindern.
Im Schritt S14 kann das Fahrzeug in einen fahrbereiten Zustand (Leerlaufzustand) versetzt werden. Zudem kann die vorstehende Verarbeitung ausgeführt werden, um die innere Umgebung des Fahrzeugs, die dem Fahrer gefällt, einzurichten.
Das Vorstehende ist die Beschreibung des in 12 gezeigten Flussdiagramms.
13 ist ein Flussdiagramm eines Vorgangs, in dem die Wachsamkeit des Fahrers beurteilt wird und dann, wenn der Fahrer schläfrig das Fahrzeug fahren könnte, der Fahrer gewarnt wird. In dem Flussdiagramm in 13 sind die Schritte S2 bis S4 in 11 durch die Schritte S22 bis S24 ersetzt.
Im Schritt S22 wird in dem Datenerzeugungsabschnitt 31 eine Herzfrequenz als Vitaldaten extrahiert.
Im Schritt S23 beurteilt der Beurteilungsabschnitt 32 auf Basis einer Änderung der Herzfrequenz, ob der Wachsamkeitsgrad niedriger als oder gleich einem bestimmten Niveau ist. Wenn der Wachsamkeitsgrad niedriger als oder gleich einem bestimmten Niveau ist, wird der Vorgang in den Schritt S24 versetzt. Im Gegensatz dazu kehrt der Vorgang dann, wenn der Wachsamkeitsgrad höher als ein bestimmtes Niveau ist, zu dem Schritt S1 zurück.
Beispielsweise kann der Beurteilungsabschnitt 32 den Wachsamkeitsgrad des Fahrers aus einem verspäteten Herzfrequenz, einer Veränderung der Schwankungen der Herzfrequenz oder dergleichen schätzen.
Im Schritt S24 führt der Verarbeitungsabschnitt 33 die Warnverarbeitung gegen den Fahrer aus. Bei der Warnverarbeitung wird der Sehsinn, der Hörsinn, der Tastsinn oder der Geruchssinn des Fahrers stimuliert, wodurch der Fahrer eine Abnahme seines Wachsamkeitsgrads wahrnehmen kann oder die Wachsamkeit des Fahrers gefördert werden kann. Spezifische Beispiele für die Verarbeitung in dem Verarbeitungsabschnitt 33 umfassen das Wiedergeben von Ton, das Erhöhen der Lautstärke, das Schwingen eines Sitzes, eines Sicherheitsgurts, eines Lenkrades oder dergleichen, das Ändern der Leuchtdichte im Fahrzeug, das Öffnen des Fensters und das Verbreiten eines Dufts aus einem Duftspender bzw. Aroma Diffusor.
Das Vorstehende ist die Beschreibung des Flussdiagramms in 13.
Wenn der Wachsamkeitsgrad zu hoch ist, kann es beurteilt werden, dass sich der Fahrer im Aufgeregtheit befindet; daher kann eine Verarbeitung ausgeführt werden, bei der der Fahrer seine Aufgeregtheit wahrnimmt oder der Fahrer beruhigt wird.
Wie vorstehend beschrieben, kann die Fahrzeugsteuervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verschiedene körperliche Zustände eines Fahrers oder deren Änderung aus Vitaldaten überwachen, die in einem Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitt erhalten werden können. Zudem können gemäß dem Zustand des Fahrers verschiedene Verarbeitungen ausgeführt werden, damit der Fahrer kontinuierlich mit Sicherheit das Fahrzeug fahren kann oder die Gefahr vermeiden kann.
Mindestens ein Teil dieser Ausführungsform kann in geeigneter Kombination mit beliebigen der anderen Ausführungsformen implementiert werden, die in dieser Beschreibung beschrieben werden.
(Ausführungsform 2)
Bei dieser Ausführungsform werden Strukturbeispiele und Anwendungsbeispiele eines mehrschichtigen Panels, das eine Ausführungsform eines leicht zu vergrößernden Anzeigefeldes ist, anhand von Zeichnungen beschrieben.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Anzeigefeld, das vergrößert werden kann, indem eine Vielzahl von Anzeigefeldern derart angeordnet wird, dass sie einander teilweise überlappen. Mindestens ein Anzeigefeld auf der Anzeigeflächenseite (auf der oberen Seite) von zwei einander überlappenden Anzeigefeldern umfasst einen Bereich, der einem Anzeigeabschnitt benachbart ist und sichtbares Licht durchlässt. Ein Pixel eines Anzeigefeldes, das auf der unteren Seite positioniert ist, und der für sichtbares Licht durchlässige Bereich des Anzeigefeldes, das auf der oberen Seite positioniert ist, werden derart bereitgestellt, dass sie einander überlappen. Dadurch können die zwei überlappenden Anzeigefelder ein nahtloses und kontinuierliches Bild anzeigen, wenn von der Anzeigeflächenseite (in einer Planansicht) gesehen wird.
Beispielsweise ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein mehrschichtiges Panel, das ein erstes Anzeigefeld und ein zweites Anzeigefeld umfasst. Das erste Anzeigefeld umfasst einen ersten Bereich, und der erste Bereich umfasst ein erstes Pixel und ein zweites Pixel. Das zweite Anzeigefeld umfasst einen zweiten Bereich, einen dritten Bereich und einen vierten Bereich. Der zweite Bereich umfasst ein drittes Pixel, der dritte Bereich weist eine Funktion zum Durchlassen von sichtbarem Licht auf, und der vierte Bereich weist eine Funktion zum Blockieren von sichtbarem Licht auf. Das zweite Pixel des ersten Anzeigefeldes und der dritte Bereich des zweiten Anzeigefeldes umfassen einen Bereich, in dem sie einander überlappen. Das Öffnungsverhältnis des zweiten Pixels ist vorzugsweise höher als das Öffnungsverhältnis des ersten Pixels.
Für das erste Anzeigefeld und/oder das zweite Anzeigefeld kann die Anzeigeeinrichtung, die vorstehend beispielhaft beschrieben worden ist und ein Licht emittierendes Element und ein Licht empfangendes Element umfasst, verwendet werden. Mit anderen Worten: Mindestens eines von dem ersten Pixel, dem zweiten Pixel und dem dritten Pixel umfasst ein Licht emittierendes Element und ein Licht empfangendes Element.
Konkret können beispielsweise die folgenden Strukturen verwendet werden.
[Strukturbeispiel 1]
[Anzeigefeld]
14A ist eine schematische Draufsicht auf ein Anzeigefeld 500, das in einer Anzeigeeinrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist.
Das Anzeigefeld 500 umfasst einen Anzeigebereich 501 sowie einen für sichtbares Licht durchlässigen Bereich 510 und einen Bereich 520 mit einem für sichtbares Licht undurchlässigen Abschnitt, welche an den Anzeigebereich 501 angrenzen. In dem in 18A dargestellten Beispiel wird das Anzeigefeld 500 mit einer FPC (einer flexiblen gedruckten Schaltung, flexible printed circuit) 512 bereitgestellt.
Hier kann ein Bild auf dem Anzeigebereich 501 angezeigt werden, auch wenn das einzige Anzeigefeld 500 verwendet wird. Ferner kann ein Bild durch den Anzeigebereich 501 aufgenommen werden, auch wenn das einzige Anzeigefeld 500 verwendet wird.
In dem Bereich 510 können beispielsweise ein Paar von Substraten, die in dem Anzeigefeld 500 enthalten sind, ein Dichtungsmittel zum Abdichten des Anzeigeelements, das zwischen dem Paar von Substraten liegt, und dergleichen bereitgestellt werden. Dabei werden für Bauelemente, die in dem Bereich 510 bereitgestellt werden, Materialien verwendet, die sichtbares Licht durchlassen.
In dem Bereich 520 wird beispielsweise eine Leitung bereitgestellt, die elektrisch mit den in dem Anzeigebereich 501 enthaltenen Pixeln verbunden ist. Zusätzlich zu der Leitung können auch Treiberschaltungen (z. B. eine Abtastleitungstreiberschaltung und eine Signalleitungstreiberschaltung) zum Ansteuern der Pixel und eine Schaltung, wie z. B. eine Schutzschaltung, bereitgestellt werden. Der Bereich 520 umfasst einen Bereich, in dem ein Anschluss, der elektrisch mit der FPC 512 verbunden ist (auch als Verbindungsanschluss bezeichnet), eine Leitung, die elektrisch mit dem Anschluss verbunden ist, und dergleichen bereitgestellt werden.
Bezüglich der spezifischen Beschreibung eines Querschnittsstrukturbeispiels oder dergleichen des Anzeigefeldes kann auf die anderen Ausführungsformen Bezug genommen werden.
[mehrschichtiges Panel]
Ein mehrschichtiges Panel 550 einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine Vielzahl der vorstehenden Anzeigefelder 500. 14B ist eine schematische Draufsicht auf das mehrschichtige Panel 550, das drei Anzeigefelder umfasst.
Nachstehend werden den Bezugsnummern Buchstaben hinzugefügt, um die Anzeigefelder, gleiche Komponenten, die in den Anzeigefeldern enthalten sind, oder gleiche Komponenten, die in Zusammenhang mit den Anzeigefeldern stehen, voneinander zu unterscheiden. Sofern nicht anders festgelegt, wird den Bezugsnummern für ein Anzeigefeld von einer Vielzahl von einander teilweise überlappenden Anzeigefeldern, welches auf der tiefsten Seite (der Seite, die der Seite der Anzeigefläche entgegengesetzt ist) platziert ist, dessen Komponenten und dergleichen, die Buchstabe „a“ hinzugefügt, und „b“ oder Buchstaben nach „b“ wird/werden den Bezugsnummern für ein oder mehrere darüber in der Reihenfolge platzierten Anzeigefeldern, deren Komponenten und dergleichen in alphabetischer Reihenfolge von der Unterseite an hinzugefügt. Außerdem werden, sofern nicht anders festgelegt, keine Buchstaben hinzugefügt, wenn in der Beschreibung einer Struktur, bei der eine Vielzahl von Anzeigefeldern enthalten ist, ein gemeinsamer Teil der Anzeigefelder, von deren Komponenten und dergleichen beschrieben wird.
Das in 14B dargestellte mehrschichtige Panel 550 umfasst ein Anzeigefeld 500a, ein Anzeigefeld 500b und ein Anzeigefeld 500c.
Das Anzeigefeld 500b wird derart platziert, dass ein Teil des Anzeigefeldes 500b über einer oberen Seite (der Anzeigeflächenseite) des Anzeigefelds 500a angeordnet ist. Insbesondere wird das Anzeigefeld 500b derart platziert, dass sich ein Anzeigebereich 501a des Anzeigefeldes 500a mit einem für sichtbares Licht durchlässigen Bereich 510b des Anzeigefeldes 500b überlappt und dass sich der Anzeigebereich 501a des Anzeigefeldes 500a nicht mit einem für sichtbares Licht undurchlässigen Bereich 520b des Anzeigefeldes 500b überlappt.
Des Weiteren wird das Anzeigefeld 500c derart platziert, dass ein Teil des Anzeigefeldes 500c über einer oberen Seite (der Anzeigeflächenseite) des Anzeigefeldes 500b angeordnet ist. Insbesondere wird das Anzeigefeld 500c derart platziert, dass ein Anzeigebereich 501b des Anzeigefeldes 500b mit einem für sichtbares Licht durchlässigen Bereich 510c des Anzeigefeldes 500c überlappt und dass sich der Anzeigebereich 501b des Anzeigefeldes 500b nicht mit einem für sichtbares Licht undurchlässigen Bereich 520c des Anzeigefeldes 500c überlappt.
Der für sichtbares Licht durchlässige Bereich 510b überlappt den Anzeigebereich 501a; daher kann man den gesamten Anzeigebereich 501a von der Seite der Anzeigefläche visuell wahrnehmen. In ähnlicher Weise kann man auch den gesamten Anzeigebereich 501b von der Seite der Anzeigefläche visuell wahrnehmen, wenn der Bereich 510c den Anzeigebereich 501b überlappt. Daher kann ein Bereich, in dem der Anzeigebereich 501a, der Anzeigebereich 501b und Anzeigebereich 501c nahtlos angeordnet sind, als Anzeigebereich 551 des mehrschichtigen Panels 550 dienen.
Der Anzeigebereich 551 des mehrschichtigen Panels 550 kann um die Anzahl von Anzeigefeldern 500 vergrößert werden. Dabei kann der gesamte Anzeigebereich 551 als Abbildungsbereich dienen, indem Anzeigefelder jeweils mit einer Abbildungsfunktion (d. h. Anzeigefelder, die Pixel jeweils mit einem Licht emittierenden Element und einem Licht empfangenden Element umfassen) als alle Anzeigefelder 500 verwendet werden.
Es sei angemerkt, dass, ohne darauf beschränkt zu sein, ein Anzeigefeld mit einer Abbildungsfunktion und ein Anzeigefeld ohne Abbildungsfunktion (beispielsweise ein Anzeigefeld ohne Licht empfangendes Element) kombiniert werden können. Beispielsweise kann ein Anzeigefeld mit einer Abbildungsfunktion in einem Abschnitt verwendet werden, in dem es benötigt wird, und ein Anzeigefeld ohne Abbildungsfunktion kann in anderen Abschnitten verwendet werden.
[Strukturbeispiel 2]
In 14B wird eine Struktur dargestellt, bei der eine Vielzahl von Anzeigefeldern 500 in einer Richtung einander überlappt; jedoch kann eine Vielzahl von Anzeigefeldern 500 auch in zwei Richtungen, d. h. in vertikaler und horizontaler Richtung, einander überlappen.
15A stellt ein Beispiel für das Anzeigefeld 500 dar, bei dem sich die Form des Bereichs 510 von derjenigen in 14A unterscheidet. In dem in 15A dargestellten Anzeigefeld 500 wird der für sichtbares Licht durchlässige Bereich 510 entlang zwei Seiten des Anzeigebereichs 501 bereitgestellt.
15B ist eine schematische perspektivische Ansicht des mehrschichtigen Panels 550, in dem die Anzeigefelder 500 in 15A in vertikaler und horizontaler Richtung zwei mal zwei angeordnet sind. 15C ist eine schematische perspektivische Ansicht des mehrschichtigen Panels 550, wenn es von einer Seite gesehen wird, die der Anzeigeflächenseite entgegengesetzt ist.
In 15B und 15C überlappt sich ein Bereich entlang einer kurzen Seite des Anzeigebereichs 501a des Anzeigefeldes 500a mit einem Teil des Bereichs 510b des Anzeigefeldes 500b. Zudem überlappt sich ein Bereich entlang einer langen Seite des Anzeigebereichs 501a des Anzeigefeldes 500a mit einem Teil des Bereichs 510c des Anzeigefeldes 500c. Außerdem überlappt sich ein Bereich 510d eines Anzeigefeldes 500d sowohl mit einem Bereich entlang einer langen Seite des Anzeigebereichs 501b des Anzeigefeldes 500b als auch mit einem Bereich entlang einer kurzen Seite des Anzeigebereichs 501c des Anzeigefeldes 500c.
Deshalb kann, wie in 15B dargestellt, ein Bereich, in dem der Anzeigebereich 501a, der Anzeigebereich 501b, der Anzeigebereich 501c und der Anzeigebereich 501d nahtlos platziert sind, als Anzeigebereich 551 des mehrschichtigen Panels 550 dienen.
Dabei wird vorzugsweise ein flexibles Material für das Paar von Substraten, die in dem Anzeigefeld 500 enthalten sind, verwendet, damit das Anzeigefeld 500 Flexibilität aufweist. Daher wird dann, wenn beispielsweise, wie im Falle des Anzeigefeldes 500a in 15B und 15C, die FPC 512a und dergleichen auf der Anzeigeflächenseite bereitgestellt werden, ein Teil des Anzeigefeldes 500a auf der Seite der FPC 512a gekrümmt, wodurch die FPC 512a auch unter dem Anzeigebereich 501b des benachbarten Anzeigefeldes 500b derart platziert werden kann, dass sie sich mit dem Anzeigebereich 501b überlappt. Als Ergebnis kann die FPC 512a derart platziert werden, dass sie nicht in störendem physischem Kontakt mit der Rückseite des Anzeigefeldes 500b ist. Überdies ist es unnötig, die Dicke der FPC 512a in Betracht zu ziehen, wenn das Anzeigefeld 500a und das Anzeigefeld 500b einander überlappend verbunden werden. Dementsprechend kann der Höhenunterschied zwischen der Oberseite des Bereichs 51 0b des Anzeigefeldes 500b und der Oberseite des Anzeigebereichs 501a des Anzeigefeldes 500a verringert werden. Folglich kann verhindert werden, dass der über dem Anzeigebereich 501a liegende Endabschnitt des Anzeigefeldes 500b visuell wahrgenommen wird.
Außerdem weist jedes Anzeigefeld 500 Flexibilität auf, wobei in diesem Fall das Anzeigefeld 500b geringfügig gekrümmt werden kann, so dass die Oberseite des Anzeigebereichs 501b des Anzeigefeldes 500b und die Oberseite des Anzeigebereichs 501a des Anzeigefeldes 500a auf der gleichen Fläche liegen. Daher können die Höhen der Anzeigebereiche einander gleich sein, außer in der Nähe des Bereichs, in dem das Anzeigefeld 500a und das Anzeigefeld 500b einander überlappen; folglich kann die Anzeigequalität eines Bildes verbessert werden, das auf dem Anzeigebereich 551 des mehrschichtigen Panels 550 angezeigt wird.
Obwohl die Beziehung zwischen dem Anzeigefeld 500a und dem Anzeigefeld 500b vorstehend beispielhaft beschrieben worden ist, kann das Gleiche für die Beziehung zwischen zwei beliebigen benachbarten Anzeigefeldern gelten.
Um den Höhenunterschied zwischen den zwei benachbarten Anzeigefeldern 500 zu verringern, ist die Dicke des Anzeigefeldes 500 vorzugsweise klein. Beispielsweise ist die Dicke des Anzeigefeldes 500 kleiner als oder gleich 1 mm, bevorzugt kleiner als oder gleich 300 µm, bevorzugter kleiner als oder gleich 100 µm.
Des Weiteren kann ein Substrat zum Schützen des Anzeigebereichs 551 des mehrschichtigen Panels 550 (z. B. das zweite Substrat bei der Ausführungsform 1) bereitgestellt werden. Dabei kann das Substrat für jedes Anzeigefeld bereitgestellt werden, oder ein Substrat kann für mehrere Anzeigefelder bereitgestellt werden.
Obwohl hier die Struktur beschrieben wird, bei der die vier Anzeigefelder 500 übereinander angeordnet sind, kann ein sehr großes mehrschichtiges Panel erhalten werden, indem die Anzahl der Anzeigefelder 500 erhöht wird. Des Weiteren kann die Form der Kontur des Anzeigebereichs des mehrschichtigen Panels eine beliebige der verschiedenen Formen sein, wie z. B. eine Kreisform, eine elliptische Form oder eine polygonale Form, indem das Anordnungsverfahren der mehreren Anzeigefelder 500 geändert wird. Außerdem kann ein mehrschichtiges Panel mit einem Anzeigebereich in einer dreidimensionalen Form erhalten werden, indem die Anzeigefelder 500 dreidimensional angeordnet werden.
Mindestens ein Teil dieser Ausführungsform kann in geeigneter Kombination mit beliebigen der anderen Ausführungsformen implementiert werden, die in dieser Beschreibung beschrieben werden.
(Ausführungsform 3)
Bei dieser Ausführungsform wird eine Licht emittierende und Licht empfangende Einrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Eine Anzeigeeinrichtung, die nachstehend beispielhaft beschrieben wird, kann geeignet für den Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitt der Fahrzeugsteuervorrichtung der Ausführungsform 1 verwendet werden.
Ein Licht emittierender und Licht empfangender Abschnitt der Licht emittierenden und Licht empfangenden Einrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst Licht empfangende Elemente (auch als Licht empfangende Vorrichtungen bezeichnet) und Licht emittierende Elemente (auch als Licht emittierende Vorrichtungen bezeichnet). Der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt weist eine Funktion zum Anzeigen eines Bildes unter Verwendung der Licht emittierenden Elemente auf. Der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt weist ferner eine Funktion zum Aufnehmen eines Bildes unter Verwendung der Licht empfangenden Elemente und/oder eine Erfassungsfunktion auf. Daher kann die Licht emittierende und Licht empfangende Einrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als Anzeigeeinrichtung dargestellt werden, und der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt kann als Anzeigeabschnitt dargestellt werden.
Alternativ kann die Licht emittierende und Licht empfangende Einrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Licht emittierendes und Licht empfangendes Element (auch als Licht emittierende und Licht empfangende Vorrichtung bezeichnet) und ein Licht emittierendes Element umfassen.
Zuerst wird die Licht emittierende und Licht empfangende Einrichtung beschrieben, die ein Licht empfangendes Element und ein Licht emittierendes Element umfasst.
Die Licht emittierende und Licht empfangende Einrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Licht empfangendes Element und ein Licht emittierendes Element in einem Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitt. Bei der Licht emittierenden und Licht empfangenden Einrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind in dem Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitt die Licht emittierenden Elemente in einer Matrix angeordnet, so dass der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt ein Bild anzeigen kann. In dem Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitt sind ferner die Licht empfangenden Elemente in einer Matrix angeordnet, so dass der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt auch eine Abbildungsfunktion und/oder eine Erfassungsfunktion aufweist. Der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt kann für einen Bildsensor, einen Berührungssensor oder dergleichen verwendet werden. Das heißt: Indem Licht in dem Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitt erfasst wird, kann ein Bild aufgenommen werden oder kann die Berührungsbedienung eines Gegenstands (z. B. eines Fingers oder eines Stiftes) erfasst werden. Außerdem können bei der Licht emittierenden und Licht empfangenden Einrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Licht emittierenden Elemente als Lichtquelle des Sensors verwendet werden. Daher muss weder ein Licht empfangender Abschnitt noch eine Lichtquelle gesondert von der Licht emittierenden und Licht empfangenden Einrichtung bereitgestellt werden, und demzufolge kann die Anzahl von Komponenten eines elektronischen Geräts verringert werden.
Bei der Licht emittierenden und Licht empfangenden Einrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann dann, wenn Licht, das von dem in dem Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitt enthaltenen Licht emittierenden Element emittiert wird, von einem Gegenstand reflektiert (oder gestreut) wird, das Licht empfangende Element dieses reflektierte (oder gestreute) Licht erfassen; daher ist auch in einer dunklen Umgebung die Abbildung, die Erfassung einer Berührungsbedienung oder dergleichen möglich.
Das Licht emittierende Element, das in der Licht emittierenden und Licht empfangenden Einrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist, dient als Anzeigeelement (auch als Anzeigevorrichtung bezeichnet).
Als Licht emittierendes Element wird vorzugsweise ein EL-Element (auch als EL-Vorrichtung bezeichnet), wie z. B. OLED oder QLED, verwendet. Beispiele für eine Licht emittierende Substanz, die in dem EL-Element enthalten ist, umfassen eine Substanz, die Fluoreszenzlicht emittiert (ein fluoreszierendes Material), eine Substanz, die Phosphoreszenzlicht emittiert (ein phosphoreszierendes Material), und eine Substanz, die eine thermisch aktivierte verzögerte Fluoreszenz darstellt (ein thermisch aktiviertes, verzögert fluoreszierendes (thermally activated delayed fluorescence, TADF-) Material). Beispiele für die Licht emittierende Substanz, die in dem EL-Element enthalten ist, umfassen eine anorganische Verbindung (wie z. B. ein Quantenpunktmaterial) zusätzlich zu einer organischen Verbindung. Ferner kann als Licht emittierendes Element eine LED, wie z. B. eine Mikro-LED, verwendet werden.
Die Licht emittierende und Licht empfangende Einrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist eine Funktion zum Erfassen von Licht unter Verwendung des Licht empfangenden Elements auf.
In dem Fall, in dem das Licht empfangende Element für einen Bildsensor verwendet wird, kann die Licht emittierende und Licht empfangende Einrichtung unter Verwendung des Licht empfangenden Elements ein Bild aufnehmen. Die Licht emittierende und Licht empfangende Einrichtung kann beispielsweise als Scanner verwendet werden.
Ein elektronisches Gerät, das die Licht emittierende und Licht empfangende Einrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst, kann unter Verwendung einer Funktion als Bildsensor Daten über eine biologische Information, wie z. B. einen Fingerabdruck, einen Handflächenabdruck oder dergleichen, erhalten. Das heißt, dass ein Sensor zur biometrischen Authentifizierung in der Licht emittierenden und Licht empfangenden Einrichtung integriert werden kann. Wenn der Sensor zur biometrischen Authentifizierung in der Licht emittierenden und Licht empfangenden Einrichtung integriert wird, kann im Vergleich zu dem Fall, in dem ein Sensor zur biometrischen Authentifizierung gesondert von der Licht emittierenden und Licht empfangenden Einrichtung bereitgestellt wird, die Anzahl von Komponenten eines elektronischen Geräts verringert werden und damit werden die Miniaturisierung und Gewichtsverringerung des elektronischen Geräts ermöglicht.
Wenn ferner das Licht empfangende Element für einen Berührungssensor verwendet wird, kann die Licht emittierende und Licht empfangende Einrichtung unter Verwendung des Licht empfangenden Elements eine Berührungsbedienung eines Gegenstands erfassen.
Als Licht empfangendes Element kann beispielsweise eine pn-Photodiode oder eine pin-Photodiode verwendet werden. Das Licht empfangende Element dient als photoelektrisches Umwandlungselement (auch als photoelektrische Umwandlungsvorrichtung bezeichnet), das Licht, das in das Licht empfangende Element einfällt, erfasst und eine elektrische Ladung erzeugt. Auf Basis der Menge an Licht, das in das Licht empfangende Element einfällt, wird die Menge der in dem Licht empfangenden Element erzeugten elektrischen Ladungen bestimmt.
Es wird besonders bevorzugt, dass als Licht empfangendes Element eine organische Photodiode verwendet wird, die eine Schicht umfasst, die eine organische Verbindung enthält. Eine organische Photodiode, deren Dicke und Gewicht leicht verringert werden, deren Fläche leicht vergrößert wird und die einen hohen Grad der Freiheit der Form und des Designs aufweist, kann in verschiedenen Einrichtungen verwendet werden.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein organisches EL-Element (auch als organische EL-Vorrichtung bezeichnet) als Licht emittierendes Element verwendet und wird eine organische Photodiode als Licht empfangendes Element verwendet. Ein organisches EL-Element und eine organische Photodiode können über dem gleichen Substrat ausgebildet werden. Daher kann eine organische Photodiode in der Anzeigeeinrichtung, die ein organisches EL-Element umfasst, eingebaut werden.
Wenn jede Schicht, die das organische EL-Element und die organische Photodiode bilden, separat ausgebildet wird, wird die Anzahl der Filmausbildungsschritte in hohem Maße erhöht. Da jedoch die organische Photodiode eine große Anzahl der Schichten mit dem organischen EL-Element gemeinsam haben kann, können gemeinsame Schichten auf einmal ausgebildet werden, so dass die Erhöhung der Anzahl der Filmausbildungsschritte unterdrückt werden kann.
Beispielsweise kann eine von einem Paar von Elektroden (eine gemeinsame Elektrode) dem Licht empfangenden Element und dem Licht emittierenden Element gemeinsam sein. Beispielsweise kann mindestens eine von einer Lochinjektionsschicht, einer Lochtransportschicht, einer Elektronentransportschicht und einer Elektroneninjektionsschicht vorzugsweise dem Licht empfangenden Element und dem Licht emittierenden Element gemeinsam sein. Wenn das Licht empfangende Element und das Licht emittierende Element auf solche Weise eine gemeinsame Schicht umfassen, können die Anzahl der Filmausbildungsschritte und die Anzahl der Masken verringert werden, was zur Verringerung der Anzahl der Herstellungsschritte und der Herstellungskosten der Licht emittierenden und Licht empfangenden Einrichtung führt. Des Weiteren kann die Licht emittierende und Licht empfangende Einrichtung, die das Licht empfangende Element umfasst, unter Verwendung einer herkömmlichen Herstellungseinrichtung und eines herkömmlichen Herstellungsverfahrens für die Anzeigeeinrichtung hergestellt werden.
Als Nächstes wird die Licht emittierende und Licht empfangende Einrichtung beschrieben, die ein Licht emittierendes und Licht empfangendes Element und ein Licht empfangendes Element umfasst. Es sei angemerkt, dass Funktionen, Verhalten, Wirkungen und dergleichen, die denjenigen in dem Vorstehenden ähnlich sind, in einigen Fällen nicht beschrieben werden.
Bei der Licht emittierenden und Licht empfangenden Einrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Subpixel, das eine Farbe darstellt, anstelle eines Licht emittierenden Elements ein Licht emittierendes und Licht empfangendes Element, und Subpixel, die die anderen Farben darstellen, umfassen jeweils ein Licht emittierendes Element. Das Licht emittierende und Licht empfangende Element weist sowohl eine Funktion zum Emittieren von Licht (eine Lichtemissionsfunktion) als auch eine Funktion zum Empfangen von Licht (eine Lichtempfangsfunktion) auf. Wenn beispielsweise ein Pixel drei Subpixel von einem roten Subpixel, einem grünen Subpixel und einem blauen Subpixel umfasst, umfasst mindestens eines der Subpixel ein Licht emittierendes und Licht empfangendes Element und umfassen die anderen Subpixel jeweils ein Licht emittierendes Element. Daher weist der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt der Licht emittierenden und Licht empfangenden Einrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Funktion zum Anzeigen eines Bildes unter Verwendung sowohl eines Licht emittierenden und Licht empfangenden Elements als auch eines Licht emittierenden Elements auf.
Das Licht emittierende und Licht empfangende Element dient sowohl als Licht emittierendes Element wie auch als Licht empfangendes Element, wodurch das Pixel eine Lichtempfangsfunktion aufweisen kann, ohne dass die Anzahl von Subpixeln in dem Pixel erhöht wird. Dementsprechend kann dem Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitt der Licht emittierenden und Licht empfangenden Einrichtung eine Abbildungsfunktion und/oder eine Erfassungsfunktion hinzugefügt werden, während das Öffnungsverhältnis des Pixels (die Öffnungsverhältnisse von jeweiligen Subpixeln) und die Auflösung der Licht emittierenden und Licht empfangenden Einrichtung beibehalten werden. Dementsprechend kann bei der Licht emittierenden und Licht empfangenden Einrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Öffnungsverhältnis des Pixels höher sein und die Auflösung kann leichter erhöht werden als bei einer Licht emittierenden und Licht empfangenden Einrichtung, bei der ein Subpixel, das ein Licht empfangendes Element umfasst, gesondert von einem Subpixel bereitgestellt wird, das ein Licht emittierendes Element umfasst.
Bei der Licht emittierenden und Licht empfangenden Einrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Licht emittierenden und Licht empfangenden Elemente und die Licht emittierenden Elemente in dem Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitt in einer Matrix angeordnet, so dass der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt ein Bild anzeigen kann. Der Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt kann für einen Bildsensor, einen Berührungssensor oder dergleichen verwendet werden. Bei der Licht emittierenden und Licht empfangenden Einrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Licht emittierenden Elemente als Lichtquelle des Sensors verwendet werden. Daher ist auch in einer dunklen Umgebung die Abbildung, die Erfassung einer Berührungsbedienung oder dergleichen möglich.
Das Licht emittierende und Licht empfangende Element kann durch Kombination eines organischen EL-Elements und einer organischen Photodiode hergestellt werden. Das Licht emittierende und Licht empfangende Element kann beispielsweise dadurch hergestellt werden, dass einer mehrschichtigen Struktur eines organischen EL-Elements eine Aktivschicht einer organischen Photodiode hinzugefügt wird. Des Weiteren kann bei dem Licht emittierenden und Licht empfangenden Element, das durch Kombination eines organischen EL-Elements und einer organischen Photodiode gebildet wird, durch gemeinsames Abscheiden von Schichten, die mit der organischen EL-Element geteilt werden können, verhindert werden, dass die Anzahl der Filmausbildungsschritte erhöht wird.
Beispielsweise kann eine von einem Paar von Elektroden (eine gemeinsame Elektrode) dem Licht emittierenden und Licht empfangenden Element und dem Licht emittierenden Element gemeinsam sein. Beispielsweise kann mindestens eine von einer Lochinjektionsschicht, einer Lochtransportschicht, einer Elektronentransportschicht und einer Elektroneninjektionsschicht vorzugsweise dem Licht emittierenden und Licht empfangenden Element und dem Licht emittierenden Element gemeinsam sein.
Es sei angemerkt, dass eine Schicht des Licht emittierenden und Licht empfangenden Elements danach unterschiedlich dienen könnte, ob das Licht emittierende und Licht empfangende Element als Licht empfangendes Element dient oder als Licht emittierendes Element dient. In dieser Beschreibung werden die Komponenten nach ihrer Funktion in dem Fall genannt, in dem das Licht emittierende und Licht empfangende Element als Licht emittierendes Element dient.
Die Licht emittierende und Licht empfangende Einrichtung dieser Ausführungsform weist eine Funktion zum Anzeigen eines Bildes unter Verwendung des Licht emittierenden Elements und des Licht emittierenden und Licht empfangenden Elements auf. Das heißt, dass das Licht emittierende Element und das Licht emittierende und Licht empfangende Element als Anzeigeelement dienen.
Die Licht emittierende und Licht empfangende Einrichtung dieser Ausführungsform weist eine Funktion zum Erfassen von Licht unter Verwendung des Licht emittierenden und Licht empfangenden Elements auf. Das Licht emittierende und Licht empfangende Element kann Licht erfassen, dessen Wellenlänge kürzer ist als diejenige des Lichts, das das Licht emittierende und Licht empfangende Element selbst emittiert.
In dem Fall, in dem das Licht emittierende und Licht empfangende Element für einen Bildsensor verwendet wird, kann die Licht emittierende und Licht empfangende Einrichtung dieser Ausführungsform unter Verwendung des Licht emittierenden und Licht empfangenden Elements ein Bild aufnehmen. Wenn ferner das Licht emittierende und Licht empfangende Element für einen Berührungssensor verwendet wird, kann die Licht emittierende und Licht empfangende Einrichtung dieser Ausführungsform unter Verwendung des Licht emittierenden und Licht empfangenden Elements eine Berührungsbedienung eines Gegenstands erfassen.
Das Licht emittierende und Licht empfangende Element dient als photoelektrisches Umwandlungselement. Das Licht emittierende und Licht empfangende Element kann durch Hinzufügen einer Aktivschicht des Licht empfangenden Elements zu der vorstehend beschriebenen Struktur des Licht emittierenden Elements hergestellt werden. Für das Licht emittierende und Licht empfangende Element kann beispielsweise eine Aktivschicht einer pn-Photodiode oder einer pin-Photodiode verwendet werden.
Es wird besonders bevorzugt, dass für das Licht emittierende und Licht empfangende Element eine Aktivschicht einer organischen Photodiode verwendet wird, die eine Schicht umfasst, die eine organische Verbindung enthält. Eine organische Photodiode, deren Dicke und Gewicht leicht verringert werden, deren Fläche leicht vergrößert wird und die einen hohen Grad der Freiheit der Form und des Designs aufweist, kann in verschiedenen Einrichtungen verwendet werden.
Nachstehend wird die Anzeigeeinrichtung, die ein Beispiel für die Licht emittierende und Licht empfangende Einrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, anhand von Zeichnungen konkret beschrieben.
[Strukturbeispiel 1 einer Anzeigeeinrichtung]
[Strukturbeispiel 1-1]
16A ist eine schematische Ansicht eines Anzeigefeldes 200. Das Anzeigefeld 200 umfasst ein Substrat 201, ein Substrat 202, ein Licht empfangendes Element 212, ein Licht emittierendes Element 211R, ein Licht emittierendes Element 211G, ein Licht emittierendes Element 211B, eine Funktionsschicht 203 und dergleichen.
Das Licht emittierende Element 211R, das Licht emittierende Element 211G, das Licht emittierende Element 211B und das Licht empfangende Element 212 werden zwischen dem Substrat 201 und dem Substrat 202 bereitgestellt. Das Licht emittierende Element 211R, das Licht emittierende Element 211G und das Licht emittierende Element 211B emittieren rotes (R), grünes (G) bzw. blaues (B) Licht. Es sei angemerkt, dass in der folgenden Beschreibung der Begriff „Licht emittierendes Element 211“ verwendet werden kann, wenn das Licht emittierende Element 211R, das Licht emittierende Element 211G und das Licht emittierende Element 211B nicht voneinander zu unterscheiden sind.
Das Anzeigefeld 200 umfasst eine Vielzahl von Pixeln, die in einer Matrix angeordnet sind. Ein Pixel umfasst ein oder mehrere Subpixel. Ein Subpixel umfasst ein Licht emittierendes Element. Beispielsweise kann ein Pixel drei Subpixel (z. B. drei Farben von R, G und B oder drei Farben von Gelb (Y), Zyan (C) und Magenta (M)) oder vier Subpixel (z. B. vier Farben von R, G, B und Weiß (W) oder vier Farben von R, G, B und Y) umfassen. Das Pixel umfasst ferner das Licht empfangende Element 212. Das Licht empfangende Element 212 kann in allen Pixeln oder in einigen Pixeln bereitgestellt werden. Des Weiteren kann ein Pixel eine Vielzahl von Licht empfangenden Elementen 212 umfassen.
16A stellt einen Zustand dar, in dem ein Finger 220 eine Oberfläche des Substrats 202 berührt. Ein Teil von Licht, das von dem Licht emittierenden Element 211G emittiert wird, wird an einem Kontaktabschnitt zwischen dem Substrat 202 und dem Finger 220 reflektiert. Ein Teil des reflektierten Lichts fällt in das Licht empfangende Element 212 ein, so dass der Kontakt des Fingers 220 mit dem Substrat 202 erfasst werden kann. Das heißt, dass das Anzeigefeld 200 als Touchscreen dienen kann.
Die Funktionsschicht 203 umfasst eine Schaltung zum Betreiben des Licht emittierenden Elements 211R, des Licht emittierenden Elements 211G und des Licht emittierenden Elements 211B und eine Schaltung zum Betreiben des Licht empfangenden Elements 212. Die Funktionsschicht 203 umfasst einen Schalter, einen Transistor, einen Kondensator, eine Leitung und dergleichen. Es sei angemerkt, dass in dem Fall, in dem das Licht emittierende Element 211R, das Licht emittierende Element 211G, das Licht emittierende Element 211B und das Licht empfangende Element 212 durch ein Passivmatrixverfahren betrieben werden, ein Schalter, ein Transistor oder dergleichen nicht notwendigerweise bereitgestellt wird.
Das Anzeigefeld 200 weist vorzugsweise eine Funktion zum Erfassen eines Fingerabdrucks des Fingers 220 auf. 16B zeigt schematisch eine vergrößerte Ansicht des Kontaktabschnitts in dem Zustand, in dem der Finger 220 das Substrat 202 berührt. In 16B werden die Licht emittierenden Elemente 211 und die Licht empfangenden Elemente 212 dargestellt, die abwechselnd angeordnet sind.
Der Fingerabdruck des Fingers 220 wird von Vertiefungen und Vorsprüngen gebildet. Deshalb berühren, wie in 16B dargestellt, die Vorsprünge des Fingerabdrucks das Substrat 202.
Licht, das von einer Oberfläche, einer Grenzfläche oder dergleichen reflektiert wird, umfasst regelmäßig reflektiertes Licht und diffus reflektiertes Licht. Bei regelmäßig reflektiertem Licht handelt es sich um Licht mit hoher Richtwirkung, wobei ein Einfallswinkel einem Reflexionswinkel gleich ist, und bei diffus reflektiertem Licht handelt es sich um Licht mit niedriger Richtwirkung und niedriger Winkelabhängigkeit der Intensität. In dem Licht, das von der Oberfläche des Fingers 220 reflektiert wird, sind Komponenten diffuser Reflexion unter denjenigen regelmäßiger Reflexion und denjenigen der diffusen Reflexion dominant. Im Gegensatz dazu sind in dem Licht, das von der Grenzfläche zwischen dem Substrat 202 und der Luft reflektiert wird, Komponenten der regelmäßigen Reflexion dominant.
Die Intensität von Licht, das von berührenden Oberflächen oder berührungslosen Oberflächen zwischen dem Finger 220 und dem Substrat 202 reflektiert wird und in die Licht empfangenden Elemente 212 einfällt, die sich direkt unterhalb der berührenden Oberflächen oder der berührungslosen Oberflächen befinden, ist die Summe von Intensitäten von regelmäßig reflektiertem Licht und diffus reflektiertem Licht. Wie vorstehend beschrieben, ist in der Umgebung der Vertiefungen des Fingers 220, in denen der Finger 220 nicht in Kontakt mit dem Substrat 202 ist, regelmäßig reflektiertes Licht (durch durchgezogene Pfeile gekennzeichnet) dominant; im Gegensatz dazu ist in der Umgebung der Vorsprünge des Fingers 220, in denen der Finger 220 in Kontakt mit dem Substrat 202 ist, von dem Finger 220 diffus reflektiertes Licht (durch gestrichelte Pfeile gekennzeichnet) dominant. Daher ist die Intensität von Licht, das durch das direkt unterhalb der Vertiefung liegende Licht empfangende Element 212 empfangen wird, höher als die Intensität von Licht, das durch das direkt unterhalb des Vorsprungs liegende Licht empfangende Element 212 empfangen wird. Dies ermöglicht eine Abbildung eines Fingerabdrucks des Fingers 220.
In dem Fall, in dem ein Anordnungsabstand zwischen den Licht empfangenden Elementen 212 kleiner ist als ein Abstand zwischen zwei Vorsprüngen eines Fingerabdrucks, bevorzugt ein Abstand zwischen einer Vertiefung und einem Vorsprung, die aneinander angrenzen, kann ein scharfes Fingerabdruckbild erhalten werden. Ein Abstand zwischen einer Vertiefung und einem Vorsprung eines menschlichen Fingerabdrucks ist ungefähr 200 µm; daher ist ein Anordnungsabstand zwischen den Licht empfangenden Elementen 212 beispielsweise kleiner als oder gleich 400 µm, bevorzugt kleiner als oder gleich 200 µm, bevorzugter kleiner als oder gleich 150 µm, noch bevorzugter kleiner als oder gleich 100 µm, sogar noch bevorzugter kleiner als oder gleich 50 µm und größer als oder gleich 1 µm , bevorzugt größer als oder gleich 10 µm, bevorzugter größer als oder gleich 20 µm.
16C zeigt ein Beispiel für ein Fingerabdruckbild, das von dem Anzeigefeld 200 aufgenommen wird. In einem Abbildungsbereich 223 in 16C wird die Kontur des Fingers 220 durch eine gestrichelte Linie dargestellt und wird die Kontur eines Kontaktabschnitts 221 durch eine Strichpunktlinie dargestellt. In dem Kontaktabschnitt 221 kann ein Bild eines Fingerabdrucks 222, das einen hohen Kontrast aufweist, durch einen Unterschied der Menge an Licht, das in das Licht empfangende Element 212 einfällt, aufgenommen werden.
Das Anzeigefeld 200 kann auch als Touchscreen oder Stifttablett dienen. 16D zeigt einen Zustand, in dem eine Spitze eines Stifts 225 in eine Richtung gleitet, die durch einen gestrichelten Pfeil dargestellt wird, während die Spitze des Stifts 225 das Substrat 202 berührt.
Wie in 16D gezeigt, kann dann, wenn das diffus reflektierte Licht, das an der Kontaktfläche zwischen der Spitze des Stifts 225 und dem Substrat 202 gestreut wird, in das Licht empfangende Element 212 einfällt, das in einem Abschnitt positioniert ist, der sich mit der Kontaktfläche überlappt, die Position der Spitze des Stifts 225 mit hoher Genauigkeit erfasst werden.
16E zeigt ein Beispiel für einen Weg 226 des Stifts 225, welcher von dem Anzeigefeld 200 erfasst wird. Da mit dem Anzeigefeld 200 eine Positionserfassung eines Erfassungsobjekts, wie z. B. des Stifts 225, mit hoher Positionsgenauigkeit möglich ist, kann eine Zeichnung mit hoher Auflösung bei einer Zeichnungsapplikation oder dergleichen durchgeführt werden. Im Gegensatz zu dem Fall, in dem ein kapazitiver Berührungssensor, ein elektromagnetischer Induktionsberührungsstift oder dergleichen verwendet wird, kann selbst die Position eines zu erfassenden Gegenstands mit hoher Isoliereigenschaft erfasst werden; daher ist das Material der Spitze des Stifts 225 nicht beschränkt, und verschiedene Schreibmaterialien (z. B. ein Schreibpinsel, ein Glasstift, ein Federkiel und dergleichen) können verwendet werden.
Hier zeigen 16F bis 16H Beispiele für ein Pixel, das in dem Anzeigefeld 200 verwendet werden kann.
Pixel, die in 16F und 16G gezeigt werden, umfassen jeweils das Licht emittierende Element 211R für Rot (R), das Licht emittierende Element 211G für Grün (G), das Licht emittierende Element 211B für Blau (B) und das Licht empfangende Element 212. Die Pixel umfassen jeweils eine Pixelschaltung zum Betreiben des Licht emittierenden Elements 211R, des Licht emittierenden Elements 211G, des Licht emittierenden Elements 211B und des Licht empfangenden Elements 212.
16F stellt ein Beispiel dar, in dem drei Licht emittierende Elemente und ein Licht empfangendes Element in einer Matrix von 2 × 2 angeordnet sind. 16G stellt ein Beispiel dar, in dem drei Licht emittierende Elemente in einer Linie angeordnet sind und ein horizontal ausgerichtetes Licht empfangendes Element 212 unter den drei Licht emittierenden Elementen angeordnet ist.
Das in 16H dargestellte Pixel ist ein Beispiel, in dem ein Licht emittierendes Element 211W für Weiß (W) enthalten ist. Hier sind vier Licht emittierende Elemente in einer Linie angeordnet, und das Licht empfangende Element 212 ist unter den vier Licht emittierenden Elementen angeordnet.
Es sei angemerkt, dass die Pixelstruktur nicht auf die vorstehende Struktur beschränkt ist und verschiedene Anordnungsverfahren zum Einsatz kommen können.
[Strukturbeispiel 1-2]
Ein Beispiel für eine Struktur wird nachstehend beschrieben, die ein Licht emittierendes Element, das sichtbares Licht emittiert, ein Licht emittierendes Element, das Infrarotlicht emittiert, und ein Licht empfangendes Element umfasst.
Ein in 17A gezeigtes Anzeigefeld 200A umfasst ein Licht emittierendes Element 211IR zusätzlich zu den Komponenten, die in 16A beispielhaft dargestellt werden. Das Licht emittierende Element 211IR ist ein Licht emittierendes Element, das Infrarotlicht IR emittiert. Des Weiteren wird in diesem Fall ein Element, das mindestens das Infrarotlicht IR, das von dem Licht emittierenden Element 211IR emittiert wird, empfangen kann, als Licht empfangendes Element 212 vorzugsweise verwendet. Als Licht empfangendes Element 212 wird ein Element, das sowohl sichtbares Licht als auch Infrarotlicht empfangen kann, stärker bevorzugt verwendet.
Wie in 17A dargestellt, wird dann, wenn der Finger 220 das Substrat 202 berührt, das Infrarotlicht IR, das von dem Licht emittierenden Element 211IR emittiert wird, von dem Finger 220 reflektiert, und ein Teil von reflektiertem Licht fällt in das Licht empfangende Element 212 ein, so dass die Positionsinformation des Fingers 220 erhalten werden kann.
17B bis 17D zeigen Beispiele für ein Pixel, das in dem Anzeigefeld 200A verwendet werden kann.
17B zeigt ein Beispiel, in dem drei Licht emittierende Elemente in einer Linie angeordnet sind und das Licht emittierende Element 211IR und das Licht empfangende Element 212 unter den drei Licht emittierenden Elementen horizontal angeordnet sind. 17C zeigt ein Beispiel, in dem vier Licht emittierende Elemente, die das Licht emittierende Element 211IR umfassen, in einer Linie angeordnet sind und das Licht empfangende Element 212 unter den vier Licht emittierenden Elementen angeordnet ist.
17D zeigt ein Beispiel, in dem drei Licht emittierende Elemente und das Licht empfangende Element 212 in vier Richtungen rund um das Licht emittierende Element 211IR angeordnet sind.
Es sei angemerkt, dass in den Pixeln, die in 17B bis 17D gezeigt werden, die Positionen der Licht emittierenden Elemente gegeneinander austauschbar sind oder die Positionen der Licht emittierenden Elemente und der Licht empfangenden Elemente gegeneinander austauschbar sind.
[Strukturbeispiel 1-3]
Ein Beispiel für eine Struktur wird nachstehend beschrieben, die ein Licht emittierendes Element, das sichtbares Licht emittiert, und ein Licht emittierendes und Licht empfangendes Element, das sichtbares Licht emittiert und sichtbares Licht empfängt, umfasst.
Ein in 18A dargestelltes Anzeigefeld 200B umfasst das Licht emittierende Element 211B, das Licht emittierende Element 211G und ein Licht emittierendes und Licht empfangendes Element 213R. Das Licht emittierende und Licht empfangende Element 213R weist eine Funktion eines Licht emittierenden Elements, das rotes (R) Licht emittiert, und eine Funktion eines photoelektrischen Umwandlungselements auf, das sichtbares Licht empfängt. 18A stellt ein Beispiel dar, in dem das Licht emittierende und Licht empfangende Element 213R grünes (G) Licht empfängt, das von dem Licht emittierenden Element 211G emittiert wird. Es sei angemerkt, dass das Licht emittierende und Licht empfangende Element 213R blaues (B) Licht empfangen kann, das von dem Licht emittierenden Element 211B emittiert wird. Alternativ kann das Licht emittierende und Licht empfangende Element 213R sowohl grünes Licht als auch blaues Licht empfangen.
Beispielsweise empfängt das Licht emittierende und Licht empfangende Element 213R vorzugsweise Licht, dessen Wellenlänge kürzer ist als Licht, das von ihm selbst emittiert wird. Alternativ kann das Licht emittierende und Licht empfangende Element 213R Licht (z. B. Infrarotlicht), dessen Wellenlänge länger ist als Licht, das von ihm selbst emittiert wird, empfangen. Das Licht emittierende und Licht empfangende Element 213R kann Licht empfangen, dessen Wellenlänge ungefähr gleich ist wie Licht, das von ihm selbst emittiert wird; jedoch empfängt in diesem Fall das Licht emittierende und Licht empfangende Element 213R auch Licht, das von ihm selbst emittiert wird, wodurch sich die Emissionseffizienz verringern könnte. Deshalb überlappen sich der Peak des Emissionsspektrums und der Peak des Absorptionsspektrums des Licht emittierenden und Licht empfangenden Elements 213R vorzugsweise so wenig wie möglich.
Licht, das von dem Licht emittierenden und Licht empfangenden Element emittiert wird, ist hier nicht auf rotes Licht beschränkt. Des Weiteren ist Licht, das von dem Licht emittierenden Element emittiert wird, nicht auf die Kombination aus grünem Licht und blauem Licht beschränkt. Beispielsweise kann das Licht emittierende und Licht empfangende Element ein Element sein, das grünes Licht oder blaues Licht emittiert und Licht, dessen Wellenlänge sich von derjenigen von Licht unterscheidet, das von ihm selbst emittiert wird, empfängt.
Wie vorstehend beschrieben, dient das Licht emittierende und Licht empfangende Element 213R sowohl als Licht emittierendes Element als auch als Licht empfangendes Element, wodurch die Anzahl von in einem Pixel bereitgestellten Elementen verringert werden kann. Daher können eine höhere Auflösung, ein höheres Öffnungsverhältnis, eine höhere Definition und dergleichen leicht erzielt werden.
18B bis 18I zeigen Beispiele für Pixel, die in dem Anzeigefeld 200B verwendet werden können.
18B zeigt ein Beispiel, in dem das Licht emittierende und Licht empfangende Element 213R, das Licht emittierende Element 211G und das Licht emittierende Element 211B in einer Linie angeordnet sind. 18C zeigt ein Beispiel, in dem das Licht emittierende Element 211G und das Licht emittierende Element 211B in vertikaler Richtung abwechselnd angeordnet sind und daneben das Licht emittierende und Licht empfangende Element 213R angeordnet ist.
18D zeigt ein Beispiel, in dem drei Licht emittierende Elemente (das Licht emittierende Element 211G, das Licht emittierende Element 211B und ein Licht emittierendes Element 211X) und ein Licht emittierendes und Licht empfangendes Element in einer Matrix von 2 × 2 angeordnet sind. Das Licht emittierende Element 211X ist ein Element, das Licht einer Farbe außer R, G und B emittiert. Das Licht einer Farbe außer R, G und B kann weißes (W) Licht, gelbes (Y) Licht, cyanfarbenes (C) Licht, magentafarbenes (M) Licht, Infrarotlicht (IR), Ultraviolettlicht (UV) oder dergleichen sein. In dem Fall, in dem das Licht emittierende Element 211X Infrarotlicht emittiert, weist das Licht emittierende und Licht empfangende Element vorzugsweise eine Funktion zum Erfassen von Infrarotlicht oder eine Funktion zum Erfassen von sowohl sichtbarem Licht als auch Infrarotlicht auf. Je nach dem Zweck eines Sensors kann die Wellenlänge von Licht, das von dem Licht emittierenden und Licht empfangenden Element erfasst wird, bestimmt werden.
18E zeigt zwei Pixel. Ein Bereich, der drei Elemente umfasst und durch eine gestrichelte Linie eingerahmt ist, entspricht einem Pixel. Die Pixel umfassen jeweils das Licht emittierende Element 211G, das Licht emittierende Element 211B und das Licht emittierende und Licht empfangende Element 213R. In dem linken Pixel in 18E ist das Licht emittierende Element 211G in der gleichen Zeile wie das Licht emittierende und Licht empfangende Element 213R angeordnet, und das Licht emittierende Element 211B ist in der gleichen Spalte wie das Licht emittierende und Licht empfangende Element 213R angeordnet. In dem rechten Pixel in 18E ist das Licht emittierende Element 211G in der gleichen Zeile wie das Licht emittierende und Licht empfangende Element 213R angeordnet, und das Licht emittierende Element 211B ist in der gleichen Spalte wie das Licht emittierende Element 211G angeordnet. In der Pixelanordnung in 18E sind das Licht emittierende und Licht empfangende Element 213R, das Licht emittierende Element 211G und das Licht emittierende Element 211B sowohl in der ungeradzahligen Zeile als auch in der geradzahligen Zeile wiederholt angeordnet, und in jeder Spalte sind die Licht emittierenden Elemente, die Licht von unterschiedlichen Farben emittieren, oder das Licht emittierende Element und das Licht emittierende und Licht empfangende Element in der ungeradzahligen Zeile und in der geradzahligen Zeile angeordnet.
18F zeigt vier Pixel, bei denen eine PenTile-Anordnung zum Einsatz kommt; benachbarte zwei Pixel umfassen jeweils eine Kombination aus zwei Licht emittierenden Elementen oder diejenige aus einem Licht emittierenden Element und einem Licht emittierenden und Licht empfangenden Element, die Licht mit unterschiedlichen Farben emittieren. Es sei angemerkt, dass 18F eine Oberseitenform der Licht emittierenden Elemente oder der Licht emittierenden und Licht empfangenden Elemente zeigt.
Das linke obere Pixel und das rechte untere Pixel in 18F umfassen jeweils das Licht emittierende und Licht empfangende Element 213R und das Licht emittierende Element 211G. Das rechte obere Pixel und das linke untere Pixel umfassen jeweils das Licht emittierende Element 211G und das Licht emittierende Element 211B. Das heißt, dass in dem in 18F gezeigten Beispiel das Licht emittierende Element 211G in jedem Pixel bereitgestellt wird.
Die Oberseitenform der Licht emittierenden Elemente und der Licht emittierenden und Licht empfangenden Elemente ist nicht eigens beschränkt und kann eine Kreisform, eine elliptische Form, eine polygonale Form, eine polygonale Form mit abgerundeten Ecken oder dergleichen sein. 18F und dergleichen zeigen Beispiele, in denen die Oberseitenform der Licht emittierenden Elemente und der Licht emittierenden und Licht empfangenden Elemente ein um etwa 45° geneigtes Quadrat (eine Rautenform) ist. Die Oberseitenform der Licht emittierenden Elemente und der Licht emittierenden und Licht empfangenden Elemente kann nach ihren Farben variieren, oder die Licht emittierenden Elemente und die Licht emittierenden und Licht empfangenden Elemente von einigen Farben oder allen Farben können die gleiche Oberseitenform aufweisen.
Die Größe des Licht emittierenden Bereichs (oder des Licht emittierenden und Licht empfangenden Bereichs) der Licht emittierenden Elemente und der Licht emittierenden und Licht empfangenden Elemente kann in Abhängigkeit von ihrer Farbe variieren, oder die Licht emittierenden Elemente und die Licht emittierenden und Licht empfangenden Elemente von einigen Farben oder allen Farben können die gleiche Größe des Licht emittierenden Bereichs (oder des Licht emittierenden und Licht empfangenden Bereichs) aufweisen. Beispielsweise kann in 18F der Licht emittierende Bereich des in jedem Pixel bereitgestellten Licht emittierenden Elements 211G eine kleinere Fläche aufweisen als der Licht emittierende Bereich (oder der Licht emittierende und Licht empfangende Bereich) der anderen Elemente.
18G ist ein Variationsbeispiel der in 18F gezeigten Pixelanordnung. Insbesondere wird die in 18G gezeigte Struktur durch Drehen der in 18F gezeigten Struktur um 45° erhalten. Obwohl in 18F ein Pixel als zwei Elemente enthaltend angesehen wird, kann ein Pixel auch als von vier Elementen gebildet angesehen werden, wie in 18G gezeigt.
18H ist ein Variationsbeispiel der in 18F gezeigten Pixelanordnung. Das linke obere Pixel und das rechte untere Pixel in 18H umfassen jeweils das Licht emittierende und Licht empfangende Element 213R und das Licht emittierende Element 211G. Das rechte obere Pixel und das linke untere Pixel umfassen jeweils das Licht emittierende und Licht empfangende Element 213R und das Licht emittierende Element 211B. Das heißt, dass in dem in 18H gezeigten Beispiel das Licht emittierende und Licht empfangende Element 213R in jedem Pixel bereitgestellt wird. Mit der in 18H gezeigten Struktur kann ein Bild aufgenommen werden, dessen Auflösung höher ist als diejenige der in 18F gezeigten Struktur, da das Licht emittierende und Licht empfangende Element 213R in jedem Pixel bereitgestellt wird. Dementsprechend kann beispielsweise die Genauigkeit der biometrischen Authentifizierung erhöht werden.
18I zeigt ein Variationsbeispiel der in 18H gezeigten Pixelanordnung, das durch Drehen der Pixelanordnung um 45° erhalten wird.
In 18I wird ein Pixel unter der Annahme, dass es aus vier Elementen (zwei Licht emittierenden Elementen und zwei Licht emittierenden und Licht empfangenden Elementen) besteht, beschrieben. Mit dem Pixel, das eine Vielzahl von Licht emittierenden und Licht empfangenden Elementen mit einer Lichtempfangsfunktion umfasst, ist eine hochauflösende Abbildung möglich. Dementsprechend kann die Genauigkeit der biometrischen Authentifizierung erhöht werden. Die Auflösung einer Abbildung kann beispielsweise das Quadratwurzel aus 2 Mal der Auflösung der Anzeige sein.
Eine Anzeigeeinrichtung, bei der die in 18H oder 18I gezeigte Struktur zum Einsatz kommt, umfasst p (p ist eine ganze Zahl von größer als oder gleich 2) erste Licht emittierende Elemente, q (q ist eine ganze Zahl von größer als oder gleich 2) zweite Licht emittierende Elemente und r (r ist eine ganze Zahl von größer als p und q) Licht emittierende und Licht empfangende Elemente. In Bezug auf p und r wird r= 2p erfüllt. In Bezug auf p, q und r wird r = p + q erfüllt. Die ersten Licht emittierenden Elemente oder die zweiten Licht emittierenden Elemente emittieren grünes Licht, und die anderen Licht emittierenden Elemente emittieren blaues Licht. Die Licht emittierenden und Licht empfangenden Elemente emittieren rotes Licht und weisen eine Lichtempfangsfunktion auf.
In dem Fall, in dem beispielsweise eine Berührungsbedienung mit den Licht emittierenden und Licht empfangenden Elementen erfasst wird, ist es vorzugsweise für einen Benutzer schwer, Licht, das von einer Lichtquelle emittiert wird, wahrzunehmen. Da blaues Licht niedrigere Sichtbarkeit aufweist als grünes Licht, werden vorzugsweise Licht emittierende Elemente, die blaues Licht emittieren, als Lichtquelle verwendet. Dementsprechend weisen die Licht emittierenden und Licht empfangenden Elemente vorzugsweise eine Funktion zum Empfangen von blauem Licht auf. Es sei angemerkt, dass, ohne darauf beschränkt zu sein, Licht emittierende Elemente, die als Lichtquelle verwendet werden, in Abhängigkeit von der Empfindlichkeit der Licht emittierenden und Licht empfangenden Elemente angemessen ausgewählt werden können.
Wie vorstehend beschrieben, kann bei der Anzeigeeinrichtung dieser Ausführungsform einer von verschiedenen Typen von Pixelanordnungen zum Einsatz kommen.
Mindestens ein Teil dieser Ausführungsform kann in geeigneter Kombination mit beliebigen der anderen Ausführungsformen implementiert werden, die in dieser Beschreibung beschrieben werden.
(Ausführungsform 4)
Bei dieser Ausführungsform werden ein Licht emittierendes Element (auch als Licht emittierende Vorrichtung bezeichnet) und ein Licht empfangendes Element (auch als Licht empfangende Vorrichtung bezeichnet), die für die Licht emittierende und Licht empfangende Einrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, beschrieben.
In dieser Beschreibung und dergleichen kann eine unter Verwendung einer Metallmaske oder einer FMM (einer feinen Metallmaske, einer Metallmaske mit hoher Feinheit) ausgebildete Vorrichtung als Vorrichtung mit einer MM- (Metallmaske-) Struktur bezeichnet werden. In dieser Beschreibung und dergleichen kann eine ohne Verwendung einer Metallmaske oder einer FMM ausgebildete Vorrichtung als Vorrichtung mit einer MML- (metallmaskenlosen) Struktur bezeichnet werden.
In dieser Beschreibung und dergleichen kann eine Struktur, bei der Licht emittierende Schichten in Licht emittierenden Vorrichtungen von unterschiedlichen Farben (hier Blau (B), Grün (G) und Rot (R)) getrennt ausgebildet oder getrennt strukturiert werden, als Side-by-Side- (SBS-) Struktur bezeichnet werden. In dieser Beschreibung und dergleichen kann eine Licht emittierende Vorrichtung, die weißes Licht emittieren kann, als weißes Licht emittierende Vorrichtung bezeichnet werden. Es sei angemerkt, dass eine Kombination der weißes Licht emittierenden Vorrichtungen mit den Farbschichten (z. B. Farbfiltern) eine Vollfarb-Anzeigeeinrichtung ermöglicht.
[Licht emittierende Vorrichtung]
Strukturen von Licht emittierenden Vorrichtungen können grob in eine Single-Struktur und eine Tandem-Struktur klassifiziert werden. Eine Vorrichtung mit einer Single-Struktur umfasst eine Licht emittierende Einheit zwischen einem Paar von Elektroden, wobei die Licht emittierende Einheit vorzugsweise eine oder mehrere Licht emittierende Schichten umfasst. Wenn zwei Licht emittierende Schichten verwendet werden, um eine weiße Lichtemission zu erhalten, können zwei Licht emittierende Schichten, deren Emissionsfarben komplementär sind, ausgewählt werden. Beispielsweise kann dann, wenn Emissionsfarben einer ersten Licht emittierenden Schicht und einer zweiten Licht emittierenden Schicht zueinander komplementär sind, eine Licht emittierende Vorrichtung dazu konfiguriert werden, weißes Licht als Ganzes zu emittieren. Des Weiteren kann in dem Fall, in dem unter Verwendung von drei oder mehr Licht emittierenden Schichten eine weiße Lichtemission erhalten wird, durch Kombination der Emissionsfarben der drei oder mehr Licht emittierenden Schichten die Licht emittierende Vorrichtung als Ganzes weißes Licht emittieren.
Eine Vorrichtung mit einer Tandem-Struktur umfasst zwei oder mehr Licht emittierende Einheiten zwischen einem Paar von Elektroden, wobei jede Licht emittierende Einheit vorzugsweise eine oder mehrere Licht emittierende Schichten umfasst. Wenn Licht emittierende Schichten, die Licht der gleichen Farbe emittieren, in jeder Licht emittierenden Einheit verwendet werden, kann die Leuchtdichte bei einem bestimmten Strom erhöht werden und eine Licht emittierende Vorrichtung mit höherer Zuverlässigkeit als bei der Single-Struktur erhalten werden. Eine weiße Lichtemission bei einer Tandem-Struktur kann durch Kombination von Licht aus den Licht emittierenden Schichten in den mehreren Licht emittierenden Einheiten erhalten werden. Es sei angemerkt, dass eine Kombination von Emissionsfarben zum Erhalten einer weißen Lichtemission derjenigen im Falle einer Single-Struktur ähnlich ist. In einer Vorrichtung mit einer Tandem-Struktur wird zwischen mehreren Licht emittierenden Einheiten vorzugsweise eine Zwischenschicht, wie z. B. eine Ladungserzeugungsschicht, bereitgestellt.
Wenn die weißes Licht emittierende Vorrichtung (mit einer Single-Struktur oder einer Tandem-Struktur) und eine Licht emittierende Vorrichtung mit einer SBS-Struktur miteinander verglichen werden, kann die Licht emittierende Vorrichtung mit einer SBS-Struktur geringeren Stromverbrauch aufweisen als die weißes Licht emittierende Vorrichtung. Um Stromverbrauch zu verringern, wird vorzugsweise eine Licht emittierende Vorrichtung mit einer SBS-Struktur verwendet. Andererseits wird die weißes Licht emittierende Vorrichtung im Sinne von niedrigeren Herstellungskosten oder einer höheren Herstellungsausbeute bevorzugt, da der Herstellungsprozess der weißes Licht emittierenden Vorrichtung einfacher ist als derjenige der Licht emittierenden Vorrichtung mit einer SBS-Struktur.
<Strukturbeispiel einer Licht emittierenden Vorrichtung>
Wie in 19A dargestellt, umfasst die Licht emittierende Vorrichtung eine EL-Schicht 790 zwischen einem Paar von Elektroden (einer unteren Elektrode 791 und einer oberen Elektrode 792). Die EL-Schicht 790 kann mehrere Schichten, wie z. B. eine Schicht 720, eine Licht emittierende Schicht 711 und eine Schicht 730, umfassen. Die Schicht 720 kann beispielsweise eine Schicht, die eine Substanz mit hoher Elektroneninjektionseigenschaft enthält (eine Elektroneninjektionsschicht), eine Schicht, die eine Substanz mit hoher Elektronentransporteigenschaft enthält (eine Elektronentransportschicht) und dergleichen umfassen. Die Licht emittierende Schicht 711 kann beispielsweise eine Licht emittierende Verbindung enthalten. Die Schicht 730 kann beispielsweise eine Schicht, die eine Substanz mit hoher Lochinjektionseigenschaft enthält (eine Lochinjektionsschicht), und eine Schicht, die eine Substanz mit hoher Lochtransporteigenschaft enthält (eine Lochtransportschicht), umfassen.
Die Struktur, die die Schicht 720, die Licht emittierende Schicht 711 und die Schicht 730 zwischen dem Paar von Elektroden umfasst, kann als einzelne Licht emittierende Einheit dienen, und die Struktur in 19A wird in dieser Beschreibung als Single-Struktur bezeichnet.
19B stellt ein Modifikationsbeispiel der EL-Schicht 790 dar, die in der Licht emittierenden Vorrichtung in 19A enthalten ist. Insbesondere umfasst eine Licht emittierende Vorrichtung in 19B eine Schicht 730-1 über der unteren Elektrode 791, eine Schicht 730-2 über der Schicht 730-1, die Licht emittierende Schicht 711 über der Schicht 730-2, eine Schicht 720-1 über der Licht emittierenden Schicht 711, eine Schicht 720-2 über der Schicht 720-1 und die obere Elektrode 792 über der Schicht 720-2. Beispielsweise dienen dann, wenn die untere Elektrode 792 als Anode und die obere Elektrode 792 als Kathode dienen, die Schicht 730-1 als Lochinjektionsschicht, die Schicht 730-2 als Lochtransportschicht, die Schicht 720-1 als Elektronentransportschicht und die Schicht 720-2 als Elektroneninjektionsschicht. Alternativ dienen dann, wenn die untere Elektrode 791 als Kathode und die obere Elektrode 792 als Anode dienen, die Schicht 730-1 als Elektroneninjektionsschicht, die Schicht 730-2 als Elektronentransportschicht, die Schicht 720-1 als Lochtransportschicht und die Schicht 720-2 als Lochinjektionsschicht. Mit einer derartigen mehrschichtigen Struktur können Ladungsträger effizient in die Licht emittierende Schicht 711 injiziert werden, und die Rekombinationseffizienz der Ladungsträger in der Licht emittierenden Schicht 711 kann erhöht werden.
Es sei angemerkt, dass eine Struktur, bei der wie in 19C und 19D eine Vielzahl von Licht emittierenden Schichten (Licht emittierenden Schichten 711, 712 und 713) zwischen der Schicht 720 und der Schicht 730 bereitgestellt wird, eine Variation der Single-Struktur ist.
Eine Struktur, bei der wie in 19E und 19F eine Vielzahl von Licht emittierenden Einheiten (eine EL-Schicht 790a und eine EL-Schicht 790b) in Serie geschaltet ist, wobei eine Zwischenschicht (eine Ladungserzeugungsschicht) 740 dazwischen liegt, wird in dieser Beschreibung als Tandem-Struktur bezeichnet. Es sei angemerkt, dass in dieser Beschreibung und dergleichen die in 19E und 19F dargestellte Struktur als Tandem-Struktur bezeichnet wird; jedoch kann, ohne darauf beschränkt zu sein, eine Tandem-Struktur beispielsweise als Stapel-Struktur bezeichnet werden. Es sei angemerkt, dass dann, wenn die Tandem-Struktur verwendet wird, eine Licht emittierende Vorrichtung erhalten kann, die mit hoher Leuchtdichte Licht emittieren kann.
Für die Licht emittierende Schicht 711, die Licht emittierende Schicht 712 und die Licht emittierende Schicht 713 in 19C kann ein Licht derselben Farbe emittierendes Material verwendet werden.
Des Weiteren können für die Licht emittierende Schicht 711, die Licht emittierende Schicht 712 und die Licht emittierende Schicht 713 unterschiedliche Licht emittierende Materialien verwendet werden. Beispielsweise kann durch Licht, das von der Licht emittierenden Schicht 711, der Licht emittierenden Schicht 712 und der Licht emittierenden Schicht 713 emittiert wird, eine weiße Lichtemission erhalten werden. 19D stellt ein Beispiel dar, in dem eine Farbschicht 795, die als Farbfilter dient, bereitgestellt wird. Wenn weißes Licht einen Farbfilter passiert, kann Licht einer gewünschten Farbe erhalten werden.
Für die Licht emittierende Schicht 711 und die Licht emittierende Schicht 712 in 19E kann dasselbe Licht emittierende Material verwendet werden. Alternativ kann für die Licht emittierende Schicht 711 und die Licht emittierende Schicht 712 Licht unterschiedlicher Farben emittierende Materialien verwendet werden. Wenn die Licht emittierenden Schicht 711 und die Licht emittierenden Schicht 712 Licht von zueinander komplementären Farben emittieren, kann eine weiße Lichtemission erhalten werden. 19F stellt ein Beispiel dar, in dem ferner die Farbschicht 795 bereitgestellt wird.
Die Schicht 720 und die Schicht 730 in 19C, 19D, 19E und 19F können jeweils wie in 19B eine mehrschichtige Struktur aus zwei oder mehr Schichten aufweisen.
Für die Licht emittierende Schicht 711, die Licht emittierende Schicht 712 und die Licht emittierende Schicht 713 in 19D kann alternativ dasselbe Licht emittierende Material verwendet werden. Für die Licht emittierende Schicht 711 und die Licht emittierende Schicht 712 in 19F kann in ähnlicher Weise dasselbe Licht emittierende Material verwendet werden. Wenn dabei anstatt der Farbschicht 795 eine Farbumwandlungsschicht verwendet wird, kann Licht einer erwünschten Farbe erhalten werden, die von derjenigen des Licht emittierenden Materials unterschiedlich ist. Wenn beispielsweise für die Licht emittierenden Schichten ein blaues Licht emittierendes Material verwendet wird und die Farbumwandlungsschicht das blaue Licht durchlässt, kann Licht mit einer längeren Wellenlänge als blaues Licht (z. B. rotes oder grünes Licht) erhalten werden. Für die Farbumwandlungsschicht kann ein fluoreszierendes Material, ein phosphoreszierendes Material, ein Quantenpunkt oder dergleichen verwendet werden.
Eine Struktur, bei der für jede Licht emittierende Vorrichtung die Licht emittierenden Schichten (hier Blau (B), Grün (G) und Rot (R)) getrennt ausgebildet werden, wird in einigen Fällen als SBS- (Side-by-Side-) Struktur bezeichnet.
Die Emissionsfarbe der Licht emittierenden Vorrichtung kann abhängig von dem in der EL-Schicht 790 enthaltenen Material Rot, Grün, Blau, Cyan, Magenta, Gelb, Weiß oder dergleichen sein. Wenn außerdem die Licht emittierende Vorrichtung eine Mikrokavitätsstruktur aufweist, kann die Farbreinheit ferner erhöht werden.
Die weißes Licht emittierende Vorrichtung enthält vorzugsweise zwei oder mehr Licht emittierende Substanzen in der Licht emittierenden Schicht. Um eine weiße Lichtemission zu erhalten, können zwei oder mehr Licht emittierende Substanzen ausgewählt werden, die Licht von Komplementärfarben emittieren. Beispielsweise kann dann, wenn Emissionsfarben einer ersten Licht emittierenden Schicht und einer zweiten Licht emittierenden Schicht zueinander komplementär sind, eine Licht emittierende Vorrichtung erhalten werden, die weißes Licht als Ganzes emittiert. Das gilt auch für eine Licht emittierende Vorrichtung mit drei oder mehr Licht emittierenden Schichten.
Die Licht emittierende Schicht enthält vorzugsweise zwei oder mehr Licht emittierende Substanzen, die Licht von R (Rot), G (Grün), B (Blau), Y (Gelb), O (Orange) und dergleichen emittieren. Alternativ enthält die Licht emittierende Schicht vorzugsweise zwei oder mehr Licht emittierende Substanzen, die zwei oder mehr Spektralkomponenten von R, G und B enthaltendes Licht emittieren.
[Licht empfangende Vorrichtung]
20A zeigt eine schematische Querschnittansicht einer Licht emittierenden Vorrichtung 750R, einer Licht emittierenden Vorrichtung 750G, einer Licht emittierenden Vorrichtung 750B und einer Licht empfangenden Vorrichtung 760. Die Licht emittierende Vorrichtung 750R, die Licht emittierende Vorrichtung 750G, die Licht emittierende Vorrichtung 750B und die Licht empfangende Vorrichtung 760 umfassen eine obere Elektrode 792 als gemeinsame Schicht.
Die Licht emittierende Vorrichtung 750R umfasst eine Pixelelektrode 791R, eine Schicht 751, eine Schicht 752, eine Licht emittierende Schicht 753R, eine Schicht 754, eine Schicht 755 und die obere Elektrode 792. Die Licht emittierende Vorrichtung 750G umfasst eine Pixelelektrode 791G und eine Licht emittierende Schicht 753G. Die Licht emittierende Vorrichtung 750B umfasst eine Pixelelektrode 791B und eine Licht emittierende Schicht 753B.
Die Schicht 751 umfasst beispielsweise eine Schicht, die eine Substanz mit hoher Lochinjektionseigenschaft enthält (Lochinjektionsschicht), und dergleichen. Die Schicht 752 umfasst beispielsweise eine Schicht, die eine Substanz mit hoher Lochtransporteigenschaft enthält (Lochtransportschicht), und dergleichen. Die Schicht 754 umfasst beispielsweise eine Schicht, die eine Substanz mit hoher Elektronentransporteigenschaft enthält (Elektronentransportschicht), und dergleichen. Die Schicht 755 umfasst beispielsweise eine Schicht, die eine Substanz mit hoher Elektroneninjektionseigenschaft enthält (Elektroneninjektionsschicht), und dergleichen.
Alternativ kann eine Struktur zum Einsatz kommen, bei der die Schicht 751, die Schicht 752, die Schicht 754 und die Schicht 755 eine Elektroneninjektionsschicht, eine Elektronentransportschicht, eine Lochtransportschicht bzw. eine Lochinjektionsschicht umfassen.
Es sei angemerkt, dass in 20A die Schicht 751 und die Schicht 752 getrennt dargestellt werden; jedoch sind sie nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann in dem Fall, in dem die Schicht 751 sowohl als Lochinjektionsschicht als auch als Lochtransportschicht dient, oder in dem Fall, in dem die Schicht 751 sowohl als Elektroneninjektionsschicht als auch als Elektronentransportschicht dient, die Schicht 752 weggelassen werden.
Es sei angemerkt, dass die Licht emittierende Schicht 753R in der Licht emittierenden Vorrichtung 750R eine Licht emittierende Substanz enthält, die rotes Licht emittiert, die Licht emittierende Schicht 753G in der Licht emittierenden Vorrichtung 750G eine Licht emittierende Substanz enthält, die grünes Licht emittiert, und die Licht emittierende Schicht 753B in der Licht emittierenden Vorrichtung 750B eine Licht emittierende Substanz enthält, die blaues Licht emittiert. Es sei angemerkt, dass die Licht emittierende Vorrichtung 750G und die Licht emittierende Vorrichtung 750B jeweils eine Struktur aufweisen, bei der die Licht emittierende Schicht 753R in der Licht emittierenden Vorrichtung 750R durch die Licht emittierende Schicht 753G bzw. die Licht emittierende Schicht 753B ersetzt wird, und die anderen Komponenten sind denjenigen der Licht emittierenden Vorrichtung 750R ähnlich.
Es sei angemerkt, dass die Schicht 751, die Schicht 752, die Schicht 754 und die Schicht 755 der Licht emittierenden Vorrichtungen jeweiligen Farbe die gleiche Struktur (das gleiche Material, die gleiche Filmdicke oder dergleichen) aufweisen können, oder sie können voneinander unterschiedliche Strukturen aufweisen.
Die Licht empfangende Vorrichtung 760 umfasst eine Pixelelektrode 791 PD, eine Schicht 761, eine Schicht 762, eine Schicht 763 und die obere Elektrode 792. Die Licht empfangende Vorrichtung 760 kann keine Lochinjektionsschicht und keine Elektroneninjektionsschicht umfassen.
Die Schicht 762 umfasst eine Aktivschicht (auch als photoelektrische Umwandlungsschicht bezeichnet). Die Schicht 762 weist eine Funktion auf, Licht in einem bestimmten Wellenlängenbereich zu absorbieren und Ladungsträger (Elektronen und Löcher) zu erzeugen.
Die Schicht 761 und die Schicht 763 umfassen jeweils beispielsweise entweder eine Lochtransportschicht oder eine Elektronentransportschicht. In dem Fall, in dem die Schicht 761 eine Lochtransportschicht umfasst, umfasst die Schicht 763 eine Elektronentransportschicht. Im Gegensatz dazu umfasst in dem Fall, in dem die Schicht 761 eine Elektronentransportschicht umfasst, die Schicht 763 eine Lochtransportschicht.
In der Licht empfangenden Vorrichtung 760 kann die Pixelelektrode 791PD eine Anode und die obere Elektrode 792 eine Kathode sein, oder die Pixelelektrode 791 PD kann eine Kathode und die obere Elektrode 792 eine Anode sein.
20B ist ein Modifikationsbeispiel der 20A. 20B zeigt ein Beispiel für den Fall, in dem die Schicht 755 auf ähnliche Weise wie die obere Elektrode 792 den Licht emittierenden Elementen und dem Licht empfangenden Element gemeinsam bereitgestellt wird. Dabei kann die Schicht 755 als gemeinsame Schicht bezeichnet werden. Auf diese Weise kann der Herstellungsprozess vereinfacht werden, indem eine oder mehrere den Licht emittierenden Elementen und dem Licht empfangenden Element gemeinsame Schichten bereitgestellt werden, so dass die Herstellungskosten verringert werden können.
Hierbei dient die Schicht 755 als Elektroneninjektionsschicht oder Lochinjektionsschicht der Licht emittierenden Vorrichtung 750R und dergleichen. In diesem Fall dient die Schicht 755 als Elektronentransportschicht oder Lochtransportschicht der Licht empfangenden Vorrichtung 760. Deshalb wird bei der in 20B gezeigten Licht empfangenden Vorrichtung 760 die Schicht 763, die als Elektronentransportschicht oder Lochtransportschicht dient, nicht notwendigerweise bereitgestellt.
[Licht emittierende Vorrichtung]
Hier wird ein spezifisches Strukturbeispiel der Licht emittierenden Vorrichtung beschrieben.
Die Licht emittierende Vorrichtung umfasst mindestens eine Licht emittierende Schicht. Des Weiteren kann die Licht emittierende Vorrichtung zusätzlich zu der Licht emittierenden Schicht ferner eine Schicht umfassen, die eine beliebige der folgenden Substanzen enthält: eine Substanz mit hoher Lochinjektionseigenschaft, eine Substanz mit hoher Lochtransporteigenschaft, ein lochblockierendes Material, eine Substanz mit hoher Elektronentransporteigenschaft, ein elektronenblockierendes Material, eine Substanz mit hoher Elektroneninjektionseigenschaft, ein elektronenblockierendes Material, eine Substanz mit einer bipolaren Eigenschaft (eine Substanz mit hoher Elektronen- und Lochtransporteigenschaft) und dergleichen.
Für die Licht emittierende Vorrichtung kann entweder eine niedermolekulare Verbindung oder eine hochmolekulare Verbindung verwendet werden, und eine anorganische Verbindung kann auch verwendet werden. Jede der in der Licht emittierenden Vorrichtung enthaltenen Schichten 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.
Beispielsweise kann die Licht emittierende Vorrichtung zusätzlich zu der Licht emittierenden Schicht eine oder mehrere von einer Lochinjektionsschicht, einer Lochtransportschicht, einer lochblockierenden Schicht, einer elektronenblockierenden Schicht, einer Elektronentransportschicht und einer Elektroneninjektionsschicht umfassen.
Die Lochinjektionsschicht injiziert Löcher von der Anode in die Lochtransportschicht und enthält ein Material mit hoher Lochinjektionseigenschaft. Als Material mit hoher Lochinjektionseigenschaft können eine aromatische Amin-Verbindung, ein Verbundmaterial, das ein Lochtransportmaterial und ein Akzeptormaterial (Elektronenakzeptormaterial) enthält, und dergleichen angegeben werden.
Die Lochtransportschicht transportiert Löcher, die durch die Lochinjektionsschicht von der Anode injiziert werden, zu der Licht emittierenden Schicht. Die Lochtransportschicht enthält ein Lochtransportmaterial. Als Lochtransportmaterial wird vorzugsweise eine Substanz verwendet, die eine Löcherbeweglichkeit von größer als oder gleich 1 × 10^-6 cm²/Vs aufweist. Es sei angemerkt, dass auch andere Substanzen verwendet werden können, solange ihre Lochtransporteigenschaften höher sind als ihre Elektronentransporteigenschaften. Als Lochtransportmaterial sind Materialien mit hoher Lochtransporteigenschaft, wie z. B. eine π-elektronenreiche heteroaromatische Verbindung (z. B. ein Carbazol-Derivat, ein Thiophen-Derivat und ein Furan-Derivat) und ein aromatisches Amin (eine Verbindung mit einem aromatischen Amin-Gerüst), bevorzugt.
Die Elektronentransportschicht transportiert Elektronen, die durch die Elektroneninjektionsschicht von der Kathode injiziert werden, zu der Licht emittierenden Schicht. Die Elektronentransportschicht enthält ein Elektronentransportmaterial. Als Elektronentransportmaterial wird vorzugsweise eine Substanz verwendet, die eine Elektronenbeweglichkeit von größer als oder gleich 1 × 10^-6 cm²/Vs aufweist. Es sei angemerkt, dass auch andere Substanzen verwendet werden können, solange ihre Elektronentransporteigenschaften höher sind als ihre Lochtransporteigenschaften. Als Elektronentransportmaterial kann beispielsweise ein beliebiges der folgenden Materialien mit hoher Elektronentransporteigenschaft verwendet werden: ein Metallkomplex mit einem Chinolin-Gerüst, ein Metallkomplex mit einem Benzochinolin-Gerüst, ein Metallkomplex mit einem Oxazol-Gerüst, ein Metallkomplex mit einem Thiazol-Gerüst, ein Oxadiazol-Derivat, ein Triazol-Derivat, ein Imidazol-Derivat, ein Oxazol-Derivat, ein Thiazol-Derivat, ein Phenanthrolin-Derivat, ein Chinolin-Derivat mit einem Chinolin-Liganden, ein Benzochinolin-Derivat, ein Chinoxalin-Derivat, ein Dibenzochinoxalin-Derivat, ein Pyridin-Derivat, ein Bipyridin-Derivat, ein Pyrimidin-Derivat und eine π-elektronenarme heteroaromatische Verbindung, wie z. B. eine stickstoffhaltige heteroaromatische Verbindung.
Die Elektroneninjektionsschicht injiziert Elektronen von der Kathode in die Elektronentransportschicht und enthält ein Material mit hoher Elektroneninjektionseigenschaft. Als Material mit hoher Elektroneninjektionseigenschaft kann ein Alkalimetall, ein Erdalkalimetall oder eine Verbindung davon verwendet werden. Als Material mit hoher Elektroneninjektionseigenschaft kann ein Verbundmaterial, das ein Elektronentransportmaterial und ein Donatormaterial (Elektronendonatormaterial) enthält, verwendet werden.
Für die Elektroneninjektionsschicht kann beispielsweise ein Alkalimetall, ein Erdalkalimetall oder eine Verbindung davon, wie z. B. Lithium, Cäsium, Ytterbium, Lithiumfluorid (LiF), Cäsiumfluorid (CsF), Calciumfluorid (CaF₂), 8-(Chinolinolato)lithium (Abkürzung: Liq), 2-(2-Pyridyl)phenolatolithium (Abkürzung: LiPP), 2-(2-Pyridyl)-3-pyridinolatolithium (Abkürzung: LiPPy), 4-Phenyl-2-(2-pyridyl)phenolatolithium (Abkürzung: LiPPP), Lithiumoxid (LiO_x) oder Cäsiumcarbonat, verwendet werden. Außerdem kann die Elektroneninjektionsschicht eine mehrschichtige Struktur aus zwei oder mehr Schichten aufweisen. Bei dieser mehrschichtigen Struktur können beispielsweise Lithiumfluorid für eine erste Schicht und Ytterbium für eine zweite Schicht verwendet werden.
Alternativ kann für die vorstehende Elektroneninjektionsschicht ein Material mit einer Elektronentransporteigenschaft verwendet werden. Als Material mit einer Elektronentransporteigenschaft kann beispielsweise eine Verbindung mit einem ungeteilten Elektronenpaar und einem elektronenarmen heteroaromatischen Ring verwendet werden. Insbesondere kann eine Verbindung mit mindestens einem von einem Pyridin-Ring, einem Diazin-Ring (einem Pyrimidin-Ring, einem Pyrazin-Ring und einem Pyridazin-Ring) und einem Triazin-Ring verwendet werden.
Die organische Verbindung mit einem ungeteilten Elektronenpaar weist vorzugsweise ein niedrigstes unbesetztes Molekülorbital (lowest unoccupied molecular orbital, LUMO) von höher als oder gleich -3,6 eV und niedriger als oder gleich -2,3 eV auf. Im Allgemeinen können ein höchstes besetztes Molekülorbital- (highest occupied molecular orbital, HOMO-) Niveau und das LUMO-Niveau einer organischen Verbindung durch Cyclovoltammetrie (CV), Photoelektronenspektroskopie, optische Absorptionsspektroskopie, inverse Photoelektronenspektroskopie oder dergleichen geschätzt werden.
Als organische Verbindung mit einem ungeteilten Elektronenpaar kann beispielsweise 4,7-Diphenyl-1,10-phenanthrolin (Abkürzung: BPhen), 2,9-Bis(naphthalen-2-yl)-4,7-diphenyl-1,10-phenanthrolin (Abkürzung: NBPhen), Dichinoxalino[2,3-a:2',3'-c]phenazin (Abkürzung: HATNA), 2,4,6-Tris[3'-(pyridin-3-yl)biphenyl-3-yl]-1,3,5-triazin (Abkürzung: TmPPPyTz) oder dergleichen verwendet werden. Es sei angemerkt, dass NBPhen eine höhere Glasübergangstemperatur (Tg) als BPhen aufweist und daher eine hohe Wärmebeständigkeit aufweist.
Die Licht emittierende Schicht enthält eine Licht emittierende Substanz. Die Licht emittierende Schicht kann eine oder mehrere Arten von Licht emittierenden Substanzen enthalten. Als Licht emittierende Substanz wird eine Substanz mit einer Emissionsfarbe von Blau, Violett, Blauviolett, Grün, Gelbgrün, Gelb, Orange, Rot oder dergleichen in geeigneter Weise verwendet. Als Licht emittierende Substanz kann alternativ eine Nah-Infrarotlicht emittierende Substanz verwendet werden.
Als Licht emittierende Substanz können ein fluoreszierendes Material, ein phosphoreszierendes Material, ein TADF-Material, ein Quantenpunktmaterial und dergleichen angegeben.
Beispiele für das fluoreszierende Material umfassen ein Pyren-Derivat, ein Anthracen-Derivat, ein Triphenylen-Derivat, ein Fluoren-Derivat, ein Carbazol-Derivat, ein Dibenzothiophen-Derivat, ein Dibenzofuran-Derivat, ein Dibenzochinoxalin-Derivat, ein Chinoxalin-Derivat, ein Pyridin-Derivat, ein Pyrimidin-Derivat, ein Phenanthren-Derivat und ein Naphthalin-Derivat.
Beispiele für das phosphoreszierende Material umfassen einen metallorganischen Komplex (insbesondere einen Iridiumkomplex), der ein 4H-Triazol-Gerüst, ein 1 H-Triazol-Gerüst, ein Imidazol-Gerüst, ein Pyrimidin-Gerüst, ein Pyrazin-Gerüst oder ein Pyridin-Gerüst aufweist, einen metallorganischen Komplex (insbesondere einen Iridiumkomplex), bei dem ein Phenylpyridin-Derivat mit einer elektronenziehenden Gruppe ein Ligand ist, einen Platinkomplex und einen Seltenerdmetallkomplex.
Die Licht emittierende Schicht kann zusätzlich zu der Licht emittierenden Substanz (einem Gastmaterial) eine oder mehrere Arten von organischen Verbindungen (z. B. ein Wirtsmaterial und ein Hilfsmaterial) enthalten. Als eine oder mehrere Arten von organischen Verbindungen kann das Lochtransportmaterial und/oder das Elektronentransportmaterial verwendet werden. Als eine oder mehrere Arten von organischen Verbindungen kann alternativ ein bipolares Material oder ein TADF-Material verwendet werden.
Die Licht emittierende Schicht enthält z. B. vorzugsweise ein phosphoreszierendes Material und eine Kombination von einem Lochtransportmaterial und einem Elektronentransportmaterial, welche einen Exciplex leicht bildet. Mit einer derartigen Struktur kann eine Lichtemission durch die Exciplex-Triplett-Energieübertragung (exciplex-triplet energy transfer, ExTET) effizient erhalten werden, die eine Energieübertragung von einem Exciplex auf eine Licht emittierende Substanz (ein phosphoreszierendes Material) ist. Wenn die Kombination derart ausgewählt wird, dass sie einen Exciplex bildet, der eine Lichtemission aufweist, deren Wellenlänge sich mit der Wellenlänge eines Absorptionsbandes auf der niedrigsten Energieseite der Licht emittierenden Substanz überlappt, kann die Energie gleichmäßig übertragen und eine effiziente Lichtemission erzielt werden. Mit der vorstehenden Struktur können gleichzeitig eine hohe Effizienz, ein Niederspannungsbetrieb und eine lange Lebensdauer einer Licht emittierenden Vorrichtung erzielt werden.
[Licht empfangende Vorrichtung]
Die Aktivschicht der Licht empfangenden Vorrichtung enthält einen Halbleiter. Als Halbleiter können ein anorganischer Halbleiter, wie z. B. Silizium, und ein organischer Halbleiter, der eine organische Verbindung enthält, angegeben werden. Bei dieser Ausführungsform wird ein Beispiel beschrieben, in dem ein organischer Halbleiter als Halbleiter, der in der Aktivschicht enthalten ist, verwendet wird. Ein organischer Halbleiter wird vorzugsweise verwendet, da die Licht emittierende Schicht und die Aktivschicht durch dasselbe Verfahren (wie z. B. ein Vakuumverdampfungsverfahren) ausgebildet werden können und dieselbe Herstellungseinrichtung verwendet werden kann.
Als n-Typ-Halbleitermaterial, das in der Aktivschicht enthalten ist, kann ein organisches Halbleitermaterial mit einer Elektronenakzeptoreigenschaft, wie z. B. Fulleren (z. B. C₆₀ oder C₇₀) oder ein Fulleren-Derivat, verwendet werden. Fulleren weist eine fußballartige Form auf, welche energetisch stabil ist. Sowohl das HOMO-Niveau als auch das LUMO-Niveau von Fulleren sind tief (niedrig). Da Fulleren ein tiefes LUMO-Niveau aufweist, weist es eine sehr hohe Elektronenakzeptoreigenschaft (Akzeptoreigenschaft) auf. Wenn sich eine π-Elektronen-Konjugation (Resonanz) in einer Ebene ausbreitet, wird meistens wie bei Benzol die Elektronendonatoreigenschaft (Donatoreigenschaft) erhöht; jedoch ist bei Fulleren mit einer sphärischen Form die Elektronenakzeptoreigenschaft hoch, obwohl sich π-Elektronen weit ausbreiten. Die hohe Elektronenakzeptoreigenschaft verursacht effizient eine schnelle Ladungstrennung und ist für Licht empfangende Vorrichtungen nützlich. Sowohl C₆₀ als auch C₇₀ weisen ein breites Absorptionsband im Bereich von sichtbarem Licht auf, und C₇₀ wird besonders bevorzugt, da es ein größeres π-Elektronen-Konjugationssystem und ein breiteres Absorptionsband im Bereich langer Wellenlänge als C₆₀ aufweist. Als Fulleren-Derivate können ferner [6,6]-Phenyl-C₇₁-buttersäuremethylester (Abkürzung: PC70BM), [6,6]-Phenyl-C61-buttersäuremethylester (Abkürzung: PC60BM) und 1',1",4',4"-Tetrahydrodi[1,4]methanonaphthaleno[1,2:2',3',56,60:2",3"][5,6]fulleren-C60 (Abkürzung: ICBA) angegeben werden.
Als n-Typ-Halbleitermaterial können ein Metallkomplex mit einem Chinolin-Gerüst, ein Metallkomplex mit einem Benzochinolin-Gerüst, ein Metallkomplex mit einem Oxazol-Gerüst, ein Metallkomplex mit einem Thiazol-Gerüst, ein Oxadiazol-Derivat, ein Triazol-Derivat, ein Imidazol-Derivat, ein Oxazol-Derivat, ein Thiazol-Derivat, ein Phenanthrolin-Derivat, ein Chinolin-Derivat, ein Benzochinolin-Derivat, ein Chinoxalin-Derivat, ein-Dibenzochinoxalin-Derivat, ein Pyridin-Derivat, ein Bipyridin-Derivat, ein Pyrimidin-Derivat, ein Naphthalin-Derivat, ein Anthracen-Derivat, ein Cumarin-Derivat, ein Rhodamin-Derivat, ein Triazin-Derivat, ein Chinon-Derivat und dergleichen angegeben werden.
Als in der Aktivschicht enthaltenes p-Typ-Halbleitermaterial können organische Halbleitermaterialien mit einer Elektronendonatoreigenschaft, wie z. B. Kupfer(II)phthalocyanin (CuPc), Tetraphenyldibenzoperiflanthen (DBP), Zinkphthalocyanin (ZnPc), Zinnphthalocyanin (SnPc) und Chinacridon, angegeben werden.
Alternativ kann als p-Typ-Halbleitermaterial ein Carbazol-Derivat, ein Thiophen-Derivat, ein Furan-Derivat, eine Verbindung mit einem aromatischen Amin-Gerüst oder dergleichen angegeben werden. Als p-Typ-Halbleitermaterial können ferner ein Naphthalin-Derivat, ein Anthracen-Derivat, ein Pyren-Derivat, ein Triphenylen-Derivat, ein Fluoren-Derivat, ein Pyrrol-Derivat, ein Benzofuran-Derivat, ein Benzothiophen-Derivat, ein Indol-Derivat, ein Dibenzofuran-Derivat, ein Dibenzothiophen-Derivat, ein Indolocarbazol-Derivat, ein Porphyrin-Derivat, ein Phthalocyanin-Derivat, ein Naphthalocyanin-Derivat, ein Chinacridon-Derivat, ein Polyphenylenvinylen-Derivat, ein Polyparaphenylen-Derivat, ein Polyfluoren-Derivat, ein Polyvinylcarbazol-Derivat, ein Polythiophen-Derivat und dergleichen angegeben werden.
Das HOMO-Niveau des organischen Halbleitermaterials mit einer Elektronendonatoreigenschaft ist vorzugsweise flacher (höher) als das HOMO-Niveau des organischen Halbleitermaterials mit einer Elektronenakzeptoreigenschaft. Das LUMO-Niveau des organischen Halbleitermaterials mit einer Elektronendonatoreigenschaft ist vorzugsweise flacher (höher) als das LUMO-Niveau des organischen Halbleitermaterials mit einer Elektronenakzeptoreigenschaft.
Als organisches Halbleitermaterial mit einer Elektronenakzeptoreigenschaft wird vorzugsweise Fulleren mit einer sphärischen Form verwendet, und als organisches Halbleitermaterial mit einer Elektronendonatoreigenschaft wird vorzugsweise ein organisches Halbleitermaterial mit einer im Wesentlichen planaren Form verwendet. Es gibt eine Tendenz, dass Moleküle mit ähnlichen Formen aggregieren, und die aggregierten Moleküle von ähnlichen Arten können die Ladungsträgertransporteigenschaft erhöhen, da ihre Energieniveaus des Molekülorbitals beieinander nahe sind.
Beispielsweise wird die Aktivschicht vorzugsweise durch Co-Verdampfung von einem n-Typ-Halbleiter und einem p-Typ-Halbleiter ausgebildet. Alternativ kann die Aktivschicht durch Übereinanderanordnung von einem n-Typ-Halbleiter und einem p-Typ-Halbleiter ausgebildet werden.
Die Licht empfangende Vorrichtung kann als andere Schicht als die Aktivschicht ferner eine Schicht umfassen, die eine Substanz mit hoher Lochtransporteigenschaft, eine Substanz mit hoher Elektronentransporteigenschaft, eine Substanz mit einer bipolaren Eigenschaft (eine Substanz mit hoher Elektronentransporteigenschaft und hoher Lochtransporteigenschaft) oder dergleichen enthält. Ohne Beschränkung darauf kann die Licht empfangende Vorrichtung ferner eine Schicht umfassen, die eine Substanz mit hoher Lochinjektionseigenschaft, ein lochblockierendes Material, ein Material mit hoher Elektroneninjektionseigenschaft, ein elektronenblockierendes Material oder dergleichen enthält.
Für die Licht empfangende Vorrichtung kann entweder eine niedermolekulare Verbindung oder eine hochmolekulare Verbindung verwendet werden, und eine anorganische Verbindung kann auch verwendet werden. Jede der in der Licht empfangenden Vorrichtung enthaltenden Schichten 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.
Als Lochtransportmaterial oder elektronenblockierendes Material kann beispielsweise eine hochmolekulare Verbindung, wie z. B. Poly(3,4-ethylendioxythiophen)/Poly(styrolsulfonsäure) (PEDOT/PSS), oder eine anorganische Verbindung, wie z. B. Molybdänoxid oder Kupferiodid (Cul), verwendet werden. Des Weiteren kann als Elektronentransportmaterial oder lochblockierendes Material eine anorganische Verbindung, wie z. B. Zinkoxid (ZnO), oder eine organische Verbindung, wie z. B. Polyethyleniminethoxylat (PEIE), verwendet werden. Die Licht empfangende Vorrichtung kann beispielsweise einen Mischfilm aus PEIE und ZnO umfassen.
Für die Aktivschicht kann eine hochmolekulare Verbindung, wie z. B. als Donator dienendes Poly[[4,8-bis[5-(2-ethylhexyl)-2-thienyl]benzo[1,2-b:4,5-b']dithiophen-2,6-diyl]-2,5-thiophendiyl[5,7-bis(2-ethylhexyl)-4,8-dioxo-4H,8H-benzo[1,2-c-4,5-c']dithiophen-1,3-diyl]]polymer (Abkürzung: PBDB-T) oder ein PBDB-T-Derivat, verwendet werden. Beispielsweise kann ein Verfahren zum Dispergieren eines Akzeptormaterials in das PBDB-T oder das PBDB-T-Derivat oder dergleichen verwendet werden.
Alternativ können drei oder mehr Arten von Materialien zu der Aktivschicht gemischt werden. Zwecks der Vergrößerung des Absorptionswellenlängenbereichs kann beispielsweise zusätzlich zu dem n-Typ-Halbleitermaterial und dem p-Typ-Halbleitermaterial ein drittes Material gemischt werden. Dabei kann das dritte Material eine niedermolekulare Verbindung oder eine hochmolekulare Verbindung sein.
Das Vorstehende ist die Beschreibung der Licht empfangenden Vorrichtung.
Mindestens ein Teil dieser Ausführungsform kann in geeigneter Kombination mit beliebigen der anderen Ausführungsformen implementiert werden, die in dieser Beschreibung beschrieben werden.
(Ausführungsform 5)
Bei dieser Ausführungsform wird ein Strukturbeispiel einer Licht emittierenden Einrichtung oder einer Anzeigeeinrichtung, die als Licht emittierende und Licht empfangende Einrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, beschrieben.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Anzeigeeinrichtung, die ein Licht emittierendes Element (auch als Licht emittierende Vorrichtung bezeichnet) und ein Licht empfangendes Element (auch als Licht empfangende Vorrichtung bezeichnet) umfasst. Beispielsweise kann dann, wenn drei Arten von Licht emittierenden Elementen, die rotes (R) Licht, grünes (G) Licht und blaues (B) Licht emittieren, enthalten sind, eine Vollfarb-Anzeigeeinrichtung erzielt werden.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden EL-Schichten sowie eine EL-Schicht und eine Aktivschicht ohne Verwendung einer Schattenmaske, wie z. B. einer Metallmaske, durch ein Photolithographieverfahren zu einem feineren Muster verarbeitet. Folglich kann eine bisher schwierig zu erzielende Anzeigeeinrichtung mit hoher Auflösung und hohem Öffnungsverhältnis erzielt werden. Außerdem können EL-Schichten getrennt ausgebildet werden, was eine kontrastreiche Anzeigeeinrichtung mit hoher Anzeigequalität ermöglicht, die ein sehr klares Bild anzeigt.
Es ist schwierig, beispielsweise durch ein Ausbildungsverfahren unter Verwendung einer Metallmaske einen Abstand zwischen EL-Schichten unterschiedlicher Farben oder zwischen einer EL-Schicht und einer Aktivschicht auf kleiner als 10 µm einzustellen; jedoch kann er durch das vorstehende Verfahren auf kleiner als oder gleich 3 µm, kleiner als oder gleich 2 µm, oder kleiner als oder gleich 1 µm verkürzt werden. Beispielsweise kann durch Verwendung einer Belichtungseinrichtung für LSI der Abstand auf kleiner als oder gleich 500 nm, kleiner als oder gleich 200 nm, kleiner als oder gleich 100 nm, oder kleiner als oder gleich 50 nm verkürzt werden. Demzufolge kann die Fläche eines nicht-lichtemittierenden Bereichs, der sich zwischen zwei Licht emittierenden Elementen oder zwischen einem Licht emittierenden Element und einem Licht empfangenden Element befinden kann, erheblich reduziert werden, und das Öffnungsverhältnis kann nahe bei 100 % liegen. Beispielsweise kann ein Öffnungsverhältnis von höher als oder gleich 50 %, höher als oder gleich 60 %, höher als oder gleich 70 %, höher als oder gleich 80 % oder höher als oder gleich 90 % und niedriger als 100 % erzielt werden.
Des Weiteren kann auch die Größe einer EL-Schicht und einer Aktivschicht selbst im Vergleich zu dem Fall, in dem eine Metallmaske verwendet wird, extrem verkleinert werden. Außerdem entstehen beispielsweise im Falle der Verwendung einer Metallmaske zur getrennten Ausbildung von EL-Schichten Schwankungen der Dicke zwischen einem mittleren Abschnitt und einem Endabschnitt der inselförmigen EL-Schicht; daher ist die effektive Fläche, die als Licht emittierender Bereich verwendet werden kann, in Bezug auf die Fläche der gesamten EL-Schicht klein. Andererseits wird bei dem vorstehenden Herstellungsverfahren eine inselförmige EL-Schicht durch Verarbeiten eines in einer gleichmäßigen Dicke abgeschiedenen Films ausgebildet; daher kann die Dicke gleichmäßig sein, so dass auch im Falle einer feinen Größe der EL-Schicht der fast gesamte Bereich der EL-Schicht als Licht emittierender Bereich verwendet werden. Deshalb können durch das vorstehende Herstellungsverfahren eine hohe Auflösung und ein hohes Öffnungsverhältnis erzielt werden.
In vielen Fällen weist ein unter Verwendung einer FMM (einer feinen Metallmaske) ausgebildeter organischer Film einen sehr kleinen Verjüngungswinkel (z. B. größer als 0° und kleiner als 30°) auf, wobei die Dicke des Films in einem an einem Endabschnitt näheren Abschnitt kleiner wird. Deshalb ist es schwer, eine Seitenfläche eines unter Verwendung einer FMM ausgebildeten organischen Films deutlich zu beobachten, da die Seitenfläche und eine Oberseite stetig verbunden sind. Im Gegensatz dazu wird bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine EL-Schicht ohne Verwendung einer FMM verarbeitet und weist daher eine deutliche Seitenfläche auf. Insbesondere beträgt bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Teil des Verjüngungswinkels der EL-Schicht bevorzugt größer als oder gleich 30° und kleiner als oder gleich 120°, bevorzugter größer als oder gleich 60° und kleiner als oder gleich 120°.
Es sei angemerkt, dass in dieser Beschreibung und dergleichen der Ausdruck „ein Endabschnitt eines Objekts ist verjüngt“ bedeutet, dass in einem Bereich des Endabschnitts der Winkel zwischen der Seitenfläche (Oberfläche) und der Bildungsoberfläche (Unterseite) größer als 0° und kleiner als 90° beträgt und das Objekt eine derartige Querschnittsform aufweist, dass sich die Dicke von dem Endabschnitt aus sukzessiv erhöht. Ein Verjüngungswinkel bezeichnet einen Winkel zwischen einer Unterseite (Bildungsoberfläche) und einer Seitenfläche (Oberfläche) an einem Endabschnitt des Objekts.
Ein spezifischeres Beispiel wird nachstehend beschrieben.
21A ist eine schematische Draufsicht auf eine Anzeigeeinrichtung 100. Die Anzeigeeinrichtung 100 umfasst über einem Substrat 101 eine Vielzahl von Licht emittierenden Elementen 90R, die rotes Licht emittieren, eine Vielzahl von Licht emittierenden Elementen 90G, die grünes Licht emittieren, eine Vielzahl von Licht emittierenden Elementen 90B, die blaues Licht emittieren, und eine Vielzahl von Licht empfangenden Elementen 90S. In 21A werden Licht emittierende Bereiche der Licht emittierenden Elemente oder der Licht empfangenden Elemente durch R, G, B und S gekennzeichnet, um die Licht emittierenden Elemente leicht zu unterscheiden.
Die Licht emittierenden Elemente 90R, die Licht emittierenden Elemente 90G, die Licht emittierenden Elemente 90B und die Licht empfangenden Elemente 90S sind in einer Matrix angeordnet. 21A stellt eine Struktur dar, bei der zwei Elemente abwechselnd in einer Richtung angeordnet sind. Es sei angemerkt, dass das Anordnungsverfahren der Licht emittierenden Elemente nicht darauf beschränkt ist; eine Streifen-Anordnung, eine S-Streifen-Anordnung, eine Delta-Anordnung, eine Bayer-Anordnung, eine Zickzack-Anordnung oder dergleichen kann verwendet werden, und auch eine PenTile-Anordnung, eine Diamant-Anordnung oder dergleichen kann verwendet werden.
21A stellt auch eine Verbindungselektrode 111C dar, die elektrisch mit einer gemeinsamen Elektrode 113 verbunden ist. Der Verbindungselektrode 111C wird ein der gemeinsamen Elektrode 113 zugeführtes Potential (z. B. ein Anodenpotential oder ein Kathodenpotential) zugeführt. Die Verbindungselektrode 111C wird außerhalb eines Anzeigebereichs bereitgestellt, in dem die Licht emittierenden Elemente 90R und dergleichen angeordnet sind. In 21A wird die gemeinsame Elektrode 113 durch eine gestrichelte Linie dargestellt.
Die Verbindungselektrode 111C kann entlang der äußeren Peripherie des Anzeigebereichs bereitgestellt werden. Beispielsweise kann die Verbindungselektrode 111C entlang einer Seite der äußeren Peripherie des Anzeigebereichs oder entlang zwei oder mehr Seiten der äußeren Peripherie des Anzeigebereichs bereitgestellt werden. Das heißt: In dem Fall, in dem der Anzeigebereich eine rechteckige Oberseitenform aufweist, kann die Oberseitenform der Verbindungselektrode 111C eine Bandform, eine L-Form, eine eckige Klammerform, eine viereckige Form oder dergleichen sein.
21 B ist eine schematische Querschnittsansicht entlang der Strichpunktlinie A1-A2 und der Strichpunktlinie C1-C2 in 21A. 21B ist eine schematische Querschnittsansicht des Licht emittierenden Elements 90B, des Licht emittierenden Elements 90R, des Licht empfangenden Elements 90S und der Verbindungselektrode 111C.
Es sei angemerkt, dass das Licht emittierende Element 90G, das in der schematischen Querschnittsansicht nicht dargestellt wird, die gleiche Struktur aufweisen kann wie das Licht emittierende Element 90B oder das Licht emittierende Element 90R und nachstehend auf die Beschreibung dieser verwiesen werden kann.
Das Licht emittierende Element 90B umfasst eine Pixelelektrode 111, eine organische Schicht 112B, eine organische Schicht 114 und die gemeinsame Elektrode 113. Das Licht emittierende Element 90R umfasst die Pixelelektrode 111, eine organische Schicht 112R, die organische Schicht 114 und die gemeinsame Elektrode 113. Das Licht empfangende Element 90S umfasst die Pixelelektrode 111, eine organische Schicht 115, die organische Schicht 114 und die gemeinsame Elektrode 113. Die organische Schicht 114 und die gemeinsame Elektrode 113 werden dem Licht emittierenden Element 90B, dem Licht emittierenden Element 90R und dem Licht empfangenden Element 90S gemeinsam bereitgestellt. Die organische Schicht 114 kann auch als gemeinsame Schicht bezeichnet werden. Die Pixelelektroden 111 werden zwischen den Licht emittierenden Elementen sowie zwischen dem Licht emittierenden Element und dem Licht empfangenden Element voneinander entfernt bereitgestellt.
Die organische Schicht 112R enthält mindestens eine Licht emittierende organische Verbindung, die rotes Licht emittiert. Die organische Schicht 112B enthält mindestens eine Licht emittierende organische Verbindung, die blaues Licht emittiert. Die organische Schicht 115 enthält ein photoelektrisches Umwandlungsmaterial, das eine Empfindlichkeit in einem Wellenlängenbereich von sichtbarem Licht oder Infrarotlicht aufweist. Die organische Schicht 112R und die organische Schicht 112B können jeweils auch als EL-Schicht bezeichnet werden.
Die organische Schicht 112R, die organische Schicht 112B und die organische Schicht 115 können jeweils eine oder mehrere von einer Elektroneninjektionsschicht, einer Elektronentransportschicht, einer Lochinjektionsschicht und einer Lochtransportschicht umfassen. Die organische Schicht 114 kann keine Licht emittierende Schicht umfassen. Beispielsweise umfasst die organische Schicht 114 eine oder mehrere von einer Elektroneninjektionsschicht, einer Elektronentransportschicht, einer Lochinjektionsschicht und einer Lochtransportschicht.
Die oberste Schicht in der mehrschichtigen Struktur der organischen Schicht 112R, der organischen Schicht 112B und der organischen Schicht 115, nämlich die Schicht in Kontakt mit der organischen Schicht 114, ist vorzugsweise eine Schicht außer der Licht emittierenden Schicht. Es wird bevorzugt, dass beispielsweise eine Elektroneninjektionsschicht, eine Elektronentransportschicht, eine Lochinjektionsschicht, eine Lochtransportschicht oder eine andere Schicht als diese bereitgestellt wird, um die Licht emittierende Schicht zu bedecken, und diese Schicht in Kontakt mit der organischen Schicht 114 ist. Wenn auf diese Weise bei der Herstellung der Licht emittierenden Elemente eine Oberseite der Licht emittierenden Schicht mit einer anderen Schicht geschützt wird, kann die Zuverlässigkeit des Licht emittierenden Elements erhöht werden.
Die Pixelelektrode 111 wird für jedes Licht emittierende Element bereitgestellt. Die gemeinsame Elektrode 113 und die organische Schicht 114 werden jeweils als den Licht emittierenden Elementen gemeinsame, durchgehende Schicht bereitgestellt. Ein für sichtbares Licht durchlässiger leitender Film wird für die jeweiligen Pixelelektroden oder die gemeinsame Elektrode 113 verwendet, und ein reflektierender leitender Film wird für die andere verwendet. Wenn die jeweiligen Pixelelektroden eine Lichtdurchlässigkeit und die gemeinsame Elektrode 113 eine Reflektivität aufweisen, wird eine Bottom-Emission-Anzeigeeinrichtung erhalten, und wenn im Gegensatz dazu die jeweiligen Pixelelektroden eine Reflektivität und die gemeinsame Elektrode 113 eine Lichtdurchlässigkeit aufweisen, wird eine Top-Emission-Anzeigeeinrichtung erhalten. Es sei angemerkt, dass dann, wenn sowohl die jeweiligen Pixelelektroden als auch die gemeinsame Elektrode 113 eine Lichtdurchlässigkeit aufweisen, eine Dual-Emission-Anzeigeeinrichtung erhalten wird.
Eine Isolierschicht 131 wird bereitgestellt, um Endabschnitte der Pixelelektrode 111 zu bedecken. Die Endabschnitte der Isolierschicht 131 sind vorzugsweise verjüngt. Es sei angemerkt, dass in dieser Beschreibung und dergleichen der Ausdruck „ein Endabschnitt eines Objekts ist verjüngt“ bedeutet, dass in einem Bereich des Endabschnitts der Winkel zwischen der Oberfläche des Objekts und der Bildungsoberfläche größer als 0° und kleiner als 90° beträgt und das Objekt eine derartige Querschnittsform aufweist, dass sich die Dicke von dem Endabschnitt aus sukzessiv erhöht.
Die Verwendung eines organischen Harzes für die Isolierschicht 131 ermöglicht, dass diese eine leicht gekrümmte Oberfläche aufweist. Daher kann die Abdeckung mit einem über der Isolierschicht 131 ausgebildeten Film erhöht werden.
Als für die Isolierschicht 131 verwendbares Material können beispielsweise ein Acrylharz, ein Polyimidharz, ein Epoxidharz, ein Polyamidharz, ein Polyimidamidharz, ein Siloxanharz, ein Harz auf Benzocyclobuten-Basis, ein Phenolharz und Vorläufer dieser Harze angegeben werden.
Alternativ kann für die Isolierschicht 131 ein anorganisches isolierendes Material verwendet werden. Als für die Isolierschicht 131 verwendbares anorganisches isolierendes Material kann ein Oxid oder ein Nitrid, wie z. B. Siliziumoxid, Siliziumoxynitrid, Siliziumnitridoxid, Siliziumnitrid, Aluminiumoxid, Aluminiumoxynitrid oder Hafniumoxid, verwendet werden. Alternativ können Yttriumoxid, Zirconiumoxid, Galliumoxid, Tantaloxid, Magnesiumoxid, Lanthanoxid, Ceroxid, Neodymoxid und dergleichen verwendet werden.
Wie in 21 B dargestellt, werden die zwei organischen Schichten zwischen den Licht emittierenden Elementen von unterschiedlichen Emissionsfarben sowie zwischen dem Licht emittierenden Element und dem Licht empfangenden Element voneinander entfernt bereitgestellt, wobei ein Spalt zwischen den zwei organischen Schichten gebildet wird. Die organische Schicht 112R, die organische Schicht 112B und die organische Schicht 115 werden auf diese Weise vorzugsweise derart bereitgestellt, dass sie nicht in Kontakt miteinander sind. Dadurch kann effektiv verhindert werden, dass eine ungewollte Lichtemission durch einen durch die zwei einander benachbarten organischen Schichten fließenden Strom entsteht. Als Ergebnis kann der Kontrast erhöht werden, um eine Anzeigeeinrichtung mit hoher Anzeigequalität zu erzielen.
Bei der organischen Schicht 112R, der organischen Schicht 112B und der organischen Schicht 115 beträgt ein Verjüngungswinkel vorzugsweise größer als oder gleich 30°. Bei der organischen Schicht 112R, der organischen Schicht 112G und der organischen Schicht 112B beträgt ein Winkel zwischen der Seitenfläche (Oberfläche) und der Unterseite (Bildungsoberfläche) an dem Endabschnitt größer als oder gleich 30° und kleiner als oder gleich 120°, bevorzugt größer als oder gleich 45° und kleiner als oder gleich 120°, bevorzugter größer als oder gleich 60° und 120°. Alternativ beträgt bei der organischen Schicht 112R, der organischen Schicht 112G und der organischen Schicht 112B der Verjüngungswinkel vorzugsweise 90° oder in der Nähe davon (z. B. größer als oder gleich 80° und kleiner als oder gleich 100°).
Über der gemeinsamen Elektrode 113 wird eine Schutzschicht 121 bereitgestellt. Die Schutzschicht 121 weist eine Funktion zum Verhindern einer Diffusion von Verunreinigungen, wie z. B. Wasser, von oben in jedes Licht emittierende Element auf.
Die Schutzschicht 121 kann beispielsweise eine einschichtige Struktur oder eine mehrschichtige Struktur aufweisen, die mindestens einen anorganischen Isolierfilm umfasst. Als anorganischer Isolierfilm kann ein Oxidfilm oder ein Nitridfilm, wie z. B. ein Siliziumoxidfilm, ein Siliziumoxynitridfilm, ein Siliziumnitridoxidfilm, ein Siliziumnitridfilm, ein Aluminiumoxidfilm, ein Aluminiumoxynitridfilm oder ein Hafniumoxidfilm, angegeben werden. Alternativ kann für die Schutzschicht 121 ein Halbleitermaterial, wie z. B. Indium-Gallium-Oxid oder Indium-Gallium-Zink-Oxid, verwendet werden.
Als Schutzschicht 121 kann ein mehrschichtiger Film aus einem anorganischen Isolierfilm und einem organischen Isolierfilm verwendet werden. Beispielsweise wird eine Struktur bevorzugt, bei der ein organischer Isolierfilm zwischen einem Paar von anorganischen Isolierfilmen angeordnet ist. Ferner wird es bevorzugt, dass der organische Isolierfilm als Planarisierungsfilm dient. Mit dieser Struktur kann die Oberseite des organischen Isolierfilms flach sein, und demzufolge wird die Abdeckung mit dem darüber liegenden anorganischen Isolierfilm verbessert, was zu einer Verbesserung der Barriereeigenschaften führt. Außerdem kann, da die Oberseite der Schutzschicht 121 flach ist, eine bevorzugte Wirkung erhalten werden; wenn eine Komponente (z. B. ein Farbfilter, eine Elektrode eines Berührungssensors, ein Linsenarray oder dergleichen) oberhalb der Schutzschicht 121 bereitgestellt wird, wird die Komponente mit geringerer Wahrscheinlichkeit durch eine durch die untere Struktur verursachte unebene Form beeinflusst.
In einem Verbindungsabschnitt 130 wird die gemeinsame Elektrode 113 über und in Kontakt mit der Verbindungselektrode 111C bereitgestellt, und die Schutzschicht 121 wird bereitgestellt, um die gemeinsame Elektrode 113 zu bedecken. Außerdem wird die Isolierschicht 131 bereitgestellt, um Endabschnitte der Verbindungselektrode 111C zu bedecken.
Nachstehend wird ein Strukturbeispiel einer Anzeigeeinrichtung beschrieben, deren Struktur sich teilweise von derjenigen in 21B unterscheidet. Insbesondere wird ein Beispiel dargestellt, in dem die Isolierschicht 131 nicht bereitgestellt wird.
22A bis 22C stellen jeweils ein Beispiel für den Fall dar, in dem die Seitenfläche der Pixelelektrode 111 mit der Seitenfläche der organischen Schicht 112R, der organischen Schicht 112B oder der organischen Schicht 115 im Wesentlichen ausgerichtet ist.
In 22A wird die organische Schicht 114 bereitgestellt, um die Oberseiten und die Seitenflächen der organischen Schicht 112R, der organischen Schicht 112B und der organischen Schicht 115 zu bedecken. Die organische Schicht 114 kann verhindern, dass ein Kontakt der Pixelelektrode 111 mit der gemeinsamen Elektrode 113 gebildet wird und zu einem elektrischen Kurzschluss führt.
22B stellt ein Beispiel dar, in dem eine Isolierschicht 125 vorgesehen ist, die in Kontakt mit den Seitenflächen der organischen Schicht 112R, der organischen Schicht 112G und der organischen Schicht 112B sowie der Pixelelektrode 111 bereitgestellt wird. Die Isolierschicht 125 kann einen elektrischen Kurzschluss zwischen der Pixelelektrode 111 und der gemeinsamen Elektrode 113 sowie einen Leckstrom dazwischen effektiv verhindern.
Die Isolierschicht 125 kann ein anorganisches Material enthalten. Für die Isolierschicht 125 kann beispielsweise ein anorganischer Isolierfilm, wie z. B. ein isolierender Oxidfilm, ein isolierender Nitridfilm, ein isolierender Oxynitridfilm und ein isolierender Nitridoxidfilm, verwendet werden. Die Isolierschicht 125 kann eine einschichtige Struktur oder eine mehrschichtige Struktur aufweisen. Als isolierende Oxidfilme können ein Siliziumoxidfilm, ein Aluminiumoxidfilm, ein Magnesiumoxidfilm, ein Indiumgalliumzinkoxidfilm, ein Galliumoxidfilm, ein Germaniumoxidfilm, ein Yttriumoxidfilm, ein Zirconiumoxidfilm, ein Lanthanoxidfilm, ein Neodymoxidfilm, ein Hafniumoxidfilm, ein Tantaloxidfilm und dergleichen angegeben werden. Als isolierender Nitridfilm können ein Siliziumnitridfilm, ein Aluminiumnitridfilm und dergleichen angegeben werden. Als isolierender Oxynitridfilm können ein Siliziumoxynitridfilm, ein Aluminiumoxynitridfilm und dergleichen angegeben werden. Als isolierender Nitridoxidfilm können ein Siliziumnitridoxidfilm, ein Aluminiumnitridoxidfilm und dergleichen angegeben werden. Wenn ein anorganischer Isolierfilm, wie z. B. ein Aluminiumoxidfilm, ein Hafniumoxidfilm oder ein Siliziumoxidfilm, die insbesondere durch ein ALD-Verfahren ausgebildet werden, für die Isolierschicht 125 verwendet wird, kann die Isolierschicht 125 mit geringen Nadellöchern und einer ausgezeichneten Schutzfunktion für die organische Schicht ausgebildet werden.
Es sei angemerkt, dass es sich in dieser Beschreibung und dergleichen bei einem Oxynitrid um ein Material handelt, das mehr Sauerstoff als Stickstoff enthält, und dass es sich bei einem Nitridoxid um ein Material handelt, das mehr Stickstoff als Sauerstoff enthält. Beispielsweise wird in dem Fall, in dem Siliziumoxynitrid beschrieben wird, ein Material gemeint, das mehr Sauerstoff als Stickstoff enthält, und in dem Fall, in dem Siliziumnitridoxid beschrieben wird, wird ein Material gemeint, das mehr Stickstoff als Sauerstoff enthält.
Die Isolierschicht 125 kann durch ein Sputterverfahren, ein CVD-Verfahren, ein PLD-Verfahren, ein ALD-Verfahren oder dergleichen ausgebildet werden. Die Isolierschicht 125 wird vorzugsweise durch ein ALD-Verfahren, das eine gute Abdeckung ermöglicht, ausgebildet.
In 22C wird zwischen den zwei einander benachbarten Licht emittierenden Elementen oder zwischen dem Licht emittierenden Element und dem Licht empfangenden Element eine Harzschicht 126 derart bereitgestellt, um einen Spalt zwischen den zwei einander zugewandten Pixelelektroden und einen Spalt zwischen den zwei einander zugewandten organischen Schichten zu füllen. Die Harzschicht 126 ermöglicht, Bildungsflächen der organischen Schicht 114, der gemeinsamen Elektrode 113 und dergleichen zu planarisieren, so dass eine Unterbrechung der gemeinsamen Elektrode 113 wegen fehlender Stufenabdeckung zwischen den einander benachbarten Licht emittierenden Elementen verhindert werden kann.
Als Harzschicht 126 kann vorteilhaft eine Isolierschicht, die ein organisches Material enthält, verwendet werden. Beispielsweise kann als Harzschicht 126 ein Acrylharz, ein Polyimidharz, ein Epoxidharz, ein Imidharz, ein Polyamidharz, ein Polyimidamidharz, ein Silikonharz, ein Siloxanharz, ein Harz auf Benzocyclobuten-Basis, ein Phenolharz, Vorläufer dieser Harze oder dergleichen verwendet werden. Für die Harzschicht 126 kann ferner ein organisches Material, wie z. B. Polyvinylalkohol (PVA), Polyvinylbutyral, Polyvinylpyrrolidon, Polyethylenglycol, Polyglycerin, Pullulan, wasserlösliche Cellulose oder ein alkohollösliches Polyamidharz, verwendet werden. Für die Harzschicht 126 kann ferner ein lichtempfindliches Harz verwendet werden. Als lichtempfindliches Harz kann ein Photolack verwendet werden. Beispiele für das lichtempfindliche Harz umfassen positive Materialien und negative Materialien.
Die Harzschicht 126 kann eine Funktion zum Blockieren von Streulicht aus einem benachbarten Pixel und zur Verhinderung einer Farbmischung dadurch aufweisen, dass für die Harzschicht 126 ein gefärbtes Material (wie z. B. ein ein schwarzes Pigment enthaltendes Material) verwendet wird.
In 22D werden die Isolierschicht 125 und die Harzschicht 126 über der Isolierschicht 125 bereitgestellt. Die Isolierschicht 125 behindert einen Kontakt der Harzschicht 126 mit der organischen Schicht 112R und dergleichen, so dass eine Diffusion von in der Harzschicht 126 enthaltenen Verunreinigungen, wie z. B. Feuchtigkeit, in die organische Schicht 112R und dergleichen verhindert werden kann, wodurch eine Anzeigeeinrichtung mit hoher Zuverlässigkeit erhalten werden kann.
Indem zwischen der Isolierschicht 125 und der Harzschicht 126 ein reflektierender Film (z. B. ein Metallfilm, der eines oder mehrere ausgewählt aus Silber, Palladium, Kupfer, Titan, Aluminium und dergleichen enthält) bereitgestellt wird, kann ferner ein Mechanismus gebildet werden, bei dem aus der Licht emittierenden Schicht emittiertes Licht mittels des reflektierenden Films reflektiert wird und damit die Auskopplungseffizienz erhöht wird.
23A bis 23C stellen jeweils ein Beispiel für den Fall dar, in dem die Breite der Pixelelektrode 111 größer ist als diejenige der organischen Schicht 112R, der organischen Schicht 112B oder der organischen Schicht 115. Die organische Schicht 112R und dergleichen werden weiter innen bereitgestellt als ein Endabschnitt der Pixelelektrode 111.
23A stellt ein Beispiel für den Fall mit der Isolierschicht 125 dar. Die Isolierschicht 125 wird derart bereitgestellt, um die Seitenflächen der organischen Schichten, die in dem Licht emittierenden Element oder dem Licht empfangenden Element enthalten sind, einen Teil der Oberseite und die Seitenflächen der Pixelelektrode 111 zu bedecken.
23B stellt ein Beispiel für den Fall mit der Harzschicht 126 dar. Die Harzschicht 126 befindet sich zwischen den zwei einander benachbarten Licht emittierenden Elementen oder zwischen dem Licht emittierenden Element und dem Licht empfangenden Element und wird derart bereitgestellt, um die Seitenflächen der organischen Schichten sowie die Oberseite und die Seitenflächen der Pixelelektrode 111 zu bedecken.
23C stellt ein Beispiel für den Fall sowohl mit der Isolierschicht 125 als auch mit der Harzschicht 126 dar. Zwischen der organischen Schicht 112R und dergleichen einerseits und der Harzschicht 126 andererseits wird die Isolierschicht 125 bereitgestellt.
24A bis 24D stellen jeweils ein Beispiel für den Fall dar, in dem die Breite der Pixelelektrode 111 kleiner ist als diejenige der organischen Schicht 112R, der organischen Schicht 112B oder der organischen Schicht 115. Die organische Schicht 112R und dergleichen erstrecken sich über den Endabschnitt der Pixelelektrode 111 hinüber nach außen.
24B stellt ein Beispiel dar, in dem die Isolierschicht 125 vorgesehen ist. Die Isolierschicht 125 wird in Kontakt mit den Seitenflächen der organischen Schichten der zwei einander benachbarten Licht emittierenden Elemente bereitgestellt. Es sei angemerkt, dass die Isolierschicht 125 derart bereitgestellt werden kann, nicht nur die Seitenflächen, sondern auch einen Teil der Oberseiten der organischen Schicht 112R und dergleichen zu bedecken.
24C stellt ein Beispiel für den Fall mit der Harzschicht 126 dar. Die Harzschicht 126 befindet sich zwischen den zwei einander benachbarten Licht emittierenden Elementen und wird derart bereitgestellt, um die Seitenflächen und einen Teil der Oberseiten der organischen Schichten 112R und dergleichen zu bedecken. Es sei angemerkt, dass die Harzschicht 126 in Kontakt mit den Seitenflächen der organischen Schicht 112R und dergleichen ist und die Oberseiten nicht bedeckt.
24D stellt ein Beispiel für den Fall sowohl mit der Isolierschicht 125 als auch mit der Harzschicht 126 dar. Zwischen der organischen Schicht 112R und dergleichen einerseits und der Harzschicht 126 andererseits wird die Isolierschicht 125 bereitgestellt.
Hierbei wird ein Strukturbeispiel der Harzschicht 126 beschrieben.
Je flacher die Oberseite der Harzschicht 126 ist, desto bevorzugter; jedoch weist die Oberfläche der Harzschicht 126 je nach einer unebenen Form der Bildungsoberfläche der Harzschicht 126, den Ausbildungsbedingungen der Harzschicht 126 und dergleichen in einigen Fällen eine konkave oder konvexe Form auf.
25A bis 26F sind jeweils eine vergrößerte Ansicht eines Endabschnitts der Pixelelektrode 111R in dem Licht emittierenden Element 90R, eines Endabschnitts der Pixelelektrode 111G in dem Licht emittierenden Element 90G und der Umgebung dieser. Die organische Schicht 112G wird über der Pixelelektrode 111G bereitgestellt.
25A, 25B und 25C sind jeweils eine vergrößerte Ansicht der Harzschicht 126 und der Umgebung dieser bei der flachen Oberseite der Harzschicht 126. 25A stellt ein Beispiel für den Fall dar, in dem die Breiten der organischen Schicht 112R und dergleichen größer sind als diejenige der Pixelelektrode 111. 25B stellt ein Beispiel für den Fall dar, in dem die Breiten von diesen miteinander im Wesentlichen identisch sind. 25C stellt ein Beispiel für den Fall dar, in dem die Breiten der organischen Schicht 112R und dergleichen kleiner sind als diejenige der Pixelelektrode 111.
Wie in 25A dargestellt, wird die organische Schicht 112R derart bereitgestellt, um den Endabschnitt der Pixelelektrode 111 zu bedecken, so dass der Endabschnitt der Pixelelektrode 111 vorzugsweise verjüngt ist. Daher wird eine Stufenabdeckung mit der organischen Schicht 112R verbessert, wodurch eine Anzeigeeinrichtung mit hoher Zuverlässigkeit erhalten werden kann.
25D, 25E und 25F stellen jeweils ein Beispiel für den Fall dar, in dem die Oberseite der Harzschicht 126 konkav ist. Dabei weisen die Oberseiten der organischen Schicht 114, der gemeinsamen Elektrode 113 und der Schutzschicht 121 jeweils eine konkave Form entsprechend der konkaven Oberseite der Harzschicht 126 auf.
26A, 26B und 26C stellen jeweils ein Beispiel für den Fall dar, in dem die Oberseite der Harzschicht 126 konvex ist. Dabei weisen die Oberseiten der organischen Schicht 114, der gemeinsamen Elektrode 113 und der Schutzschicht 121 jeweils eine konvexe Form entsprechend der konvexen Oberseite der Harzschicht 126 auf.
26D, 26E und 26F stellen jeweils ein Beispiel für den Fall dar, in dem ein Teil der Harzschicht 126 den oberen Endabschnitt und einen Teil der Oberseite der organischen Schicht 112R sowie den oberen Endabschnitt und einen Teil der Oberseite der organischen Schicht 112G bedeckt. Dabei wird zwischen der Harzschicht 126 und der Oberseite der organischen Schicht 112R oder der organischen Schicht 112G die Isolierschicht 125 bereitgestellt.
26D, 26E und 26F stellen jeweils ein Beispiel für den Fall dar, in dem die Oberseite der Harzschicht 126 teilweise konkav ist. Dabei weisen die organische Schicht 114, die gemeinsame Elektrode 113 und die Schutzschicht 121 jeweils eine unebene Form entsprechend der Form der Harzschicht 126 auf.
Das vorstehende ist die Beschreibung des Strukturbeispiels der Harzschicht.
Mindestens ein Teil dieser Ausführungsform kann in geeigneter Kombination mit beliebigen der anderen Ausführungsformen implementiert werden, die in dieser Beschreibung beschrieben werden.
(Ausführungsform 6)
Bei dieser Ausführungsform wird ein Strukturbeispiel einer Anzeigeeinrichtung beschrieben, die für die Licht emittierende und Licht empfangende Einrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Obwohl hier eine Anzeigeeinrichtung beschrieben wird, die ein Bild anzeigen kann, kann sie als Licht emittierende und Licht empfangende Einrichtung verwendet werden, wenn ein Licht emittierendes Element als Lichtquelle verwendet wird.
Die Anzeigeeinrichtung dieser Ausführungsform kann ferner eine Anzeigeeinrichtung mit hoher Definition oder eine große Anzeigeeinrichtung sein. Dementsprechend kann die Anzeigeeinrichtung dieser Ausführungsform beispielsweise für Anzeigeabschnitte von einer Digitalkamera, einer digitalen Videokamera, einem digitalen Fotorahmen, einem Mobiltelefon, einer tragbaren Spielkonsole, einem Smartphone, einem armbanduhrartigen Endgerät, einem Tablet-Computer, einem tragbaren Informationsendgerät und einer Audiowiedergabevorrichtung, zusätzlich zu Anzeigeabschnitten von elektronischen Geräten mit einem relativ großen Bildschirm, wie z. B. einem Fernsehgerät, einem Desktop- oder Laptop-PC, einem Monitor eines Computers oder dergleichen, einer Digital Signage bzw. digitalen Beschilderung und einem großen Spielautomaten, wie z. B. einem Flipperautomaten, verwendet werden.
[Anzeigeeinrichtung 400]
27 ist eine perspektivische Ansicht der Anzeigeeinrichtung 400, und 28A ist eine Querschnittsansicht der Anzeigeeinrichtung 400.
Die Anzeigeeinrichtung 400 weist eine Struktur auf, bei der ein Substrat 452 und ein Substrat 451 aneinander befestigt sind. In 27 wird das Substrat 452 durch eine gestrichelte Linie dargestellt.
Die Anzeigeeinrichtung 400 umfasst einen Anzeigeabschnitt 462, eine Schaltung 464, eine Leitung 465 und dergleichen. 27 stellt ein Beispiel dar, in dem die Anzeigeeinrichtung 400 mit einer IC 473 und einer FPC 472 bereitgestellt wird. Daher kann die Struktur in 13 als Anzeigemodul mit der Anzeigeeinrichtung 400, der IC (integrierte Schaltung) und der FPC angesehen werden.
Als Schaltung 464 kann beispielsweise eine Abtastleitungstreiberschaltung verwendet werden.
Die Leitung 465 weist eine Funktion zum Zuführen eines Signals und eines Stroms zu dem Anzeigeabschnitt 462 und der Schaltung 464 auf. Dieses Signal und dieser Strom werden von außen über die FPC 472 in die Leitung 465 oder von der IC 473 in die Leitung 465 eingegeben.
27 stellt ein Beispiel dar, in dem die IC 473 durch ein COG- (Chip-on-Glass-) Verfahren, ein COF- (Chip-on-Film-) Verfahren oder dergleichen über dem Substrat 451 bereitgestellt wird. Als IC 473 kann beispielsweise eine IC verwendet werden, die eine Abtastleitungstreiberschaltung, eine Signalleitungstreiberschaltung oder dergleichen umfasst. Es sei angemerkt, dass die Anzeigeeinrichtung 400 und das Anzeigemodul nicht notwendigerweise eine IC aufweisen muss. Die IC kann auch durch ein COF-Verfahren oder dergleichen auf der FPC montiert werden.
28A stellt ein Beispiel für einen Querschnitt eines Teils eines Bereichs, der die FPC 472 umfasst, eines Teils der Schaltung 464, eines Teils des Anzeigeabschnitts 462 und eines Teils eines Bereichs, der einen Verbindungsabschnitt umfasst, der Anzeigeeinrichtung 400 dar. 28A stellt im Besonderen ein Beispiel für einen Querschnitt eines Bereichs, der ein Licht emittierendes Element 430b, das grünes Licht (G) emittiert, und ein Licht emittierende Element 440 umfasst, das reflektiertes Licht (L) empfängt, in dem Anzeigeabschnitt 462 dar.
Die in 28A dargestellte Anzeigeeinrichtung 400 umfasst einen Transistor 252, einen Transistor 260, einen Transistor 258, das Licht emittierende Element 430b, das Licht empfangende Element 440 und dergleichen zwischen dem Substrat 453 und dem Substrat 454.
Das vorstehend beschriebene Licht emittierende Element oder Licht empfangende Element kann für das Licht emittierende Element 430b und das Licht empfangende Element 440 verwendet werden.
In dem Fall, in dem das Pixel der Anzeigeeinrichtung drei Arten von Subpixeln jeweils mit einem Licht emittierenden Element einer voneinander unterschiedlichen Emissionsfarbe umfasst, können als diese drei Subpixel Subpixel in drei Farben von Rot (R), Grün (G) und Blau (B), Subpixel in drei Farben von Gelb (Y), Cyan (C) und Magenta (M) und dergleichen angegeben werden. In dem Fall, in dem vier derartige Subpixel enthalten sind, umfassen Beispiele für die vier Subpixel Subpixel in vier Farben von R, G, B und weiß (W), Subpixel in vier Farben von R, G, B und Y und dergleichen. Alternativ kann das Subpixel ein Licht emittierendes Element umfassen, das Infrarotlicht emittiert.
Des Weiteren kann als Licht empfangendes Element 440 ein photoelektrisches Umwandlungselement, das eine Empfindlichkeit gegen Licht in einem Wellenlängenbereich von Rot, Grün oder Blau aufweist, oder ein photoelektrisches Umwandlungselement, das eine Empfindlichkeit gegen Licht in einem Wellenlängenbereich von Infrarotlicht aufweist, verwendet werden.
Das Substrat 454 und eine Schutzschicht 416 werden mit einer Klebeschicht 442 aneinander befestigt. Die Klebeschicht 442 überlappt sich jeweils mit dem Licht emittierenden Element 430b und dem Licht empfangenden Element 440; die Anzeigeeinrichtung 400 weist eine solide Abdichtungsstruktur auf. Das Substrat 454 wird mit einer lichtundurchlässigen Schicht 417 bereitgestellt.
Das Licht emittierende Element 430b und das Licht empfangende Element 440 umfassen als Pixelelektrode jeweils eine leitende Schicht 411a, eine leitende Schicht 411b und eine leitende Schicht 411c. Die leitende Schicht 411b weist eine Reflektivität für sichtbares Licht auf und dient als reflektierende Elektrode. Die leitende Schicht 411c weist eine Durchlässigkeit für sichtbares Licht auf und dient als optische Anpassungsschicht.
Die leitende Schicht 411a in dem Licht emittierenden Element 430b ist über eine in der Isolierschicht 264 bereitgestellte Öffnung mit einer leitenden Schicht 272b in dem Transistor 260 verbunden. Der Transistor 260 weist eine Funktion zum Steuern des Betriebs des Licht emittierenden Elements auf. Im Gegensatz dazu ist die leitende Schicht 411a in dem Licht empfangenden Element 440 elektrisch mit der leitenden Schicht 272b in dem Transistor 258 verbunden. Der Transistor 258 weist eine Funktion zum Steuern des Zeitpunktes der Belichtung oder dergleichen unter Verwendung des Licht empfangenden Elements 440 auf.
Eine EL-Schicht 412G oder eine photoelektrische Umwandlungsschicht 412S wird derart bereitgestellt, um die Pixelelektrode zu bedecken. Eine Isolierschicht 421 wird in Kontakt mit der Seitenfläche der EL-Schicht 412G und der Seitenfläche der photoelektrischen Umwandlungsschicht 412S bereitgestellt, und eine Harzschicht 422 wird derart bereitgestellt, um einen konkaven Abschnitt in der Isolierschicht 421 zu füllen. Eine organische Schicht 414, eine gemeinsame Elektrode 413 und die Schutzschicht 416 werden derart bereitgestellt, um die EL-Schicht 412G und die photoelektrische Umwandlungsschicht 412S zu bedecken. Wenn die Schutzschicht 416, die das Licht emittierende Element bedeckt, bereitgestellt wird, wird verhindert, dass Verunreinigungen, wie z. B. Wasser, in das Licht emittierende Element eindringen, wodurch die Zuverlässigkeit des Licht emittierenden Elements erhöht werden kann.
Licht G wird von dem Licht emittierenden Element 430b in Richtung des Substrats 452 emittiert. Das Licht empfangende Element 440 empfängt Licht L, das über das Substrat 452 einfällt, und wandelt dieses in ein elektrisches Signal um. Für das Substrat 452 wird vorzugsweise ein Material verwendet, das eine hohe Durchlässigkeit für sichtbares Licht aufweist.
Der Transistor 252, der Transistor 260 und der Transistor 258 werden alle über dem Substrat 451 ausgebildet. Diese Transistoren können unter Verwendung desselben Materials in demselben Schritt ausgebildet werden.
Es sei angemerkt, dass der Transistor 252, der Transistor 260 und der Transistor 258 getrennt ausgebildet werden können, um unterschiedliche Strukturen aufzuweisen. Beispielsweise können ein Transistor mit Rückgate und ein Transistor ohne Rückgate getrennt ausgebildet werden, oder Transistoren mit Halbleitern, Gate-Elektroden, Gate-Isolierschichten, Source-Elektroden oder Drain-Elektroden aus unterschiedlichen Materialien und/oder mit unterschiedlichen Dicken getrennt ausgebildet werden.
Das Substrat 453 und die Isolierschicht 262 werden mit einer Klebeschicht 455 aneinander befestigt.
Als Herstellungsverfahren der Anzeigeeinrichtung 400 werden zuerst ein Ausbildungssubstrat mit der Isolierschicht 262, den Transistoren, den Licht emittierenden Elementen, dem Licht empfangenden Element und dergleichen und das Substrat 454 mit der lichtundurchlässigen Schicht 417 mittels der Klebeschicht 442 aneinander befestigt. Dann wird das Substrat 453 an einer durch Ablösung des Ausbildungssubstrats freigelegten Oberfläche angebracht, wodurch die über dem Ausbildungssubstrat ausgebildeten Komponenten auf das Substrat 453 übertragen werden. Das Substrat 453 und das Substrat 454 weisen vorzugsweise eine Flexibilität auf. Folglich kann die Flexibilität der Anzeigeeinrichtung 400 erhöht werden.
Ein Verbindungsabschnitt 254 wird in einem sich nicht mit dem Substrat 454 überlappenden Bereich des Substrats 453 bereitgestellt. In dem Verbindungsabschnitt 254 ist die Leitung 465 über eine leitende Schicht 466 und eine Verbindungsschicht 292 elektrisch mit der FPC 472 verbunden. Die leitende Schicht 466 kann durch Verarbeiten desselben leitenden Films wie die Pixelelektrode erhalten werden. Somit können der Verbindungsabschnitt 254 und die FPC 472 über die Verbindungsschicht 292 elektrisch miteinander verbunden werden.
Der Transistor 252, der Transistor 260 und der Transistor 258 umfassen jeweils eine leitende Schicht 271, die als Gate dient, eine Isolierschicht 261, die als Gate-Isolierschicht dient, eine Halbleiterschicht 281, die einen Kanalbildungsbereich 281i und ein Paar von niederohmigen Bereichen 281n umfasst, eine leitende Schicht 272a, die mit einem des Paars von niederohmigen Bereichen 281n verbunden ist, eine leitende Schicht 272b, die mit dem anderen des Paars von niederohmigen Bereichen 281n verbunden ist, eine Isolierschicht 275, die als Gate-Isolierschicht dient, eine leitende Schicht 273, die als Gate dient, und eine Isolierschicht 265, die die leitende Schicht 273 bedeckt. Die Isolierschicht 261 ist zwischen der leitenden Schicht 271 und dem Kanalbildungsbereich 281i positioniert. Die Isolierschicht 275 ist zwischen der leitenden Schicht 273 und dem Kanalbildungsbereich 281i positioniert.
Die leitende Schicht 272a und die leitende Schicht 272b sind über Öffnungen in der Isolierschicht 265 mit den niederohmigen Bereichen 281n verbunden. Eine der leitenden Schichten 272a und 272b dient als Source und die andere dient als Drain.
28A stellt ein Beispiel dar, in dem die Isolierschicht 275 die Oberseite und die Seitenfläche der Halbleiterschicht bedeckt. Die leitende Schicht 272a und die leitende Schicht 272b sind über Öffnungen in der Isolierschicht 275 und der Isolierschicht 265 mit den niederohmigen Bereichen 281n verbunden.
Im Gegensatz dazu überlappt sich in einem Transistor 259, der in 28B dargestellt wird, die Isolierschicht 275 mit dem Kanalbildungsbereich 281i der Halbleiterschicht 281, nicht mit den niederohmigen Bereichen 281n. Beispielsweise kann die in 28B dargestellte Struktur hergestellt werden, indem die Isolierschicht 275 unter Verwendung der leitenden Schicht 273 als Maske verarbeitet wird. In 28B wird die Isolierschicht 265 derart bereitgestellt, um die Isolierschicht 275 und die leitende Schicht 273 zu bedecken, und die leitenden Schichten 272a und 272b sind über Öffnungen in der Isolierschicht 265 mit den jeweiligen niederohmigen Bereichen 281n verbunden. Ferner kann eine Isolierschicht 268 bereitgestellt werden, um den Transistor zu bedecken.
Die Struktur der in der Anzeigeeinrichtung dieser Ausführungsform enthaltenen Transistoren ist nicht besonders beschränkt. Beispielsweise kann ein Planartransistor, ein Staggered-Transistor, ein Inverted-Staggered-Transistor oder dergleichen verwendet werden. Ferner kann auch ein Top-Gate-Transistor oder ein Bottom-Gate-Transistor verwendet werden. Alternativ können Gates über und unter einer Halbleiterschicht bereitgestellt werden, in der ein Kanal gebildet wird.
Die Struktur, bei der die Halbleiterschicht, in der ein Kanal gebildet wird, zwischen zwei Gates bereitgestellt wird, wird für den Transistor 252, den Transistor 260 und den Transistor 258 verwendet. Die zwei Gates können miteinander verbunden und mit demselben Signal versorgt werden, um den Transistor zu betreiben. Alternativ kann die Schwellenspannung des Transistors gesteuert werden, indem einem der zwei Gates ein Potential zum Steuern der Schwellenspannung zugeführt wird und dem anderen Gate ein Potential zum Betreiben zugeführt wird.
Es gibt keine besondere Beschränkung bezüglich der Kristallinität eines für die Halbleiterschicht des Transistors verwendeten Halbleitermaterials und ein amorpher Halbleiter, ein einkristalliner Halbleiter oder ein Halbleiter mit nicht-einkristalliner Kristallinität (ein mikrokristalliner Halbleiter, ein polykristalliner Halbleiter oder ein Halbleiter, der teilweise Kristallbereiche umfasst) kann verwendet werden. Wenn ein einkristalliner Halbleiter oder ein Halbleiter mit Kristallinität verwendet wird, kann eine Verschlechterung der Transistoreigenschaften verhindert werden, was bevorzugt wird.
Die Halbleiterschicht des Transistors enthält vorzugsweise ein Metalloxid (auch als Oxidhalbleiter bezeichnet). Das heißt, dass ein Transistor, der ein Metalloxid in seinem Kanalbildungsbereich enthält (nachstehend als OS-Transistor bezeichnet), vorzugsweise für die Anzeigeeinrichtung dieser Ausführungsform verwendet wird.
Eine Bandlücke eines für die Halbleiterschicht des Transistors verwendeten Metalloxids beträgt bevorzugt höher als oder gleich 2 eV, bevorzugter höher als oder gleich 2,5 eV. Die Verwendung eines derartigen Metalloxids mit einer großen Bandlücke kann den Sperrstrom des OS-Transistors verringern.
Ein Metalloxid enthält bevorzugt mindestens Indium oder Zink, bevorzugter Indium und Zink. Beispielsweise enthält ein Metalloxid vorzugsweise Indium, M (M ist eine oder mehrere Arten ausgewählt aus Gallium, Aluminium, Yttrium, Zinn, Silizium, Bor, Kupfer, Vanadium, Beryllium, Titan, Eisen, Nickel, Germanium, Zirconium, Molybdän, Lanthan, Cer, Neodym, Hafnium, Tantal, Wolfram, Magnesium und Kobalt) und Zink. Insbesondere ist M bevorzugt eine oder mehrere Arten ausgewählt aus Gallium, Aluminium, Yttrium und Zinn, bevorzugter ist Gallium. Es sei angemerkt, dass ein Metalloxid, das Indium, M und Zink enthält, nachstehend in einigen Fällen als In-M-Zn-Oxid bezeichnet wird.
Wenn das Metalloxid ein In-M-Zn-Oxid ist, ist das Atomverhältnis von In vorzugsweise größer als oder gleich dem Atomverhältnis von M in dem In-M-Zn-Oxid. Beispiele für das Atomverhältnis der Metallelemente in einem derartigen In-M-Zn-Oxid sind wie folgt: In:M:Zn = 1:1:1 oder eine Zusammensetzung in der Nähe davon, In:M:Zn = 1:1:1,2 oder eine Zusammensetzung in der Nähe davon, In:M:Zn = 2:1:3 oder eine Zusammensetzung in der Nähe davon, In:M:Zn = 3:1:2 oder eine Zusammensetzung in der Nähe davon, In:M:Zn = 4:2:3 oder eine Zusammensetzung in der Nähe davon, In:M:Zn = 4:2:4,1 oder eine Zusammensetzung in der Nähe davon, In:M:Zn = 5:1:3 oder eine Zusammensetzung in der Nähe davon, In:M:Zn = 5:1:6 oder eine Zusammensetzung in der Nähe davon, In:M:Zn = 5:1:7 oder eine Zusammensetzung in der Nähe davon, In:M:Zn = 5:1:8 oder eine Zusammensetzung in der Nähe davon, In:M:Zn = 6:1:6 oder eine Zusammensetzung in der Nähe davon und In:M:Zn = 5:2:5 oder eine Zusammensetzung in der Nähe davon. Es sei angemerkt, dass die Zusammensetzung in der Nähe davon den Bereich von ± 30 % von erwünschtem Atomverhältnis umfasst. Das vergrößerte Atomverhältnis von Indium in dem Metalloxid kann einen Durchlassstrom, eine Feldeffektbeweglichkeit oder dergleichen des Transistors erhöhen.
Wenn beispielsweise das Atomverhältnis als In:Ga:Zn = 4:2:3 oder eine Zusammensetzung in der Nähe davon bezeichnet wird, ist der Fall enthalten, in dem das Gehaltsverhältnis jedes Elements wie folgt ist; Ga ist größer als oder gleich 1 und kleiner als oder gleich 3 und Zn ist größer als oder gleich 2 und kleiner als oder gleich 4, vorausgesetzt, dass In 4 ist. Wenn das Atomverhältnis als In:Ga:Zn = 5:1:6 oder eine Zusammensetzung in der Nähe davon bezeichnet wird, ist der Fall enthalten, in dem das Gehaltsverhältnis jedes Elements wie folgt ist; Ga ist größer als oder gleich 0,1 und kleiner als oder gleich 2 und Zn ist größer als oder gleich 5 und kleiner als oder gleich 7, vorausgesetzt, dass In 5 ist. Wenn das Atomverhältnis als In:Ga:Zn = 1:1:1 oder eine Zusammensetzung in der Nähe davon bezeichnet wird, ist der Fall enthalten, in dem das Gehaltsverhältnis jedes Elements wie folgt ist; Ga ist größer als 0,1 und kleiner als oder gleich 2 und Zn ist größer als 0,1 und kleiner als oder gleich 2, vorausgesetzt, dass In 1 ist.
Der Gehaltsanteil von In in einem In-M-Zn-Oxid kann kleiner als der Gehaltsanteil von M betragen. Beispiele für das Atomverhältnis der Metallelemente in einem derartigen In-M-Zn-Oxid sind wie folgt: In:M:Zn = 1:3:2 oder eine Zusammensetzung in der Nähe davon, In:M:Zn = 1:3:3 oder eine Zusammensetzung in der Nähe davon und In:M:Zn = 1:3:4 oder eine Zusammensetzung in der Nähe davon. Der vergrößerte Anteil der Anzahl von M-Atomen in dem Metalloxid kann eine Bandlücke des In-M-Zn-Oxids vergrößern und eine Beständigkeit gegen einen negativen Vorspannung-Stresstest mit Lichtbestrahlung erhöhen. Insbesondere kann der Änderungsbetrag der Schwellenspannung oder der Änderungsbetrag der Verschiebespannung (Vsh) verringert werden, der durch einen Negative-Bias-Temperature-Illumination-Stress- (NBTIS-) Test für den Transistor gemessen wird. Es sei angemerkt, dass die Verschiebespannung (Vsh) als Vg definiert wird, wo in der Drain-Strom (I_d)-Gate-Spannung (V_g)-Kurve des Transistors die Tangente an einem Punkt, bei dem die Neigung in der Kurve am größten ist, eine gerade Linie von Id = 1pA kreuzt.
Alternativ kann die Halbleiterschicht des Transistors Silizium enthalten. Beispiele für Silizium umfassen amorphes Silizium und kristallines Silizium (z. B. Niedertemperatur-Polysilizium und einkristallines Silizium).
Insbesondere weist Niedertemperatur-Polysilizium eine relativ hohe Beweglichkeit auf und kann über einem Glassubstrat ausgebildet werden und kann daher vorteilhaft für eine Anzeigeeinrichtung verwendet werden. Beispielsweise kann ein Transistor, der Niedertemperatur-Polysilizium in einer Halbleiterschicht umfasst, als Transistor 252 und dergleichen in der Treiberschaltung verwendet werden, und ein Transistor, der einen Oxidhalbleiter in einer Halbleiterschicht umfasst, kann als Transistor 260, Transistor 258 und dergleichen in dem Pixel verwendet werden.
Alternativ kann die Halbleiterschicht des Transistors ein geschichtetes Material enthalten, das als Halbleiter dient. Es handelt sich bei dem geschichteten Material im Allgemeinen um eine Gruppe von Materialien mit einer geschichteten Kristallstruktur. Bei der geschichteten Kristallstruktur sind durch eine kovalente Bindung oder eine ionische Bindung gebildete Schichten mit einer Bindung, wie z. B. der Van der Waals-Kräfte, die schwächer als eine kovalente Bindung oder eine ionische Bindung ist, übereinander angeordnet. Das geschichtete Material weist eine hohe elektrische Leitfähigkeit in einer Monoschicht, d. h. eine hohe zweidimensionale elektrische Leitfähigkeit, auf. Wenn ein als Halbleiter dienendes Material, das eine hohe zweidimensionale elektrische Leitfähigkeit aufweist, für einen Kanalbildungsbereich verwendet wird, kann der Transistor mit einem hohen Durchlassstrom bereitgestellt werden.
Als geschichtetes Material können beispielsweise Graphen, Silicen, Chalkogenid und dergleichen angegeben werden. Chalkogenid ist eine Verbindung, die Chalkogen (das Element, das zur Gruppe 16 des Periodensystems gehört) enthält. Als Chalkogenid können ein Übergangsmetall-Chalkogenid, ein Chalkogenid von Elementen der Gruppe 13 und dergleichen angegeben werden. Als für eine Halbleiterschicht eines Transistors verwendbares Übergangsmetall-Chalkogenid können insbesondere Molybdänsulfid (typischerweise MoS₂), Molybdänselenid (typischerweise MoSe₂), Molybdäntellurid (typischerweise MoTe₂), Wolframsulfid (typischerweise WS₂), Wolframselenid (typischerweise WSe₂), Wolframtellurid (typischerweise WTe₂), Hafniumsulfid (typischerweise HfS₂), Hafniumselenid (typischerweise HfSe₂), Zirconiumsulfid (typischerweise ZrS₂), Zirconiumselenid (typischerweise ZrSe₂) und dergleichen angegeben werden.
Der Transistor in der Schaltung 464 und der Transistor in dem Anzeigeabschnitt 462 können dieselbe Struktur oder unterschiedliche Strukturen aufweisen. Mehrere Transistoren in der Schaltung 464 können dieselbe Struktur oder zwei oder mehr Arten von Strukturen aufweisen. In ähnlicher Weise können mehrere Transistoren in dem Anzeigeabschnitt 462 dieselbe Struktur oder zwei oder mehr Arten von Strukturen aufweisen.
Für mindestens eine der Isolierschichten, die Transistoren bedecken, wird vorzugsweise ein Material verwendet, durch das Verunreinigungen, wie z. B. Wasser und Wasserstoff, nicht leicht diffundieren. Daher kann diese Isolierschicht als Sperrschicht dienen. Eine derartige Struktur kann die Diffusion der Verunreinigungen von außen in die Transistoren effektiv verhindern und somit kann die Zuverlässigkeit der Anzeigeeinrichtung erhöht werden.
Für jede der Isolierschicht 261, der Isolierschicht 262, der Isolierschicht 265, der Isolierschicht 268 und der Isolierschicht 275 wird vorzugsweise ein anorganischer Isolierfilm verwendet. Als anorganischer Isolierfilm können beispielsweise ein Siliziumnitridfilm, ein Siliziumoxynitridfilm, ein Siliziumoxidfilm, ein Siliziumnitridoxidfilm, ein Aluminiumoxidfilm, ein Aluminiumnitridfilm und dergleichen verwendet werden. Alternativ können ein Hafniumoxidfilm, ein Yttriumoxidfilm, ein Zirconiumoxidfilm, ein Galliumoxidfilm, ein Tantaloxidfilm, ein Magnesiumoxidfilm, ein Lanthanoxidfilm, ein Ceroxidfilm, ein Neodymoxidfilm und dergleichen verwendet werden. Eine Schichtanordnung aus zwei oder mehr der vorstehenden anorganischen Isolierfilme kann auch verwendet werden.
Ein organischer Isolierfilm weist meistens eine niedrigere Sperreigenschaft auf als ein anorganischer Isolierfilm. Deshalb weist ein organischer Isolierfilm vorzugsweise eine Öffnung in der Nähe eines Endabschnitts der Anzeigeeinrichtung 400 auf. Daher kann verhindert werden, dass Verunreinigungen von dem Endabschnitt der Anzeigeeinrichtung 400 über den organischen Isolierfilm eindringen. Alternativ kann der organische Isolierfilm derart ausgebildet werden, dass sein Endabschnitt weiter innen als der Endabschnitt der Anzeigeeinrichtung 400 liegt und daher der organische Isolierfilm nicht von dem Endabschnitt der Anzeigeeinrichtung 400 freiliegt.
Für die Isolierschicht 264, die als Planarisierungsschicht dient, wird vorzugsweise ein organischer Isolierfilm verwendet. Als für einen organischen Isolierfilm verwendbares Material können ein Acrylharz, ein Polyimidharz, ein Epoxidharz, ein Polyamidharz, ein Polyimidamidharz, ein Siloxanharz, ein Harz auf Benzocyclobuten-Basis, ein Phenolharz, Vorläufer dieser Harze und dergleichen angegeben werden.
Die lichtundurchlässige Schicht 417 wird vorzugsweise über einer Oberfläche des Substrats 454 bereitgestellt, die dem Substrat 453 zugewandt ist. Verschiedene optische Bauelemente können an der Außenseite des Substrats 454 angeordnet sein. Als optische Komponenten können eine polarisierende Platte, eine Retardationsplatte, eine Lichtdiffusionsschicht (z. B. einen Diffusionsfilm), eine Antireflexionsschicht, ein Lichtbündelungsfilm und dergleichen angegeben werden. Des Weiteren kann an der Außenseite des Substrats 454 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, eine stoßabsorbierende Schicht oder dergleichen angeordnet sein.
In 28A wird ein Verbindungsabschnitt 278 dargestellt. In dem Verbindungsabschnitt 278 sind die gemeinsame Elektrode 413 und die Leitungen elektrisch miteinander verbunden. 28A stellt ein Beispiel für den Fall dar, in dem für diese Leitungen dieselbe mehrschichtige Struktur wie bei der Pixelelektrode verwendet wird.
Für das Substrat 453 und das Substrat 454 kann Glas, Quarz, Keramik, Saphir, ein Harz, ein Metall, eine Legierung, ein Halbleiter oder dergleichen verwendet werden. Das Substrat, durch das Licht von dem Licht emittierenden Element extrahiert wird, wird unter Verwendung eines Licht durchlassenden Materials ausgebildet. Wenn die Substrate 453 und 454 unter Verwendung eines flexiblen Materials ausgebildet werden, kann die Flexibilität der Anzeigeeinrichtung erhöht werden. Des Weiteren kann eine polarisierende Platte als Substrat 453 oder Substrat 454 verwendet werden.
Für das Substrat 453 und das Substrat 454 können jeweils die folgenden Harze verwendet werden: Polyesterharze, wie z. B. Polyethylenterephthalat (PET) und Polyethylennaphthalat (PEN), ein Polyacrylnitrilharz, ein Acrylharz, ein Polyimidharz, ein Polymethylmethacrylatharz, ein Polycarbonat- (PC-) Harz, ein Polyethersulfon- (PES-) Harz, ein Polyamidharz (z. B. Nylon oder Aramid), ein Polysiloxanharz, ein Cycloolefinharz, ein Polystyrolharz, ein Polyamidimidharz, ein Polyurethanharz, ein Polyvinylchloridharz, ein Polyvinylidenchloridharz, ein Polypropylenharz, ein Polytetrafluorethylen- (PTFE-) Harz, ein ABS-Harz, Cellulose-Nanofaser und dergleichen. Für das Substrat 453 und/oder das Substrat 454 kann ein Glas mit einer derartigen Dicke verwendet werden, mit der das Substrat eine Flexibilität aufweisen kann.
Es sei angemerkt, dass in dem Fall, in dem sich eine zirkular polarisierende Platte mit der Anzeigeeinrichtung überlappt, für das Substrat der Anzeigeeinrichtung vorzugsweise ein in hohem Maße optisch isotropes Substrat verwendet wird. Ein in hohem Maße optisch isotropes Substrat weist eine geringe Doppelbrechung (mit anderen Worten: eine kleine Menge an Doppelbrechung) auf.
Der Absolutwert einer Retardation (Phasendifferenz) eines in hohem Maße optisch isotropen Substrats ist bevorzugt kleiner als oder gleich 30 nm, bevorzugter kleiner als oder gleich 20 nm, noch bevorzugter kleiner als oder gleich 10 nm.
Als in hohem Maße optisch isotroper Film können ein Triacetylcellulose- (TAC-, auch als Cellulosetriacetat bezeichnet) Film, ein Cycloolefinpolymer- (COP-) Film, ein Cycloolefincopolymer- (COC-) Film, ein Acryl-Film und dergleichen angegeben werden.
In dem Fall, in dem ein Film für das Substrat verwendet wird, könnte infolge der Wasserabsorption des Films eine Verformung des Anzeigefeldes, z. B. ein Falten, entstehen. Daher wird für das Substrat vorzugsweise ein Film mit einer niedrigen Wasserabsorptionsrate verwendet. Beispielsweise beträgt die Wasserabsorptionsrate des Films bevorzugt niedriger als oder gleich 1 %, bevorzugter niedriger als oder gleich 0,1 %, noch bevorzugter niedriger als oder gleich 0,01 %.
Als Klebeschicht können verschiedene härtende Klebstoffe verwendet werden, wie beispielsweise ein lichthärtender Klebstoff, wie z. B. ein UV-härtender Klebstoff, ein reaktiv härtender Klebstoff, ein wärmehärtender Klebstoff und ein anaerober Klebstoff. Als diese Klebstoffe können ein Epoxidharz, ein Acrylharz, ein Silikonharz, ein Phenolharz, ein Polyimidharz, ein Imidharz, ein PVC- (Polyvinylchlorid-) Harz, ein PVB-(Polyvinylbutyral-) Harz, ein EVA- (Ethylenvinylacetat-) Harz und dergleichen angegeben werden. Insbesondere wird ein Material mit einer niedrigen Feuchtigkeitsdurchlässigkeit, wie z. B. ein Epoxidharz, bevorzugt. Ein Zwei-Komponenten-Harz kann auch verwendet werden. Eine Klebefolie oder dergleichen kann auch verwendet werden.
Als Verbindungsschicht 292 kann ein anisotroper leitender Film (anisotropic conductive film, ACF), eine anisotrope leitende Paste (anisotropic conductive paste, ACP) oder dergleichen verwendet werden.
Als Materialien, die für ein Gate, eine Source und einen Drain eines Transistors sowie für leitende Schichten, wie z. B. verschiedene in der Anzeigeeinrichtung enthaltene Leitungen und Elektroden, verwendet werden können, können ein Metall, wie z. B. Aluminium, Titan, Chrom, Nickel, Kupfer, Yttrium, Zirconium, Molybdän, Silber, Tantal und Wolfram, eine Legierung, die ein beliebiges dieser Metalle als ihre Hauptkomponente enthält, und dergleichen angegeben werden. Es kann eine einschichtige Struktur oder eine mehrschichtige Struktur verwendet werden, welche einen ein beliebiges dieser Materialien enthaltenden Film umfasst.
Als lichtdurchlässiges leitendes Material kann ein leitendes Oxid, wie z. B. Indiumoxid, Indiumzinnoxid, Indiumzinkoxid, Zinkoxid oder Gallium enthaltendes Zinkoxid, oder Graphen verwendet werden. Es ist auch möglich, ein Metallmaterial, wie z. B. Gold, Silber, Platin, Magnesium, Nickel, Wolfram, Chrom, Molybdän, Eisen, Kobalt, Kupfer, Palladium oder Titan, oder ein Legierungsmaterial, das ein beliebiges dieser Metallmaterialien enthält, zu verwenden. Alternativ kann ein Nitrid eines beliebigen dieser Metallmaterialien (z. B. Titannitrid) oder dergleichen verwendet werden. Im Falle der Verwendung des Metallmaterials oder des Legierungsmaterials (oder des Nitrids davon) wird die Filmdicke vorzugsweise derart eingestellt, dass sie klein genug ist, um Licht durchzulassen. Alternativ kann für die leitenden Schichten ein mehrschichtiger Film aus den vorstehenden Materialien verwendet werden. Beispielsweise wird vorzugsweise ein mehrschichtiger Film aus Indiumzinnoxid und einer Legierung von Silber und Magnesium verwendet, da die Leitfähigkeit erhöht werden kann. Diese können auch für leitende Schichten, wie z. B. Leitungen und Elektroden, die in der Anzeigeeinrichtung enthalten sind, und für leitende Schichten, die in dem Licht emittierenden Element enthalten sind (z. B. eine leitende Schicht, die als Pixelelektrode oder gemeinsame Elektrode dient), verwendet werden.
Als isolierende Materialien, die für die Isolierschichten verwendet werden können, können beispielsweise ein Harz, wie z. B. ein Acrylharz oder ein Epoxidharz, und ein anorganisches isolierendes Material, wie z. B. Siliziumoxid, Siliziumoxynitrid, Siliziumnitridoxid, Siliziumnitrid oder Aluminiumoxid, angegeben werden.
Die bei dieser Ausführungsform dargestellten Strukturbeispiele, die Zeichnungen dafür und dergleichen können mindestens teilweise in geeigneter Kombination mit beliebigen der anderen Strukturbeispiele, Zeichnungen und dergleichen verwendet werden.
Mindestens ein Teil dieser Ausführungsform kann in geeigneter Kombination mit beliebigen der anderen Ausführungsformen implementiert werden, die in dieser Beschreibung beschrieben werden.
(Ausführungsform 7)
Bei dieser Ausführungsform wird ein Beispiel für eine Anzeigeeinrichtung beschrieben, die eine Licht empfangende Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und dergleichen umfasst.
Bei der Anzeigeeinrichtung dieser Ausführungsform kann ein Pixel mehrere Arten von Subpixeln mit Licht emittierenden Vorrichtungen von unterschiedlichen Emissionsfarben umfassen. Beispielsweise kann das Pixel drei Arten von Subpixeln umfassen. Als diese drei Subpixel können Subpixel in drei Farben von Rot (R), Grün (G) und Blau (B), Subpixel in drei Farben von Gelb (Y), Cyan (C) und Magenta (M) oder dergleichen angegeben werden. Alternativ kann das Pixel vier Arten von Subpixeln umfassen. Als diese vier Subpixel können Subpixel in vier Farben von R, G, B und Weiß (W), Subpixel in vier Farben von R, G, B und Y oder dergleichen angegeben werden.
Die Anordnung von Subpixeln ist nicht besonders beschränkt, und verschiedene Verfahren können verwendet werden. Als Anordnung von Subpixeln können beispielsweise eine Streifen-Anordnung, eine S-Streifen-Anordnung, eine Matrix-Anordnung, eine Delta-Anordnung, eine Bayer-Anordnung und eine PenTile-Anordnung angegeben werden.
Des Weiteren kann die Oberseitenform der Subpixel beispielsweise eine dreieckige Form, eine viereckige Form (einschließlich einer rechteckigen Form und einer quadratischen Form), eine polygonale Form, wie z. B. eine fünfeckige Form, eine polygonale Form mit abgerundeten Ecken, eine elliptische Form oder eine Kreisform sein. Die Oberseitenform eines Subpixels hier entspricht einer Oberseitenform eines Licht emittierenden Bereichs einer Licht emittierenden Vorrichtung.
Bei der Anzeigeeinrichtung mit sowohl einer Licht emittierenden Vorrichtung als auch einer Licht empfangenden Vorrichtung in einem Pixel weist das Pixel eine Lichtempfangsfunktion auf und daher kann während der Anzeige eines Bildes ein Kontakt oder eine Annäherung eines Objekts erfasst werden. Beispielsweise kann ein Bild nicht nur durch Verwendung von allen Subpixeln der Anzeigeeinrichtung angezeigt werden, sondern auch kann Licht von einigen der Subpixel als Lichtquelle emittiert werden und kann Licht von einigen der anderen Subpixel erfasst werden, und ein Bild kann durch Verwendung der übrigen Subpixel angezeigt werden.
Die Pixel in 29A, 29B und 29C umfassen jeweils ein Subpixel G, ein Subpixel B, ein Subpixel R und ein Subpixel PS.
Auf das Pixel in 29A wird eine Streifen-Anordnung angewendet. Auf das Pixel in 29B wird eine Matrix-Anordnung angewendet.
Die Pixelanordnung in 29C weist eine Struktur auf, bei der drei Subpixel (die Subpixel R, G und S) vertikal neben einem Subpixel (dem Subpixel B) angeordnet sind.
Die Pixel in 29D, 29E und 29F umfassen jeweils ein Subpixel G, ein Subpixel B, ein Subpixel R, ein Subpixel IR und ein Subpixel PS.
29D, 29E und 29F stellen jeweils ein Beispiel dar, in dem ein Pixel in zwei Zeilen bereitgestellt wird. In der oberen Zeile (der ersten Zeile) werden drei Subpixel (das Subpixel G, das Subpixel B und das Subpixel R) und in der unteren Zeile (der zweiten Zeile) zwei Subpixel (das eine Subpixel PS und das eine Subpixel IRS) bereitgestellt.
In 29D sind die drei vertikal ausgerichteten Subpixel G, Subpixel B und Subpixel R lateral angeordnet, und das Subpixel PS und das horizontal ausgerichtete Subpixel IR sind darunter lateral angeordnet. In 29E sind die zwei horizontal ausgerichteten Subpixel G und Subpixel R vertikal angeordnet, das vertikal ausgerichtete Subpixel B ist daneben angeordnet, und das horizontal ausgerichtete Subpixel IR und das vertikal ausgerichtete Subpixel PS sind darunter lateral angeordnet. In 29F sind die drei vertikal ausgerichteten Subpixel R, Subpixel G und Subpixel B lateral angeordnet, und das horizontal ausgerichtete Subpixel IR und das vertikal ausgerichtete Subpixel PS sind darunter lateral angeordnet. In 29E und 29F stellen den Fall dar, in dem die Fläche des Subpixels IR am größten ist und die Fläche des Subpixels PS im Wesentlichen gleich derjenigen des Subpixels und dergleichen ist.
Es sei angemerkt, dass das Layout der Subpixel nicht auf die Strukturen in 29A bis 29F beschränkt ist.
Das Subpixel R umfasst eine Licht emittierende Vorrichtung, die rotes Licht emittiert. Das Subpixel G umfasst eine Licht emittierende Vorrichtung, die grünes Licht emittiert. Das Subpixel B umfasst eine Licht emittierende Vorrichtung, die blaues Licht emittiert. Das Subpixel IR umfasst eine Licht emittierende Vorrichtung, die Infrarotlicht emittiert. Das Subpixel PS umfasst eine Licht empfangende Vorrichtung. Obwohl die Wellenlänge von durch das Subpixel PS erfasstem Licht nicht besonders beschränkt ist, weist die Licht empfangende Vorrichtung des Subpixels PS vorzugsweise eine Empfindlichkeit gegen Licht auf, das von der Licht emittierenden Vorrichtung des Subpixels R, des Subpixels G, des Subpixels B oder des Subpixels IR emittiert wird. Beispielsweise erfasst die Licht empfangende Vorrichtung vorzugsweise eine oder mehrere Arten von Licht in einem blauen, violetten, blauvioletten, grünen, gelbgrünen, gelben, orange, roten und infraroten Wellenlängenbereich.
Eine Licht empfangende Fläche des Subpixels PS ist kleiner als eine Licht emittierende Fläche der anderen Subpixel. Eine kleinere Licht empfangende Fläche führt zu einem engeren Abbildungsbereich und kann eine Unschärfe in einem aufgenommenen Bild verhindern und die Definition verbessern. Daher ist durch Verwendung des Subpixels PS eine Abbildung mit hoher Auflösung oder hoher Definition möglich. Beispielsweise ist durch das Subpixel PS eine Abbildung für eine persönliche Authentifizierung unter Verwendung eines Fingerabdrucks, eines Handflächenabdrucks, der Iris, der Form eines Blutgefäßes (einschließlich der Form einer Vene und der Form einer Arterie), eines Gesichts oder dergleichen möglich.
Außerdem kann das Subpixel PS in einem Berührungssensor (auch als direkter Berührungssensor bezeichnet), einem Beinahe-Berührungssensor (auch als Schwebesensor, Schwebe-Berührungssensor, kontaktloser Sensor oder berührungsloser Sensor bezeichnet) oder dergleichen verwendet werden. Beispielsweise erfasst das Subpixel PS vorzugsweise Infrarotlicht. Daher kann eine Berührung auch in einer dunklen Umgebung erfasst werden.
Hier kann der Berührungssensor oder der Beinahe-Berührungssensor eine Annäherung oder einen Kontakt eines Gegenstands (z. B. eines Fingers, einer Hand oder eines Stifts) erfassen. Der Berührungssensor kann den Gegenstand erfassen, wenn die Anzeigeeinrichtung und der Gegenstand in direktem Kontakt miteinander kommen. Des Weiteren kann der Beinahe-Berührungssensor selbst dann, wenn der Gegenstand nicht in Kontakt mit der Anzeigeeinrichtung ist, den Gegenstand erfassen. Beispielsweise kann die Anzeigeeinrichtung vorzugsweise den Gegenstand erfassen, wenn der Abstand zwischen der Anzeigeeinrichtung und dem Gegenstand größer als oder gleich 0,1 mm und kleiner als oder gleich 300 mm, bevorzugt größer als oder gleich 3 mm und kleiner als oder gleich 50 mm beträgt. Mit dieser Struktur kann die Anzeigeeinrichtung gesteuert werden, ohne dass dabei der Gegenstand in direktem Kontakt mit der Anzeigeeinrichtung kommt; mit anderen Worten: Die Anzeigeeinrichtung kann kontaktlos (berührungslos) gesteuert werden. Mit der vorstehenden Struktur kann die Anzeigeeinrichtung mit einer verringerten Gefahr, schmutzig oder beschädigt zu werden, oder ohne direkten Kontakt zwischen dem Gegenstand und einem an der Anzeigeeinrichtung haftenden Schmutz (z. B. Staub, Bakterien oder einem Virus) gesteuert werden.
Zur Abbildung mit hoher Definition ist jedes Pixel der Anzeigeeinrichtung vorzugsweise mit dem Subpixel PS versehen. Währenddessen wird in dem Fall, in dem das Subpixel PS in einem Berührungssensor, einem Beinahe-Berührungssensor oder dergleichen verwendet wird, eine hohe Genauigkeit im Vergleich zu dem Fall der Abbildung eines Bildes eines Fingerabdrucks oder dergleichen nicht benötigt; folglich wird das Subpixe PS in einigen Subpixeln in der Anzeigeeinrichtung bereitgestellt. Wenn die Anzahl der Subpixel PS der Anzeigeeinrichtung weniger ist als die Anzahl der Subpixel R oder dergleichen, wird eine Erfassung mit höherer Geschwindigkeit ermöglicht.
29G zeigt ein Beispiel für eine Pixelschaltung des Subpixels mit der Licht empfangenden Vorrichtung, und 29H zeigt ein Beispiel für eine Pixelschaltung des Subpixels mit der Licht emittierenden Vorrichtung.
Eine Pixelschaltung PIX1 in 29G umfasst eine Licht empfangende Vorrichtung PD, einen Transistor M11, einen Transistor M12, einen Transistor M13, einen Transistor M14 und einen Kondensator C2. Hier wird ein Beispiel gezeigt, in dem eine Photodiode als Licht empfangende Vorrichtung PD verwendet wird.
Eine Anode der Licht empfangenden Vorrichtung PD ist elektrisch mit einer Leitung V1 verbunden, und ihre Kathode ist elektrisch mit einem Anschluss von Source und Drain des Transistors M11 verbunden. Ein Gate des Transistors M11 ist elektrisch mit einer Leitung TX verbunden, und sein anderer Anschluss von Source und Drain ist elektrisch mit einer Elektrode des Kondensators C2, einem Anschluss von Source und Drain des Transistors M12 und einem Gate des Transistors M13 verbunden. Ein Gate des Transistors M12 ist elektrisch mit einer Leitung RES verbunden, und sein anderer Anschluss von Source und Drain ist elektrisch mit einer Leitung V2 verbunden. Ein Anschluss von Source und Drain des Transistors M13 ist elektrisch mit einer Leitung V3 verbunden, und sein anderer Anschluss von Source und Drain ist elektrisch mit einem Anschluss von Source und Drain des Transistors M14 verbunden. Ein Gate des Transistors M14 ist elektrisch mit einer Leitung SE verbunden, und sein anderer Anschluss von Source und Drain ist elektrisch mit einer Leitung OUT1 verbunden.
Der Leitung V1, der Leitung V2 und der Leitung V3 wird ein konstantes Potential zugeführt. Wenn die Licht empfangende Vorrichtung PD mit einer Sperrvorspannung betrieben wird, wird der Leitung V2 ein höheres Potential als das Potential der Leitung V1 zugeführt. Der Transistor M12 wird durch ein der Leitung RES zugeführtes Signal gesteuert und weist eine Funktion zum Zurücksetzen des Potentials eines mit dem Gate des Transistors M13 verbundenen Knotens auf das der Leitung V2 zugeführte Potential auf. Der Transistor M11 wird durch ein der Leitung TX zugeführtes Signal gesteuert und weist eine Funktion zum Steuern des Zeitpunkts auf, zu dem sich das Potential des vorstehenden Knotens entsprechend einem durch die Licht empfangende Vorrichtung PD fließenden Strom verändert. Der Transistor M13 dient als Verstärkertransistor, der eine Ausgabe entsprechend dem Potential des Knotens durchführt. Der Transistor M14 wird durch ein der Leitung SE zugeführtes Signal gesteuert und dient als Auswahltransistor zum Lesen der Ausgabe entsprechend dem Potential des Knotens durch eine mit der Leitung OUT1 verbundene externe Schaltung.
Eine Pixelschaltung PIX2 in 29H umfasst eine Licht emittierende Vorrichtung EL, einen Transistor M15, einen Transistor M16, einen Transistor M17 und einen Kondensator C3. Hier wird ein Beispiel gezeigt, in dem eine Leuchtdiode als Licht emittierende Vorrichtung EL verwendet wird. Insbesondere wird vorzugsweise ein organisches EL-Element als Licht emittierende Vorrichtung EL verwendet.
Ein Gate des Transistors M15 ist elektrisch mit einer Leitung VG verbunden, sein einer Anschluss von Source und Drain ist elektrisch mit einer Leitung VS verbunden, und sein anderer Anschluss von Source und Drain ist elektrisch mit einer Elektrode des Kondensators C3 und einem Gate des Transistors M16 verbunden. Ein Anschluss von Source und Drain des Transistor M16 ist elektrisch mit einer Leitung V4 verbunden, und sein anderer Anschluss ist elektrisch mit einer Anode der Licht emittierenden Vorrichtung EL und einem Anschluss von Source und Drain des Transistors M17 verbunden. Ein Gate des Transistors M17 ist elektrisch mit einer Leitung MS verbunden, und sein anderer Anschluss von Source und Drain ist elektrisch mit einer Leitung OUT2 verbunden. Eine Kathode der Licht emittierenden Vorrichtung EL ist elektrisch mit einer Leitung V5 verbunden.
Der Leitung V4 und der Leitung V5 wird ein konstantes Potential zugeführt. Die Anodenseite der Licht emittierenden Vorrichtung EL kann auf ein hohes Potential eingestellt werden, während die Kathodenseite auf ein niedrigeres Potential als dasjenige der Anodenseite eingestellt werden kann. Der Transistor M15 wird durch ein der Leitung VG zugeführtes Signal gesteuert und dient als Auswahltransistor zum Steuern eines Auswahlzustands der Pixelschaltung PIX2. Der Transistor M16 dient als Treibertransistor zum Steuern eines durch die Licht emittierende Vorrichtung EL fließenden Stroms entsprechend dem seinem Gate zugeführten Potential. Wenn sich der Transistor M15 im leitenden Zustand befindet, wird das der Leitung VS zugeführte Potential dem Gate des Transistors M16 zugeführt, und entsprechend diesem Potential kann die Leuchtdichte der Lichtemission der Licht emittierenden Vorrichtung EL gesteuert werden. Der Transistor M17 wird durch ein der Leitung MS zugeführtes Signal gesteuert und weist eine Funktion zum Ausgeben eines Potentials zwischen dem Transistor M16 und der Licht emittierenden Vorrichtung EL über die Leitung OUT2 an die Außenseite auf.
Hier wird jeweils als Transistor M11, Transistor M12, Transistor M13 und Transistor M14 der Pixelschaltung PIX1 sowie als Transistor M15, Transistor M16 und Transistor M17 der Pixelschaltung PIX2 vorzugsweise ein Transistor verwendet, bei dem ein Metalloxid (ein Oxidhalbleiter) für eine Halbleiterschicht, in der ein Kanal gebildet wird, verwendet wird.
Ein Transistor, der ein Metalloxid mit einer größeren Bandlücke und einer niedrigeren Ladungsträgerdichte als Silizium enthält, ermöglicht einen sehr niedrigen Sperrstrom. Daher ermöglicht ein derartiger niedriger Sperrstrom, dass elektrische Ladungen, die in einem in Reihe mit dem Transistor geschalteten Kondensator akkumuliert sind, für eine lange Zeit gehalten werden. Daher wird insbesondere jeweils als Transistor M11, Transistor M12 und Transistor M15, welche mit dem Kondensator C2 bzw. dem Kondensator C3 in Reihe geschaltet sind, vorzugsweise ein Transistor verwendet, bei dem ein Oxidhalbleiter zum Einsatz kommt. Wenn ebenfalls ein Transistor, bei dem ein Oxidhalbleiter zum Einsatz kommt, als weitere Transistoren verwendet wird, können die Herstellungskosten verringert werden.
Alternativ können Transistoren, bei denen Silizium als Halbleiter verwendet wird, in dem ein Kanal gebildet wird, als Transistoren M11 bis M17 verwendet werden. Insbesondere wird vorzugsweise Silizium mit hoher Kristallinität, wie z. B. einkristallines Silizium oder polykristallines Silizium, verwendet, da in diesem Fall eine hohe Feldeffektbeweglichkeit erzielt und ein Betrieb mit höherer Geschwindigkeit realisiert werden kann.
Alternativ kann ein Transistor, bei dem ein Oxidhalbleiter zum Einsatz kommt, als einer oder mehrere der Transistoren M11 bis M17 verwendet werden, während ein Transistor, bei dem Silizium zum Einsatz kommt, als die anderen Transistoren verwendet werden kann.
Es sei angemerkt, dass, obwohl n-Kanal-Transistoren als Transistoren in 29G und 29H dargestellt werden, auch p-Kanal-Transistoren verwendet werden können.
Die Transistoren der Pixelschaltung PIX1 und die Transistoren der Pixelschaltung PIX2 werden vorzugsweise über demselben Substrat nebeneinander ausgebildet. Insbesondere wird eine Struktur bevorzugt, bei der sowohl die Transistoren der Pixelschaltung PIX1 als auch die Transistoren der Pixelschaltung PIX2 in einem Bereich periodisch angeordnet sind.
Vorzugsweise werden eine oder mehrere Schichten mit einem Transistor und/oder einem Kondensator in einer sich mit der Licht empfangenden Vorrichtung PD oder der Licht emittierenden Vorrichtung EL überlappenden Position bereitgestellt. Daher kann die von jeder Pixelschaltung eingenommene effektive Fläche verringert werden, und ein Licht empfangender Abschnitt oder ein Anzeigeabschnitt mit hoher Definition kann erhalten werden.
Mindestens ein Teil dieser Ausführungsform kann in geeigneter Kombination mit beliebigen der anderen Ausführungsformen implementiert werden, die in dieser Beschreibung beschrieben werden.
(Ausführungsform 8)
Bei dieser Ausführungsform wird ein für den bei der vorstehenden Ausführungsform beschriebenen OS-Transistor verwendbares Metalloxid (auch als Oxidhalbleiter bezeichnet) beschrieben.
Ein für einen OS-Transistor verwendetes Metalloxid enthält bevorzugt mindestens Indium oder Zink, bevorzugter Indium und Zink. Beispielsweise enthält ein Metalloxid vorzugsweise Indium, M (M ist eine oder mehrere Arten ausgewählt aus Gallium, Aluminium, Yttrium, Zinn, Silizium, Bor, Kupfer, Vanadium, Beryllium, Titan, Eisen, Nickel, Germanium, Zirconium, Molybdän, Lanthan, Cer, Neodym, Hafnium, Tantal, Wolfram, Magnesium und Kobalt) und Zink. Insbesondere ist M bevorzugt eine oder mehrere Arten ausgewählt aus Gallium, Aluminium, Yttrium und Zinn, bevorzugter ist Gallium.
Das Metalloxid kann durch ein Sputterverfahren, ein chemisches Gasphasenabscheidungs- (chemical vapor deposition, CVD-) Verfahren, wie z. B. ein metallorganisches chemisches Gasphasenabscheidungs- (metal organic chemical vapor deposition, MOCVD-) Verfahren, ein Atomlagenabscheidungs- (atomic layer deposition, ALD-) Verfahren oder dergleichen ausgebildet werden.
Nachfolgend wird ein Oxid, das Indium (In), Gallium (Ga) und Zink (Zn) enthält, als Beispiel für das Metalloxid beschrieben. Es sei angemerkt, dass ein Oxid, das Indium (In), Gallium (Ga) und Zink (Zn) enthält, als In-Ga-Zn-Oxid bezeichnet werden kann.
<Klassifizierung von Kristallstrukturen>
Als Kristallstruktur eines Oxidhalbleiters können amorphe (darunter auch eine vollständige amorphe Struktur), CAAC- (c-axis aligned crystalline bzw. Kristall mit Ausrichtung bezüglich der c-Achse), nc- (nanokristalline), CAC- (cloud-aligned composite bzw. wolkenartig ausgerichteter Verbund-), einkristalline, polykristalline Strukturen und dergleichen angegeben werden.
Es sei angemerkt, dass eine Kristallstruktur eines Films oder eines Substrats mittels eines Röntgenbeugungs- (X-ray diffraction, XRD-) Spektrums ausgewertet werden kann. Die Auswertung kann beispielsweise mittels eines durch eine GIXD-(Grazing-Incidence XRD, Röntgenbeugung unter streifendem Einfall) Messung erhaltenen XRD-Spektrums erfolgen. Es sei angemerkt, dass ein GIXD-Verfahren auch als Dünnfilmverfahren oder Seemann-Bohlin-Verfahren bezeichnet wird. Nachfolgend wird ein durch eine GIXD-Messung erhaltenes XRD-Spektrum in einigen Fällen einfach als XRD-Spektrum bezeichnet.
Das XRD-Spektrum eines Quarzglassubstrats weist beispielsweise einen Peak auf, der eine im Wesentlichen bilateral symmetrische Form aufweist. Im Gegensatz dazu weist das XRD-Spektrum eines eine kristalline Struktur aufweisenden In-Ga-Zn-Oxidfilms einen Peak auf, der eine bilateral asymmetrische Form aufweist. Die bilateral asymmetrische Form des Peaks des XRD-Spektrums zeigt die Existenz eines Kristalls in dem Film oder dem Substrat. Mit anderen Worten: Die Kristallstruktur des Films oder des Substrats kann nicht als „amorph“ angesehen werden, wenn der Peak des XRD-Spektrums keine bilateral symmetrische Form aufweist.
Eine Kristallstruktur eines Films oder eines Substrats kann mit einem durch ein Nanostrahlelektronenbeugungs- (nano beam electron diffraction, NBED-) Verfahren erhaltenen Beugungsmuster (auch als Nanostrahlelektronenbeugungsmuster bezeichnet) ausgewertet werden. In dem Beugungsmuster des Quarzglassubstrats wird beispielsweise ein Halo-Muster beobachtet, was darauf hindeutet, dass sich das Quarzglassubstrat in einem amorphen Zustand befindet. Bei dem Beugungsmuster des bei Raumtemperatur abgeschiedenen In-Ga-Zn-Oxidfilms wird nicht ein Halo-Muster, sondern ein punktförmiges Muster beobachtet. Daher wird es angenommen, dass sich der bei Raumtemperatur abgeschiedene In-Ga-Zn-Oxidfilm in einem Zwischenzustand befindet, der sich von sowohl einem einkristallinen oder polykristallinen Zustand als auch einem amorphen Zustand unterscheidet, so dass der Schluss nicht gezogen werden kann, dass sich der In-Ga-Zn-Oxidfilm in einem amorphen Zustand befindet.
«Struktur eines Oxidhalbleiters»
Es sei angemerkt, dass Oxidhalbleiter im Hinblick auf die Struktur auf andere Weise als die vorstehende klassifiziert werden könnten. Oxidhalbleiter werden beispielsweise in einen einkristallinen Oxidhalbleiter und einen nicht-einkristallinen Oxidhalbleiter klassifiziert. Als nicht-einkristalliner Oxidhalbleiter können der CAAC-OS und der nc-OS angegeben werden, welche vorstehend beschrieben worden sind. Als nicht-einkristalliner Oxidhalbleiter können weiter ein polykristalliner Oxidhalbleiter, ein amorphähnlicher Oxidhalbleiter (a-ähnlicher OS), ein amorpher Oxidhalbleiter und dergleichen angegeben werden.
Hier werden der CAAC-OS, der nc-OS und der a-ähnliche OS ausführlich beschrieben, welche vorstehend beschrieben worden sind.
[CAAC-OS]
Der CAAC-OS ist ein Oxidhalbleiter, der mehrere Kristallbereiche aufweist, die jeweils eine Ausrichtung bezüglich der c-Achse in einer bestimmten Richtung aufweisen. Es sei angemerkt, dass es sich bei der bestimmten Richtung um die Dickenrichtung eines CAAC-OS-Films, die normale Richtung einer Ebene, auf der der CAAC-OS-Film ausgebildet ist, oder die normale Richtung einer Oberfläche des CAAC-OS-Films handelt. Der Kristallbereich bezeichnet einen eine periodische Atomanordnung aufweisenden Bereich. In dem Fall, in dem eine Atomanordnung als Gitteranordnung betrachtet wird, wird der Kristallbereich auch als Bereich mit einer regelmäßigen Gitteranordnung bezeichnet. Der CAAC-OS umfasst einen Bereich, in dem mehrere Kristallbereiche in Richtung der a-b-Ebene miteinander verbunden sind, und der Bereich weist in einigen Fällen eine Verzerrung auf. Es sei angemerkt, dass eine Verzerrung einen Abschnitt bezeichnet, in dem sich die Richtung einer Gitteranordnung zwischen einem Bereich mit einer gleichmäßigen Gitteranordnung und einem anderen Bereich mit einer gleichmäßigen Gitteranordnung in einem Bereich verändert, in dem mehrere Kristallbereiche miteinander verbunden sind. Das heißt, dass der CAAC-OS ein Oxidhalbleiter ist, der eine Ausrichtung bezüglich der c-Achse aufweist und keine deutliche Ausrichtung in Richtung der a-b-Ebene aufweist.
Es sei angemerkt, dass jeder der mehreren Kristallbereiche aus einem oder mehreren feinen Kristallen (Kristallen, die jeweils einen maximalen Durchmesser von kleiner als 10 nm aufweisen) gebildet wird. In dem Fall, in dem der Kristallbereich aus einem feinen Kristall gebildet wird, ist der maximale Durchmesser des Kristallbereichs kleiner als 10 nm. In dem Fall, in dem der Kristallbereich aus einer großen Anzahl von feinen Kristallen gebildet wird, könnte die Größe des Kristallbereichs ungefähr mehrere zehn Nanometer betragen.
In einem In-Ga-Zn-Oxid gibt es die Tendenz, dass der CAAC-OS eine mehrschichtige Kristallstruktur (auch als mehrschichtige Struktur bezeichnet) aufweist, bei der eine Indium (In) und Sauerstoff enthaltende Schicht (nachstehend als In-Schicht bezeichnet) und eine Gallium (Ga), Zink (Zn) und Sauerstoff enthaltende Schicht (nachstehend als (Ga,Zn)-Schicht bezeichnet) übereinander angeordnet sind. Es sei angemerkt, dass Indium und Gallium durcheinander ersetzt werden können. Deshalb kann in einigen Fällen Indium in der (Ga,Zn)-Schicht enthalten sein. Außerdem kann in einigen Fällen Gallium in der In-Schicht enthalten sein. Es sei angemerkt, dass in einigen Fällen Zink in der In-Schicht enthalten sein kann. Eine solche geschichtete Struktur wird beispielsweise in einem hochauflösenden TEM-(Transmissionselektronenmikroskop-) Bild als Gitterbild beobachtet.
Wenn beispielsweise der CAAC-OS-Film einer Strukturanalyse mittels eines XRD-Geräts unterzogen wird, wird durch die Out-of-Plane-XRD-Messung mittels eines θ/2θ-Scans ein eine Ausrichtung bezüglich der c-Achse zeigender Peak bei 2θ von 31° oder in der Nähe davon erfasst. Es sei angemerkt, dass die Position des eine Ausrichtung bezüglich der c-Achse zeigenden Peaks (der Wert von 2θ) abhängig von der Art, der Zusammensetzung oder dergleichen des in dem CAAC-OS enthaltenen Metallelements variieren könnte.
Beispielsweise werden mehrere helle Punkte (Punkte) in dem Elektronenbeugungsmuster des CAAC-OS-Films beobachtet. Es sei angemerkt, dass ein Punkt und ein anderer Punkt punktsymmetrisch beobachtet werden, wobei ein Punkt des durch eine Probe hindurchgehend einfallenden Elektronenstrahls (auch als direkter Punkt bezeichnet) als Symmetriezentrum verwendet wird.
Wenn der Kristallbereich aus der bestimmten Richtung beobachtet wird, weist die Gitteranordnung in diesem Kristallbereich grundsätzlich ein hexagonales Gitter auf; die Gittereinheit weist jedoch nicht immer ein regelmäßiges Sechseck, sondern auch in einigen Fällen ein unregelmäßiges Sechseck auf. Eine fünfeckige Gitteranordnung, eine siebeneckige Gitteranordnung und dergleichen sind in einigen Fällen in der Verzerrung enthalten. Es sei angemerkt, dass eine eindeutige Kristallkorngrenze (Grain-Boundary) selbst in der Nähe der Verzerrung in dem CAAC-OS nicht beobachtet werden kann. Das heißt, dass die Bildung einer Kristallkorngrenze durch die Verzerrung einer Gitteranordnung gehemmt wird. Das liegt wahrscheinlich daran, dass der CAAC-OS eine Verzerrung wegen einer niedrigen Dichte der Anordnung von Sauerstoffatomen in Richtung der a-b-Ebene, einer Veränderung des interatomaren Bindungsabstands durch Substitution eines Metallatoms und dergleichen tolerieren kann.
Es sei angemerkt, dass eine Kristallstruktur, bei der eine eindeutige Kristallkorngrenze beobachtet wird, ein sogenannter Polykristall ist. Es ist sehr wahrscheinlich, dass die Kristallkorngrenze als Rekombinationszentrum dient und Ladungsträger eingefangen werden, was zu einer Verringerung des Durchlassstroms, einer Verringerung der Feldeffektbeweglichkeit oder dergleichen eines Transistors führt. Daher ist der CAAC-OS, in dem keine eindeutige Kristallkorngrenze beobachtet wird, ein kristallines Oxid mit einer für eine Halbleiterschicht eines Transistors geeigneten Kristallstruktur. Es sei angemerkt, dass Zn vorzugsweise enthalten ist, um den CAAC-OS zu bilden. Beispielsweise werden ein In-Zn-Oxid und ein In-Ga-Zn-Oxid bevorzugt, da diese Oxide im Vergleich zu einem In-Oxid die Erzeugung einer Kristallkorngrenze hemmen können.
Der CAAC-OS ist ein Oxidhalbleiter mit hoher Kristallinität, in dem keine eindeutige Kristallkorngrenze beobachtet wird. In dem CAAC-OS tritt daher eine Verringerung der Elektronenbeweglichkeit aufgrund der Kristallkorngrenze mit geringerer Wahrscheinlichkeit auf. Ein Eindringen von Verunreinigungen, eine Bildung von Defekten und dergleichen könnten die Kristallinität eines Oxidhalbleiters verringern, so dass dies bedeutet, dass der CAAC-OS ein Oxidhalbleiter ist, der geringe Mengen an Verunreinigungen und Defekten (z. B. Sauerstofffehlstellen) aufweist. Daher ist ein den CAAC-OS enthaltender Oxidhalbleiter physikalisch stabil. Deshalb ist der den CAAC-OS enthaltende Oxidhalbleiter wärmebeständig und weist eine hohe Zuverlässigkeit auf. Der CAAC-OS ist auch bei einer hohen Temperatur im Herstellungsprozess (sogenannter Wärmeumsatz bzw. thermal budget) stabil. Die Verwendung des CAAC-OS für einen OS-Transistor kann daher den Freiheitsgrad des Herstellungsprozesses erhöhen.
[nc-OS]
In dem nc-OS weist ein mikroskopischer Bereich (zum Beispiel ein Bereich mit einer Größe von größer als oder gleich 1 nm und kleiner als oder gleich 10 nm, insbesondere ein Bereich mit einer Größe von größer als oder gleich 1 nm und kleiner als oder gleich 3 nm) eine regelmäßige Atomanordnung auf. Mit anderen Worten: Der nc-OS enthält einen feinen Kristall. Es sei angemerkt, dass die Größe des feinen Kristalls beispielsweise größer als oder gleich 1 nm und kleiner als oder gleich 10 nm, insbesondere größer als oder gleich 1 nm und kleiner als oder gleich 3 nm ist; daher wird der feine Kristall auch als Nanokristall bezeichnet. Es gibt keine Regelmäßigkeit der Kristallausrichtung zwischen voneinander unterschiedlichen Nanokristallen in dem nc-OS. Daher wird keine Ausrichtung des gesamten Films beobachtet. Deshalb kann sich der nc-OS in einigen Fällen nicht von einem a-ähnlichen OS oder einem amorphen Oxidhalbleiter in Abhängigkeit von einem Analyseverfahren unterscheiden. Wenn beispielsweise der nc-OS-Film einer Strukturanalyse mittels eines XRD-Geräts unterzogen wird, wird durch die Out-of-Plane-XRD-Messung mittels eines θ/2θ-Scans kein eine Kristallinität anzeigender Peak erfasst. Ferner wird ein Beugungsmuster wie ein Halo-Muster beobachtet, wenn der nc-OS-Film einer Elektronenbeugung (auch als Feinbereichselektronenbeugung bezeichnet) mittels eines Elektronenstrahls mit einem Probendurchmesser unterzogen wird, der größer ist als derjenige eines Nanokristalls (z. B. größer als oder gleich 50 nm). Im Gegensatz dazu wird in einigen Fällen ein Elektronenbeugungsmuster erhalten, in dem mehrere Punkte in einem ringförmigen Bereich rund um einen direkten Punkt beobachtet werden, wenn der nc-OS-Film einer Elektronenbeugung (auch als Nanostrahl-Elektronenbeugung bezeichnet) mittels eines Elektronenstrahls mit einem Probendurchmesser unterzogen wird, der nahezu gleich oder kleiner als die Größe eines Nanokristalls ist (z. B. größer als oder gleich 1 nm und kleiner als oder gleich 30 nm).
[a-ähnlicher OS]
Der a-ähnliche OS ist ein Oxidhalbleiter, der eine Struktur aufweist, die zwischen derjenigen des nc-OS und derjenigen des amorphen Oxidhalbleiters liegt. Der a-ähnliche OS enthält einen Hohlraum oder einen Bereich mit niedriger Dichte. Das heißt, dass der a-ähnliche OS im Vergleich zu dem nc-OS und dem CAAC-OS eine niedrigere Kristallinität aufweist. Ferner weist der a-ähnliche OS im Vergleich zu dem nc-OS und dem CAAC-OS eine höhere Wasserstoffkonzentration in dem Film auf.
«Struktur eines Oxidhalbleiters»
Als Nächstes wird der vorstehende CAC-OS ausführlich beschrieben. Es sei angemerkt, dass der CAC-OS die Materialzusammensetzung betrifft.
[CAC-OS]
Es handelt sich bei dem CAC-OS beispielsweise um ein Material mit einer Zusammensetzung, bei der in einem Metalloxid enthaltene Elemente ungleichmäßig verteilt sind, wobei sie 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 3 nm oder eine ähnliche Größe aufweisen. Es sei angemerkt, dass in der nachfolgenden Beschreibung eines Metalloxids der Zustand, in dem ein oder mehrere Metallelemente ungleichmäßig in Bereichen verteilt sind, die 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 3 nm oder eine ähnliche Größe aufweisen, und in dem diese Bereiche vermischt sind, als Mosaikmuster oder Flickenmuster bezeichnet wird.
Außerdem weist der CAC-OS eine Zusammensetzung auf, in der sich Materialien in einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich trennen, um ein Mosaikmuster zu bilden, und sich der erste Bereich in dem Film verteilt (nachstehend auch als wolkenartige Zusammensetzung bezeichnet). Das heißt, dass der CAC-OS ein Verbundmetalloxid mit einer Zusammensetzung ist, in der der erste Bereich und der zweite Bereich gemischt sind.
Hier werden die Atomverhältnisse von In, Ga und Zn zu den in dem CAC-OS in einem In-Ga-Zn-Oxid enthaltenen Metallelementen als [In], [Ga] bzw. [Zn] bezeichnet. Beispielsweise weist der erste Bereich in dem CAC-OS in dem In-Ga-Zn-Oxid [In] auf, welches größer ist als dasjenige in der Zusammensetzung des CAC-OS-Films. Außerdem weist der zweite Bereich [Ga] auf, welches größer ist als dasjenige in der Zusammensetzung des CAC-OS-Films. Alternativ weist der erste Bereich beispielsweise [In], welches größer ist als dasjenige in dem zweiten Bereich, und [Ga] auf, welches kleiner ist als dasjenige in dem zweiten Bereich. Außerdem weist der zweite Bereich [Ga], welches größer ist als dasjenige in dem ersten Bereich, und [In] auf, welches kleiner ist als dasjenige in dem ersten Bereich.
Insbesondere handelt es sich bei dem ersten Bereich um einen Indiumoxid, Indiumzinkoxid oder dergleichen als Hauptkomponente enthaltenden Bereich. Außerdem handelt es sich bei dem zweiten Bereich um einen Galliumoxid, Galliumzinkoxid oder dergleichen als Hauptkomponente enthaltenden Bereich. Das heißt, dass der erste Bereich auch als In als Hauptkomponente enthaltender Bereich bezeichnet werden kann. Außerdem kann der zweite Bereich auch als Ga als Hauptkomponente enthaltender Bereich bezeichnet werden.
Es sei angemerkt, dass in einigen Fällen keine eindeutige Grenze zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich beobachtet werden kann.
Bei einer Materialzusammensetzung eines In, Ga, Zn und O enthaltenden CAC-OS in einem In-Ga-Zn-Oxid werden Ga als Hauptkomponente enthaltene Bereiche in einem Teil des CAC-OS beobachtet und In als Hauptkomponente enthaltene Bereiche in einem Teil davon beobachtet, wobei diese Bereiche unregelmäßig vorhanden sind, um ein Mosaikmuster zu bilden. Daher wird es angenommen, dass der CAC-OS eine Struktur aufweist, bei der Metallelemente ungleichmäßig verteilt sind.
Der CAC-OS kann beispielsweise durch ein Sputterverfahren unter Bedingungen ausgebildet werden, bei denen ein Substrat nicht absichtlich erwärmt wird. In dem Fall, in dem der CAC-OS durch ein Sputterverfahren ausgebildet wird, können ein oder mehrere Gase ausgewählt aus einem Inertgas (typischerweise Argon), einem Sauerstoffgas und einem Stickstoffgas als Abscheidungsgas verwendet werden. Der Anteil der Durchflussrate eines Sauerstoffgases in der gesamten Durchflussrate des Abscheidungsgases während der Abscheidung ist vorzugsweise möglichst niedrig. Beispielsweise beträgt der Anteil der Durchflussrate eines Sauerstoffgases in der gesamten Durchflussrate des Abscheidungsgases während der Abscheidung bevorzugt höher als oder gleich 0 % und niedriger als 30 %, bevorzugter höher als oder gleich 0 % und niedriger als oder gleich 10 %.
Beispielsweise bestätigt auch ein energiedispersives Röntgenspektroskopie-(EDX: energy dispersive X-ray spectroscopy) Verteilungsbild, dass ein CAC-OS in einem In-Ga-Zn-Oxid eine Struktur aufweist, bei der In als Hauptkomponente enthaltende Bereiche (die ersten Bereiche) und Ga als Hauptkomponente enthaltende Bereiche (die zweiten Bereiche) ungleichmäßig verteilt und vermischt sind.
Hier ist die Leitfähigkeit des ersten Bereichs höher als diejenige des zweiten Bereichs. Mit anderen Worten: Wenn Ladungsträger durch den ersten Bereich fließen, wird die Leitfähigkeit eines Metalloxids gezeigt. Demzufolge kann dann, wenn die ersten Bereiche in einem Metalloxid wie eine Wolke verteilt sind, eine hohe Feldeffektbeweglichkeit (µ) erzielt werden.
Im Gegensatz dazu ist die isolierende Eigenschaft des zweiten Bereichs höher als diejenige des ersten Bereichs. Mit anderen Worten: Wenn die zweiten Bereiche in einem Metalloxid verteilt sind, kann der Leckstrom verhindert werden.
In dem Fall, in dem der CAC-OS für einen Transistor verwendet wird, komplementieren daher die von dem ersten Bereich stammende Leitfähigkeit und die von dem zweiten Bereich stammende isolierende Eigenschaft miteinander, wodurch der CAC-OS eine Schaltfunktion (Ein-/Ausschaltfunktion) aufweisen kann. Mit anderen Worten: Ein CAC-OS weist eine leitende Funktion in einem Teil des Materials auf und weist eine isolierende Funktion in einem anderen Teil des Materials auf; als gesamtes Material weist der CAC-OS eine Funktion eines Halbleiters auf. Eine Trennung der leitenden Funktion und der isolierenden Funktion kann jede Funktion maximieren. Daher können, indem der CAC-OS für einen Transistor verwendet wird, ein hoher Durchlassstrom (I_on), eine hohe Feldeffektbeweglichkeit (µ) und ein vorteilhafter Schaltbetrieb erhalten werden.
Ein Transistor, bei dem ein CAC-OS verwendet wird, weist eine hohe Zuverlässigkeit auf. Daher wird der CAC-OS für verschiedene Halbleitervorrichtungen, typischerweise eine Anzeigeeinrichtung, vorteilhaft verwendet.
Ein Oxidhalbleiter kann verschiedene Strukturen aufweisen, die voneinander unterschiedliche Eigenschaften zeigen. Zwei oder mehr von dem amorphen Oxidhalbleiter, dem polykristallinen Oxidhalbleiter, dem a-ähnlichen OS, dem CAC-OS, dem nc-OS und dem CAAC-OS können in einem Oxidhalbleiter einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten sein.
<Transistor, der den Oxidhalbleiter enthält>
Anschließend wird der Fall beschrieben, in dem der vorstehende Oxidhalbleiter für einen Transistor verwendet wird.
Wenn der vorstehende Oxidhalbleiter für einen Transistor verwendet wird, kann ein Transistor mit hoher Feldeffektbeweglichkeit erhalten werden. Außerdem kann ein Transistor mit hoher Zuverlässigkeit erhalten werden.
Für den Transistor wird vorzugsweise ein Oxidhalbleiter mit einer niedrigen Ladungsträgerkonzentration verwendet. Die Ladungsträgerkonzentration des Oxidhalbleiters beträgt beispielsweise niedriger als oder gleich 1 × 10¹⁷ cm^-3, bevorzugt niedriger als oder gleich 1 × 10¹⁵ cm^-3, bevorzugter niedriger als oder gleich 1 × 10¹³ cm^-3, noch bevorzugter niedriger als oder gleich 1 × 10¹¹ cm^-3, sogar noch bevorzugter niedriger als 1 × 10¹⁰ cm^-3 und höher als oder gleich 1 × 10^-9 cm^-3. In dem Fall, in dem die Ladungsträgerkonzentration eines Oxidhalbleiterfilms verringert werden soll, wird die Konzentration der Verunreinigungen in dem Oxidhalbleiterfilm verringert, um die Dichte der Defektzustände zu verringern. In dieser Beschreibung und dergleichen wird ein Zustand mit niedriger Verunreinigungskonzentration und niedriger Dichte der Defektzustände als hochreiner intrinsischer oder im Wesentlichen hochreiner intrinsischer Zustand bezeichnet. Es sei angemerkt, dass ein Oxidhalbleiter mit niedriger Ladungsträgerkonzentration als hochreiner intrinsischer oder im Wesentlichen hochreiner intrinsischer Oxidhalbleiter bezeichnet werden kann.
Ferner weist ein hochreiner intrinsischer oder im Wesentlichen hochreiner intrinsischer Oxidhalbleiterfilm in einigen Fällen eine niedrige Dichte der Defektzustände und demzufolge eine niedrige Dichte der Einfangzustände auf.
Eine von den Einfangzuständen in dem Oxidhalbleiter eingefangene elektrische Ladung benötigt eine lange Zeit, bis sie sich verliert, und sie kann sich wie feste elektrische Ladung verhalten. Daher weist ein Transistor, dessen Kanalbildungsbereich in einem Oxidhalbleiter mit hoher Dichte der Einfangzustände gebildet wird, in einigen Fällen instabile elektrische Eigenschaften auf.
Um stabile elektrische Eigenschaften des Transistors zu erhalten, ist es daher effektiv, die Konzentration der Verunreinigungen in dem Oxidhalbleiter zu verringern. Um die Konzentration der Verunreinigungen in dem Oxidhalbleiter zu verringern, wird vorzugsweise auch die Konzentration der Verunreinigungen in einem dem Oxidhalbleiter benachbarten Film verringert. Beispiele für die Verunreinigungen umfassen Wasserstoff, Stickstoff, ein Alkalimetall, ein Erdalkalimetall, Eisen, Nickel und Silizium. Es sei angemerkt, dass es sich bei Verunreinigungen in einem Oxidhalbleiter beispielsweise um von den Hauptkomponenten des Oxidhalbleiters unterschiedliche Elemente handelt. Ein Element mit einer Konzentration von niedriger als 0,1 Atom-% kann beispielsweise als Verunreinigung betrachtet werden.
<Verunreinigungen>
Hier wird der Einfluss von Verunreinigungen in dem Oxidhalbleiter beschrieben.
Wenn Silizium oder Kohlenstoff, welche Elemente der Gruppe 14 sind, in dem Oxidhalbleiter enthalten ist, werden Defektzustände in dem Oxidhalbleiter gebildet. Deshalb werden die Silizium- oder Kohlenstoffkonzentrationen in dem Oxidhalbleiter und in der Nähe einer Grenzfläche zu dem Oxidhalbleiter (durch Sekundärionen-Massenspektrometrie (SIMS) gemessene Konzentrationen) auf niedriger als oder gleich 2 × 10¹⁸ Atome/cm³, bevorzugt niedriger als oder gleich 2 × 10¹⁷ Atome/cm³ eingestellt.
Des Weiteren werden dann, wenn der Oxidhalbleiter ein Alkalimetall oder ein Erdalkalimetall enthält, in einigen Fällen Defektzustände gebildet und Ladungsträger erzeugt. Daher weist ein Transistor, bei dem ein Alkalimetall oder Erdalkalimetall enthaltender Oxidhalbleiter verwendet wird, leicht selbstleitende Eigenschaften auf. Daher wird die durch SIMS erhaltene Alkalimetall- oder Erdalkalimetallkonzentration in dem Oxidhalbleiter auf niedriger als oder gleich 1 × 10¹⁸ Atome/cm³, bevorzugt niedriger als oder gleich 2 × 10¹⁶ Atome/cm³ eingestellt.
Wenn der Oxidhalbleiter Stickstoff enthält, wird der Oxidhalbleiter infolge der Erzeugung von als Ladungsträger dienenden Elektronen und eines Anstiegs der Ladungsträgerkonzentration leicht zum n-Typ. Folglich weist ein Transistor, bei dem ein stickstoffhaltiger Oxidhalbleiter als Halbleiter verwendet wird, leicht selbstleitende Eigenschaften auf. Wenn Stickstoff in dem Oxidhalbleiter enthalten ist, wird in einigen Fällen ein Einfangzustand gebildet. Dies könnte zu instabilen elektrischen Eigenschaften des Transistors führen. Daher wird die durch SIMS erhaltene Stickstoffkonzentration in dem Oxidhalbleiter auf niedriger als 5 × 10¹⁹ Atome/cm³, bevorzugt niedriger als oder gleich 5 × 10¹⁸ Atome/cm³, bevorzugter niedriger als oder gleich 1 × 10¹⁸ Atome/cm³, noch bevorzugter niedriger als oder gleich 5 × 10¹⁷ Atome/cm³ eingestellt.
In dem Oxidhalbleiter enthaltener Wasserstoff reagiert mit an ein Metallatom gebundenem Sauerstoff zu Wasser und erzeugt daher in einigen Fällen eine Sauerstofffehlstelle. Infolge des Eindringens von Wasserstoff in die Sauerstofffehlstelle wird in einigen Fällen ein als Ladungsträger dienendes Elektron erzeugt. In einigen Fällen verursacht ferner eine Bindung eines Teils von Wasserstoff an an ein Metallatom gebundenen Sauerstoff die Erzeugung eines als Ladungsträger dienenden Elektrons. Folglich weist ein Transistor, bei dem ein wasserstoffhaltiger Oxidhalbleiter verwendet wird, leicht selbstleitende Eigenschaften auf. Demzufolge wird Wasserstoff in dem Oxidhalbleiter vorzugsweise so weit wie möglich verringert. Insbesondere wird die durch SIMS erhaltene Wasserstoffkonzentration in dem Oxidhalbleiter auf niedriger als 1 × 10²⁰ Atome/cm³, bevorzugt niedriger als 1 × 10¹⁹ Atome/cm³, bevorzugter niedriger als 5 × 10¹⁸ Atome/cm³, noch bevorzugter niedriger als 1 × 10¹⁸ Atome/cm³ eingestellt.
Wenn ein Oxidhalbleiter, in dem Verunreinigungen ausreichend verringert sind, für einen Kanalbildungsbereich eines Transistors verwendet wird, kann der Transistor stabile elektrische Eigenschaften aufweisen.
Mindestens ein Teil dieser Ausführungsform kann in geeigneter Kombination mit beliebigen der anderen Ausführungsformen implementiert werden, die in dieser Beschreibung beschrieben werden.
Bezugszeichen
10: Fahrzeugsteuervorrichtung, 20a bis 20d: Licht emittierender und Licht empfangender Abschnitt, 20: Licht emittierender und Licht empfangender Abschnitt, 21B: Licht emittierendes Element, 21G: Licht emittierendes Element, 21IR: Licht emittierendes Element, 21R: Licht emittierendes Element, 21: Licht emittierendes Element, 22: Licht empfangendes Element, 23: Treiberschaltung, 24: Leseschaltung, 25r: Reflexionslicht, 25: Licht, 30: Steuerabschnitt, 31: Datenerzeugungsabschnitt, 32: Beurteilungsabschnitt, 33: Verarbeitungsabschnitt, 35L: linke Hand, 35R: rechte Hand, 35: Hand, 40: Bedienabschnitt, 41: Lenkrad, 42a: Bauelement, 42b: Bauelement, 42: Kranz, 43: Nabe, 44: Speiche, 45: Schaft, 50: Fahrzeug, 51: Anzeigeabschnitt, 52: Armaturenbrett, 54: Windschutzscheibe, 55: Kamera, 56: Luftauslass, 58a: Tür, 58b: Tür, 59a: Anzeigeabschnitt, 59b: Anzeigeabschnitt, 60a bis 60h: Anzeigefeld, 61A bis 61C: Anzeigeabschnitt, 61: Anzeigeabschnitt, 62B: Anzeigefeld, 62C: Anzeigefeld, 62: Anzeigefeld, 63: Anzeigebereich, 64: Nicht-Anzeigebereich
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 2005312653 [0005]

Claims

Fahrzeugsteuervorrichtung, die umfasst: einen Bedienabschnitt; einen ersten Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitt; und einen Steuerabschnitt, wobei der Bedienabschnitt ein Lenkrad umfasst, das einen Kranz, eine Nabe und eine Speiche umfasst, wobei der Kranz über die Speiche mit der Nabe verbunden ist, wobei der erste Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt entlang einer Oberfläche der Nabe bereitgestellt wird, wobei der erste Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt ein erstes Licht emittierendes Element und ein erstes Licht empfangendes Element umfasst, wobei das erste Licht emittierende Element eine Funktion zum Emittieren von Licht in einem ersten Wellenlängenbereich aufweist, wobei das erste Licht empfangende Element eine Funktion zum Empfangen des Lichts in dem ersten Wellenlängenbereich und zum Umwandeln dieses in ein elektrisches Signal aufweist, wobei das erste Licht emittierende Element und das erste Licht empfangende Element nebeneinander auf der gleichen Fläche angeordnet sind, wobei der erste Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt eine Funktion zum Ausgeben von ersten Lichtempfangsdaten an den Steuerabschnitt aufweist, und wobei der Steuerabschnitt eine Funktion zum Erhalten einer ersten biologischen Information über einen Fahrer aus den ersten Lichtempfangsdaten und zum Ausführen einer ersten Verarbeitung entsprechend der ersten biologischen Information aufweist.
Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste biologische Information eine Information über einen Fingerabdruck, eine Vene oder einen Handflächenabdruck ist, und wobei die erste Verarbeitung eine Authentifizierungsverarbeitung des Fahrers ist.
Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt eine Funktion zum Anzeigen eines Bildes und eine Funktion eines Berührungssensors aufweist.
Fahrzeugsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die ferner einen zweiten Licht emittierenden und Licht empfangenden Abschnitt umfasst, wobei der zweite Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt entlang einer Oberfläche des Kranzes bereitgestellt wird, wobei der zweite Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt ein zweites Licht emittierendes Element und ein zweites Licht empfangendes Element umfasst, wobei das zweite Licht emittierende Element eine Funktion zum Emittieren von Licht in einem zweiten Wellenlängenbereich aufweist, und wobei das zweite Licht empfangende Element eine Funktion zum Empfangen des Lichts in dem zweiten Wellenlängenbereich und zum Umwandeln dieses in ein elektrisches Signal aufweist.
Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 4, wobei der zweite Licht emittierende und Licht empfangende Abschnitt eine Funktion zum sequenziellen Ausgeben von zweiten Lichtempfangsdaten an den Steuerabschnitt aufweist, und wobei der Steuerabschnitt eine Funktion zum Erhalten einer zweiten biologischen Information über den Fahrer aus der Vielzahl von zweiten Lichtempfangsdaten und zum Ausführen einer zweiten Verarbeitung entsprechend der zweiten biologischen Information aufweist.
Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 5, wobei die zweite biologische Information eines oder mehrere von einer Pulswelle, einer Herzfrequenz, einem Puls und einer arteriellen Sauerstoffsättigung ist, und wobei die zweite Verarbeitung eine Warnverarbeitung gegen den Fahrer ist.
Fahrzeugsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei das Licht in dem zweiten Wellenlängenbereich Infrarotlicht umfasst.
Fahrzeugsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Licht in dem ersten Wellenlängenbereich sichtbares Licht oder Infrarotlicht umfasst.
Fahrzeugsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das erste Licht emittierende Element eine mehrschichtige Struktur aufweist, bei der eine erste Elektrode, eine erste organische Schicht und eine gemeinsame Elektrode übereinander angeordnet sind, wobei das erste Licht empfangende Element eine mehrschichtige Struktur aufweist, bei der eine zweite Elektrode, eine zweite organische Schicht und die gemeinsame Elektrode übereinander angeordnet sind, wobei die erste organische Schicht eine Licht emittierende Schicht umfasst, wobei die zweite organische Schicht eine photoelektrische Umwandlungsschicht umfasst, wobei die Licht emittierende Schicht und die photoelektrische Umwandlungsschicht voneinander unterschiedliche organische Verbindungen enthalten, wobei die erste Elektrode und die zweite Elektrode voneinander entfernt auf der gleichen Fläche bereitgestellt werden, und wobei die gemeinsame Elektrode derart bereitgestellt wird, um die erste organische Schicht und die zweite organische Schicht zu bedecken.
Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 9, wobei ein Winkel zwischen einer Unterseite und einer Seitenfläche jeder der ersten organischen Schicht und der zweiten organischen Schicht größer als oder gleich 60° und kleiner als oder gleich 120° ist, und wobei die Seitenfläche der ersten organischen Schicht und die Seitenfläche der zweiten organischen Schicht einander zugewandt bereitgestellt werden.
Fahrzeug, das umfasst: die Fahrzeugsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10; und eine Anzeigeeinrichtung, wobei die Anzeigeeinrichtung einen Anzeigeabschnitt mit einer gekrümmten Oberfläche umfasst, und wobei der Anzeigeabschnitt entlang einem Armaturenbrett oder einer Säule bereitgestellt wird.