JP2023168770A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高い表示品質を有する表示装置を提供すること。【解決手段】表示装置は、複数の画素、第１の無機膜、遮光膜、樹脂膜、および第２の無機膜を備える。複数の画素は、画素電極、画素電極上の電界発光層、電界発光層上の対向電極を含む発光素子をそれぞれ備える。第１の無機膜は対向電極上に位置する。遮光膜は、第１の無機膜上に位置し、複数の画素の画素電極と重なる複数の開口を有する。樹脂膜は、遮光膜と第１の無機膜上に位置し、第１の無機膜と接する。第２の無機膜は樹脂膜上に位置する。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態の一つは、発光素子を有する表示装置に関する。あるいは、本発明の実施形態の一つは、センサ素子を有する光センサ装置に関する。

表示装置や光センサ装置に搭載される光電変換素子として、活性層に有機化合物を含む素子が知られている。例えば、有機化合物の電界発光を利用した素子（有機電界発光素子）が各画素に搭載された有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ）表示装置が近年上市されるに至っている。特許文献１には、基板上に設けられた有機電界発光素子を封止する対向基板に遮光膜を設けることで、有機ＥＬ表示装置の表示品質を向上できることが開示されている。

特開２０１７－９８２５５号公報

本発明の実施形態の一つは、超高精細表示装置などの高い表示品質を有する表示装置を提供することを目的の一つとする。あるいは、本発明の実施形態の一つは、高い検出精度を有する光センサ装置を提供することを目的の一つとする。

本発明に係る実施形態の一つは表示装置である。この表示装置は、複数の画素、第１の無機膜、遮光膜、樹脂膜、および第２の無機膜を備える。複数の画素は、画素電極、画素電極上の電界発光層、電界発光層上の対向電極を含む発光素子をそれぞれ備える。第１の無機膜は対向電極上に位置する。遮光膜は、第１の無機膜上に位置し、複数の画素の画素電極と重なる複数の開口を有する。樹脂膜は、遮光膜と第１の無機膜上に位置し、第１の無機膜と接する。第２の無機膜は樹脂膜上に位置する。

本発明に係る実施形態の一つは表示装置である。この表示装置は、複数の画素、遮光膜、第１の無機膜、樹脂膜、および第２の無機膜を備える。複数の画素は、画素電極、画素電極上の電界発光層、電界発光層上の対向電極を含む発光素子をそれぞれ備える。遮光膜は、対向電極上に位置し、複数の画素の画素電極と重なる複数の開口を有する。第１の無機膜は、遮光膜と対向電極上に位置する。樹脂膜は、第１の無機膜上に位置し、第１の無機膜と接する。第２の無機膜は、樹脂膜上に位置し、樹脂膜と接する。

本発明に係る実施形態の一つは表示装置である。この表示装置は、複数の画素、遮光膜、第１の無機膜、樹脂膜、および第２の無機膜を備える。複数の画素は、画素電極、画素電極上の電界発光層、電界発光層上の対向電極を含む発光素子をそれぞれ備える。遮光膜は、電界発光層と対向電極の間に位置し、複数の画素の画素電極と重なる複数の開口を有する。第１の無機膜は、遮光膜と対向電極上に位置する。樹脂膜は、第１の無機膜上に位置し、第１の無機膜と接する。第２の無機膜は、樹脂膜上に位置する。

本発明に係る実施形態の一つは光センサ装置である。この光センサ装置は、複数のセンサ素子、第１の無機膜、遮光膜、樹脂膜、および第２の無機膜を備える。複数のセンサ素子は、それぞれ第１の電極、第１の電極上の光電変換層、光電変換層上の第２の電極を備える。第１の無機膜は第２の電極上に位置する。遮光膜は、第１の無機膜上に位置し、複数のセンサ素子の第１の電極と重なる複数の開口を有する。樹脂膜は、遮光膜と第１の無機膜上に位置し、第１の無機膜と接する。第２の無機膜は樹脂膜上に位置する。

本発明に係る実施形態の一つは光センサ装置である。この光センサ装置は、複数のセンサ素子、遮光膜、第１の無機膜、樹脂膜、および第２の無機膜を備える。複数のセンサ素子は、それぞれ第１の電極、第１の電極上の光電変換層、光電変換層上の第２の電極を備える。遮光膜は、第２の電極上に位置し、複数のセンサ素子の第１の電極と重なる複数の開口を有する。第１の無機膜は、遮光膜と第２の電極上に位置する。樹脂膜は、第１の無機膜上に位置し、第１の無機膜と接する。第２の無機膜は、樹脂膜上に位置し、樹脂膜と接する。

本発明に係る実施形態の一つは光センサ装置である。この光センサ装置は、複数のセンサ素子、遮光膜、第１の無機膜、樹脂膜、および第２の無機膜を備える。複数のセンサ素子は、それぞれ第１の電極、第１の電極上の光電変換層、光電変換層上の第２の電極を備える。遮光膜は、光電変換層と第２の電極の間に位置し、複数のセンサ素子の第１の電極と重なる複数の開口を有する。第１の無機膜は、遮光膜と第２の電極上に位置する。樹脂膜は、第１の無機膜上に位置し、第１の無機膜と接する。第２の無機膜は、樹脂膜上に位置する。

本発明の実施形態の一つに係る表示装置の模式的上面図。 本発明の実施形態の一つに係る表示装置の一部の模式的端面図。 本発明の実施形態の一つに係る表示装置に含まれる発光素子の模式的端面図。 本発明の実施形態の一つに係る表示装置に含まれる発光素子の模式的端面図。 本発明の実施形態の一つに係る表示装置に含まれる発光素子の模式的端面図。 本発明の実施形態の一つに係る表示装置の一部の模式的端面図。 本発明の実施形態の一つに係る表示装置の一部の模式的端面図。 本発明の実施形態の一つに係る表示装置の一部の模式的端面図。 本発明の実施形態の一つに係る表示装置の一部の模式的端面図。 本発明の実施形態の一つに係る表示装置に含まれる遮光膜による効果を説明する模式的端面図。 本発明の実施形態の一つに係る表示装置の一部の模式的端面図。 本発明の実施形態の一つに係る表示装置の一部の模式的端面図。 本発明の実施形態の一つに係る表示装置の一部の模式的端面図。 本発明の実施形態の一つに係る表示装置の一部の模式的端面図。 本発明の実施形態の一つに係る表示装置の一部の模式的端面図。 本発明の実施形態の一つに係る表示装置の一部の模式的端面図。 本発明の実施形態の一つに係る表示装置の一部の模式的端面図。 本発明の実施形態の一つに係る光センサ装置の模式的上面図。 本発明の実施形態の一つに係る光センサ装置の一部の模式的端面図。 本発明の実施形態の一つに係る光センサ装置の一部の模式的端面図。 本発明の実施形態の一つに係る光センサ装置に含まれる遮光膜による効果を説明する模式的端面図。 本発明の実施形態の一つに係る光センサ装置の一部の模式的端面図。 本発明の実施形態の一つに係る光センサ装置の一部の模式的端面図。

以下、本発明の各実施形態について、図面等を参照しつつ説明する。但し、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。本明細書と各図において、既出の図に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。

本明細書および特許請求の範囲において、ある構造体の上に他の構造体を配置する態様を表現するにあたり、単に「上に」と表記する場合、特に断りの無い限りは、ある構造体に接するように、直上に他の構造体を配置する場合と、ある構造体の上方に、さらに別の構造体を介して他の構造体を配置する場合との両方を含むものとする。

本明細書および請求項において、「ある構造体が他の構造体から露出するという」という表現は、ある構造体の一部が他の構造体によって覆われていない態様を意味し、この他の構造体によって覆われていない部分は、さらに別の構造体によって覆われる態様も含む。

本明細書および図面において、同一、あるいは類似する複数の構成を総じて表記する際には同一の符号を用い、これら複数の構成のそれぞれを区別して表記する際には、さらにハイフンと自然数を用いる。

（第１実施形態）
本実施形態では、本発明の実施形態の一つに係る表示装置１００を説明する。

１．全体構造
表示装置１００の模式的上面図を図１に示す。表示装置１００は基板１０２を有し、その上にパターニングされた種々の絶縁膜、半導体膜、導電膜が積層される。これらの絶縁膜、半導体膜、導電膜により、複数の画素１０４や画素１０４を駆動するための駆動回路（走査線側駆動回路１０６、信号線側駆動回路１０８）、種々の配線（図示しない）などが形成される。複数の画素１０４の全てを囲む単一の最小領域が表示領域であり、表示領域を囲む領域は周辺領域または額縁領域と呼ばれる。後述するように、各画素１０４には発光素子が配置される。

図示されない配線は、画素１０４や走査線側駆動回路１０６、信号線側駆動回路１０８から延伸し、基板１０２の端部付近で露出されて端子１１０を形成する。端子１１０には図示しないフレキシブル印刷回路基板（ＦＰＣ）などのコネクタを介して外部回路（図示しない）が接続される。外部回路から供給される各種信号や電源に基づいて走査線側駆動回路１０６と信号線側駆動回路１０８が種々の信号を生成し、これらの信号に基づいて画素１０４が制御され、表示領域に映像が表示される。

２．画素の構造
２－１．画素回路
図２に発光素子１５０を含む画素１０４の模式的端面図を示す。各画素１０４には発光素子１５０とともに発光素子１５０を制御するための画素回路が設けられる。図２には発光素子１５０に接続される一つのトランジスタ１２０が画素回路の構成の一つとして示されているが、画素回路の構成は任意に選択することができ、一つまたは複数のトランジスタや容量素子によって画素回路を適宜構成すればよい。

図２に示すように、トランジスタ１２０などを含む画素回路は、直接または任意の構成であるアンダーコート１１２を介して基板１０２上に設けられる。基板１０２は画素回路や発光素子１５０を支持する基材であり、ガラスや石英、シリコン、サファイアなどの無機材料を含んでもよく、あるいは、ポリイミドやポリエステル、ポリカーボネートなどの高分子を含んでもよい。基板１０２は弾性変形可能なように可撓性を備えてもよい。アンダーコート１１２は基板１０２に含まれる不純物が画素回路へ拡散することを防ぐために設けられ、窒化ケイ素や酸化ケイ素、窒化酸化ケイ素、酸化窒化ケイ素などのケイ素含有無機化合物を含む一つまたは複数の膜によって構成すればよい。

図２に例示されたトランジスタ１２０は、半導体膜１２２、半導体膜１２２上のゲート絶縁膜１２４、ゲート絶縁膜１２４上のゲート電極１２６、ゲート電極１２６上の第１の層間膜１２８の他、ゲート絶縁膜１２４と第１の層間膜１２８に設けられる開口を介して半導体膜１２２と電気的に接続されるソース電極１３０とドレイン電極１３２によって構成される。ここで示されたトランジスタ１２０の構成は一例であり、種々の構成を有するトランジスタを各画素回路に配置することができる。例えば、図２に示されたトップゲート型のトランジスタだけでなく、ボトムゲート型トランジスタや、半導体膜の上下にゲート電極が配置されたトランジスタを用いてもよい。また、半導体膜１２２に含まれる半導体もシリコンやゲルマニウムなどの第１４族元素に限られず、酸化インジウムや酸化ガリウムなどの第１３族元素の酸化物を含む酸化物半導体でもよい。ゲート絶縁膜１２４や第１の層間膜１２８もケイ素含有無機化合物で形成することができる。ゲート絶縁膜１２４は、ケイ酸ハフニウム、ケイ酸ジルコニウム、酸化ハフニウム、ジルコニアなどの高い比誘電率を有する絶縁体を含んでもよい。ゲート電極１２６やソース電極１３０、ドレイン電極１３２は、例えばモリブデンやタングステン、タンタル、チタン、銅、アルミニウムなどの金属を含み、スパッタリング法または化学気相体積（ＣＶＤ）法などを適用して形成すればよい。

２－２．発光素子
トランジスタ１２０上には、ポリイミドやシリコン樹脂、ポリエステル、アクリル樹脂などの高分子を含む平坦化膜１３４が設けられ、これにより、トランジスタ１２０や図示しないトランジスタや容量素子に起因する凹凸が吸収され、平坦な面が形成される。発光素子１５０は平坦化膜１３４上に配置される。発光素子１５０は、画素電極１５２、画素電極１５２上の電界発光層１５４、および電界発光層１５４上の対向電極１５６を基本的な構成として備える。画素電極１５２は、平坦化膜１３４に設けられる開口において露出するドレイン電極１３２と直接、または任意の構成である接続電極１３６を介して電気的に接続される。平坦化膜１３４と画素電極１５２の間にケイ素含有無機化合物を含む第２の層間膜１３８を形成してもよい。図示しないが、第２の層間膜１３８を設けることで、これを誘電体膜として用いて容量素子を形成することも可能である。なお、第２の層間膜１３８に平坦化膜１３４の一部を露出する開口１３８ａを設けることで、平坦化膜１３４に含まれる水や酸素などの不純物を除去することができる。

画素電極１５２上には、画素電極１５２の端部を覆うバンク（隔壁とも呼ばれる）１４０が設けられる。バンク１４０はポリイミドやポリエステル、アクリル樹脂などの高分子を含み、複数の画素１０４の画素電極１５２を露出するよう、画素電極１５２と重なる複数の開口を備える。バンク１４０を設けることで、隣接する画素電極１５２同士の導通を確実に防止し、画素電極１５２の端部による電界発光層１５４や対向電極１５６の分断を防ぐことができる。

発光素子１５０では、画素電極１５２と対向電極１５６から注入されるキャリアが電界発光層１５４で再結合し、その結果得られるエネルギーが光として発生する。画素電極１５２からのキャリア注入は、画素電極１５２が電界発光層１５４と接する界面を介して行われる。したがって、各発光素子１５０の発光領域はこの界面によって定義される領域であり、この界面と重なる画素電極１５２、電界発光層１５４、および対向電極１５６によって発光素子１５０が構成される。

発光素子１５０は、電界発光層１５４で得られる光が対向電極１５６を通して外部に取り出されるように構成される。このため、画素電極１５２は、可視光に対する反射率が高くなるように構成される。また、画素電極１５２は、好ましくはホールを電界発光層１５４に注入するように構成される。このため、画素電極１５２は、例えば可視光に対する反射率が高いアルミニウムや銀などの金属を含む膜、およびインジウム－スズ酸化物（ＩＴＯ）やインジウム－亜鉛酸化物（ＩＺＯ）などの可視光を透過し、かつ、仕事関数の比較的高い導電性酸化物を含む膜を備える積層構造を有し、後者が電界発光層１５４に接するように構成することができる。

電界発光層１５４は、複数の機能層を積層することで構成される。例えば、ホール注入層、ホール輸送層、電子ブロック層、発光層、ホールブロック層、電子輸送層、励起子ブロック層、電子注入層などを適宜積層することで構成される。これらの機能層は公知の材料を適宜組み合わせて構成することができるので詳細な説明は割愛するが、画素電極１５２と対向電極１５６から注入されるキャリアを効率よく発光層へ輸送できるようにホール注入層やホール輸送層、電子輸送層、電子注入層などが構成される。また、発光層においては、再結合が効率よく生じて高い発光効率が得られるよう、例えばホストとゲストを用いて形成される。ゲストには、蛍光色素または燐光色素が用いられる。

隣接する二つの画素１０４－１、１０４－２に配置される発光素子１５０の模式的端面図を図３Ａから図３Ｃに示す。ここでは、第２の層間膜１３８より基板１０２側の構造は省略されている。また、キャリアの再結合が生じる発光層１５４－２の他、その下と上にそれぞれ位置し、一つまたは複数の機能層で構成されるホール注入／輸送層１５４－１と電子輸送／注入層１５４－３が含まれる電界発光層１５４が示されている。図３Ａに示すように、隣接する画素１０４は同一の構造を有する発光素子１５０を備え、発光素子１５０の発光層１５４－２を含むすべての機能層が隣接する画素１０４間で連続してもよい。あるいは、隣接する画素１０４間で発光層１５４－２が連続せずに独立し、かつ、異なる構造を有してもよい（図３Ｂ）。この構造により、隣接する画素１０４間で異なる発光色を得ることができる。この場合には、発光層１５４－２以外の機能層、例えば、ホール注入／輸送層１５４－１および／または電子輸送／注入層１５４－３は隣接する画素１０４間で同一の構造を有し、連続してもよい。あるいは、図３Ｃに示すように、隣接する画素１０４間で発光層１５４－２を含むすべての機能層が連続せずに独立してもよい。この場合には、発光層１５４－２の構造は隣接する画素１０４間で同一でもよく、異なってもよい。なお、図３Ｃに示すように、すべての機能層が隣接する画素１０４間で連続せずに独立する場合には、対向電極１５６の一部はバンク１４０と接する。

対向電極１５６は、電界発光層１５４で生成する光を透過するように構成される。また、好ましくは、電界発光層１５４に効率よく電子を注入できるように構成される。したがって、例えば、仕事関数の比較的低いマグネシウムなどの金属（０価の金属）を含むことが好ましい。また、マグネシウムと銀を共蒸着することで得られるＭｇとＡｇを含む膜、あるいは、この膜とＩＴＯまたはＩＺＯを含む膜の積層などを用いることもできる。ただし、光は対向電極１５６を通して取り出されるため、０価の金属を含む膜を対向電極１５６として用いる場合には、金属を含む膜の厚さが５ｎｍ以上１５ｎｍ以下となるように対向電極１５６を形成することが好ましい。

３．キャップ層
任意の構成として、表示装置１００は複数の画素１０４の発光素子１５０を覆うように設けられるキャップ層１６０を有してもよい（図２）。キャップ層１６０は、対向電極１５６に接するように設けられる。キャップ層１６０を設けることにより、対向電極１５６上に微小共振器を形成することができる。このため、対向電極１５６を透過した光は、キャップ層１６０の底面（すなわち、キャップ層１６０と対向電極１５６の界面）と上面間で反射を繰り返すことで、干渉効果によって増幅される。

キャップ層１６０は、図２に示すように単層構造でもよく、あるいは図４Ａに示すように第１のキャップ層１６０－１と第２のキャップ層１６０－２の二層構造を有してもよい。図示しないが、キャップ層１６０は三層構造を有してもよい。あるいは、隣接する画素１０４間でキャップ層１６０の厚さが異なってもよい。この場合には、より長い発光波長の光を与える発光素子１５０に厚さのより大きいキャップ層１６０を設けることで、発光波長に適切な共振構造を形成することができる。したがって、例えば、隣接する画素１０４－１と１０４－２のうち画素１０４－１がより長波長の発光を与える場合には、画素１０４－１上に第１のキャップ層１６０－１を選択的に設け、さらに画素１０４－１と画素１０４－２の両者の上に第２のキャップ層１６０－２をさらに設けてもよい（図４Ｂ）。

キャップ層１６０には、可視光に対する透過率の高い材料が用いられる。このような材料としては高分子材料が代表的であり、たとえば硫黄、ハロゲン、またはリンを含む高屈折率高分子材料が挙げられる。硫黄を含む高分子としては、主鎖や側鎖にチオエーテル、スルホン、チオフェンなどの置換基を有する高分子が挙げられる。リンを含む高分子材料としては、主鎖や側鎖に亜リン酸基、リン酸基などが含まれる高分子材料、あるいはポリフォスファゼンなどが挙げられる。ハロゲンを含む高分子材料としては、臭素やヨウ素、塩素を置換基として有する高分子材料が挙げられる。あるいは、キャップ層１６０は無機材料を含んでもよく、無機材料としては酸化チタン、酸化ジリコニウム、酸化クロム、酸化アルミニウム、酸化インジウム、ＩＴＯ、ＩＺＯ、硫化鉛、硫化亜鉛、窒化ケイ素などが例示される。これらの無機材料と高分子材料の混合物を用いてもよい。複数のキャップ層１６０を積層する場合には、複数のキャップ層１６０に含まれる材料は互いに同一でもよく、異なってもよい。

キャップ層１６０の厚さと屈折率は、その光学距離が電界発光層１５４から得られる光のピーク波長の４分の１の奇数倍に一致する、あるいはそれに近くなるように適宜調整される。これにより、得られる発光の半値幅が小さくなって色純度が向上するとともに、発光素子１５０の正面方向における輝度が増大する。

４．遮光膜とパッシベーション膜
表示装置１００にはさらに、遮光膜１６２とパッシベーション膜１７０が設けられる。遮光膜１６２は、各発光素子１５０からの光の拡散を抑制して指向性の高い光（コリメート光）を表示装置１００の正面方向に射出するために設けられる。一方、パッシベーション膜１７０は、発光素子１５０に水や酸素などの不純物が浸入することを防ぎ、高い信頼性を発光素子１５０に付与するために設けられる。以下、遮光膜１６２とパッシベーション膜１７０の構造について説明する。

パッシベーション膜１７０は、図２に示すように、樹脂膜１７４を二つの無機膜（第１の無機膜１７２と第２の無機膜１７６）で挟持した構造を備える。樹脂膜１７４は、第１の無機膜１７２と第２の無機膜１７６と接してもよい。キャップ層１６０を設ける場合、パッシベーション膜１７０はキャップ層１６０の上に設けられる。したがって、この場合には第１の無機膜１７２はキャップ層１６０と接してもよい。第１の無機膜１７２と第２の無機膜１７６の各々は、窒化ケイ素や窒化酸化ケイ素、酸化窒化ケイ素などの、窒素とケイ素を含有する無機酸化物を含む。第１の無機膜１７２と第２の無機膜１７６は、それぞれスパッタリング法またはＣＶＤ法などを用いて形成される。第１の無機膜１７２と第２の無機膜１７６の厚さは、例えば１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の範囲から選択すればよい。一方、樹脂膜１７４は、ポリイミドやポリエステル、アクリル樹脂、エポキシ樹脂などの高分子を含み、インクジェット法、印刷法、スピンコーティング法などの湿式成膜法を適用して形成される。樹脂膜１７４の厚さは、例えば５００ｎｍ以上１０μｍ以下の範囲から選択すればよい。

遮光膜１６２は、可視光を反射または吸収する特性を備え、例えばモリブデンやタングステン、タンタル、銅、クロムなどの金属（０価の金属）を含んでもよく、あるいは、黒色またはそれに準ずる色の顔料を含む樹脂で形成してもよい。あるいは、炭素膜として遮光膜１６２を形成してもよい。モリブデンやタングステン、タンタル、銅なども画素回路の構成の一部を形成する金属材料を用いることで、プロセス負担の増大を避けることができるとともに、その導電性に起因して対向電極１５６の補助電極としても機能することができる。遮光膜１６２が０価の金属を含む場合、および炭素膜である場合、遮光膜１６２は蒸着法、スパッタリング法、またはＣＶＤ法などを用い、その後、フォトリソグラフィーによってパターニングすることで形成することができる。遮光膜１６２が樹脂を含む場合には、遮光膜１６２はインクジェット法や印刷法を用いて形成してもよく、あるいはスピンコート法を適用して後述する開口を持たない遮光膜１６２を形成し、その後、フォトリソグラフィーによるパターニングによって開口を形成すればよい。

遮光膜１６２の厚さは、可視光が遮光膜１６２を透過せず、かつ、その上の設けられる膜（例えば、キャップ層１６０や第１の無機膜１７２）の切断が生じないように適宜選択される。具体的には、０価の金属を含む遮光膜１６２は、２０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の範囲の厚さで形成すればよい。遮光膜１６２の端部が２０°から３０°の範囲で傾いている場合には、遮光膜１６２は２０ｎｍ以上１μｍ以下の範囲の厚さを有してもよい。程度の遮光膜１６２が炭素膜である場合または樹脂を含む場合には、１００ｎｍ以上２０μｍ以下の範囲の厚さで遮光膜１６２を形成すればよい。

上述したように、遮光膜１６２は、発光素子１５０からの光の一部を反射または吸収して外部に射出することを防ぐために設けられる。このため、図２に示すように、発光素子１５０の画素電極１５２を露出するよう、画素電極１５２と重なる複数の開口を有するように形成される。このとき、図５Ａに示すように、バンク１４０と重なるものの、各発光素子１５０の発光領域（すなわち、画素電極１５２と電界発光層１５４との界面に重なる領域）１５８と重ならないように遮光膜１６２を形成してもよく、あるいは、図５Ｂに示すように、バンク１４０と重なり、かつ、発光領域１５８の一部と重なるように遮光膜１６２を形成してもよい。後者の場合、遮光膜１６２の各開口の面積は、それと重なる発光領域１５８の面積よりも小さい。

５．その他の構成
任意の構成として、表示装置１００はパッシベーション膜１７０上に対向基板１１４を有してもよい（図２）。対向基板１１４は、発光素子１５０からの光を透過するよう、可視光に対する透過率が高い材料を含む。したがって、対向基板１１４は、ガラス、石英、またはポリイミドやポリエステル、ポリカーボネートなどの高分子を含むように構成される。基板１０２と同様、対向基板１１４も弾性変形可能な程度の可撓性を備えてもよい。

遮光膜１６２を設けない場合、電界発光層１５４からの光は等方的に進行するため、図５Ｃに示すように、光は表示装置１００の正面方向（基板１０２の法線方向）またはそれに近い方向だけでなく（図５Ｃの点線矢印参照。）、様々な角度で射出する。正面からの角度が大きくなると、光の一部は電界発光層１５４や対向電極１５６、キャップ層１６０、バンク１４０の内部などで反射を繰り返して横方向にも広がる（図５Ｃの鎖線矢印参照。、）。横方向に広がる光は迷光と呼ばれる。表示装置、例えばヘッドマウント型ディスプレイなどに利用される超高精細の表示装置では、迷光が生じると、隣接する画素１０４からの発光と迷光が混じり合って視認される、コントラストや色純度の低下が生じることがある。また、実際には発光していない発光素子１５０からの発光として光が認識されることがあるため、仮想現実（ＶＲ）、拡張現実（ＡＲ）、複合現実（ＭＲ）を体現するための表示装置で必要とされる視差表示に悪影響を与えることがある。

しかしながら、本発明の実施形態の一つに係る表示装置１００では、発光素子１５０からの光の一部、より具体的には、正面から大きな角度で射出された光の少なくとも一部を遮光膜１６２で反射または吸収することで表示装置１００の外部へ射出されることが防止される。このため、迷光の発生を防ぎ、正面方向に対して比較的指向性の高い光を与えることができる。したがって、表示装置１００を超高精細な表示装置やヘッドマウント型ディスプレイ用の表示装置として利用しても、コントラストや色純度の低下や視差表示に対する悪影響を生じさせることなく、表示品質の高い映像を提供することができる。

さらに、本発明の実施形態の一つでは、図２、図５Ａ、図５Ｂに示すように、遮光膜１６２は、第１の無機膜１７２と樹脂膜１７４と接するよう、第１の無機膜１７２と樹脂膜１７４の間に設けることができる。このため、光を反射または吸収するために用いられる遮光膜１６２を発光素子１５０から近い位置に配置することができる。一方、通常の電界発光表示装置では、合計膜厚が数十μｍから数百μｍに至るパッシベーション膜を介して遮光膜が設けられるため、発光素子と遮光膜の間の距離が大きい。このため、迷光を十分に反射または吸収することが難しい。これに対し、表示装置１００では遮光膜１６２と発光素子１５０間の距離が小さいため、より効果的に迷光を反射または吸収することが可能である。

６．変形例
上述した例では、遮光膜１６２はパッシベーション膜１７０の第１の無機膜１７２と樹脂膜１７４の間に設けられ、キャップ層１６０を設ける場合には第１の無機膜１７２を介してキャップ層１６０から離隔する（図２）。しかしながら、遮光膜１６２が配置される位置はこれに限られない。キャップ層１６０を設ける場合、例えば図６Ａに示すように、遮光膜１６２をキャップ層１６０とパッシベーション膜１７０の間に配置してもよい。この場合、遮光膜１６２は第１の無機膜１７２だけでなく、キャップ層１６０に接する。あるいは、図６Ｂに示すように、遮光膜１６２を対向電極１５６とキャップ層１６０の間に設けてもよい。この場合、遮光膜１６２はパッシベーション膜１７０とは接せず、キャップ層１６０を介してパッシベーション膜１７０から離隔し、対向電極１５６とキャップ層１６０に接する。さらに、図６Ｃに示すように、遮光膜１６２を電界発光層１５４と対向電極１５６の間に配置してもよい。図６Ｃに示す配置を利用する場合、電界発光層１５４を隣接する発光素子１５０間で連続せずに独立するように配置することで、遮光膜１６２はバンク１４０と接することになる。

キャップ層１６０を設けない場合も同様であり、遮光膜１６２を第１の無機膜１７２と樹脂膜１７４の間に設けてもよく（図７Ａ）、対向電極１５６とパッシベーション膜１７０の間に設けてもよい（図７Ｂ）。後者の場合、遮光膜１６２は対向電極１５６と第１の無機膜１７２に接する。また、図７Ｃに示すように、遮光膜１６２を電界発光層１５４と対向電極１５６の間に、これらに接するように配置してもよい。

さらに、遮光膜１６２を電界発光層１５４の内部に配置してもよい。例えば図８に示すように、遮光膜１６２を発光層１５４－２と発光層１５４－２の上（対向電極１５６側）に設けられる機能層（例えば、電子輸送層、ホールブロック層、励起子ブロック層）の間に配置してもよい。図示しないが、遮光膜１６２は、発光層よりも対向電極１５６側に配置される機能層から任意に選択される二つの間に配置することができる。例えば、発光層とホールブロック層の間、発光層と電子輸送層の間、発光層と励起子ブロック層の間だけでなく、ホールブロック層と電子輸送層の間、ホールブロック層と励起子ブロック層の間、電子輸送層と励起子ブロック層の間、電子輸送層と電子注入層の間に設けてもよい。

これらの変形例においても、発光素子１５０または発光層から近い位置に遮光膜１６２を配置することができるので、効果的に迷光を防止し、表示品質の高い、超高精細表示装置を提供することができる。

（第２実施形態）
本実施形態では、本発明の実施形態の一つに係る光センサ装置２００を説明する。第１実施形態と同一または類似する構成については、説明を割愛することがある。

１．全体構造
図９に光センサ装置２００の模式的上面図を示す。図９に示すように、光センサ装置２００は基板２０２を備える。基板２０２は、後述する複数のセンサ素子（受光素子）２５０やそれに接続されるセンサ回路などを支持する基材であり、表示装置１００の基板１０２と同様、ガラスや石英の他、シリコン、サファイア、またはポリイミドやポリエステル、ポリカーボネートなどの高分子を含むことができる。基板２０２も可撓性を有してもよい。基板２０２上にはパターニングされた種々の絶縁膜、導電膜、半導体膜が積層され、これにより、複数のセンサ素子２５０、センサ素子２５０を制御する駆動回路（走査線側駆動回路２０６、信号線側駆動回路２０８）の他、センサ素子２５０と駆動回路を接続する配線（図示しない）などが形成される。駆動回路から延伸する配線は端子２１０を形成し、端子２１０はフレキシブル印刷回路（ＦＰＣ）基板などのコネクタ２４２を介して制御基板２８０に接続される。

さらに、光センサ装置２００は光源２４６を備える。光源２４６は例えば無機発光ダイオード（ＬＥＤ）などの発光素子を一つまたは複数有し、光センサ装置２００で検出する対象物に対して光を照射できるように配置される。発光素子から照射される光の波長に制約はなく、例えば４００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の可視光領域にピーク波長を有してもよく、８００ｎｍ以上２５００ｎｍ以下の近赤外領域にピーク波長を有してもよい。また、可視光領域にピーク波長を与える発光素子と近赤外領域にピーク波長を与える発光素子の両者が含まれてもよい。可視光領域にピーク波長を有する発光素子を用いる場合、この光が例えばヒトの指の表面で反射した後にセンサ素子２５０で検出することで、指の形状や指紋を検出することができる。一方、近赤外領域にピーク波長を有する発光素子を用いることで、この光がヒトの指の内部で反射した後にセンサ素子２５０で検出することができるので、指の内部情報（例えば、血管や脈拍などの生体情報）を検出することができる。

コネクタ２４２上には検出回路２４４を設けることができる。検出回路２４４は、アナログフロントエンド（ＡＦＥ）回路であり、センサ素子２５０から信号線側駆動回路２０８を介して供給される電気信号を増幅し、デジタル信号に変換するように構成される。制御基板２８０上には制御回路２８２や電源回路２８４などが設けられる。制御回路２８２は、例えばＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）であり、センサ素子２５０や走査線側駆動回路２０６、信号線側駆動回路２０８に制御信号を供給し、センサ素子２５０の検出動作を制御する。また、制御回路２８２は、光源２４６に制御信号を供給し、光源２４６の点灯または非点灯を制御する。電源回路２８４は、電圧信号をセンサ素子２５０や走査線側駆動回路２０６、信号線側駆動回路２０８に供給するとともに、発光素子のための電源電圧を光源２４６に供給するように構成される。

２．センサ素子の構造
図１０にセンサ素子２５０を含む光センサ装置２００の模式的端面図を示す。表示装置１００の各画素１０４と同様、各センサ素子２５０には、センサ素子２５０を制御するためのセンサ回路が接続される。図１０には一つのトランジスタ２２０とそれに接続されるセンサ素子２５０が示されているが、センサ回路の構成は任意に選択することができ、一つまたは複数のトランジスタや容量素子によってセンサ回路を適宜構成すればよい。

図１０に示すように、トランジスタ２２０などを含むセンサ回路は、直接または任意の構成であるアンダーコート２１２を介して基板２０２上に設けられる。アンダーコート２１２は、アンダーコート１１２と同様、ケイ素含有無機化合物を含む一つまたは複数の膜によって構成すればよい。図１０に例示されたトランジスタ２２０は、半導体膜２２２、半導体膜２２２上のゲート絶縁膜２２４、ゲート絶縁膜２２４上のゲート電極２２６、ゲート電極２２６上の第１の層間膜２２８の他、ゲート絶縁膜２２４と第１の層間膜２２８に設けられる開口を介して半導体膜２２２と電気的に接続されるソース電極２３０とドレイン電極２３２によって構成される。ここで示されたトランジスタ２２０の構成は一例であり、表示装置１００と同様、種々の構成を有するトランジスタを各画素回路に配置することができる。トランジスタ２２０の構成は表示装置１００のトランジスタ１２０と同様であるため、詳細な説明は割愛する。

トランジスタ２２０上には、平坦化膜２３４が設けられ、センサ素子２５０は平坦化膜２３４上に配置される。センサ素子２５０は、第１の電極２５２、第１の電極２５２上の光電変換層２５４、光電変換層２５４上の第２の電極２５６を基本的な構成として備える。第１の電極２５２は、平坦化膜２３４に設けられる開口において露出するドレイン電極２３２と直接、または図示しない接続電極などを介して電気的に接続される。

第１の電極２５２上には、第１の電極２５２の端部を覆うバンク２４０が設けられる。バンク２４０もポリイミドやポリエステル、アクリル樹脂などの高分子を含み、複数の第１の電極２５２を露出するよう、第１の電極２５２と重なる複数の開口を備える。バンク２４０を設けることで、隣接する第１の電極２５２同士の導通を確実に防止し、第１の電極２５２の端部による光電変換層２５４や第２の電極２５６の分断を防ぐことができる。

センサ素子２５０では、第１の電極２５２と第２の電極２５６の一方（例えば第２の電極２５６）にパルス状の電圧が印加される。光電変換層２５４に光が入射されると（図１０における白抜き矢印参照。）、光電変換層２５４の電圧－電流特性や抵抗値などが変化し、この変化に伴って他方の電極（例えば、第１の電極２５２）の電位に変動が生じる。この変動は信号線側駆動回路２０８を介して検出回路２４４に供給され、増幅される。この電位変動はセンサ素子２５０に照射されて検出された光量に相当するため、複数のセンサ素子２５０で検出された光量を利用することで対象物に関する情報を取得することができる。

このため、センサ素子２５０は、第２の電極２５６を介して光電変換層２５４に光が入射されるように構成される。したがって、第２の電極２５６は、可視光および／または遠赤外光に対する透過率が高くなるように構成される。例えば可視光に対して透過性を示すＩＴＯやＩＺＯなどの導電性酸化物を含むように第２の電極２５６が構成される。あるいは、アルミニウムや銀、マグネシウムなどの金属を含む膜を可視光および／または遠赤外光が透過できる厚さ（例えば、５ｎｍ以上１５ｎｍ以下）で第２の電極２５６を構成してもよい。一方、第１の電極２５２は、ＩＴＯやＩＺＯなどの導電性酸化物を含むように構成すればよい。

光電変換層２５４の構成も任意であり、ホール輸送層や電子輸送層、活性層などの複数の機能層の積層体を光電変換層２５４として用いればよい。これらの機能層には公知の有機化合物、例えばフラーレンとその誘導体、銅フタロシアニンなどの金属フタロシアニンとその誘導体、ルブレンやペリレンなどの縮合芳香族化合物とその誘導体などを用いることができるので、詳細な説明は割愛する。また、図示しないが、表示装置１００の電界発光層１５４と同様、隣接するセンサ素子２５０は同一の構造を有し、すべての機能層が隣接するセンサ素子２５０間で連続してもよい。あるいは、隣接するセンサ素子２５０ですべての機能層が連続せずに独立してもよい。この場合、第２の電極２５６の一部はバンク２４０と接する。

３．遮光膜とパッシベーション膜
表示装置１００と同様、本発明の実施形の一つの実施形態に係る光センサ装置２００にはさらに、遮光膜２６２とパッシベーション膜２７０が設けられる。遮光膜２６２は、各センサ素子２５０に対して正面方向またはそれに近い方向で進行する光が選択的にセンサ素子２５０に入射するように設けられる。より具体的には、図１１Ａの実線矢印で示すように、センサ素子２５０（または、第２の電極２５６）に対して０°以上６０°以下、０°以上４５°以下、または０°以上３０°以下の入射角で光がセンサ素子２５０に入射し、かつ、図１１Ａの点線矢印で示すように、大きな入射角（例えば、６０°よりも大きく９０°未満、４５°よりも大きく９０°未満、または３０°よりも大きく９０°未満の入射角）で入射する光を反射または吸収するよう、遮光膜２６２が設けられる。一方、パッシベーション膜２７０は、センサ素子２５０に水や酸素などの不純物が浸入することを防ぎ、高い信頼性をセンサ素子２５０に付与するために設けられる。以下、遮光膜２６２とパッシベーション膜２７０の構造について説明する。

パッシベーション膜２７０は、図１０や図１１Ａに示すように、樹脂膜２７４を二つの無機膜（第１の無機膜２７２と第２の無機膜２７６）で挟持した構造を備える。この構造は、表示装置１００のパッシベーション膜１７０と同様の構造であるため、詳細な説明は割愛する。

遮光膜２６２の構造も表示装置１００の遮光膜１６２と同様である。すなわち、大きな入射角で入射する光を反射または吸収して光電変換層２５４に入射されることを防止するため、図１０や図１１Ａに示すように、センサ素子２５０の第１の電極２５２を露出するよう、第１の電極２５２と重なる複数の開口を有するように遮光膜２６２が形成される。このとき、バンク２４０と重なるものの各センサ素子２５０の第１の電極２５２がバンク２４０から露出した領域２５８（図１０参照。）と重ならないように遮光膜２６２を形成してもよく、あるいは、図１０や図１１Ａに示すように、バンク２４０と重なり、かつ、領域２５８の一部と重なるように遮光膜２６２を形成してもよい。後者の場合、遮光膜２６２の各開口の面積は、それと重なる領域２５８の面積よりも小さい。

遮光膜２６２を設けない場合、対象物で反射した光は様々な入射角でセンサ素子２５０に入射する。このため、大きな入射角で入射した光は、バンク２４０や受光を意図しないセンサ素子２５０（例えば、図１１Ｂに示すセンサ素子２５０－２）に入射すると、一部が光電変換層２５４や第２の電極２５６、バンク２４０の内部などで反射を繰り返して横方向にも広がり、意図したセンサ素子（図１１Ｂに示すセンサ素子２５０－１）にも入射する。このような現象が生じると、信号／ノイズ比が低下し、センサ位置の特定精度が低下するといった不具合が生じることがある。

しかしながら、本発明の実施形態の一つに係る光センサ装置２００では、入射角が一定以上の光を遮光膜２６２で反射または吸収することで、入射角が小さい光を選択的に受光してその強度を判定することができる。このため、意図しない光がセンサ素子２５０に入射することが防止され、センサ位置の特定精度が向上する。また、高い信号／ノイズ比を確保することができるため、高い検出精度を得ることができる。

さらに、本発明の実施形態の一つでは、図１０や図１１Ａに示すように、遮光膜２６２は、遮光膜２６２は第１の無機膜２７２と樹脂膜２７４と接するよう、これらの間に設けることができる。このため、光を反射または吸収するために用いられる遮光膜２６２をセンサ素子２５０から近い位置に配置することができる。その結果、パッシベーション膜２７０の上に遮光膜２６２を設ける場合と異なり、入射角の大きな光をより効果的に反射または吸収することが可能である。

なお、遮光膜２６２の配置位置は上述したそれに限られない。例えば図１２Ａに示すように、遮光膜２６２をセンサ素子２５０とパッシベーション膜２７０の間（すなわち、第２の電極２５６と第１の無機膜２７２の間）に設けてもよい。この場合、遮光膜２６２は第２の電極２５６と第１の無機膜２７２と接し、樹脂膜２７４から離隔する。あるいは、遮光膜２６２をセンサ素子２５０内に設けてもよい。具体的には、図１２Ｂに示すように、遮光膜２６２を光電変換層２５４と第２の電極２５６の間に設けてもよく、図示しないが、活性層と活性層よりも第２の電極２５６側の機能層（例えばホール輸送層）の間に設けてもよい。

本発明の実施形態として上述した各実施形態は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。また、各実施形態の表示装置を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略もしくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。

上述した各実施形態の態様によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、又は、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。

１００：表示装置、１０２：基板、１０４：画素、１０４－１：画素、１０４－２：画素、１０６：走査線側駆動回路、１０８：信号線側駆動回路、１１０：端子、１１２：アンダーコート、１１４：対向基板、１２０：トランジスタ、１２２：半導体膜、１２４：ゲート絶縁膜、１２６：ゲート電極、１２８：第１の層間膜、１３０：ソース電極、１３２：ドレイン電極、１３４：平坦化膜、１３６：接続電極、１３８：第２の層間膜、１３８ａ：開口、１４０：バンク、１５０：発光素子、１５２：画素電極、１５４：電界発光層、１５４－１：ホール注入／輸送層、１５４－２：発光層、１５４－３：電子輸送／注入層、１５６：対向電極、１５８：発光領域、１６０：キャップ層、１６０－１：第１のキャップ層、１６０－２：第２のキャップ層、１６２：遮光膜、１７０：パッシベーション膜、１７２：第１の無機膜、１７４：樹脂膜、１７６：第２の無機膜、２００：光センサ装置、２０２：基板、２０６：走査線側駆動回路、２０８：信号線側駆動回路、２１０：端子、２１２：アンダーコート、２２０：トランジスタ、２２２：半導体膜、２２４：ゲート絶縁膜、２２６：ゲート電極、２２８：第１の層間膜、２３０：ソース電極、２３２：ドレイン電極、２３４：平坦化膜、２４０：バンク、２４２：コネクタ、２４４：検出回路、２４６：光源、２５０：センサ素子、２５０－１：センサ素子、２５０－２：センサ素子、２５２：第１の電極、２５４：光電変換層、２５６：第２の電極、２５８：領域、２６２：遮光膜、２７０：パッシベーション膜、２７２：第１の無機膜、２７４：樹脂膜、２７６：第２の無機膜、２８０：制御基板、２８２：制御回路、２８４：電源回路

Claims (20)

1. 画素電極、前記画素電極上の電界発光層、前記電界発光層上の対向電極を含む発光素子をそれぞれ備える複数の画素、
   前記対向電極上の第１の無機膜、
   前記第１の無機膜上に位置し、前記複数の画素の前記画素電極と重なる複数の開口を有する遮光膜、
   前記遮光膜と前記第１の無機膜上に位置し、前記第１の無機膜と接する樹脂膜、および
   前記樹脂膜上の第２の無機膜を備える表示装置。
2. 前記遮光膜は、前記第１の無機膜と接する、請求項１に記載の表示装置。
3. 前記樹脂膜は、前記遮光膜と前記第１の無機膜と接する、請求項１に記載の表示装置。
4. 前記対向電極と前記第１の無機膜の間にキャップ層をさらに備える、請求項１に記載の表示装置。
5. 前記キャップ層は、前記対向電極と接する、請求項４に記載の表示装置。
6. 前記第１の無機膜は、前記キャップ層と接する、請求項４に記載の表示装置。
7. 前記画素電極上に位置し、前記複数の画素の前記画素電極を露出する複数の開口を有し、前記電界発光層に覆われるバンクをさらに備え、
   前記複数の画素の各々において、前記画素電極と前記電界発光層が互いに接する領域は、前記遮光膜によって部分的に覆われる、請求項１に記載の表示装置。
8. 画素電極、前記画素電極上の電界発光層、前記電界発光層上の対向電極を含む発光素子をそれぞれ備える複数の画素、
   前記対向電極上に位置し、前記複数の画素の前記画素電極と重なる複数の開口を有する遮光膜、
   前記遮光膜と前記対向電極上の第１の無機膜、
   前記第１の無機膜上に位置し、前記第１の無機膜と接する樹脂膜、および
   前記樹脂膜上に位置し、前記樹脂膜と接する第２の無機膜を備える表示装置。
9. 前記遮光膜は、前記対向電極と接する、請求項８に記載の表示装置。
10. 前記第１の無機膜は、前記遮光膜と前記対向電極と接する、請求項８に記載の表示装置。
11. 前記遮光膜と前記対向電極の間にキャップ層をさらに備える、請求項８に記載の表示装置。
12. 前記遮光膜と前記第１の無機膜の間にキャップ層をさらに備える、請求項８に記載の表示装置。
13. 前記画素電極上に位置し、前記複数の画素の前記画素電極を露出する複数の開口を有し、前記電界発光層に覆われるバンクをさらに備え、
    前記複数の画素の各々において、前記画素電極と前記電界発光層が互いに接する領域は、前記遮光膜によって部分的に覆われる、請求項８に記載の表示装置。
14. 画素電極、前記画素電極上の電界発光層、前記電界発光層上の対向電極を含む発光素子をそれぞれ備える複数の画素、
    前記電界発光層と前記対向電極の間に位置し、前記複数の画素の前記画素電極と重なる複数の開口を有する遮光膜、
    前記遮光膜と前記対向電極上の第１の無機膜、
    前記第１の無機膜上に位置し、前記第１の無機膜と接する樹脂膜、および
    前記樹脂膜上の第２の無機膜を備える表示装置。
15. 前記遮光膜は、前記電界発光層と接する、請求項１４に記載の表示装置。
16. 前記第１の無機膜は、前記対向電極と接する、請求項１４に記載の表示装置。
17. 前記対向電極と前記第１の無機膜の間にキャップ層をさらに備える、請求項１４に記載の表示装置。
18. 前記キャップ層は、前記対向電極と接する、請求項１７に記載の表示装置。
19. 前記第１の無機膜は、前記キャップ層と接する、請求項１７に記載の表示装置。
20. 前記画素電極上に位置し、前記複数の画素の前記画素電極を露出する複数の開口を有し、前記電界発光層に覆われるバンクをさらに備え、
    前記複数の画素の各々において、前記画素電極と前記電界発光層が互いに接する領域は、前記遮光膜によって部分的に覆われる、請求項１４に記載の表示装置。

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