KR20210130724A - 안경형 전자 기기 - Google Patents

안경형 전자 기기 Download PDF

Info

Publication number
KR20210130724A
KR20210130724A KR1020217026137A KR20217026137A KR20210130724A KR 20210130724 A KR20210130724 A KR 20210130724A KR 1020217026137 A KR1020217026137 A KR 1020217026137A KR 20217026137 A KR20217026137 A KR 20217026137A KR 20210130724 A KR20210130724 A KR 20210130724A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
conductor
transistor
layer
insulator
display device
Prior art date
Application number
KR1020217026137A
Other languages
English (en)
Inventor
순페이 야마자키
타카유키 이케다
히데토모 코바야시
히데아키 시시도
키요타카 키무라
타카시 나카가와
코세이 네이
켄타로 하야시
Original Assignee
가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 filed Critical 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
Publication of KR20210130724A publication Critical patent/KR20210130724A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0093—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 with means for monitoring data relating to the user, e.g. head-tracking, eye-tracking
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/1126—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb using a particular sensing technique
    • A61B5/1128—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb using a particular sensing technique using image analysis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/16—Devices for psychotechnics; Testing reaction times ; Devices for evaluating the psychological state
    • A61B5/165—Evaluating the state of mind, e.g. depression, anxiety
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
    • A61B5/6802—Sensor mounted on worn items
    • A61B5/6803—Head-worn items, e.g. helmets, masks, headphones or goggles
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
    • A61B5/6813—Specially adapted to be attached to a specific body part
    • A61B5/6814—Head
    • A61B5/6821—Eye
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7235—Details of waveform analysis
    • A61B5/7264—Classification of physiological signals or data, e.g. using neural networks, statistical classifiers, expert systems or fuzzy systems
    • A61B5/7267—Classification of physiological signals or data, e.g. using neural networks, statistical classifiers, expert systems or fuzzy systems involving training the classification device
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7271—Specific aspects of physiological measurement analysis
    • A61B5/7275—Determining trends in physiological measurement data; Predicting development of a medical condition based on physiological measurements, e.g. determining a risk factor
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/017—Head mounted
    • G02B27/0172—Head mounted characterised by optical features
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/017—Head mounted
    • G02B27/0176—Head mounted characterised by mechanical features
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/14—Digital output to display device ; Cooperation and interconnection of the display device with other functional units
    • G06F3/147—Digital output to display device ; Cooperation and interconnection of the display device with other functional units using display panels
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/70—Determining position or orientation of objects or cameras
    • G06T7/73—Determining position or orientation of objects or cameras using feature-based methods
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V10/00—Arrangements for image or video recognition or understanding
    • G06V10/40—Extraction of image or video features
    • G06V10/44—Local feature extraction by analysis of parts of the pattern, e.g. by detecting edges, contours, loops, corners, strokes or intersections; Connectivity analysis, e.g. of connected components
    • G06V10/443—Local feature extraction by analysis of parts of the pattern, e.g. by detecting edges, contours, loops, corners, strokes or intersections; Connectivity analysis, e.g. of connected components by matching or filtering
    • G06V10/449—Biologically inspired filters, e.g. difference of Gaussians [DoG] or Gabor filters
    • G06V10/451—Biologically inspired filters, e.g. difference of Gaussians [DoG] or Gabor filters with interaction between the filter responses, e.g. cortical complex cells
    • G06V10/454—Integrating the filters into a hierarchical structure, e.g. convolutional neural networks [CNN]
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V10/00—Arrangements for image or video recognition or understanding
    • G06V10/70—Arrangements for image or video recognition or understanding using pattern recognition or machine learning
    • G06V10/764—Arrangements for image or video recognition or understanding using pattern recognition or machine learning using classification, e.g. of video objects
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V10/00—Arrangements for image or video recognition or understanding
    • G06V10/70—Arrangements for image or video recognition or understanding using pattern recognition or machine learning
    • G06V10/82—Arrangements for image or video recognition or understanding using pattern recognition or machine learning using neural networks
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V20/00—Scenes; Scene-specific elements
    • G06V20/20—Scenes; Scene-specific elements in augmented reality scenes
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V30/00—Character recognition; Recognising digital ink; Document-oriented image-based pattern recognition
    • G06V30/10—Character recognition
    • G06V30/19—Recognition using electronic means
    • G06V30/191—Design or setup of recognition systems or techniques; Extraction of features in feature space; Clustering techniques; Blind source separation
    • G06V30/19173—Classification techniques
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/16—Human faces, e.g. facial parts, sketches or expressions
    • G06V40/174—Facial expression recognition
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/001—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes using specific devices not provided for in groups G09G3/02 - G09G3/36, e.g. using an intermediate record carrier such as a film slide; Projection systems; Display of non-alphanumerical information, solely or in combination with alphanumerical information, e.g. digital display on projected diapositive as background
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/22—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources
    • G09G3/30—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels
    • G09G3/32—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels semiconductive, e.g. using light-emitting diodes [LED]
    • G09G3/3208—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels semiconductive, e.g. using light-emitting diodes [LED] organic, e.g. using organic light-emitting diodes [OLED]
    • G09G3/3225—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels semiconductive, e.g. using light-emitting diodes [LED] organic, e.g. using organic light-emitting diodes [OLED] using an active matrix
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/16—Devices for psychotechnics; Testing reaction times ; Devices for evaluating the psychological state
    • A61B5/163—Devices for psychotechnics; Testing reaction times ; Devices for evaluating the psychological state by tracking eye movement, gaze, or pupil change
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G02B2027/0138—Head-up displays characterised by optical features comprising image capture systems, e.g. camera
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G02B2027/014—Head-up displays characterised by optical features comprising information/image processing systems
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/017—Head mounted
    • G02B2027/0178—Eyeglass type
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30196—Human being; Person
    • G06T2207/30201—Face
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2300/00—Aspects of the constitution of display devices
    • G09G2300/04—Structural and physical details of display devices
    • G09G2300/0421—Structural details of the set of electrodes
    • G09G2300/0426—Layout of electrodes and connections
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2300/00—Aspects of the constitution of display devices
    • G09G2300/04—Structural and physical details of display devices
    • G09G2300/0439—Pixel structures
    • G09G2300/0452—Details of colour pixel setup, e.g. pixel composed of a red, a blue and two green components
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2300/00—Aspects of the constitution of display devices
    • G09G2300/04—Structural and physical details of display devices
    • G09G2300/0439—Pixel structures
    • G09G2300/0456—Pixel structures with a reflective area and a transmissive area combined in one pixel, such as in transflectance pixels
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2310/00—Command of the display device
    • G09G2310/02—Addressing, scanning or driving the display screen or processing steps related thereto
    • G09G2310/0264—Details of driving circuits
    • G09G2310/027—Details of drivers for data electrodes, the drivers handling digital grey scale data, e.g. use of D/A converters
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2310/00—Command of the display device
    • G09G2310/02—Addressing, scanning or driving the display screen or processing steps related thereto
    • G09G2310/0264—Details of driving circuits
    • G09G2310/0286—Details of a shift registers arranged for use in a driving circuit
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2354/00—Aspects of interface with display user
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C19/00—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers
    • G11C19/28—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using semiconductor elements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Psychiatry (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Educational Technology (AREA)
  • Social Psychology (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Ophthalmology & Optometry (AREA)
  • Child & Adolescent Psychology (AREA)
  • Developmental Disabilities (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Hospice & Palliative Care (AREA)

Abstract

사용자의 얼굴의 특징을 정확히 인식할 수 있는 전자 기기를 제공하는 것을 목적으로 한다. 안경형 전자 기기는 제 1 광학 부재, 제 2 광학 부재, 프레임, 촬상 장치, 특징 추출 유닛, 및 감정 추정 유닛을 포함한다. 프레임은 제 1 광학 부재의 측면 및 제 2 광학 부재의 측면과 접한다. 촬상 장치는 프레임과 접하고, 사용자의 얼굴의 일부를 검출하는 기능을 가진다. 특징 추출 유닛은 검출된 사용자의 얼굴의 일부로부터 사용자의 얼굴의 특징을 추출하는 기능을 가진다. 감정 추정 유닛은 추출된 특징으로부터 사용자에 대한 정보를 추정하는 기능을 가진다.

Description

안경형 전자 기기
본 발명의 일 형태는 안경형 전자 기기에 관한 것이다.
또한 본 발명의 일 형태는 상기 기술분야에 한정되지 않는다. 본 명세서 등에 개시(開示)된 본 발명의 일 형태의 기술분야의 예에는 반도체 장치, 표시 장치, 발광 장치, 축전 장치, 기억 장치, 전자 기기, 조명 장치, 입력 장치, 입출력 장치, 이들의 구동 방법, 및 이들의 제작 방법이 포함된다. 반도체 장치는 일반적으로 반도체 특성을 이용함으로써 기능할 수 있는 장치를 뜻한다.
얼굴을 촬상한 화상으로부터 얼굴 표정을 인식하는 기술이 알려져 있다. 얼굴 표정 인식은 예를 들어 피사체가 웃거나, 또는 카메라를 바라보는 순간에 디지털 카메라 등이 자동으로 촬상하는 기술에 적용되고 있다.
얼굴 표정 인식 기술의 예로서는, 특허문헌 1에 얼굴의 특징점을 검출하고, 그 검출된 특징점에 기초하여 높은 정밀도로 얼굴 표정을 인식하는 기술이 개시되어 있다.
[특허문헌 1] 일본 공개특허공보 특개2007-087346호
얼굴 표정 인식은 예를 들어 얼굴에 적외광을 조사하고 반사된 적외광을 검출함으로써 수행된다. 적외광 등을 방출하는 광원 및 반사된 적외광 등을 검출하는 센서가 얼굴, 특히 눈과 떨어져 있으면, 얼굴 표정을 정확히 인식하지 못할 가능성이 있다.
본 발명의 일 형태의 과제는 사용자의 얼굴의 특징을 정확히 인식할 수 있는 전자 기기를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 형태의 다른 과제는 사용자의 감정을 정확히 추정할 수 있는 전자 기기를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 형태의 다른 과제는 사용자의 피로도를 정확히 추정할 수 있는 전자 기기를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 형태의 다른 과제는 신규 전자 기기를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 형태의 다른 과제는 다수의 화소를 포함하는 표시 장치를 포함하는 전자 기기를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 형태의 다른 과제는 고정세(高精細)의 표시 장치를 포함하는 전자 기기를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 형태의 다른 과제는 고정세의 화상을 표시할 수 있는 표시 장치를 포함하는 전자 기기를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 형태의 다른 과제는 고품질의 화상을 표시할 수 있는 표시 장치를 포함하는 전자 기기를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 형태의 다른 과제는 임장감이 높은 화상을 표시할 수 있는 표시 장치를 포함하는 전자 기기를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 형태의 다른 과제는 휘도가 높은 화상을 표시할 수 있는 표시 장치를 포함하는 전자 기기를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 형태의 다른 과제는 내로 베젤을 가지는 표시 장치를 포함하는 전자 기기를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 형태의 다른 과제는 소형의 표시 장치를 포함하는 전자 기기를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 형태의 다른 과제는 고속으로 동작하는 표시 장치를 포함하는 전자 기기를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 형태의 다른 과제는 소비 전력이 낮은 표시 장치를 포함하는 전자 기기를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 형태의 다른 과제는 저렴한 표시 장치를 포함하는 전자 기기를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 형태의 다른 과제는 신뢰성이 높은 표시 장치를 포함하는 전자 기기를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 형태의 다른 과제는 신규 표시 장치를 포함하는 전자 기기를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 형태의 다른 과제는 신규 표시 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 형태의 다른 과제는 신규 촬상 장치를 제공하는 것이다.
또한 이들 과제의 기재는 다른 과제의 존재를 방해하지 않는다. 본 발명의 일 형태는 이들 과제 모두를 달성할 필요는 없다. 또한 다른 과제는 명세서, 도면, 및 청구항 등의 기재로부터 추출될 수 있다.
본 발명의 일 형태는 제 1 광학 부재, 제 2 광학 부재, 프레임, 촬상 장치, 특징 추출 유닛, 및 감정 추정 유닛을 포함하는 안경형 전자 기기이다. 프레임은 제 1 광학 부재의 측면 및 제 2 광학 부재의 측면과 접한다. 촬상 장치는 프레임과 접한다. 촬상 장치는 사용자의 얼굴의 일부를 검출하는 기능을 가진다. 특징 추출 유닛은 검출된 사용자의 얼굴의 일부로부터 사용자의 얼굴의 특징을 추출하는 기능을 가진다. 감정 추정 유닛은 추출된 특징으로부터 사용자에 대한 정보를 추정하는 기능을 가진다.
상기 형태에서, 정보는 사용자의 피로도 또는 감정이다.
상기 형태에서, 안경형 전자 기기는 표시 장치를 포함하여도 좋다. 표시 장치는 정보에 대응하는 화상을 표시하여도 좋다.
상기 형태에서, 표시 장치는 발광 소자를 포함하여도 좋다. 발광 소자는 유기 EL 소자이어도 좋다.
상기 형태에서, 표시 장치는 트랜지스터를 포함하여도 좋다. 트랜지스터는 채널 형성 영역에 금속 산화물을 포함하여도 좋다.
본 발명의 일 형태는 제 1 광학 부재, 제 2 광학 부재, 프레임, 촬상 장치, 및 표시 장치를 포함하는 안경형 전자 기기이다. 촬상 장치는 수광량을 검출하는 기능을 가지는 광전 변환 소자를 포함한다. 프레임은 제 1 광학 부재의 측면 및 제 2 광학 부재의 측면과 접한다. 촬상 장치는 프레임과 접한다. 표시 장치는 적층된 제 1 층 및 제 2 층을 포함한다. 제 1 층은 게이트 드라이버 회로 및 소스 드라이버 회로를 포함한다. 제 2 층은 매트릭스상의 화소를 포함하는 화소 어레이를 포함한다. 게이트 드라이버 회로 및 소스 드라이버 회로는 각각, 일부의 화소와 중첩되는 영역을 포함한다. 게이트 드라이버 회로는 소스 드라이버 회로와 중첩되는 영역을 포함한다.
상기 형태에서, 표시 장치는 D/A 변환 회로를 포함하여도 좋다. D/A 변환 회로는 전위 생성 회로 및 패스 트랜지스터 논리 회로를 포함하여도 좋다. 전위 생성 회로는 소스 드라이버 회로의 외부에 제공되어도 좋다. 패스 트랜지스터 논리 회로는 소스 드라이버 회로에 제공되어도 좋다. 전위 생성 회로는 레벨이 상이한 복수의 전위를 생성하는 기능을 가져도 좋다. 패스 트랜지스터 논리 회로는 화상 데이터를 수신하고, 이 화상 데이터의 디지털 값에 기초하여 전위 생성 회로에 의하여 생성된 전위 중 임의의 것을 출력하는 기능을 가져도 좋다.
상기 형태에서, 화소는 각각 발광 소자를 포함하여도 좋다. 발광 소자는 유기 EL 소자이어도 좋다.
상기 형태에서, 화소는 각각 트랜지스터를 포함하여도 좋다. 트랜지스터는 채널 형성 영역에 금속 산화물을 포함하여도 좋다.
일 형태는 사용자의 얼굴의 특징을 정확히 인식할 수 있는 전자 기기를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태는 사용자의 감정을 정확히 추정할 수 있는 전자 기기를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태는 사용자의 피로도를 정확히 추정할 수 있는 전자 기기를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태는 신규 전자 기기를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 형태는 다수의 화소를 포함하는 표시 장치를 포함하는 전자 기기를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태는 고정세의 표시 장치를 포함하는 전자 기기를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태는 고정세의 화상을 표시할 수 있는 표시 장치를 포함하는 전자 기기를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태는 고품질의 화상을 표시할 수 있는 표시 장치를 포함하는 전자 기기를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태는 임장감이 높은 화상을 표시할 수 있는 표시 장치를 포함하는 전자 기기를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태는 휘도가 높은 화상을 표시할 수 있는 표시 장치를 포함하는 전자 기기를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태는 내로 베젤을 가지는 표시 장치를 포함하는 전자 기기를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태는 소형의 표시 장치를 포함하는 전자 기기를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태는 고속으로 동작하는 표시 장치를 포함하는 전자 기기를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태는 소비 전력이 낮은 표시 장치를 포함하는 전자 기기를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태는 저렴한 표시 장치를 포함하는 전자 기기를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태는 신뢰성이 높은 표시 장치를 포함하는 전자 기기를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태는 신규 표시 장치를 포함하는 전자 기기를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 형태는 신규 표시 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태는 신규 촬상 장치를 제공할 수 있다.
또한 이들 효과의 기재는 다른 효과의 존재를 방해하지 않는다. 본 발명의 일 형태는 상술한 효과 모두를 반드시 달성할 필요는 없다. 다른 효과는 명세서, 도면, 및 청구항 등의 기재로부터 추출될 수 있다.
첨부 도면에 있어서:
도 1의 (A) 및 (B)는 전자 기기의 구조예를 도시한 것이다.
도 2의 (A) 및 (B)는 전자 기기의 구조예를 도시한 것이다.
도 3의 (A) 내지 (C)는 전자 기기의 구조예를 도시한 것이다.
도 4는 전자 기기의 구조예를 도시한 블록도이다.
도 5의 (A) 및 (B)는 각각 뉴럴 네트워크의 구조예를 도시한 것이고, 도 5의 (C)는 감정 추정에 대하여 나타낸 그래프이다.
도 6의 (A)는 전자 기기의 사용예를 도시한 것이고, 도 6의 (B)는 전자 기기의 사용자의 시야의 예를 도시한 것이다.
도 7은 전자 기기의 구조예를 도시한 블록도이다.
도 8은 표시 장치의 구조예를 도시한 블록도이다.
도 9는 표시 장치의 구조예를 도시한 블록도이다.
도 10은 표시 장치의 구조예를 도시한 블록도이다.
도 11은 표시 장치의 구조예를 도시한 블록도이다.
도 12는 표시 장치의 구조예를 도시한 블록도이다.
도 13은 표시 장치의 구조예를 도시한 블록도이다.
도 14는 표시 장치의 구조예를 도시한 블록도이다.
도 15는 표시 장치의 구조예를 도시한 블록도이다.
도 16은 D/A 변환 회로의 구성예를 도시한 회로도이다.
도 17은 시프트 레지스터의 구성예를 도시한 블록도이다.
도 18의 (A)는 시프트 레지스터의 구조예를 도시한 블록도이고, 도 18의 (B)는 시프트 레지스터의 구성예를 도시한 회로도이다.
도 19는 게이트 드라이버 회로 및 소스 드라이버 회로의 배열의 예를 도시한 모식도이다.
도 20은 게이트 드라이버 회로 및 소스 드라이버 회로의 구조예를 도시한 상면도이다.
도 21의 (A) 내지 (G)는 화소의 구조예를 도시한 것이다.
도 22의 (A) 및 (B)는 화소의 구성예를 각각 도시한 회로도이다.
도 23의 (A)는 화소의 구성예를 도시한 회로도이고, 도 23의 (B)는 화소의 동작 방법의 예를 도시한 타이밍 차트이다.
도 24의 (A) 내지 (E)는 화소의 구성예를 각각 도시한 회로도이다.
도 25는 표시 장치의 구조예를 도시한 블록도이다.
도 26은 표시 장치의 동작예를 도시한 것이다.
도 27은 표시 장치의 구조예의 단면도이다.
도 28은 표시 장치의 구조예의 단면도이다.
도 29는 표시 장치의 구조예의 단면도이다.
도 30은 표시 장치의 구조예의 단면도이다.
도 31의 (A) 및 (B)는 화소의 구조예를 도시한 상면도이다.
도 32는 화소의 구조예를 도시한 상면도이다.
도 33은 화소의 구조예를 도시한 단면도이다.
도 34의 (A)는 화소의 구조예를 도시한 모식도이고, 도 34의 (B)는 화소의 구조예의 상면도이다.
도 35의 (A) 및 (B)는 화소의 구조예를 도시한 상면도이다.
도 36은 화소의 구조예를 도시한 상면도이다.
도 37은 화소의 구조예를 도시한 상면도이다.
도 38은 화소의 구조예를 도시한 단면도이다.
도 39의 (A) 내지 (E)는 발광 소자의 구조예를 도시한 것이다.
도 40의 (A) 및 (B)는 촬상 장치의 구조예를 각각 도시한 단면도이다.
도 41의 (A)는 트랜지스터의 구조예를 도시한 상면도이고, 도 41의 (B) 및 (C)는 트랜지스터의 구조예를 도시한 단면도이다.
도 42의 (A)는 트랜지스터의 구조예를 도시한 상면도이고, 도 42의 (B) 및 (C)는 트랜지스터의 구조예를 도시한 단면도이다.
도 43의 (A)는 트랜지스터의 구조예를 도시한 상면도이고, 도 43의 (B) 및 (C)는 트랜지스터의 구조예를 도시한 단면도이다.
이하에서는 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 또한 실시형태는 다른 많은 형태로 실시할 수 있고, 본 발명의 취지 및 범위에서 벗어남이 없이 그 형태 및 자세한 사항을 다양하게 변경할 수 있는 것은 통상의 기술자에 의하여 쉽게 이해될 것이다. 따라서 본 발명은 이하의 실시형태의 기재에 한정하여 해석되지 말아야 한다.
또한 이하에서 설명하는 본 발명의 구조에서, 같은 부분 또는 비슷한 기능을 가지는 부분은 다른 도면에서 같은 부호로 나타내어지고, 이의 설명은 반복하지 않는다. 비슷한 기능을 가지는 부분에는 같은 해칭 패턴을 사용하고, 그 부분을 특정의 부호로 나타내지 않은 경우가 있다.
또한 본 명세서에서 설명하는 각 도면에서 각 구성 요소의 크기, 층의 두께, 또는 영역은 명료화를 위하여 과장되어 있는 경우가 있다. 따라서, 크기, 층의 두께, 또는 영역은 도시된 스케일에 한정되지 않는다.
또한 본 명세서 등에서 "제 1" 및 "제 2" 등의 서수사는 구성 요소 간의 혼동을 피하기 위하여 사용되는 것이며, 수를 한정하는 것은 아니다.
본 명세서에서, "위에", "상방에", "아래에", "하방에", "왼쪽에", 및 "오른쪽에" 등, 배치를 설명하는 용어는, 도면을 참조하여 구성 요소 간의 위치 관계를 설명하는 데 있어서 편의상 사용된다. 구성 요소 간의 위치 관계는, 각 구성 요소를 설명하는 방향에 따라 적절히 변화된다. 따라서, 위치 관계는 본 명세서에 사용된 용어로 설명되는 것에 한정되지 않고, 상황에 따라 적절히 다른 용어로 설명할 수 있다.
트랜지스터는 반도체 소자의 일종이며, 전류 및 전압의 증폭, 그리고 도통 및 비도통을 제어하는 스위칭 동작 등을 실현할 수 있다. 본 명세서에서의 트랜지스터는 IGFET(insulated-gate field effect transistor) 및 TFT(thin film transistor)를 그 범주에 포함한다.
본 명세서 등에서 트랜지스터의 소스 및 드레인의 기능은, 예를 들어 트랜지스터의 극성에 따라, 또는 회로 동작에서 전류의 방향이 변화될 때에 서로 바뀌는 경우가 있다. 따라서 "소스" 및 "드레인"이라는 용어는 바꿔 사용할 수 있다
본 명세서 등에서, "전기적으로 접속"이라는 표현은 구성 요소들이 서로 직접 접속되는 경우, 및 구성 요소들이 어떠한 전기적 작용을 가지는 물체를 통하여 접속되는 경우를 포함한다. 어떠한 전기적 작용을 가지는 물체에는 그 물체를 통하여 접속된 구성 요소들 사이에서 전기 신호가 송수신될 수 있기만 하면, 특별한 한정은 없다. 따라서, "전기적으로 접속"이라는 표현이 사용되더라도, 실제의 회로에서는 물리적 접속이 없고 단지 배선이 연장되어 있는 경우가 있다. 또한 "직접 접속"이라는 표현은 상이한 도전체가 콘택트를 통하여 서로 접속되는 경우를 포함한다. 또한 배선은 하나 이상의 같은 원소를 포함하는 도전체로 형성되어도 좋고, 또는 상이한 원소를 포함하는 도전체로 형성되어도 좋다.
별도로 명시되지 않는 한, 본 명세서 등에서의 오프 상태 전류는, 오프 상태(비도통 상태 또는 차단(cutoff) 상태라고도 함)의 트랜지스터의 드레인 전류를 말한다. 별도로 명시되지 않는 한, 오프 상태는, n채널 트랜지스터에서는 게이트와 소스 사이의 전압 Vgs가 문턱 전압 Vth보다 낮은(p채널 트랜지스터에서는 Vth보다 높은) 상태를 말한다.
본 명세서 등에서 "전극" 또는 "배선" 등의 용어는 그 구성 요소의 기능을 한정하지 않는다. 예를 들어 "전극"은 "배선"의 일부로서 사용되는 경우가 있고, 그 반대도 마찬가지이다. 또한 "전극" 또는 "배선"이라는 용어는 복수의 전극 또는 배선이 일체로 형성되는 경우를 포함할 수 있다.
본 명세서 등에서, 레지스터의 저항은 배선의 길이에 의존할 수 있고, 또는 배선에 사용되는 도전체와, 상기 도전체와 저항률이 상이한 도전체의 접속에 의존할 수 있다. 또는 저항은 반도체에 불순물이 도핑됨으로써 결정되는 경우가 있다.
본 명세서 등에서는, 전기 회로에서의 "단자"는 전류 또는 전압을 입력 또는 출력하거나, 신호를 수신 또는 송신하는 부분을 말한다. 따라서, 배선 또는 전극의 일부가 단자로서 기능하는 경우가 있다.
본 명세서 등에서 금속 산화물(metal oxide)이란 넓은 의미에서 금속의 산화물을 의미한다. 금속 산화물은 산화물 절연체, 산화물 도전체(투명 산화물 도전체를 포함함), 및 산화물 반도체(단순히 OS라고도 함) 등으로 분류된다. 예를 들어, 트랜지스터의 활성층에 사용한 금속 산화물을 산화물 반도체라고 말하는 경우가 있다. 바꿔 말하면, OS FET는 금속 산화물 또는 산화물 반도체를 포함하는 트랜지스터이다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서, 본 발명의 일 형태의 전자 기기에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 1의 (A)는 본 발명의 일 형태의 전자 기기(10a)의 구조예를 도시한 사시도이다. 전자 기기(10a)는 안경형 전자 기기이고, 한 쌍의 표시 장치(11)(표시 장치(11a) 및 표시 장치(11b)), 한 쌍의 하우징(12)(하우징(12a) 및 하우징(12b)), 한 쌍의 광학 부재(13)(광학 부재(13a) 및 광학 부재(13b)), 한 쌍의 장착부(14)(장착부(14a) 및 장착부(14b)), 한 쌍의 촬상 장치(15)(촬상 장치(15a) 및 촬상 장치(15b)), 한 쌍의 표시 영역(16)(표시 영역(16a) 및 표시 영역(16b)), 및 한 쌍의 코 받침(17)(코 받침(17a) 및 코 받침(17b))을 포함한다. 전자 기기(10a)는 프레임(18) 및 카메라(19)도 포함한다.
전자 기기(10a)에서, 표시 장치(11a)는 하우징(12a) 내부에 제공될 수 있고, 표시 장치(11b)는 하우징(12b) 내부에 제공될 수 있다. 하우징(12a)은 예를 들어 프레임(18)의 왼쪽 가장자리의 측면과 접하여 제공될 수 있고, 하우징(12b)은 예를 들어 프레임(18)의 오른쪽 가장자리의 측면과 접하여 제공될 수 있다. 또는 하우징(12a)은 프레임(18)의 오른쪽 가장자리의 측면과 접하여 제공되어도 좋고, 하우징(12b)은 프레임(18)의 왼쪽 가장자리의 측면과 접하여 제공되어도 좋다.
장착부(14a) 및 장착부(14b)는 각각 하우징(12a) 및 하우징(12b)과 접하여 제공될 수 있다. 표시 영역(16a) 및 표시 영역(16b)은 각각 광학 부재(13a) 및 광학 부재(13b)와 중첩하도록 제공될 수 있다. 프레임(18)은 광학 부재(13a)의 측면 및 광학 부재(13b)의 측면과 접하여 제공될 수 있다.
카메라(19)는 프레임(18)과 접하여 제공될 수 있다. 예를 들어, 카메라(19)는 프레임(18)의 브리지에 제공될 수 있다. 즉, 카메라(19)는 광학 부재(13a)와 광학 부재(13b) 사이에 제공될 수 있다. 또는 카메라(19)는 코 받침(17a)과 코 받침(17b) 사이에 제공될 수 있다.
표시 장치(11a) 및 표시 장치(11b)는 화상을 표시하는 기능을 가진다. 표시 장치(11a)에 의하여 표시된 화상은 표시 영역(16a)에 투영될 수 있다. 표시 장치(11b)에 의하여 표시된 화상은 표시 영역(16b)에 투영될 수 있다. 따라서, 전자 기기(10a)의 사용자는 표시 장치(11a)에 의하여 표시된 화상을 표시 영역(16a)을 통하여 시인할 수 있고, 표시 장치(11b)에 의하여 표시된 화상을 표시 영역(16b)을 통하여 시인할 수 있다.
표시 장치(11)는 고정세의 화상을 표시하는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 표시 장치(11)는 바람직하게는 1000ppi 이상, 더 바람직하게는 2000ppi 이상, 더욱 바람직하게는 5000ppi 이상의 정세도의 화상을 표시하는 기능을 가진다. 전자 기기(10a)는 안경형이기 때문에 사용자의 눈과 표시 영역(16) 사이의 거리가 짧다. 이러한 이유로, 표시 장치(11)에 의하여 표시된 화상의 정세도가 높지 않으면 전자 기기(10a)의 사용자는 표시 영역(16)에 표시된 화상을 시인할 때 입자감을 느낄 가능성이 있다. 그러므로, 표시 장치(11)에 의하여 표시되는 화상의 정세도가 높아짐으로써, 전자 기기(10a)의 사용자는 입자감을 느끼지 않고 표시 영역(16)에 표시된 화상을 시인할 수 있다. 또한 고정세의 화상을 표시할 수 있는 표시 장치의 구체적인 구조예에 대해서는 후술한다.
표시 장치(11)는 화소를 포함한다. 화소는 각각, 예를 들어 적색광을 방출하는 기능을 가지는 부화소, 녹색광을 방출하는 기능을 가지는 부화소, 및 청색광을 방출하는 기능을 가지는 부화소를 포함한다. 또한 표시 장치(11)에 포함되는 화소는 적외광을 방출하는 기능을 가지는 부화소를 포함하여도 좋다. 이 경우, 자세한 사항에 대해서는 후술하지만, 촬상 장치(15)를 사용하여 적외광을 검출함으로써, 전자 기기(10a)의 사용자의 눈 및 그 주변의 상태를 검출하는 기능을 제공할 수 있다.
광학 부재(13)는 입사광을 투과시키는 기능을 가진다. 예를 들어 광학 부재(13)는 입사한 가시광을 투과시키는 기능을 가진다. 또한 광학 부재(13)는 입사광을 굴절시키는 기능을 가진다. 입사광을 굴절시키는 기능을 가지는 광학 부재(13)에 의하여, 전자 기기(10a)의 사용자의 눈의 굴절 이상을 보정할 수 있다. 상술한 이유로, 광학 부재(13)는 예를 들어 렌즈일 수 있다. 광학 부재(13)는 예를 들어 오목 렌즈, 볼록 렌즈, 누진 렌즈(progressive lens), 또는 다초점 렌즈(multi-focus lens)일 수 있다. 광학 부재(13)의 재료는 예를 들어 플라스틱 또는 유리일 수 있다.
또한 광학 부재(13)는 입사광을 굴절시키는 기능을 반드시 가질 필요는 없다. 광학 부재(13)가 입사광을 굴절시키는 기능을 가지지 않는 경우, 예를 들어 눈의 굴절 이상이 없는 사람은 전자 기기(10a)를 사용할 때 피로, 두통, 또는 메스꺼움 등을 쉽게 지니지 않는다.
광학 부재(13)가 투광성을 가지고 표시 영역(16)이 제공되면, 전자 기기(10a)의 사용자는, 광학 부재(13)를 통하여 시인되는 투과 화상에 중첩시킨, 표시 영역(16)에 표시된 화상을 시인할 수 있다. 따라서 전자 기기(10a)를 AR(augmented reality) 표시가 가능한 전자 기기로 할 수 있다.
또한 광학 부재(13)는 투광성을 반드시 가질 필요는 없다. 광학 부재(13)가 투광성을 가지지 않는 경우, 전자 기기(10a)의 사용자는 외부 환경을 시인하지 않고, 표시 영역(16)에 표시된 화상만을 시인할 수 있다. 따라서, 전자 기기(10a)를 VR(virtual reality) 표시가 가능한 전자 기기로 할 수 있다. 광학 부재(13)가 투광성을 가지지 않는 경우, 예를 들어 표시 영역(16a)이 광학 부재(13a)가 점유하는 영역 전체를 포함하고, 표시 영역(16b)이 광학 부재(13b)가 점유하는 영역 전체를 포함하면, 전자 기기(10a)의 사용자가 시인할 수 있는 화상의 크기를 늘릴 수 있기 때문에 바람직하다.
촬상 장치(15)는 광을 검출하는 기능을 가진다. 촬상 장치(15)는 수광량을 검출하는 기능을 가지는 센서(광전 변환 소자)에 더하여 광원을 포함하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 광원으로부터 방출된 광이 예를 들어 전자 기기(10a)의 사용자의 얼굴에 조사되고, 반사된 광이 센서에 의하여 검출될 수 있다. 예를 들어 촬상 장치(15)는 전자 기기(10a)의 사용자의 눈 및 그 주변의 상태를 검출하는 기능을 가질 수 있다. 그 결과, 전자 기기(10a)는 사용자의 얼굴 표정 등, 사용자의 얼굴의 특징을 인식하는 기능을 가질 수 있어, 예를 들어 사용자의 피로도 또는 감정을 추정하는 기능을 가질 수 있다.
촬상 장치(15)에 제공되는 광원은, 예를 들어 근적외광 등의 적외광을 방출하는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 이 경우, 촬상 장치(15)에 제공되는 센서는, 예를 들어 근적외광 등의 적외광을 검출하는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 또는 촬상 장치(15)에 제공되는 광원은, 예를 들어 적색광을 방출하는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 이 경우, 촬상 장치(15)에 제공되는 센서는, 예를 들어 적색광을 검출하는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 전자 기기(10a)는 사용자의 표정 등, 사용자의 얼굴의 특징을 정확히 인식할 수 있다.
촬상 장치(15)에 제공되는 센서는, 예를 들어 원적외광을 검출하는 기능을 가져도 좋다. 이 경우, 촬상 장치(15)는 예를 들어 얼굴의 표면 온도를 측정하는 기능을 가질 수 있다. 따라서, 전자 기기(10a)는 예를 들어 사용자의 건강 상태 또는 감정을 추정하는 기능을 가질 수 있다. 예를 들어 촬상 장치(15)가 적색광을 검출하는 기능을 가지는 센서와 원적외광을 검출하는 기능을 가지는 센서의 양쪽을 포함하면, 전자 기기(10a)는 사용자의 감정 등을 더 정확히 추정할 수 있다.
본 명세서 등에서 적외광이란, 예를 들어 0.7μm 내지 1000μm의 범위의 파장을 가지는 광을 말한다. 근적외광이란, 예를 들어 0.7μm 내지 2.5μm의 범위의 파장을 가지는 광을 말한다. 중적외광이란, 예를 들어 2.5μm 내지 4μm의 범위의 파장을 가지는 광을 말한다. 원적외광이란, 예를 들어 4μm 내지 1000μm의 범위의 파장을 가지는 광을 말한다. 또한 근적외광, 중적외광, 또는 원적외광을 단순히 적외광이라고 하여도 좋다. 본 명세서 등에서, 적색광이란, 예를 들어 0.6μm 내지 0.75μm의 범위의 파장을 가지는 광을 말한다.
촬상 장치(15)는 프레임(18)과 접하여 제공되는 것이 바람직하다. 촬상 장치(15a)가 광학 부재(13a)를 둘러싸도록 제공되고, 촬상 장치(15b)가 광학 부재(13b)를 둘러싸도록 제공되는 것이 특히 바람직하다. 이에 의하여, 전자 기기(10a)의 사용자의 눈과 촬상 장치(15) 사이의 거리가 짧아져, 전자 기기(10a)는 사용자의 표정 등, 사용자의 얼굴의 특징을 정확히 인식할 수 있다.
촬상 장치(15a)는 광학 부재(13a)를 완전히 둘러싸고, 촬상 장치(15b)는 광학 부재(13b)를 완전히 둘러싸지만, 본 발명의 일 형태는 이에 한정되지 않는다. 촬상 장치(15a)는 광학 부재(13a)의 일부만 둘러싸도록 제공되어도 좋다. 촬상 장치(15b)는 광학 부재(13b)의 일부만 둘러싸도록 제공되어도 좋다. 또는 2개 이상의 촬상 장치(15a) 및 2개 이상의 촬상 장치(15b)를 제공하여도 좋다.
촬상 장치(15)는 광원을 반드시 포함할 필요는 없다. 촬상 장치(15)가 광원을 포함하지 않는 경우, 광원은 촬상 장치(15)의 외부에 제공된다. 예를 들어 광원은 프레임(18)의 브리지에 제공되어도 좋다. 광원은 하우징(12a)과 광학 부재(13a) 사이, 및 하우징(12b)과 광학 부재(13b) 사이에 제공되어도 좋다. 촬상 장치(15)가 광원을 포함하지 않는 경우, 광전 변환 소자를 촬상 장치(15)에 높은 밀도로 제공할 수 있다.
촬상 장치(15)가 광원을 포함하지 않는 경우, 표시 장치(11)로부터 방출되고, 예를 들어 전자 기기(10a)의 사용자의 얼굴에 조사되고 반사된 광은, 촬상 장치(15)에 포함되는 광전 변환 소자에 의하여 검출될 수 있다. 이 경우, 표시 장치(11)에 제공되는 화소는 적외광을 방출하는 기능을 가지는 것이 바람직하다.
카메라(19)는 전방의 화상, 즉 장착부(14)와 반대 측의 화상을 촬상하는 기능을 가진다. 카메라(19)는 촬상 장치라고 할 수 있다.
다음으로, 전자 기기(10a)의 표시 영역(16)에 화상을 투영하는 방법에 대하여 도 1의 (B)를 참조하여 설명한다. 표시 장치(11), 렌즈(21), 및 반사판(22)이 하우징(12)에 제공된다. 하프 미러로서 기능하는 반사면(23)이 광학 부재(13)의 표시 영역(16)에 상당하는 부분으로서 제공된다.
표시 장치(11)로부터 방출된 광(25)은 렌즈(21)를 통과하고 광학 부재(13)를 향하여 반사판(22)으로 반사된다. 광학 부재(13)에서는, 광(25)이 광학 부재(13)의 단부의 표면으로 반복적으로 전반사되고 반사면(23)에 도달함으로써, 화상이 반사면(23)에 투영된다. 이에 의하여, 사용자는 반사면(23)으로 반사된 광(25)과, 광학 부재(13)(반사면(23)을 포함함)를 통과한 투과광(26)의 양쪽을 시인할 수 있다.
도 1의 (B)에는 반사판(22)과 반사면(23)이 각각 곡면을 가지는 예를 도시하였다. 이 구조로 함으로써, 반사판(22) 및 반사면(23)이 평평한 경우와 비교하여 광학 설계의 융통성을 높이고 광학 부재(13)의 두께를 줄일 수 있다. 또한 반사판(22) 및 반사면(23)을 평평하게 하여도 좋다.
반사판(22)은 경면을 가지는 부재로 할 수 있고, 반사율이 높은 것이 바람직하다. 반사면(23)으로서, 금속막의 반사를 이용한 하프 미러를 사용하여도 좋지만, 예를 들어 전반사 프리즘을 사용함으로써 투과광(26)의 투과율을 높일 수 있다.
여기서 하우징(12)이 렌즈(21)와 표시 장치(11) 사이의 거리 및 각도를 조절하는 기구를 포함하면, 초점을 조절할 수 있고 화상을 확대 및 축소할 수 있기 때문에 바람직하다. 예를 들어 렌즈(21) 및 표시 장치(11) 중 적어도 하나는 광축 방향으로 이동 가능한 것이 바람직하다.
하우징(12)은 반사판(22)의 각도를 조절할 수 있는 기구를 포함하는 것이 바람직하다. 화상이 표시되는 표시 영역(16)의 위치는 반사판(22)의 각도를 바꿈으로써 변경할 수 있다. 따라서, 사용자의 눈의 위치에 따라 가장 적절한 위치에 표시 영역(16)을 배치할 수 있다.
도 2의 (A) 및 (B)는 본 발명의 일 형태의 전자 기기(10b)의 구조예를 도시한 외관도이다. 전자 기기(10b)는 HMD(head-mounted display)로 할 수 있다. 전자 기기(10b)는 고글형 전자 기기 또는 안경형 전자 기기라고 할 수 있다.
전자 기기(10b)는 하우징(31), 표시 장치(33), 고정 부재(34), 한 쌍의 광학 부재(35)(광학 부재(35a) 및 광학 부재(35b)), 한 쌍의 프레임(36)(프레임(36a) 및 프레임(36b)), 한 쌍의 촬상 장치(37)(촬상 장치(37a) 및 촬상 장치(37b)), 및 광원(40)을 포함한다.
전자 기기(10b)는 개구(32)를 포함한다. 광학 부재(35), 프레임(36), 및 광원(40)을 개구(32)와 접하여 제공한다. 프레임(36)은 각각 광학 부재(35)를 둘러싸도록, 대응하는 광학 부재(35)의 측면과 접하여 제공된다. 광원(40)은 예를 들어 광학 부재(35a)와 광학 부재(35b) 사이에 제공될 수 있다. 표시 장치(33)는 하우징(31)에 제공될 수 있다.
표시 장치(33)는 화상을 표시하는 기능을 가진다. 전자 기기(10b)의 사용자는 광학 부재(35)를 통하여 표시 장치(33)에 표시된 화상을 시인할 수 있다. 전자 기기(10a)에 포함되는 표시 장치(11)와 같이, 표시 장치(33)는 고정세의 화상을 표시하는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 예를 들어 표시 장치(33)가 8인치의 표시 영역을 가지는 경우, 표시 장치(33)는 8K4K 해상도의 화상을 표시하는 기능을 가지는 것이 바람직하다.
광학 부재(35)는 전자 기기(10a)에서의 광학 부재(13)와 비슷한 기능을 가진다. 광학 부재(35)의 재료 및 구조 등을 광학 부재(13)의 재료 및 구조 등과 비슷하게 할 수 있다.
전자 기기(10b)의 사용자는 광학 부재(35)를 통하여 표시 장치(33)에 표시된 화상을 시인할 수 있다. 전자 기기(10b)를 VR 표시가 가능한 전자 기기로 할 수 있다.
촬상 장치(37)는 광을 검출하는 기능을 가진다. 촬상 장치(37)는 광전 변환 소자를 포함한다. 광원(40)을 전자 기기(10b)에 제공하기 때문에, 촬상 장치(37)에 광원을 반드시 제공할 필요는 없다.
전자 기기(10b)가 촬상 장치(37) 및 광원(40)을 포함하기 때문에, 광원(40)으로부터 방출된 광이 예를 들어 전자 기기(10b)의 사용자의 얼굴에 조사되고, 반사된 광이 촬상 장치(37)에 의하여 검출될 수 있다. 예를 들어 촬상 장치(37)는 전자 기기(10b)의 사용자의 눈 및 그 주변의 상태를 검출하는 기능을 가질 수 있다. 그 결과, 전자 기기(10a)와 같이, 전자 기기(10b)는 사용자의 표정 등, 사용자의 얼굴의 특징을 인식하는 기능을 가질 수 있어, 예를 들어 사용자의 피로도 또는 감정을 추정하는 기능을 가질 수 있다.
광원(40)은, 예를 들어 근적외광 등의 적외광을 방출하는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 이 경우, 촬상 장치(37)는, 예를 들어 근적외광 등의 적외광을 검출하는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 또는 광원(40)은, 예를 들어 적색광을 방출하는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 이 경우, 촬상 장치(37)는, 예를 들어 적색광을 검출하는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 전자 기기(10b)는 사용자의 표정 등, 사용자의 얼굴의 특징을 정확히 인식할 수 있다. 또한 전자 기기(10a)에 포함되는 촬상 장치(15)와 같이, 촬상 장치(37)는 예를 들어 원적외광을 검출하는 기능을 가져도 좋다.
또한 전자 기기(10b)는 광원(40)을 반드시 포함할 필요는 없다. 전자 기기(10b)가 광원(40)을 포함하지 않는 경우, 적외광을 방출하는 기능을 가지는 화소를 표시 장치(33)에 제공함으로써, 촬상 장치(37)는 예를 들어 전자 기기(10b)의 사용자의 눈 및 그 주변의 상태를 검출하는 기능을 가질 수 있다.
촬상 장치(37a)는 프레임(36a)과 접하여 제공되는 것이 바람직하다. 촬상 장치(37b)는 프레임(36b)과 접하여 제공되는 것이 바람직하다. 따라서, 전자 기기(10b)의 사용자의 눈과 촬상 장치(37) 사이의 거리가 짧아져, 전자 기기(10b)는 사용자의 표정 등, 사용자의 얼굴의 특징을 정확히 인식할 수 있다.
촬상 장치(37a)는 광학 부재(35a)를 완전히 둘러싸고, 촬상 장치(37b)는 광학 부재(35b)를 완전히 둘러싸지만, 본 발명의 일 형태는 이에 한정되지 않는다. 촬상 장치(37a)는 광학 부재(35a)의 일부만 둘러싸도록 제공되어도 좋다. 촬상 장치(37b)는 광학 부재(35b)의 일부만 둘러싸도록 제공되어도 좋다. 또는 2개 이상의 촬상 장치(37a) 및 2개 이상의 촬상 장치(37b)를 제공하여도 좋다.
도 2의 (A) 및 (B)에서 촬상 장치(37)를 프레임(36)과 접하여 제공하였지만, 본 발명의 일 형태는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 촬상 장치(37)는 개구(32)와 접하여 제공되어도 좋다. 예를 들어 도 3의 (A)에 도시된 바와 같이, 촬상 장치(37)를 광학 부재(35) 및 프레임(36)을 둘러싸도록 제공하여도 좋다. 또는 도 3의 (B)에 도시된 바와 같이, 촬상 장치(37)를 광학 부재(35)를 둘러싸고 프레임(36)과 접하여 제공하여도 좋고, 다른 촬상 장치(37)를 프레임(36)을 둘러싸고 개구(32)와 접하여 제공하여도 좋다.
전자 기기(10b)는 촬상 장치(37)를 반드시 포함할 필요는 없다. 전자 기기(10b)가 촬상 장치(37)를 포함하지 않는 경우, 예를 들어 도 3의 (C)에 도시된 바와 같이 광원(40a) 및 광원(40b)을 프레임(36a) 및 프레임(36b)과 각각 잡하여 제공할 수 있다. 즉, 촬상 장치(37)를 광원(40)과 치환할 수 있다. 전자 기기(10b)가 촬상 장치(37)를 포함하지 않는 경우, 예를 들어 광전 변환 소자를 표시 장치(33)에 제공한다. 바꿔 말하면 촬상 장치의 기능을 표시 장치(33)에 제공함으로써, 전자 기기(10b)는 예를 들어 사용자의 눈 및 그 주변의 상태를 검출하는 기능을 가질 수 있다.
도 4는 전자 기기(10)(전자 기기(10a 및 10b))의 구조예를 도시한 블록도이다. 전자 기기(10)는 정보 제시 유닛(51), 피사체 검출 유닛(52), 특징 추출 유닛(53), 추정 유닛(54), 및 정보 생성 유닛(55)을 포함한다.
또한 본 명세서에 첨부한 블록도에서는, 구성 요소를 그 기능에 따라 분류하고 독립적인 블록으로서 나타내었지만, 실제로는 그 기능에 따라 구성 요소를 완전히 구분하는 것은 어렵고, 하나의 구성 요소가 복수의 기능과 관련되거나, 또는 복수의 구성 요소가 하나의 기능을 실현할 수 있다.
정보 제시 유닛(51)은 전자 기기(10)의 사용자의 시각, 후각, 청각, 또는 촉각을 자극하는 기능을 가진다. 정보 제시 유닛(51)은 후술하는 정보 생성 유닛(55)에서 생성된 정보를 전자 기기(10)의 사용자에게 제시(출력)할 수 있다. 전자 기기(10a)에 포함되는 표시 영역(16) 및 전자 기기(10b)에 포함되는 표시 장치(33)는 정보 제시 유닛(51)의 일부로 간주할 수 있고, 또는 정보 제시 유닛(51)을 포함한다고 간주할 수 있다.
다양한 종류의 하드웨어를 정보 제시 유닛(51)에 사용할 수 있다. 예를 들어 전자 기기(10)의 사용자의 시각을 자극(또는 시각적으로 정보를 제시)하기 위하여, 화상을 표시할 수 있는 표시 장치, 혹은 조도 또는 색도를 변경할 수 있는 조명 장치 등을 사용할 수 있다. 후각을 자극하는 디바이스로서는, 예를 들어 진동 또는 열 등으로 향기를 확산시키는 아로마세러피 디퓨저를 사용할 수 있다. 청각을 자극하는 디바이스로서는, 스피커, 헤드폰, 또는 이어폰 등의 음향 출력 장치를 사용할 수 있다. 촉각을 자극하는 디바이스로서는, 바이브레이터 등을 사용할 수 있다.
피사체 검출 유닛(52)은 예를 들어 전자 기기(10)의 사용자의 얼굴의 일부에 대한 정보를 얻고, 특징 추출 유닛(53)에 그 정보를 출력하는 기능을 가진다. 전자 기기(10a)에 포함되는 촬상 장치(15) 및 전자 기기(10b)에 포함되는 촬상 장치(37)는 피사체 검출 유닛(52)의 일부로 간주할 수 있고, 또는 피사체 검출 유닛(52)을 포함한다고 간주할 수 있다.
특징 추출 유닛(53)은 피사체 검출 유닛(52)으로부터 출력된 얼굴의 정보로부터 특징점을 추출하고, 그 특징점의 위치로부터 얼굴의 일부 또는 얼굴 전체의 특징을 추출하고, 그 추출된 특징에 대한 정보를 추정 유닛(54)에 출력하는 기능을 가진다.
피사체 검출 유닛(52)으로 얻은 얼굴의 정보가 눈 및 그 주변에 대한 정보인 경우, 특징 추출 유닛(53)이 추출한 특징의 예에는 동공, 홍채, 각막, 결막(눈의 흰자), 눈 앞머리, 눈꼬리, 윗눈꺼풀, 아랫눈꺼풀, 속눈썹, 눈썹, 미간, 눈썹 앞머리, 및 눈썹꼬리를 포함한다. 눈 및 그 주변 외의 특징의 예에는 콧부리, 코끝, 콧등, 콧구멍, 입술(윗입술 및 아랫입술), 구각, 입, 치아, 볼, 턱끝, 턱, 및 이마가 포함된다. 특징 추출 유닛(53)은 이들 얼굴 부위의 모양 및 위치 등을 인식하고, 각 부위의 특징점의 위치 좌표를 추출한다. 다음으로, 추출된 위치 좌표에 대한 데이터 등을 얼굴의 특징에 대한 정보로서 추출 유닛(54)에 출력할 수 있다.
특징 추출 유닛(53)에 의하여 특징을 추출하기 위한 방법으로서는, 피사체 검출 유닛(52)으로 얻은 화상 등으로부터 특징점을 추출하기 위한 다양한 알고리듬을 적용할 수 있다. 예를 들어 SIFT(scale-invariant feature transform), SURF(speeded-up robust features), 또는 HOG(histograms of oriented gradients) 등의 알고리듬을 사용할 수 있다.
특징 추출 유닛(53)에 의한 특징 추출은 뉴럴 네트워크 추론에 의하여 수행되는 것이 바람직하다. 뉴럴 네트워크를 사용하는 경우에 대하여 이하에서 설명한다.
도 5의 (A)는 특징 추출 유닛(53)에서 사용할 수 있는 뉴럴 네트워크(NN1)를 모식적으로 도시한 것이다. 뉴럴 네트워크(NN1)에는 입력층(61), 3개의 중간층(62), 및 출력층(63)이 포함된다. 또한 중간층(62)의 수는 3개에 한정되지 않고, 하나 이상으로 할 수 있다.
피사체 검출 유닛(52)에 의하여 생성된 데이터(71)는 뉴럴 네트워크(NN1)에 입력된다. 데이터(71)에는 좌표 및 이 좌표에 대응하는 값이 포함된다. 데이터(71)는 대표적으로, 좌표 및 이 좌표에 대응하는 계조를 포함하는 화상 데이터로 할 수 있다. 데이터(72)는 뉴럴 네트워크(NN1)로부터 출력된다. 데이터(72)에는 상술한 특징점의 위치 좌표가 포함된다.
뉴럴 네트워크(NN1)는 화상 데이터 등의 데이터(71)로부터 상술한 특징점을 추출하고 그 특징점의 좌표를 출력하도록 학습되어 있다. 뉴럴 네트워크(NN1)는, 중간층(62)에서의 다양한 필터를 사용하는 에지 컴퓨팅 등에 의하여, 상술한 특징점의 좌표에 대응하는 출력층(63)의 뉴런 값이 증가하도록 학습되어 있다.
추정 유닛(54)은, 특징 추출 유닛(53)으로부터 입력되는 얼굴의 특징에 대한 정보로부터 전자 기기(10)의 사용자의 피로, 건강 상태, 또는 검정 등을 추정하고, 정보 생성 유닛(55)에 추정된 정보를 출력하는 기능을 가진다. 여기서 추정 유닛(54)은 피로, 건강 상태, 또는 감정 등의 정도(레벨)를 추정하는 기능을 가지는 것이 바람직하다.
추정 유닛(54)에 의한 추정은 뉴럴 네트워크 추론에 의하여 수행되는 것이 바람직하다.
도 5의 (B)는 추정 유닛(54)에서 사용할 수 있는 뉴럴 네트워크(NN2)를 모식적으로 도시한 것이다. 도 5의 (B)는, 추정 유닛(54)이 전자 기기(10)의 사용자의 검정을 추정하는 경우에 대하여 나타낸 것이다. 여기서는, 뉴럴 네트워크(NN2)가 뉴럴 네트워크(NN1)와 실질적으로 같은 구조를 가지는 예에 대하여 나타낸다. 또한 뉴럴 네트워크(NN2)의 입력층(61)의 뉴런의 수는 뉴럴 네트워크(NN1)보다 적게 할 수 있다.
특징 추출 유닛(53)에 의하여 생성된 데이터(72)는 뉴럴 네트워크(NN2)에 입력된다. 데이터(72)에는 추출된 특징점의 좌표에 대한 정보가 포함된다.
뉴럴 네트워크(NN2)에 입력되는 데이터로서, 데이터(72)를 가공함으로써 얻은 데이터를 사용하여도 좋다. 예를 들어 모든 특징점 또는 일부의 특징점에 대하여 임의의 2개의 특징점을 연결하는 벡터의 산출을 수행함으로써 얻은 데이터를 뉴럴 네트워크(NN2)에 입력되는 데이터로서 사용하여도 좋다. 또한 산출된 벡터를 정규화함으로써 얻은 데이터를 사용하여도 좋다. 또한 이하에서는, 뉴럴 네트워크(NN1)로부터 출력되는 데이터(72)를 가공함으로써 얻은 데이터도 데이터(72)라고 한다.
데이터(72)가 입력된 뉴럴 네트워크(NN2)로부터 데이터(73)를 출력한다. 데이터(73)는 출력층(63)의 각 뉴런으로부터 출력되는 뉴런 값에 상당한다. 출력층(63)의 각 뉴런은 하나의 감정과 관련된다. 도 5의 (B)에 도시된 바와 같이, 데이터(73)에는 소정의 감정(예를 들어 기쁨, 즐거움, 놀라움, 흥분, 및 혐오)에 각각 대응하는 뉴런의 뉴런 값이 포함된다.
뉴럴 네트워크(NN2)는 데이터(72)로부터 각 감정의 정도를 추정하고 그 추정을 뉴런 값으로서 출력하도록 학습되어 있다. 얼굴 표정 등, 전자 기기(10)의 사용자의 얼굴의 특징은, 사용자의 얼굴의 특징점 간의 상대적인 위치 관계에 의하여 결정할 수 있다. 따라서, 뉴럴 네트워크(NN2)에 의하여 얼굴의 특징으로부터 사용자의 감정을 추정할 수 있다.
도 5의 (C)는 데이터(73)를 모식적으로 도시한 것이다. 각 감정에 대응하는 뉴런 값의 레벨은 추정된 감정의 레벨을 나타낸다. 추정된 감정의 레벨로부터, 추정 유닛(54)은 다른 감정의 레벨을 추정할 수 있다. 이 다른 감정의 레벨을 포함하는 데이터를 데이터(74)라고 한다. 도 5의 (C)는, 관심의 레벨을 기쁨, 즐거움, 놀라움, 흥분, 및 혐오 등의 감정의 레벨로부터 추정한 경우에 대하여 도시한 것이다.
데이터(74)에 포함되는 관심의 레벨은, 예를 들어 데이터(73)에 포함되는 기쁨, 즐거움, 놀라움, 흥분, 및 혐오 등의 감정의 레벨을 소정의 식에 입력함으로써 추정할 수 있다. 예를 들어 상기 식은, 기쁨, 즐거움, 놀라움, 및 흥분의 레벨이 높아질수록 관심의 레벨이 높아지고, 혐오의 레벨이 높아질수록 관심의 레벨이 낮아지도록 설정할 수 있다.
또한 피로도, 건강 상태, 또는 감정 등은 뉴럴 네트워크를 사용하지 않고 추정할 수도 있다. 예를 들어 피사체 검출 유닛(52)으로 얻은, 전자 기기(10)의 사용자의 얼굴의 일부의 화상을 템플릿 화상과 비교하여, 이들 간의 유사도를 사용하는 템플릿 매칭법에 의하여 추정을 수행하여도 좋다. 이 경우, 특징 추출 유닛(53)이없는 구조를 적용할 수도 있다.
정보 생성 유닛(55)은 추정 유닛(54)에 의하여 추정되는 피로도, 건강 상태, 또는 감정 등에 기초하여 전자 기기(10)의 사용자에 제시되는 정보를 결정 또는 생성하고, 정보 제시 유닛(51)에 정보를 출력하는 기능을 가진다. 이에 의하여, 정보 제시 유닛(51)은 정보 생성 유닛(55)에서 생성되는 정보에 대응하는 정보를 제시할 수 있다.
예를 들어, 정보 제시 유닛(51)이 화상을 표시하는 기능을 가지는 경우, 정보 생성 유닛(55)은 표시되는 화상을 생성 또는 선택하고, 이에 대한 데이터를 정보 제시 유닛(51)에 출력할 수 있다. 정보 제시 유닛(51)이 조명 장치의 기능을 가지는 경우, 정보 생성 유닛(55)은 조명의 밝기(조도) 및 색도를 결정하고 정보 제시 유닛(51)에 정보를 출력할 수 있다. 정보 제시 유닛(51)이 향기를 확산시키는 기능을 가지는 경우, 정보 생성 유닛(55)은 확산되는 향기의 종류 또는 강도를 결정하고, 예를 들어 정보 제시 유닛(51)의 동작을 제어하기 위한 신호를 출력할 수 있다. 정보 제시 유닛(51)이 음향을 출력하는 기능을 가지는 경우, 정보 생성 유닛(55)은 재생되는 음향을 생성 또는 선택하고, 이에 대한 데이터와 재생 음량에 대한 정보를 정보 제시 유닛(51)에 출력할 수 있다. 정보 제시 유닛(51)이 진동을 일으키는 기능을 가지는 경우, 정보 생성 유닛(55)은 진동의 패턴 및 강도를 결정하고, 예를 들어 정보 제시 유닛(51)의 동작을 제어하는 신호를 출력할 수 있다.
이상이 전자 기기(10)의 구조예에 대한 설명이다.
또한 특징 추출 유닛(53)으로부터 출력된 데이터(72)를 추정 유닛(54)에 입력하지 않고 정보 생성 유닛(55)에 직접 입력하여도 좋다. 예를 들어 전자 기기(10)의 사용자의 얼굴 표정 자체는 추정 유닛(54)에 의한 추정 없이, 특징 추출 유닛(53)에 의하여 특징점을 검출함으로써 검출할 수 있다. 이러한 경우, 특징 추출 유닛(53)으로부터 출력된 데이터(72)를 정보 생성 유닛(55)에 직접 입력함으로써, 전자 기기(10)의 소비 전력을 저감할 수 있다.
도 6의 (A)는 전자 기기(10)의 사용예를 도시한 것이다. 도 6의 (A)에서는, 전자 기기(10)의 사용자(81)와 다른 전자 기기(10)의 사용자(82)가 이야기를 하고 있고, 구체적으로는 사용자(82)가 사용자(81)에게 말을 걸고 있다.
도 6의 (A)의 전자 기기(10)는 도 1의 (A)의 전자 기기(10a), 송신기(56), 및 수신기(57)로 구성된다. 또는 전자 기기(10)는 도 2의 (A)의 전자 기기(10b), 송신기(56), 및 수신기(57)로 구성되어도 좋다.
송신기(56) 및 수신기(57)를 하우징(12)의 내부에 제공할 수 있다. 송신기(56)는 무선 송신기로 할 수 있고, 수신기(57)는 무선 수신기로 할 수 있다. 또한 송신기(56) 및 수신기(57)는 반드시 하우징(12)의 내부에 제공할 필요는 없다. 예를 들어 송신기(56) 및 수신기(57)를 하우징(12)에 접하도록 하우징(12)의 외부에 제공하여도 좋다. 또한 송신기(56) 및 수신기(57)를 일체화된 장치로 하여도 좋다.
송신기(56)는 정보 생성 유닛(55)에 의하여 생성된 정보를 전자 기기(10)의 외부에 송신하는 기능을 가진다. 도 6의 (A)는 정보 생성 유닛(55)에 의하여 생성된 정보를 다른 전자 기기(10)에 송신하는 경우에 대하여 도시한 것이다.
수신기(57)는 전자 기기(10)의 외부로부터 정보를 수신하는 기능을 가진다. 예를 들어 수신기(57)는 다른 전자 기기(10)의 송신기(56)로부터 송신된 정보를 수신하는 기능을 가진다. 수신된 정보는 예를 들어 정보 제시 유닛(51)에 표시시킬 수 있다.
도 6의 (A)의 경우, 사용자(81)가 사용하는 전자 기기(10)는, 사용자(81)가, 사용자(82)가 말한 것을 들었을 때 느낀 것에 대하여 추정한다. 예를 들어 사용자(81)가 사용하는 전자 기기(10)는, 사용자(82)가 말한 것에 대한 관심의 레벨을 추정한다. 사용자(81)의 관심의 레벨을 나타내는 정보를, 사용자(81)가 사용하는 전자 기기(10)의 송신기(56)로부터 송신한다. 송신기(56)로부터 송신된 정보는 사용자(82)가 사용하는 수신기(57)로 수신된다. 수신기(57)로 수신된 정보는 정보 제시 유닛(51)으로 제시된다.
도 6의 (B)는 사용자(82)의 시야를 도시한 것이다. 사용자(82)의 시야에는 사용자(81)에 더하여 정보 제시 유닛(51)도 포함된다. 정보 제시 유닛(51)에는, 사용자(82)가 사용하는 전자 기기(10)의 수신기(57)로 수신된 정보, 예를 들어 사용자(81)의 관심의 레벨이 표시된다. 이러한 방식으로, 사용자(82)는 사용자(81)의 관심의 레벨을 알 수 있다. 예를 들어 사용자(81)의 관심의 레벨이 낮은 경우에는, 사용자(82)는 화제를 바꿈으로써, 사용자(81)가 관심을 보이는 화제를 살펴볼 수 있다. 사용자(81)가 이야기를 할 때, 사용자(81)는 사용자(82)의 관심의 레벨을 알 수 있다.
또는 전자 기기(10)의 정보 제시 유닛(51)에, 다른 전자 기기(10)의 사용자의 피로도 또는 건강 상태 등을 표시하여도 좋다. 이러한 경우, 전자 기기(10)의 사용자는 다른 전자 기기(10)의 사용자의 피로도 또는 건강 상태 등을 알 수 있다. 따라서, 예를 들어 전자 기기(10)의 사용자는 지치거나 또는 아픈 사람을 신경 써주고 이들에게 휴식을 권장할 수 있고, 또는 건강 관리에 대한 적절한 조언을 할 수 있다.
도 7은, 도 6의 (A)의 전자 기기(10)의 구조예를 도시한 블록도이고, 도 4의 구조의 변형예를 나타낸 것이다. 도 7의 구조를 가지는 전자 기기(10)는, 송신기(56) 및 수신기(57)를 포함하는 점에서, 도 4의 구조를 가지는 전자 기기(10)와 상이하다.
도 7에 도시된 바와 같이, 정보 생성 유닛(55)에 의하여 생성된 정보를 송신기(56)에 공급한다. 상기 정보는 송신기(56)에 의하여 전자 기기(10)의 외부에 송신된다.
수신기(57)는 전자 기기(10)의 외부로부터 정보를 수신한다. 예를 들어 수신기(57)는 다른 전자 기기(10)로부터 송신된 정보를 수신할 수 있다. 또는 수신기(57)는 전자 기기(10) 외의 전자 기기로부터 송신된 정보, 또는 예를 들어 방송파를 수신할 수 있다. 수신기(57)로 수신된 정보를 정보 제시 유닛(51)으로 제시한다. 예를 들어 수신기(57)로 수신된 정보에 대응하는 화상을 정보 제시 유닛(51)의 표시 영역에 표시시킬 수 있다.
본 실시형태의 적어도 일부를 본 명세서에서 설명한 다른 실시형태 중 임의의 것과 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 전자 기기에 사용할 수 있는 표시 장치, 광원, 및 촬상 장치 등에 대하여 설명한다.
<표시 장치의 구조예 1>
도 8은, 본 발명의 일 형태의 표시 장치(810)의 구조예를 도시한 블록도이다. 표시 장치(810)는 층(820), 및 층(820) 위에 적층된 층(830)을 포함한다. 층(820)은 게이트 드라이버 회로(821), 소스 드라이버 회로(822), 및 회로(840)를 포함한다. 층(830)은 화소(834)를 포함하고, 화소(834)는 매트릭스로 배열되어 화소 어레이(833)를 형성한다. 층간 절연체를 층(820)과 층(830) 사이에 제공할 수 있다. 또한 층(820)은 층(830) 위에 적층되어도 좋다.
회로(840)는 소스 드라이버 회로(822)와 전기적으로 접속된다. 또한 회로(840)는 다른 회로 등과 전기적으로 접속되어도 좋다.
같은 행의 화소(834)는 배선(831)을 통하여 게이트 드라이버 회로(821)와 전기적으로 접속되고, 같은 열의 화소(834)는 배선(832)을 통하여 소스 드라이버 회로(822)와 전기적으로 접속된다. 배선(831)은 주사선으로서 기능하고, 배선(832)은 데이터선으로서 기능한다.
도 8에는, 하나의 행에서의 화소(834)가 하나의 배선(831)을 통하여 전기적으로 접속되고, 하나의 열에서의 화소(834)가 하나의 배선(832)을 통하여 전기적으로 접속되는 구조를 도시하였지만, 본 발명의 일 형태는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 하나의 행에서의 화소(834)는 2개 이상의 배선(831)을 통하여 전기적으로 접속되어도 좋고, 또는 하나의 열에서의 화소(834)는 2개 이상의 배선(832)을 통하여 전기적으로 접속되어도 좋다. 즉, 예를 들어 하나의 화소(834)는 2개 이상의 주사선 또는 2개 이상의 데이터선과 전기적으로 접속되어도 좋다. 또는 예를 들어 하나의 배선(831)은 2개 이상의 행에서의 화소(834)와 전기적으로 접속되어도 좋고, 또는 하나의 배선(832)은 2개 이상의 열에서의 화소(834)와 전기적으로 접속되어도 좋다. 즉, 예를 들어 하나의 배선(831)을 2개 이상의 행에서의 화소(834)로 공유하여도 좋고, 또는 하나의 배선(832)을 2개 이상의 열에서의 화소(834)로 공유하여도 좋다.
게이트 드라이버 회로(821)는 화소(834)의 동작을 제어하는 신호를 생성하고, 배선(831)을 통하여 화소(834)에 상기 신호를 공급하는 기능을 가진다. 소스 드라이버 회로(822)는 화상 신호를 생성하고, 배선(832)을 통하여 화소(834)에 상기 신호를 공급하는 기능을 가진다. 회로(840)는 예를 들어 소스 드라이버 회로(822)에 의하여 생성되는 화상 신호의 바탕으로서 기능하는 화상 데이터를 수신하고, 이 수신한 화상 데이터를 소스 드라이버 회로(822)에 공급하는 기능을 가진다. 회로(840)는 스타트 펄스 신호 및 클록 신호 등을 생성하는 제어 회로의 기능도 가진다. 또한 회로(840)는 게이트 드라이버 회로(821) 및 소스 드라이버 회로(822)가 가지지 않는 기능을 가질 수 있다.
화소 어레이(833)는 소스 드라이버 회로(822)로부터 화소(834)에 공급된 화상 신호에 대응하는 화상을 표시하는 기능을 가진다. 구체적으로는, 상기 화상 신호에 대응하는 휘도의 광을 화소(834)로부터 방출함으로써, 화상을 화소 어레이(833)에 표시시킨다.
도 8에서는, 층(820)과 층(830) 사이의 위치 관계를 일점쇄선 및 빈 동그라미로 나타내고, 일점쇄선으로 연결되는 층(820)의 빈 동그라미와 층(830)의 빈 동그라미는 서로 중첩된다. 또한 같은 표시를 다른 도면에서 사용한다.
표시 장치(810)에서는, 층(820)에 제공되는 게이트 드라이버 회로(821) 및 소스 드라이버 회로(822)는 각각 화소 어레이(833)와 중첩되는 영역을 포함한다. 예를 들어 게이트 드라이버 회로(821) 및 소스 드라이버 회로(822)는 각각 일부의 화소(834)와 중첩되는 영역을 포함한다. 중첩되는 영역을 가지도록, 화소 어레이(833)와 게이트 드라이버 회로(821) 및 소스 드라이버 회로(822)를 적층함으로써, 표시 장치(810)는 프레임이 더 좁아지고 크기가 더 작아질 있다.
게이트 드라이버 회로(821) 및 소스 드라이버 회로(822)는 이들이 서로 명확히 분리되지 않는 중첩 영역을 가진다. 이 영역을 영역(823)이라고 한다. 영역(823)에 의하여, 게이트 드라이버 회로(821) 및 소스 드라이버 회로(822)로 점유되는 면적을 축소할 수 있다. 이로써, 화소 어레이(833)의 면적이 작은 경우에도, 게이트 드라이버 회로(821) 및 소스 드라이버 회로(822)를, 화소 어레이(833)를 넘어 연장하는 일 없이 제공할 수 있다. 또는 게이트 드라이버 회로(821) 및 소스 드라이버 회로(822)가 화소 어레이(833)와 중첩되지 않는 영역의 면적을 축소시킬 수 있다. 상술한 식으로, 표시 장치(810)의 프레임 및 크기를 영역(823)이 없는 구조와 비교하여 더 축소시킬 수 있다.
회로(840)를 화소 어레이(833)와 중첩되지 않도록 제공할 수 있다. 또한 회로(840)를 화소 어레이(833)와 중첩되는 영역을 가지도록 제공하여도 좋다.
도 8에는, 층(820)에 하나의 게이트 드라이버 회로(821) 및 하나의 소스 드라이버 회로(822)가 제공되고, 층(830)에 하나의 화소 어레이(833)가 제공되는 구조예를 도시하였지만, 복수의 화소 어레이(833)를 층(830)에 제공하여도 좋다. 즉, 층(830)에 제공된 화소 어레이를 분할하여도 좋다. 도 9는, 도 8의 구조의 변형예를 도시한 것이고, 3행 3열의 화소 어레이(833)가 층(830)에 제공되는 표시 장치(810)의 구조예를 나타낸 것이다. 또한 층(830)은 2행 2열의 화소 어레이(833), 또는 4행 4열 이상의 화소 어레이(833)를 포함하여도 좋다. 층(830)에 제공되는 화소 어레이(833)의 행의 수 및 열의 수는 서로 달라도 좋다. 도 9에 도시된 구조를 가지는 표시 장치(810)에서는, 예를 들어 하나의 화상을 모든 화소 어레이(833)를 사용하여 표시시킬 수 있다.
도 9에서는 간략화를 위하여 배선(831 및 832)을 생략하였지만, 실제로는 배선(831 및 832)이 도 9에 도시된 구조를 가지는 표시 장치(810)에 제공된다. 또한 도 9에는 회로(840)의 전기적인 접속 관계를 도시하지 않았지만, 실제로는 회로(840)는 소스 드라이버 회로(822)와 전기적으로 접속된다. 또한 도 9와 같이, 다른 도면에서 일부 구성 요소를 생략하는 경우가 있다.
층(820)에서는, 예를 들어 화소 어레이(833)와 같은 수의 게이트 드라이버 회로(821) 및 화소 어레이(833)와 같은 수의 소스 드라이버 회로(822)를 제공할 수 있다. 이 경우, 게이트 드라이버 회로(821)는 각각, 게이트 드라이버 회로(821)가 신호를 공급하는 화소(834)를 포함하는, 대응하는 화소 어레이(833)와 중첩되도록 제공될 수 있다. 또한 소스 드라이버 회로(822)는 각각, 소스 드라이버 회로(822)가 화상 신호를 공급하는 화소(834)를 포함하는, 대응하는 화소 어레이(833)와 중첩되도록 제공될 수 있다.
복수의 화소 어레이(833)를 제공하고, 이에 맞추어 복수의 게이트 드라이버 회로(821) 및 소스 드라이버 회로(822)를 제공하면, 하나의 화소 어레이(833)에 제공되는 화소(834)의 수를 줄일 수 있다. 복수의 게이트 드라이버 회로(821)는 동시에 동작시킬 수 있고, 복수의 소스 드라이버 회로(822)는 동시에 동작시킬 수 있기 때문에, 예를 들어 1프레임의 화상에 대응하는 화상 신호를 화소(834)에 기록하는 데 요구되는 시간을 단축할 수 있다. 따라서, 하나의 프레임 기간의 길이를 단축할 수 있고, 표시 장치(810)를 고속으로 동작시킬 수 있다. 그러므로, 표시 장치(810)에 포함되는 화소(834)의 수를 늘릴 수 있어, 표시 장치(810)의 정세도가 높아진다. 또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 의하여 표시할 수 있는 화상의 정세도는, 게이트 드라이버 회로 및 소스 드라이버 회로가 화소 어레이와 중첩되지 않는 표시 장치에 의하여 표시할 수 있는 화상의 정세도보다 높일 수 있다. 또한 클록 주파수를 낮출 수 있기 때문에 표시 장치(810)의 소비 전력을 저감할 수 있다.
게이트 드라이버 회로 및 소스 드라이버 회로가 화소 어레이와 중첩되지 않는 구조로 함으로써, 예를 들어 게이트 드라이버 회로 및 소스 드라이버 회로가 화소 어레이의 주변부에 제공된다. 이러한 경우, 예를 들어 소스 드라이버 회로가 제공되는 위치의 관점에서, 2행 2열보다 많은 화소 어레이를 제공하는 것은 어렵다. 한편, 표시 장치(810)에서는, 게이트 드라이버 회로 및 소스 드라이버 회로가 화소 어레이를 포함하는 층과 상이한 층에 제공되기 때문에 화소 어레이와 중첩되는 영역을 가질 수 있어, 도 9에 도시된 바와 같이 2행 2열보다 많은 화소 어레이를 제공할 수 있다. 바꿔 말하면, 5개 이상의 게이트 드라이버 회로 및 5개 이상의 소스 드라이버 회로를 표시 장치(810)에 제공할 수 있다.
상술한 바와 같이, 게이트 드라이버 회로 및 소스 드라이버 회로가 화소 어레이와 중첩되지 않는 표시 장치보다, 표시 장치(810)를 예를 들어 고속으로 동작시킬 수 있다. 따라서, 게이트 드라이버 회로 및 소스 드라이버 회로가 화소 어레이와 중첩되지 않는 표시 장치보다, 표시 장치(810)의 정세도를 높일 수 있다. 예를 들어 표시 장치(810)의 화소 밀도를 1000ppi 이상, 5000ppi 이상, 또는 10000ppi 이상으로 할 수 있다. 따라서, 표시 장치(810)는 입자감이 적은 고품질의 화상 및 임장감이 높은 화상을 표시할 수 있다.
표시 장치(810)에 의하여 표시할 수 있는 화상의 해상도는, 게이트 드라이버 회로 및 소스 드라이버 회로가 화소 어레이와 중첩되지 않는 표시 장치에 의하여 표시할 수 있는 화상의 해상도보다 높일 수 있다. 예를 들어 표시 장치(810)는 4K2K, 8K4K, 또는 그 이상의 해상도의 화상을 표시할 수 있다. 또한 표시 장치(810)의 크기를 축소할 수 있다. 예를 들어, 표시 장치(810)의 표시 영역의 크기를 8인치 이하로 할 수 있다.
또한 복수의 소스 드라이버 회로(822) 등이 층(820)에 제공되고, 복수의 화소 어레이(833)가 층(830)에 제공되는 구조에서도, 표시 장치(810)에 제공되는 회로(840)의 수는 도 8에 도시된 구조와 같이 하나로 할 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 회로(840)는 화소 어레이(833) 중 임의의 것과 중첩되지 않도록 제공될 수 있다. 또한 회로(840)를 화소 어레이(833) 중 임의의 것과 중첩되는 영역을 가지도록 제공하여도 좋다.
도 9는, 게이트 드라이버 회로(821)의 수가 화소 어레이(833)의 수와 같은 구조예를 도시한 것이지만, 본 발명의 일 형태는 이에 한정되지 않는다. 도 10은 도 9의 구조의 변형예를 도신한 것이고, 게이트 드라이버 회로(821)의 수가 화소 어레이(833)의 열의 수와 같은 표시 장치(810)의 구조예를 나타낸 것이다. 도 10에 도시된 구조를 가지는 표시 장치(810)에서는, 3개의 게이트 드라이버 회로(821)가 3열의 화소 어레이(833)에 대응하도록 제공된다. 또한 3행의 화소 어레이(833)가 제공되고, 3행 1열의 화소 어레이(833)가 하나의 게이트 드라이버 회로(821)를 공유한다.
도 11은, 도 9의 구조의 변형예를 도시한 것이고, 복수의 화소 어레이(833) 및 하나의 게이트 드라이버 회로(821)를 포함하는 표시 장치(810)의 구조예를 나타낸 것이다. 도 11에 도시된 구조를 가지는 표시 장치(810)에서는, 3행 3열의 화소 어레이(833)가 하나의 게이트 드라이버 회로(821)를 공유한다. 또한 도 11의 구조를 가지는 표시 장치(810)에서는, 게이트 드라이버 회로(821)를 화소 어레이(833)와 중첩되지 않도록 제공할 수 있다.
도시하지 않았지만, 소스 드라이버 회로(822)의 수는 반드시 화소 어레이(833)의 수와 같을 필요는 없다. 표시 장치(810)의 소스 드라이버 회로(822)의 수는 표시 장치(810)의 화소 어레이(833)의 수보다 많아도 좋고 적어도 좋다.
도 8은, 회로(840)가 층(820)에 제공되는 구조예를 도시한 것이지만, 회로(840)는 반드시 층(820)에 제공될 필요는 없다. 도 12는, 도 8의 구조의 변형예를 도시한 것이고, 회로(840)가 층(830)에 제공되는 표시 장치(810)의 구조예를 나타낸 것이다. 또한 회로(840)의 구성 요소는 층(820) 및 층(830)의 양쪽에 제공되어도 좋다.
도 8은, 하나의 화소 어레이(833) 및 하나의 게이트 드라이버 회로를 포함하는 구조예를 도시한 것이지만, 게이트 드라이버 회로의 수는 화소 어레이(833)의 수보다 많아도 좋다. 도 13은, 도 8의 구조의 변형예를 도시한 것이고, 2개의 게이트 드라이버 회로(게이트 드라이버 회로(821a) 및 게이트 드라이버 회로(821b))가 하나의 화소 어레이(833)에 제공되는 표시 장치(810)의 구조예를 나타낸 것이다.
도 13에 도시된 구조를 가지는 표시 장치(810)에서는, 홀수 행의 화소(834)는 배선(831a)을 통하여 게이트 드라이버 회로(821a)와 전기적으로 접속되고, 짝수 행의 화소(834)는 배선(831b)을 통하여 게이트 드라이버 회로(821b)와 전기적으로 접속된다. 배선(831a) 및 배선(831b)은 배선(831)과 같이 주사선으로서 기능한다.
게이트 드라이버 회로(821a)는 홀수 행의 화소(834)의 동작을 제어하는 신호를 생성하고, 배선(831a)을 통하여 화소(834)에 상기 신호를 공급하는 기능을 가진다. 게이트 드라이버 회로(821b)는 짝수 행의 화소(834)의 동작을 제어하는 신호를 생성하고, 배선(831b)을 통하여 화소(834)에 상기 신호를 공급하는 기능을 가진다.
게이트 드라이버 회로(821)와 마찬가지로, 게이트 드라이버 회로(821a 및 821b)는 각각 화소 어레이(833)와 중첩되는 영역을 포함한다. 예를 들어 게이트 드라이버 회로(821a 및 821b)는 각각 게이트 드라이버 회로(821)와 마찬가지로 일부의 화소(834)와 중첩되는 영역을 포함한다. 게이트 드라이버 회로(821a)는, 게이트 드라이버 회로(821a)가 소스 드라이버 회로(822)와 명확히 분리되지 않고 소스 드라이버 회로(822)와 중첩되는 영역(823a)을 포함한다. 게이트 드라이버 회로(821b)는, 게이트 드라이버 회로(821b)가 소스 드라이버 회로(822)와 명확히 분리되지 않고 소스 드라이버 회로(822)와 중첩되는 영역(823b)을 포함한다.
도 13에 도시된 구조를 가지는 표시 장치(810)에서, 게이트 드라이버 회로(821a)를 동작시켜 홀수 행의 모든 화소(834)에 화상 신호를 기록한 후에, 게이트 드라이버 회로(821b)를 동작시켜 짝수 행의 모든 화소(834)에 화상 신호를 기록할 수 있다. 즉, 도 13에 도시된 구조를 가지는 표시 장치(810)는 인터레이스 방식으로 동작시킬 수 있다. 인터레이스 방식에 의하여, 표시 장치(810)의 동작 속도를 올릴 수 있고 프레임 주파수를 높일 수 있다. 또한 1프레임 기간에 화상 신호가 기록되는 화소(834)의 수는, 프로그레시브 방식으로 표시 장치(810)가 동작하는 경우의 절반으로 할 수 있다. 따라서 표시 장치(810)에서, 인터레이스 구동에서는 프로그레시브 구동보다 클록 주파수를 낮출 수 있어, 표시 장치(810)의 소비 전력을 저감할 수 있다.
도 8은 배선(832)의 한쪽 단부만 소스 드라이버 회로(822)와 접속되는 구조예를 도시한 것이지만, 배선(832)의 복수 부분이 소스 드라이버 회로(822)와 접속되어도 좋다. 도 14는, 소스 드라이버 회로(822)가 배선(832)의 양쪽 단부와 접속되는 표시 장치(810)의 구조예를 도시한 것이다. 배선(832)의 복수 부분이 소스 드라이버 회로(822)와 접속되면, 예를 들어 배선 저항 및 기생 용량 등으로 인한 신호 지연을 억제할 수 있다. 이에 의하여 표시 장치(810)의 동작 속도가 빨라진다.
또한 배선(832)의 양쪽 단부뿐만 아니라 배선(832)의 다른 부분도 소스 드라이버 회로(822)와 접속되어도 좋다. 예를 들어 배선(832)의 중심부가 소스 드라이버 회로(822)와 접속되어도 좋다. 배선(832)과 소스 드라이버 회로(822)가 접속되는 부분의 수가 증가함으로써, 신호 지연 등이 더 억제되고, 표시 장치(810)의 동작 속도가 더 빨라질 수 있다. 또는 예를 들어 배선(832)의 한쪽 단부 및 중심부가 소스 드라이버 회로(822)와 접속되고, 배선(832)의 다른 쪽 단부가 소스 드라이버 회로(822)와 접속되지 않는 구조를 적용하여도 좋다.
하나의 소스 드라이버 회로(822)가 배선(832)의 복수 부분에 접속되는 경우, 도 14에 도시된 바와 같이 소스 드라이버 회로(822)로 점유되는 면적이 커진다. 이러한 경우에도, 소스 드라이버 회로(822)가 화소 어레이(833)와 중첩되는 영역을 가지도록 적층되면 표시 장치(810)의 크기가 커지는 것을 억제할 수 있다. 도 14에는, 게이트 드라이버 회로(821) 전체가 소스 드라이버 회로(822)와 명확히 분리되지 않고, 소스 드라이버 회로(822)와 중첩되는 것을 나타내었지만, 하나의 소스 드라이버 회로(822)가 배선(832)의 복수 부분에 접속되는 경우에도, 게이트 드라이버 회로(821)의 일부만 소스 드라이버 회로(822)와 중첩되어도 좋다.
또한 배선(831)의 복수 부분이 하나의 게이트 드라이버 회로(821)와 접속되어도 좋고, 이에 의하여 신호 지연 등이 억제될 수 있고, 표시 장치(810)의 동작 속도가 빨라질 수 있다. 이러한 구조는, 도 14의 소스 드라이버 회로(822)를 적용하는 경우와 마찬가지로, 게이트 드라이버 회로(821)로 점유되는 면적이 커지지만, 게이트 드라이버 회로(821)가 화소 어레이(833)와 중첩되는 영역을 가지도록 적층되므로, 표시 장치(810)의 크기가 커지는 것을 방지할 수 있다.
도 8 내지 도 14에 도시된 표시 장치(810)의 구조는 적절히 조합할 수 있다. 예를 들어 도 9의 구조를 도 13의 구조와 조합할 수 있다. 이 경우, 표시 장치(810)는 예를 들어 복수의 화소 어레이(833), 화소 어레이(833)의 수의 2배의 게이트 드라이버 회로, 및 화소 어레이(833)와 같은 수의 소스 드라이버 회로(822)를 포함할 수 있다.
<회로(840) 및 소스 드라이버 회로(822)의 구조예>
도 15는, 회로(840) 및 소스 드라이버 회로(822)의 구조예를 도시한 블록도이다. 도 15에는 하나의 소스 드라이버 회로(822)만 도시하였지만, 회로(840)는 복수의 소스 드라이버 회로(822)와 전기적으로 접속될 수 있다.
회로(840)는 수신 회로(841), 직병렬 변환 회로(842), 및 전위 생성 회로(846a)를 포함한다. 소스 드라이버 회로(822)는 버퍼 회로(843), 시프트 레지스터 회로(844), 래치 회로(845), 패스 트랜지스터 논리 회로(846b), 및 증폭 회로(847)를 포함한다. 여기서 전위 생성 회로(846a) 및 패스 트랜지스터 논리 회로(846b)는 디지털 아날로그 변환 회로(이하, D/A 변환 회로)(846)를 구성한다.
수신 회로(841)는 직병렬 변환 회로(842)와 전기적으로 접속된다. 직병렬 변환 회로(842)는 버퍼 회로(843)와 전기적으로 접속된다. 버퍼 회로(843)는 시프트 레지스터 회로(844) 및 래치 회로(845)와 전기적으로 접속된다. 시프트 레지스터 회로(844)는 래치 회로(845)와 전기적으로 접속된다. 래치 회로(845) 및 전위 생성 회로(846a)는 패스 트랜지스터 논리 회로(846b)와 전기적으로 접속된다. 패스 트랜지스터 논리 회로(846b)는 증폭 회로(847)의 입력 단자와 전기적으로 접속된다. 증폭 회로(847)의 출력 단자는 배선(832)과 전기적으로 접속된다.
수신 회로(841)는 소스 드라이버 회로(822)에 의하여 생성된 화상 신호의 바탕으로서 기능하는 화상 데이터를 수신하는 기능을 가진다. 화상 데이터는 싱글 엔드형 화상 데이터로 할 수 있다. 수신 회로(841)가 LVDS(low voltage differential signaling) 등에 의거한 데이터 전송(傳送) 신호를 사용함으로써 화상 데이터를 수신하는 경우, 수신 회로(841)는 수신한 신호를 내부 처리를 수행할 수 있는 규격에 의거한 신호로 변환하는 기능을 가져도 좋다.
직병렬 변환 회로(842)는 수신 회로(841)로부터 출력된 싱글 엔드형 화상 데이터를 병렬 변환하는 기능을 가진다. 회로(840)에 직병렬 변환 회로(842)를 제공함으로써, 화상 데이터 등을 회로(840)로부터 소스 드라이버 회로(822) 등으로 전송할 때의 부하가 크더라도, 회로(840)로부터 소스 드라이버 회로(822) 등으로 전송할 수 있게 된다.
버퍼 회로(843)는 예를 들어 단위 이득 버퍼(unity gain buffer)로 할 수 있다. 버퍼 회로(843)는 직병렬 변환 회로(842)로부터 출력되는 화상 데이터와 동일한 데이터를 출력하는 기능을 가진다. 직병렬 변환 회로(842)로부터 출력되는 화상 데이터에 대응하는 전위가, 회로(840)로부터 소스 드라이버 회로(822)로 전송될 때 배선 저항 등으로 인하여 낮아지는 경우에도, 소스 드라이버 회로(822)에 제공된 버퍼 회로(843)에 의하여, 감소량에 대응하는 전위를 복구할 수 있다. 이에 의하여, 회로(840)로부터 소스 드라이버 회로(822) 등으로 화상 데이터 등을 전송할 때의 부하가 크더라도, 소스 드라이버 회로(822) 등의 구동 능력의 저하를 억제할 수 있다.
시프트 레지스터 회로(844)는 래치 회로(845)의 동작을 제어하는 신호를 생성하는 기능을 가진다. 래치 회로(845)는 버퍼 회로(843)로부터 출력된 화상 데이터를 유지하거나, 또는 출력하는 기능을 가진다. 래치 회로(845)가 화상 데이터를 유지할지, 아니면 출력할지는 시프트 레지스터 회로(844)로부터 공급된 신호에 따라 선택된다.
D/A 변환 회로(846)는, 래치 회로(845)로부터 출력되는 디지털 화상 데이터를 아날로그 화상 신호로 변환하는 기능을 가진다. 전위 생성 회로(846a)는 D/A 변환을 실시할 수 있는 화상 데이터의 비트 수에 대응하는 전위를 생성하고, 패스 트랜지스터 논리 회로(846b)에 상기 전위를 공급하는 기능을 가진다. 예를 들어 D/A 변환 회로(846)가 8비트의 화상 데이터를 아날로그 화상 신호로 변환하는 기능을 가지는 경우, 전위 생성 회로(846a)는 레벨이 상이한 256개의 전위를 생성할 수 있다.
패스 트랜지스터 논리 회로(846b)는 래치 회로(845)로부터 화상 데이터를 수신하고, 수신한 화상 데이터의 디지털 값에 기초하여, 전위 생성 회로(846a)에 의하여 생성된 전위 중 임의의 것을 출력하는 기능을 가진다. 예를 들어 패스 트랜지스터 논리 회로(846b)로부터 출력되는 전위는 화상 데이터의 디지털 값이 클수록 커질 수 있다. 패스 트랜지스터 논리 회로(846b)로부터 출력된 전위를 화상 신호로서 사용할 수 있다.
도 15에 도시된 바와 같이, 표시 장치(810)에서는 D/A 변환 회로(846)를 구성하는 회로를 소스 드라이버 회로(822) 및 회로(840)의 양쪽에 제공할 수 있다. 구체적으로는 소스 드라이버 회로 각각에 제공되는 것이 바람직한 회로(예를 들어 패스 트랜지스터 논리 회로(846b))를 소스 드라이버 회로(822)에 제공할 수 있고, 소스 드라이버 회로 각각에 반드시 제공될 필요는 없는 회로(예를 들어 전위 생성 회로(846a))를 회로(840)에 제공할 수 있다. 이 경우, 예를 들어 D/A 변환 회로(846)를 구성하는 회로 모두가 소스 드라이버 회로(822)에 제공되는 경우와 비교하여, 소스 드라이버 회로(822)로 점유되는 면적을 저감시킬 수 있으므로, 층(820)에 제공되는 소스 드라이버 회로(822)의 수를 늘릴 수 있다. 따라서, 층(830)에 제공되는 화소 어레이(833)의 수를 늘릴 수 있고, 예를 들어 표시 장치(810)의 고속 동작화, 저소비 전력화, 및 고정세화, 그리고 표시 장치(810)가 표시할 수 있는 화상의 고해상도화를 실현할 수 있다. 여기서 D/A 변환 회로(846) 외의 회로의 구성 요소도 소스 드라이버 회로(822) 및 회로(840)의 양쪽에 제공할 수 있다.
도 15에 도시된 바와 같이, D/A 변환 회로(846)를 구성하는 회로를 소스 드라이버 회로(822) 및 회로(840)의 양쪽에 제공하는 경우, 표시 장치(810)는 하나의 전위 생성 회로(846a), 및 소스 드라이버 회로(822)와 같은 수의 패스 트랜지스터 논리 회로(846b)를 포함할 수 있다.
증폭 회로(847)는 패스 트랜지스터 논리 회로(846b)로부터 출력된 화상 신호를 증폭시키고, 이 증폭시킨 신호를 데이터선으로서 기능하는 배선(832)에 출력하는 기능을 가진다. 증폭 회로(847)를 제공함으로써, 화상 신호를 화소(834)에 안정적으로 공급할 수 있게 된다. 증폭 회로(847)로서, 예를 들어 연산 증폭기 등을 포함하는 전압 폴로어 회로를 사용할 수 있다. 또한 차동 입력 회로를 포함하는 회로를 증폭 회로로서 사용하는 경우, 차동 입력 회로의 오프셋 전압은 가능한 한 0V에 가까워지도록 설정하는 것이 바람직하다.
회로(840)에는, 수신 회로(841), 직병렬 변환 회로(842), 및 전위 생성 회로(846a)에 더하여 다양한 회로를 제공할 수 있다. 예를 들어 회로(840)는 스타트 펄스 신호 및 클록 신호 등을 생성하는 기능을 가지는 제어 회로를 포함할 수 있다.
<D/A 변환 회로(846)의 구성예>
도 16은 D/A 변환 회로(846)를 구성하는 전위 생성 회로(846a) 및 패스 트랜지스터 논리 회로(846b)의 구성예를 도시한 회로도이다. 도 16에 도시된 구성을 가지는 D/A 변환 회로(846)는, 8비트의 화상 데이터(D<1> 내지 D<8>)를 아날로그 화상 신호(IS)로 변환할 수 있다.
본 명세서 등에서는, 예를 들어 첫 번째 비트의 화상 데이터(D)를 화상 데이터(D<1>)로 나타내고, 2번째 비트의 화상 데이터(D)를 화상 데이터(D<2>)로 나타내고, 8번째 비트의 화상 데이터(D)를 화상 데이터(D<8>)로 나타낸다.
도 16의 구성을 가지는 전위 생성 회로(846a)는, 직렬로 접속되는 레지스터(848[1] 내지 848[256])를 포함한다. 바꿔 말하면, D/A 변환 회로를 저항 스트링(resistor-string)형 D/A 변환 회로로 할 수 있다.
레지스터(848[1])의 한쪽 단자에 전위(VDD)를 공급할 수 있다. 레지스터(848[256])의 한쪽 단자에 전위(VSS)를 공급할 수 있다. 따라서, 레벨이 상이한 전위(V1 내지 V256)를 레지스터(848[1] 내지 848[256])의 단자로부터 출력할 수 있다. 도 16에는 전위(V1)가 전위(VDD)인 전위 생성 회로(846a)의 구성예를 도시하였지만, 전위(V256)는 전위(VSS)이어도 좋다. 또는 레지스터(848[256])를 제공하지 않고, 전위(V1)를 전위(VDD)로 하고, 전위(V256)를 전위(VSS)로 하여도 좋다.
본 명세서 등에서, 예를 들어 전위(VDD)를 고전위로 할 수 있고, 전위(VSS)를 저전위로 할 수 있다. 여기서 예를 들어 저전위를 접지 전위로 할 수 있다. 고전위는 저전위보다 높은 전위이고, 저전위가 접지 전위인 경우에는 양의 전위로 할 수 있다.
도 16의 구성을 가지는 패스 트랜지스터 논리 회로(846b)는 8단의 패스 트랜지스터(849)로 형성된다. 구체적으로는, 패스 트랜지스터 논리 회로(846b)는 하나의 단이 2개의 전기적 통로로 나누어지는 구조를 가지고, 즉 패스 트랜지스터 논리 회로(846b)는 총 256개의 통로를 가진다. 즉, 패스 트랜지스터(849)는 토너먼트 방식으로 전기적으로 접속된다고 간주할 수 있다. 아날로그 화상 신호(IS)는 마지막 단인 8번째 단의 패스 트랜지스터(849)의 소스 및 드레인 중 한쪽으로부터 출력될 수 있다.
예를 들어 화상 데이터(D<1>)를 첫 번째 단의 패스 트랜지스터(849)에 공급할 수 있고, 화상 데이터(D<2>)를 2번째 단의 패스 트랜지스터(849)에 공급할 수 있고, 화상 데이터(D<8>)를 8번째 단의 패스 트랜지스터(849)에 공급할 수 있다. 이러한 식으로, 화상 데이터(D)에 따라 화상 신호(IS)의 전위를 전위(V1 내지 V256) 중 임의의 것으로 설정할 수 있다. 이로써, 디지털 화상 데이터를 아날로그 신호(IS)로 변환할 수 있다.
도 16의 패스 트랜지스터 논리 회로(846b)는 n채널 패스 트랜지스터(849) 및 p채널 패스 트랜지스터(849)를 포함하지만, 패스 트랜지스터 논리 회로(846b)는 n채널 패스 트랜지스터(849)만 포함할 수 있다. 패스 트랜지스터 논리 회로(846b)에 제공되는 패스 트랜지스터(849)는, 예를 들어 화상 데이터(D<1> 내지 D<8>) 및 이들의 상보 데이터가 패스 트랜지스터(849)의 게이트에 공급되는 경우, 모두 n채널 트랜지스터로 할 수 있다.
도 16에 도시된 구성은, 8비트 외의 비트의 화상 데이터(D)에 대하여 D/A 변환을 수행하는 기능을 가지는 D/A 변환 회로(846)에도 적용할 수 있다. 예를 들어 전위 생성 회로(846a)에 1024개 또는 1023개의 레지스터(848)를 제공하고, 패스 트랜지스터 논리 회로(846b)에 10단의 패스 트랜지스터(849)를 제공하는 경우, D/A 변환 회로(846)는 10비트의 화상 데이터(D)에 대하여 D/A 변환을 수행하는 기능을 가질 수 있다.
<게이트 드라이버 회로(821)의 구성예>
도 17은 게이트 드라이버 회로(821)의 구성예를 도시한 블록도이다. 게이트 드라이버 회로(821)는 복수의 세트 리셋(set-reset) 플립플롭으로 구성되는 시프트 레지스터 회로(SR)를 포함한다. 시프트 레지스터 회로(SR)는 주사선의 기능을 가지는 배선(831)과 전기적으로 접속되고, 배선(831)에 신호를 출력하는 기능을 가진다.
신호(RES)는 리셋 신호이다. 예를 들어 신호(RES)를 고전위로 설정하면, 시프트 레지스터 회로(SR)의 출력을 모두 저전위로 할 수 있다. 신호(SP)는 스타트 펄스 신호이다. 신호(SP)를 게이트 드라이버 회로(821)에 입력하면 시프트 레지스터 회로(SR)의 시프트 동작을 시작할 수 있다. 신호(PWC)는 펄스 폭 제어 신호이고, 시프트 레지스터 회로(SR)로부터 배선(831)에 출력되는 신호의 펄스 폭을 제어하는 기능을 가진다. 신호(CLK[1]), 신호(CLK[2]), 신호(CLK[3]), 및 신호(CLK[4])는 클록 신호이다. 예를 들어 신호(CLK[1] 내지 CLK[4]) 중 2개를 하나의 시프트 레지스터 회로(SR)에 입력할 수 있다.
또한 예를 들어 시프트 레지스터 회로(SR)와 전기적으로 접속된 배선(831)이 다른 배선으로 바뀌면, 도 17에 도시된 구성을 소스 드라이버 회로(822)에 포함되는 시프트 레지스터 회로(844)에 적용할 수 있다.
도 18의 (A)는 시프트 레지스터 회로(SR)에 입력되는 신호 및 시프트 레지스터 회로(SR)로부터 출력되는 신호를 도시한 것이다. 여기서, 도 18의 (A)는 신호(CLK[1]) 및 신호(CLK[3])를 클록 신호로서 입력하는 경우를 도시한 것이다.
신호(FO)는 출력 신호이고, 예를 들어 배선(831)에 출력된다. 신호(SROUT)는 시프트 신호이고, 다음 단의 시프트 레지스터 회로(SR)에 입력되는 신호(LIN)로서 사용될 수 있다. 도 18의 (A)에 도시된 신호 중, 신호(RES), 신호(PWC), 신호(CLK[1]), 신호(CLK[3]), 및 신호(LIN)는 시프트 레지스터 회로(SR)에 입력되고, 신호(FO) 및 신호(SROUT)는 시프트 레지스터 회로(SR)로부터 출력된다.
도 18의 (B)는, 도 18의 (A)에 도시된 신호를 입력하고 출력하는 시프트 레지스터 회로(SR)의 구성예를 도시한 회로도이다. 시프트 레지스터 회로(SR)는 트랜지스터(851 내지 863) 및 용량 소자(864 내지 866)를 포함한다.
트랜지스터(851)의 소스 및 드레인 중 한쪽은 트랜지스터(852)의 소스 및 드레인 중 한쪽, 트랜지스터(856)의 소스 및 드레인 중 한쪽, 그리고 트랜지스터(859)의 소스 및 드레인 중 한쪽과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(852)의 게이트는 트랜지스터(853)의 소스 및 드레인 중 한쪽, 트랜지스터(854)의 소스 및 드레인 중 한쪽, 트랜지스터(855)의 소스 및 드레인 중 한쪽, 트랜지스터(858)의 게이트, 트랜지스터(861)의 게이트, 그리고 용량 소자(864)의 한쪽 전극과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(856)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽은 트랜지스터(857)의 게이트 및 용량 소자(865)의 한쪽 전극과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(859)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽은 트랜지스터(860)의 게이트 및 용량 소자(866)의 한쪽 전극과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(860)의 소스 및 드레인 중 한쪽은 트랜지스터(861)의 소스 및 드레인 중 한쪽, 트랜지스터(862)의 게이트, 그리고 용량 소자(866)의 다른 쪽 전극과 전기적으로 접속된다.
신호(LIN)는 트랜지스터(851)의 게이트 및 트랜지스터(855)의 게이트에 입력된다. 신호(CLK[3])는 트랜지스터(853)의 게이트에 입력된다. 신호(RES)는 트랜지스터(854)의 게이트에 입력된다. 신호(CLK[1])는 트랜지스터(857)의 소스 및 드레인 중 한쪽에 입력된다. 신호(PWC)는 트랜지스터(860)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽에 입력된다.
트랜지스터(862)의 소스 및 드레인 중 한쪽, 그리고 트랜지스터(863)의 소스 및 드레인 중 한쪽은 배선(831)과 전기적으로 접속되고, 상술한 바와 같이 신호(FO)는 배선(831)으로부터 출력된다. 신호(SROUT)는 트랜지스터(857)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽, 트랜지스터(858)의 소스 및 드레인 중 한쪽, 그리고 용량 소자(865)의 다른 쪽 전극으로부터 출력된다.
전위(VDD)는 트랜지스터(851)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽, 트랜지스터(853)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽, 트랜지스터(854)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽, 트랜지스터(856)의 게이트, 트랜지스터(859)의 게이트, 그리고 트랜지스터(862)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽에 공급된다. 전위(VSS)는 트랜지스터(852)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽, 트랜지스터(855)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽, 트랜지스터(858)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽, 트랜지스터(861)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽, 트랜지스터(863)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽, 그리고 용량 소자(864)의 다른 쪽 전극에 공급된다.
트랜지스터(863)는 바이어스 트랜지스터이고, 정전류원의 기능을 가진다. 바이어스 전위인 전위(Vbias)를 트랜지스터(863)의 게이트에 공급할 수 있다.
트랜지스터(862) 및 트랜지스터(863)는 소스 폴로어 회로(867)를 형성한다. 배선 저항 또는 기생 용량 등으로 인한 신호 감쇠 등이 레지스터 회로(SR) 내부에서 일어나더라도, 시프트 레지스터 회로(SR)의 소스 폴로어 회로(867)는 신호(FO)의 전위가 신호 감쇠 등으로 인하여 저하되는 것을 방지할 수 있다. 이에 의하여 표시 장치(810)의 동작 속도가 빨라진다. 또한 소스 폴로어 회로(867)는, 회로가 버퍼의 기능을 가지기만 하면 다른 회로와 바꿔도 좋다.
<영역(823)의 구조예>
도 19는, 게이트 드라이버 회로(821) 및 소스 드라이버 회로(822)가 서로 중첩되는 영역(823)의 구조예를 도시한 것이다. 도 19에 도시된 바와 같이 영역(823)에서, 게이트 드라이버 회로(821)의 구성 요소를 포함하는 영역 및 소스 드라이버 회로(822)의 구성 요소를 포함하는 영역은 일정한 규칙적인 패턴으로 배열된다. 도 19는, 게이트 드라이버 회로(821)의 구성 요소로서의 트랜지스터(871), 및 소스 드라이버 회로(822)의 구성 요소로서의 트랜지스터(872)를 나타낸 것이다.
도 19는, 게이트 드라이버 회로(821)의 구성 요소를 포함하는 영역이 첫 번째 행 및 3번째 행에 제공되고, 소스 드라이버 회로(822)의 구성 요소를 포함하는 영역이 2번째 행 및 4번째 행에 제공되는 경우에 대하여 도시한 것이다. 영역(823)에서는, 더미 소자가 게이트 드라이버 회로(821)의 구성 요소를 포함하는 영역들 사이에 제공된다. 더미 소자가 소스 드라이버 회로(822)의 구성 요소를 포함하는 영역들 사이에 제공된다. 도 19는, 더미 소자로서 4개의 더미 트랜지스터(873)가 트랜지스터(871 및 872) 각각의 사방에 제공되는 영역(823)의 구조예를 도시한 것이다.
영역(823)에 더미 트랜지스터(873) 등의 더미 소자가 제공되는 경우, 더미 소자는 불순물을 흡수할 수 있고, 트랜지스터(871 및 872) 등에 불순물이 확산이 되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 트랜지스터(871 및 872) 등의 신뢰성을 높일 수 있어, 표시 장치(810)의 신뢰성이 높아진다. 도 19에서, 트랜지스터(871), 트랜지스터(872), 및 더미 트랜지스터(873)는 매트릭스로 배열되지만, 이들은 반드시 매트릭스로 배열될 필요는 없다.
도 20은, 영역(823)의 일부인 영역(870)의 구조예를 도시한 상면도이다. 도 19 및 도 20에 도시된 바와 같이, 영역(870)에서는, 하나의 트랜지스터(871), 하나의 트랜지스터(872), 및 2개의 더미 트랜지스터(873)가 제공된다. 도 20에 도시된 바와 같이, 트랜지스터(871)는 채널 형성 영역(110), 소스 영역(111), 및 드레인 영역(112)을 포함한다. 트랜지스터(871)는 채널 형성 영역(110)과 중첩되는 영역을 가지는 게이트 전극(113)도 포함한다.
또한 도 20에는 게이트 절연체 등의 구성 요소는 도시하지 않았다. 도 20에서, 채널 형성 영역, 소스 영역, 및 드레인 영역은 명확히 분리된 영역으로서 도시하지 않았다.
개구(114)는 소스 영역(111)에 제공되고, 소스 영역(111)은 개구(114)를 통하여 배선(115)과 전기적으로 접속된다. 개구(116)는 드레인 영역(112)에 제공되고, 드레인 영역(112)은 개구(116)를 통하여 배선(117)과 전기적으로 접속된다.
개구(118)는 게이트 전극(113)에 제공되고, 게이트 전극(113)은 개구(118)를 통하여 배선(121)과 전기적으로 접속된다. 개구(119)는 배선(115)에 제공되고, 배선(115)은 개구(119)를 통하여 배선(122)과 전기적으로 접속된다. 개구(120)는 배선(117)에 제공되고, 배선(117)은 개구(120)를 통하여 배선(123)과 전기적으로 접속된다. 바꿔 말하면, 소스 영역(111)은 배선(115)을 통하여 배선(122)과 전기적으로 접속되고, 드레인 영역(112)은 배선(117)을 통하여 배선(123)과 전기적으로 접속된다.
트랜지스터(872)는 채널 형성 영역(130), 소스 영역(131), 및 드레인 영역(132)을 포함한다. 트랜지스터(872)는 채널 형성 영역(130)과 중첩되는 영역을 가지는 게이트 전극(133)도 포함한다.
개구(134)는 소스 영역(131)에 제공되고, 소스 영역(131)은 개구(134)를 통하여 배선(135)과 전기적으로 접속된다. 개구(136)는 드레인 영역(132)에 제공되고, 드레인 영역(132)은 개구(136)를 통하여 배선(137)과 전기적으로 접속된다.
개구(138)는 게이트 전극(133)에 제공되고, 게이트 전극(133)은 개구(138)를 통하여 배선(141)과 전기적으로 접속된다. 개구(139)는 배선(135)에 제공되고, 배선(135)은 개구(139)를 통하여 배선(142)과 전기적으로 접속된다. 개구(140)는 배선(137)에 제공되고, 배선(137)은 개구(140)를 통하여 배선(143)과 전기적으로 접속된다. 바꿔 말하면, 소스 영역(131)은 배선(135)을 통하여 배선(142)과 전기적으로 접속되고, 드레인 영역(132)은 배선(137)을 통하여 배선(143)과 전기적으로 접속된다.
또한 채널 형성 영역(110) 및 채널 형성 영역(130)은 하나의 층에 제공할 수 있다. 소스 영역(111) 및 드레인 영역(112)은 소스 영역(131) 및 드레인 영역(132)과 같은 층에 제공할 수 있다. 게이트 전극(113) 및 게이트 전극(133)은 하나의 층에 제공할 수 있다. 배선(115 및 117) 및 배선(135 및 137)은 하나의 층에 제공할 수 있다. 즉, 트랜지스터(871) 및 트랜지스터(872)는 하나의 층에 제공할 수 있다. 이로써, 트랜지스터(871) 및 트랜지스터(872)를 상이한 층에 제공하는 경우보다 표시 장치(810)의 제작 공정을 간략화할 수 있어, 표시 장치(810)가 저렴해진다.
게이트 드라이버 회로(821)에 포함되는 트랜지스터(871)와 전기적으로 접속되는 배선(121 내지 123)은 하나의 층에 제공된다. 소스 드라이버 회로(822)에 포함되는 트랜지스터(872)와 전기적으로 접속되는 배선(141 내지 143)은 하나의 층에 제공된다. 배선(121 내지 123)은 배선(141 내지 143)이 제공되는 층과 상이한 층에 제공된다. 상술한 식으로, 게이트 드라이버 회로(821)의 구성 요소인 트랜지스터(871)와, 소스 드라이버 회로(822)의 구성 요소인 트랜지스터(872) 사이의 전기적인 단락을 억제할 수 있다. 따라서, 게이트 드라이버 회로(821)와 소스 드라이버 회로(822)가 서로 명확히 분리되지 않고 중첩되는 영역을 가지는 경우에도, 게이트 드라이버 회로(821) 및 소스 드라이버 회로(822)의 오작동을 억제할 수 있다. 결과적으로, 표시 장치(810)의 신뢰성을 높일 수 있다.
본 명세서 등에서는, "A와 같은 층"이라는 표현은 예를 들어 A와 같은 단계에서 형성되고 A와 같은 재료를 포함하는 층을 뜻한다.
도 20은 배선(141 내지 143)이 배선(121 내지 123) 상방에 제공되는 구조를 도시한 것이지만, 배선(141 내지 143)은 배선(121 내지 123) 하방에 제공되어도 좋다.
도 20은, 배선(121 내지 123)이 수평 방향으로 연장되고 배선(141 내지 143)이 수직 방향으로 연장되는 구조를 도시한 것이지만, 본 발명의 일 형태는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 배선(121 내지 123)이 수직 방향으로 연장되어도 좋고, 배선(141 내지 143)이 수평 방향으로 연장되어도 좋다. 또는 배선(121 내지 123) 및 배선(141 내지 143)이 모두 수평 방향 또는 수직 방향으로 연장되어도 좋다.
더미 트랜지스터(873)는 반도체(151) 및 도전체(152)를 포함한다. 도전체(152)는 반도체(151)와 중첩되는 영역을 포함한다. 반도체(151)는 트랜지스터(871) 및 트랜지스터(872)의 채널 형성 영역과 같은 층에 형성될 수 있다. 도전체(152)는 트랜지스터(871) 및 트랜지스터(872)의 게이트 전극과 같은 층에 형성될 수 있다. 또한 더미 트랜지스터(873)에서는, 반도체(151) 및 도전체(152) 중 한쪽을 생략하여도 좋다.
반도체(151) 및 도전체(152)를 다른 배선 등으로부터 전기적으로 분리시킬 수 있다. 반도체(151) 및/또는 도전체(152)에 정전위를 공급하여도 좋다. 예를 들어 접지 전위를 공급하여도 좋다.
<화소(834)의 구조예>
도 21의 (A) 내지 (E)는 표시 장치(810)에 제공되는 화소(834)에 의하여 나타내어지는 색에 대하여 설명하는 도면이다. 도 21의 (A)에 도시된 바와 같이, 표시 장치(810)는 적색의 광(R)을 방출하는 기능을 가지는 화소(834), 녹색의 광(G)을 방출하는 기능을 가지는 화소(834), 및 청색의 광(B)을 방출하는 기능을 가지는 화소(834)를 포함할 수 있다. 또는 도 21의 (B)에 도시된 바와 같이, 표시 장치(810)는 시안색의 광(C)을 방출하는 기능을 가지는 화소(834), 마젠타색의 광(M)을 방출하는 기능을 가지는 화소(834), 및 황색의 광(Y)을 방출하는 기능을 가지는 화소(834)를 포함하여도 좋다.
또는 도 21의 (C)에 도시된 바와 같이, 표시 장치(810)는 적색의 광(R)을 방출하는 기능을 가지는 화소(834), 녹색의 광(G)을 방출하는 기능을 가지는 화소(834), 청색의 광(B)을 방출하는 기능을 가지는 화소(834), 및 백색의 광(W)을 방출하는 기능을 가지는 화소(834)를 포함하여도 좋다. 또는 도 21의 (D)에 도시된 바와 같이, 표시 장치(810)는 적색의 광(R)을 방출하는 기능을 가지는 화소(834), 녹색의 광(G)을 방출하는 기능을 가지는 화소(834), 청색의 광(B)을 방출하는 기능을 가지는 화소(834), 및 황색의 광(Y)을 방출하는 기능을 가지는 화소(834)를 포함하여도 좋다. 또는 도 21의 (E)에 도시된 바와 같이, 표시 장치(810)는 시안색의 광(C)을 방출하는 기능을 가지는 화소(834), 마젠타색의 광(M)을 방출하는 기능을 가지는 화소(834), 황색의 광(Y)을 방출하는 기능을 가지는 화소(834), 및 백색의 광(W)을 방출하는 기능을 가지는 화소(834)를 포함하여도 좋다.
도 21의 (C) 및 (E)에 도시된 바와 같이, 표시 장치(810)에 백색의 광(W)을 방출하는 기능을 가지는 화소(834)를 제공함으로써, 표시되는 화상의 휘도를 높일 수 있다. 또한 도 21의 (D) 등에 도시된 바와 같이, 화소(834)에 의하여 나타내어지는 색의 수를 늘림으로써, 중간색의 재현성을 높이고 표시 품질을 향상시킬 수 있다.
도 21의 (F)에 도시된 바와 같이, 표시 장치(810)는 적색의 광(R)을 방출하는 기능을 가지는 화소(834), 녹색의 광(G)을 방출하는 기능을 가지는 화소(834), 및 청색의 광(B)을 방출하는 기능을 가지는 화소(834)에 더하여, 적외광(IR)을 방출하는 기능을 가지는 화소(834)를 포함하여도 좋다. 또는 도 21의 (G)에 도시된 바와 같이, 표시 장치(810)는 시안색의 광(C)을 방출하는 기능을 가지는 화소(834), 마젠타색의 광(M)을 방출하는 기능을 가지는 화소(834), 및 황색의 광(Y)을 방출하는 기능을 가지는 화소(834)에 더하여, 적외광(IR)을 방출하는 기능을 가지는 화소(834)를 포함하여도 좋다. 또는 표시 장치(810)는 도 21의 (F) 또는 (G)에 도시된 화소(834)에 더하여 백색의 광(W)을 방출하는 기능을 가지는 화소(834)를 포함하여도 좋다.
도 22의 (A) 및 (B)는 화소(834)의 구성예를 각각 도시한 회로도이다. 도 22의 (A)에 도시된 구성을 가지는 화소(834)는 트랜지스터(552), 트랜지스터(554), 용량 소자(562), 및 발광 소자(572)를 포함한다. 발광 소자(572)로서, 예를 들어 일렉트로루미네선스를 이용하는 EL 소자를 사용할 수 있다. EL 소자는 한 쌍의 전극 사이에 발광성 화합물을 포함한 층(이하, EL층이라고도 함)을 포함한다. 한 쌍의 전극 사이에서 EL 소자의 문턱 전압보다 큰 전위차를 발생시키면, EL층에 양극 측으로부터 정공이 주입되고, EL층에 음극 측으로부터 전자가 주입된다. 주입된 전자와 정공은 EL층에서 재결합되고, EL층에 포함되는 발광 물질이 광을 방출한다.
EL 소자는 발광 재료가 유기 화합물인지 아니면 무기 화합물인지에 따라 분류된다. 일반적으로, 전자(前者)를 유기 EL 소자라고 하고, 후자를 무기 EL 소자라고 한다.
유기 EL 소자에서는, 전압을 인가함으로써, 한쪽 전극으로부터 EL층에 전자가 주입되고, 다른 쪽 전극으로부터 EL층에 정공이 주입된다. 다음으로, 캐리어(전자 및 정공)가 재결합됨으로써, 발광성 유기 화합물이 여기된다. 발광성 유기 화합물은 들뜬 상태로부터 기저 상태로 되돌아감으로써 광을 방출한다. 이러한 메커니즘 때문에, 이 발광 소자를 전류 여기형 발광 소자라고 한다.
발광성 화합물에 더하여, EL층은 정공 주입성이 높은 물질, 정공 수송성이 높은 물질, 정공 블로킹 재료, 전자 수송성이 높은 물질, 전자 주입성이 높은 물질, 및 바이폴러성을 가지는 물질(전자 수송성 및 정공 수송성이 높은 물질) 등 중 임의의 것을 더 포함하여도 좋다.
EL층은 증착법(진공 증착법을 포함함), 전사법(transfer method), 인쇄법, 잉크젯법, 또는 도포법 등에 의하여 형성할 수 있다.
무기 EL 소자는 그 디바이스 구조에 따라, 분산형 무기 EL 소자 및 박막형 무기 EL 소자로 분류된다. 분산형 무기 EL 소자는 발광 재료의 입자를 바인더 내로 분산시킨 발광층을 포함하고, 그 발광 메커니즘은 도너 준위와 억셉터 준위를 이용하는 도너-억셉터 재결합형 발광이다. 박막형 무기 EL 소자는 발광층을 유전체층들 사이에 위치시키고, 이들을 전극들 사이에 더 위치시키는 구조를 가지고, 그 발광 메커니즘은 금속 이온의 내각(inner-shell) 전자 전이(electron transition)를 이용하는 국재(局在)형 발광이다.
발광 소자로부터 방출되는 광을 추출하기 위해서는, 한 쌍의 전극 중 적어도 한쪽이 투명할 필요가 있다. 트랜지스터와 함께 기판 위에 형성된 발광 소자는, 방출된 광을 상기 기판과는 반대쪽의 면을 통하여 추출하는 톱 이미션형 구조, 방출된 광을 기판 측의 면을 통하여 추출하는 보텀 이미션형 구조, 및 방출된 광을 양측으로부터 추출하는 듀얼 이미션형 구조 중 임의의 것을 가질 수 있다.
또한 발광 소자(572) 외의 발광 소자로서, 발광 소자(572)와 비슷한 소자를 사용할 수 있다.
트랜지스터(552)의 소스 및 드레인 중 한쪽은 배선(832)과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(552)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽은 용량 소자(562)의 한쪽 전극 및 트랜지스터(554)의 게이트와 전기적으로 접속된다. 용량 소자(562)의 다른 쪽 전극은 배선(835a)과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(552)의 게이트는 배선(831)과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(554)의 소스 및 드레인 중 한쪽은 배선(835a)과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(554)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽은 발광 소자(572)의 한쪽 전극과 전기적으로 접속된다. 발광 소자(572)의 다른 쪽 전극은 배선(835b)과 전기적으로 접속된다. 전위(VSS)는 배선(835a)에 공급되고, 전위(VDD)는 배선(835b)에 공급된다. 배선(835a) 및 배선(835b)은 전원선으로서 기능한다.
도 22의 (A)에 도시된 구성을 가지는 화소(834)에서는, 트랜지스터(554)의 게이트에 공급되는 전위에 따라 발광 소자(572)를 흐르는 전류가 제어됨으로써 발광 소자(572)로부터 방출되는 광의 휘도가 제어된다.
도 22의 (B)에는, 도 22의 (A)의 화소(834)와 상이한 구성을 도시하였다. 도 22의 (B)에 도시된 구성을 가지는 화소(834)에서, 트랜지스터(552)의 소스 및 드레인 중 한쪽은 배선(832)과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(552)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽은 용량 소자(562)의 한쪽 전극 및 트랜지스터(554)의 게이트와 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(552)의 게이트는 배선(831)과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(554)의 소스 및 드레인 중 한쪽은 배선(835a)과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(554)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽은 용량 소자(562)의 다른 쪽 전극, 그리고 발광 소자(572)의 한쪽 전극과 전기적으로 접속된다. 발광 소자(572)의 다른 쪽 전극은 배선(835b)과 전기적으로 접속된다. 전위(VDD)는 배선(835a)에 공급되고, 전위(VSS)는 배선(835b)에 공급된다.
도 23의 (A)는, 메모리를 포함하는 점에서 도 22의 (A) 및 (B)의 구성을 가지는 화소(834)와는 상이한 화소(834)의 구성예를 도시한 것이다. 도 23의 (A)의 구성을 가지는 화소(834)는 트랜지스터(511), 트랜지스터(513), 트랜지스터(521), 용량 소자(515), 용량 소자(517), 및 발광 소자(572)를 포함한다. 화소(834)에는, 배선(831_1) 및 배선(831_2)이 주사선으로서 기능하는 배선(831)으로서 전기적으로 접속되고, 배선(832_1) 및 배선(832_2)이 데이터선으로서 기능하는 배선(832)으로서 전기적으로 접속된다.
트랜지스터(511)의 소스 및 드레인 중 한쪽은 배선(832_1)과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(511)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽은 용량 소자(515)의 한쪽 전극과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(511)의 게이트는 배선(831_1)과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(513)의 소스 및 드레인 중 한쪽은 배선(832_2)과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(513)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽은 용량 소자(515)의 다른 쪽 전극과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(513)의 게이트는 배선(831_2)과 전기적으로 접속된다. 용량 소자(515)의 다른 쪽 전극은 용량 소자(517)의 한쪽 전극과 전기적으로 접속된다. 용량 소자(517)의 한쪽 전극은 트랜지스터(521)의 게이트와 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(521)의 소스 및 드레인 중 한쪽은 발광 소자(572)의 한쪽 전극과 전기적으로 접속된다. 용량 소자(517)의 다른 쪽 전극은 배선(535)과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(521)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽은 배선(537)과 전기적으로 접속된다. 발광 소자(572)의 다른 쪽 전극은 배선(539)과 전기적으로 접속된다.
본 명세서 등에서, 발광 소자에 공급되는 전압은 상기 발광 소자의 한쪽 전극에 공급되는 전위와, 상기 발광 소자의 다른 쪽 전극에 공급되는 전위의 차이를 나타낸다.
트랜지스터(511)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽, 그리고 용량 소자(515)의 한쪽 전극이 서로 전기적으로 접속되는 노드를 노드(N1)라고 한다. 트랜지스터(513)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽, 용량 소자(517)의 한쪽 전극, 그리고 트랜지스터(521)의 게이트가 서로 전기적으로 접속되는 노드를 노드(N2)라고 한다. 도 23의 (A)에서, 용량 소자(517), 트랜지스터(521), 및 발광 소자(572)로 구성되는 회로를 회로(401)라고 한다.
배선(535)은 예를 들어 표시 장치(810)에 제공되는 모든 화소(834)로 공유될 수 있다. 이 경우, 배선(535)에 공급되는 전위를 공통 전위로 한다. 정전위는 배선(537) 및 배선(539)에 공급될 수 있다. 예를 들어 고전위를 배선(537)에 공급할 수 있고, 저전위를 배선(539)에 공급할 수 있다. 배선(537 및 539)은 전원선으로서 기능한다.
트랜지스터(521)는 발광 소자(572)에 공급되는 전류를 제어하는 기능을 가진다. 용량 소자(517)는 유지 용량 소자로서 기능한다. 용량 소자(517)는 생략하여도 좋다.
또한 도 23의 (A)는, 발광 소자(572)의 양극이 트랜지스터(521)와 전기적으로 접속되는 구성을 도시한 것이지만, 트랜지스터(521)는 음극과 전기적으로 접속되어도 좋다. 이 경우, 배선(537)의 전위의 값 및 배선(539)의 전위의 값을 적절히 변경할 수 있다.
화소(834)에서, 트랜지스터(511)를 오프로 함으로써, 노드(N1)의 전위가 유지될 수 있다. 트랜지스터(513)를 오프로 함으로써, 노드(N2)의 전위가 유지될 수 있다. 또한 트랜지스터(513)를 오프로 하고 나서, 트랜지스터(511)를 통하여 노드(N1)에 소정의 전위를 기록함으로써, 용량 소자(515)를 통한 용량 결합에 의하여, 노드(N1)의 전위의 변화에 따라 노드(N2)의 전위를 변화시킬 수 있다.
채널 형성 영역에 금속 산화물을 포함하는 트랜지스터(이하, OS 트랜지스터라고도 함)는 트랜지스터(511 및 513)로서 사용할 수 있다. 금속 산화물은 2eV 이상 또는 2.5eV 이상의 밴드 갭을 가질 수 있다. 따라서, OS 트랜지스터는 오프 상태에서, 매우 낮은 누설 전류(오프 상태 전류)를 나타낸다. 따라서, 트랜지스터(511 및 513)로서 OS 트랜지스터를 사용함으로써, 노드(N1 및 N2)의 전위가 장시간 동안 유지될 수 있다.
금속 산화물은, 예를 들어 In-M-Zn 산화물(원소 M은 알루미늄, 갈륨, 이트륨, 주석, 구리, 바나듐, 베릴륨, 붕소, 타이타늄, 철, 니켈, 저마늄, 지르코늄, 몰리브데넘, 란타넘, 세륨, 네오디뮴, 하프늄, 탄탈럼, 텅스텐, 및 마그네슘 등 중 하나 이상)로 할 수 있다. 특히, 알루미늄, 갈륨, 이트륨, 또는 주석을 원소 M에 사용하는 것이 바람직하다. 또는 산화 인듐, 산화 아연, In-Ga 산화물, In-Zn 산화물, Ga-Zn 산화물, 또는 산화 갈륨을 금속 산화물로서 사용하여도 좋다.
[화소(834)의 동작 방법의 예]
다음으로, 도 23의 (A)의 구성을 가지는 화소(834)의 동작 방법의 예에 대하여, 도 23의 (B)를 참조하여 설명한다. 도 23의 (B)는 도 23의 (A)의 구성을 가지는 화소(834)의 동작의 타이밍 차트이다. 또한 설명을 간략화하기 위하여, 여기서는 예를 들어 배선 저항 등의 각종 저항, 트랜지스터 또는 배선 등의 기생 용량, 그리고 트랜지스터의 문턱 전압의 영향은 고려하지 않는다.
도 23의 (B)에 나타낸 동작에서는, 1프레임 기간을 기간 T1과 기간 T2로 나눈다. 기간 T1은 노드(N2)에 전위를 기록하는 기간이고, 기간 T2는 노드(N1)에 전위를 기록하는 기간이다.
기간 T1에서는, 배선(831_1) 및 배선(831_2)의 양쪽에 트랜지스터를 온으로 하는 전위를 공급한다. 또한 배선(832_1)에는 고정 전위인 전위(Vref)를 공급하고, 배선(832_2)에는 전위(Vw)를 공급한다.
노드(N1)에는 트랜지스터(511)를 통하여 배선(832_1)으로부터 전위(Vref)가 공급된다. 노드(N2)에는 트랜지스터(513)를 통하여 배선(832_2)으로부터 전위(Vw)가 공급된다. 따라서 용량 소자(515)에는 전위차(Vw-Vref)가 유지된다.
이어서, 기간 T2에서는, 배선(831_1)에 트랜지스터(511)를 온으로 하는 전위를 공급하고, 배선(831_2)에 트랜지스터(513)를 오프로 하는 전위를 공급한다. 전위(Vdata)를 배선(832_1)에 공급하고, 소정의 정전위를 배선(832_2)에 공급한다. 또한 배선(832_2)의 전위를 부유 상태로 하여도 좋다.
노드(N1)에는 트랜지스터(511)를 통하여 전위(Vdata)가 공급된다. 이때 용량 소자(515)를 통한 용량 결합에 의하여 전위(Vdata)에 따라 노드(N2)의 전위가 전위(dV)만큼 변화된다. 즉 회로(401)에는 전위(Vw)와 전위(dV)의 합인 전위가 입력된다. 또한 도 23의 (B)에서는 전위(dV)가 양의 값을 가지는 것으로 나타내었지만, 전위(dV)는 음의 값을 가져도 좋다. 즉, 전위(Vdata)가 전위(Vref)보다 낮아도 좋다.
여기서 전위(dV)는 용량 소자(515)의 용량과 회로(401)의 용량에 의하여 대략 결정된다. 용량 소자(515)의 용량이 회로(401)의 용량보다 충분히 큰 경우, 전위(dV)는 전위차(Vdata-Vref)와 가까워진다.
상술한 바와 같이, 화소(834)는 2종류의 데이터 신호를 조합하여, 노드(N2)에 공급되는 전위를 생성할 수 있어, 화소 어레이(833)에 표시되는 화상을 화소(834)의 내부에서 보정할 수 있다. 여기서, 2종류의 데이터 신호 중 한쪽을 상술한 화상 신호로 할 수 있고, 다른 쪽을 예를 들어 보정 신호로 할 수 있다. 예를 들어 기간 T1에서 보정 신호에 대응하는 전위(Vw)를 노드(N2)에 공급하고 나서, 기간 T2에서 화상 신호에 대응하는 전위(Vdata)를 노드(N1)에 공급하는 경우, 보정 신호에 의하여 보정된 화상 신호에 의거한 화상을 화소 어레이(833)에 표시시킬 수 있다. 또한 화상 신호뿐만 아니라 보정 신호 등도 표시 장치(810)에 포함되는 소스 드라이버 회로(822)에 의하여 생성할 수 있다.
도 23의 (A)의 구성을 가지는 화소(834)에서는, 노드(N2)의 전위를 배선(832_1 및 832_2)에 공급될 수 있는 최대 전위보다 높게 설정할 수 있다. 따라서, 높은 전압을 발광 소자(572)에 공급할 수 있다. 구체적으로, 예를 들어 배선(537)의 전위를 높게 설정할 수 있다. 따라서, 발광 소자(572)가 유기 EL 소자인 경우, 발광 소자에는 후술하는 탠덤 구조를 적용할 수 있다. 이에 의하여, 발광 소자(572)의 전류 효율 및 외부 양자 효율이 높아진다. 따라서, 휘도가 높은 화상을 표시 장치(810)에 표시할 수 있다. 또한 표시 장치(810)의 소비 전력을 저감시킬 수 있다.
또한 화소의 구성은 도 23의 (A)에 도시된 구성에 한정되지 않고, 트랜지스터 또는 용량 소자 등을 추가하여도 좋다. 예를 들어 하나의 트랜지스터 및 하나의 용량 소자를 도 23의 (A)의 구성에 추가하면, 전위를 유지할 수 있는 3개의 노드를 제공할 수 있다. 즉, 화소(834)는 노드(N1) 및 노드(N2)에 더하여, 전위를 유지할 수 있는 다른 노드를 가질 수 있다. 따라서, 노드(N2)의 전위를 더 높일 수 있다. 이에 의하여, 더 많은 양의 전류가 발광 소자(572)를 흐를 수 있다.
도 24의 (A) 내지 (E)는 도 23의 (A)와 상이한 회로(401)의 구성예를 도시한 것이다. 도 23의 (A)에 도시된 구성을 가지는 회로(401)와 마찬가지로, 도 24의 (A)에 도시된 구성을 가지는 회로(401)는 용량 소자(517), 트랜지스터(521), 및 발광 소자(572)를 포함한다.
도 24의 (A)에 도시된 구성을 가지는 회로(401)에서, 트랜지스터(521)의 게이트 및 용량 소자(517)의 한쪽 전극은 노드(N2)와 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(521)의 소스 및 드레인 중 한쪽은 배선(537)과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(521)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽은 용량 소자(517)의 다른 쪽 전극과 전기적으로 접속된다. 용량 소자(517)의 다른 쪽 전극은 발광 소자(572)의 한쪽 전극과 전기적으로 접속된다. 발광 소자(572)의 다른 쪽 전극은 배선(539)과 전기적으로 접속된다.
도 23의 (A)에 도시된 구성을 가지는 회로(401)와 마찬가지로, 도 24의 (B)에 도시된 구성을 가지는 회로(401)는 용량 소자(517), 트랜지스터(521), 및 발광 소자(572)를 포함한다.
도 24의 (B)에 도시된 구성을 가지는 회로(401)에서, 트랜지스터(521)의 게이트 및 용량 소자(517)의 한쪽 전극은 노드(N2)와 전기적으로 접속된다. 발광 소자(572)의 한쪽 전극은 배선(537)과 전기적으로 접속된다. 발광 소자(572)의 다른 쪽 전극은 트랜지스터(521)의 소스 및 드레인 중 한쪽과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(521)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽은 용량 소자(517)의 다른 쪽 전극과 전기적으로 접속된다. 용량 소자(517)의 다른 쪽 전극은 배선(539)과 전기적으로 접속된다.
도 24의 (C)는 도 24의 (A)의 회로(401)에 트랜지스터(525)를 추가한 회로(401)의 구성예를 도시한 것이다. 트랜지스터(525)의 소스 및 드레인 중 한쪽은 트랜지스터(521)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽, 그리고 용량 소자(517)의 다른 쪽 전극과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(525)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽은 발광 소자(572)의 한쪽 전극과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(525)의 게이트는 배선(541)과 전기적으로 접속된다. 배선(541)은 트랜지스터(525)의 도통을 제어하는 주사선의 기능을 가진다.
도 24의 (C)에 도시된 구성을 가지는 회로(401)를 포함하는 화소(834)에서는, 노드(N2)의 전위가 트랜지스터(521)의 문턱 전압보다 높아지는 경우에도, 트랜지스터(525)를 온으로 하지 않는 한, 발광 소자(572)에 전류가 흐르지 않는다. 따라서, 표시 장치(810)의 오작동을 억제할 수 있다
도 24의 (D)는 도 24의 (C)의 회로(401)에 트랜지스터(527)를 추가한 회로(401)의 구성예를 도시한 것이다. 트랜지스터(527)의 소스 및 드레인 중 한쪽은 트랜지스터(521)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(527)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽은 배선(543)과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(527)의 게이트는 배선(545)과 전기적으로 접속된다. 배선(545)은 트랜지스터(527)의 도통을 제어하는 주사선의 기능을 가진다.
배선(543)은 기준 전위 등 특정 전위의 공급원과 전기적으로 접속될 수 있다. 즉, 배선(543)은 전원선의 기능을 가진다. 배선(543)으로부터 트랜지스터(521)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽으로 특정 전위를 공급함으로써, 화소(834)에 화상 신호를 안정적으로 기록할 수 있다.
배선(543)은 회로(520)와 전기적으로 접속될 수 있다. 회로(520)는 특정 전위의 공급원의 기능, 트랜지스터(521)의 전기적 특성을 취득하는 기능, 및 보정 신호를 생성하는 기능 중 적어도 하나를 가질 수 있다.
도 24의 (E)에 도시된 구성을 가지는 회로(401)는 용량 소자(517), 트랜지스터(521), 트랜지스터(529), 및 발광 소자(572)를 포함한다.
도 24의 (E)에 도시된 구성을 가지는 회로(401)에서, 트랜지스터(521)의 게이트 및 용량 소자(517)의 한쪽 전극은 노드(N2)와 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(521)의 소스 및 드레인 중 한쪽은 배선(537)과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(529)의 소스 및 드레인 중 한쪽은 배선(543)과 전기적으로 접속된다.
용량 소자(517)의 다른 쪽 전극은 트랜지스터(521)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(521)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽은 트랜지스터(529)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(529)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽은 발광 소자(572)의 한쪽 전극과 전기적으로 접속된다.
트랜지스터(529)의 게이트는 배선(831_1)과 전기적으로 접속된다. 발광 소자(572)의 다른 쪽 전극은 배선(539)과 전기적으로 접속된다.
<표시 장치의 구조예 2>
도 25는, 화소(834)가 도 23의 (A)에 도시된 구성을 가지는 표시 장치(810)의 구조예를 도시한 블록도이다. 도 25에 도시된 구조를 가지는 표시 장치(810)에서는, 도 8에 도시된 표시 장치(810)의 구성 요소에 더하여, 디멀티플렉서 회로(824)가 제공된다. 예를 들어 도 25에 도시된 바와 같이, 층(820)에 디멀티플렉서 회로(824)를 제공할 수 있다. 또한 디멀티플렉서 회로(824)의 수는 예를 들어, 화소 어레이(833)에 배열된 화소(834)의 열과 같은 수로 할 수 있다.
게이트 드라이버 회로(821)는 배선(831-1)을 통하여 화소(834)와 전기적으로 접속된다. 게이트 드라이버 회로(821)는 배선(831-2)을 통하여 화소(834)와 전기적으로 접속된다. 배선(831-1) 및 배선(831-2)은 주사선으로서 기능한다.
소스 드라이버 회로(822)는 디멀티플렉서 회로(824)의 입력 단자와 전기적으로 접속된다. 디멀티플렉서 회로(824)의 제 1 출력 단자는 배선(832-1)을 통하여 화소(834)와 전기적으로 접속된다. 디멀티플렉서 회로(824)의 제 2 출력 단자는 배선(832-2)을 통하여 화소(834)와 전기적으로 접속된다. 배선(832-1) 및 배선(832-2)은 데이터선으로서 기능한다.
또한 소스 드라이버 회로(822) 및 디멀티플렉서 회로(824)를 통틀어 소스 드라이버 회로라고 하여도 좋다. 바꿔 말하면, 디멀티플렉서 회로(824)는 소스 드라이버 회로(822)에 포함되어도 좋다.
도 25의 구조를 가지는 표시 장치(810)에서, 소스 드라이버 회로(822)는 화상 신호(S1) 및 화상 신호(S2)를 생성하는 기능을 가진다. 디멀티플렉서 회로(824)는 배선(832-1)을 통하여 화소(834)에 화상 신호(S1)를 공급하는 기능, 및 배선(832-2)을 통하여 화소(834)에 화상 신호(S2)를 공급하는 기능을 가진다. 여기서 도 25의 구조를 가지는 표시 장치(810)가 도 23의 (B)에 도시된 방법으로 동작하는 경우, 전위(Vdata)는 화상 신호(S1)에 대응하는 전위로 할 수 있고, 전위(VW)는 화상 신호(S2)에 대응하는 전위로 할 수 있다.
도 23의 (B)에 나타낸 바와 같이, 전위(VW)가 노드(N2)에 공급되고 나서, 전위(Vdata)가 노드(N1)에 공급되는 경우, 노드(N2)의 전위는 Vw+dV가 된다. 여기서, 전위(dV)는 상술한 바와 같이 전위(Vdata)에 대응한다. 그 결과, 화상 신호(S1)를 화상 신호(S2)에 추가할 수 있다. 즉, 화상 신호(S1)를 화상 신호(S2)에 중첩시킬 수 있다.
화상 신호(S1)에 대응하는 전위(Vdata)의 레벨 및 화상 신호(S2)에 대응하는 전위(VW)의 레벨은, 예를 들어 소스 드라이버 회로(822)의 내전압에 의하여 제한된다. 이에 의하여, 화상 신호(S1)와 화상 신호(S2)를 중첩시킴으로써, 소스 드라이버 회로(822)가 출력할 수 있는 전위보다 높은 전위를 가지는 화상 신호에 대응하는 화상을 화소 어레이(833)에 표시시킬 수 있다. 따라서 발광 소자(572)에 대량의 전류가 흐를 수 있어, 화소 어레이(833)는 휘도가 높은 화상을 표시할 수 있다. 또한 화소 어레이(833)가 표시할 수 있는 화상의 휘도의 폭인 다이내믹 레인지를 확대할 수 있다.
화상 신호(S1)에 대응하는 화상과 화상 신호(S2)에 대응하는 화상은 서로 같아도 좋고, 달라도 좋다. 화상 신호(S1)에 대응하는 화상과 화상 신호(S2)에 대응하는 화상이 같은 경우, 화소 어레이(833)는 화상 신호(S1) 및 화상 신호(S2) 중 어느 한쪽에 대응하는 화상의 휘도보다 휘도가 높은 화상을 표시할 수 있다.
도 26은, 화상 신호(S1)에 대응하는 화상(P1)이 문자만 포함하고, 화상 신호(S2)에 대응하는 화상(P2)은 그림 및 문자를 포함하는 경우를 나타낸 것이다. 이 경우, 화상(P1)과 화상(P2)을 서로 중첩시키면 문자의 휘도를 높일 수 있어, 예를 들어 문자를 강조할 수 있다. 도 23의 (B)에 도시된 바와 같이, 노드(N2)의 전위는 전위(VW)가 노드(N2)에 기록된 후에 전위(Vdata)에 따라 변화되기 때문에, 화상 신호(S2)에 대응하는 전위(VW)를 재기록하기 위해서는 화상 신호(S1)의 전위(Vdata)를 다시 기록할 필요가 있다. 한편, 전위(Vdata)를 재기록하기 위해서는, 도 23의 (B)에 나타낸 시각 T1에서 노드(N2)에 기록된 전하가 트랜지스터(513) 등을 통하여 누설되지 않고 유지되는 한, 전위(VW)를 재기록할 필요는 없다. 그러므로, 도 26에 도시된 경우에, 전위(Vdata)의 레벨을 조정함으로써 문자의 휘도를 제어할 수 있다.
여기서, 상술한 바와 같이 화상 신호(S2)에 대응하는 전위(VW)를 재기록하기 위해서는, 화상 신호(S1)에 대응하는 전위(Vdata)를 다시 기록할 필요가 있다. 한편, 전위(Vdata)를 재기록하기 위하여, 전위(VW)를 재기록할 필요는 없다. 그러므로, 화상(P2)은 화상(P1)보다 낮은 빈도로 재기록이 필요한 화상인 것이 바람직하다. 또한 화상(P1)은 문자만 포함하는 화상에 한정되지 않고, 화상(P2)은 그림 및 문자를 포함하는 화상에 한정되지 않는다.
<표시 장치의 단면 구조예>
도 27은 표시 장치(810)의 구조예를 도시한 단면도이다. 표시 장치(810)는 기판(701) 및 기판(705)을 포함한다. 기판(701)과 기판(705)은 실재(712)에 의하여 서로 접착되어 있다.
기판(701)으로서, 단결정 실리콘 기판 등의 단결정 반도체 기판을 사용할 수 있다. 또한 단결정 반도체 기판 외의 반도체 기판을 기판(701)으로서 사용하여도 좋다.
트랜지스터(441) 및 트랜지스터(601)는 기판(701)에 제공된다. 트랜지스터(441)는 회로(840)에 제공되는 트랜지스터로 할 수 있다. 트랜지스터(601)는 게이트 드라이버 회로(821)에 제공되는 트랜지스터 또는 소스 드라이버 회로(822)에 제공되는 트랜지스터로 할 수 있다. 즉, 트랜지스터(441) 및 트랜지스터(601)는 도 8 등에 도시된 층(820)에 제공할 수 있다.
트랜지스터(441)는 게이트 전극으로서 기능하는 도전체(443), 게이트 절연체로서 기능하는 절연체(445), 및 기판(701)의 일부로 형성되고, 채널 형성 영역을 포함하는 반도체 영역(447), 소스 영역 및 드레인 영역 중 한쪽으로서 기능하는 저저항 영역(449a), 그리고 소스 영역 및 드레인 영역 중 다른 쪽으로서 기능하는 저저항 영역(449b)을 포함한다. 트랜지스터(441)는 p채널 트랜지스터 또는 n채널 트랜지스터로 할 수 있다.
트랜지스터(441)는 소자 분리층(403)에 의하여 다른 트랜지스터와 전기적으로 분리되어 있다. 도 27은, 트랜지스터(441)와 트랜지스터(601)가 소자 분리층(403)에 의하여 서로 전기적으로 분리되어 있는 경우에 대하여 도시한 것이다. 소자 분리층(403)은 LOCOS(local oxidation of silicon)법 또는 STI(shallow trench isolation)법 등에 의하여 형성할 수 있다.
여기서 도 27에 도시된 트랜지스터(441)에서는, 반도체 영역(447)이 볼록 형상을 가진다. 또한 도전체(443)가 절연체(445)를 개재(介在)하여 반도체 영역(447)의 측면 및 상면을 덮도록 제공된다. 또한 도 27에는, 도전체(443)가 반도체 영역(447)의 측면을 덮는 상태를 도시하지 않았다. 도전체(443)에는, 일함수를 조정하는 재료가 사용될 수 있다.
트랜지스터(441)와 같이, 돌출된 반도체 영역을 가지는 트랜지스터는, 반도체 기판의 돌출부를 사용하기 때문에 핀(fin)형 트랜지스터라고 할 수 있다. 돌출부를 형성하기 위한 마스크로서 기능하는 절연체가 돌출부의 상면과 접하여 제공되어도 좋다. 도 27은 기판(701)의 일부를 가공함으로써 돌출부가 형성되는 구조를 도시한 것이지만, SOI 기판을 가공함으로써 볼록 형상을 가지는 반도체를 형성하여도 좋다.
또한 도 27에 도시된 트랜지스터(441)의 구조는 일례일 뿐이고, 트랜지스터(441)의 구조는 특별히 한정되지 않고, 회로 구성 또는 회로의 동작 방법 등에 따라 적절히 변경할 수 있다. 예를 들어 트랜지스터(441)는 플레이너(planar)형 트랜지스터이어도 좋다.
트랜지스터(601)는 트랜지스터(441)와 같은 구조를 가질 수 있다.
소자 분리층(403) 및 트랜지스터(441 및 601)에 더하여, 절연체(405), 절연체(407), 절연체(409), 및 절연체(411)가 기판(701) 위에 제공된다. 도전체(451)는 절연체(405), 절연체(407), 절연체(409), 및 절연체(411)에 매립된다. 여기서, 도전체(451)의 상면 및 절연체(411)의 상면은 서로 실질적으로 같은 높이로 할 수 있다.
절연체(413) 및 절연체(415)는 도전체(451) 및 절연체(411) 위에 제공된다. 도전체(457)는 절연체(413) 및 절연체(415)에 매립된다. 도전체(457)는 예를 들어, 도 20에 도시된 배선(121 내지 123)과 같은 층에 제공될 수 있다. 여기서, 도전체(457)의 상면 및 절연체(415)의 상면은 서로 실질적으로 같은 높이로 할 수 있다.
절연체(417) 및 절연체(419)는 도전체(457) 및 절연체(415) 위에 제공된다. 도전체(459)는 절연체(417) 및 절연체(419)에 매립된다. 도전체(459)는 예를 들어, 도 20에 도시된 배선(141 내지 143)과 같은 층에 제공될 수 있다. 여기서, 도전체(459)의 상면 및 절연체(419)의 상면은 서로 실질적으로 같은 높이로 할 수 있다.
절연체(421) 및 절연체(214)는 도전체(459) 및 절연체(419) 위에 제공된다. 도전체(453)는 절연체(421) 및 절연체(214)에 매립된다. 여기서, 도전체(453)의 상면 및 절연체(214)의 상면은 서로 실질적으로 같은 높이로 할 수 있다.
절연체(216)는 도전체(453) 및 절연체(214) 위에 제공된다. 도전체(455)는 절연체(216)에 매립된다. 여기서, 도전체(455)의 상면 및 절연체(216)의 상면은 서로 실질적으로 같은 높이로 할 수 있다.
절연체(222), 절연체(224), 절연체(254), 절연체(244), 절연체(280), 절연체(274), 및 절연체(281)는 도전체(455) 및 절연체(216) 위에 제공된다. 도전체(305)는 절연체(222), 절연체(224), 절연체(254), 절연체(244), 절연체(280), 절연체(274), 및 절연체(281)에 매립된다. 여기서, 도전체(305)의 상면 및 절연체(281)의 상면은 서로 실질적으로 같은 높이로 할 수 있다.
절연체(361)는 도전체(305) 및 절연체(281) 위에 제공된다. 도전체(317) 및 도전체(337)는 절연체(361)에 매립된다. 여기서, 도전체(337)의 상면 및 절연체(361)의 상면은 서로 실질적으로 같은 높이로 할 수 있다.
절연체(363)는 도전체(337) 및 절연체(361) 위에 제공된다. 도전체(347), 도전체(353), 도전체(355), 및 도전체(357)는 절연체(363)에 매립된다. 여기서, 도전체(353, 355, 및 357)의 상면 및 절연체(363)의 상면은 서로 실질적으로 같은 높이로 할 수 있다.
접속 전극(760)은 도전체(353), 도전체(355), 도전체(357), 및 절연체(363) 위에 제공된다. 이방성 도전체(780)는 접속 전극(760)과 전기적으로 접속되도록 제공된다. FPC(flexible printed circuit)(716)는 이방성 도전체(780)와 전기적으로 접속되도록 제공된다. FPC(716)를 통하여 외부로부터 표시 장치(810)에 각종 신호 등이 공급된다.
도 27에 도시된 바와 같이, 트랜지스터(441)의 소스 영역 및 드레인 영역 중 다른 쪽으로서 기능하는 저저항 영역(449b)은 도전체(451), 도전체(457), 도전체(459), 도전체(453), 도전체(455), 도전체(305), 도전체(317), 도전체(337), 도전체(347), 도전체(353), 도전체(355), 도전체(357), 접속 전극(760), 및 이방성 도전체(780)를 통하여 FPC(716)와 전기적으로 접속된다. 도 27에는, 접속 전극(760)과 도전체(347)를 전기적으로 접속하는 도전체로서 3개의 도전체(353, 355, 및 357)를 도시하였지만, 본 발명의 일 형태는 이에 한정되지 않는다. 접속 전극(760)과 도전체(347)를 전기적으로 접속하는 기능을 가지는 도전체의 수는, 하나이어도 좋고, 2개이어도 좋고, 또는 4개 이상이어도 좋다. 접속 전극(760)과 도전체(347)를 전기적으로 접속하는 기능을 가지는 복수의 도전체를 제공함으로써, 접촉 저항을 저감할 수 있다.
트랜지스터(750)는 절연체(214) 위에 제공된다. 트랜지스터(750)는 화소(834)에 제공되는 트랜지스터로 할 수 있다. 즉, 트랜지스터(750)는 도 8 등에 도시된 층(830)에 제공할 수 있다. OS 트랜지스터는 트랜지스터(750)로서 사용할 수 있다. OS 트랜지스터의 오프 상태 전류가 매우 낮기 때문에, 화상 신호 등이 더 장시간 동안 유지될 수 있어, 리프레시 동작의 빈도를 줄일 수 있다. 따라서 표시 장치(810)의 소비 전력을 저감시킬 수 있다.
도전체(301a) 및 도전체(301b)는 절연체(254), 절연체(244), 절연체(280), 절연체(274), 및 절연체(281)에 매립된다. 도전체(301a)는 트랜지스터(750)의 소스 및 드레인 중 한쪽과 전기적으로 접속되고, 도전체(301b)는 트랜지스터(750)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽과 전기적으로 접속된다. 여기서, 도전체(301a 및 301b)의 상면 및 절연체(281)의 상면은 서로 실질적으로 같은 높이로 할 수 있다.
도전체(311), 도전체(313), 도전체(331), 용량 소자(790), 도전체(333), 및 도전체(335)는 절연체(361)에 매립된다. 도전체(311) 및 도전체(313)는 트랜지스터(750)와 전기적으로 접속되고, 배선으로서 기능한다. 도전체(333) 및 도전체(335)는 용량 소자(790)와 전기적으로 접속된다. 여기서, 도전체(331, 333, 및 335)의 상면 및 절연체(361)의 상면은 서로 실질적으로 같은 높이로 할 수 있다.
도전체(341), 도전체(343), 및 도전체(351)는 절연체(363)에 매립된다. 여기서, 도전체(351)의 상면 및 절연체(363)의 상면은 서로 실질적으로 같은 높이로 할 수 있다.
절연체(405, 407, 409, 411, 413, 415, 417, 419, 421, 214, 280, 274, 281, 361, 및 363)는 층간막으로서 기능하고, 그 아래의 거칠기를 덮는 평탄화막으로서 기능하여도 좋다. 예를 들어, 절연체(363)의 상면은 평탄화의 수준을 높이기 위하여 CMP(chemical mechanical polishing)법 등을 사용한 평탄화 처리에 의하여 평탄화되어도 좋다.
도 27에 도시된 바와 같이, 용량 소자(790)는 하부 전극(321) 및 상부 전극(325)을 포함한다. 절연체(323)는 하부 전극(321)과 상부 전극(325) 사이에 제공된다. 즉 용량 소자(790)는 한 쌍의 전극 사이에 유전체로서 기능하는 절연체(323)가 위치하는 적층 구조를 가진다. 도 27은, 용량 소자(790)가 절연체(281) 위에 제공되는 예를 도시한 것이지만, 용량 소자(790)는 절연체(281) 외의 절연체 위에 제공되어도 좋다.
도 27의 예에서는, 도전체(301a, 301b, 및 305)가 하나의 층에 형성된다. 도전체(311, 313, 및 317) 및 하부 전극(321)은 하나의 층에 형성된다. 도전체(331, 333, 335, 및 337)는 하나의 층에 형성된다. 도전체(341, 343, 및 347)는 하나의 층에 형성된다. 도전체(351, 353, 355, 및 357)는 하나의 층에 형성된다. 이러한 식으로 하나의 층에 복수의 도전체를 형성함으로써, 표시 장치(810)의 제작 공정이 간략화되어, 표시 장치(810)가 저렴해진다. 또한 이들 도전체는 상이한 층에 형성되어도 좋고, 또는 상이한 종류의 재료를 포함하여도 좋다.
도 27에 도시된 표시 장치(810)는 발광 소자(572)를 포함한다. 발광 소자(572)는 도전체(772), EL층(786), 및 도전체(788)를 포함한다. 도전체(788)는 제 2 기판(705) 측에 제공되고, 공통 전극으로서 기능한다. 도전체(772)는 도전체(351), 도전체(341), 도전체(331), 도전체(313), 및 도전체(301b)를 통하여, 트랜지스터(750)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽과 전기적으로 접속된다. 도전체(772)는 절연체(363) 위에 형성되고, 화소 전극으로서 기능한다. EL층(786)은 유기 화합물, 또는 퀀텀닷(quantum dot) 등의 무기 화합물을 포함한다.
유기 화합물에 사용할 수 있는 재료의 예에는 형광 재료 및 인광 재료가 포함된다. 퀀텀닷에 사용할 수 있는 재료의 예에는 콜로이드상 퀀텀닷 재료, 합금형 퀀텀닷 재료, 코어 셸형 퀀텀닷 재료, 및 코어형 퀀텀닷 재료가 포함된다.
도 27에 도시된 표시 장치(810)에서는, 절연체(363) 위에 절연체(730)가 제공되어 있다. 여기서, 절연체(730)는 도전체(772)의 일부를 덮을 수 있다. 발광 소자(572)는 투과성의 도전체(788)를 포함하기 때문에, 톱 이미션형 발광 소자로 할 수 있다. 또한 발광 소자(572)는 도전체(772)를 향하여 광을 방출하는 보텀 이미션형 구조, 또는 도전체(772) 및 도전체(788)의 양쪽을 향하여 광을 방출하는 듀얼 이미션형 구조를 가져도 좋다.
발광 소자(572)는 마이크로캐비티 구조를 가질 수 있고, 이에 대한 자세한 사항은 후술한다. 따라서, 소정의 색의 광(예를 들어 RGB)은 착색층 없이 추출할 수 있고, 표시 장치(810)는 컬러 표시를 수행할 수 있다. 착색층이 없는 구조는 착색층으로 인한 광의 흡수를 방지할 수 있다. 그 결과, 표시 장치(810)는 휘도가 높은 화상을 표시할 수 있고, 표시 장치(810)의 소비 전력을 저감할 수 있다. 또한 EL층(786)을 화소마다 섬 형상으로 형성하거나, 화소 열마다 줄무늬 형상으로 형성하는 경우, 즉 EL층(786)을 구분 착색으로 형성하는 경우에도, 착색층이 없는 구조를 적용할 수 있다.
차광층(738)은 절연체(730)와 중첩되는 영역을 포함하도록 제공된다. 차광층(738)은 절연체(734)로 덮여 있다. 발광 소자(572)와 절연체(734) 사이의 공간은 밀봉층(732)으로 채워진다.
구성 요소(778)는 절연체(730)와 EL층(786) 사이에 제공된다. 다른 구성 요소(778)는 절연체(730)와 절연체(734) 사이에 제공된다. 구성 요소(778)는 기둥형 스페이서이고, 기판(701)과 기판(705) 사이의 거리(셀 갭)를 제어하는 기능을 가진다. 또한 구형 스페이서를 구성 요소(778)로서 사용하여도 좋다.
차광층(738), 및 차광층(738)과 접하는 절연체(734)를 기판(705)에 제공한다. 차광층(738)은 인접한 영역들로부터 방출되는 광을 차단하는 기능을 가진다. 또는 차광층(738)은 외광이 트랜지스터(750) 등에 도달하는 것을 방지하는 기능을 가진다.
도 28은, 도 27의 표시 장치(810)의 변형예를 도시한 것이다. 도 28의 표시 장치(810)는 착색층(736)을 포함하는 점에서, 도 27과 상이하다. 착색층(736)을 제공함으로써, 발광 소자(572)로부터 추출되는 광의 색 순도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 표시 장치(810)는 고품질의 화상을 표시할 수 있다. 또한 표시 장치(810)에서, 예를 들어 발광 소자(572) 모두를 백색의 광을 방출하는 발광 소자로 할 수 있기 때문에, EL층(786)을 반드시 구분 착색으로 형성할 필요는 없으므로, 표시 장치(810)의 정세도가 높아진다.
도 27 및 도 28은 각각, 트랜지스터(441) 및 트랜지스터(601)를, 이들의 채널 형성 영역이 기판(701) 내부에 형성되도록 제공하고, 트랜지스터(441) 및 트랜지스터(601) 위에 OS 트랜지스터를 적층하는 구조를 도시한 것이지만, 본 발명의 일 형태는 이에 한정되지 않는다. 도 29는 도 27의 변형예를 도시한 것이고, 도 30은 도 28의 변형예를 도시한 것이다. 도 29 또는 도 30의 구조를 가지는 표시 장치(810)는, 트랜지스터(441) 및 트랜지스터(601) 위 대신에, OS 트랜지스터인 트랜지스터(602) 및 트랜지스터(603) 위에 트랜지스터(750)가 적층되는 점에서, 도 27 또는 도 28의 구조와 상이하다. 즉, 도 29 또는 도 30의 구조를 가지는 표시 장치(810)는 OS 트랜지스터의 적층을 포함한다.
절연체(613) 및 절연체(614)가 기판(701) 위에 제공되고, 트랜지스터(602) 및 트랜지스터(603)가 절연체(614) 위에 제공된다. 또한 트랜지스터 등은 기판(701)과 절연체(613) 사이에 제공되어도 좋다. 예를 들어 도 27 및 도 28에 도시된 트랜지스터(441) 및 트랜지스터(601)와 비슷한 구조를 가지는 트랜지스터를 기판(701)과 절연체(613) 사이에 제공하여도 좋다.
트랜지스터(602)는 회로(840)에 제공되는 트랜지스터로 할 수 있다. 트랜지스터(603)는 게이트 드라이버 회로(821)에 제공되는 트랜지스터 또는 소스 드라이버 회로(822)에 제공되는 트랜지스터로 할 수 있다. 즉, 트랜지스터(602) 및 트랜지스터(603)는 도 8 등에 도시된 층(820)에 제공할 수 있다. 또한 도 12에 도시된 바와 같이, 회로(840)가 층(830)에 제공되는 경우, 트랜지스터(602)를 층(830)에 제공할 수 있다.
트랜지스터(602) 및 트랜지스터(603)는 트랜지스터(750)와 비슷한 구조를 가질 수 있다. 또한 트랜지스터(602) 및 트랜지스터(603)를 트랜지스터(750)와 상이한 구조를 가지는 OS 트랜지스터로 할 수 있다.
트랜지스터(602) 및 트랜지스터(603)에 더하여, 절연체(616), 절연체(622), 절연체(624), 절연체(654), 절연체(644), 절연체(680), 절연체(674), 및 절연체(681)가 절연체(614) 위에 제공된다. 도전체(461)는 절연체(654), 절연체(644), 절연체(680), 절연체(674), 및 절연체(681)에 매립된다. 여기서, 도전체(461)의 상면 및 절연체(681)의 상면은 서로 실질적으로 같은 높이로 할 수 있다.
절연체(501)는 도전체(461) 및 절연체(681) 위에 제공된다. 도전체(463)는 절연체(501)에 매립된다. 여기서, 도전체(463)의 상면 및 절연체(501)의 상면은 서로 실질적으로 같은 높이로 할 수 있다.
절연체(503)는 도전체(463) 및 절연체(501) 위에 제공된다. 도전체(465)는 절연체(503)에 매립된다. 도전체(465)의 상면 및 절연체(503)의 상면은 서로 실질적으로 같은 높이로 할 수 있다.
절연체(505)는 도전체(465) 및 절연체(503) 위에 제공된다. 도전체(467)는 절연체(505)에 매립된다. 도전체(467)는 예를 들어, 도 20에 도시된 배선(121 내지 123)과 같은 층에 제공될 수 있다. 여기서, 도전체(467)의 상면 및 절연체(505)의 상면은 서로 실질적으로 같은 높이로 할 수 있다.
절연체(507)는 도전체(467) 및 절연체(505) 위에 제공된다. 도전체(469)는 절연체(507)에 매립된다. 여기서, 도전체(469)의 상면 및 절연체(507)의 상면은 서로 실질적으로 같은 높이로 할 수 있다.
절연체(509)는 도전체(469) 및 절연체(507) 위에 제공된다. 도전체(471)는 절연체(509)에 매립된다. 도전체(471)는 예를 들어, 도 20에 도시된 배선(141 내지 143)과 같은 층에 제공될 수 있다. 여기서, 도전체(471)의 상면 및 절연체(509)의 상면은 서로 실질적으로 같은 높이로 할 수 있다.
절연체(421) 및 절연체(214)는 도전체(471) 및 절연체(509) 위에 제공된다. 도전체(453)는 절연체(421) 및 절연체(214)에 매립된다. 여기서, 도전체(453)의 상면 및 절연체(214)의 상면은 서로 실질적으로 같은 높이로 할 수 있다.
도 29 및 도 30에 도시된 바와 같이, 트랜지스터(602)의 소스 및 드레인 중 한쪽은 도전체(461), 도전체(463), 도전체(465), 도전체(467), 도전체(469), 도전체(471), 도전체(453), 도전체(455), 도전체(305), 도전체(317), 도전체(337), 도전체(347), 도전체(353), 도전체(355), 도전체(357), 접속 전극(760), 및 이방성 도전체(780)를 통하여 FPC(716)와 전기적으로 접속된다.
절연체(613, 614, 680, 674, 681, 501, 503, 505, 507, 및 509)는 층간막으로서 기능하고, 그 아래의 거칠기를 덮는 평탄화막으로서 기능하여도 좋다.
표시 장치(810)가 도 29 또는 도 30에 도시된 구조를 가지는 경우, 표시 장치(810)의 프레임 및 크기를 축소하면서, 표시 장치(810)의 모든 트랜지스터를 OS 트랜지스터로 할 수 있다. 이에 의하여, 예를 들어 층(820)에 제공되는 트랜지스터 및 층(830)에 제공되는 트랜지스터를 같은 장치를 사용하여 제작할 수 있다. 이로써, 표시 장치(810)의 제작 비용을 저감할 수 있어, 표시 장치(810)가 저렴해진다.
<표시 장치의 구조예 3>
도 31의 (A) 및 (B)는 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 사용할 수 있는 부화소(901)의 구조예를 도시한 상면도이다. 부화소(901)는 도 22의 (B)에 도시된 회로 구성을 가질 수 있다. 여기서, 트랜지스터(552)는 게이트에 더하여 백 게이트를 가지고, 이 백 게이트는 배선(831)과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(554)는 게이트에 더하여 백 게이트를 가지고, 이 백 게이트는 트랜지스터(554)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽, 용량 소자(562)의 다른 쪽 전극, 그리고 발광 소자(572)의 한쪽 전극과 전기적으로 접속된다.
도 31의 (A)에는, 부화소(901)에 포함되는 트랜지스터, 용량 소자, 및 배선 등에서의 도전체 및 반도체를 도시하였다. 도 31의 (B)에는, 도 31의 (A)에 나타낸 구성 요소에 더하여 발광 소자(572)의 한쪽 전극으로서 기능하는 도전체(772)를 도시하였다. 또한 발광 소자(572)의 다른 쪽 전극으로서 기능하는 도전체를 도 31의 (A) 및 (B)에서는 생략하였다. 여기서 발광 소자(572)의 한쪽 전극은 화소 전극으로서 기능하고, 발광 소자(572)의 다른 쪽 전극은 공통 전극으로서 기능한다.
도 31의 (A) 및 (B)에 도시된 바와 같이, 부화소(901)는 도전체(911), 도전체(912), 반도체(913), 반도체(914), 도전체(915a), 도전체(915b), 도전체(916a), 도전체(916b), 도전체(917), 도전체(918), 도전체(919), 도전체(920), 도전체(921), 도전체(922), 도전체(923), 도전체(924), 도전체(925), 도전체(926), 도전체(927), 도전체(928), 도전체(929), 도전체(930), 도전체(931), 및 도전체(772)를 포함한다.
도전체(911) 및 도전체(912)는 같은 단계에서 형성할 수 있다. 반도체(913) 및 반도체(914)는 같은 단계에서 형성되고, 도전체(911 및 912)의 형성 후의 단계에서 형성될 수 있다. 도전체(915a 및 915b) 및 도전체(916a 및 916b)는 같은 단계에서 형성되고, 도전체(911 및 912)의 형성 후의 단계에서 형성될 수 있다. 도전체(917) 및 도전체(918)는 같은 단계에서 형성되고, 반도체(913 및 914) 및 도전체(915a, 915b, 916a, 및 916b)의 형성 후의 단계에서 형성될 수 있다.
도전체(919 내지 923)는 같은 단계에서 형성되고, 도전체(917 및 918)의 형성 후의 단계에서 형성될 수 있다. 도전체(924)는 도전체(919 내지 923)의 형성 후의 단계에서 형성될 수 있다. 도전체(925 내지 928)는 같은 단계에서 형성되고, 도전체(924)의 형성 후의 단계에서 형성될 수 있다. 도전체(929 내지 931)는 같은 단계에서 형성되고, 도전체(925 내지 928)의 형성 후의 단계에서 형성될 수 있다. 도전체(772)는 도전체(929 내지 931)의 형성 후의 단계에서 형성될 수 있다.
본 명세서 등에서, 같은 단계에서 형성된 구성 요소는 하나의 층에 제공된다고 할 수 있다. 예를 들어 도전체(911) 및 도전체(912)는 같은 단계에서 형성될 수 있기 때문에, 도전체(911) 및 도전체(912)는 같은 층에 제공된다고 할 수 있다. 또한 소정의 단계에서 형성된 구성 요소는 소정의 단계보다 앞 단계에서 형성된 구성 요소 상방에 제공된다고 할 수 있다. 예를 들어 도전체(929 내지 931)는 도전체(925 내지 928)의 형성 후의 단계에서 형성될 수 있기 때문에, 도전체(929 내지 931)는 도전체(925 내지 928) 상방에 제공된다고 할 수 있다.
도전체(911)는 트랜지스터(552)의 백 게이트 전극으로서 기능한다. 반도체(913)는 트랜지스터(552)의 채널 형성 영역을 포함한다. 도전체(915a)는 트랜지스터(552)의 소스 전극 및 드레인 전극 중 한쪽으로서 기능한다. 도전체(915b)는 트랜지스터(552)의 소스 전극 및 드레인 전극 중 다른 쪽으로서 기능한다. 도전체(917)는 트랜지스터(552)의 게이트 전극으로서 기능한다.
도전체(912)는 트랜지스터(554)의 백 게이트 전극으로서 기능한다. 반도체(914)는 트랜지스터(554)의 채널 형성 영역을 포함한다. 도전체(916a)는 트랜지스터(554)의 소스 전극 및 드레인 전극 중 한쪽으로서 기능한다. 도전체(916b)는 트랜지스터(554)의 소스 전극 및 드레인 전극 중 다른 쪽으로서 기능한다. 도전체(918)는 트랜지스터(554)의 게이트 전극으로서 기능한다.
도전체(919)는 용량 소자(562)의 한쪽 전극으로서 기능한다. 도전체(924)는 용량 소자(562)의 다른 쪽 전극으로서 기능한다. 도전체(925)는 주사선으로서 기능하는 배선(831)에 대응한다. 도전체(929)는 데이터선으로서 기능하는 배선(832)에 대응한다. 도전체(930)는 전원선으로서 기능하는 배선(835a)에 대응한다. 도전체(772)는 상술한 바와 같이 발광 소자(572)의 한쪽 전극으로서 기능한다.
도전체(911)는 도전체(920)와 전기적으로 접속된다. 도전체(912)는 도전체(923)와 전기적으로 접속된다. 도전체(915a)는 도전체(921)와 전기적으로 접속된다. 또한 도전체(915b)는 도전체(919)와 전기적으로 접속된다. 도전체(916a)는 도전체(922)와 전기적으로 접속된다.
도전체(916b)는 도전체(923)와 전기적으로 접속된다. 즉, 트랜지스터(554)의 백 게이트 전극으로서 기능하는 도전체(912), 그리고 트랜지스터(554)의 소스 전극 및 드레인 전극 중 다른 쪽으로서 기능하는 도전체(916b)는 도전체(923)를 통하여 서로 전기적으로 접속된다.
도전체(917)는 도전체(920)와 전기적으로 접속된다. 즉, 트랜지스터(552)의 백 게이트 전극으로서 기능하는 도전체(911), 그리고 트랜지스터(552)의 게이트 전극으로서 기능하는 도전체(917)는 도전체(920)를 통하여 서로 전기적으로 접속된다.
도전체(920)는 도전체(925)와 전기적으로 접속된다. 즉, 트랜지스터(552)의 게이트 전극으로서 기능하는 도전체(917), 그리고 주사선으로서 기능하는 도전체(925)는 도전체(920)를 통하여 서로 전기적으로 접속된다.
도전체(918)는 도전체(919)와 전기적으로 접속된다. 도전체(921)는 도전체(926)와 전기적으로 접속된다. 도전체(922)는 도전체(927)와 전기적으로 접속된다. 도전체(923)는 도전체(928)와 전기적으로 접속된다. 도전체(924)는 도전체(928)와 전기적으로 접속된다.
도전체(926)는 도전체(929)와 전기적으로 접속된다. 즉, 트랜지스터(552)의 소스 전극 및 드레인 전극 중 한쪽으로서 기능하는 도전체(915a), 그리고 데이터선으로서 기능하는 도전체(929)는 도전체(921) 및 도전체(926)를 통하여 서로 전기적으로 접속된다.
도전체(927)는 도전체(930)와 전기적으로 접속된다. 즉, 트랜지스터(554)의 소스 전극 및 드레인 전극 중 한쪽으로서 기능하는 도전체(916a), 그리고 전원선으로서 기능하는 도전체(930)는 도전체(922) 및 도전체(927)를 통하여 서로 전기적으로 접속된다.
도전체(928)는 도전체(931)와 전기적으로 접속된다. 도전체(931)는 도전체(772)와 전기적으로 접속된다.
반도체(913 및 914)는 예를 들어 금속 산화물을 포함할 수 있다. 따라서 트랜지스터(552 및 554)는 OS 트랜지스터로 할 수 있다.
도 32는 도 31의 (B)의 구조를 가지는 부화소(901)로 구성되는 화소(902)의 구조예를 도시한 상면도이다. 도 32에서, 부화소(901R)는 적색의 광을 방출하는 기능을 가지는 부화소(901)를 가리키고, 부화소(901G)는 녹색의 광을 방출하는 기능을 가지는 부화소(901)를 가리키고, 부화소(901B)는 청색의 광을 방출하는 기능을 가지는 부화소(901)를 가리킨다. 도 32에 도시된 바와 같이, 화소(902)는 부화소(901R), 부화소(901G), 및 부화소(901B)를 포함한다. 구체적으로, 하나의 화소(902)는 도면의 위쪽에 배치된 부화소(901R) 및 부화소(901B), 그리고 아래쪽에 배치된 부화소(901G)로 구성된다. 다른 화소(902)는 위쪽에 배치된 부화소(901G), 그리고 아래쪽에 배치된 부화소(901R) 및 부화소(901B)로 구성된다.
도 32에서, 위쪽의 부화소(901R, 901G, 및 901B)는 아래쪽의 부화소(901R, 901G, 및 901B)에 대하여 좌우로 반전되어 있다. 이러한 구조로 함으로써, 같은 색의 부화소(901)를, 주사선으로서 기능하는 도전체(925)가 연장되는 방향으로 번갈아 배열할 수 있다. 이에 의하여, 같은 색의 광을 방출하는 기능을 가지는 부화소(901)는 하나의 데이터선과 전기적으로 접속될 수 있다. 즉, 부화소(901R, 901G, 및 901B)에서 선택된 2종류 이상의 부화소(901)가 하나의 데이터선과 전기적으로 접속되는 것을 방지할 수 있다.
도 33은 도 31의 (B)의 일점쇄선 A1-A2를 따른 단면도이다. 트랜지스터(552) 및 트랜지스터(554)는 절연체(1021) 위에 제공된다. 절연체(1022)는 트랜지스터(552) 및 트랜지스터(554) 위에 제공되고, 절연체(1023)는 절연체(1022) 위에 제공된다. 또한 기판은 절연체(1021) 하방에 제공된다. 도 8 등에 도시된 층(820)의 구성 요소(예를 들어 게이트 드라이버 회로(821), 소스 드라이버 회로(822), 및 회로(840))는 기판과 절연체(1021) 사이에 제공될 수 있다.
도 33에 도시된 바와 같이, 상이한 층에 제공된 도전체들은 플러그로서 기능하는 도전체(990)를 통하여 서로 전기적으로 접속된다. 예를 들어, 도전체(915a), 및 도전체(915a) 상방에 제공된 도전체(921)는 도전체(990)를 통하여 서로 전기적으로 접속된다. 도전체(990)는 도 27 등에 도시된 도전체(453, 305, 337, 353, 355, 357, 301a, 301b, 331, 351, 333, 및 335)와 비슷한 구조를 가질 수 있다.
절연체(1024)는 도전체(919 내지 923) 및 절연체(1023) 위에 제공된다. 도전체(924)는 절연체(1024) 위에 제공된다. 도전체(919), 절연체(1024), 및 도전체(924)는 용량 소자(562)를 형성한다.
절연체(1025)는 도전체(924) 및 절연체(1024) 위에 제공된다. 절연체(1026)는 도전체(925 내지 928) 및 절연체(1025) 위에 제공된다. 절연체(1027)는 도전체(929 내지 931) 및 절연체(1026) 위에 제공된다.
도전체(772) 및 절연체(730)는 절연체(1027) 위에 제공된다. 여기서, 절연체(730)는 도전체(772)의 일부를 덮을 수 있다. 도전체(772), EL층(786), 및 도전체(788)는 발광 소자(572)를 형성한다.
접착층(991)은 도전체(788) 위에 제공되고, 절연체(992)는 접착층(991) 위에 제공된다. 접착층(991) 위의 절연체(992)는 다음과 같이 형성할 수 있다. 우선, 절연체(992)를 발광 소자(572) 등이 형성되는 기판과 상이한 기판 위에 형성한다. 다음으로, 도전체(788)와 절연체(992)를 접착층(991)으로 서로 접착한다. 그 후, 절연체(992)가 형성된 기판을 박리한다. 상기 단계를 거쳐, 절연체(992)를 도전체(788) 위에 형성할 수 있다.
착색층(993)을 절연체(992) 위에 제공한다. 도 33에는, 착색층(993)으로서 착색층(993a) 및 착색층(993b)을 도시하였다. 기판(995)은 착색층(993) 위에 접착층(994)으로 접착된다.
착색층(993b)은 착색층(993a)이 투과시키는 광의 색과 상이한 색의 광을 투과시키는 기능을 가진다. 예를 들어 화소(902)가, 적색의 광을 방출하는 기능을 가지는 부화소(901R), 녹색의 광을 방출하는 기능을 가지는 부화소(901G), 및 청색의 광을 투과시키는 기능을 가지는 부화소(901B)를 포함하고, 착색층(993a)이 적색의 광을 투과시키는 기능을 가지는 경우, 착색층(993b)은 녹색의 광 또는 청색의 광을 투과시키는 기능을 가진다.
절연체(992) 위에 착색층(993)을 형성함으로써, 착색층(993)과 발광 소자(572)의 얼라인먼트(alignment)가 용이해진다. 따라서 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 정세도를 높일 수 있다.
<표시 장치의 구조예 4>
도 34의 (A)는 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 사용할 수 있는 부화소(940)의 구조예를 도시한 모식도이다. 부화소(940)는 부화소(940_1)와 부화소(940_2)의 적층 구조를 가질 수 있다. 부화소(940)는 도 24의 (E)에 도시된 회로 구성을 가질 수 있다. 여기서, 트랜지스터(511 및 529)는 각각, 게이트에 더하여 백 게이트를 가지고, 이들 백 게이트는 배선(831_1)과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(513)는 백 게이트를 가지고, 이 백 게이트는 배선(831_2)과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(521)는 백 게이트를 가지고, 이 백 게이트는 용량 소자(517)의 다른 쪽 전극 및 발광 소자(572)의 한쪽 전극과 전기적으로 접속된다.
도 34의 (B)는 부화소(940_1)의 구조예를 도시한 상면도이다. 도 34의 (B)에는, 부화소(940_1)에 포함되는 트랜지스터, 용량 소자, 및 배선 등에서의 도전체 및 반도체를 도시하였다.
도 34의 (B)에 도시된 바와 같이, 부화소(940_1)는 도전체(951), 반도체(952), 반도체(953), 도전체(954a), 도전체(954b), 도전체(955a), 도전체(955b), 도전체(956), 도전체(957), 도전체(958), 도전체(959), 도전체(960), 도전체(961), 도전체(962), 도전체(963), 도전체(964), 도전체(965), 도전체(966), 및 도전체(967)를 포함한다.
반도체(952) 및 반도체(953)는 같은 단계에서 형성되고, 도전체(951)의 형성 후의 단계에서 형성될 수 있다. 도전체(954a 및 954b) 및 도전체(955a 및 955b)는 같은 단계에서 형성되고, 도전체(951)의 형성 후의 단계에서 형성될 수 있다. 도전체(956) 및 도전체(957)는 같은 단계에서 형성되고, 반도체(952 및 953) 및 도전체(954a, 954b, 955a, 및 955b)의 형성 후의 단계에서 형성될 수 있다.
도전체(958 내지 962)는 같은 단계에서 형성되고, 도전체(956 및 957)의 형성 후의 단계에서 형성될 수 있다. 도전체(963)는 도전체(958 내지 962)의 형성 후의 단계에서 형성될 수 있다. 도전체(964 내지 967)는 같은 단계에서 형성되고, 도전체(963)의 형성 후의 단계에서 형성될 수 있다.
도전체(951)는 트랜지스터(511 및 529) 각각의 백 게이트 전극으로서의 기능을 가진다. 또한 도전체(951)는 주사선으로서 기능하는 배선(831_1)에 대응한다.
반도체(952)는 트랜지스터(511)의 채널 형성 영역을 포함한다. 도전체(954a)는 트랜지스터(511)의 소스 전극 및 드레인 전극 중 한쪽으로서 기능한다. 도전체(954b)는 트랜지스터(511)의 소스 전극 및 드레인 전극 중 다른 쪽으로서 기능한다. 도전체(956)는 트랜지스터(511)의 게이트 전극으로서 기능한다.
반도체(953)는 트랜지스터(529)의 채널 형성 영역을 포함한다. 도전체(955a)는 트랜지스터(529)의 소스 전극 및 드레인 전극 중 한쪽으로서 기능한다. 도전체(955b)는 트랜지스터(529)의 소스 전극 및 드레인 전극 중 다른 쪽으로서 기능한다. 도전체(957)는 트랜지스터(529)의 게이트 전극으로서 기능한다.
도전체(958)는 용량 소자(515)의 한쪽 전극으로서 기능한다. 도전체(963)는 용량 소자(515)의 다른 쪽 전극으로서 기능한다. 도전체(964)는 데이터선으로서 기능하는 배선(832_1)에 대응한다. 도전체(965)는 전원선으로서 기능하는 배선(543)에 대응한다.
도전체(951)는 도전체(962)와 전기적으로 접속된다. 도전체(954a)는 도전체(959)와 전기적으로 접속된다. 도전체(954b)는 도전체(958)와 전기적으로 접속된다. 도전체(955a)는 도전체(960)와 전기적으로 접속된다. 도전체(955b)는 도전체(961)와 전기적으로 접속된다.
도전체(956) 및 도전체(957)는 도전체(962)와 전기적으로 접속된다. 즉, 트랜지스터(511 및 529) 각각의 백 게이트 전극으로서 기능하고, 주사선으로서 기능하는 배선(831_1)에 대응하는 도전체(951)는 트랜지스터(511)의 게이트 전극으로서 기능하는 도전체(956) 및 트랜지스터(529)의 게이트 전극으로서 기능하는 도전체(957)와 도전체(962)를 통하여 전기적으로 접속된다.
도전체(959)는 도전체(964)와 전기적으로 접속된다. 즉, 트랜지스터(511)의 소스 및 드레인 중 한쪽으로서 기능하는 도전체(954a), 그리고 데이터선으로서 기능하는 도전체(964)는 도전체(959)를 통하여 서로 전기적으로 접속된다.
도전체(960)는 도전체(965)와 전기적으로 접속된다. 즉, 트랜지스터(529)의 소스 및 드레인 중 한쪽으로서 기능하는 도전체(955a), 그리고 전원선으로서 기능하는 도전체(965)는 도전체(960)를 통하여 서로 전기적으로 접속된다.
도전체(961)는 도전체(967)와 전기적으로 접속된다. 도전체(963)는 도전체(966)와 전기적으로 접속된다.
반도체(952 및 953)는 예를 들어 금속 산화물을 포함할 수 있다. 따라서 트랜지스터(511 및 529)는 OS 트랜지스터로 할 수 있다.
도 35의 (A)에는, 부화소(940_2)에 포함되는 트랜지스터, 용량 소자, 및 배선 등에서의 도전체 및 반도체를 도시하였다. 도 35의 (B)에는, 도 35의 (A)에 나타낸 구성 요소에 더하여 발광 소자(572)의 한쪽 전극으로서 기능하는 도전체(772)를 도시하였다. 또한 발광 소자(572)의 다른 쪽 전극으로서 기능하는 도전체를 도 35의 (A) 및 (B)에서는 생략하였다.
도 35의 (A) 및 (B)에 도시된 바와 같이, 부화소(940_2)는 도전체(968), 도전체(969), 도전체(970), 반도체(971), 반도체(972), 도전체(973a), 도전체(973b), 도전체(974a), 도전체(974b), 도전체(975), 도전체(976), 도전체(977), 도전체(978), 도전체(979), 도전체(980), 도전체(981), 도전체(982), 도전체(983), 도전체(984), 도전체(985), 도전체(986), 도전체(987), 및 도전체(772)를 포함한다.
도전체(968 내지 970)는 같은 단계에서 형성할 수 있다. 반도체(971 및 972)는 같은 단계에서 형성되고, 도전체(968 내지 970)의 형성 후의 단계에서 형성될 수 있다. 도전체(973a 및 973b) 및 도전체(974a 및 974b)는 같은 단계에서 형성되고, 도전체(968 내지 970)의 형성 후의 단계에서 형성될 수 있다. 도전체(975 및 976)는 같은 단계에서 형성되고, 반도체(971 및 972) 및 도전체(973a, 973b, 974a, 및 974b)의 형성 후의 단계에서 형성될 수 있다.
도전체(977 내지 981)는 같은 단계에서 형성되고, 도전체(975 및 976)의 형성 후의 단계에서 형성될 수 있다. 도전체(982)는 도전체(977 내지 981)의 형성 후의 단계에서 형성될 수 있다. 도전체(983 내지 985)는 같은 단계에서 형성되고, 도전체(982)의 형성 후의 단계에서 형성될 수 있다. 도전체(986 및 987)는 같은 단계에서 형성되고, 도전체(983 내지 985)의 형성 후의 단계에서 형성될 수 있다. 도전체(772)는 도전체(986 및 987)의 형성 후의 단계에서 형성될 수 있다.
도전체(968)는 트랜지스터(513)의 백 게이트 전극의 기능을 가지고, 주사선으로서 기능하는 배선(831_2)에 대응한다. 반도체(971)는 트랜지스터(513)의 채널 형성 영역을 포함한다. 도전체(973a)는 트랜지스터(513)의 소스 전극 및 드레인 전극 중 한쪽으로서 기능한다. 도전체(973b)는 트랜지스터(513)의 소스 전극 및 드레인 전극 중 다른 쪽으로서 기능한다. 도전체(975)는 트랜지스터(513)의 게이트 전극으로서 기능한다.
도전체(970)는 트랜지스터(521)의 백 게이트 전극으로서 기능한다. 반도체(972)는 트랜지스터(521)의 채널 형성 영역을 포함한다. 도전체(974a)는 트랜지스터(521)의 소스 전극 및 드레인 전극 중 한쪽으로서 기능한다. 도전체(974b)는 트랜지스터(521)의 소스 전극 및 드레인 전극 중 다른 쪽으로서 기능한다. 도전체(976)는 트랜지스터(521)의 게이트 전극으로서 기능한다.
도전체(977)는 용량 소자(517)의 한쪽 전극으로서 기능한다. 도전체(982)는 용량 소자(517)의 다른 쪽 전극으로서 기능한다. 도전체(983)는 데이터선으로서 기능하는 배선(832_2)에 대응한다. 도전체(986)는 전원선으로서 기능하는 배선(537)에 대응한다. 도전체(772)는 상술한 바와 같이 발광 소자(572)의 한쪽 전극으로서 기능한다.
도전체(968)는 도전체(978)와 전기적으로 접속된다. 도전체(969)는 도전체(977)와 전기적으로 접속된다. 도전체(970)는 도전체(981)와 전기적으로 접속된다. 도전체(973a)는 도전체(979)와 전기적으로 접속된다. 도전체(973b)는 도전체(977)와 전기적으로 접속된다. 도전체(974a)는 도전체(980)와 전기적으로 접속된다.
도전체(974b)는 도전체(981)와 전기적으로 접속된다. 즉, 트랜지스터(521)의 백 게이트 전극으로서 기능하는 도전체(970), 그리고 트랜지스터(521)의 소스 전극 및 드레인 전극 중 다른 쪽으로서 기능하는 도전체(974b)는 도전체(981)를 통하여 서로 전기적으로 접속된다.
도전체(975)는 도전체(978)와 전기적으로 접속된다. 즉, 트랜지스터(513)의 백 게이트 전극으로서 기능하는 도전체(968), 그리고 트랜지스터(513)의 게이트 전극으로서 기능하는 도전체(975)는 도전체(978)를 통하여 서로 전기적으로 접속된다. 도전체(976)는 도전체(977)와 전기적으로 접속된다.
도전체(979)는 도전체(983)와 전기적으로 접속된다. 즉, 트랜지스터(513)의 소스 및 드레인 중 한쪽으로서 기능하는 도전체(973a), 그리고 데이터선으로서 기능하는 도전체(983)는 도전체(979)를 통하여 서로 전기적으로 접속된다.
도전체(980)는 도전체(984)와 전기적으로 접속된다. 도전체(981)는 도전체(985)와 전기적으로 접속된다. 도전체(982)는 도전체(985)와 전기적으로 접속된다.
도전체(984)는 도전체(986)와 전기적으로 접속된다. 즉, 트랜지스터(521)의 소스 전극 및 드레인 전극 중 한쪽으로서 기능하는 도전체(974a), 그리고 전원선으로서 기능하는 도전체(986)는 도전체(980) 및 도전체(984)를 통하여 서로 전기적으로 접속된다.
도전체(985)는 도전체(987)와 전기적으로 접속된다. 도전체(987)는 도전체(772)와 전기적으로 접속된다.
반도체(971 및 972)는 예를 들어 금속 산화물을 포함할 수 있다. 따라서 트랜지스터(513 및 521)는 OS 트랜지스터로 할 수 있다.
도 36은 부화소(940_1)와 부화소(940_2)의 적층 구조를 도시한 상면도이고, 부화소(940_1)와 부화소(940_2) 사이의 전기적 접속 관계를 나타낸 것이다. 간략화를 위하여, 화소 전극으로서 기능하고 부화소(940_2)에 제공되는 도전체(772)는 도 36에 도시하지 않았다.
도 36에 도시된 바와 같이, 부화소(940_1)에 제공된 도전체(966) 및 부화소(940_2)에 제공된 도전체(969)는 서로 전기적으로 접속된다. 따라서, 부화소(940_1)에 제공된 용량 소자(515)의 다른 쪽 전극은, 트랜지스터(513)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽, 트랜지스터(521)의 게이트, 그리고 부화소(940_2)에 제공된 용량 소자(517)의 한쪽 전극과 전기적으로 접속될 수 있다. 부화소(940_1)에 제공된 도전체(967) 및 부화소(940_2)에 제공된 도전체(970)는 서로 전기적으로 접속된다. 따라서, 부화소(940_1)에 제공된 트랜지스터(529)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽은, 용량 소자(517)의 다른 쪽 전극, 트랜지스터(521)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽, 그리고 부화소(940_2)에 제공된 발광 소자(572)의 한쪽 전극과 전기적으로 접속될 수 있다.
도 37은 도 34의 (B) 또는 도 35의 (B)의 구조를 가지는 부화소(940)로 구성되는 화소(941)의 구조예를 도시한 상면도이다. 도 37에서, 부화소(940R)는 적색의 광을 방출하는 기능을 가지는 부화소(940)를 가리키고, 부화소(940G)는 녹색의 광을 방출하는 기능을 가지는 부화소(940)를 가리키고, 부화소(940B)는 청색의 광을 방출하는 기능을 가지는 부화소(940)를 가리킨다. 도 37에 도시된 바와 같이, 화소(941)는 부화소(940R), 부화소(940G), 및 부화소(940B)를 포함한다. 구체적으로, 하나의 화소(941)는 도면의 위쪽에 배치된 부화소(940R) 및 부화소(940B), 그리고 아래쪽에 배치된 부화소(940G)로 구성된다. 다른 화소(941)는 위쪽에 배치된 부화소(940G), 그리고 아래쪽에 배치된 부화소(940R) 및 부화소(940B)로 구성된다.
도 37에서, 위쪽의 부화소(940R, 940G, 및 940B)는 아래쪽의 부화소(940R, 940G, 및 940B)에 대하여 좌우로 반전되어 있다. 이러한 구조로 함으로써, 같은 색의 부화소(940)를 주사선으로서 기능하는 도전체(951 및 968)가 연장되는 방향으로 번갈아 배열할 수 있다. 이에 의하여, 같은 색의 광을 방출하는 기능을 가지는 부화소(940)는 하나의 데이터선과 전기적으로 접속될 수 있다. 즉, 부화소(940R, 940G, 및 940B)에서 선택된 2종류 이상의 부화소(940)가 하나의 데이터선과 전기적으로 접속되는 것을 방지할 수 있다.
도 38은 도 34의 (B) 및 도 35의 (B)의 일점쇄선 A3-A4를 따른 단면도이다. 부화소(940_1)에 제공되는 트랜지스터인, 트랜지스터(511) 및 트랜지스터(529)는 절연체(1031) 위에 제공된다. 절연체(1032)는 트랜지스터(511) 및 트랜지스터(529) 위에 제공되고, 절연체(1033)는 절연체(1032) 위에 제공된다. 또한 기판은 절연체(1031) 하방에 제공된다. 도 8 등에 도시된 층(820)의 구성 요소(예를 들어 게이트 드라이버 회로(821), 소스 드라이버 회로(822), 및 회로(840))는 기판과 절연체(1031) 사이에 제공될 수 있다.
도 38에 도시된 바와 같이, 상이한 층에 제공된 도전체들은 플러그로서 기능하는 도전체(990)를 통하여 서로 전기적으로 접속된다.
절연체(1034)는 도전체(958 내지 962) 및 절연체(1033) 위에 제공된다. 도전체(963)는 절연체(1034) 위에 제공된다. 도전체(958), 절연체(1034), 및 도전체(963)는 용량 소자(515)를 형성한다.
절연체(1035)는 도전체(963) 및 절연체(1034) 위에 제공된다. 절연체(1036)는 도전체(964 내지 967) 위에 제공된다.
부화소(940_2)에 제공되는 트랜지스터인, 트랜지스터(513) 및 트랜지스터(521)는 절연체(1036) 위에 제공된다. 절연체(1042)는 트랜지스터(513) 및 트랜지스터(521) 위에 제공되고, 절연체(1043)는 절연체(1042) 위에 제공된다.
절연체(1044)는 도전체(977 내지 981) 및 절연체(1043) 위에 제공된다. 도전체(982)는 절연체(1044) 위에 제공된다. 도전체(977), 절연체(1044), 및 도전체(982)는 용량 소자(517)를 형성한다.
절연체(1045)는 도전체(982) 및 절연체(1044) 위에 제공된다. 절연체(1046)는 도전체(983 내지 985) 및 절연체(1045) 위에 제공된다. 절연체(1047)는 도전체(986), 도전체(987), 및 절연체(1046) 위에 제공된다.
도전체(772) 및 절연체(730)는 절연체(1047) 위에 제공된다. 여기서, 도 33과 같이, 절연체(730)는 도전체(772)의 일부를 덮을 수 있다. 도전체(772), EL층(786), 및 도전체(788)는 발광 소자(572)를 형성한다.
도 33과 같이, 접착층(991)은 도전체(788) 위에 제공되고, 절연체(992)는 접착층(991) 위에 제공된다. 착색층(993)은 절연체(992) 위에 제공되고, 기판(995)은 착색층(993) 위에 접착층(994)으로 접착된다.
<발광 소자의 구조예>
도 39의 (A) 내지 (E)는 발광 소자(572)의 구조예를 도시한 것이다. 도 39의 (A)는 EL층(786)이 도전체(772)와 도전체(788) 사이에 위치하는 구조(싱글 구조)를 도시한 것이다. 상술한 바와 같이, EL층(786)은 발광 재료, 예를 들어 유기 화합물의 발광 재료를 포함한다.
도 39의 (B)는 EL층(786)의 적층 구조를 도시한 것이다. 도 39의 (B)에 도시된 구조를 가지는 발광 소자(572)에서, 도전체(772)는 양극으로서 기능하고, 도전체(788)는 음극으로서 기능한다.
EL층(786)은, 도전체(772) 위에 정공 주입층(721), 정공 수송층(722), 발광층(723), 전자 수송층(724), 및 전자 주입층(725)이 이 순서대로 적층된 구조를 가진다. 또한 적층 순서는, 도전체(772)가 음극으로서 기능하고, 도전체(788)가 양극으로서 기능하는 경우에 반전된다.
발광층(723)은 발광 재료와 복수의 재료를 적절히 조합하여 포함하기 때문에, 원하는 발광색의 형광 또는 인광을 얻을 수 있다. 발광층(723)은 발광색이 상이한 적층 구조를 가져도 좋다. 이 경우, 발광 물질과 기타 물질은 적층된 발광층들 사이에서 상이하다.
예를 들어 발광 소자(572)가, 반사 전극으로서 기능하는 도 39의 (B)의 도전체(772) 및 반투과 및 반사 전극으로서 기능하는 도 39의 (B)의 도전체(788)를 가지는 미소 광학 공진기(마이크로캐비티) 구조를 가지는 경우, EL층(786)의 발광층(723)으로부터 방출되는 광을 전극들 사이에서 공진시킬 수 있어, 도전체(788)를 통하여 방출되는 광을 강하게 할 수 있다.
또한 발광 소자(572)의 도전체(772)가 반사성 도전 재료와 투광성 도전 재료(투명 도전막)의 적층 구조를 가지는 반사 전극인 경우, 투명 도전막의 두께를 제어함으로써 광학 조정을 수행할 수 있다. 구체적으로는, 발광층(723)으로부터의 광의 파장이 λ일 때, 도전체(772)와 도전체(788) 사이의 거리를 mλ/2(m은 자연수) 근방으로 조정하는 것이 바람직하다.
발광층(723)으로부터 얻어지는 원하는 광(파장: λ)을 증폭시키기 위하여, 도전체(772)부터 발광층(723)의 원하는 광이 얻어지는 영역(발광 영역)까지의 광학 거리 및 도전체(788)부터 발광층(723)의 원하는 광이 얻어지는 영역(발광 영역)까지의 광학 거리를, (2m'+1)λ/4(m'은 자연수) 근방으로 조정하는 것이 바람직하다. 여기서, 발광 영역이란 발광층(723)에서 정공 및 전자가 재결합되는 영역을 의미한다.
이러한 광학 조정에 의하여, 발광층(723)으로부터 방출되는 특정의 단색광의 스펙트럼을 좁힐 수 있고 색 순도가 높은 발광을 얻을 수 있다.
상기의 경우, 도전체(772)와 도전체(788) 사이의 광학 거리는, 엄밀하게는 도전체(772)의 반사 영역과 도전체(788)의 반사 영역 사이의 총두께이다. 그러나, 도전체(772 및 788)의 반사 영역을 정확하게 결정하기가 어렵기 때문에, 도전체(772 및 788)에서 어디에 반사 영역이 위치하여도 상기 효과가 충분히 얻어지는 것으로 가정한다. 또한 도전체(772)와 원하는 광을 방출하는 발광층 사이의 광학 거리는, 엄밀하게는 도전체(772)의 반사 영역과 원하는 광이 얻어지는 발광층의 발광 영역 사이의 광학 거리이다. 그러나, 도전체(772)의 반사 영역 및 원하는 광이 얻어지는 발광층의 발광 영역을 정확하게 결정하기가 어렵기 때문에, 도전체(772) 및 원하는 광을 방출하는 발광층에서 어디에 반사 영역 및 발광 영역이 위치하여도 상기 효과가 충분히 얻어지는 것으로 가정한다.
도 39의 (B)에 도시된 발광 소자(572)는 마이크로캐비티 구조를 가지기 때문에, 같은 EL층을 포함하는 상이한 발광 소자로부터 다른 파장의 광(단색광)을 추출할 수 있다. 따라서, 복수의 발광색(예를 들어 R, G, 및 B)을 얻기 위한 구분 착색이 불필요하다. 그러므로, 높은 정세도를 쉽게 실현할 수 있다. 또한 착색층과 도 39의 (B)의 구조의 조합도 가능하다. 또한 특정 파장의 정면 방향의 광의 발광 강도를 높일 수 있어, 소비 전력을 저감할 수 있다.
또한 도 39의 (B)에 도시된 발광 소자(572)는 마이크로캐비티 구조를 반드시 가질 필요는 없다. 마이크로캐비티 구조를 적용하지 않는 경우, 발광층(723)이 백색의 광을 방출하는 구조를 가지고 착색층이 제공되면, 소정의 색의 광(예를 들어 RGB)을 추출할 수 있다. EL층(786)이 상이한 발광색을 얻기 위하여 개별 착색으로 형성되는 경우, 착색층을 제공하지 않아도 소정의 색의 광을 추출할 수 있다.
도전체(772 및 788) 중 적어도 하나를 투광성 전극(예를 들어 투명 전극 또는 반투과·반반사 전극)으로 할 수 있다. 투광성 전극이 투명 전극인 경우, 투명 전극은 가시광 투과율이 40% 이상이다. 투광성 전극이 반투과·반반사 전극인 경우, 반투과·반반사 전극은 가시광 반사율이 20% 이상 80% 이하, 바람직하게는 40% 이상 70% 이하이다. 이들 전극은 저항률이 1×10-2Ωcm 이하인 것이 바람직하다.
도전체(772) 또는 도전체(788)가 반사성을 가지는 전극(반사 전극)인 경우, 반사 전극의 가시광 반사율은 40% 이상 100% 이하, 바람직하게는 70% 이상 100% 이하이다. 이 전극은 저항률이 1×10-2Ωcm 이하인 것이 바람직하다.
발광 소자(572)는 도 39의 (C)에 도시된 구조를 가져도 좋다. 도 39의 (C)는, 도전체(772)와 도전체(788) 사이에 2개의 EL층(EL층(786a) 및 EL층(786b))이 제공되고, EL층(786a)과 EL층(786b) 사이에 전하 발생층(792)이 제공되는 적층 구조(탠덤 구조)를 가지는 발광 소자(572)를 도시한 것이다. 발광 소자(572)가 탠덤 구조를 가지는 경우, 발광 소자(572)의 전류 효율 및 외부 양자 효율을 높일 수 있다. 따라서, 표시 장치(810)는 휘도가 높은 화상을 표시할 수 있다. 또한 표시 장치(810)의 소비 전력을 저감시킬 수 있다. 여기서, EL층(786a) 및 EL층(786b)은 도 39의 (B)에 도시된 EL층(786)과 비슷한 구조를 가질 수 있다.
전하 발생층(792)은, 도전체(772)와 도전체(788) 사이에 전압을 공급할 때, EL층(786a 및 786b) 중 한쪽에 전자를 주입하고, EL층(786a 및 786b) 중 다른 쪽에 정공을 주입하는 기능을 가진다. 따라서, 도전체(772)의 전위가 도전체(788)의 전위보다 높아지도록 전압을 공급하면, 전하 발생층(792)으로부터 EL층(786a)에 전자가 주입되고, 전하 발생층(792)으로부터 EL층(786b)에 정공이 주입된다.
또한 광 추출 효율의 관점에서, 전하 발생층(792)은 가시광을 투과시키는 것이 바람직하다(구체적으로, 전하 발생층(792)의 가시광 투과율이 40% 이상인 것이 바람직하다). 전하 발생층(792)의 도전율은 도전체(772) 또는 도전체(788)의 도전율보다 낮아도 좋다.
발광 소자(572)는 도 39의 (D)에 도시된 구조를 가져도 좋다. 도 39의 (D)는, 도전체(772)와 도전체(788) 사이에 3개의 EL층(EL층(786a), EL층(786b), 및 EL층(786c))이 제공되고, EL층(786a)과 EL층(786b) 사이, 및 EL층(786b)과 EL층(786c) 사이에 전하 발생층(792)이 제공되는 탠덤 구조를 가지는 발광 소자(572)를 도시한 것이다. 여기서, EL층(786a, 786b, 및 786c)은 도 39의 (B)에 도시된 EL층(786)과 비슷한 구조를 가질 수 있다. 발광 소자(572)가 도 39의 (D)에 도시된 구조를 가지는 경우, 발광 소자(572)의 전류 효율 및 외부 양자 효율을 더 높일 수 있다. 그 결과, 표시 장치(810)는 휘도가 더 높은 화상을 표시할 수 있다. 또한 표시 장치(810)의 소비 전력을 더 저감시킬 수 있다.
발광 소자(572)는 도 39의 (E)에 도시된 구조를 가져도 좋다. 도 39의 (E)는, 도전체(772)와 도전체(788) 사이에 n개의 EL층(EL층(786(1) 내지 786(n))이 제공되고, EL층(786)들 사이에 전하 발생층(792)이 제공되는 탠덤 구조를 가지는 발광 소자(572)를 도시한 것이다. 여기서, EL층(786(1) 내지 786(n))은 도 39의 (B)에 도시된 EL층(786)과 비슷한 구조를 가질 수 있다. 또한 도 39의 (E)는, EL층(786) 중, EL층(786(1)), EL층(786(m)), EL층(786(m+1)), 및 EL층(786(n))을 도시한 것이다. 여기서 m은 2 이상 n 미만의 정수이고, n은 m보다 큰 정수이다. n이 커질수록, 발광 소자(572)의 전류 효율 및 외부 양자 효율을 높일 수 있다. 그 결과, 표시 장치(810)는 휘도가 높은 화상을 표시할 수 있다. 또한 표시 장치(810)의 소비 전력을 저감시킬 수 있다.
<발광 소자의 재료>
다음으로 발광 소자(572)에 사용할 수 있는 재료에 대하여 설명한다.
<<도전체(772) 및 도전체(788)>>
도전체(772) 및 도전체(788)에는, 양극 및 음극의 기능을 만족시킬 수 있기만 하면, 이하의 재료 중 임의의 것을 적절히 조합하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 적절히 사용할 수 있다. 구체적으로는, In-Sn 산화물(ITO라고도 함), In-Si-Sn 산화물(ITSO라고도 함), In-Zn 산화물, 또는 In-W-Zn 산화물을 사용할 수 있다. 또한 알루미늄(Al), 타이타늄(Ti), 크로뮴(Cr), 망가니즈(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 갈륨(Ga), 아연(Zn), 인듐(In), 주석(Sn), 몰리브데넘(Mo), 탄탈럼(Ta), 텅스텐(W), 팔라듐(Pd), 금(Au), 백금(Pt), 은(Ag), 이트륨(Y), 또는 네오디뮴(Nd) 등의 금속 또는 이들 금속 중 임의의 것의 적절한 조합을 포함하는 합금을 사용할 수 있다. 또한 상술하지 않은 원소 주기율표의 1족 원소 또는 2족 원소(예를 들어, 리튬(Li), 세슘(Cs), 칼슘(Ca), 또는 스트론튬(Sr)), 유로퓸(Eu) 또는 이터븀(Yb) 등의 희토류 금속, 이들 원소 중 임의의 것의 적절한 조합을 포함하는 합금, 또는 그래핀 등을 사용할 수 있다.
<<정공 주입층(721) 및 정공 수송층(722)>>
정공 주입층(721)은 양극인 도전체(772), 또는 전하 발생층(792)으로부터 EL층(786)에 정공을 주입하고, 정공 주입성이 높은 재료를 포함한다. 여기서 EL층(786)은 EL층(786a), EL층(786b), EL층(786c), 및 EL층(786(1) 내지 786(n))을 포함한다.
정공 주입성이 높은 재료의 예에는, 몰리브데넘 산화물, 바나듐 산화물, 루테늄 산화물, 텅스텐 산화물, 및 망가니즈 산화물 등의 전이 금속 산화물이 포함된다. 또는 프탈로사이아닌(약칭: H2Pc) 및 구리 프탈로사이아닌(약칭: CuPc) 등의 프탈로사이아닌계 화합물, 4,4'-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: DPAB) 및 N,N'-비스{4-[비스(3-메틸페닐)아미노]페닐}-N,N'-다이페닐-(1,1'-바이페닐)-4,4'-다이아민(약칭: DNTPD) 등의 방향족 아민 화합물, 및 폴리(3,4-에틸렌다이옥시싸이오펜)/폴리(스타이렌설폰산)(약칭: PEDOT/PSS) 등의 고분자 화합물 등의 재료 중 임의의 것을 사용할 수 있다.
또는 정공 주입성이 높은 재료로서는, 정공 수송성 재료 및 억셉터 재료(전자 수용성 재료)를 포함하는 복합 재료를 사용할 수 있다. 이 경우, 억셉터 재료에 의하여 정공 수송성 재료로부터 전자가 추출되어 정공 주입층(721)에서 정공이 발생되고, 정공 수송층(722)을 통하여 발광층(723)에 정공이 주입된다. 또한 정공 주입층(721)은, 정공 수송성 재료 및 억셉터 재료(전자 수용성 재료)를 포함하는 복합 재료를 사용하여 단층 구조를 가지도록 형성되어도 좋고, 또는 정공 수송성 재료를 포함하는 층과 억셉터 재료(전자 수용성 재료)를 포함하는 층이 적층된 적층 구조를 가지도록 형성되어도 좋다.
정공 수송층(722)은 정공 주입층(721)에 의하여 도전체(772)로부터 주입된 정공을 발광층(723)으로 수송한다. 또한 정공 수송층(722)은 정공 수송성 재료를 포함한다. 특히, 정공 수송층(722)에 사용되는 정공 수송성 재료의 HOMO 준위는 정공 주입층(721)의 HOMO 준위와 같거나, 또는 가까운 것이 바람직하다.
정공 주입층(721)에 사용되는 억셉터 재료의 예에는, 주기율표의 4족 내지 8족 중 임의의 것에 속하는 금속의 산화물이 포함된다. 구체적인 예에는, 산화 몰리브데넘, 산화 바나듐, 산화 나이오븀, 산화 탄탈럼, 산화 크로뮴, 산화 텅스텐, 산화 망가니즈, 및 산화 레늄이 포함된다. 이들 산화물 중에서, 산화 몰리브데넘은 대기 중에서 안정적이고, 흡습성이 낮고, 취급하기 쉽기 때문에 특히 바람직하다. 또는 퀴노다이메테인 유도체, 클로라닐 유도체, 및 헥사아자트라이페닐렌 유도체 등의 유기 억셉터를 사용할 수 있다. 구체적으로는, 7,7,8,8-테트라사이아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노다이메테인(약칭: F4-TCNQ), 클로라닐, 및 2,3,6,7,10,11-헥사사이아노-1,4,5,8,9,12-헥사아자트라이페닐렌(약칭: HAT-CN) 등을 사용할 수 있다.
정공 주입층(721) 및 정공 수송층(722)에 사용되는 정공 수송성 재료는, 정공 이동도가 10-6cm2/Vs 이상의 물질인 것이 바람직하다. 또한 전자 수송성보다 정공 수송성이 높은 물질이기만 하면, 다른 물질도 사용할 수 있다.
정공 수송성 재료는, π전자 과잉형 헤테로 방향족 화합물(예를 들어 카바졸 유도체 및 인돌 유도체) 및 방향족 아민 화합물인 것이 바람직하다. 구체적인 예에는, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: NPB 또는 α-NPD), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-다이페닐-[1,1'-바이페닐]-4,4'-다이아민(약칭: TPD), 4,4'-비스[N-(스파이로-9,9'-바이플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: BSPB), 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: BPAFLP), 4-페닐-3'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: mBPAFLP), 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBA1BP), 3-[4-(9-페난트릴)-페닐]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PCPPn), N-(4-바이페닐)-N-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-9-페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: PCBiF), N-(1,1'-바이페닐-4-일)-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-아민(약칭: PCBBiF), 4,4'-다이페닐-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBBi1BP), 4-(1-나프틸)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBANB), 4,4'-다이(1-나프틸)-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBNBB), 9,9-다이메틸-N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]플루오렌-2-아민(약칭: PCBAF), N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]스파이로-9,9'-바이플루오렌-2-아민(약칭: PCBASF), 4,4',4''-트리스(카바졸-9-일)트라이페닐아민(약칭: TCTA), 4,4',4''-트리스(N,N-다이페닐아미노)트라이페닐아민(약칭: TDATA), 및 4,4',4''-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트라이페닐아민(약칭: MTDATA) 등의 방향족 아민 골격을 가지는 화합물, 1,3-비스(N-카바졸릴)벤젠(약칭: mCP), 4,4'-다이(N-카바졸릴)바이페닐(약칭: CBP), 3,6-비스(3,5-다이페닐페닐)-9-페닐카바졸(약칭: CzTP), 3,3'-비스(9-페닐-9H-카바졸)(약칭: PCCP), 3-[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCA1), 3,6-비스[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCA2), 3-[N-(1-나프틸)-N-(9-페닐카바졸-3-일)아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCN1), 1,3,5-트리스[4-(N-카바졸릴)페닐]벤젠(약칭: TCPB), 및 9-[4-(10-페닐-9-안트라센일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA) 등의 카바졸 골격을 가지는 화합물, 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조싸이오펜)(약칭: DBT3P-II), 2,8-다이페닐-4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]다이벤조싸이오펜(약칭: DBTFLP-III), 및 4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-6-페닐다이벤조싸이오펜(약칭: DBTFLP-IV) 등의 싸이오펜 골격을 가지는 화합물, 및 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조퓨란)(약칭: DBF3P-II) 및 4-{3-[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]페닐}다이벤조퓨란(약칭: mmDBFFLBi-II) 등의 퓨란 골격을 가지는 화합물이 포함된다.
폴리(N-바이닐카바졸)(약칭: PVK), 폴리(4-바이닐트라이페닐아민)(약칭: PVTPA), 폴리[N-(4-{N'-[4-(4-다이페닐아미노)페닐]페닐-N'-페닐아미노}페닐)메타크릴아마이드](약칭: PTPDMA), 및 폴리[N,N'-비스(4-뷰틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘](약칭: Poly-TPD) 등의 고분자 화합물을 사용할 수도 있다.
또한 정공 수송성 재료는 상술한 예에 한정되지 않고, 다양한 공지의 재료 중 1종류 또는 상기 재료의 조합을 정공 수송성 재료로서 정공 주입층(721) 및 정공 수송층(722)에 사용할 수 있다. 또한 정공 수송층(722)은 복수의 층으로 형성되어도 좋다. 즉, 예를 들어 정공 수송층(722)은 제 1 정공 수송층과 제 2 정공 수송층의 적층 구조를 가져도 좋다.
<<발광층(723)>>
발광층(723)은 발광 물질을 포함하는 층이다. 발광 물질로서는, 발광색이 청색, 보라색, 청자색, 녹색, 황록색, 황색, 주황색, 또는 적색 등인 물질이 적절히 사용된다. 여기서, 발광 소자(572)가 도 39의 (C) 내지 (E)에 도시된 바와 같이 복수의 EL층을 포함하는 경우, EL층의 발광층(723)에 상이한 발광 물질을 사용하면, 상이한 발광색을 나타낼 수 있다(예를 들어 보색의 발광색을 조합함으로써 얻어지는 백색 발광이 가능함). 예를 들어 발광 소자(572)가 도 39의 (C)에 도시된 구조를 가지는 경우, EL층(786a)의 발광층(723) 및 EL층(786b)의 발광층(723)에 상이한 발광 물질을 사용함으로써, EL층(786a) 및 EL층(786b)의 발광색을 상이하게 할 수 있다. 또한 발광 소자(572)는 상이한 발광 물질을 포함하는 발광층의 적층 구조를 가져도 좋다.
발광층(723)은 발광 물질(게스트 재료)에 더하여, 1종류 이상의 유기 화합물(호스트 재료 및 어시스트 재료)을 포함하여도 좋다. 유기 화합물로서는, 정공 수송성 재료 및 전자 수송성 재료 중 한쪽 또는 양쪽을 사용할 수 있다.
발광 소자(572)가 도 39의 (C)에 도시된 구조를 가지는 경우, EL층(786a 및 786b) 중 한쪽에 게스트 재료로서 청색의 광을 방출하는 발광 물질(청색 발광 물질)을 사용하고, 다른 쪽 EL층에 녹색의 광을 방출하는 물질(녹색 발광 물질) 및 적색의 광을 방출하는 물질(적색 발광 물질)을 사용하는 것이 바람직하다. 이 구조는, 청색 발광 물질(청색 발광층)이 다른 물질보다 발광 효율이 낮거나, 또는 수명이 짧은 경우에 효과적이다. 여기서는, 청색 발광 물질로서 단일항 들뜬 에너지를 가시광 영역의 광으로 변환하는 발광 물질을 사용하고, 녹색 및 적색 발광 물질로서 삼중항 들뜬 에너지를 가시광 영역의 광으로 변환하는 발광 물질을 사용하면, R, G, 및 B의 스펙트럼 밸런스가 향상되기 때문에 바람직하다.
발광층(723)에 사용할 수 있는 발광 물질에는 특별한 한정은 없고, 단일항 들뜬 에너지를 가시광 영역의 광으로 변환하는 발광 물질 또는 삼중항 들뜬 에너지를 가시광 영역의 광으로 변환하는 발광 물질을 사용할 수 있다. 발광 물질의 예를 이하에 든다.
단일항 들뜬 에너지를 광으로 변환하는 발광 물질의 예에는, 형광을 나타내는 물질(형광 재료)이 포함된다. 구체적인 예에는, 피렌 유도체, 안트라센 유도체, 트라이페닐렌 유도체, 플루오렌 유도체, 카바졸 유도체, 다이벤조싸이오펜 유도체, 다이벤조퓨란 유도체, 다이벤조퀴녹살린 유도체, 퀴녹살린 유도체, 피리딘 유도체, 피리미딘 유도체, 페난트렌 유도체, 및 나프탈렌 유도체가 포함된다. 특히 피렌 유도체는 발광 양자 수율이 높기 때문에 바람직하다. 피렌 유도체의 구체적인 예에는, N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6mMemFLPAPrn), N,N'-다이페닐-N,N'-비스[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6FLPAPrn), N,N'-비스(다이벤조퓨란-2-일)-N,N'-다이페닐피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6FrAPrn), N,N'-비스(다이벤조싸이오펜-2-일)-N,N'-다이페닐피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6ThAPrn), N,N'-(피렌-1,6-다이일)비스[(N-페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란)-6-아민](약칭: 1,6BnfAPrn), N,N'-(피렌-1,6-다이일)비스[(N-페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란)-8-아민](약칭: 1,6BnfAPrn-02), 및 N,N'-(피렌-1,6-다이일)비스[(6,N-다이페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란)-8-아민](약칭: 1,6BnfAPrn-03)이 포함된다. 또한 피렌 유도체는 본 발명의 일 형태의 청색의 색도를 충족시키는 데 효과적인 화합물이다.
또한 5,6-비스[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-2,2'-바이피리딘(약칭: PAP2BPy), 5,6-비스[4'-(10-페닐-9-안트릴)바이페닐-4-일]-2,2'-바이피리딘(약칭: PAPP2BPy), N,N'-비스[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N,N'-다이페닐스틸벤-4,4'-다이아민(약칭: YGA2S), 4-(9H-카바졸-9-일)-4'-(10-페닐-9-안트릴)트라이페닐아민(약칭: YGAPA), 4-(9H-카바졸-9-일)-4'-(9,10-다이페닐-2-안트릴)트라이페닐아민(약칭: 2YGAPPA), N,9-다이페닐-N-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: PCAPA), 4-(10-페닐-9-안트릴)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBAPA), 4-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBAPBA), 페릴렌, 2,5,8,11-테트라(tert-뷰틸)페릴렌(약칭: TBP), N,N''-(2-tert-뷰틸안트라센-9,10-다이일다이-4,1-페닐렌)비스[N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민](약칭: DPABPA), N,9-다이페닐-N-[4-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCAPPA), 또는 N-[4-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPAPPA) 등을 사용할 수 있다.
삼중항 들뜬 에너지를 광으로 변환하는 발광 물질의 예에는, 인광을 나타내는 물질(인광 재료) 및 열 활성화 지연 형광(TADF: thermally activated delayed fluorescence)을 나타내는 열 활성화 지연 형광 재료가 포함된다.
인광 재료의 예에는, 유기 금속 착체, 금속 착체(백금 착체), 및 희토류 금속 착체가 포함된다. 이들 물질은 각각의 발광색(발광 피크)을 나타내기 때문에, 필요에 따라 이들 중 임의의 것을 적절히 선택한다.
청색 또는 녹색의 광을 방출하고 발광 스펙트럼의 피크 파장이 450nm 이상 570nm 이하인 인광 재료의 예로서는, 이하의 물질을 들 수 있다.
예에는, 트리스{2-[5-(2-메틸페닐)-4-(2,6-다이메틸페닐)-4H-1,2,4-트라이아졸-3-일-κN2]페닐-κC}이리듐(III)(약칭: [Ir(mpptz-dmp)3]), 트리스(5-메틸-3,4-다이페닐-4H-1,2,4-트라이아졸레이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(Mptz)3]), 트리스[4-(3-바이페닐)-5-아이소프로필-3-페닐-4H-1,2,4-트라이아졸레이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(iPrptz-3b)3]), 및 트리스[3-(5-바이페닐)-5-아이소프로필-4-페닐-4H-1,2,4-트라이아졸레이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(iPr5btz)3]) 등의 4H-트라이아졸 골격을 가지는 유기 금속 착체, 트리스[3-메틸-1-(2-메틸페닐)-5-페닐-1H-1,2,4-트라이아졸레이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(Mptz1-mp)3]) 및 트리스(1-메틸-5-페닐-3-프로필-1H-1,2,4-트라이아졸레이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(Prptz1-Me)3]) 등의 1H-트라이아졸 골격을 가지는 유기 금속 착체, fac-트리스[1-(2,6-다이아이소프로필페닐)-2-페닐-1H-이미다졸]이리듐(III)(약칭: [Ir(iPrpmi)3]) 및 트리스[3-(2,6-다이메틸페닐)-7-메틸이미다조[1,2-f]페난트리디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(dmpimpt-Me)3]) 등의 이미다졸 골격을 가지는 유기 금속 착체, 및 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,C2']이리듐(III)테트라키스(1-피라졸릴)보레이트(약칭: FIr6), 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,C2']이리듐(III)피콜리네이트(약칭: FIrpic), 비스[2-(3,5-비스트라이플루오로메틸-페닐)-피리디네이토-N,C2']이리듐(III)피콜리네이트(약칭: [Ir(CF3ppy)2(pic)]), 및 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,C2']이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: FIr(acac)) 등의 전자 흡인기를 가지는 페닐피리딘 유도체를 배위자로 하는 유기 금속 착체가 포함된다.
녹색 또는 황색의 광을 방출하고 발광 스펙트럼의 피크 파장이 495nm 이상 590nm 이하인 인광 재료의 예로서는, 이하의 물질을 들 수 있다.
예에는, 트리스(4-메틸-6-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppm)3]), 트리스(4-t-뷰틸-6-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tBuppm)3]), (아세틸아세토네이토)비스(6-메틸-4-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppm)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스(6-tert-뷰틸-4-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tBuppm)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스[6-(2-노보닐)-4-페닐피리미디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(nbppm)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스[5-메틸-6-(2-메틸페닐)-4-페닐피리미디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(mpmppm)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스{4,6-다이메틸-2-[6-(2,6-다이메틸페닐)-4-피리미딘일-κN3]페닐-κC}이리듐(III)(약칭: [Ir(dmppm-dmp)2(acac)]), 및 (아세틸아세토네이토)비스(4,6-다이페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(dppm)2(acac)]) 등의 피리미딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체, (아세틸아세토네이토)비스(3,5-다이메틸-2-페닐피라지네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppr-Me)2(acac)]) 및 (아세틸아세토네이토)비스(5-아이소프로필-3-메틸-2-페닐피라지네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppr-iPr)2(acac)]) 등의 피라진 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체, 트리스(2-페닐피리디네이토-N,C2')이리듐(III)(약칭: [Ir(ppy)3]), 비스(2-페닐피리디네이토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(ppy)2(acac)]), 비스(벤조[h]퀴놀리네이토)이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(bzq)2(acac)]), 트리스(벤조[h]퀴놀리네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(bzq)3]), 트리스(2-페닐퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)(약칭: [Ir(pq)3]), 및 비스(2-페닐퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(pq)2(acac)]) 등의 피리딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체, 비스(2,4-다이페닐-1,3-옥사졸레이토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(dpo)2(acac)]), 비스{2-[4'-(퍼플루오로페닐)페닐]피리디네이토-N,C2'}이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(p-PF-ph)2(acac)]), 및 비스(2-페닐벤조싸이아졸레이토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(bt)2(acac)]) 등의 유기 금속 착체, 및 트리스(아세틸아세토네이토)(모노페난트롤린)터븀(III)(약칭: [Tb(acac)3(Phen)]) 등의 희토류 금속 착체가 포함된다.
상술한 것 중에서, 피리딘 골격(특히 페닐피리딘 골격) 또는 피리미딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체는, 본 발명의 일 형태의 녹색의 색도를 충족시키는 데 효과적인 화합물이다.
황색 또는 적색의 광을 방출하고 발광 스펙트럼의 피크 파장이 570nm 이상 750nm 이하인 인광 재료의 예로서는, 이하의 물질을 들 수 있다.
예에는, (다이아이소뷰티릴메타네이토)비스[4,6-비스(3-메틸페닐)피리미디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(5mdppm)2(dibm)]), 비스[4,6-비스(3-메틸페닐)피리미디네이토](다이피발로일메타네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(5mdppm)2(dpm)]), 및 (다이피발로일메타네이토)비스[4,6-다이(나프탈렌-1-일)피리미디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(d1npm)2(dpm)]) 등의 피리미딘 골격을 가지는 유기 금속 착체, (아세틸아세토네이토)비스(2,3,5-트라이페닐피라지네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tppr)2(acac)]), 비스(2,3,5-트라이페닐피라지네이토)(다이피발로일메타네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tppr)2(dpm)]), 비스{4,6-다이메틸-2-[3-(3,5-다이메틸페닐)-5-페닐-2-피라진일-κN]페닐-κC}(2,6-다이메틸-3,5-헵테인다이오네이토-κ2O,O')이리듐(III)(약칭: [Ir(dmdppr-P)2(dibm)]), 비스{4,6-다이메틸-2-[5-(4-사이아노-2,6-다이메틸페닐)-3-(3,5-다이메틸페닐)-2-피라진일-κN]페닐-κC}(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵테인다이오네이토-κ2O,O')이리듐(III)(약칭: [Ir(dmdppr-dmCP)2(dpm)]), (아세틸아세토네이토)비스[2-메틸-3-페닐퀴녹살리네이토-N,C2']이리듐(III)(약칭: [Ir(mpq)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스(2,3-다이페닐퀴녹살리네이토-N,C2')이리듐(III)(약칭: [Ir(dpq)2(acac)]), 및 (아세틸아세토네이토)비스[2,3-비스(4-플루오로페닐)퀴녹살리네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(Fdpq)2(acac)]) 등의 피라진 골격을 가지는 유기 금속 착체, 트리스(1-페닐아이소퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)(약칭: [Ir(piq)3]) 및 비스(1-페닐아이소퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(piq)2(acac)]) 등의 피리딘 골격을 가지는 유기 금속 착체, 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포르피린백금(II)(약칭: [PtOEP]) 등의 백금 착체, 및 트리스(1,3-다이페닐-1,3-프로페인다이오네이토)(모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: [Eu(DBM)3(Phen)]) 및 트리스[1-(2-테노일)-3,3,3-트라이플루오로아세토네이토](모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: [Eu(TTA)3(Phen)]) 등의 희토류 금속 착체가 포함된다.
상술한 것 중에서, 피라진 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체는, 본 발명의 일 형태의 적색의 색도를 충족시키는 데 효과적인 화합물이다. 특히, 사이아노기를 가지는 유기 금속 이리듐 착체(예를 들어 [Ir(dmdppr-dmCP)2(dpm)])는 안정성이 높기 때문에 바람직하다.
또한 청색 발광 물질로서는, 포토루미네선스의 피크 파장이 430nm 이상 470nm 이하, 바람직하게는 430nm 이상 460nm 이하인 물질을 사용한다. 녹색 발광 물질로서는, 포토루미네선스의 피크 파장이 500nm 이상 540nm 이하, 바람직하게는 500nm 이상 530nm 이하인 물질을 사용한다. 적색 발광 물질로서는, 포토루미네선스의 피크 파장이 610nm 이상 680nm 이하, 바람직하게는 620nm 이상 680nm 이하인 물질을 사용한다. 또한 포토루미네선스는 용액 및 박막 중 어느 쪽으로 측정하여도 좋다.
이러한 화합물과 마이크로캐비티 효과를 병용함으로써, 상술한 색도를 더 쉽게 충족시킬 수 있다. 여기서, 마이크로캐비티 효과를 얻기 위하여 필요한 반투과 전극(금속 박막 부분)은 두께가 20nm 이상 40nm 이하인 것이 바람직하고, 25nm보다 크고 40nm 이하인 것이 더 바람직하다. 또한 40nm를 넘는 두께는 효율을 저하시킬 가능성이 있다.
발광층(723)에 사용하는 유기 화합물(호스트 재료 및 어시스트 재료)로서는, 발광 물질(게스트 재료)보다 에너지 갭이 큰 1종류 이상의 물질을 사용한다. 또한 상술한 정공 수송성 재료 및 후술하는 전자 수송성 재료를 각각 호스트 재료 및 어시스트 재료로서 사용할 수 있다.
발광 물질이 형광 재료인 경우, 호스트 재료로서는 단일항 들뜬 상태에서의 에너지 준위가 크고, 삼중항 들뜬 상태에서의 에너지 준위가 작은 유기 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 안트라센 유도체 또는 테트라센 유도체를 사용하는 것이 바람직하다. 구체적인 예에는, 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: PCzPA), 3-[4-(1-나프틸)-페닐]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PCPN), 9-[4-(10-페닐-9-안트라센일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA), 7-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-7H-다이벤조[c,g]카바졸(약칭: cgDBCzPA), 6-[3-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란(약칭: 2mBnfPPA), 9-페닐-10-{4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)바이페닐-4'-일}안트라센(약칭: FLPPA), 5,12-다이페닐테트라센, 및 5,12-비스(바이페닐-2-일)테트라센이 포함된다.
발광 물질이 인광 재료인 경우, 호스트 재료로서는, 발광 물질보다 삼중항 들뜬 에너지(기저 상태와 삼중항 들뜬 상태의 에너지 차이)가 큰 유기 화합물을 선택할 수 있다. 이 경우에는, 아연 또는 알루미늄계 금속 착체, 옥사다이아졸 유도체, 트라이아졸 유도체, 벤즈이미다졸 유도체, 퀴녹살린 유도체, 다이벤조퀴녹살린 유도체, 다이벤조싸이오펜 유도체, 다이벤조퓨란 유도체, 피리미딘 유도체, 트라이아진 유도체, 피리딘 유도체, 바이피리딘 유도체, 페난트롤린 유도체, 방향족 아민, 또는 카바졸 유도체 등을 사용할 수 있다.
구체적인 예에는, 트리스(8-퀴놀리놀레이토)알루미늄(III)(약칭: Alq), 트리스(4-메틸-8-퀴놀리놀레이토)알루미늄(III)(약칭: Almq3), 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리네이토)베릴륨(II)(약칭: BeBq2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀레이토)(4-페닐페놀레이토)알루미늄(III)(약칭: BAlq), 비스(8-퀴놀리놀레이토)아연(II)(약칭: Znq), 비스[2-(2-벤즈옥사졸릴)페놀레이토]아연(II)(약칭: ZnPBO), 및 비스[2-(2-벤조싸이아졸릴)페놀레이토]아연(II)(약칭: ZnBTZ) 등의 금속 착체, 2-(4-바이페닐릴)-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸(약칭: PBD), 1,3-비스[5-(p-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸-2-일]벤젠(약칭: OXD-7), 3-(4-바이페닐릴)-4-페닐-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,2,4-트라이아졸(약칭: TAZ), 2,2',2''-(1,3,5-벤젠트라이일)-트리스(1-페닐-1H-벤즈이미다졸)(약칭: TPBI), 바소페난트롤린(약칭: BPhen), 바소큐프로인(약칭: BCP), 2,9-비스(나프탈렌-2-일)-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(약칭: NBphen), 및 9-[4-(5-페닐-1,3,4-옥사다이아졸-2-일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CO11) 등의 헤테로 고리 화합물, 및 NPB, TPD, 및 BSPB 등의 방향족 아민 화합물이 포함된다.
또한 안트라센 유도체, 페난트렌 유도체, 피렌 유도체, 크리센 유도체, 및 다이벤조[g,p]크리센 유도체 등의 축합 다환 방향족 화합물을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어 9,10-다이페닐안트라센(약칭: DPAnth), N,N-다이페닐-9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: CzA1PA), 4-(10-페닐-9-안트릴)트라이페닐아민(약칭: DPhPA), YGAPA, PCAPA, N,9-다이페닐-N-{4-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]페닐}-9H-카바졸-3-아민(약칭: PCAPBA), 9,10-다이페닐-2-[N-페닐-N-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)아미노]안트라센(약칭: 2PCAPA), 6,12-다이메톡시-5,11-다이페닐크리센, N,N,N',N',N'',N'',N''',N'''-옥타페닐다이벤조[g,p]크리센-2,7,10,15-테트라아민(약칭: DBC1), 9-[4-(10-페닐-9-안트라센일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA), 3,6-다이페닐-9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: DPCzPA), 9,10-비스(3,5-다이페닐페닐)안트라센(약칭: DPPA), 9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭: DNA), 2-tert-뷰틸-9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭: t-BuDNA), 9,9'-바이안트릴(약칭: BANT), 9,9'-(스틸벤-3,3'-다이일)다이페난트렌(약칭: DPNS), 9,9'-(스틸벤-4,4'-다이일)다이페난트렌(약칭: DPNS2), 또는 1,3,5-트라이(1-피렌일)벤젠(약칭: TPB3)을 사용할 수 있다.
발광층(723)에 복수의 유기 화합물을 사용하는 경우, 들뜬 복합체를 형성하는 화합물을 발광 물질과 혼합시키는 것이 바람직하다. 이 경우, 다양한 유기 화합물 중 임의의 것을 적절히 조합하여 사용할 수 있지만, 들뜬 복합체를 효율적으로 형성하기 위해서는 정공을 받기 쉬운 화합물(정공 수송성 재료) 및 전자를 받기 쉬운 화합물(전자 수송성 재료)을 조합하는 것이 특히 바람직하다. 정공 수송성 재료 및 전자 수송성 재료로서, 구체적으로는 본 실시형태에서 설명하는 재료 중 임의의 것을 사용할 수 있다.
TADF 재료는 작은 열 에너지를 사용하여 삼중항 들뜬 상태를 단일항 들뜬 상태로 업컨버트(up-convert)(즉, 역항간 교차)할 수 있고, 단일항 들뜬 상태로부터 효율적으로 광을 방출한다(효율적으로 형광을 나타낸다). 열 활성화 지연 형광은, 삼중항 들뜬 준위와 단일항 들뜬 준위의 에너지 차이가 0eV 이상 0.2eV 이하, 바람직하게는 0eV 이상 0.1eV 이하인 조건하에서 효율적으로 얻어진다. 또한 TADF 재료에 의하여 나타내어지는 "지연 형광"이란 일반적인 형광과 같은 스펙트럼을 가지고, 수명이 매우 긴 발광을 말한다. 그 수명은 1×10-6초 이상, 바람직하게는 1×10-3초 이상이다.
TADF 재료의 예에는, 풀러렌, 그 유도체, 프로플라빈 등의 아크리딘 유도체, 및 에오신이 포함된다. 다른 예에는, 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 주석(Sn), 백금(Pt), 인듐(In), 또는 팔라듐(Pd)을 포함하는 포르피린 등의 금속 함유 포르피린이 포함된다. 금속 함유 포르피린의 예에는, 프로토포르피린-플루오린화 주석 착체(SnF2(Proto IX)), 메소포르피린-플루오린화 주석 착체(SnF2(Meso IX)), 헤마토포르피린-플루오린화 주석 착체(SnF2(Hemato IX)), 코프로포르피린테트라메틸 에스터-플루오린화 주석 착체(SnF2(Copro III-4Me)), 옥타에틸포르피린-플루오린화 주석 착체(SnF2(OEP)), 에티오포르피린-플루오린화 주석 착체(SnF2(Etio I)), 및 옥타에틸포르피린-염화 백금 착체(PtCl2OEP)가 포함된다.
또는 2-(바이페닐-4-일)-4,6-비스(12-페닐인돌로[2,3-a]카바졸-11-일)-1,3,5-트라이아진(PIC-TRZ), 2-{4-[3-(N-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸-9-일]페닐}-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(PCCzPTzn), 2-[4-(10H-페녹사진-10-일)페닐]-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(PXZ-TRZ), 3-[4-(5-페닐-5,10-다이하이드로페나진-10-일)페닐]-4,5-다이페닐-1,2,4-트라이아졸(PPZ-3TPT), 3-(9,9-다이메틸-9H-아크리딘-10-일)-9H-크산텐-9-온(ACRXTN), 비스[4-(9,9-다이메틸-9,10-다이하이드로아크리딘)페닐]설폰(DMAC-DPS), 또는 10-페닐-10H,10'H-스파이로[아크리딘-9,9'-안트라센]-10'-온(ACRSA) 등의 π 전자 과잉형 헤테로 방향족 고리 및 π 전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 가지는 헤테로 고리 화합물을 사용할 수 있다. 또한 π 전자 과잉형 헤테로 방향족 고리가 π 전자 부족형 헤테로 방향족 고리에 직접 결합된 물질은, π 전자 과잉형 헤테로 방향족 고리의 도너성 및 π 전자 부족형 헤테로 방향족 고리의 억셉터성이 모두 향상되고, 단일항 들뜬 상태와 삼중항 들뜬 상태의 에너지 차이가 작아지기 때문에 특히 바람직하다.
또한 TADF 재료는 다른 유기 화합물과 조합하여 사용할 수도 있다.
<<전자 수송층(724)>>
전자 수송층(724)은, 전자 주입층(725)에 의하여 도전체(788)로부터 주입된 전자를 발광층(723)으로 수송한다. 또한 전자 수송층(724)은 전자 수송성 재료를 포함한다. 전자 수송층(724)에 사용되는 전자 수송성 재료는, 전자 이동도가 1×10-6cm2/Vs 이상의 물질인 것이 바람직하다. 또한 정공보다 전자를 쉽게 수송하는 물질이라면 다른 물질을 사용할 수도 있다.
전자 수송성 재료의 예에는, 퀴놀린 배위자, 벤조퀴놀린 배위자, 옥사졸 배위자, 및 싸이아졸 배위자를 가지는 금속 착체, 옥사다이아졸 유도체, 트라이아졸 유도체, 페난트롤린 유도체, 피리딘 유도체, 및 바이피리딘 유도체가 포함된다. 또한 질소 함유 헤테로 방향족 화합물 등의 π 전자 부족형 헤테로 방향족 화합물을 사용할 수도 있다.
구체적으로는, Alq3, 트리스(4-메틸-8-퀴놀리놀레이토)알루미늄(III)(약칭: Almq3), 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리네이토)베릴륨(약칭: BeBq2), BAlq, Zn(BOX)2, 및 비스[2-(2-하이드록시페닐)벤조싸이아졸레이토]아연(II)(약칭: Zn(BTZ)2) 등의 금속 착체, 2-(4-바이페닐릴)-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸(약칭: PBD), 1,3-비스[5-(p-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸-2-일]벤젠(약칭: OXD-7), 3-(4'-tert-뷰틸페닐)-4-페닐-5-(4''-바이페닐)-1,2,4-트라이아졸(약칭: TAZ), 3-(4-tert-뷰틸페닐)-4-(4-에틸페닐)-5-(4-바이페닐릴)-1,2,4-트라이아졸(약칭: p-EtTAZ), 바소페난트롤린(약칭: Bphen), 바소큐프로인(약칭: BCP), 및 4,4'-비스(5-메틸벤즈옥사졸-2-일)스틸벤(약칭: BzOs) 등의 헤테로 방향족 화합물, 및 2-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTPDBq-II), 2-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-II), 2-[4-(3,6-다이페닐-9H-카바졸-9-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2CzPDBq-III), 7-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 7mDBTPDBq-II), 및 6-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 6mDBTPDBq-II) 등의 퀴녹살린 유도체 및 다이벤조퀴녹살린 유도체 중 임의의 것을 사용할 수 있다.
또는 폴리(2,5-피리딘다이일)(약칭: PPy), 폴리[(9,9-다이헥실플루오렌-2,7-다이일)-co-(피리딘-3,5-다이일)](약칭: PF-Py), 또는 폴리[(9,9-다이옥틸플루오렌-2,7-다이일)-co-(2,2'-바이피리딘-6,6'-다이일)](약칭: PF-BPy) 등의 고분자 화합물을 사용할 수 있다.
전자 수송층(724)은 단층에 한정되지 않고, 상술한 물질 중 임의의 것을 각각 포함하는 2개 이상의 층의 적층이어도 좋다.
<<전자 주입층(725)>>
전자 주입층(725)은 전자 주입성이 높은 물질을 포함한다. 전자 주입층(725)은 플루오린화 리튬(LiF), 플루오린화 세슘(CsF), 플루오린화 칼슘(CaF2), 또는 리튬 산화물(LiOx) 등의, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 이들의 화합물을 사용하여 형성할 수 있다. 플루오린화 어븀(ErF3)과 같은 희토류 금속 화합물도 사용할 수 있다. 전자 주입층(725)에 전자화물(electride)을 사용하여도 좋다. 전자화물의 예에는 산화 칼슘-산화 알루미늄에 전자가 고농도로 첨가된 물질이 포함된다. 전자 수송층(724)에 사용되는 상술한 물질 중 임의의 것을 사용할 수도 있다.
전자 주입층(725)에는 유기 화합물과 전자 공여체(도너)를 혼합한 복합 재료를 사용하여도 좋다. 이러한 복합 재료는 전자 공여체에 의하여 유기 화합물에서 전자가 발생하기 때문에, 전자 주입성 및 전자 수송성이 우수하다. 여기서 유기 화합물은, 발생된 전자의 수송에 뛰어난 재료인 것이 바람직하고, 구체적으로는 예를 들어 전자 수송층(724)에 사용되는 전자 수송성 재료(예를 들어 금속 착체 또는 헤테로 방향족 화합물)를 사용할 수 있다. 전자 공여체로서는 유기 화합물에 대하여 전자 공여성을 나타내는 물질을 사용한다. 구체적으로는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 및 희토류 금속이 바람직하고, 리튬, 세슘, 마그네슘, 칼슘, 어븀, 및 이터븀 등을 들 수 있다. 또한 알칼리 금속 산화물 및 알칼리 토금속 산화물이 바람직하고, 리튬 산화물, 칼슘 산화물, 및 바륨 산화물 등을 들 수 있다. 또는 산화 마그네슘 등의 루이스 염기를 사용할 수 있다. 또한 테트라싸이아풀발렌(약칭: TTF) 등의 유기 화합물을 사용할 수 있다.
<<전하 발생층(792)>>
전하 발생층(792)은, 도전체(772)와 도전체(788) 사이에 전압이 인가된 경우, 전하 발생층(792)과 접하는 2개의 EL층(786) 중 도전체(772)에 가까운 EL층(786)에 전자를 주입하고, 도전체(788)에 가까운 다른 EL층(786)에 정공을 주입하는 기능을 가진다. 예를 들어 도 39의 (C)에 도시된 구조를 가지는 발광 소자(572)에서, 전하 발생층(792)은 EL층(786a)에 전자를 주입하고, EL층(786b)에 정공을 주입하는 기능을 가진다. 또한 전하 발생층(792)은 정공 수송성 재료에 전자 수용체(억셉터)가 첨가된 구조를 가져도 좋고, 전자 수송성 재료에 전자 공여체(도너)가 첨가된 구조를 가져도 좋다. 또는 이들 구조의 양쪽이 적층되어도 좋다. 상술한 재료 중 임의의 것을 사용하여 전하 발생층(792)을 형성함으로써, EL층의 적층을 포함하는 표시 장치(810)의 구동 전압의 상승을 억제할 수 있다.
전하 발생층(792)이, 정공 수송성 재료에 전자 수용체가 첨가된 구조를 가지는 경우, 전자 수용체는 7,7,8,8-테트라사이아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노다이메테인(약칭: F4-TCNQ) 또는 클로라닐 등으로 할 수 있다. 다른 예에는 주기율표의 4족 내지 8족에 속하는 금속의 산화물이 포함된다. 구체적인 예는, 산화 바나듐, 산화 나이오븀, 산화 탄탈럼, 산화 크로뮴, 산화 몰리브데넘, 산화 텅스텐, 산화 망가니즈, 및 산화 레늄이다.
전하 발생층(792)이, 전자 수송성 재료에 전자 공여체가 첨가된 구조를 가지는 경우, 전자 공여체로서, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 또는 주기율표의 2족 또는 13족에 속하는 금속, 혹은 이들의 산화물 또는 탄산염을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 리튬(Li), 세슘(Cs), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 이터븀(Yb), 인듐(In), 산화 리튬, 또는 탄산 세슘 등을 사용하는 것이 바람직하다. 전자 공여체로서 테트라싸이아나프타센과 같은 유기 화합물을 사용하여도 좋다.
발광 소자(572)의 제작에는, 증착법 등의 진공 프로세스 또는 스핀 코팅법 또는 잉크젯법 등의 용액 프로세스를 사용할 수 있다. 증착법을 적용하는 경우에는, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 이온 빔 증착법, 분자선 증착법, 또는 진공 증착법 등의 물리 기상 증착법(PVD법), 또는 화학 기상 증착법(CVD법) 등을 사용할 수 있다. 특히 발광 소자의 EL층에 포함되는 기능층(정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 및 전자 주입층) 및 전하 발생층은 증착법(예를 들어 진공 증착법), 코팅법(예를 들어 딥 코팅법, 다이 코팅법, 바 코팅법, 스핀 코팅법, 또는 스프레이 코팅법), 또는 인쇄법(예를 들어 잉크젯법, 스크린 인쇄(스텐실), 오프셋 인쇄(평판 인쇄), 플렉소 인쇄(철판 인쇄), 그라비어 인쇄, 또는 마이크로 콘택트 인쇄) 등에 의하여 형성할 수 있다.
또한 본 실시형태에서 설명하는 발광 소자의 EL층에 포함되는 기능층(정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 및 전자 주입층) 및 전하 발생층에 사용할 수 있는 재료는 상술한 재료에 한정되지 않고, 층의 기능을 만족시키기만 하면 다른 재료를 조합하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 고분자 화합물(예를 들어 올리고머, 덴드리머, 및 폴리머), 중분자 화합물(분자량이 400 내지 4000인, 저분자 화합물과 고분자 화합물 사이의 화합물), 또는 무기 화합물(예를 들어 퀀텀닷 재료)을 사용할 수 있다. 퀀텀닷 재료는, 콜로이드 퀀텀닷 재료, 합금 퀀텀닷 재료, 코어 셸 퀀텀닷 재료, 또는 코어 퀀텀닷 재료 등이어도 좋다.
본 실시형태에서 설명하는 표시 장치(810)는 실시형태 1에서 설명된 광원에 사용할 수 있다. 실시형태 1에서 설명된 광원에 표시 장치(810)를 사용함으로써, 광원에서 발광 소자를 고밀도로 배열할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 형태의 전자 기기는 전자 기기의 사용자의 얼굴 표정 등, 사용자의 얼글의 특징을 정확히 인식할 수 있다.
도 40의 (A)는 본 발명의 일 형태의 촬상 장치의 구조예를 도시한 단면도이다. 도 40의 (A)에 도시된 바와 같이, 트랜지스터(1003), 발광 소자(572), 광전 변환 소자(1010), 및 착색층(993) 등을 기판(1001)과 기판(995) 사이에 제공할 수 있다. 여기서 트랜지스터(1003)는 예를 들어 OS 트랜지스터로 할 수 있다. 도 40의 (A)에는 4개의 트랜지스터(1003)를 도시하였다.
기판(1001) 위에 절연체(1002)를 제공하고, 절연체(1002) 위에 트랜지스터(1003)를 제공한다. 트랜지스터(1003) 위에 절연체(1004)를 제공하고, 절연체(1004) 위에 절연체(1005)를 제공한다. 절연체(1005) 위에 발광 소자(572) 및 광전 변환 소자(1010)를 제공한다. 착색층(993)은 발광 소자(572) 또는 광전 변환 소자(1010)와 중첩되는 영역을 가지도록 제공된다. 도 40의 (A)는, 2개의 발광 소자(572)(발광 소자(572_1) 및 발광 소자(572_2)) 및 2개의 광전 변환 소자(1010)(광전 변환 소자(1010_1) 및 광전 변환 소자(1010_2))가 대응하는 트랜지스터(1003)와 전기적으로 접속되는 것을 나타낸 것이다. 도 40의 (A)에서는, 적색의 광을 투과시키는 기능을 가지는 착색층(993)인 착색층(993R)이 발광 소자(572_1)와 중첩되는 영역을 가지도록 제공되고, 적외광을 투과시키는 기능을 가지는 착색층(993)인 착색층(993IR)이 발광 소자(572_2)와 중첩되는 영역을 가지도록 제공된다. 또한 착색층(993R)은 광전 변환 소자(1010_1)와 중첩되는 영역을 가지도록 제공되고, 착색층(993IR)은 광전 변환 소자(1010_2)와 중첩되는 영역을 가지도록 제공된다.
광전 변환 소자(1010)는 촬상 장치의 외부로부터 조사되는 광(Lex)을 받고, 이를 받은 광(Lex)의 조도에 대응하는 전기 신호로 변환하는 기능을 가진다.
발광 소자(572)는 백색의 광 및 적외광을 방출하는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 발광 소자(572_1)로부터 방출된 광이 착색층(993R)을 통하여 적색의 광(R)으로서 촬상 장치의 외부로 방출된다. 발광 소자(572_2)로부터 방출된 광이 착색층(993IR)을 통하여 적외광(IR)으로서 촬상 장치의 외부로 방출된다. 촬상 장치의 외부로 방출된 적색의 광(R) 및 적외광(IR)이 물체에 부딪히고 반사되고, 광전 변환 소자(1010)에 조사된다. 예를 들어 도 40의 (A)에 도시된 구조를 가지는 촬상 장치를 실시형태 1에서 설명한 안경형 전자 기기에 사용하는 경우, 적색의 광(R) 및 적외광(IR)은 안경형 전자 기기의 사용자의 얼굴에 조사되고, 반사된 광(Lex)은 광전 변환 소자(1010)에 의하여 검출될 수 있다.
적색의 광 및 적외광의 양쪽을 검출하는 기능을 가짐으로써, 촬상 장치는 적색의 광 및 적외광 중 한쪽만 검출하는 기능을 가지는 촬상 장치보다, 예를 들어 본 발명의 일 형태의 전자 기기의 사용자의 눈 및 그 주변의 상태를 더 정확히 검출할 수 있다. 이로써, 예를 들어 본 발명의 일 형태의 전자 기기의 사용자의 얼굴 표정 등의 사용자의 얼굴의 특징을 정확히 인식할 수 있어, 본 발명의 일 형태의 전자 기기는 예를 들어 사용자의 피로도 또는 감정을 추정하는 기능을 가질 수 있다.
또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치가 광전 변환 소자를 포함하는 경우, 표시 장치는 도 40의 (A)에 도시된 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 표시 장치는, 적색의 광을 투과시키는 기능을 가지는 착색층(993)과 중첩되는 영역을 포함하는 발광 소자(572), 적외광을 투과시키는 기능을 가지는 착색층(993)과 중첩되는 영역을 포함하는 발광 소자(572), 녹색의 광을 투과시키는 기능을 가지는 착색층(993)과 중첩되는 영역을 포함하는 발광 소자(572), 및 청색의 광을 투과시키는 기능을 가지는 착색층(993)과 중첩되는 영역을 포함하는 발광 소자(572)를 포함한다.
발광 소자(572)는 도전체(772), EL층(786), 및 도전체(788)로 구성된다. 광전 변환 소자(1010)는 도전체(772), 활성층(1011), 및 도전체(788)로 구성된다. 트랜지스터(1003)는 도전체(772)와 전기적으로 접속된다.
활성층(1011)은 예를 들어 p형 반도체와 n형 반도체가 적층되어 PN 접합을 형성하는 적층 구조, 또는 p형 반도체, i형 반도체, 및 n형 반도체가 적층되어 PIN 접합을 형성하는 적층 구조를 가질 수 있다.
활성층(1011)에 사용되는 반도체로서, 실리콘 등의 무기 반도체 또는 유기 화합물을 포함하는 유기 반도체를 사용할 수 있다. 특히 유기 반도체 재료를 사용하면, 발광 소자(572)의 EL층(786) 및 활성층(1011)은 같은 진공 증착법으로 쉽게 형성되어, 같은 제작 장치를 사용할 수 있기 때문에 바람직하다.
유기 반도체 재료를 활성층(1011)에 사용하면, 풀러렌(예를 들어 C60 또는 C70) 또는 그 유도체 등의 전자 수용성 유기 반도체 재료를 n형 반도체 재료로서 사용할 수 있다. p형 반도체 재료로서, CuPc(copper(II) phthalocyanine) 또는 DBP(tetraphenyldibenzoperiflanthene) 등의 전자 공여성 유기 반도체 재료를 사용할 수 있다. 활성층(1011)은 전자 수용성 반도체 재료 및 전자 공여성 반도체 재료를 포함하는 적층 구조(P-N 구조), 또는 전자 수용성 반도체 재료 및 전자 공여성 반도체 재료의 공증착으로 형성되는 벌크 헤테로 구조층이 P-N 구조의 재료들 사이에 제공되는 적층 구조(P-I-N 구조)를 가져도 좋다. 또한 광이 조사되지 않을 때 발생하는 암전류를 억제하기 위하여, 정공 블로킹층으로서 기능하는 층 및 전자 블로킹층으로서 기능하는 층을 P-N 구조 또는 P-I-N 구조의 주변(상방 또는 하방)에 제공하여도 좋다.
발광 소자(572)에서, EL층(786)은 도전체(772) 위에 제공된다. 광전 변환 소자(1010)에서는, 도전체(772) 위에 활성층(1011)이 제공된다. 도전체(788)는 EL층(786) 및 활성층(1011)을 덮도록 제공된다. 이에 의하여, 도전체(788)는 발광 소자(572)의 전극 및 광전 변환 소자(1010)의 전극의 양쪽으로서 기능할 수 있다.
도 40의 (B)는 본 발명의 일 형태의 촬상 장치의 구조예를 도시한 단면도이고, 도 40의 (A)의 구조의 변형예를 도시한 것이다. 도 40의 (B)의 구조를 가지는 촬상 장치는, 발광 소자(572)가 제공되지 않는 점에서 도 40의 (A)의 구조를 가지는 촬상 장치와 상이하다.
본 발명의 일 형태의 전자 기기가 도 40의 (B)의 구조를 가지는 촬상 장치를 포함하는 경우, 상기 촬상 장치의 외부에 광원을 제공함으로써, 광원으로부터 방출되는 광을 촬상 장치가 검출할 수 있다. 예를 들어 도 40의 (B)의 구조를 가지는 촬상 장치를 실시형태 1에서 설명한 안경형 전자 기기에 사용하는 경우, 광원으로부터 방출되는 적색의 광 및 적외광은 안경형 전자 기기의 사용자의 얼굴에 조사되고, 반사된 광(Lex)은 광전 변환 소자(1010)에 의하여 검출될 수 있다.
본 발명의 일 형태의 전자 기기에 포함되는 촬상 장치가 도 40의 (B)에 도시된 구조를 가지는 경우, 광전 변환 소자(1010)를 촬상 장치에 고밀도로 제공할 수 있다.
본 실시형태에서 설명한 구조예 및 이들에 대응하는 도면 등 중 임의의 것의 적어도 일부를 다른 구조예 및 다른 도면 등 중 임의의 것과 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
본 실시형태의 적어도 일부를 본 명세서에서 설명한 다른 실시형태 중 임의의 것과 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 사용할 수 있는 트랜지스터에 대하여 설명한다.
<트랜지스터의 구조예 1>
도 41의 (A) 내지 (C)는, 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 사용할 수 있는 트랜지스터(200A), 및 트랜지스터(200A)의 주변의 상면도 및 단면도이다. 트랜지스터(200A)는, 실시형태 1 등에서 설명한 화소 어레이(833), 게이트 드라이버 회로(821), 소스 드라이버 회로(822), 및 회로(840)에 포함되는 트랜지스터로서 사용할 수 있다.
도 41의 (A)는 트랜지스터(200A)의 상면도이다. 도 41의 (B) 및 (C)는 트랜지스터(200A)의 단면도이다. 도 41의 (B)는 도 41의 (A)의 일점쇄선 A1-A2를 따라 취한 단면도이고, 채널 길이 방향의 트랜지스터(200A)의 단면을 나타낸 것이다. 도 41의 (C)는 도 41의 (A)의 일점쇄선 A3-A4를 따라 취한 단면도이고, 채널 폭 방향의 트랜지스터(200A)의 단면을 나타낸 것이다. 또한 도면을 간략화하기 위하여, 도 41의 (A)에서의 상면도에서는 일부 구성 요소를 도시하지 않았다.
트랜지스터(200A)는, 기판(미도시) 위의 금속 산화물(230a), 금속 산화물(230a) 위의 금속 산화물(230b), 금속 산화물(230b) 위에서 서로 이격되어 있는 도전체(242a) 및 도전체(242b), 도전체(242a) 및 도전체(242b) 위에 위치하며 도전체(242a)와 도전체(242b) 사이에 개구를 가지는 절연체(280), 개구 내의 도전체(260), 도전체(260)와, 금속 산화물(230b), 도전체(242a), 도전체(242b), 및 절연체(280) 사이의 절연체(250), 그리고 절연체(250)와, 금속 산화물(230b), 도전체(242a), 도전체(242b), 및 절연체(280) 사이의 금속 산화물(230c)을 포함한다. 여기서, 도 41의 (B) 및 (C)에 도시된 바와 같이, 도전체(260)의 상면은 절연체(250), 절연체(254), 금속 산화물(230c), 및 절연체(280)의 상면과 실질적으로 일치한다. 이하에서, 금속 산화물(230a), 금속 산화물(230b), 및 금속 산화물(230c)을 통틀어 금속 산화물(230)이라고 하는 경우가 있다. 도전체(242a) 및 도전체(242b)를 통틀어 도전체(242)라고 하는 경우가 있다.
도 41의 (B)에 도시된 바와 같이, 트랜지스터(200A)에서는, 도전체(260)에 가까운 도전체(242a 및 242b)의 측면이 실질적으로 수직이다. 또한 도 41의 (A) 내지 (C)에 도시된 트랜지스터(200A)는 이에 한정되지 않고, 도전체(242a 및 242b)의 측면과 바닥면 사이에 형성되는 각도는 10° 내지 80°, 바람직하게는 30° 내지 60°의 범위에 있어도 좋다. 도전체(242a 및 242b)의 대향하는 측면은 각각, 복수의 면을 가져도 좋다.
도 41의 (B) 및 (C)에 도시된 바와 같이, 절연체(254)는 절연체(280)와, 절연체(224), 금속 산화물(230a 및 230b), 도전체(242a 및 242b), 및 금속 산화물(230c) 사이에 제공되는 것이 바람직하다. 여기서 도 41의 (B) 및 (C)에 도시된 바와 같이, 절연체(254)는 금속 산화물(230c)의 측면, 도전체(242a)의 상면 및 측면, 도전체(242b)의 상면 및 측면, 금속 산화물(230a)의 측면, 금속 산화물(230b)의 측면, 그리고 절연체(224)의 상면과 접하는 영역을 포함하는 것이 바람직하다.
트랜지스터(200A)에서, 금속 산화물(230a), 금속 산화물(230b), 및 금속 산화물(230c)의 3층은, 채널이 형성되는 영역(이하, 채널 형성 영역이라고도 함) 및 그 주변에서 적층되지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 금속 산화물(230b 및 230c)의 2층 구조 또는 4층 이상의 층의 적층 구조를 적용하여도 좋다. 트랜지스터(200A)에서 도전체(260)는 2층의 적층 구조를 가지지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 도전체(260)는 단층 구조 또는 3층 이상의 적층 구조를 가져도 좋다. 또한 금속 산화물(230a, 230b, 및 230c)은 각각, 2층 이상의 적층 구조를 가져도 좋다.
예를 들어 금속 산화물(230c)이 제 1 금속 산화물 및 제 1 금속 산화물 위의 제 2 금속 산화물을 포함하는 적층 구조를 가지는 경우, 제 1 금속 산화물은 금속 산화물(230b)과 비슷한 조성을 가지는 것이 바람직하고, 제 2 금속 산화물은 금속 산화물(230a)과 비슷한 조성을 가지는 것이 바람직하다.
여기서, 도전체(260)는 트랜지스터의 게이트 전극으로서 기능하고, 도전체(242a) 및 도전체(242b)는 소스 전극 및 드레인 전극으로서 기능한다. 상술한 바와 같이, 도전체(260)를 절연체(280)의 개구, 및 도전체(242a)와 도전체(242b) 사이의 영역에 매립하도록 형성한다. 여기서, 절연체(280)의 개구에 대한 도전체(260), 도전체(242a), 및 도전체(242b)의 배치는 자기 정합(self-aligned)적으로 선택된다. 즉, 트랜지스터(200A)에서는 소스 전극과 드레인 전극 사이에 게이트 전극을 자기 정합적으로 배치할 수 있다. 그러므로, 정렬 마진(alignment margin) 없이 도전체(260)를 형성할 수 있기 때문에, 트랜지스터(200A)의 점유 면적이 축소된다. 이에 의하여, 표시 장치는 고정세를 실현하고 내로 베젤을 가질 수 있다.
또한 도 41의 (A) 내지 (C)에 도시된 바와 같이, 도전체(260)는 절연체(250)의 내부에 제공된 도전체(260a) 및 도전체(260a)의 내부에 매립된 도전체(260b)를 포함하는 것이 바람직하다.
도 41의 (A) 내지 (C)에 도시된 바와 같이, 트랜지스터(200A)는 기판(미도시) 위의 절연체(214), 절연체(214) 위의 절연체(216), 절연체(216)에 매립된 도전체(205), 절연체(216) 및 도전체(205) 위의 절연체(222), 그리고 절연체(222) 위의 절연체(224)를 포함하는 것이 바람직하다. 금속 산화물(230a)은 절연체(224) 위에 위치하는 것이 바람직하다.
층간막으로서 기능하는 절연체(274) 및 절연체(281)는 트랜지스터(200A) 위에 제공되는 것이 바람직하다. 여기서 절연체(274)는 도전체(260), 절연체(250), 절연체(254), 금속 산화물(230c), 및 절연체(280)의 상면과 접하여 제공되는 것이 바람직하다.
절연체(222), 절연체(254), 및 절연체(274)는 수소(예를 들어 수소 원자 및 수소 분자 중 적어도 하나)의 확산을 억제하는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 예를 들어 절연체(222, 254, 및 274)는 절연체(224, 250, 및 280)보다 수소 투과성이 낮은 것이 바람직하다. 또한 절연체(222 및 254)는 산소(예를 들어 산소 원자 및 산소 분자 중 적어도 하나)의 확산을 억제하는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 예를 들어 절연체(222 및 254)는 절연체(224, 250, 및 280)보다 산소 투과성이 낮은 것이 바람직하다.
여기서 절연체(224), 금속 산화물(230), 및 절연체(250)를 절연체(280), 절연체(281), 절연체(254), 및 절연체(274)에 의하여 이격한다. 이에 의하여, 절연체(280 및 281)에 포함되는 수소 등의 불순물, 그리고 과잉 산소가 절연체(224), 금속 산화물(230), 및 절연체(250)에 들어가는 것을 억제할 수 있다.
트랜지스터(200A)와 전기적으로 접속되고, 플러그로서 기능하는 도전체(240)(도전체(240a) 및 도전체(240b))를 제공하는 것이 바람직하다. 또한 절연체(241)(절연체(241a) 및 절연체(241b))는 플러그로서 기능하는 도전체(240)의 측면과 접하여 제공된다. 바꿔 말하면, 절연체(241)는 절연체(254, 280, 274, 및 281)의 개구의 내벽과 접하여 제공된다. 또는 도전체(240)의 제 1 도전체는 절연체(241)의 측면과 접하여 제공되어도 좋고, 도전체(240)의 제 2 도전체는 제 1 도전체의 내측에 제공되어도 좋다. 여기서 도전체(240)의 상면 및 절연체(281)의 상면은 실질적으로 같은 높이로 할 수 있다. 트랜지스터(200A)에서는 도전체(240)의 제 1 도전체와 도전체(240)의 제 2 도전체가 적층되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 도전체(240)는 단층 구조 또는 3층 이상의 적층 구조를 가져도 좋다. 적층 구조가 적용되는 경우, 형성 순서에 대응하는 번호에 의하여 층들을 구별하는 경우가 있다.
트랜지스터(200A)에서, 산화물 반도체로서 기능하는 금속 산화물(이하, 이러한 금속 산화물을 산화물 반도체라고도 함)을 채널 형성 영역을 포함하는 금속 산화물(230)(금속 산화물(230a, 230b, 및 230c))에 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어 금속 산화물(230)의 채널 형성 영역이 되는 금속 산화물은 상술한 바와 같이, 바람직하게는 2eV 이상, 더 바람직하게는 2.5eV 이상의 밴드 갭을 가진다.
도 41의 (B)에 도시된 바와 같이, 금속 산화물(230b)은 도전체(242)와 중첩되는 영역보다 도전체(242)와 중첩되지 않는 영역의 두께가 얇은 경우가 있다. 얇은 영역은 도전체(242a 및 242b)의 형성 시에, 금속 산화물(230b)의 상면의 일부를 제거하는 경우에 형성된다. 도전체(242)가 되는 도전막을 형성할 때, 도전막과의 계면 근방의 금속 산화물(230b)의 상면에 저저항 영역이 형성되는 경우가 있다. 상술한 식으로 금속 산화물(230b)의 상면의 도전체(242a)와 도전체(242b) 사이의 저저항 영역을 제거함으로써, 상기 영역에서의 채널의 형성을 억제할 수 있다.
본 발명의 일 형태에 따르면, 소형의 트랜지스터를 포함하며 정세도가 높은 표시 장치를 제공할 수 있다. 온 상태 전류가 높은 트랜지스터를 포함하며 고휘도를 실현하는 표시 장치를 제공할 수 있다. 고속의 트랜지스터를 포함하며 고속으로 동작하는 표시 장치를 제공할 수 있다. 전기적 특성이 안정적인 트랜지스터를 포함하며 신뢰성이 높은 표시 장치를 제공할 수 있다. 오프 상태 전류가 낮은 트랜지스터를 포함하며 저소비 전력을 실현하는 표시 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치에 사용할 수 있는 트랜지스터(200A)의 구조에 대하여 자세히 설명한다.
도전체(205)는 금속 산화물(230) 및 도전체(260)와 중첩되는 영역을 포함하도록 배치된다. 도전체(205)는 절연체(216)에 매립되는 것이 바람직하다. 여기서 도전체(205)의 상면은 평탄성이 양호한 것이 바람직하다. 예를 들어 도전체(205)의 상면의 평균 표면 거칠기(Ra)는 1nm 이하, 바람직하게는 0.5nm 이하, 더 바람직하게는 0.3nm 이하이다. 이에 의하여, 도전체(205) 위에 형성되는 절연체(224)의 양호한 평탄성이 실현되고, 금속 산화물(230b 및 230c)의 결정성이 높아진다.
여기서, 도전체(260)는 제 1 게이트(톱 게이트라고도 함) 전극으로서 기능하는 경우가 있다. 도전체(205)는 제 2 게이트(백 게이트라고도 함) 전극으로서 기능하는 경우가 있다. 이 경우, 도전체(205)에 인가되는 전위를 도전체(260)에 인가되는 전위와는 독립적으로 변화시킴으로써, 트랜지스터(200A)의 Vth를 제어할 수 있다. 특히, 도전체(205)에 음의 전위를 인가함으로써, 트랜지스터(200A)의 Vth를 크게 할 수 있고 오프 상태 전류를 감소시킬 수 있다. 따라서, 도전체(205)에 음의 전위를 인가한 경우에는 도전체(205)에 음의 전위를 인가하지 않는 경우보다 도전체(260)에 인가되는 전위가 0V일 때의 트랜지스터(200A)의 드레인 전류를 작게 할 수 있다.
도전체(205)는 금속 산화물(230)의 채널 형성 영역보다 큰 것이 바람직하다. 도 41의 (C)에 도시된 바와 같이, 도전체(205)는 채널 폭 방향과 교차되는 금속 산화물(230)의 단부를 넘어 연장되는 것이 특히 바람직하다. 즉, 금속 산화물(230)의 채널 폭 방향에서의 측면 외측의 영역에서, 도전체(205)와 도전체(260)는 절연체를 개재하여 서로 중첩되어 있는 것이 바람직하다.
상기 구조에 의하여, 제 1 게이트 전극으로서 기능하는 도전체(260)의 전계와 제 2 게이트 전극으로서 기능하는 도전체(205)의 전계로 금속 산화물(230)의 채널 형성 영역을 전기적으로 둘러쌀 수 있다.
도 41의 (C)에 도시된 바와 같이, 도전체(205)는 배선의 기능을 가지도록 연장된다. 그러나 이 구조에 한정되지 않고 배선으로서 기능하는 도전체를 도전체(205) 아래에 제공하여도 좋다.
도전체(205)에는 텅스텐, 구리, 또는 알루미늄을 주성분으로서 포함하는 도전 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 도전체(205)를 단층으로서 나타내었지만, 적층 구조, 예를 들어 타이타늄 또는 질화 타이타늄과, 상기 도전 재료 중 임의의 것의 적층을 가져도 좋다.
또한 수소 원자, 수소 분자, 물 분자, 질소 원자, 질소 분자, 산화 질소 분자(예를 들어 N2O, NO, 및 NO2), 및 구리 원자 등의 불순물의 확산을 억제하는 기능을 가지는 도전체, 즉 상기 불순물이 통과하기 어려운 도전체를 도전체(205) 아래에 제공하여도 좋다. 또는 산소(예를 들어 산소 원자 및 산소 분자 중 적어도 하나)의 확산을 억제하는 기능을 가지는 도전체, 즉 산소가 통과하기 어려운 도전체를 제공하는 것이 바람직하다. 또한 본 명세서에서 불순물 또는 산소의 확산을 억제하는 기능이란, 상기 불순물 및 산소 중 어느 하나 또는 모두의 확산을 억제하는 기능을 의미한다.
산소의 확산을 억제하는 기능을 가지는 도전체를 도전체(205) 아래에 제공하면, 도전체(205)의 산화로 인한 도전체(205)의 도전율 저하를 억제할 수 있다. 산소의 확산을 억제하는 기능을 가지는 도전체로서, 예를 들어 탄탈럼, 질화 탄탈럼, 루테늄, 또는 산화 루테늄을 사용하는 것이 바람직하다. 그러므로, 도전체(205)는 상기 도전 재료의 단층 또는 적층으로 할 수 있다.
절연체(214)는 물 또는 수소 등의 불순물이 기판 측으로부터 트랜지스터(200A)에 들어가는 것을 억제하는 배리어 절연막으로서 기능하는 것이 바람직하다. 따라서, 절연체(214)는 수소 원자, 수소 분자, 물 분자, 질소 원자, 질소 분자, 산화 질소 분자(예를 들어 N2O, NO, 및 NO2), 및 구리 원자 등의 불순물의 확산을 억제하는 기능을 가지는 절연 재료, 즉 상기 불순물이 통과하기 어려운 절연 재료를 사용하여 형성되는 것이 바람직하다. 또는 절연체(214)는 산소(예를 들어 산소 원자 및 산소 분자 중 적어도 하나)의 확산을 억제하는 기능을 가지는 절연 재료, 즉 산소가 통과하기 어려운 절연 재료를 사용하여 형성되는 것이 바람직하다.
예를 들어 산화 알루미늄 또는 질화 실리콘을 절연체(214)에 사용하는 것이 바람직하다. 이로써, 물 또는 수소 등의 불순물이 절연체(214)를 통하여 기판 측으로부터 트랜지스터(200A)에 확산되는 것을 억제할 수 있다. 또한 절연체(224) 등에 포함되는 산소가 절연체(214)를 통하여 기판을 향하여 확산되는 것을 억제할 수 있다.
층간막으로서 기능하는 절연체(216, 280, 및 281) 각각의 유전율은 절연체(214)의 유전율보다 낮은 것이 바람직하다. 유전율이 낮은 재료를 층간막에 사용함으로써, 배선들 사이의 기생 용량을 저감할 수 있다. 예를 들어, 절연체(216, 280, 및 281)에는, 산화 실리콘, 산화질화 실리콘, 질화산화 실리콘, 질화 실리콘, 플루오린이 첨가된 산화 실리콘, 탄소가 첨가된 산화 실리콘, 탄소 및 질소가 첨가된 산화 실리콘, 또는 다공성 산화 실리콘 등을 적절히 사용한다.
절연체(222 및 224)는 게이트 절연체로서 기능한다.
여기서 금속 산화물(230)과 접하는 절연체(224)는 가열에 의하여 산소를 방출하는 것이 바람직하다. 본 명세서 등에서, 가열에 의하여 방출되는 산소는 과잉 산소라고 하는 경우가 있다. 예를 들어 산화 실리콘 또는 산화질화 실리콘을 절연체(224)에 적절히 사용할 수 있다. 이러한 산소를 포함하는 절연체를 금속 산화물(230)과 접하여 제공하면, 금속 산화물(230) 중의 산소 결손을 저감할 수 있어, 트랜지스터(200A)의 신뢰성이 향상된다.
구체적으로, 가열에 의하여 일부의 산소가 방출되는 산화물 재료를 절연체(224)에 사용하는 것이 바람직하다. 가열에 의하여 산소가 방출되는 산화물은, TDS(thermal desorption spectroscopy) 분석에 있어서 산소 원자로 환산한 산소의 방출량이 1.0×1018atoms/cm3 이상, 바람직하게는 1.0×1019atoms/cm3 이상, 더 바람직하게는 2.0×1019atoms/cm3 이상 또는 3.0×1020atoms/cm3 이상인 산화물막이다. 또한 TDS 분석에서의 막 표면의 온도는 바람직하게는 100℃ 이상 700℃ 이하, 또는 100℃ 이상 400℃ 이하이다.
도 41의 (C)에 도시된 바와 같이, 절연체(224)는 절연체(254)와도 금속 산화물(230b)과도 중첩되지 않는 영역에서, 다른 영역보다 얇은 경우가 있다. 절연체(224)에서, 절연체(254)와도 금속 산화물(230b)과도 중첩되지 않는 영역은, 방출된 산소를 충분히 확산시킬 수 있는 두께를 가지는 것이 바람직하다.
절연체(214) 등과 마찬가지로, 절연체(222)는 물 또는 수소 등의 불순물이 기판 측으로부터 트랜지스터(200A)에 들어가는 것을 억제하는 배리어 절연막으로서 기능하는 것이 바람직하다. 예를 들어 절연체(222)는 절연체(224)보다 수소 투과성이 낮은 것이 바람직하다. 절연체(224), 금속 산화물(230), 및 절연체(250) 등을 절연체(222), 절연체(254), 및 절연체(274)로 둘러싸는 경우, 물 또는 수소 등의 불순물이 외부로부터 트랜지스터(200A)에 들어가는 것을 억제할 수 있다.
또한 절연체(222)는 산소(예를 들어 산소 원자 및 산소 분자 중 적어도 하나)의 확산을 억제하는 기능을 가지는 것이 바람직하고, 즉 산소가 절연체(222)를 통과하기 어려운 것이 바람직하다. 예를 들어 절연체(222)는 절연체(224)보다 산소 투과성이 낮은 것이 바람직하다. 절연체(222)가 산소 및 불순물의 확산을 억제하는 기능을 가지는 경우, 금속 산화물(230)에 포함되는 산소가 기판을 향하여 확산되기 어렵기 때문에 바람직하다. 또한 절연체(222)는, 절연체(224)에 포함되는 산소 및 금속 산화물(230)에 포함되는 산소에 의하여 도전체(205)가 산화되는 것을 억제할 수 있다.
절연체(222)로서, 절연 재료인 알루미늄의 산화물 및/또는 하프늄의 산화물을 포함하는 절연체를 사용하는 것이 바람직하다. 알루미늄 및 하프늄 중 한쪽 또는 양쪽의 산화물을 포함하는 절연체로서, 산화 알루미늄 또는 산화 하프늄을 사용하는 것이 바람직하다. 또는 알루미늄 및 하프늄을 포함하는 산화물(하프늄 알루미네이트) 등을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 재료를 사용하여 형성되는 절연체(222)는, 금속 산화물(230)로부터 산소가 방출되는 것, 및 트랜지스터(200A)의 주변으로부터 금속 산화물(230)에 수소 등의 불순물이 들어가는 것을 억제하는 층으로서 기능한다.
또는 예를 들어 이 절연체에 산화 알루미늄, 산화 비스무트, 산화 저마늄, 산화 나이오븀, 산화 실리콘, 산화 타이타늄, 산화 텅스텐, 산화 이트륨, 또는 산화 지르코늄을 첨가하여도 좋다. 또는 이 절연체에 질화 처리를 실시하여도 좋다. 이 절연체 위에 산화 실리콘, 산화질화 실리콘, 또는 질화 실리콘을 적층하여도 좋다.
절연체(222)는 산화 알루미늄, 산화 하프늄, 산화 탄탈럼, 산화 지르코늄, 타이타늄산 지르콘산연(PZT), 타이타늄산 스트론튬(SrTiO3), 또는 (Ba,Sr)TiO3(BST) 등의 high-k 재료를 포함하는 절연체를 사용한 단층 구조 또는 적층 구조를 가져도 좋다. 트랜지스터의 미세화 및 고집적화가 진행됨에 따라, 게이트 절연체가 얇아지는 것으로 인하여 누설 전류의 생성 등의 문제가 발생하는 경우가 있다. 게이트 절연체로서 기능하는 절연체에 high-k 재료를 사용하면, 게이트 절연체의 물리적 두께를 유지하면서 트랜지스터 동작 시의 게이트 전위를 낮출 수 있다.
또한 절연체(222 및 224)는 각각 2층 이상의 적층 구조를 가져도 좋다. 이 경우, 적층은 반드시 같은 재료로 형성될 필요는 없고, 다른 재료로 형성되어도 좋다. 예를 들어 절연체(224)와 비슷한 절연체를 절연체(222) 하방에 제공하여도 좋다.
금속 산화물(230)은 금속 산화물(230a), 금속 산화물(230a) 위의 금속 산화물(230b), 및 금속 산화물(230b) 위의 금속 산화물(230c)을 포함한다. 금속 산화물(230b) 아래의 금속 산화물(230a)은 금속 산화물(230a) 하방에 형성된 구성 요소로부터 금속 산화물(230b)로 불순물이 확산되는 것을 억제한다. 금속 산화물(230b) 위의 금속 산화물(230c)은 금속 산화물(230c) 상방에 형성된 구성 요소로부터 금속 산화물(230b)로 불순물이 확산되는 것을 억제한다.
또한 금속 산화물(230)은 금속 원자들의 원자수비가 상이한 산화물층의 적층 구조를 가지는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 금속 산화물(230a)로서 사용되는 금속 산화물에서의 구성 원소에 대한 원소 M의 원자수비가, 금속 산화물(230b)로서 사용되는 금속 산화물에서의 구성 원소에 대한 원소 M의 원자수비보다 높은 것이 바람직하다. 금속 산화물(230a)로서 사용되는 금속 산화물에서의 In에 대한 원소 M의 원자수비가, 금속 산화물(230b)로서 사용되는 금속 산화물에서의 In에 대한 원소 M의 원자수비보다 높은 것이 바람직하다. 금속 산화물(230b)로서 사용되는 금속 산화물에서의 원소 M에 대한 In의 원자수비가, 금속 산화물(230a)로서 사용되는 금속 산화물에서의 원소 M에 대한 In의 원자수비보다 높은 것이 바람직하다. 금속 산화물(230a) 또는 금속 산화물(230b)로서 사용할 수 있는 금속 산화물을 사용하여 금속 산화물(230c)을 형성할 수 있다.
금속 산화물(230a, 230b, 및 230c)은 결정성을 가지는 것이 바람직하고, 특히 CAAC-OS(c-axis-aligned crystalline oxide semiconductor)를 사용하여 형성되는 것이 바람직하다. CAAC-OS 등, 결정성을 가지는 산화물은 불순물 및 결함(예를 들어 산소 결손)의 양이 적고 결정성이 높은 치밀한 구조를 가진다. 이로써, 소스 전극 또는 드레인 전극에 의한, 금속 산화물(230b)로부터의 산소의 추출이 저감된다. 이에 의하여, 가열 처리가 수행되어도 금속 산화물(230b)로부터의 산소의 추출을 억제할 수 있다. 따라서, 트랜지스터(200A)는 제작 공정에서의 높은 온도(소위 서멀 버짓(thermal budget))에 대하여 안정적이다.
금속 산화물(230a 및 230c)의 각각의 전도대 하단의 에너지는 금속 산화물(230b)의 전도대 하단의 에너지보다 높은 것이 바람직하다. 바꿔 말하면 금속 산화물(230a 및 230c)의 각각의 전자 친화력은 금속 산화물(230b)의 전자 친화력보다 작은 것이 바람직하다. 이 경우, 금속 산화물(230c)은 금속 산화물(230a)로서 사용할 수 있는 금속 산화물을 사용하여 형성되는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 금속 산화물(230c)로서 사용되는 금속 산화물에서의 구성 원소에 대한 원소 M의 원자수비가, 금속 산화물(230b)로서 사용되는 금속 산화물에서의 구성 원소에 대한 원소 M의 원자수비보다 높은 것이 바람직하다. 금속 산화물(230c)로서 사용되는 금속 산화물에서의 In에 대한 원소 M의 원자수비가, 금속 산화물(230b)로서 사용되는 금속 산화물에서의 In에 대한 원소 M의 원자수비보다 높은 것이 바람직하다. 금속 산화물(230b)로서 사용되는 금속 산화물에서의 원소 M에 대한 In의 원자수비가, 금속 산화물(230c)로서 사용되는 금속 산화물에서의 원소 M에 대한 In의 원자수비보다 높은 것이 바람직하다.
여기서, 금속 산화물(230a, 230b, 및 230c)의 각각의 접합부에서 전도대 하단의 에너지 준위는 서서히 변화된다. 바꿔 말하면, 금속 산화물(230a, 230b, 및 230c)의 각각의 접합부에서의 전도대 하단의 에너지 준위는 연속적으로 변화되거나 연속적으로 접속된다. 이는, 금속 산화물(230a 및 230b)의 계면 및 금속 산화물(230b 및 230c)의 계면에 형성되는 혼합층의 결함 준위 밀도를 저감시킴으로써 실현할 수 있다.
구체적으로는, 금속 산화물(230a 및 230b) 또는 금속 산화물(230b 및 230c)이 산소에 더하여 같은 원소를 (주성분으로서) 포함하면, 결함 준위 밀도가 낮은 혼합층을 형성할 수 있다. 예를 들어, 금속 산화물(230b)이 In-Ga-Zn 산화물인 경우, 금속 산화물(230a 및 230c)의 각각으로서 In-Ga-Zn 산화물, Ga-Zn 산화물, 또는 산화 갈륨 등을 사용하는 것이 바람직하다. 금속 산화물(230c)은 적층 구조를 가져도 좋다. 예를 들어 금속 산화물(230c)은 In-Ga-Zn 산화물과 In-Ga-Zn 산화물 위의 Ga-Zn 산화물의 적층 구조, 또는 In-Ga-Zn 산화물과 In-Ga-Zn 산화물 위의 산화 갈륨의 적층 구조를 가질 수 있다. 바꿔 말하면 금속 산화물(230c)은 In-Ga-Zn 산화물과, In을 포함하지 않는 산화물의 적층 구조를 가져도 좋다.
구체적으로, 금속 산화물(230a)로서는, 원자수비가 In:Ga:Zn=1:3:4 또는 In:Ga:Zn=1:1:0.5인 금속 산화물을 사용할 수 있다. 금속 산화물(230b)로서는, 원자수비가 In:Ga:Zn=4:2:3 또는 In:Ga:Zn=3:1:2인 금속 산화물을 사용할 수 있다. 금속 산화물(230c)로서는, 원자수비가 In:Ga:Zn=1:3:4, In:Ga:Zn=4:2:3, Ga:Zn=2:1, 또는 Ga:Zn=2:5인 금속 산화물을 사용할 수 있다. 금속 산화물(230c)의 적층 구조의 구체적인 예에는, 원자수비가 In:Ga:Zn=4:2:3인 층과 원자수비가 Ga:Zn=2:1인 층의 적층 구조, 원자수비가 In:Ga:Zn=4:2:3인 층과 원자수비가 Ga:Zn=2:5인 층의 적층 구조, 그리고 원자수비가 In:Ga:Zn=4:2:3인 층과 산화 갈륨의 적층 구조가 포함된다.
이때, 금속 산화물(230b)은 주된 캐리어의 경로로서 기능한다. 금속 산화물(230a 및 230c)이 상기 구조를 가지면, 금속 산화물(230a 및 230b)의 계면 및 금속 산화물(230b 및 230c)의 계면에서의 결함 준위 밀도를 낮출 수 있다. 이로써, 계면 산란의 캐리어 전도에 대한 영향이 저감되고, 트랜지스터(200A)의 온 상태 전류 및 주파수 특성을 높일 수 있다. 또한 금속 산화물(230c)이 적층 구조를 가지는 경우, 금속 산화물(230b 및 230c)의 계면의 결함 준위 밀도를 저감시킬 효과뿐만 아니라, 절연체(250)를 향하여 금속 산화물(230c)의 구성 원소가 확산되는 것을 억제하는 효과도 기대할 수 있다. 구체적으로는, 금속 산화물(230c)이, 위층이 In을 포함하지 않는 산화물인 적층 구조를 가짐으로써, 절연체(250)를 향하여 확산되는 In의 양을 저감할 수 있다. 절연체(250)는 게이트 절연체로서 기능하기 때문에, In이 절연체(250)에 확산되는 경우에는 트랜지스터는 나쁜 특성을 나타낸다. 따라서 적층 구조를 가지는 금속 산화물(230c)에 의하여, 표시 장치의 신뢰성을 높일 수 있다.
금속 산화물(230)은 산화물 반도체로서 기능하는 금속 산화물을 사용하여 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어 금속 산화물(230)의 채널 형성 영역이 되는 금속 산화물은 바람직하게는 2eV 이상, 더 바람직하게는 2.5eV 이상의 밴드 갭을 가진다. 밴드 갭이 넓은 금속 산화물을 사용하면 트랜지스터의 오프 상태 전류를 저감할 수 있다. 이러한 트랜지스터를 사용하면, 소비 전력이 낮은 표시 장치를 제공할 수 있다.
금속 산화물(230b) 위에는 소스 전극 및 드레인 전극으로서 기능하는 도전체(242)(도전체(242a) 및 도전체(242b))가 제공된다. 도전체(242)에는 알루미늄, 크로뮴, 구리, 은, 금, 백금, 탄탈럼, 니켈, 타이타늄, 몰리브데넘, 텅스텐, 하프늄, 바나듐, 나이오븀, 망가니즈, 마그네슘, 지르코늄, 베릴륨, 인듐, 루테늄, 이리듐, 스트론튬, 및 란타넘 중에서 선택된 금속 원소, 상기 금속 원소 중 임의의 것을 포함한 합금, 또는 상기 금속 원소의 조합을 포함한 합금 등을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 질화 탄탈럼, 질화 타이타늄, 텅스텐, 타이타늄 및 알루미늄을 포함한 질화물, 탄탈럼 및 알루미늄을 포함한 질화물, 산화 루테늄, 질화 루테늄, 스트론튬 및 루테늄을 포함한 산화물, 또는 란타넘 및 니켈을 포함한 산화물 등을 사용하는 것이 바람직하다. 질화 탄탈럼, 질화 타이타늄, 타이타늄 및 알루미늄을 포함한 질화물, 탄탈럼 및 알루미늄을 포함한 질화물, 산화 루테늄, 질화 루테늄, 스트론튬 및 루테늄을 포함한 산화물, 그리고 란타넘 및 니켈을 포함한 산화물은, 내산화성의 도전 재료, 또는 산소를 흡수한 후에도 도전성이 유지되는 재료이기 때문에 바람직하다.
금속 산화물(230)과 접하여 도전체(242)를 제공하면, 도전체(242) 근방의 금속 산화물(230)의 산소 농도가 저감되는 경우가 있다. 또한 도전체(242)에 포함되는 금속과 금속 산화물(230)의 성분을 포함한 금속 화합물층이 도전체(242) 근방의 금속 산화물(230)에 형성되는 경우가 있다. 이러한 경우, 도전체(242) 근방의 금속 산화물(230)의 영역의 캐리어 밀도가 높아지고, 상기 영역이 저저항 영역이 된다.
여기서, 도전체(242a)와 도전체(242b) 사이의 영역은 절연체(280)의 개구와 중첩하여 형성된다. 이러한 식으로, 도전체(242a)와 도전체(242b) 사이에 도전체(260)를 자기 정합적으로 형성할 수 있다.
절연체(250)는 게이트 절연체로서 기능한다. 절연체(250)는 금속 산화물(230c)의 상면과 접하는 것이 바람직하다. 절연체(250)에는, 산화 실리콘, 산화질화 실리콘, 질화산화 실리콘, 질화 실리콘, 플루오린이 첨가된 산화 실리콘, 탄소가 첨가된 산화 실리콘, 탄소 및 질소가 첨가된 산화 실리콘, 및 다공성 산화 실리콘 중 임의의 것을 사용할 수 있다. 특히, 산화 실리콘 및 산화질화 실리콘은 열적으로 안정적이기 때문에 바람직하다.
절연체(224)와 같이, 절연체(250) 내의 물 또는 수소 등의 불순물의 농도가 저감되어 있는 것이 바람직하다. 절연체(250)의 두께는 1nm 이상 20nm 이하인 것이 바람직하다.
금속 산화물은 절연체(250)와 도전체(260) 사이에 제공되어도 좋다. 금속 산화물은 절연체(250)로부터 도전체(260)에 산소가 확산되는 것을 억제하는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 따라서 절연체(250) 내의 산소로 인하여 도전체(260)가 산화되는 것을 억제할 수 있다.
또한 금속 산화물은 게이트 절연체의 일부의 기능을 가지는 경우가 있다. 이러한 이유로, 절연체(250)에 산화 실리콘 또는 산화질화 실리콘 등을 사용하는 경우에는, 금속 산화물은 유전율이 높은 high-k 재료인 것이 바람직하다. 절연체(250)와 상기 금속 산화물의 적층 구조를 가지는 게이트 절연체에 의하여, 트랜지스터(200A)를 열적으로 안정적으로 할 수 있고 유전율을 높일 수 있다. 따라서, 게이트 절연체의 물리적 두께를 유지하면서 트랜지스터 동작 시에 인가되는 게이트 전위를 저감할 수 있다. 또한 게이트 절연체로서 기능하는 절연체의 EOT(equivalent oxide thickness)를 저감할 수 있다.
구체적으로는, 하프늄, 알루미늄, 갈륨, 이트륨, 지르코늄, 텅스텐, 타이타늄, 탄탈럼, 니켈, 저마늄, 및 마그네슘 등 중 하나 이상을 포함한 금속 산화물을 사용할 수 있다. 특히, 산화 알루미늄, 산화 하프늄, 또는 알루미늄 및 하프늄을 포함하는 산화물(하프늄 알루미네이트) 등, 알루미늄 및 하프늄 중 한쪽 또는 양쪽의 산화물을 포함하는 절연체를 사용하는 것이 바람직하다.
도 41의 (A) 내지 (C)에서 도전체(260)는 2층 구조를 가지지만, 도전체(260)는 단층 구조 또는 3층 이상의 적층 구조를 가져도 좋다.
도전체(260a)는 수소 원자, 수소 분자, 물 분자, 질소 원자, 질소 분자, 산화 질소 분자(예를 들어 N2O, NO, 및 NO2), 및 구리 원자 등의 불순물의 확산을 억제하는 기능을 가지는 상술한 도전 재료를 사용하여 형성되는 것이 바람직하다. 또는 도전체(260a)는 산소(예를 들어 산소 원자 및 산소 분자 중 적어도 하나)의 확산을 억제하는 기능을 가지는 도전 재료를 사용하여 형성되는 것이 바람직하다.
도전체(260a)가 산소의 확산을 억제하는 기능을 가지면, 절연체(250)의 산소로 인하여 도전체(260b)가 산화되어 도전체(260b)의 도전율이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 산소의 확산을 억제하는 기능을 가지는 도전 재료로서는, 예를 들어 탄탈럼, 질화 탄탈럼, 루테늄, 또는 산화 루테늄을 사용하는 것이 바람직하다.
도전체(260b)는 텅스텐, 구리, 또는 알루미늄을 주성분으로서 포함하는 도전 재료를 사용하여 형성되는 것이 바람직하다. 도전체(260)는 배선으로서도 기능하기 때문에, 도전성이 높은 도전체인 것이 바람직하다. 예를 들어, 텅스텐, 구리, 또는 알루미늄을 주성분으로서 포함하는 도전 재료를 사용할 수 있다. 도전체(260b)는 적층 구조, 예를 들어 타이타늄 또는 질화 타이타늄과, 상기 도전 재료의 적층 구조를 가져도 좋다.
도 41의 (A) 및 (C)에 도시된 바와 같이, 금속 산화물(230b)이 도전체(242)와 중첩되지 않는 영역, 즉 금속 산화물(230)의 채널 형성 영역에서, 금속 산화물(230)의 측면이 도전체(260)로 덮여 있다. 이에 의하여, 제 1 게이트 전극으로서 기능하는 도전체(260)의 전계가 금속 산화물(230)의 측면에 작용하기 쉬워진다. 따라서, 트랜지스터(200A)는 온 상태 전류가 높아지고 주파수 특성이 향상될 수 있다.
절연체(214) 등과 마찬가지로 절연체(254)는, 물 또는 수소 등의 불순물이 절연체(280) 측으로부터 트랜지스터(200A)에 들어가는 것을 억제하는 배리어 절연막으로서 기능하는 것이 바람직하다. 예를 들어 절연체(254)는 절연체(224)보다 수소를 적게 투과시키는 것이 바람직하다. 또한 도 41의 (B) 및 (C)에 도시된 바와 같이, 절연체(254)는 금속 산화물(230c)의 측면, 도전체(242a)의 상면 및 측면, 도전체(242b)의 상면 및 측면, 금속 산화물(230a)의 측면, 금속 산화물(230b)의 측면, 그리고 절연체(224)의 상면과 접하는 영역을 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 구조에 의하여, 도전체(242a), 도전체(242b), 금속 산화물(230a), 금속 산화물(230b), 및 절연체(224)의 상면 또는 측면을 통하여, 절연체(280)의 수소가 금속 산화물(230)에 들어가는 것을 억제할 수 있다.
또한 절연체(254)는 산소(예를 들어 산소 원자 및 산소 분자 중 적어도 하나)의 확산을 억제하는 기능을 가지는 것이 바람직하고, 즉 산소가 절연체(254)를 통과하기 어려운 것이 바람직하다. 예를 들어 절연체(254)는 절연체(280) 또는 절연체(224)보다 산소를 적게 투과시키는 것이 바람직하다.
절연체(254)는 스퍼터링법에 의하여 형성되는 것이 바람직하다. 절연체(254)가 산소를 포함하는 분위기에서 스퍼터링법에 의하여 형성되는 경우, 절연체(254)와 접하는 절연체(224)의 영역 및 그 근방에 산소를 첨가할 수 있다. 따라서, 절연체(224)를 통하여, 상기 영역으로부터 금속 산화물(230)에 산소를 공급할 수 있다. 여기서, 산소가 상방으로 확산되는 것을 억제하는 기능을 가지는 절연체(254)에 의하여, 금속 산화물(230)로부터 절연체(280)로 산소가 확산되는 것을 억제할 수 있다. 또한 산소가 하방으로 확산되는 것을 억제하는 기능을 가지는 절연체(222)에 의하여, 금속 산화물(230)로부터 기판을 향하여 산소가 확산되는 것을 억제할 수 있다. 상술한 식으로, 산소가 금속 산화물(230)의 채널 형성 영역에 공급된다. 이에 의하여, 금속 산화물(230) 중의 산소 결손을 저감시킬 수 있어, 트랜지스터가 노멀리 온 특성을 가지는 것을 방지할 수 있다.
절연체(254)로서, 예를 들어 알루미늄 및/또는 하프늄의 산화물을 포함하는 절연체를 형성한다. 또한 알루미늄 및/또는 하프늄의 산화물을 포함하는 절연체로서, 산화 알루미늄, 산화 하프늄, 또는 알루미늄 및 하프늄을 포함하는 산화물(하프늄 알루미네이트) 등을 사용하는 것이 바람직하다.
절연체(224), 절연체(250), 및 금속 산화물(230)이 수소에 대하여 배리어성을 가지는 절연체(254)로 덮임으로써, 절연체(280)를 절연체(254)에 의하여, 절연체(224), 금속 산화물(230), 및 절연체(250)로부터 이격한다. 이에 의하여, 트랜지스터(200A)의 외부로부터 수소 등의 불순물이 들어가는 것이 억제되어, 트랜지스터(200A)의 전기적 특성 및 신뢰성이 양호해진다.
절연체(280)는 절연체(254)를 개재하여 절연체(224), 금속 산화물(230), 및 도전체(242) 위에 제공된다. 절연체(280)에는, 예를 들어 산화 실리콘, 산화질화 실리콘, 질화산화 실리콘, 플루오린이 첨가된 산화 실리콘, 탄소가 첨가된 산화 실리콘, 탄소 및 질소가 첨가된 산화 실리콘, 또는 다공성 산화 실리콘이 포함되는 것이 바람직하다. 산화 실리콘 및 산화질화 실리콘은 열 안정성이 높다는 점에서 특히 바람직하다. 산화 실리콘, 산화질화 실리콘, 또는 다공성 산화 실리콘 등의 재료를 사용하면, 가열에 의하여 방출된 산소를 포함하는 영역을 쉽게 형성할 수 있어 바람직하다.
절연체(280) 내의 물 또는 수소 등의 불순물의 농도가 저감되어 있는 것이 바람직하다. 절연체(280)의 상면은 평탄화되어 있어도 좋다.
절연체(274)는 절연체(214) 등과 마찬가지로, 물 및 수소 등의 불순물이 절연체(280)에 들어가는 것을 억제하는 배리어 절연막으로서 기능하는 것이 바람직하다. 절연체(274)는 예를 들어 절연체(214) 또는 절연체(254)로서 사용할 수 있는 절연체를 사용하여 형성할 수 있다.
절연체(274) 위에 층간막으로서 기능하는 절연체(281)를 제공하는 것이 바람직하다. 절연체(224) 등과 마찬가지로, 절연체(281) 내의 물 및 수소 등의 불순물의 농도가 저감되어 있는 것이 바람직하다.
절연체(281, 274, 280, 및 254)에 형성된 개구에 도전체(240a) 및 도전체(240b)를 제공한다. 도전체(240a 및 240b)는 도전체(260)를 개재하여 서로 대향하도록 배치한다. 또한 도전체(240a 및 240b)의 상면은 절연체(281)의 상면과 높이가 같아도 좋다.
절연체(281, 274, 280, 및 254)의 개구의 내벽과 접하여 절연체(241a)가 제공되고, 도전체(240a)의 제 1 도전체가 절연체(241a)의 측면과 접하여 형성된다. 상기 개구의 바닥의 적어도 일부에는 도전체(242a)가 위치하므로, 도전체(240a)가 도전체(242a)와 접한다. 마찬가지로, 절연체(281, 274, 280, 및 254)의 다른 개구의 내벽과 접하여 절연체(241b)가 제공되고, 도전체(240b)의 제 1 도전체가 절연체(241b)의 측면과 접하여 형성된다. 상기 개구의 바닥의 적어도 일부에는 도전체(242b)가 위치하므로, 도전체(240b)가 도전체(242b)와 접한다.
도전체(240a 및 240b)는 텅스텐, 구리, 또는 알루미늄을 주성분으로서 포함하는 도전 재료를 사용하여 형성되는 것이 바람직하다. 도전체(240a 및 240b)는 적층 구조를 가져도 좋다.
도전체(240)가 적층 구조를 가지는 경우, 금속 산화물(230a), 금속 산화물(230b), 도전체(242), 절연체(254), 절연체(280), 절연체(274), 및 절연체(281)와 접하는 도전체에는, 물 또는 수소 등의 불순물의 확산을 억제하는 기능을 가지는 상술한 도전체를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 탄탈럼, 질화 탄탈럼, 타이타늄, 질화 타이타늄, 루테늄, 또는 산화 루테늄을 사용하는 것이 바람직하다. 물 또는 수소 등의 불순물의 확산을 억제하는 기능을 가지는 도전 재료는 단층 또는 적층으로서 사용할 수 있다. 상기 도전 재료를 사용함으로써, 절연체(280)에 첨가된 산소가 도전체(240a 및 240b)로 흡수되는 것을 방지하고, 물 또는 수소 등의 불순물이 절연체(281) 상방의 구성 요소로부터 도전체(240a 및 240b)를 통하여 금속 산화물(230)에 들어가는 것을 방지할 수 있다.
절연체(241a 및 241b)는, 예를 들어 절연체(254)에 사용할 수 있는 절연체 중 임의의 것을 사용하여 형성된다. 절연체(241a 및 241b)가 절연체(254)와 접하여 제공되기 때문에, 절연체(280) 등에서의 물 및 수소 등의 불순물이 도전체(240a 및 240b)를 통하여 금속 산화물(230)에 들어가는 것을 방지할 수 있다. 또한 절연체(280)에 포함되는 산소가 도전체(240a 및 240b)에 의하여 흡수되는 것을 방지할 수 있다.
도시하지 않았지만, 도전체(240a 및 240b)의 상면과 접하여 배선으로서 기능하는 도전체를 제공하여도 좋다. 배선으로서 기능하는 도전체는 텅스텐, 구리, 또는 알루미늄을 주성분으로서 포함하는 도전 재료를 사용하여 형성되는 것이 바람직하다. 상기 도전체는 적층 구조, 예를 들어 타이타늄 또는 질화 타이타늄과, 상기 도전 재료의 적층을 가져도 좋다. 또한 상기 도전체는 절연체에 제공된 개구에 매립되도록 형성되어도 좋다.
<트랜지스터의 구조예 2>
도 42의 (A) 내지 (C)는, 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 사용할 수 있는 트랜지스터(200B), 및 트랜지스터(200B)의 주변의 상면도 및 단면도이다. 트랜지스터(200B)는 트랜지스터(200A)의 변형예이다.
도 42의 (A)는 트랜지스터(200B)의 상면도이다. 도 42의 (B) 및 (C)는 트랜지스터(200B)의 단면도이다. 도 42의 (B)는 도 42의 (A)의 일점쇄선 B1-B2를 따라 취한 단면도이고, 채널 길이 방향의 트랜지스터(200B)의 단면을 나타낸 것이다. 도 42의 (C)는 도 42의 (A)의 일점쇄선 B3-B4를 따라 취한 단면도이고, 채널 폭 방향의 트랜지스터(200B)의 단면을 나타낸 것이다. 또한 도면을 간략화하기 위하여, 도 42의 (A)에서의 상면도에서는 일부 구성 요소를 도시하지 않았다.
트랜지스터(200B)에서, 도전체(242a) 및 도전체(242b)는 각각 금속 산화물(230c), 절연체(250), 및 도전체(260)와 중첩되는 영역을 가진다. 따라서 트랜지스터(200B)의 온 상태 전류를 높일 수 있다. 또한 트랜지스터(200B)를 제어하기 쉬운 트랜지스터로 할 수 있다.
게이트 전극으로서 기능하는 도전체(260)는 도전체(260a), 및 도전체(260a) 위의 도전체(260b)를 포함한다. 도전체(260a)는 수소 원자, 수소 분자, 물 분자, 및 구리 원자 등의 불순물의 확산을 억제하는 기능을 가지는 도전 재료를 사용하여 형성되는 것이 바람직하다. 또는 도전체(260a)는 산소(예를 들어 산소 원자 및 산소 분자 중 적어도 하나)의 확산을 억제하는 기능을 가지는 도전 재료를 사용하여 형성되는 것이 바람직하다.
도전체(260a)가 산소의 확산을 억제하는 기능을 가지면, 도전체(260b)의 재료의 선택의 폭을 넓힐 수 있다. 즉, 도전체(260a)가 도전체(260b)의 산화를 억제함으로써, 도전체(260b)의 도전율의 저하가 억제된다.
절연체(254)는 도전체(260)의 상면 및 측면, 절연체(250)의 측면, 및 금속 산화물(230c)의 측면을 덮도록 제공되는 것이 바람직하다. 또한 절연체(254)는 산소, 그리고 물 또는 수소 등의 불순물의 확산을 억제하는 기능을 가지는 절연 재료를 사용하여 형성되는 것이 바람직하다.
절연체(254)는 도전체(260)의 산화를 억제할 수 있다. 또한 절연체(254)는 절연체(280)에 포함되는 물 및 수소 등의 불순물이 트랜지스터(200B)에 확산되는 것을 억제할 수 있다.
<트랜지스터의 구조예 3>
도 43의 (A) 내지 (C)는, 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 사용할 수 있는 트랜지스터(200C), 및 트랜지스터(200C)의 주변의 상면도 및 단면도이다. 트랜지스터(200C)는 트랜지스터(200A)의 변형예이다.
도 43의 (A)는 트랜지스터(200C)의 상면도이다. 도 43의 (B) 및 (C)는 트랜지스터(200C)의 단면도이다. 도 43의 (B)는 도 43의 (A)의 일점쇄선 C1-C2를 따라 취한 단면도이고, 채널 길이 방향의 트랜지스터(200C)의 단면을 나타낸 것이다. 도 43의 (C)는 도 43의 (A)의 일점쇄선 C3-C4를 따라 취한 단면도이고, 채널 폭 방향의 트랜지스터(200C)의 단면을 나타낸 것이다. 또한 도면을 간략화하기 위하여, 도 43의 (A)에서의 상면도에서는 일부 구성 요소를 도시하지 않았다.
트랜지스터(200C)는 금속 산화물(230c) 위의 절연체(250), 절연체(250) 위의 금속 산화물(252), 금속 산화물(252) 위의 도전체(260), 도전체(260) 위의 절연체(270), 및 절연체(270) 위의 절연체(271)를 포함한다.
금속 산화물(252)은 산소의 확산을 억제하는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 산소의 확산을 억제하는 금속 산화물(252)이 절연체(250)와 도전체(260) 사이에 제공되는 경우, 도전체(260)에 산소가 확산되는 것이 억제된다. 즉, 금속 산화물(230)에 공급되는 산소의 양이 감소되는 것을 억제할 수 있다. 또한 도전체(260)의 산화를 억제할 수 있다.
또한 금속 산화물(252)은 게이트 전극의 일부로서 기능하여도 좋다. 예를 들어 금속 산화물(230)에 사용할 수 있는 산화물 반도체를 금속 산화물(252)에 사용할 수 있다. 이 경우 도전체(260)를 스퍼터링법에 의하여 형성하면, 금속 산화물(252)은 전기 저항이 저감되어 도전체가 될 수 있다. 이러한 도전체를 OC(oxide conductor) 전극이라고 할 수 있다.
또한 금속 산화물(252)은 게이트 절연체의 일부로서 기능하는 경우가 있다. 그러므로 절연체(250)에 열 안정성이 높은 산화 실리콘 또는 산화질화 실리콘 등을 사용하는 경우에는, 금속 산화물(252)로서 유전율이 높은 high-k 재료인 금속 산화물을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 적층 구조에 의하여, 트랜지스터(200C)가 열적으로 안정적이며, 높은 유전율을 가지도록 할 수 있다. 따라서 게이트 절연체의 물리적 두께를 유지하면서 트랜지스터 동작 시에 인가되는 게이트 전위를 낮출 수 있다. 또한 게이트 절연체로서 기능하는 절연체의 EOT(equivalent oxide thickness)를 저감할 수 있다.
트랜지스터(200C)에서는 금속 산화물(252)을 단층으로 나타내었지만 금속 산화물(252)은 2층 이상의 적층 구조를 가져도 좋다. 예를 들어 게이트 전극의 일부로서 기능하는 금속 산화물과 게이트 절연체의 일부로서 기능하는 금속 산화물을 적층하여도 좋다.
트랜지스터(200C)에 포함되는 금속 산화물(252)이 게이트 전극으로서 기능하는 경우, 도전체(260)로부터의 전계의 영향을 약화시키지 않고 트랜지스터(200C)의 온 상태 전류를 높일 수 있다. 금속 산화물(252)이 게이트 절연체로서 기능하는 경우, 절연체(250)와 금속 산화물(252)의 물리적 두께에 의하여 도전체(260)와 금속 산화물(230) 사이의 거리가 유지될 수 있다. 따라서 도전체(260)와 금속 산화물(230) 사이의 누설 전류를 저감할 수 있다. 이에 의하여, 절연체(250)와 금속 산화물(252)의 적층 구조를 가지는 트랜지스터(200C)에서는, 도전체(260)와 금속 산화물(230) 사이의 물리적 거리 및 도전체(260)로부터 금속 산화물(230)에 인가되는 전계의 강도를 조정하기 쉽다.
구체적으로는, 금속 산화물(230)에 사용할 수 있는 산화물 반도체의 저항을 낮춤으로써 얻어지는 재료를 금속 산화물(252)에 사용할 수 있다. 또는 하프늄, 알루미늄, 갈륨, 이트륨, 지르코늄, 텅스텐, 타이타늄, 탄탈럼, 니켈, 저마늄, 및 마그네슘 등 중 하나 이상을 포함한 금속 산화물을 사용할 수 있다.
특히, 산화 알루미늄, 산화 하프늄, 또는 알루미늄 및 하프늄을 포함하는 산화물(하프늄 알루미네이트) 등, 알루미늄 및 하프늄의 한쪽 또는 양쪽의 산화물을 포함하는 절연체를 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 하프늄 알루미네이트는 산화 하프늄보다 내열성이 높으므로, 나중의 단계의 가열 처리에 의하여 결정화되기 어렵기 때문에 바람직하다. 또한 금속 산화물(252)은 반드시 제공될 필요는 없다. 요구되는 트랜지스터 특성을 고려하여 설계를 적절히 결정한다.
절연체(270)는 산소, 그리고 물 또는 수소 등의 불순물의 통과를 억제하는 기능을 가지는 절연 재료를 사용하여 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어 산화 알루미늄 또는 산화 하프늄을 사용하는 것이 바람직하다. 이 경우 절연체(270) 상방으로부터의 산소로 인하여 도전체(260)가 산화되는 것을 억제할 수 있다. 또한 절연체(270) 상방으로부터 물 또는 수소 등의 불순물이 도전체(260) 및 절연체(250)를 통하여 금속 산화물(230)에 들어가는 것을 억제할 수 있다.
절연체(271)는 하드 마스크로서 기능한다. 절연체(271)를 제공함으로써, 실질적으로 수직인 측면을 가지도록 도전체(260)를 가공할 수 있다. 구체적으로는 도전체(260)의 측면과 기판의 표면에 의하여 형성되는 각도를 75° 이상 100° 이하, 바람직하게는 80° 이상 95° 이하로 할 수 있다.
절연체(271)를 산소, 그리고 물 또는 수소 등의 불순물의 통과를 억제하는 기능을 가지는 절연 재료를 사용하여 형성함으로써, 절연체(271)는 배리어층으로서 기능하여도 좋다. 이 경우, 절연체(270)를 반드시 제공할 필요는 없다.
하드 마스크로서 절연체(271)를 사용하여, 절연체(270), 도전체(260), 금속 산화물(252), 절연체(250), 및 금속 산화물(230c)을 선택적으로 제거함으로써, 이들 측면을 서로 실질적으로 일치시킬 수 있고, 금속 산화물(230b)의 표면을 부분적으로 노출시킬 수 있다.
트랜지스터(200C)는 금속 산화물(230b)의 노출된 표면의 일부에 영역(243a) 및 영역(243b)을 포함한다. 영역(243a) 및 영역(243b) 중 한쪽은 소스 영역으로서 기능하고, 영역(243a) 및 영역(243b) 중 다른 쪽은 드레인 영역으로서 기능한다.
영역(243a 및 243b)은 예를 들어 이온 주입법, 이온 도핑법, 플라스마 잠입 이온 주입법, 또는 플라스마 처리에 의하여 금속 산화물(230b)의 노출된 표면에 인 또는 붕소 등의 불순물 원소를 첨가함으로써 형성할 수 있다. 본 실시형태 등에서, 불순물 원소는 주성분 원소 외의 원소를 말한다.
또는 영역(243a 및 243b)은, 금속 산화물(230b)의 표면의 일부를 노출시킨 후에, 금속막을 형성하고 나서 가열 처리를 수행하여 상기 금속막에 포함되는 원소를 금속 산화물(230b)에 확산시키는 식으로 형성할 수 있다.
불순물 원소가 첨가된 금속 산화물(230b)의 영역의 전기 저항률은 저하된다. 이러한 이유로, 영역(243a 및 243b)을 불순물 영역 또는 저저항 영역이라고 하는 경우가 있다.
영역(243a 및 243b)은 절연체(271) 및/또는 도전체(260)를 마스크로서 사용함으로써 자기 정합적으로 형성될 수 있다. 이에 의하여, 도전체(260)는 영역(243a) 및/또는 영역(243b)과 중첩되지 않아, 기생 용량을 저감할 수 있다. 또한 오프셋 영역은 채널 형성 영역과 소스/드레인 영역(영역(243a) 또는 영역(243b)) 사이에 형성되지 않는다. 자기 정합적으로 영역(243a 및 243b)이 형성됨으로써, 예를 들어 더 높은 온 상태 전류, 더 낮은 문턱 전압, 및 더 높은 동작 주파수가 실현된다.
트랜지스터(200C)는 절연체(271), 절연체(270), 도전체(260), 금속 산화물(252), 절연체(250), 및 금속 산화물(230c)의 측면에 절연체(272)를 포함한다. 절연체(272)는 유전율이 낮은 절연체인 것이 바람직하다. 절연체(272)는, 예를 들어 산화 실리콘, 산화질화 실리콘, 질화산화 실리콘, 질화 실리콘, 플루오린이 첨가된 산화 실리콘, 탄소가 첨가된 산화 실리콘, 탄소 및 질소가 첨가된 산화 실리콘, 다공성 산화 실리콘, 또는 수지인 것이 바람직하다. 특히, 산화 실리콘, 산화질화 실리콘, 질화산화 실리콘, 및 다공성 산화 실리콘은 나중의 단계에서 절연체(272)에 과잉 산소 영역을 쉽게 형성할 수 있으므로 바람직하다. 산화 실리콘 및 산화질화 실리콘은 열적으로 안정적이기 때문에 바람직하다. 절연체(272)는 산소를 확산시키는 기능을 가지는 것이 바람직하다.
또한 오프셋 영역은, 오프 상태 전류를 더 저감하기 위하여 채널 형성 영역과 소스/드레인 영역 사이에 제공되어도 좋다. 오프셋 영역은 전기 저항률이 높고 불순물 원소가 첨가되지 않는 영역이다. 오프셋 영역은 절연체(272)를 형성한 후에 불순물 원소를 첨가함으로써 형성될 수 있다. 이 경우, 절연체(272)는 절연체(271) 등과 마찬가지로 마스크로서 기능한다. 따라서, 절연체(272)와 중첩되는 금속 산화물(230b)의 영역에 불순물 원소가 첨가되지 않기 때문에, 상기 영역의 전기 저항률을 높게 유지할 수 있다.
또한 트랜지스터(200C)는 절연체(272) 및 금속 산화물(230) 위에 절연체(254)를 포함한다. 절연체(254)는 스퍼터링법에 의하여 형성되는 것이 바람직하다. 스퍼터링법에 의하여 형성된 절연체는 물 또는 수소 등의 불순물을 거의 포함하지 않는 절연체로 할 수 있다.
또한 스퍼터링법에 의하여 형성된 산화막은 산화막이 위에 형성된 구성 요소로부터 수소를 추출하는 경우가 있다. 이러한 이유로, 스퍼터링법에 의하여 형성된 절연체(254)는 금속 산화물(230) 및 절연체(272)로부터 수소 및 물을 흡수한다. 이에 의하여, 금속 산화물(230) 및 절연체(272)에서의 수소 농도를 저감할 수 있다.
<트랜지스터의 재료>
트랜지스터에 사용할 수 있는 재료에 대하여 설명한다.
<<기판>>
트랜지스터가 형성되는 기판으로서는 예를 들어, 절연체 기판, 반도체 기판, 또는 도전체 기판을 사용할 수 있다. 절연체 기판의 예에는, 유리 기판, 석영 기판, 사파이어 기판, 안정화 지르코니아 기판(예를 들어, 이트리아 안정화 지르코니아 기판), 및 수지 기판이 포함된다. 반도체 기판의 예에는, 실리콘 또는 저마늄으로 이루어진 반도체 기판, 및 탄소화 실리콘, 실리콘 저마늄, 비소화 갈륨, 인화 인듐, 산화 아연, 또는 산화 갈륨으로 이루어진 화합물 반도체 기판이 포함된다. 다른 예에는, 상술한 반도체 기판에 절연체 영역이 제공된 반도체 기판, 예를 들어 SOI(silicon on insulator) 기판이 포함된다. 도전체 기판의 예에는, 흑연 기판, 금속 기판, 합금 기판, 및 도전성 수지 기판이 포함된다. 다른 예에는, 금속의 질화물을 포함한 기판, 금속의 산화물을 포함한 기판, 도전체 또는 반도체가 제공된 절연체 기판, 도전체 또는 절연체가 제공된 반도체 기판, 그리고 반도체 또는 절연체가 제공된 도전체 기판이 포함된다. 또는 소자가 제공된 이들 기판 중 임의의 것을 사용하여도 좋다. 기판 위에 제공된 소자의 예에는, 용량 소자, 레지스터, 스위칭 소자, 및 기억 소자가 포함된다.
<<절연체>>
절연체의 예에는 절연성 산화물, 절연성 질화물, 절연성 산화질화물, 절연성 질화산화물, 절연성 금속 산화물, 절연성 금속 산화질화물, 및 절연성 금속 질화산화물이 포함된다.
예를 들어 트랜지스터가 미세화 및 고집적화되면, 게이트 절연체가 얇아지는 것으로 인하여 누설 전류의 생성 등 문제가 발생하는 경우가 있다. 게이트 절연체로서 기능하는 절연체에 high-k 재료를 사용하면, 게이트 절연체의 물리적 두께를 유지하면서 트랜지스터의 구동 전압을 낮출 수 있다. 한편, 층간막으로서 기능하는 절연체에 유전율이 낮은 재료를 사용하면, 배선들 사이의 기생 용량을 저감할 수 있다. 따라서, 절연체의 기능에 따라 재료를 선택하는 것이 바람직하다.
유전율이 높은 절연체의 예에는, 산화 갈륨, 산화 하프늄, 산화 지르코늄, 알루미늄 및 하프늄을 포함한 산화물, 알루미늄 및 하프늄을 포함한 산화질화물, 실리콘 및 하프늄을 포함한 산화물, 실리콘 및 하프늄을 포함한 산화질화물, 그리고 실리콘 및 하프늄을 포함한 질화물이 포함된다.
유전율이 낮은 절연체의 예에는, 산화 실리콘, 산화질화 실리콘, 질화산화 실리콘, 질화 실리콘, 플루오린이 첨가된 산화 실리콘, 탄소가 첨가된 산화 실리콘, 탄소 및 질소가 첨가된 산화 실리콘, 다공성 산화 실리콘, 및 수지가 포함된다.
산화물 반도체를 포함하는 트랜지스터가, 산소, 및 수소 등의 불순물의 투과를 억제하는 기능을 가지는 절연체(예를 들어 절연체(214, 222, 254, 및 274))로 둘러싸이면, 트랜지스터의 전기적 특성을 안정적으로 할 수 있다. 산소, 및 수소 등의 불순물의 투과를 억제하는 기능을 가지는 절연체는 예를 들어, 붕소, 탄소, 질소, 산소, 플루오린, 마그네슘, 알루미늄, 실리콘, 인, 염소, 아르곤, 갈륨, 저마늄, 이트륨, 지르코늄, 란타넘, 네오디뮴, 하프늄, 또는 탄탈럼을 포함한 절연체를 포함하는 단층 구조 또는 적층 구조를 가지도록 형성할 수 있다. 구체적으로는, 산소, 및 수소 등의 불순물의 투과를 억제하는 기능을 가지는 절연체로서는, 산화 알루미늄, 산화 마그네슘, 산화 갈륨, 산화 저마늄, 산화 이트륨, 산화 지르코늄, 산화 란타넘, 산화 네오디뮴, 산화 하프늄, 또는 산화 탄탈럼 등의 금속 산화물, 혹은 질화 알루미늄, 질화 알루미늄 타이타늄, 질화 타이타늄, 질화산화 실리콘, 또는 질화 실리콘 등의 금속 질화물을 사용할 수 있다.
게이트 절연체로서 기능하는 절연체는, 가열에 의하여 방출되는 산소를 포함한 영역을 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 가열에 의하여 방출되는 산소를 포함한 영역을 포함하는 산화 실리콘 또는 산화질화 실리콘이 금속 산화물(230)과 접하여 제공되면, 금속 산화물(230) 중의 산소 결손을 보상할 수 있다.
<<도전체>>
도전체에는 알루미늄, 크로뮴, 구리, 은, 금, 백금, 탄탈럼, 니켈, 타이타늄, 몰리브데넘, 텅스텐, 하프늄, 바나듐, 나이오븀, 망가니즈, 마그네슘, 지르코늄, 베릴륨, 인듐, 루테늄, 이리듐, 스트론튬, 및 란타넘 등 중에서 선택된 금속 원소, 상기 금속 원소 중 임의의 것을 포함한 합금, 또는 상기 금속 원소의 조합을 포함한 합금 등을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 질화 탄탈럼, 질화 타이타늄, 텅스텐, 타이타늄 및 알루미늄을 포함한 질화물, 탄탈럼 및 알루미늄을 포함한 질화물, 산화 루테늄, 질화 루테늄, 스트론튬 및 루테늄을 포함한 산화물, 또는 란타넘 및 니켈을 포함한 산화물 등을 사용하는 것이 바람직하다. 질화 탄탈럼, 질화 타이타늄, 타이타늄 및 알루미늄을 포함한 질화물, 탄탈럼 및 알루미늄을 포함한 질화물, 산화 루테늄, 질화 루테늄, 스트론튬 및 루테늄을 포함한 산화물, 그리고 란타넘 및 니켈을 포함한 산화물은, 내산화성의 도전 재료, 또는 산소를 흡수한 후에도 도전성이 유지되는 재료이기 때문에 바람직하다. 또는 인 등의 불순물 원소를 포함한 다결정 실리콘으로 대표되는 전기 전도도가 높은 반도체, 또는 니켈 실리사이드 등의 실리사이드를 사용하여도 좋다.
상기 재료 중 임의의 것을 사용하여 형성되는 도전체를 적층하여도 좋다. 예를 들어, 상기 금속 원소 중 임의의 것을 포함한 재료와, 산소를 포함한 도전 재료를 조합한 적층 구조를 사용하여도 좋다. 또는 상기 금속 원소 중 임의의 것을 포함한 재료와, 질소를 포함한 도전 재료를 조합한 적층 구조를 사용하여도 좋다. 또는 상기 금속 원소 중 임의의 것을 포함한 재료와, 산소를 포함한 도전 재료와, 질소를 포함한 도전 재료를 조합한 적층 구조를 사용하여도 좋다.
금속 산화물을 트랜지스터의 채널 형성 영역에 사용하는 경우, 게이트 전극으로서 기능하는 도전체에는, 상기 금속 원소 중 임의의 것을 포함하는 재료 및 산소를 포함하는 도전 재료를 사용한 적층 구조를 적용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 산소를 포함하는 도전 재료는 채널 형성 영역 측에 제공되는 것이 바람직하다. 산소를 포함하는 도전 재료를 채널 형성 영역 측에 제공하면, 상기 도전 재료로부터 방출된 산소가 채널 형성 영역에 공급되기 쉬워진다.
특히, 게이트 전극으로서 기능하는 도전체에는 산소, 및 채널이 형성되는 금속 산화물에 포함되는 금속 원소를 포함한 도전 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 금속 원소 및 질소 중 임의의 것을 포함하는 도전 재료를 사용하여도 좋다. 예를 들어, 질화 타이타늄 또는 질화 탄탈럼 등 질소를 포함하는 도전 재료를 사용하여도 좋다. 인듐 주석 산화물, 산화 텅스텐을 포함한 인듐 산화물, 산화 텅스텐을 포함한 인듐 아연 산화물, 산화 타이타늄을 포함한 인듐 산화물, 산화 타이타늄을 포함한 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, 또는 실리콘이 첨가된 인듐 주석 산화물을 사용하여도 좋다. 질소를 포함하는 인듐 갈륨 아연 산화물을 사용하여도 좋다. 이러한 재료를 사용하면, 채널이 형성되는 금속 산화물에 포함되는 수소를 포획할 수 있는 경우가 있다. 또는 주위의 절연체 등으로부터 들어오는 수소를 포획할 수 있는 경우가 있다.
<<금속 산화물>>
금속 산화물은 적어도 인듐 또는 아연을 포함하는 것이 바람직하고, 인듐 및 아연을 포함하는 것이 특히 바람직하다. 또한 알루미늄, 갈륨, 이트륨, 또는 주석 등을 포함하는 것이 바람직하다. 또한 붕소, 타이타늄, 철, 니켈, 저마늄, 지르코늄, 몰리브데넘, 란타넘, 세륨, 네오디뮴, 하프늄, 탄탈럼, 텅스텐, 및 마그네슘 등 중에서 선택된 하나 이상의 원소를 포함하여도 좋다.
여기서는, 금속 산화물이 인듐, 원소 M, 및 아연을 포함하는 In-M-Zn 산화물인 경우에 대하여 생각한다. 원소 M은 알루미늄, 갈륨, 이트륨, 또는 주석 등이다. 원소 M으로서 사용할 수 있는 다른 예에는 붕소, 타이타늄, 철, 니켈, 저마늄, 지르코늄, 몰리브데넘, 란타넘, 세륨, 네오디뮴, 하프늄, 탄탈럼, 텅스텐, 및 마그네슘이 포함된다. 또한 상기 원소 중 2개 이상을 조합하여 원소 M으로서 사용할 수 있는 경우가 있다.
또한 본 명세서 등에서는, 질소를 포함하는 금속 산화물도 금속 산화물이라고 하는 경우가 있다. 질소를 포함하는 금속 산화물을 금속 산화질화물(metal oxynitride)이라고 하여도 좋다.
[금속 산화물의 구조]
산화물 반도체(금속 산화물)는 단결정 산화물 반도체와 비단결정 산화물 반도체로 분류된다. 비단결정 산화물 반도체의 예에는 CAAC-OS, 다결정 산화물 반도체, nc-OS(nanocrystalline oxide semiconductor), a-like OS(amorphous-like oxide semiconductor), 및 비정질 산화물 반도체가 포함된다.
[불순물]
여기서는, 금속 산화물에서의 불순물의 영향에 대하여 설명한다. 금속 산화물이 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 포함하면, 결함 준위가 형성되고 캐리어가 생성되는 경우가 있다. 따라서 채널 형성 영역에 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 포함하는 금속 산화물을 사용한 트랜지스터는 노멀리 온 특성이 되는 경향이 있다. 그러므로 금속 산화물 내의 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 농도를 저감하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 SIMS(secondary ion mass spectrometry)에 의하여 측정되는 금속 산화물의 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 농도를 1×1018atoms/cm3 이하, 바람직하게는 2×1016atoms/cm3 이하로 한다.
금속 산화물에 포함되는 수소는, 금속 원자와 결합하는 산소와 반응하여 물을 형성한다. 따라서 금속 산화물에 포함되는 수소는 상기 금속 산화물에 산소 결손을 생성하는 경우가 있다. 이 산소 결손에 수소가 들어감으로써, 캐리어로서 기능하는 전자가 생성되는 경우가 있다. 또한 일부의 수소는 금속 원자와 결합하는 산소와 반응하고 캐리어로서 기능하는 전자를 생성하는 경우가 있다. 따라서 수소를 포함하는 금속 산화물을 포함하는 트랜지스터는 노멀리 온 특성이 되는 경향이 있다.
이러한 이유로, 금속 산화물 내의 수소는 가능한 한 저감되어 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는 SIMS에 의하여 측정되는 금속 산화물 내의 수소 농도를 1×1020atoms/cm3 미만, 바람직하게는 1×1019atoms/cm3 미만, 더 바람직하게는 5×1018atoms/cm3 미만, 더욱 바람직하게는 1×1018atoms/cm3 미만으로 한다. 불순물 농도가 충분히 저감된 금속 산화물을 트랜지스터의 채널 형성 영역에 사용하면, 트랜지스터의 전기적 특성을 안정적으로 할 수 있다.
트랜지스터의 반도체에 사용되는 금속 산화물로서, 결정성이 높은 박막을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 박막에 의하여, 트랜지스터의 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 상기 박막으로서는 예를 들어, 단결정 금속 산화물의 박막 또는 다결정 금속 산화물의 박막을 사용할 수 있다. 그러나 단결정 금속 산화물의 박막 또는 다결정 금속 산화물의 박막을 기판 위에 형성하기 위해서는, 고온 공정 또는 레이저 가열 공정이 필요하다. 따라서 제작 비용이 증가하고 스루풋이 저하된다.
본 실시형태에서 설명한 구조예 및 이들에 대응하는 도면 등 중 임의의 것의 적어도 일부를 다른 구조예 및 다른 도면 등 중 임의의 것과 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
본 실시형태의 적어도 일부를 본 명세서에서 설명한 다른 실시형태 중 임의의 것과 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
10: 전자 기기, 10a: 전자 기기, 10b: 전자 기기, 11: 표시 장치, 11a: 표시 장치, 11b: 표시 장치, 12: 하우징, 12a: 하우징, 12b: 하우징, 13: 광학 부재, 13a: 광학 부재, 13b: 광학 부재, 14: 장착부, 14a: 장착부, 14b: 장착부, 15: 촬상 장치, 15a: 촬상 장치, 15b: 촬상 장치, 16: 표시 영역, 16a: 표시 영역, 16b: 표시 영역, 18: 프레임, 19: 카메라, 21: 렌즈, 22: 반사판, 23: 반사면, 25: 광, 26: 투과광, 31: 하우징, 32: 개구, 33: 표시 장치, 34: 고정 부재, 35: 광학 부재, 35a: 광학 부재, 35b: 광학 부재, 36: 프레임, 36a: 프레임, 36b: 프레임, 37: 촬상 장치, 37a: 촬상 장치, 37b: 촬상 장치, 40: 광원, 40a: 광원, 40b: 광원, 51: 정보 제시 유닛, 52: 피사체 검출 유닛, 53: 특징 추출 유닛, 54: 추정 유닛, 55: 정보 생성 유닛, 56: 송신기, 57: 수신기, 61: 입력층, 62: 중간층, 63: 출력층, 71: 데이터, 72: 데이터, 73: 데이터, 74: 데이터, 81: 사용자, 82: 사용자, 110: 채널 형성 영역, 111: 소스 영역, 112: 드레인 영역, 113: 게이트 전극, 114: 개구, 115: 배선, 116: 개구, 117: 배선, 118: 개구, 119: 개구, 120: 개구, 121: 배선, 122: 배선, 123: 배선, 130: 채널 형성 영역, 131: 소스 영역, 132: 드레인 영역, 133: 게이트 전극, 134: 개구, 135: 배선, 136: 개구, 137: 배선, 138: 개구, 139: 개구, 140: 개구, 141: 배선, 142: 배선, 143: 배선, 151: 반도체, 152: 도전체, 200A: 트랜지스터, 200B: 트랜지스터, 200C: 트랜지스터, 205: 도전체, 214: 절연체, 216: 절연체, 222: 절연체, 224: 절연체, 230: 금속 산화물, 230a: 금속 산화물, 230b: 금속 산화물, 230c: 금속 산화물, 240: 도전체, 240a: 도전체, 240b: 도전체, 241: 절연체, 241a: 절연체, 241b: 절연체, 242: 도전체, 242a: 도전체, 242b: 도전체, 243a: 영역, 243b: 영역, 244: 절연체, 250: 절연체, 252: 금속 산화물, 254: 절연체, 260: 도전체, 260a: 도전체, 260b: 도전체, 270: 절연체, 271: 절연체, 272: 절연체, 274: 절연체, 280: 절연체, 281: 절연체, 301a: 도전체, 301b: 도전체, 305: 도전체, 311: 도전체, 313: 도전체, 317: 도전체, 321: 하부 전극, 323: 절연체, 325: 상부 전극, 331: 도전체, 333: 도전체, 335: 도전체, 337: 도전체, 341: 도전체, 343: 도전체, 347: 도전체, 351: 도전체, 353: 도전체, 355: 도전체, 357: 도전체, 361: 절연체, 363: 절연체, 401: 회로, 403: 소자 분리층, 405: 절연체, 407: 절연체, 409: 절연체, 411: 절연체, 413: 절연체, 415: 절연체, 417: 절연체, 419: 절연체, 421: 절연체, 441: 트랜지스터, 443: 도전체, 445: 절연체, 447: 반도체 영역, 449a: 저저항 영역, 449b: 저저항 영역, 451: 도전체, 453: 도전체, 455: 도전체, 457: 도전체, 459: 도전체, 461: 도전체, 463: 도전체, 465: 도전체, 467: 도전체, 469: 도전체, 471: 도전체, 501: 절연체, 503: 절연체, 505: 절연체, 507: 절연체, 509: 절연체, 511: 트랜지스터, 513: 트랜지스터, 515: 용량 소자, 517: 용량 소자, 520: 회로, 521: 트랜지스터, 525: 트랜지스터, 527: 트랜지스터, 529: 트랜지스터, 535: 배선, 537: 배선, 539: 배선, 541: 배선, 543: 배선, 545: 배선, 552: 트랜지스터, 554: 트랜지스터, 562: 용량 소자, 572: 발광 소자, 572_1: 발광 소자, 572_2: 발광 소자, 601: 트랜지스터, 602: 트랜지스터, 603: 트랜지스터, 613: 절연체, 614: 절연체, 616: 절연체, 622: 절연체, 624: 절연체, 644: 절연체, 654: 절연체, 674: 절연체, 680: 절연체, 681: 절연체, 701: 기판, 705: 기판, 712: 실재, 716: FPC, 721: 정공 주입층, 722: 정공 수송층, 723: 발광층, 724: 전자 수송층, 725: 전자 주입층, 730: 절연체, 732: 밀봉층, 734: 절연체, 736: 착색층, 738: 차광층, 750: 트랜지스터, 760: 접속 전극, 772: 도전체, 778: 구성 요소, 780: 이방성 도전체, 786: EL층, 786a: EL층, 786b: EL층, 786c: EL층, 788: 도전체, 790: 용량 소자, 792: 전하 발생층, 810: 표시 장치, 820: 층, 821: 게이트 드라이버 회로, 821a: 게이트 드라이버 회로, 821b: 게이트 드라이버 회로, 822: 소스 드라이버 회로, 823: 영역, 823a: 영역, 823b: 영역, 824: 디멀티플렉서 회로, 830: 층, 831: 배선, 831-1: 배선, 831-2: 배선, 831_1: 배선, 831_2: 배선, 831a: 배선, 831b: 배선, 832: 배선, 832-1: 배선, 832-2: 배선, 832_1: 배선, 832_2: 배선, 833: 화소 어레이, 834: 화소, 835a: 배선, 835b: 배선, 840: 회로, 841: 수신 회로, 842: 직병렬 변환 회로, 843: 버퍼 회로, 844: 시프트 레지스터 회로, 845: 래치 회로, 846: D/A 변환 회로, 846a: 전위 생성 회로, 846b: 패스 트랜지스터 논리 회로, 847: 증폭 회로, 848: 레지스터, 849: 패스 트랜지스터, 851: 트랜지스터, 852: 트랜지스터, 853: 트랜지스터, 854: 트랜지스터, 855: 트랜지스터, 856: 트랜지스터, 857: 트랜지스터, 858: 트랜지스터, 859: 트랜지스터, 860: 트랜지스터, 861: 트랜지스터, 862: 트랜지스터, 863: 트랜지스터, 864: 용량 소자, 865: 용량 소자, 866: 용량 소자, 867: 소스 폴로어 회로, 870: 영역, 871: 트랜지스터, 872: 트랜지스터, 873: 더미 트랜지스터, 901: 부화소, 901B: 부화소, 901G: 부화소, 901R: 부화소, 902: 화소, 911: 도전체, 912: 도전체, 913: 반도체, 914: 반도체, 915a: 도전체, 915b: 도전체, 916a: 도전체, 916b: 도전체, 917: 도전체, 918: 도전체, 919: 도전체, 920: 도전체, 921: 도전체, 922: 도전체, 923: 도전체, 924: 도전체, 925: 도전체, 926: 도전체, 927: 도전체, 928: 도전체, 929: 도전체, 930: 도전체, 931: 도전체, 940: 부화소, 940_1: 부화소, 940_2: 부화소, 940B: 부화소, 940G: 부화소, 940R: 부화소, 941: 화소, 951: 도전체, 952: 반도체, 953: 반도체, 954a: 도전체, 954b: 도전체, 955a: 도전체, 955b: 도전체, 956: 도전체, 957: 도전체, 958: 도전체, 959: 도전체, 960: 도전체, 961: 도전체, 962: 도전체, 963: 도전체, 964: 도전체, 965: 도전체, 966: 도전체, 967: 도전체, 968: 도전체, 969: 도전체, 970: 도전체, 971: 반도체, 972: 반도체, 973a: 도전체, 973b: 도전체, 974a: 도전체, 974b: 도전체, 975: 도전체, 976: 도전체, 977: 도전체, 978: 도전체, 979: 도전체, 980: 도전체, 981: 도전체, 982: 도전체, 983: 도전체, 984: 도전체, 985: 도전체, 986: 도전체, 987: 도전체, 990: 도전체, 991: 접착층, 992: 절연체, 993: 착색층, 993a: 착색층, 993b: 착색층, 993IR: 착색층, 993R: 착색층, 994: 접착층, 995: 기판, 1001: 기판, 1002: 절연체, 1003: 트랜지스터, 1004: 절연체, 1005: 절연체, 1010: 광전 변환 소자, 1010_1: 광전 변환 소자, 1010_2: 광전 변환 소자, 1011: 활성층, 1021: 절연체, 1022: 절연체, 1023: 절연체, 1024: 절연체, 1025: 절연체, 1026: 절연체, 1027: 절연체, 1031: 절연체, 1032: 절연체, 1033: 절연체, 1034: 절연체, 1035: 절연체, 1036: 절연체, 1042: 절연체, 1043: 절연체, 1044: 절연체, 1045: 절연체, 1046: 절연체, 1047: 절연체
본 출원은 2019년 2월 22일에 일본 특허청에 출원된 일련번호 2019-030646의 일본 특허 출원에 기초하고, 본 명세서에 그 전문이 참조로 통합된다.

Claims (9)

  1. 안경형 전자 기기로서,
    제 1 광학 부재;
    제 2 광학 부재;
    프레임;
    촬상 장치;
    특징 추출 유닛; 및
    감정 추정 유닛을 포함하고,
    상기 프레임은 상기 제 1 광학 부재의 측면 및 상기 제 2 광학 부재의 측면과 접하고,
    상기 촬상 장치는 상기 프레임과 접하고,
    상기 촬상 장치는 사용자의 얼굴의 일부를 검출하고,
    상기 특징 추출 유닛은 상기 검출된 사용자의 얼굴의 일부로부터 상기 사용자의 얼굴의 특징을 추출하고,
    상기 감정 추정 유닛은 상기 추출된 특징으로부터 상기 사용자에 대한 정보를 추정하는, 안경형 전자 기기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 정보는 상기 사용자의 피로도 또는 감정인, 안경형 전자 기기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    표시 장치를 더 포함하고,
    상기 표시 장치는 상기 정보에 대응하는 화상을 표시하는, 안경형 전자 기기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 표시 장치는 발광 소자를 포함하고,
    상기 발광 소자는 유기 EL 소자인, 안경형 전자 기기.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 표시 장치는 트랜지스터를 포함하고,
    상기 트랜지스터는 채널 형성 영역에 금속 산화물을 포함하는, 안경형 전자 기기.
  6. 안경형 전자 기기로서,
    제 1 광학 부재;
    제 2 광학 부재;
    프레임;
    촬상 장치; 및
    표시 장치를 포함하고,
    상기 촬상 장치는 수광량을 검출하는 광전 변환 소자를 포함하고,
    상기 프레임은 상기 제 1 광학 부재의 측면 및 상기 제 2 광학 부재의 측면과 접하고,
    상기 촬상 장치는 상기 프레임과 접하고,
    상기 표시 장치는 적층된 제 1 층 및 제 2 층을 포함하고,
    상기 제 1 층은 게이트 드라이버 회로 및 소스 드라이버 회로를 포함하고,
    상기 제 2 층은 매트릭스상의 화소를 포함하는 화소 어레이를 포함하고,
    상기 게이트 드라이버 회로 및 상기 소스 드라이버 회로는 각각, 일부의 상기 화소와 중첩되는 영역을 포함하고,
    상기 게이트 드라이버 회로는 상기 소스 드라이버 회로와 중첩되는 영역을 포함하는, 안경형 전자 기기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 표시 장치는 D/A 변환 회로를 포함하고,
    상기 D/A 변환 회로는 전위 생성 회로 및 패스 트랜지스터 논리 회로를 포함하고,
    상기 전위 생성 회로는 상기 소스 드라이버 회로의 외부에 배치되고,
    상기 패스 트랜지스터 논리 회로는 상기 소스 드라이버 회로에 배치되고,
    상기 전위 생성 회로는 레벨이 상이한 복수의 전위를 생성하고,
    상기 패스 트랜지스터 논리 회로는 화상 데이터를 수신하고, 상기 화상 데이터의 디지털 값에 기초하여 상기 전위 생성 회로에 의하여 생성된 상기 전위 중 임의의 것을 출력하는, 안경형 전자 기기.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 화소는 각각 발광 소자를 포함하고,
    상기 발광 소자는 유기 EL 소자인, 안경형 전자 기기.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 화소는 각각 트랜지스터를 포함하고,
    상기 트랜지스터는 채널 형성 영역에 금속 산화물을 포함하는, 안경형 전자 기기.
KR1020217026137A 2019-02-22 2020-02-13 안경형 전자 기기 KR20210130724A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2019-030646 2019-02-22
JP2019030646 2019-02-22
PCT/IB2020/051163 WO2020170083A1 (en) 2019-02-22 2020-02-13 Glasses-type electronic device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210130724A true KR20210130724A (ko) 2021-11-01

Family

ID=72144866

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217026137A KR20210130724A (ko) 2019-02-22 2020-02-13 안경형 전자 기기

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11933974B2 (ko)
JP (1) JP2020140707A (ko)
KR (1) KR20210130724A (ko)
CN (1) CN113412511A (ko)
DE (1) DE112020000892T5 (ko)
WO (1) WO2020170083A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020229917A1 (ja) 2019-05-10 2020-11-19 株式会社半導体エネルギー研究所 表示装置
KR20220096469A (ko) * 2020-12-31 2022-07-07 엘지디스플레이 주식회사 중첩된 화소 구동부들을 포함하는 표시장치

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007087346A (ja) 2005-09-26 2007-04-05 Canon Inc 情報処理装置及びその制御方法、コンピュータプログラム、記憶媒体

Family Cites Families (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6542081B2 (en) * 1996-08-19 2003-04-01 William C. Torch System and method for monitoring eye movement
JP4010336B2 (ja) * 2005-06-30 2007-11-21 セイコーエプソン株式会社 集積回路装置及び電子機器
US8542928B2 (en) 2005-09-26 2013-09-24 Canon Kabushiki Kaisha Information processing apparatus and control method therefor
JP4974788B2 (ja) * 2007-06-29 2012-07-11 キヤノン株式会社 画像処理装置、画像処理方法、プログラム、及び記憶媒体
CN101630064A (zh) 2009-08-11 2010-01-20 广东工业大学 一种头戴式视频透视立体显示器及其控制方法
US20110263946A1 (en) 2010-04-22 2011-10-27 Mit Media Lab Method and system for real-time and offline analysis, inference, tagging of and responding to person(s) experiences
US10031576B2 (en) * 2010-06-09 2018-07-24 Dynavox Systems Llc Speech generation device with a head mounted display unit
JP6122735B2 (ja) 2013-08-28 2017-04-26 ヤフー株式会社 情報処理装置、判定方法および判定プログラム
EP3055754B1 (en) 2013-10-11 2023-08-02 InterDigital Patent Holdings, Inc. Gaze-driven augmented reality
US10251776B2 (en) * 2014-01-10 2019-04-09 Geelux Holding, Ltd. Devices configured to monitor biological parameters, and to provide treatment, at an Abreu brain thermal tunnel
JP6518890B2 (ja) 2014-03-31 2019-05-29 株式会社Ｊｏｌｅｄ 表示装置および電子機器
CN103885206B (zh) 2014-04-14 2015-06-03 苏州峰通光电有限公司 智能眼镜
JP2016002109A (ja) 2014-06-13 2016-01-12 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 活動評価装置、評価処理装置、プログラム
TWI584018B (zh) 2014-08-03 2017-05-21 帕戈技術股份有限公司 穿戴式照相機系統與用於將照相機系統或其他電子裝置附接至穿戴式製品之設備及方法
US9635222B2 (en) 2014-08-03 2017-04-25 PogoTec, Inc. Wearable camera systems and apparatus for aligning an eyewear camera
JP2016076475A (ja) 2014-08-06 2016-05-12 株式会社半導体エネルギー研究所 二次電池を有する電子機器及び眼鏡型デバイス
US20160294225A1 (en) 2014-12-15 2016-10-06 PogoTec, Inc. Wireless power systems and methods suitable for charging wearable electronic devices
EP3235100A4 (en) 2014-12-15 2018-08-08 Pogotec, Inc. Wireless power base unit and a system and method for wirelessly charging distance separated electronic devices
US20160261147A1 (en) 2015-03-04 2016-09-08 PogoTec, Inc. Wireless power base unit and a system and method for body-worn repeater charging of wearable electronic devices
AU2015371289A1 (en) 2014-12-23 2017-07-13 Pogotec. Inc. Wireless camera system and methods
CN107924071A (zh) 2015-06-10 2018-04-17 波戈技术有限公司 具有用于电子可佩戴装置的磁轨的眼镜
US10481417B2 (en) 2015-06-10 2019-11-19 PogoTec, Inc. Magnetic attachment mechanism for electronic wearable device
US10813559B2 (en) * 2015-06-14 2020-10-27 Facense Ltd. Detecting respiratory tract infection based on changes in coughing sounds
KR20180015254A (ko) 2015-06-15 2018-02-12 포고텍, 인크. 착용형 전자 디바이스들을 충전하는 데 적합한 무선 전력 시스템들 및 방법들
CN105138119A (zh) 2015-08-04 2015-12-09 湖南七迪视觉科技有限公司 一种基于人体生物特征控制自动变焦的立体视觉系统
WO2017075405A1 (en) 2015-10-29 2017-05-04 PogoTec, Inc. Hearing aid adapted for wireless power reception
CN106772980A (zh) 2015-11-20 2017-05-31 南京理工大学 快门式动态实时体视显微成像装置及方法
US10957237B2 (en) * 2015-12-28 2021-03-23 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Circuit, semiconductor device, display device, electronic device, and driving method of circuit
JP6845982B2 (ja) 2016-01-13 2021-03-24 フォーブ インコーポレーテッド 表情認識システム、表情認識方法及び表情認識プログラム
US10027896B2 (en) 2016-01-15 2018-07-17 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Image display system, operation method of the same, and electronic device
WO2017208119A1 (en) * 2016-06-03 2017-12-07 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Metal oxide and field-effect transistor
US10290253B2 (en) * 2016-06-10 2019-05-14 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device, system, and method for operating system
US20190340780A1 (en) * 2016-06-23 2019-11-07 Gaia System Solutions Inc. Engagement value processing system and engagement value processing apparatus
TWI709791B (zh) * 2016-07-07 2020-11-11 日商半導體能源研究所股份有限公司 顯示裝置及電子裝置
US11049147B2 (en) 2016-09-09 2021-06-29 Sony Corporation System and method for providing recommendation on an electronic device based on emotional state detection
WO2018197987A1 (en) 2017-04-28 2018-11-01 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Imaging display device and electronic device
JP2019009627A (ja) * 2017-06-26 2019-01-17 コニカミノルタ株式会社 ヘッドマウントディスプレイおよび表示システム
US20190204599A1 (en) * 2017-12-28 2019-07-04 Microsoft Technology Licensing, Llc Head-mounted display device with electromagnetic sensor
US11417687B2 (en) 2018-02-08 2022-08-16 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device
KR20210022642A (ko) * 2018-06-22 2021-03-03 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 정보 처리 방법, 화상 표시 방법, 정보 처리 장치, 및 화상 표시 장치

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007087346A (ja) 2005-09-26 2007-04-05 Canon Inc 情報処理装置及びその制御方法、コンピュータプログラム、記憶媒体

Also Published As

Publication number Publication date
US11933974B2 (en) 2024-03-19
CN113412511A (zh) 2021-09-17
TW202045981A (zh) 2020-12-16
US20220137409A1 (en) 2022-05-05
JP2020140707A (ja) 2020-09-03
DE112020000892T5 (de) 2021-11-25
WO2020170083A1 (en) 2020-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11798491B2 (en) Display device and electronic device
JP7308655B2 (ja) 表示装置、及び電子機器
US12027091B2 (en) Display device
US11933974B2 (en) Glasses-type electronic device
US11727873B2 (en) Semiconductor device and method for operating semiconductor device
US20220336755A1 (en) Mixed Material For Light-Emitting Device
TWI845616B (zh) 眼鏡式電子裝置
US11793010B2 (en) Display device, display module, and electronic device
JP2024096166A (ja) 電子機器
WO2020222061A1 (ja) 表示装置の動作方法
US20220352279A1 (en) Display Device
US20240065024A1 (en) Light-Emitting Device, Light-Emitting Apparatus, Electronic Device, and Lighting Device
US20240099052A1 (en) Light-emitting device, light-emitting apparatus, electronic device, and lighting device
US20240164132A1 (en) Display Apparatus And Electronic Device
US20220209162A1 (en) Light-emitting device, light-emitting apparatus, electronic device, and lighting device
US20240224739A1 (en) Display apparatus and electronic device