JP2014191166A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表側と裏側でそれぞれ画像を表示でき、かつ、表側と裏側でそれぞれタッチ操作が可能な表示装置を提供する。
【解決手段】一方の面及び他方の面で表示が可能な表示装置であって、一方の面側で遮光膜と重なる第１の両面発光素子と、他方の面側で遮光膜と重なる第２の両面発光素子と、一方の面側で遮光膜と重なる第１の両面受光素子と、他方の面側で遮光膜と重なる第２の両面受光素子と、を有し、第１の両面発光素子及び前記第２の両面発光素子は、それぞれ独立に発光する。
【選択図】図１

Description

表示装置と、その作製方法に関する。特に、両面に画像や情報を表示できる表示装置と、その作製方法に関する。

近年、表示装置は様々な用途への応用が期待されており、多様化が求められている。

エレクトロルミネッセンス（ＥＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）を利用した発光素子（ＥＬ素子とも記す）は、薄型軽量化が容易である、入力信号に対し高速に応答可能である、直流低電圧電源を用いて駆動可能である等の特徴を有し、表示装置への応用が検討されている。

例えば、特許文献１では、１つの有機ＥＬディスプレイモジュールで両面表示を可能にする技術が開示されている。具体的には、ガラス基板上に、第１の透明電極、第１の有機ＥＬ層、金属電極、第２の有機ＥＬ層、及び第２の透明電極がこの順で積層された構成が開示されている。

米国特許公開第２００３／０２２７２５４号公報

しかし、特許文献１に開示された技術では、有機ＥＬ層や透明電極をそれぞれ２回成膜する必要があるため、生産性が低い、コストが高い等の問題がある。

また、家屋やビル等の建築物の窓ガラス、店舗のショーウィンド等に利用するために、表示装置の薄型化、軽量化が求められている。また、表示装置の高機能化、高付加価値化を実現するために、タッチ操作が可能な表示装置が求められている。

タッチ操作が可能な表示装置を作製する方法として、例えば、表示パネルに外付け方式のタッチパネルを取り付ける方法が挙げられる。両面に画像や情報を表示できる表示装置では、両面に外付け方式のタッチパネルを取り付けることで、両面でタッチ操作が可能となる。しかし、この方法では、表示装置全体の厚さ、重さが増してしまう等の問題がある。

したがって、本発明の一態様は、新規な表示装置を提供することを目的の一とする。また、本発明の一態様は、薄型又は軽量である表示装置を提供することを目的の一とする。また、本発明の一態様は、両面に画像や情報を表示できる表示装置を提供することを目的の一とする。また、本発明の一態様は、タッチ操作が可能な表示装置を提供することを目的の一とする。

また、本発明の一態様は、表側と裏側でそれぞれ画像や情報を表示でき、かつ、表側と裏側でそれぞれタッチ操作が可能な表示装置を提供することを目的の一とする。また、本発明の一態様は、薄型及び軽量であり、表側と裏側でそれぞれ画像や情報を表示でき、かつ、表側と裏側でそれぞれタッチ操作が可能な表示装置を提供することを目的の一とする。また、本発明の一態様は、表示装置を生産性高く、又は低コストで作製することを目的の一とする。

なお、本発明の一態様は、上記の課題の全てを解決する必要はないものとする。

本発明の一態様の表示装置は、それぞれ独立に発光する複数の両面発光素子と、複数の両面受光素子と、を有する。

複数の両面発光素子は、表示装置の表側で遮光膜と重なり、表示装置の裏側の表示に用いられる素子と、表示装置の裏側で遮光膜と重なり、表示装置の表側の表示に用いられる素子を含む。したがって、表示装置の表側と裏側でそれぞれ画像や情報を表示できる。

複数の両面受光素子は、表示装置の表側で遮光膜と重なり、表示装置の裏側のタッチ操作に用いられる素子と、表示装置の裏側で遮光膜と重なり、表示装置の表側のタッチ操作に用いられる素子を含む。したがって、表示装置の表側と裏側でそれぞれタッチ操作ができる。

具体的には、本発明の一態様は、一方の面及び他方の面で表示が可能な表示装置であって、該一方の面側で遮光膜と重なる第１の両面発光素子と、該他方の面側で遮光膜と重なる第２の両面発光素子と、該一方の面側で遮光膜と重なる第１の両面受光素子と、該他方の面側で遮光膜と重なる第２の両面受光素子と、を有し、第１の両面発光素子及び第２の両面発光素子は、それぞれ独立に発光する表示装置である。

また、本発明の一態様は、一方の面及び他方の面で表示が可能な表示装置であって、該一方の面側で第１の遮光膜と重なる第１の両面発光素子と、該他方の面側で第２の遮光膜と重なる第２の両面発光素子と、該一方の面側で該第１の遮光膜と重なる第１の両面受光素子と、該他方の面側で該第２の遮光膜と重なる第２の両面受光素子と、を有し、第１の両面発光素子及び第２の両面発光素子は、それぞれ独立に発光する表示装置である。

上記構成の表示装置は、第１の両面発光素子及び第２の両面発光素子を、同一平面上に有することが好ましい。また、上記構成の表示装置は、第１の両面受光素子及び第２の両面受光素子を、同一平面上に有することが好ましい。

本発明の一態様では、表示装置の一方の面の表示に用いる発光素子と、他方の面の表示に用いる発光素子とを、同一平面上に有する。また、本発明の一態様では、表示装置の一方の面のタッチ操作に用いる受光素子と、他方の面のタッチ操作に用いる受光素子とを、同一平面上に有する。したがって、表示装置の薄型化や軽量化を実現できる。

また、本発明の一態様では、表示装置の一方の面の表示に用いる発光素子と、他方の面の表示に用いる発光素子とを、同一工程で作製できる。また、本発明の一態様では、表示装置の一方の面のタッチ操作に用いる受光素子と、他方の面のタッチ操作に用いる受光素子とを、同一工程で作製できる。したがって、表示装置を生産性高く、又は低コストで作製できる。

上記各構成において、第１の両面受光素子及び第２の両面受光素子は、それぞれ、一導電型の第１の半導体領域と、第１の半導体領域とは逆の導電型の第２の半導体領域と、を、絶縁表面上に有していてもよい。さらに、第１の半導体領域及び第２の半導体領域の間の、第１の半導体領域及び第２の半導体領域よりも抵抗値の高い第３の半導体領域を、該絶縁表面上に有していてもよい。

上記各構成において、第１の半導体領域又は第２の半導体領域と電気的に接続する導電層に、遮光性の導電層を用いることが好ましい。例えば、上記各構成において、第１の半導体領域の端部を覆う第１の遮光性の導電層と、第２の半導体領域の端部を覆う第２の遮光性の導電層と、を有していてもよい。受光素子の端面を遮光膜で覆うことにより、受光素子に、発光素子からの導波光が入射することを抑制できる。

上記各構成において、第１の両面発光素子及び第２の両面発光素子は、それぞれ、絶縁表面上の第１の電極と、第１の電極上の発光性の有機化合物を含む層（ＥＬ層とも記す）と、発光性の有機化合物を含む層上の第２の電極と、を有し、第１の電極の端部を覆う隔壁を有していてもよい。

上記各構成において、隔壁は、第２の受光素子と重ならない遮光膜を有することが好ましい。また、上記構成において、隔壁は、第２の受光素子と重ならない遮光性の隔壁であることが好ましい。遮光性の隔壁、又は遮光膜を有する隔壁を用いることにより、受光素子に、発光素子からの導波光が入射することを抑制できる。

上記各構成において、第１の両面発光素子は、他方の面側で着色層と重なり、第２の両面発光素子は、一方の面側で着色層と重なることが好ましい。本発明の一態様を適用することで、フルカラーの表示装置を提供できる。

上記各構成において、表示装置は、透光膜のみが積層された透光領域を有することが好ましい。このような構成とすることで、使用者は、表示装置の透光領域を介して、前方の景色を認識することができる。

上記各構成において、表示装置は、可撓性を有することが好ましい。

本発明の一態様では、支持体の材料に、樹脂や、可撓性を有する程度の厚さのガラスを適用することもでき、より薄型である表示装置や、より軽量である表示装置、又は可撓性を有する表示装置を提供できる。

なお、本明細書中において、遮光膜は、発光素子の発する光の透過率が２５％以下、より好ましくは２０％以下である。また、遮光膜は、受光素子が検出する光の透過率が２５％以下、より好ましくは２０％以下である。また、透光膜は、発光素子の発する光の透過率が７５％以上、より好ましくは８０％以上である。また、透光膜は、受光素子が検出する光の透過率が７５％以上、より好ましくは８０％以上である。

なお、本明細書中において、表示装置には、表示素子が封止された状態にあるパネルだけでなく、該パネルにコネクター、例えば異方導電性フィルムもしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュール、又は該パネルにＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールも含まれる。

本発明の一態様では、表側と裏側でそれぞれ画像や情報を表示でき、かつ、表側と裏側でそれぞれタッチ操作が可能な表示装置を提供できる。

本発明の一態様の表示装置を説明する図。 本発明の一態様の表示装置を説明する図。 本発明の一態様の表示装置を説明する図。 本発明の一態様の表示装置を説明する図。 本発明の一態様の表示装置を説明する図。 本発明の一態様の表示装置を説明する図。 本発明の一態様の表示装置を説明する図。 本発明の一態様の表示装置を説明する図。

実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また、同様の機能を指す場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。

また、図面等において示す各構成の、位置、大きさ、範囲などは、理解の簡単のため、実際の位置、大きさ、範囲などを表していない場合がある。このため、開示する発明は、必ずしも、図面等に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。

本発明の一態様の表示装置は、一方の面及び他方の面で表示が可能である。本発明の一態様の表示装置は、該一方の面側でのみ遮光膜と重なる両面発光素子と、該他方の面側でのみ遮光膜と重なる両面発光素子と、該一方の面側でのみ遮光膜と重なる両面受光素子と、該他方の面側でのみ遮光膜と重なる両面受光素子と、を有する。複数の両面発光素子は、それぞれ独立に発光する。

＜平面レイアウト＞
まず、図１（Ａ）及び図２（Ａ）〜（Ｄ）に、本発明の一態様の表示装置における、表示画素と受光画素の平面レイアウトの一例を示す。

図１（Ａ）では、表示装置の一方の面（後述する基板１９０側）の表示に用いる表示画素（表示画素１０ａ）と、表示装置の他方の面（後述する基板１１１側）の表示に用いる表示画素（表示画素１０ｂ）と、を示す。表示画素１０ａは、赤色の副画素１００ａ（Ｒ）、緑色の副画素１００ａ（Ｇ）、及び青色の副画素１００ａ（Ｂ）を有する。表示画素１０ｂは、赤色の副画素１００ｂ（Ｒ）、緑色の副画素１００ｂ（Ｇ）、及び青色の副画素１００ｂ（Ｂ）を有する。各副画素は両面発光素子１３０を１つ有する。

また、図１（Ａ）では、表示装置の一方の面（後述する基板１９０側の面）のタッチ操作に用いる受光画素１０１ａと、表示装置の他方の面（後述する基板１１１側の面）のタッチ操作に用いる受光画素１０１ｂと、を示す。各受光画素は両面受光素子１２０を１つ有する。

なお、図１（Ａ）では、１つの表示画素が有する副画素が隣接する構成を示したが、隣接していなくてもよい。例えば、図２（Ａ）に示すように、表示画素１０ａが有する副画素１００ａ（Ｒ）と副画素１００ａ（Ｂ）の間に、表示画素１０ｂが有する副画素１００ｂ（Ｒ）を有していてもよい。

また、図１（Ａ）では、１つの表示画素が赤色、緑色、青色の３種類の副画素を有する構成を示したが、表示画素が有する副画素の数及び色要素の種類に限定はない。例えば、図２（Ｂ）に示すように、各表示画素が、該３色の副画素に加えて、白色の副画素を有していてもよい（白色の副画素１００ａ（Ｗ）や白色の副画素１００ｂ（Ｗ）参照）。

また、図１（Ａ）では、１つの表示画素に対して１つの受光画素を有する構成を示したが、表示画素と受光画素の数の比率に限定はない。例えば、図２（Ｃ）に示すように、１つの副画素に対して１つの受光画素を有していてもよい。また、図２（Ｄ）に示すように、複数の表示画素に対して１つの受光画素を有していてもよい。

なお、表示装置は、第１の両面発光素子、第２の両面発光素子、第１の両面受光素子、又は第２の両面受光素子を、それぞれ２次元のマトリクス状に有していてもよい。例えば、図１（Ａ）又は図２（Ａ）〜（Ｄ）に示したレイアウトのいずれかを一つのユニットとして、該ユニットが２次元のマトリクス状に配置されていてもよい。

＜詳細な構成＞
次に、本発明の一態様の表示装置における、表示画素及び受光画素の詳細な構成について説明する。

≪構成例１≫
図１（Ｂ）に、図１（Ａ）における一点鎖線Ｘ１−Ｙ１間の断面図の一例を示す。

図１（Ｂ）に示す表示装置は、基板１１１、絶縁層１１３、遮光膜１８１、絶縁層１１５、複数のトランジスタ１４０、複数の両面受光素子１２０、複数の両面発光素子１３０、導電層１５１、絶縁層１５３、絶縁層１５５、隔壁１９４、着色層（緑色の着色層１８０ａ（Ｇ）、青色の着色層１８０ａ（Ｂ）及び青色の着色層１８０ｂ（Ｂ））、空間１９２、遮光膜１８２、及び基板１９０を有する。

緑色の副画素１００ａ（Ｇ）では、基板１１１上に絶縁層１１３を介して遮光膜１８１が設けられており、遮光膜１８１上に絶縁層１１５を介して、トランジスタ１４０と、該トランジスタ１４０と電気的に接続する両面発光素子１３０と、が設けられている。基板１９０には、空間１９２を介して両面発光素子１３０と重なる緑色の着色層１８０ａ（Ｇ）が設けられている。

同様に、青色の副画素１００ａ（Ｂ）では、基板１１１上に絶縁層１１３を介して遮光膜１８１が設けられており、遮光膜１８１上に絶縁層１１５を介して、トランジスタ１４０と、該トランジスタ１４０と電気的に接続する両面発光素子１３０と、が設けられている。基板１９０には、空間１９２を介して両面発光素子１３０と重なる青色の着色層１８０ａ（Ｂ）が設けられている。

一方、青色の副画素１００ｂ（Ｂ）では、基板１１１上に絶縁層１１３及び絶縁層１１５を介して、トランジスタ１４０と、該トランジスタ１４０と電気的に接続する両面発光素子１３０と、が設けられている。基板１９０には、空間１９２を介して両面発光素子１３０と重なる遮光膜１８２が設けられている。

両面発光素子１３０として用いることができる発光素子は、電流又は電圧によって輝度が制御される素子をその範疇に含んでおり、具体的には、無機ＥＬ素子、有機ＥＬ素子等が含まれる。

以下では、両面発光素子１３０として有機ＥＬ素子を用いる場合を例に挙げて説明する。両面発光素子１３０は、一対の電極（第１の電極１３１及び第２の電極１３５）と、該一対の電極間に設けられた発光性の有機化合物を含む層（以下、ＥＬ層１３３と記す）とを有する。該一対の電極の一方は陽極として機能し、他方は陰極として機能する。

第１の電極１３１は絶縁層１５５上に設けられ、隔壁１９４によって端部を覆われている。第１の電極１３１は導電層１５１を介してトランジスタ１４０と電気的に接続している。ＥＬ層１３３は、第１の電極１３１上に設けられ、第２の電極１３５は、ＥＬ層１３３上に設けられている。

第１の電極１３１及び第２の電極１３５には、それぞれ可視光を透過する導電膜を用いる。構成例１のＥＬ層１３３は、各副画素で同様の構成である（塗り分けられていない）。両面発光素子１３０は、例えば、白色発光の有機ＥＬ素子とすればよい。

第１の電極１３１と第２の電極１３５の間に、有機ＥＬ素子の閾値電圧より高い電圧を印加すると、ＥＬ層１３３に陽極側から正孔が注入され、陰極側から電子が注入される。注入された電子と正孔はＥＬ層１３３において再結合し、ＥＬ層１３３に含まれる発光物質が発光する。

緑色の副画素１００ａ（Ｇ）では、両面発光素子１３０の発する光は、緑色の着色層１８０ａ（Ｇ）を介して基板１９０を透過する。青色の副画素１００ａ（Ｂ）では、両面発光素子１３０の発する光は、青色の着色層１８０ａ（Ｂ）を介して基板１９０を透過する。緑色の副画素１００ａ（Ｇ）及び青色の副画素１００ａ（Ｂ）では、両面発光素子１３０と基板１１１の間に遮光膜１８１が設けられているため、両面発光素子１３０の発する光は、基板１１１側には取り出されない。

一方、青色の副画素１００ｂ（Ｂ）では、両面発光素子１３０の発する光は、ゲート絶縁膜１１７上に設けられた青色の着色層１８０ｂ（Ｂ）を介して基板１１１を透過する。青色の副画素１００ｂ（Ｂ）では、両面発光素子１３０と基板１９０の間に遮光膜１８２が設けられているため、両面発光素子１３０の発する光は、基板１９０側には取り出されない。

なお、図１（Ｂ）では、青色の着色層１８０ｂ（Ｂ）をゲート絶縁膜１１７上に設ける例を示したが、この構成に限定されない。青色の着色層１８０ｂ（Ｂ）は、両面発光素子１３０よりも基板１１１側に配置されていればよい。例えば、青色の着色層１８０ｂ（Ｂ）は、絶縁層１５３上、又は絶縁層１１３上に設けられていてもよい。

なお、図１（Ｂ）では、青色の着色層１８０ａ（Ｂ）や緑色の着色層１８０ａ（Ｇ）を基板１９０上に設ける例を示したが、この構成に限定されない。これらの着色層は、両面発光素子１３０よりも基板１９０側に配置されていればよい。例えば、これらの着色層は、第２の電極１３５上に設けられていてもよい。

つまり、図１（Ｂ）に示す表示装置が有する複数の両面発光素子は、基板１１１側で遮光膜と重なり、基板１９０側から発光が取り出される素子と、基板１９０側で遮光膜と重なり、基板１１１側から発光が取り出される素子を含む。したがって、表示装置の表側と裏側でそれぞれ画像や情報を表示できる。

両面受光素子１２０として用いる受光素子は、縦接合型であっても横接合型であってもよい。また、ｐｎ型であってもｐｉｎ型であってもよい。以下では、一の半導体層に、一導電型の第１の半導体領域と、該第１の半導体領域とは逆の導電型の第２の半導体領域と、該第１の半導体領域及び該第２の半導体領域の間の、該第１の半導体領域及び該第２の半導体領域よりも抵抗値の高い第３の半導体領域と、を有する横接合型の受光素子を用いる場合を例に挙げて説明する。

具体的には、両面受光素子１２０は、島状の半導体層内に、ｐ型半導体領域１２１、ｉ型半導体領域１２３、及びｎ型半導体領域１２５を有する横接合型の受光素子である。

なお、ｉ型半導体領域１２３は、半導体層のうち、含まれるｐ型もしくはｎ型を付与する不純物が１×１０^２０ｃｍ^−３以下の濃度であり、暗伝導度に対して光伝導度が１００倍以上である領域を指す。ｉ型半導体領域１２３には、周期表第１３族もしくは第１５族の不純物元素を有するものもその範疇に含む。すなわち、ｉ型の半導体は、価電子制御を目的とした不純物元素を意図的に添加しないときに弱いｎ型の電気伝導性を示すので、ｉ型半導体領域１２３は、ｐ型を付与する不純物元素を、成膜時或いは成膜後に、意図的もしくは非意図的に添加されたものをその範疇に含む。

受光画素１０１ａでは、基板１１１上に絶縁層１１３を介して遮光膜１８１が設けられており、遮光膜１８１上に絶縁層１１５を介して、両面受光素子１２０が設けられている。両面受光素子１２０には基板１９０側から外光が入射する。基板１１１と両面受光素子１２０の間には遮光膜１８１が設けられているため、両面受光素子１２０には基板１１１側から外光が入射しない。

一方、受光画素１０１ｂでは、基板１１１上に絶縁層１１３及び絶縁層１１５を介して、両面受光素子１２０が設けられている。両面受光素子１２０には基板１１１側から外光が入射する。基板１９０と両面受光素子１２０の間には遮光膜１８２が設けられているため、両面受光素子１２０には基板１９０側から外光が入射しない。

つまり、図１（Ｂ）に示す表示装置が有する複数の両面受光素子は、基板１１１側で遮光膜と重なり、基板１９０側から外光が入射する素子と、基板１９０側で遮光膜と重なり、基板１１１側から外光が入射する素子を含む。したがって、表示装置の表側と裏側でそれぞれタッチ操作ができる。

また、図１（Ｂ）に示す表示装置では、基板１１１側の面の表示に用いる素子と、基板１９０側の面の表示に用いる素子とを、同一平面上に有する。また、図１（Ｂ）に示す表示装置では、基板１１１側の面のタッチ操作に用いる素子と、基板１９０側の面のタッチ操作に用いる素子とを、同一平面上に有する。したがって、表示装置の薄型化や軽量化を実現できる。

また、図１（Ｂ）に示す表示装置では、基板１１１側の面の表示に用いる素子と、基板１９０側の面の表示に用いる素子とを、同一工程で作製できる。また、図１（Ｂ）に示す表示装置では、基板１１１側の面のタッチ操作に用いる素子と、基板１９０側の面のタッチ操作に用いる素子とを、同一工程で作製できる。したがって、表示装置を生産性高く、又は低コストで作製できる。

トランジスタ１４０は、島状の半導体層内に、ゲート絶縁膜１１７を介してゲート電極１４５と重なる領域１４１と、該領域１４１を挟む一対のｎ型半導体領域１４３と、を有する。

以上が構成例１の説明である。以降の構成例２〜６では、構成例１と同様の構成については上記を参酌できるため、説明を省略する場合がある。

≪構成例２≫
図３（Ｂ）に、図３（Ａ）における一点鎖線Ｘ２−Ｙ２間の断面図の一例を示す。

構成例２は、透光領域１０２を有する点で構成例１と異なる。構成例２では、基板１１１及び基板１９０の間に、遮光膜１８１及び遮光膜１８２が配置されていない透光領域１０２を有する。透光領域１０２では、透光膜のみが積層されている。したがって、使用者は、表示装置の透光領域１０２を介して、前方の景色を認識することができる。

さらに、構成例２は、両面受光素子１２０の半導体層の端部が導電層１５１に覆われている点で構成例１と異なる。構成例２において、導電層１５１は、遮光性の導電層の単層構造、又は遮光性の導電層を含む積層構造とする。両面受光素子の端面を、遮光膜で覆うことにより、両面発光素子１３０からの導波光が両面受光素子１２０に入射することを抑制できる。

具体的には、構成例２では、ｐ型半導体領域１２１と電気的に接続し、ｐ型半導体領域１２１の端部を覆う導電層１５１が、遮光性の導電層の単層構造、又は遮光性の導電層を含む積層構造である。また、ｎ型半導体領域１２５と電気的に接続し、ｎ型半導体領域１２５の端部を覆う導電層１５１が、遮光性の導電層の単層構造、又は遮光性の導電層を含む積層構造である。

≪構成例３≫
図４に、図１（Ａ）における一点鎖線Ｘ１−Ｙ１間の断面図の一例を示す。

構成例３は、ＥＬ層１３３が各色の副画素ごとに塗り分けられている点で構成例１と異なる。各色の副画素で、異なる構成のＥＬ層１３３をそれぞれ成膜する。例えば、赤色の副画素が有する両面発光素子１３０が赤色の光を発し、緑色の副画素が有する両面発光素子１３０が緑色の光を発し、青色の副画素が有する両面発光素子１３０が青色の光を発する構成とすればよい。なお、各副画素は、着色層を有さなくてもよい。

さらに、構成例３は、隔壁が遮光膜を有する点で構成例１と異なる。図４では、隔壁が透光膜１９３と遮光膜１９６との積層構造である例を示す。隔壁が遮光膜１９６を有することにより、両面発光素子１３０からの導波光が両面受光素子１２０に入射することを抑制できる。なお、受光画素１０１ａでは、基板１９０側から両面受光素子１２０に外光が入射するよう、遮光膜１９６の一部を開口し、基板１９０と両面受光素子１２０が透光膜のみを介して重なる領域を設ける。

≪構成例４≫
図５に、図１（Ａ）における一点鎖線Ｘ１−Ｙ１間の断面図の一例を示す。

構成例４は、両面受光素子１２０の半導体層の端部が導電層１５１に覆われている点（詳しくは構成例２参照）で構成例１と異なる。さらに、構成例４は、隔壁が遮光膜を有する点（詳しくは構成例３参照）で構成例１と異なる。両面受光素子の端面を遮光膜で覆うこと、及び隔壁が遮光膜を有することにより、両面発光素子１３０からの導波光が両面受光素子１２０に入射することを抑制できる。

≪構成例５≫
図６に、図１（Ａ）における一点鎖線Ｘ１−Ｙ１間の断面図の一例を示す。

構成例５は、隔壁が遮光性である点で構成例１と異なる。遮光性の隔壁１９５を有することにより、両面発光素子１３０からの導波光が両面受光素子１２０に入射することを抑制できる。なお、受光画素１０１ａでは、基板１９０側から両面受光素子１２０に外光が入射する必要があるため、遮光性の隔壁１９５の一部を開口し、基板１９０と両面受光素子１２０が透光膜のみを介して重なる領域を設ける。一方、受光画素１０１ｂでは、遮光性の隔壁１９５により、基板１９０側から両面受光素子１２０に外光が入射されない場合は、基板１９０と両面受光素子１２０の間に遮光膜１８２を設けなくてもよい。

さらに、構成例５は、ボトムゲート型のトランジスタ１４０を有し、かつ遮光膜１８１を有していない点で構成例１と異なる。構成例５において、トランジスタ１４０のゲート電極１４６は、遮光性の導電層の単層構造、又は遮光性の導電層を含む積層構造とする。緑色の副画素１００ａ（Ｇ）や青色の副画素１００ａ（Ｂ）では、両面発光素子１３０と基板１１１との間にゲート電極１４６が設けられているため、両面発光素子１３０の発する光は基板１１１側には取り出されない。受光画素１０１ａでは、両面受光素子１２０と基板１１１との間に、ゲート電極１４６と同一工程で作製された遮光膜（遮光性の導電層の単層構造、又は遮光性の導電層を含む積層構造）が設けられているため、両面受光素子１２０には基板１１１側から外光が入射しない。トランジスタのゲート電極が一方の基板側の遮光膜を兼ねることで、表示装置の構成及び作製工程を簡略化できる。

≪構成例６≫
図７に、図１（Ａ）における一点鎖線Ｘ１−Ｙ１間の断面図の一例を示す。

構成例６は、表示装置が可撓性を有する点で構成例４と異なる。支持体となる可撓性基板が作製工程でかかる温度に耐えられる場合は、該可撓性基板上に直接素子を作製すればよい。

基板として、可撓性を有するが透水性が高く、耐熱性が低い材料（樹脂など）を用いなければならない場合、作製工程で基板に高温をかけることができないため、該基板上に作製する素子の作製条件に制限がある。このような場合は、耐熱性の高い作製基板上に表示装置の一部の構成を作製した後、作製基板から可撓性基板へと該構成を転置する技術を用いて可撓性を有する表示装置を作製することができる。耐熱性の高い作製基板上でトランジスタ等の作製を行えるため、信頼性の高いトランジスタや十分に低い透水性を有する絶縁層を形成することができる。そして、それらを可撓性基板へと転置することで、信頼性が高く可撓性を有する表示装置を作製できる。

例えば、被剥離層（絶縁層１１３、遮光膜１８１、複数のトランジスタ１４０、複数の両面受光素子１２０、及び複数の両面発光素子１３０等）が剥離層を介して設けられた作製基板と、被剥離層（絶縁層１６９、複数の着色層、及び遮光膜１８２等）が剥離層を介して設けられた作製基板と、を、接着剤層１９７で貼り合わせる。そして、剥離層を用いて被剥離層を作製基板より剥離する。露出した被剥離層に接着剤層を用いて可撓性基板を接着する。図７では、絶縁層１１３と可撓性基板１６１が接着剤層１６５によって接着されており、絶縁層１６９と可撓性基板１６３が接着剤層１６７によって接着されている例を示す。

以上に示した各構成例は、他の構成例と適宜組み合わせて用いることができる。

＜材料の一例＞
次に、本発明の一態様の表示装置に用いることができる材料の一例を説明する。なお、各層は、単層構造又は積層構造とすることができる。

（両面発光素子）
前述の通り、第１の電極１３１及び第２の電極１３５には、それぞれ可視光を透過する導電膜を用いる。可視光を透過する導電膜は、例えば、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛などを用いて形成することができる。また、金、白金、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、もしくはチタン等の金属材料、又はこれら金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン）等も、透光性を有する程度に薄く形成することで用いることができる。また、グラフェン等を用いてもよい。電極は、それぞれ、真空蒸着法やスパッタリング法を用いて形成すればよい。

ＥＬ層１３３は少なくとも発光物質を含む発光層を有する。ＥＬ層１３３は、発光層以外の層として、正孔注入性の高い物質、正孔輸送性の高い物質、正孔ブロック材料、電子輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、又はバイポーラ性の物質（電子輸送性及び正孔輸送性が高い物質）等を含む層をさらに有していてもよい。

ＥＬ層１３３には低分子系化合物及び高分子系化合物のいずれを用いることもでき、無機化合物を含んでいてもよい。ＥＬ層１３３を構成する層は、それぞれ、蒸着法（真空蒸着法を含む）、転写法、印刷法、インクジェット法、塗布法等の方法で形成することができる。

（両面受光素子）
両面受光素子１２０が有する半導体層は、シリコン、ゲルマニウム、シリコンゲルマニウム等を用いて形成できる。半導体材料の結晶性に特に限定はなく、非晶質半導体、微結晶半導体、多結晶半導体、単結晶半導体等を用いることができる。

（トランジスタ）
表示装置が有するトランジスタの構造は特に限定されない。例えば、スタガ型のトランジスタとしてもよいし、逆スタガ型のトランジスタとしてもよい。また、トップゲート型又はボトムゲート型のいずれのトランジスタ構造としてもよい。トランジスタに用いる半導体材料は特に限定されず、例えば、シリコン、ゲルマニウム等が挙げられる。または、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系金属酸化物等の、インジウム、ガリウム、亜鉛のうち少なくとも一つを含む酸化物半導体を用いてもよい。

トランジスタに用いる半導体材料の結晶性についても特に限定されず、非晶質半導体、結晶性を有する半導体（微結晶半導体、多結晶半導体、単結晶半導体、又は一部に結晶領域を有する半導体）のいずれを用いてもよい。結晶性を有する半導体を用いると、トランジスタ特性の劣化を抑制できるため好ましい。

（隔壁）
隔壁１９４の材料としては、樹脂又は無機絶縁材料を用いることができる。樹脂としては、例えば、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、シロキサン樹脂、エポキシ樹脂、又はフェノール樹脂等を用いることができる。特に、隔壁１９４の作製が容易となるため、ネガ型の感光性樹脂、あるいはポジ型の感光性樹脂を用いることが好ましい。遮光性の材料を用いることで、構成例５の遮光性の隔壁１９５を作製できる。

隔壁の形成方法は、特に限定されないが、フォトリソグラフィ法、スパッタ法、蒸着法、液滴吐出法（インクジェット法等）、印刷法（スクリーン印刷、オフセット印刷等）等を用いればよい。

（導電層）
導電層１５１は、モリブデン、チタン、クロム、タンタル、タングステン、アルミニウム、銅、ネオジム、スカンジウム、イットリウム等の金属、又はこれらを主成分とする合金材料等を用いて形成できる。また、酸化インジウム等の導電性を有する金属酸化物を用いてもよい。遮光性の材料を用いることで、構成例２等の遮光性の導電層１５１を作製できる。なお、構成例５で示した、遮光膜を兼ねるトランジスタ１４０のゲート電極１４６も、同様の遮光性の材料を用いることで形成できる。

（絶縁層）
絶縁層１１３や絶縁層１１５は、トランジスタを構成する半導体への不純物の拡散を抑制する効果を奏する。例えば、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜などの無機絶縁層を用いることができる。絶縁層１６９にも同様の材料を用いることができる。

絶縁層１５３や絶縁層１５５としては、トランジスタ起因等の表面凹凸を低減するために平坦化機能を有する絶縁層を選択するのが好適である。例えば、ポリイミド、アクリル、ベンゾシクロブテン系樹脂等の有機材料を用いることができる。また、上記有機材料の他に、低誘電率材料（ｌｏｗ−ｋ材料）等を用いることができる。

絶縁層１１３、絶縁層１１５、絶縁層１５３、絶縁層１５５、絶縁層１６９は、必要で無ければ設けなくてもよい。

（基板）
基板には、発光素子が発する光、及び受光素子が検出する光を透過する材料を用いる。例えば、ガラス、石英、セラミック、サファイア、樹脂などの材料を用いることができる。基板としては、例えば、可視光及び赤外光を透過するプラスチック基板や、可視光及び赤外光を透過するガラス基板を用いることができる。また、フレキシブルな発光装置の基板（構成例６の可撓性基板１６１及び可撓性基板１６３等）には可撓性を有する材料を用いる。

ガラスとしては、例えば、無アルカリガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス等を用いることができる。また、可撓性を有する程度の厚さのガラスを用いてもよい。

樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル樹脂、ポリアクリルニトリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）樹脂、ポリアミド樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂等が挙げられる。特に、熱膨張係数の低い材料を用いることが好ましく、例えば、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ＰＥＴ等を好適に用いることができる。また、ガラス繊維に樹脂を含浸した基板や、無機フィラーを樹脂に混ぜて熱膨張係数を下げた基板を使用することもできる。このような材料を用いた基板は、重量が軽いため、該基板を用いた表示装置も軽量にすることができる。

可撓性基板としては、上記材料を用いた層が、表示装置の表面を傷などから保護するハードコート層（例えば、窒化シリコン層など）や、押圧を分散可能な材質の層（例えば、アラミド樹脂層など）等と積層されて構成されていてもよい。また、水分等による発光素子の寿命の低下等を抑制するために、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜等の窒素と珪素を含む膜や、窒化アルミニウム膜等の窒素とアルミニウムを含む膜等の透水性の低い絶縁層を有していてもよい。

基板は、複数の層を積層して用いることもできる。特に、ガラスを有する構成とすると、水や酸素に対するバリア性を向上させ、信頼性の高い発光装置とすることができる。

例えば、発光素子に近い側からガラス層、接着剤層、及び樹脂層を積層した基板を用いることができる。当該ガラス層の厚さとしては２０μｍ以上２００μｍ以下、好ましくは２５μｍ以上１００μｍ以下とする。このような厚さのガラス層は、水や酸素に対する高いバリア性と可撓性を同時に実現できる。また、樹脂層の厚さとしては、１０μｍ以上２００μｍ以下、好ましくは２０μｍ以上５０μｍ以下とする。このような樹脂層をガラス層よりも外側に設けることにより、ガラス層の割れやクラックを抑制し、機械的強度を向上させることができる。このようなガラス材料と樹脂の複合材料を基板に適用することにより、極めて信頼性が高いフレキシブルな発光装置とすることができる。

（接着剤層）
接着剤層１６５、接着剤層１６７及び接着剤層１９７として、例えば、紫外線硬化型等の光硬化型接着剤、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤を用いることができる。例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。特に、エポキシ樹脂等の透湿性が低い材料が好ましい。また、上記接着剤に乾燥剤（ゼオライト等）を含んでいてもよい。

（着色層）
各副画素が有する着色層（カラーフィルタ等）によって、該副画素が呈する光の色が決まる。着色層の色要素は特に限定されず、赤、緑、青、イエロー、シアン、マゼンタ等を用いることができる。また、着色層を有さない副画素を、白色を呈する副画素として用いてもよい。

（遮光膜）
遮光膜の導電性は問わない。例えば、顔料を含む樹脂材料を用いてもよいし、赤外光及び可視光を遮光可能なアルミニウム又はクロム等の金属材料を用いてもよい。また、遮光膜により、トランジスタの半導体層が遮光されると、赤外光及び可視光の入射による、トランジスタの閾値電圧がシフトする等の特性の劣化を抑制できる。また、隣接する着色層の間に設けられた遮光膜は隣接する画素（副画素）から回り込む光を遮光し、隣接画素間における混色を抑制する。着色層の端部を、遮光膜と重なるように設けることにより、光漏れを抑制することができる。

なお、着色層及び遮光膜を覆うオーバーコートを設けると、着色層や遮光膜に含まれる顔料等の不純物が発光素子等に拡散することを抑制できる。オーバーコートには透光性を有する無機絶縁材料や有機絶縁材料等を用いることができる。

（空間）
表示装置の封止方法は限定されず、例えば、固体封止であっても中空封止であってもよい。例えば、ガラスフリットなどのガラス材料や、二液混合型の樹脂などの常温で硬化する硬化樹脂、光硬化性の樹脂、熱硬化性の樹脂などの樹脂材料を用いることができる。空間１９２は、窒素やアルゴンなどの不活性な気体で充填されていてもよく、ＰＶＣ（ポリビニルクロライド）樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ＰＶＢ（ポリビニルブチラル）樹脂、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）樹脂等の樹脂で充填されていてもよい。また、樹脂内に乾燥剤が含まれていてもよい。また、空間１９２は、減圧状態であってもよい。

＜応用例＞
次に、本発明の一態様の表示装置の応用例について図８を用いて説明する。

同一の表示装置５００について、室内から見た場合を図８（Ａ）（Ｃ）に示し、室外から見た場合を図８（Ｂ）（Ｄ）に示す。

なお、室内側には、１人の使用者５０１が存在し、室外側には、複数の使用者５０２が存在するものとしているが使用者の数は特に限定されない。

図８（Ａ）は、表示装置５００の室内側の面で表示を行っている場合の例である。表示装置５００は、表示部５０６で表示を行う。使用者５０１は、表示部５０６でタッチ操作が可能である。

図８（Ｂ）は、表示装置５００の室外側の面で表示を行っている場合の例である。表示装置５００は、表示部５０７で表示を行う。複数の使用者５０２は、表示部５０７でタッチ操作が可能である。

本発明の一態様が適用された表示装置５００は、表示部５０６と表示部５０７で同時にそれぞれ独立した表示を行うことができる。つまり、表示装置５００は、表示部５０６又は表示部５０７の一方のみで表示を行うことができ、両方で表示を行うこともできる。両方で表示を行う場合、同一の画像（静止画又は動画）や情報を表示することができ、異なる画像や情報を表示することもできる。また、表示部５０６と表示部５０７で同時にそれぞれ独立したタッチ操作を行うことができる。

図８（Ｃ）（Ｄ）は、表示装置５００の室内側の面及び室外側の面で表示を行っていない場合の例である。表示装置５００の表示部に透光領域を有することで、使用者は前方の景色を認識することができる。また、表示装置５００は、表示部とは別の箇所に透光領域５０４を有していてもよい。

本発明の一態様の表示装置は、受光素子を用いた光学式のタッチセンサを有するため、表示部５０６や表示部５０７に直接触れるだけでなく、該表示部から少し離れた位置からでも操作が可能である。したがって、家屋やビル等の建築物の窓ガラス、店舗のショーウィンド等に用いる大型の表示装置であっても、使用者が操作を容易に行うことができる。

１０ａ 表示画素
１０ｂ 表示画素
１００ａ 副画素
１００ｂ 副画素
１０１ａ 受光画素
１０１ｂ 受光画素
１０２ 透光領域
１１１ 基板
１１３ 絶縁層
１１５ 絶縁層
１１７ ゲート絶縁膜
１２０ 両面受光素子
１２１ ｐ型半導体領域
１２３ ｉ型半導体領域
１２５ ｎ型半導体領域
１３０ 両面発光素子
１３１ 第１の電極
１３３ ＥＬ層
１３５ 第２の電極
１４０ トランジスタ
１４１ 領域
１４３ ｎ型半導体領域
１４５ ゲート電極
１４６ ゲート電極
１５１ 導電層
１５３ 絶縁層
１５５ 絶縁層
１６１ 可撓性基板
１６３ 可撓性基板
１６５ 接着剤層
１６７ 接着剤層
１６９ 絶縁層
１８０ａ 着色層
１８０ｂ 着色層
１８１ 遮光膜
１８２ 遮光膜
１９０ 基板
１９２ 空間
１９３ 透光膜
１９４ 隔壁
１９５ 隔壁
１９６ 遮光膜
１９７ 接着剤層
５００ 表示装置
５０１ 使用者
５０２ 複数の使用者
５０４ 透光領域
５０６ 表示部
５０７ 表示部

Claims (11)

1. 一方の面及び他方の面で表示が可能な表示装置であって、
   前記一方の面側で遮光膜と重なる第１の両面発光素子と、
   前記他方の面側で遮光膜と重なる第２の両面発光素子と、
   前記一方の面側で遮光膜と重なる第１の両面受光素子と、
   前記他方の面側で遮光膜と重なる第２の両面受光素子と、を有し、
   前記第１の両面発光素子及び前記第２の両面発光素子は、それぞれ独立に発光する表示装置。
2. 一方の面及び他方の面で表示が可能な表示装置であって、
   前記一方の面側で第１の遮光膜と重なる第１の両面発光素子と、
   前記他方の面側で第２の遮光膜と重なる第２の両面発光素子と、
   前記一方の面側で前記第１の遮光膜と重なる第１の両面受光素子と、
   前記他方の面側で前記第２の遮光膜と重なる第２の両面受光素子と、を有し、
   前記第１の両面発光素子及び前記第２の両面発光素子は、それぞれ独立に発光する表示装置。
3. 請求項１又は２において、
   前記第１の両面発光素子及び前記第２の両面発光素子を、同一平面上に有する表示装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項において、
   前記第１の両面受光素子及び前記第２の両面受光素子を、同一平面上に有する表示装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項において、
   前記第１の両面受光素子及び前記第２の両面受光素子は、それぞれ、一導電型の第１の半導体領域と、前記第１の半導体領域とは逆の導電型の第２の半導体領域と、を、絶縁表面上に有し、
   前記第１の半導体領域の端部を覆う第１の遮光性の導電層と、
   前記第２の半導体領域の端部を覆う第２の遮光性の導電層と、を有する表示装置。
6. 請求項５において、
   前記第１の両面受光素子及び前記第２の両面受光素子は、それぞれ、前記第１の半導体領域及び前記第２の半導体領域の間の、前記第１の半導体領域及び前記第２の半導体領域よりも抵抗値の高い第３の半導体領域を、絶縁表面上に有する表示装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項において、
   前記第１の両面発光素子及び前記第２の両面発光素子は、それぞれ、絶縁表面上の第１の電極と、前記第１の電極上の発光性の有機化合物を含む層と、前記発光性の有機化合物を含む層上の第２の電極と、を有し、
   前記第１の電極の端部を覆う隔壁を有し、
   前記隔壁は、前記第２の受光素子と重ならない遮光膜を有する表示装置。
8. 請求項１乃至６のいずれか一項において、
   前記第１の両面発光素子及び前記第２の両面発光素子は、それぞれ、絶縁表面上の第１の電極と、前記第１の電極上の発光性の有機化合物を含む層と、前記発光性の有機化合物を含む層上の第２の電極と、を有し、
   前記第１の電極の端部を覆い、かつ、前記第２の受光素子と重ならない遮光性の隔壁を有する表示装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか一項において、
   前記第１の両面発光素子は、前記他方の面側で着色層と重なり、
   前記第２の両面発光素子は、前記一方の面側で着色層と重なる表示装置。
10. 請求項１乃至９のいずれか一項において、
    透光膜のみが積層された透光領域を有する表示装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれか一項において、
    可撓性を有する表示装置。

Images