KR20220069031A - 전자 기기 - Google Patents

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KR20220069031A
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KR
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light
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light emitting
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KR1020227012263A
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코지 쿠스노키
다이스케 쿠보타
료 하츠미
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Publication date
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Abstract

터치 방법의 차이를 검출할 수 있는 전자 기기를 제공한다. 부품 점수가 적고, 또한 터치 방법의 차이를 검출할 수 있는 전자 기기를 제공한다. 간단한 조작으로 다양한 처리를 실행할 수 있는 전자 기기를 제공한다. 전자 기기는 제어부와 표시부를 포함한다. 표시부는 화면에 화상을 표시하는 기능을 갖고, 또한 검출부를 포함한다. 검출부는 터치 조작을 검출하는 기능과, 화면에 접촉된 피검출체를 적어도 2번 촬상하는 기능을 갖는다. 제어부는 첫 번째 촬상에서의 피검출체의 면적과 2번째 촬상에서의 피검출체의 면적의 차이를 산출하고, 상기 차이가 기준보다 큰 경우와 작은 경우에 서로 다른 처리를 실행하는 기능을 갖는다.

Description

전자 기기
본 발명의 일 형태는 전자 기기에 관한 것이다. 본 발명의 일 형태는 표시 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 형태는 프로그램에 관한 것이다.
또한 본 발명의 일 형태는 상기 기술분야에 한정되지 않는다. 본 발명의 일 형태의 기술분야로서는, 반도체 장치, 표시 장치, 발광 장치, 축전 장치, 기억 장치, 전자 기기, 조명 장치, 입력 장치(예를 들어 터치 센서 등), 입출력 장치(예를 들어 터치 패널 등), 이들의 구동 방법, 또는 이들의 제조 방법을 일례로서 들 수 있다.
근년, 스마트폰 등의 휴대 전화, 태블릿형 정보 단말기 등의 정보 단말기에는 대부분 간단한 조작으로 다양한 처리를 실행하는 기능이 탑재되어 있다. 예를 들어 조작 방법의 종류를 늘리기 위하여, 터치의 강도(압력)를 검출하고, 압력의 정도에 따라 실행하는 처리를 변경하는 기능 등이 있다.
또한 이러한 정보 단말기는 개인 정보 등을 포함하는 경우가 많으므로, 부정 이용을 방지하기 위한 다양한 인증 기술이 개발되고 있다.
예를 들어 특허문헌 1에는 푸시 버튼 스위치에 지문 센서를 갖는 전자 기기가 개시(開示)되어 있다.
미국 특허출원공개공보 US2014/0056493호
정보 단말기에서 널리 사용되는 정전 용량 방식의 터치 센서는 디스플레이 표면의 정전 용량의 변화를 이용하여 접촉을 감지한다. 정전 용량 방식의 터치 센서는 손가락이나 정전 방식의 터치 펜 등의 위치를 판단할 수는 있지만, 디스플레이에 가해지는 압력을 검출할 수는 없다. 그러므로 터치 방법의 차이를 검출하기 위하여, 가압을 감지할 수 있는 감압 센서가 탑재된 것이 많다. 그러나 감압 센서가 내장되면 정보 단말기의 부품 점수가 증가된다.
본 발명의 일 형태는 터치 방법의 차이를 검출할 수 있는 전자 기기를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는 본 발명의 일 형태는 부품 점수가 적고, 또한 터치 방법의 차이를 검출할 수 있는 전자 기기를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는 본 발명의 일 형태는 간단한 조작으로 다양한 처리를 실행할 수 있는 전자 기기를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는 본 발명의 일 형태는 신규 전자 기기를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다.
또한 이들 과제의 기재는 다른 과제의 존재를 방해하는 것이 아니다. 본 발명의 일 형태는 반드시 이들 과제 모두를 해결할 필요는 없는 것으로 한다. 명세서, 도면, 청구항의 기재에서 이들 이외의 과제를 추출할 수 있다.
본 발명의 일 형태는 제어부와 표시부를 포함하는 전자 기기이다. 표시부는 화면에 화상을 표시하는 기능을 갖고, 또한 검출부를 포함한다. 검출부는 터치 조작을 검출하는 기능과, 화면에 접촉된 피검출체를 적어도 2번 촬상하는 기능을 갖는다. 제어부는 첫 번째 촬상에서의 피검출체의 면적과 2번째 촬상에서의 피검출체의 면적의 차이를 산출하고, 상기 차이가 기준보다 큰 경우와 작은 경우에 서로 다른 처리를 실행하는 기능을 갖는다.
또한 본 발명의 다른 일 형태는 제어부와, 표시부와, 저장부를 포함하는 전자 기기이다. 표시부는 화면에 화상을 표시하는 기능을 갖고, 또한 검출부를 포함한다. 검출부는 터치 조작을 검출하는 기능과, 화면에 접촉된 피검출체를 촬상하는 기능을 갖는다. 제어부는 검출부가 촬상한 데이터로부터 피검출체의 접촉 면적의 정보를 취득하는 기능을 갖는다. 저장부는 미리 등록된 기준의 접촉 면적의 정보를 유지하는 기능을 갖는다. 제어부는 피검출체의 접촉 면적이 기준의 접촉 면적보다 큰 경우와 작은 경우에 서로 다른 처리를 실행하는 기능을 갖는다.
또한 본 발명의 다른 일 형태는 제어부와, 표시부와, 저장부를 포함하는 전자 기기이다. 표시부는 화면에 화상을 표시하는 기능을 갖고, 또한 검출부를 포함한다. 검출부는 화면에 대한 터치 조작을 검출하는 기능과, 화면에 접촉된 손가락을 촬상하는 기능을 갖는다. 제어부는 검출부가 촬상한 데이터로부터 손가락의 접촉 면적의 정보와 손가락의 지문 정보를 취득하는 기능을 갖는다. 저장부는 각각 미리 등록된 조합용 지문 정보와 기준의 접촉 면적의 정보를 유지하는 기능을 갖는다. 제어부는 손가락의 지문 정보와 조합용 지문 정보를 조합하는 기능과, 손가락의 지문 정보와 조합용 지문 정보가 일치한 경우에, 손가락의 접촉 면적이 기준의 접촉 면적보다 큰 경우와 작은 경우에 서로 다른 처리를 실행하는 기능을 갖는다.
또한 상기에서, 표시부는 복수의 화소를 포함하고, 표시 영역 전체를 사용하여 촬상을 수행하는 기능을 갖는 것이 바람직하다. 이때, 화소는 발광 소자와 수광 소자를 포함하고, 발광 소자와 수광 소자는 동일한 면에 제공되는 것이 바람직하다.
또한 상기에서, 발광 소자는 제 1 전극과, 발광층과, 공통 전극이 적층된 적층 구조를 갖는 것이 바람직하다. 또한 수광 소자는 제 2 전극과, 활성층과, 공통 전극이 적층된 적층 구조를 갖는 것이 바람직하다. 이때, 발광층과 활성층은 각각 서로 다른 유기 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 또한 제 1 전극과 제 2 전극은 동일한 면에 이격되어 제공되고, 공통 전극은 발광층 및 활성층을 덮어 제공되는 것이 바람직하다.
또는 상기에서, 발광 소자는 제 1 전극과, 공통층과, 발광층과, 공통 전극이 적층된 적층 구조를 갖는 것이 바람직하다. 또한 수광 소자는 제 2 전극과, 공통층과, 활성층과, 공통 전극이 적층된 적층 구조를 갖는 것이 바람직하다. 이때, 발광층과 활성층은 각각 서로 다른 유기 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 또한 제 1 전극과 제 2 전극은 동일한 면에 이격되어 제공되고, 공통 전극은 발광층 및 활성층을 덮어 제공되고, 공통층은 제 1 전극 및 제 2 전극을 덮어 제공되는 것이 바람직하다.
또한 상기에서, 발광 소자는 가시광을 방출하는 기능을 갖고, 수광 소자는 발광 소자로부터 방출되는 가시광을 수광하는 기능을 갖는 것이 바람직하다.
또는 상기에서, 발광 소자는 적외광을 방출하는 기능을 갖고, 수광 소자는 발광 소자로부터 방출되는 적외광을 수광하는 기능을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 형태에 의하여, 터치 방법의 차이를 검출할 수 있는 전자 기기를 제공할 수 있다. 또는 본 발명의 일 형태에 의하여, 부품 점수가 적고, 또한 터치 방법의 차이를 검출할 수 있는 전자 기기를 제공할 수 있다. 또는 본 발명의 일 형태에 의하여, 간단한 조작으로 다양한 처리를 실행할 수 있는 전자 기기를 제공할 수 있다. 또는 본 발명의 일 형태에 의하여, 신규 전자 기기를 제공할 수 있다.
또한 이들 효과의 기재는 다른 효과의 존재를 방해하는 것이 아니다. 본 발명의 일 형태는 반드시 이들 효과 모두를 가질 필요는 없다. 명세서, 도면, 청구항의 기재에서 이들 이외의 효과를 추출할 수 있다.
도 1은 디바이스의 구성예를 설명하는 도면이다.
도 2는 디바이스의 동작 방법의 예를 설명하는 도면이다.
도 3은 디바이스의 동작 방법의 예를 설명하는 도면이다.
도 4의 (A) 및 (B)는 손가락을 촬상하는 상태와 그 촬상 데이터를 나타낸 도면이다.
도 5의 (A) 및 (B)는 시간에 따라 변화되는 손가락의 접촉 면적을 나타낸 도면이다.
도 6의 (A) 내지 (D), 도 6의 (F)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다. 도 6의 (E), (G)는 표시 장치가 촬상한 화상의 예를 나타낸 도면이다. 도 6의 (H), 도 6의 (J) 내지 (L)은 화소의 일례를 나타낸 상면도이다.
도 7의 (A) 내지 (G)는 화소의 일례를 나타낸 상면도이다.
도 8의 (A), (B)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 9의 (A), (B)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 10의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 11의 (A)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다. 도 11의 (B), (C)는 수지층의 상면 레이아웃의 일례를 나타낸 도면이다.
도 12는 표시 장치의 일례를 나타낸 사시도이다.
도 13은 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 14는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 15의 (A)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다. 도 15의 (B)는 트랜지스터의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 16의 (A), (B)는 화소 회로의 일례를 나타낸 회로도이다.
도 17의 (A), (B)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 18의 (A) 내지 (D)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 19의 (A) 내지 (F)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
실시형태에 대하여 도면을 사용하여 자세히 설명한다. 다만 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 그 범위에서 벗어남이 없이 그 형태 및 자세한 사항을 다양하게 변경할 수 있다는 것은 통상의 기술자라면 용이하게 이해할 수 있다. 따라서 본 발명은 이하의 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다.
또한 이하에서 설명하는 발명의 구성에서, 동일한 부분 또는 같은 기능을 갖는 부분에는 동일한 부호를 상이한 도면 사이에서 공통적으로 사용하고, 그 반복적인 설명은 생략한다. 또한 같은 기능을 갖는 부분을 가리키는 경우에는, 해치 패턴을 동일하게 하고, 특별히 부호를 붙이지 않는 경우가 있다.
또한 도면에 나타낸 각 구성의 위치, 크기, 범위 등은 이해를 쉽게 하기 위하여 실제의 위치, 크기, 범위 등을 나타내지 않는 경우가 있다. 그러므로 개시된 발명은 반드시 도면에 개시된 위치, 크기, 범위 등에 한정되지 않는다.
또한 "막"이라는 용어와 "층"이라는 용어는 경우 또는 상황에 따라 서로 바꿀 수 있다. 예를 들어 "도전층"이라는 용어를 "도전막"이라는 용어로 변경할 수 있다. 또는 예를 들어 "절연막"이라는 용어를 "절연층"이라는 용어로 변경할 수 있다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 전자 기기의 구성예 및 동작 방법에 대하여 도 1 내지 도 5를 사용하여 설명한다.
또한 본 명세서에 첨부된 도면에서는, 구성 요소를 기능마다 분류하고 서로 독립된 블록으로서 블록도를 나타내었지만, 실제의 구성 요소들을 기능마다 완전히 나누는 것은 어려우며, 하나의 구성 요소가 복수의 기능에 관련되거나, 하나의 기능이 복수의 구성 요소로 실현될 수도 있다.
본 발명의 일 형태의 전자 기기는 피검출체의 접촉 면적을 검출함으로써 터치 방법의 차이를 인식할 수 있다. 그러므로 상기 전자 기기는 터치 방법에 따라 다른 처리를 실행할 수 있다. 특히, 손가락이나 펜촉이 고무 형태의 펜 등, 접촉 면적이 변화되는 물체를 사용하여 본 발명의 일 형태의 전자 기기를 조작하는 것이 바람직하다.
구체적으로는, 본 발명의 일 형태의 전자 기기는 화면에 접촉된 피검출체를 촬상하여 접촉 면적의 정보를 취득하고, 피검출체의 접촉 면적이 미리 등록된 기준의 접촉 면적보다 큰 경우와 작은 경우에 서로 다른 처리를 실행할 수 있다. 이에 의하여, 예를 들어 화면을 세게 터치한 경우와 약하게 터치한 경우에 서로 다른 처리를 실행할 수 있다.
또한 본 발명의 일 형태의 전자 기기는 화면에 접촉된 피검출체를 촬상하여 접촉 면적의 정보를 취득하고, 피검출체의 접촉 면적의 변화에 따른 처리를 실행할 수 있다. 예를 들어 피검출체를 2번 촬상하여 첫 번째 촬상에서의 피검출체의 접촉 면적과 2번째 촬상에서의 피검출체의 접촉 면적의 차이를 산출하고, 상기 차이가 기준보다 큰 경우와 작은 경우에 서로 다른 처리를 실행할 수 있다. 이에 의하여, 예를 들어 화면을 길게 누르는 경우에도, 터치하였을 때와 같은 힘으로 계속 누르는 경우와, 터치한 후에 더 세게 누르는 경우에 서로 다른 처리를 실행할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 전자 기기는 터치 조작의 검출과 피검출체의 촬상을 표시부에서 수행할 수 있다. 그리고 피검출체를 촬상한 데이터로부터 피검출체의 접촉 면적의 정보를 취득하고, 터치 방법의 차이를 인식할 수 있다. 따라서 감압 센서 등을 별도로 실장할 필요가 없기 때문에, 적은 부품 점수로 다기능 디바이스를 실현할 수 있다.
또한 본 발명의 일 형태의 전자 기기는 화면에 접촉되는 손가락의 지문을 취득하고, 상기 지문을 사용하여 사용자 인증 처리를 실행하는 기능을 가져도 좋다. 지문 정보와 손가락의 접촉 면적의 정보를 조합함으로써, 보안 수준이 매우 높은 디바이스를 실현할 수 있다. 예를 들어 지문 정보와 접촉 면적의 크기 또는 변화의 패턴을 디바이스에 저장하고, 지문 정보와 접촉 면적의 크기 또는 변화의 패턴의 양쪽이 일치하지 않으면 처리가 실행되지 않는 설정으로 할 수 있다. 또한 지문에 한정되지 않고 장문을 사용하여 사용자 인증 처리를 실행하는 기능을 가져도 좋다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 형태의 전자 기기는 피검출체의 촬상을 표시부에서 수행할 수 있다. 그러므로 화면에 접촉된 손가락을 촬상한 데이터로부터 피검출체의 지문 정보를 취득할 수 있다. 따라서 지문 센서 등을 별도로 실장할 필요가 없기 때문에, 적은 부품 점수로 다기능 디바이스를 실현할 수 있다.
[전자 기기의 구성예]
도 1은 본 발명의 일 형태의 디바이스(10)의 블록도이다. 디바이스(10)는 제어부(11)와, 표시부(12)와, 저장부(13)를 포함한다. 표시부(12)는 검출부(21)를 포함한다. 디바이스(10)는 예를 들어 정보 단말기 등의 전자 기기로서 사용할 수 있다.
표시부(12)는 화상을 표시하는 기능과, 터치 조작을 검출하는 기능과, 피검출체를 촬상하는 기능을 갖는다. 표시부(12)는 화면 등에 접촉된 손가락의 지문 정보를 취득하는 기능을 더 갖는 것이 바람직하다. 여기서는, 표시부(12)가 검출부(21)를 포함하는 예를 나타내었다. 검출부(21)는 표시부(12)의 상기 기능 중 터치 조작을 검출하는 기능, 피검출체를 촬상하는 기능, 및 지문 정보를 취득하는 기능을 맡은 부분이다. 표시부(12)는 지문 정보 취득 기능을 갖는 터치 패널이라고도 할 수 있다. 예를 들어 표시부(12)에는 실시형태 2에서 자세히 설명하는 표시 장치를 사용할 수 있다.
검출부(21)는 화면에서 피검출체가 터치한 위치의 정보를 제어부(11)에 출력하는 기능을 갖는다. 또한 검출부(21)는 화면에 접촉된 피검출체를 촬상하고, 그 화상 정보를 제어부(11)에 출력하는 기능을 갖는다.
표시부(12)는 화면의 어느 위치에 접촉된 피검출체도 촬상할 수 있는 것이 바람직하다. 즉 화면에서 터치 센서가 기능하는 범위와 피검출체의 접촉 면적의 정보(나아가서는 지문 정보)의 취득이 가능한 범위가 일치 또는 대략 일치하는 것이 바람직하다.
또한 도 1에는 표시부(12)에 검출부(21)가 포함되는 예를 나타내었지만, 이들은 따로따로 제공되어도 좋다. 또는 터치 조작의 검출에 사용하는 검출부와 지문 정보의 취득에 사용하는 검출부가 따로따로 제공되어도 좋다. 예를 들어 지문 정보의 취득을 수행하는 검출부가 표시부에 포함되고, 터치 조작의 검출을 수행하는 검출부가 표시부와는 독립적으로 제공되어도 좋다. 예를 들어 지문 정보의 취득을 수행하는 검출부가 포함되는 표시부에 실시형태 2에서 자세히 설명하는 표시 장치를 사용하고, 터치 조작의 검출을 수행하는 검출부에 정전 용량 방식의 터치 센서를 사용하여도 좋다.
저장부(13)는 기준이 되는 접촉 면적의 정보를 유지하는 기능을 갖는다. 또한 저장부(13)는 미리 등록된 사용자의 지문 정보를 유지하는 기능을 갖는 것이 바람직하다. 저장부(13)는 제어부(11)의 요구에 따라, 상기 접촉 면적의 정보(나아가서는 지문 정보)를 제어부(11)에 출력할 수 있다.
접촉 면적의 정보는 디바이스(10)에 미리 등록되어 있어도 좋고, 사용자가 적절히 등록하여도 좋다. 기준이 되는 접촉 면적의 정보로서는, 접촉 면적의 크기의 기준이나 접촉 면적의 변화량의 기준 등을 들 수 있다. 예를 들어 제어부(11)는 기준이 되는 접촉 면적보다 피검출체의 접촉 면적이 큰지 여부를 판단하여, 실행하는 처리를 결정할 수 있다. 또는 제어부(11)는 상기 기준이 되는 접촉 면적의 변화량보다 피검출체의 접촉 면적의 변화량이 큰지 여부를 판단하여, 실행하는 처리를 결정할 수 있다.
저장부(13)에는 사용자가 화면의 조작에 사용하는 모든 손가락의 지문 정보가 유지되어 있는 것이 바람직하다. 예를 들어 사용자의 오른손의 집게손가락과 왼손의 집게손가락의 2개의 지문 정보를 유지할 수 있다. 또한 이들에 더하여, 가운뎃손가락, 약손가락, 새끼손가락, 엄지손가락 중 하나 이상의 지문 정보를 유지하는 것이 바람직하다.
제어부(11)는 검출부(21)가 터치 조작을 검출한 경우에, 검출부(21)에 대하여 피검출체의 촬상을 요구하는 기능을 갖는다. 그리고 제어부(11)는 검출부(21)로부터 입력되는 피검출체의 촬상 데이터로부터 피검출체의 접촉 면적의 정보를 취득하는 기능을 갖는다. 제어부(11)는 피검출체의 접촉 면적의 정보와 저장부(13)에 미리 등록된 기준이 되는 접촉 면적의 정보를 조합하는 기능을 갖는다.
또한 제어부(11)는 검출부(21)로부터 입력되는 적어도 2개의 촬상 데이터로부터 피검출체의 접촉 면적의 변화량의 정보를 취득하는 기능을 가져도 좋다. 이때, 제어부(11)는 접촉 면적의 변화량의 정보와 저장부(13)에 미리 등록된 기준이 되는 접촉 면적의 변화량의 정보를 조합하고, 조합 결과에 따른 처리를 실행하는 것이 바람직하다.
또한 제어부(11)는 검출부(21)로부터 입력되는 피검출체의 촬상 데이터로부터 지문 정보를 취득하는 기능을 갖는 것이 바람직하다. 또한 제어부(11)는 피검출체의 지문 정보와 저장부(13)에 미리 등록된 지문 정보를 조합하는 기능을 갖는 것이 바람직하다.
예를 들어 제어부(11)는 피검출체의 지문 정보가 등록된 지문 정보와 일치한다고 판단한 경우에, 접촉 면적의 조합 결과에 따른 처리를 실행한다. 한편, 제어부(11)는 2개의 지문 정보가 일치하지 않는다고 판단한 경우에는, 처리를 실행하지 않는다.
제어부(11)에 의하여 실행되는 지문 인증 방법으로서는, 예를 들어 2개의 화상을 비교하여 그 유사도를 사용하는 템플릿 매칭(Template Matching)법 또는 패턴 매칭(Pattern Matching)법 등의 방법을 사용할 수 있다. 또한 기계 학습을 사용한 추론에 의하여 지문 인증 처리를 실행하여도 좋다. 이때, 특히 신경망을 사용한 추론에 의하여 수행되는 것이 바람직하다.
또한 제어부(11)는 예를 들어 중앙 처리 장치(CPU: Central Processing Unit)로서 기능할 수 있다. 제어부(11)는 프로세서에 의하여 각종 프로그램으로부터의 명령을 해석하고 실행함으로써, 각종 데이터 처리나 프로그램 제어를 수행한다. 프로세서에 의하여 실행할 수 있는 프로그램은 프로세서에 포함되는 메모리 영역에 저장되어도 좋고, 저장부(13)에 저장되어도 좋다.
[디바이스(10)의 동작예 1]
이하에서는, 상기 디바이스(10)의 동작의 일례에 대하여 설명한다. 동작예 1에서는, 피검출체의 접촉 면적을 검출함으로써 터치 방법의 차이를 인식할 수 있다. 이에 의하여, 상기 전자 기기는 터치 방법에 따라 다른 처리를 실행할 수 있다. 동작예 1은 촬상을 2번 수행하고, 피검출체의 접촉 면적의 변화가 큰지 여부에 따라 다른 처리를 실행하는 예이다. 도 2는 디바이스(10)의 동작에 따른 흐름도이다. 도 2의 흐름도는 단계 S1 내지 단계 S7을 갖는다.
단계 S1에서, 검출부(21)가 터치 조작을 검출한다. 터치가 검출된 경우에는, 단계 S2로 넘어간다. 터치 조작이 수행되지 않는 경우에는, 터치 조작이 수행될 때까지 대기한다(다시 단계 S1을 수행함).
단계 S2에서, 검출부(21)에 의하여 제 1 촬상이 수행되어, 피검출체가 촬상된다. 검출부(21)는 취득한 촬상 데이터를 제어부(11)에 출력한다.
단계 S3에서, 검출부(21)에 의하여 제 2 촬상이 수행되어, 제 1 촬상과 마찬가지로 피검출체가 촬상된다. 검출부(21)는 취득한 촬상 데이터를 제어부(11)에 출력한다.
단계 S4에서, 제어부(11)는 검출부(21)가 취득한 촬상 데이터로부터 피검출체의 접촉 면적의 정보를 취득한다. 그리고 제어부(11)에 의하여, 제 1 촬상에서의 피검출체의 접촉 면적과 제 2 촬상에서의 피검출체의 접촉 면적의 차이가 산출된다.
단계 S5에서, 제어부(11)에 의하여 제 1 촬상에서의 피검출체의 접촉 면적과 제 2 촬상에서의 피검출체의 접촉 면적의 차이가 기준보다 큰지 여부가 판단된다. 본 실시형태에서는, 기준보다 큰 경우에는 단계 S6으로 넘어가고, 기준 이하의 경우에는 단계 S7로 넘어가는 예를 제시한다.
단계 S6에서, 제어부(11)는 제 1 처리를 실행한다. 예를 들어 임의의 애플리케이션을 기동할 수 있다.
단계 S7에서, 제어부(11)는 제 2 처리를 실행한다. 예를 들어 임의의 애플리케이션을 종료할 수 있다.
여기까지가 도 2의 흐름도에 대한 설명이다.
또한 촬상을 1번만 수행하고, 상기 촬상에서의 피검출체의 접촉 면적이 저장부(13)에 미리 등록된 기준이 되는 접촉 면적보다 큰지 여부를 판단함으로써, 실행하는 처리를 결정하여도 좋다. 즉 도 2에 나타낸 단계 S3을 갖지 않아도 된다. 이 경우, 단계 S2에서 촬상을 수행하고, 단계 S4에서 상기 촬상에서의 피검출체의 접촉 면적을 취득한다. 그리고 단계 S5에서, 피검출체의 접촉 면적이 저장부(13)에 미리 등록된 기준이 되는 접촉 면적보다 큰지 여부를 판단함으로써, 실행하는 처리를 결정할 수 있다.
[디바이스(10)의 동작예 2]
이하에서는, 상기 디바이스(10)의 동작의 다른 예에 대하여 설명한다. 동작예 2에서는, 특정의 사용자가 터치한 후에 더 세게 누름으로써 소정의 처리를 실행할 수 있는 경우를 예로 들어 설명한다. 또한 동작예 2는 동작예 1에서의 터치 방법의 차이를 반영한 처리에 더하여 개인 인증도 가능하기 때문에, 보안 수준을 더 높일 수 있다. 도 3은 디바이스(10)의 동작에 따른 흐름도이다. 도 3의 흐름도는 단계 S11 내지 단계 S17을 갖는다.
단계 S11에서, 검출부(21)가 터치 조작을 검출한다. 터치 조작이 검출된 경우에는, 단계 S12로 넘어간다. 터치 조작이 수행되지 않는 경우에는, 터치 조작이 수행될 때까지 대기한다(다시 단계 S11을 수행함).
단계 S12에서, 검출부(21)에 의하여 제 1 촬상이 수행되어, 피검출체가 촬상된다. 검출부(21)는 취득한 촬상 데이터를 제어부(11)에 출력한다.
단계 S13에서, 검출부(21)에 의하여 제 2 촬상이 수행되어, 제 1 촬상과 마찬가지로 피검출체가 촬상된다. 검출부(21)는 취득한 촬상 데이터를 제어부(11)에 출력한다.
단계 S14를 처리 A로 한다. 단계 S14에서, 제어부(11)는 검출부(21)가 취득한 촬상 데이터로부터 피검출체의 접촉 면적의 정보를 취득한다. 그리고 제어부(11)에 의하여, 제 1 촬상에서의 피검출체의 접촉 면적과 제 2 촬상에서의 피검출체의 접촉 면적의 차이가 산출된다.
단계 S15를 처리 B로 한다. 단계 S15에서, 제어부(11)는 검출부(21)가 취득한 촬상 데이터로부터 피검출체의 지문 정보를 취득한다. 그리고 제어부(11)에 의하여 지문 정보의 조합이 수행된다. 구체적으로는, 저장부(13)에 유지된 지문 정보와 검출부(21)가 취득한 지문 정보를 조합하여, 이들이 일치하는지 여부를 판정한다.
단계 S16에서, 제어부(11)는 단계 S12 내지 단계 S15에서 얻어진 정보가 저장부(13)에 유지된 지문 정보와 접촉 면적의 크기 또는 상기 크기의 변화의 패턴의 양쪽을 만족하는지 판단한다. 즉 제어부(11)는 처리 A와 처리 B의 양쪽이 조건을 만족하는지 판단한다. 처리 A의 조건으로서는, 예를 들어 단계 S14에서 산출한 피검출체의 접촉 면적의 차이가 기준보다 크다는 조건을 들 수 있다. 처리 B의 조건으로서는, 단계 S15에서 조합한 저장부(13)에 유지된 지문 정보와 검출부(21)가 취득한 지문 정보가 일치한다는 조건을 들 수 있다. 처리 A와 처리 B의 양쪽의 조건을 만족하는 경우에는, 단계 S17로 넘어간다. 한편, 이들 조건 중 어느 하나라도 만족하지 않는 경우에는, 단계 S11로 넘어간다. 즉 다른 사용자가 터치한 경우에는 소정의 처리가 실행되지 않는다. 또한 특정의 사용자가 터치한 경우에도, 터치하였을 때와 같은 힘으로 계속 누르는 경우에는 소정의 처리는 실행되지 않는다.
단계 S17에서, 제어부(11)는 소정의 처리를 실행한다. 예를 들어 잠금 상태에 있는 폴더의 잠금을 해제하여 상기 폴더를 열 수 있다.
여기까지가 도 3의 흐름도에 대한 설명이다.
도 4의 (A), (B)는 손가락을 촬상하는 상태를 옆에서 본 경우의 도면, 및 그 촬상 데이터를 나타낸 것이다.
도 4의 (A)에는, 표시부(20)와, 손가락(22)과, 손가락의 촬상 화상(23)과, 미리 등록된 기준의 접촉 면적(24)을 모식적으로 나타내었다. 도 4의 (A)에서는, 손가락(22)의 손끝이 표시부(20)의 상면에 접촉되어 있다. 이때, 표시부(20)에 의하여 손가락(22)의 촬상 화상(23)이 촬상되고, 촬상 화상(23)의 아래쪽 영역에 손가락(22)의 접촉 영역(22A)이 표시된다. 촬상 화상(23)에서의 손가락(22)의 접촉 영역(22A)의 면적(접촉 면적이라고도 할 수 있음)은 기준의 접촉 면적(24)보다 크기 때문에, 제 1 처리가 실행된다.
도 4의 (B)에는, 표시부(20)와, 손가락(22)과, 촬상 화상(25)과, 기준의 접촉 면적(24)을 모식적으로 나타내었다. 도 4의 (B)에서는, 손가락(22)의 손끝이 표시부(20)의 상면에 접촉되어 있다. 이때, 표시부(20)에 의하여 손가락(22)의 촬상 화상(25)이 촬상되고, 촬상 화상(25)의 위쪽 영역에 손가락(22)의 접촉 영역(22A)이 표시된다. 촬상 화상(25)에서의 손가락(22)의 접촉 영역(22A)의 면적은 기준의 접촉 면적(24)보다 작기 때문에, 제 2 처리가 실행된다.
상술한 바와 같이, 표시부는 화면의 어느 위치에 접촉된 피검출체도 촬상할 수 있는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 표시부의 어느 부분에 접촉되어도 접촉 면적이 기준의 접촉 면적과 비교되어 처리가 실행된다.
또한 손가락(22)의 접촉 영역(22A)의 중심 위치 또는 상기 중심 위치의 변화량에 따라 다른 처리를 실행할 수도 있다. 구체적으로는, 손가락(22)의 접촉 영역(22A)의 중심 위치가 기준보다 크게 이동한 경우, 화면을 확대할 수 있고, 손가락(22)의 접촉 영역(22A)의 중심 위치가 기준보다 작게 이동한 경우, 화면을 축소할 수 있어도 좋다.
도 5는 시간에 따라 변화되는 손가락의 접촉 면적을 나타낸 것이다.
도 5의 (A)에는, 표시부(20)와, 손가락(22)과, 첫 번째 촬상 화상(26)과, 2번째 촬상 화상(27)을 모식적으로 나타내었다. 도 5의 (A)에서는, 손가락(22)이 표시부(20)에 접촉되어 있고, 시간에 따라 접촉 영역(22A)의 면적이 커지고 있다. 첫 번째 촬상 화상(26)과 2번째 촬상 화상(27)의 접촉 영역(22A)의 면적의 차이가 산출되고, 기준의 접촉 면적의 변화량보다 차이가 큰 경우에는, 제 1 처리가 실행된다. 또한 촬상의 빈도 및 촬상의 간격은 각각 적절히 설정할 수 있다.
도 5의 (B)에는, 표시부(20)와, 손가락(22)과, 첫 번째 촬상 화상(28)과, 2번째 촬상 화상(29)을 모식적으로 나타내었다. 도 5의 (B)에서는, 손가락(22)이 표시부(20)에 접촉되어 있고, 시간에 따른 접촉 영역(22A)의 면적의 변화가 도 5의 (A)보다 작다. 첫 번째 촬상 화상(28)과 2번째 촬상 화상(29)의 접촉 면적의 차이가 산출되고, 기준의 접촉 면적의 변화량보다 차이가 작은 경우에는, 제 2 처리가 실행된다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다. 또한 본 명세서에서 하나의 실시형태에 복수의 구성예가 제시되는 경우에는, 구성예를 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 대하여 도 6 내지 도 15를 사용하여 설명한다.
본 실시형태의 표시 장치는 실시형태 1에서 설명한 디바이스의 표시부에 적합하게 사용할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치의 표시부는 발광 소자(발광 디바이스라고도 함)를 사용하여 화상을 표시하는 기능을 갖는다. 또한 상기 표시부는 촬상 기능 및 센싱 기능 중 한쪽 또는 양쪽도 갖는다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 수광 소자(수광 디바이스라고도 함)와 발광 소자를 포함한다. 또는 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 수발광 소자(수발광 디바이스라고도 함)와 발광 소자를 포함한다.
우선, 수광 소자와 발광 소자를 포함한 표시 장치에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 표시부에 수광 소자와 발광 소자를 포함한다. 본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는, 표시부에 발광 소자가 매트릭스상으로 배치되어 있고, 상기 표시부에 화상을 표시할 수 있다. 또한 상기 표시부에는 수광 소자가 매트릭스상으로 배치되어 있고, 표시부는 촬상 기능 및 센싱 기능 중 한쪽 또는 양쪽도 갖는다. 표시부는 이미지 센서나 터치 센서로서 사용할 수 있다. 즉 표시부에서 광을 검출함으로써, 화상을 촬상하거나 대상물(손가락이나 펜 등)의 근접 또는 접촉을 검출할 수 있다. 또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는, 발광 소자를 센서의 광원으로서 이용할 수 있다. 따라서 표시 장치와 별도로 수광부 및 광원을 제공하지 않아도 되므로, 전자 기기의 부품 점수를 삭감할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는, 표시부에 포함되는 발광 소자로부터 방출된 광이 대상물에서 반사(또는 산란)될 때, 수광 소자가 그 반사광(또는 산란광)을 검출할 수 있기 때문에, 어두운 곳에서도 촬상이나 터치 조작의 검출이 가능하다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 발광 소자를 사용하여 화상을 표시하는 기능을 갖는다. 즉 발광 소자는 표시 소자(표시 디바이스라고도 함)로서 기능한다.
발광 소자로서는, OLED(Organic Light Emitting Diode)나 QLED(Quantum-dot Light Emitting Diode) 등의 EL 소자(EL 디바이스라고도 함)를 사용하는 것이 바람직하다. EL 소자에 포함되는 발광 물질로서는, 형광을 방출하는 물질(형광 재료), 인광을 방출하는 물질(인광 재료), 무기 화합물(퀀텀닷(quantum dot) 재료 등), 열 활성화 지연 형광을 나타내는 물질(열 활성화 지연 형광(Thermally Activated Delayed Fluorescence: TADF) 재료) 등을 들 수 있다. 또한 발광 소자로서 마이크로 LED(Light Emitting Diode) 등의 LED를 사용할 수도 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 수광 소자를 사용하여 광을 검출하는 기능을 갖는다.
수광 소자를 이미지 센서로서 사용하는 경우, 표시 장치는 수광 소자를 사용하여 화상을 촬상할 수 있다. 예를 들어 본 실시형태의 표시 장치는 스캐너로서 사용할 수 있다.
예를 들어 이미지 센서를 사용하여 지문, 장문 등의 생체 정보에 따른 데이터를 취득할 수 있다. 즉 표시 장치에 생체 인증용 센서를 내장시킬 수 있다. 표시 장치가 생체 인증용 센서를 내장함으로써, 표시 장치와는 별도로 생체 인증용 센서를 제공하는 경우에 비하여 전자 기기의 부품 점수를 적게 할 수 있기 때문에, 전자 기기의 소형화 및 경량화가 가능하다.
또한 수광 소자를 터치 센서로서 사용하는 경우, 표시 장치는 수광 소자를 사용하여 대상물의 근접 또는 접촉을 검출할 수 있다.
수광 소자로서는, 예를 들어 pn형 또는 pin형 포토다이오드를 사용할 수 있다. 수광 소자는 수광 소자에 입사하는 광을 검출하고 전하를 발생시키는 광전 변환 소자(광전 변환 디바이스라고도 함)로서 기능한다. 수광 소자에 입사하는 광의 양에 따라 수광 소자로부터 발생하는 전하량이 결정된다.
특히 수광 소자로서, 유기 화합물을 포함한 층을 포함하는 유기 포토다이오드를 사용하는 것이 바람직하다. 유기 포토다이오드는 박형화, 경량화, 및 대면적화가 용이하고, 또한 형상 및 디자인의 자유도가 높기 때문에, 다양한 표시 장치에 적용할 수 있다.
본 발명의 일 형태에서는, 발광 소자로서 유기 EL 소자(유기 EL 디바이스라고도 함)를 사용하고, 수광 소자로서 유기 포토다이오드를 사용한다. 유기 EL 소자 및 유기 포토다이오드는 동일한 기판에 형성할 수 있다. 따라서 유기 EL 소자를 사용한 표시 장치에 유기 포토다이오드를 내장시킬 수 있다.
유기 EL 소자 및 유기 포토다이오드를 구성하는 모든 층을 따로따로 형성하려면, 성막 공정이 매우 많아진다. 유기 포토다이오드는 유기 EL 소자와 공통된 구성으로 할 수 있는 층이 많기 때문에, 공통된 구성으로 할 수 있는 층은 일괄적으로 성막함으로써, 성막 공정의 증가를 억제할 수 있다.
예를 들어 한 쌍의 전극 중 한쪽(공통 전극)을 수광 소자 및 발광 소자에서 공통된 층으로 할 수 있다. 또한 예를 들어 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 수광 소자 및 발광 소자에서 공통된 층으로 하는 것이 바람직하다. 또한 예를 들어 수광 소자가 활성층을 포함하고, 발광 소자가 발광층을 포함하는 것을 제외하고는, 수광 소자와 발광 소자는 동일한 구성을 가질 수도 있다. 즉 발광 소자의 발광층을 활성층으로 치환하는 것만으로 수광 소자를 제작할 수도 있다. 이와 같이, 수광 소자 및 발광 소자가 공통된 층을 포함함으로써, 성막 횟수 및 마스크의 개수를 줄일 수 있어, 표시 장치의 제작 공정을 삭감하고 제작 비용을 절감할 수 있다. 또한 표시 장치의 기존의 제조 장치 및 제조 방법을 사용하여 수광 소자를 포함한 표시 장치를 제작할 수 있다.
또한 수광 소자와 발광 소자가 공통적으로 포함하는 층은 발광 소자에서의 기능과 수광 소자에서의 기능이 서로 다른 경우가 있다. 본 명세서에서, 구성 요소의 명칭은 발광 소자에서의 기능에 기초한다. 예를 들어 정공 주입층은 발광 소자에서 정공 주입층으로서 기능하고, 수광 소자에서 정공 수송층으로서 기능한다. 마찬가지로, 전자 주입층은 발광 소자에서 전자 주입층으로서 기능하고, 수광 소자에서 전자 수송층으로서 기능한다. 또한 수광 소자와 발광 소자가 공통적으로 포함하는 층은 발광 소자에서의 기능과 수광 소자에서의 기능이 서로 같은 경우도 있다. 정공 수송층은 발광 소자 및 수광 소자 중 어느 쪽에서도 정공 수송층으로서 기능하고, 전자 수송층은 발광 소자 및 수광 소자 중 어느 쪽에서도 전자 수송층으로서 기능한다.
다음으로, 수발광 소자와 발광 소자를 포함한 표시 장치에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치에서, 어느 색을 나타내는 부화소는 발광 소자 대신에 수발광 소자를 포함하고, 그 외의 색을 나타내는 부화소는 발광 소자를 포함한다. 수발광 소자는 광을 방출하는 기능(발광 기능)과 수광하는 기능(수광 기능)의 양쪽을 갖는다. 예를 들어 화소가 적색의 부화소, 녹색의 부화소, 청색의 부화소의 3개의 부화소를 포함하는 경우, 적어도 하나의 부화소가 수발광 소자를 포함하고, 다른 부화소가 발광 소자를 포함하는 구성으로 한다. 따라서 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 표시부는 수발광 소자와 발광 소자의 양쪽을 사용하여 화상을 표시하는 기능을 갖는다.
수발광 소자가 발광 소자와 수광 소자를 겸하면, 화소에 포함되는 부화소의 개수를 늘리지 않고, 화소에 수광 기능을 부여할 수 있다. 이에 의하여, 화소의 개구율(각 부화소의 개구율) 및 표시 장치의 정세도를 유지하면서, 표시 장치의 표시부에 촬상 기능 및 센싱 기능 중 한쪽 또는 양쪽을 부가할 수 있다. 따라서 본 발명의 일 형태의 표시 장치는, 발광 소자를 포함한 부화소와는 별도로 수광 소자를 포함한 부화소를 제공하는 경우에 비하여 화소의 개구율을 높일 수 있고, 또한 고정세(高精細)화가 용이하다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는, 표시부에 수발광 소자와 발광 소자가 매트릭스상으로 배치되어 있고, 상기 표시부에 화상을 표시할 수 있다. 또한 표시부는 이미지 센서나 터치 센서로서 사용할 수 있다. 본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는, 발광 소자를 센서의 광원으로서 이용할 수 있다. 따라서 표시 장치와 별도로 수광부 및 광원을 제공하지 않아도 되므로, 전자 기기의 부품 점수를 삭감할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는, 표시부에 포함되는 발광 소자로부터 방출된 광이 대상물에서 반사(또는 산란)될 때, 수발광 소자가 그 반사광(또는 산란광)을 검출할 수 있기 때문에, 어두운 곳에서도 촬상이나 터치 조작의 검출이 가능하다.
수발광 소자는 유기 EL 소자와 유기 포토다이오드를 조합하여 제작할 수 있다. 예를 들어 유기 EL 소자의 적층 구조에 유기 포토다이오드의 활성층을 추가함으로써, 수발광 소자를 제작할 수 있다. 또한 유기 EL 소자와 유기 포토다이오드를 조합하여 제작하는 수발광 소자는, 유기 EL 소자와 공통된 구성으로 할 수 있는 층을 일괄적으로 성막함으로써, 성막 공정의 증가를 억제할 수 있다.
예를 들어 한 쌍의 전극 중 한쪽(공통 전극)을 수발광 소자 및 발광 소자에서 공통된 층으로 할 수 있다. 또한 예를 들어 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 수발광 소자 및 발광 소자에서 공통된 층으로 하는 것이 바람직하다. 또한 예를 들어 수광 소자의 활성층의 유무를 제외하고는 수발광 소자와 발광 소자는 동일한 구성을 가질 수도 있다. 즉 발광 소자에 수광 소자의 활성층을 추가하는 것만으로 수발광 소자를 제작할 수도 있다. 이와 같이, 수발광 소자 및 발광 소자가 공통된 층을 포함함으로써, 성막 횟수 및 마스크의 개수를 줄일 수 있어, 표시 장치의 제작 공정을 삭감하고 제작 비용을 절감할 수 있다. 또한 표시 장치의 기존의 제조 장치 및 제조 방법을 사용하여 수발광 소자를 포함한 표시 장치를 제작할 수 있다.
또한 수발광 소자에 포함되는 층은 수발광 소자가 수광 소자로서 기능하는 경우와 발광 소자로서 기능하는 경우에 기능이 서로 다를 수 있다. 본 명세서에서, 구성 요소의 명칭은 수발광 소자가 발광 소자로서 기능하는 경우의 기능에 기초한다. 예를 들어 정공 주입층은 수발광 소자가 발광 소자로서 기능하는 경우에는 정공 주입층으로서 기능하고, 수발광 소자가 수광 소자로서 기능하는 경우에는 정공 수송층으로서 기능한다. 마찬가지로, 전자 주입층은 수발광 소자가 발광 소자로서 기능하는 경우에는 전자 주입층으로서 기능하고, 수발광 소자가 수광 소자로서 기능하는 경우에는 전자 수송층으로서 기능한다. 또한 수발광 소자에 포함되는 층은 수발광 소자가 수광 소자로서 기능하는 경우와 발광 소자로서 기능하는 경우에 기능이 서로 같을 수도 있다. 정공 수송층은 발광 소자 및 수광 소자 중 어느 쪽으로서 기능하는 경우에도 정공 수송층으로서 기능하고, 전자 수송층은 발광 소자 및 수광 소자 중 어느 쪽으로서 기능하는 경우에도 전자 수송층으로서 기능한다.
본 실시형태의 표시 장치는 발광 소자 및 수발광 소자를 사용하여 화상을 표시하는 기능을 갖는다. 즉 발광 소자 및 수발광 소자는 표시 소자로서 기능한다.
본 실시형태의 표시 장치는 수발광 소자를 사용하여 광을 검출하는 기능을 갖는다. 수발광 소자는 수발광 소자 자체로부터 방출되는 광보다 파장이 짧은 광을 검출할 수 있다.
수발광 소자를 이미지 센서로서 사용하는 경우, 본 실시형태의 표시 장치는 수발광 소자를 사용하여 화상을 촬상할 수 있다. 예를 들어 본 실시형태의 표시 장치는 스캐너로서 사용할 수 있다.
또한 수발광 소자를 터치 센서로서 사용하는 경우, 본 실시형태의 표시 장치는 수발광 소자를 사용하여 대상물의 근접 또는 접촉을 검출할 수 있다.
수발광 소자는 수발광 소자에 입사하는 광을 검출하고 전하를 발생시키는 광전 변환 소자로서 기능한다. 수발광 소자에 입사하는 광의 양에 따라 수발광 소자로부터 발생하는 전하량이 결정된다.
수발광 소자는 상기 발광 소자의 구성에 수광 소자의 활성층을 추가함으로써 제작할 수 있다.
수발광 소자에는, 예를 들어 pn형 또는 pin형 포토다이오드 구조를 적용할 수 있다.
특히 수발광 소자에는, 유기 화합물을 포함한 층을 포함하는 유기 포토다이오드의 활성층을 사용하는 것이 바람직하다. 유기 포토다이오드는 박형화, 경량화, 및 대면적화가 용이하고, 또한 형상 및 디자인의 자유도가 높기 때문에, 다양한 표시 장치에 적용할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 대하여 도면을 사용하여 더 구체적으로 설명한다.
[표시 장치]
도 6의 (A) 내지 (D) 및 (F)는 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 단면도이다.
도 6의 (A)에 나타낸 표시 장치(200A)는 수광 소자를 포함한 층(203), 기능층(205), 및 발광 소자를 포함한 층(207)을 기판(201)과 기판(209) 사이에 포함한다.
표시 장치(200A)에서는, 발광 소자를 포함한 층(207)으로부터 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B)의 광이 방출된다.
수광 소자를 포함한 층(203)에 포함되는 수광 소자는 표시 장치(200A)의 외부로부터 입사한 광을 검출할 수 있다.
도 6의 (B)에 나타낸 표시 장치(200B)는 수발광 소자를 포함한 층(204), 기능층(205), 및 발광 소자를 포함한 층(207)을 기판(201)과 기판(209) 사이에 포함한다.
표시 장치(200B)에서는, 발광 소자를 포함한 층(207)으로부터 녹색(G)의 광 및 청색(B)의 광이 방출되고, 수발광 소자를 포함한 층(204)으로부터 적색(R)의 광이 방출된다. 또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치에서, 수발광 소자를 포함한 층(204)으로부터 방출되는 광의 색은 적색에 한정되지 않는다. 또한 발광 소자를 포함한 층(207)으로부터 방출되는 광의 색도 녹색과 청색의 조합에 한정되지 않는다.
수발광 소자를 포함한 층(204)에 포함되는 수발광 소자는 표시 장치(200B)의 외부로부터 입사한 광을 검출할 수 있다. 상기 수발광 소자는 예를 들어 녹색(G)의 광 및 청색(B)의 광 중 한쪽 또는 양쪽을 검출할 수 있다.
기능층(205)은 수광 소자 또는 수발광 소자를 구동하는 회로 및 발광 소자를 구동하는 회로를 포함한다. 기능층(205)에는 스위치, 트랜지스터, 용량 소자, 저항 소자, 배선, 단자 등을 제공할 수 있다. 또한 발광 소자 및 수광 소자를 패시브 매트릭스 방식으로 구동하는 경우에는, 스위치나 트랜지스터를 제공하지 않는 구성으로 하여도 좋다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 표시 장치에 접촉된 손가락 등의 대상물을 검출하는 기능(터치 패널로서의 기능)을 가져도 좋다. 예를 들어 도 6의 (C)에 나타낸 바와 같이, 발광 소자를 포함한 층(207)에서 발광 소자로부터 방출된 광이 표시 장치(200A)에 접촉된 손가락(202)에서 반사됨으로써, 수광 소자를 포함한 층(203)에서의 수광 소자가 그 반사광을 검출한다. 이에 의하여, 표시 장치(200A)에 손가락(202)이 접촉된 것을 검출할 수 있다. 또한 표시 장치(200B)에서는, 발광 소자를 포함한 층(207)에서 발광 소자로부터 방출된 광이 표시 장치(200B)에 접촉된 손가락에서 반사됨으로써, 수발광 소자를 포함한 층(204)에서의 수발광 소자가 그 반사광을 검출할 수 있다. 또한 이하에서는, 발광 소자로부터 방출되는 광이 대상물에서 반사되는 경우를 예로 들어 설명하지만, 광은 대상물에서 산란되는 경우도 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 도 6의 (D)에 나타낸 바와 같이 표시 장치에 근접한(접촉되지 않는) 대상물을 검출 또는 촬상하는 기능을 가져도 좋다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 손가락(202)의 지문을 검출하는 기능을 가져도 좋다. 도 6의 (E)는 본 발명의 일 형태의 표시 장치가 촬상한 화상의 이미지도이다. 도 6의 (E)에서는, 촬상 범위(263) 내에 손가락(202)의 윤곽을 파선으로 나타내고, 접촉부(261)의 윤곽을 일점쇄선으로 나타내었다. 접촉부(261) 내에서는, 수광 소자(또는 수발광 소자)에 입사하는 광의 양의 차이에 의하여, 콘트라스트가 높은 지문(262)의 화상을 촬상할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 펜 태블릿으로서도 기능할 수 있다. 도 6의 (F)에는 스타일러스(208)를 그 펜촉이 기판(209)에 접촉된 상태로 파선의 화살표의 방향으로 움직이는 상태를 나타내었다.
도 6의 (F)에 나타낸 바와 같이, 스타일러스(208)의 펜촉과 기판(209)의 접촉면에서 산란되는 산란광이 상기 접촉면과 중첩된 부분에 위치하는 수광 소자(또는 수발광 소자)에 입사함으로써, 스타일러스(208)의 펜촉의 위치를 높은 정밀도로 검출할 수 있다.
도 6의 (G)에는 본 발명의 일 형태의 표시 장치로 검출한 스타일러스(208)의 궤적(266)의 예를 나타내었다. 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 스타일러스(208) 등의 피검출체의 위치 검출을 높은 위치 정밀도로 수행할 수 있기 때문에, 묘화 애플리케이션 등을 사용하여 고정세의 묘화를 수행할 수도 있다. 또한 정전 용량 방식의 터치 센서나 전자기 유도형 터치 펜 등을 사용하는 경우와는 달리, 절연성이 높은 피검출체이어도 위치 검출을 수행할 수 있기 때문에, 스타일러스(208)의 펜촉의 재료는 한정되지 않고, 다양한 필기 용품(예를 들어 붓, 유리 펜, 깃펜 등)을 사용할 수도 있다.
[화소]
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 매트릭스상으로 배치된 복수의 화소를 포함한다. 하나의 화소는 복수의 부화소를 포함한다. 하나의 부화소는 하나의 발광 소자, 하나의 수발광 소자, 또는 하나의 수광 소자를 포함한다.
복수의 화소는 각각 발광 소자를 포함한 부화소, 수광 소자를 포함한 부화소, 및 수발광 소자를 포함한 부화소 중 하나 또는 복수를 포함한다.
예를 들어 화소는 발광 소자를 포함한 부화소를 복수(예를 들어 3개 또는 4개)로 포함하고, 수광 소자를 포함한 부화소를 하나 포함한다.
또한 수광 소자는 모든 화소에 제공되어도 좋고, 일부의 화소에 제공되어도 좋다. 또한 하나의 화소가 복수의 수광 소자를 포함하여도 좋다. 또한 하나의 수광 소자가 복수의 화소에 걸쳐 제공되어도 좋다. 수광 소자의 정세도와 발광 소자의 정세도는 서로 달라도 좋다.
화소가 발광 소자를 포함한 부화소를 3개 포함하는 경우, 상기 3개의 부화소로서는, R, G, B의 3색의 부화소, 황색(Y), 시안(C), 및 마젠타(M)의 3색의 부화소 등을 들 수 있다. 화소가 발광 소자를 포함한 부화소를 4개 포함하는 경우, 상기 4개의 부화소로서는, R, G, B, 백색(W)의 4색의 부화소, R, G, B, Y의 4색의 부화소 등을 들 수 있다.
도 6의 (H), (J), (K), (L)에 발광 소자를 포함한 부화소를 복수로 포함하고, 수광 소자를 포함한 부화소를 하나 포함하는 화소의 일례를 나타내었다. 또한 본 실시형태에 기재되는 부화소의 배열은 도면에 나타낸 순서에 한정되지 않는다. 예를 들어 부화소(B)와 부화소(G)의 위치를 반대로 하여도 좋다.
도 6의 (H), (J), (K)에 나타낸 화소는 모두, 수광 기능을 갖는 부화소(PD), 적색의 광을 나타내는 부화소(R), 녹색의 광을 나타내는 부화소(G), 및 청색의 광을 나타내는 부화소(B)를 포함한다.
도 6의 (H)에 나타낸 화소에는 매트릭스 배열이 적용되어 있고, 도 6의 (J)에 나타낸 화소에는 스트라이프 배열이 적용되어 있다. 또한 도 6의 (K)는 적색의 광을 나타내는 부화소(R), 녹색의 광을 나타내는 부화소(G), 및 청색의 광을 나타내는 부화소(B)가 가로로 일렬로 배치되고, 그 아래에 수광 기능을 갖는 부화소(PD)가 배치되어 있는 예를 나타낸 것이다. 즉 도 6의 (K)에서, 부화소(R), 부화소(G), 및 부화소(B)는 모두 같은 행에 배치되고, 부화소(PD)와는 다른 행에 배치된다.
도 6의 (L)에 나타낸 화소는 도 6의 (K)에 나타낸 화소의 구성에 더하여 R, G, B 이외의 광을 나타내는 부화소(X)를 포함한다. R, G, B 이외의 광으로서는, 백색(W), 황색(Y), 시안(C), 마젠타(M), 적외광(IR) 등의 광을 들 수 있다. 부화소(X)가 적외광을 나타내는 경우, 수광 기능을 갖는 부화소(PD)는 적외광을 검출하는 기능을 갖는 것이 바람직하다. 수광 기능을 갖는 부화소(PD)는 가시광 및 적외광의 양쪽을 검출하는 기능을 가져도 좋다. 센서의 용도에 따라, 수광 소자가 검출하는 광의 파장을 결정할 수 있다.
또는 예를 들어 화소는 발광 소자를 포함한 부화소를 복수로 포함하고, 수발광 소자를 포함한 부화소를 하나 포함한다.
수발광 소자를 포함한 표시 장치는 화소에 수광 기능을 부여하는 데 있어 화소 배열을 변경할 필요가 없기 때문에, 개구율 및 정세도를 저하시키지 않고 표시부에 촬상 기능 및 센싱 기능 중 한쪽 또는 양쪽을 부가할 수 있다.
또한 수발광 소자는 모든 화소에 제공되어도 좋고, 일부의 화소에 제공되어도 좋다. 또한 하나의 화소가 복수의 수발광 소자를 포함하여도 좋다.
도 7의 (A) 내지 (D)에 발광 소자를 포함한 부화소를 복수로 포함하고, 수발광 소자를 포함한 부화소를 하나 포함하는 화소의 일례를 나타내었다.
도 7의 (A)에 나타낸 화소는 스트라이프 배열이 적용되고, 적색의 광을 나타내며 수광 기능을 갖는 부화소(R·PD), 녹색의 광을 나타내는 부화소(G), 및 청색의 광을 나타내는 부화소(B)를 포함한다. R, G, B의 3개의 부화소로 구성된 화소를 포함하는 표시 장치에서, R의 부화소에 사용하는 발광 소자를 수발광 소자로 치환함으로써, 화소에 수광 기능을 갖는 표시 장치를 제작할 수 있다.
도 7의 (B)에 나타낸 화소는 적색의 광을 나타내며 수광 기능을 갖는 부화소(R·PD), 녹색의 광을 나타내는 부화소(G), 및 청색의 광을 나타내는 부화소(B)를 포함한다. 부화소(R·PD)는 부화소(G)와 부화소(B)와는 다른 열에 배치된다. 부화소(G)와 부화소(B)는 같은 열에 교대로 배치되고, 한쪽이 홀수 행에 제공되고, 다른 쪽이 짝수 행에 제공된다. 또한 다른 색의 부화소와는 다른 열에 배치되는 부화소는 적색(R)에 한정되지 않고, 녹색(G) 또는 청색(B)이어도 좋다.
도 7의 (C)에 나타낸 화소는 매트릭스 배열이 적용되고, 적색의 광을 나타내며 수광 기능을 갖는 부화소(R·PD), 녹색의 광을 나타내는 부화소(G), 청색의 광을 나타내는 부화소(B), 및 R, G, B 이외의 광을 나타내는 부화소(X)를 포함한다. R, G, B, X의 4개의 부화소로 구성된 화소를 포함하는 표시 장치에서도, R의 부화소에 사용하는 발광 소자를 수발광 소자로 치환함으로써, 화소에 수광 기능을 갖는 표시 장치를 제작할 수 있다.
도 7의 (D)에는 2개의 화소를 나타내었으며, 점선으로 둘러싸인 3개의 부화소로 하나의 화소가 구성되어 있다. 도 7의 (D)에 나타낸 화소는 적색의 광을 나타내며 수광 기능을 갖는 부화소(R·PD), 녹색의 광을 나타내는 부화소(G), 및 청색의 광을 나타내는 부화소(B)를 포함한다. 도 7의 (D)에 나타낸 왼쪽의 화소에서는, 부화소(R·PD)와 같은 행에 부화소(G)가 배치되고, 부화소(R·PD)와 같은 열에 부화소(B)가 배치되어 있다. 도 7의 (D)에 나타낸 오른쪽의 화소에서는, 부화소(R·PD)와 같은 행에 부화소(G)가 배치되고, 부화소(G)와 같은 열에 부화소(B)가 배치되어 있다. 도 7의 (D)에 나타낸 화소 레이아웃에서는, 홀수 행과 짝수 행의 어느 쪽에서도 부화소(R·PD), 부화소(G), 및 부화소(B)가 반복적으로 배치되어 있고, 또한 각 열의 홀수 행과 짝수 행에서는 서로 다른 색의 부화소가 배치된다.
도 7의 (E)에는 펜타일 배열이 적용된 4개의 화소를 나타내었으며, 인접한 2개의 화소는 조합이 서로 다른 2색의 광을 나타내는 부화소를 포함한다. 또한 도 7의 (E)에 나타낸 부화소의 형상은 상기 부화소에 포함되는 발광 소자 또는 수발광 소자의 상면 형상을 나타낸다. 도 7의 (F)는 도 7의 (E)에 나타낸 화소 배열의 변형예를 나타낸 것이다.
도 7의 (E)에 나타낸 왼쪽 위의 화소와 오른쪽 아래의 화소는 적색의 광을 나타내며 수광 기능을 갖는 부화소(R·PD) 및 녹색의 광을 나타내는 부화소(G)를 포함한다. 도 7의 (E)에 나타낸 왼쪽 아래의 화소와 오른쪽 위의 화소는 녹색의 광을 나타내는 부화소(G) 및 청색의 광을 나타내는 부화소(B)를 포함한다.
도 7의 (F)에 나타낸 왼쪽 위의 화소와 오른쪽 아래의 화소는 적색의 광을 나타내며 수광 기능을 갖는 부화소(R·PD) 및 녹색의 광을 나타내는 부화소(G)를 포함한다. 도 7의 (F)에 나타낸 왼쪽 아래의 화소와 오른쪽 위의 화소는 적색의 광을 나타내며 수광 기능을 갖는 부화소(R·PD) 및 청색의 광을 나타내는 부화소(B)를 포함한다.
도 7의 (E)에서는, 녹색의 광을 나타내는 부화소(G)가 각 화소에 제공되어 있다. 한편, 도 7의 (F)에서는, 적색의 광을 나타내며 수광 기능을 갖는 부화소(R·PD)가 각 화소에 제공되어 있다. 수광 기능을 갖는 부화소가 각 화소에 제공되어 있기 때문에, 도 7의 (F)에 나타낸 구성에서는 도 7의 (E)에 나타낸 구성에 비하여 높은 정세도로 촬상을 수행할 수 있다. 이에 의하여, 예를 들어 생체 인증의 정밀도를 높일 수 있다.
또한 발광 소자 및 수발광 소자의 상면 형상은 특별히 한정되지 않고, 원형, 타원형, 다각형, 모서리가 둥근 다각형 등으로 할 수 있다. 부화소(G)에 포함되는 발광 소자의 상면 형상은, 도 7의 (E)의 예에서는 원형이고, 도 7의 (F)의 예에서는 정방형이다. 각 색의 발광 소자 및 수발광 소자의 상면 형상은 서로 달라도 좋고, 일부 또는 모든 색에서 같아도 좋다.
또한 각 색의 부화소의 개구율은 서로 달라도 좋고, 일부 또는 모든 색에서 같아도 좋다. 예를 들어 각 화소에 제공되는 부화소(도 7의 (E)에서는 부화소(G), 도 7의 (F)에서는 부화소(R·PD))의 개구율을 다른 색의 부화소의 개구율보다 낮게 하여도 좋다.
도 7의 (G)는 도 7의 (F)에 나타낸 화소 배열의 변형예를 나타낸 것이다. 구체적으로는, 도 7의 (G)의 구성은 도 7의 (F)의 구성을 45° 회전시킴으로써 얻어진다. 도 7의 (F)에서는 2개의 부화소로 하나의 화소가 구성되는 것으로 간주하여 설명하였지만, 도 7의 (G)에 나타낸 바와 같이, 4개의 부화소로 하나의 화소가 구성되는 것으로 간주할 수도 있다.
도 7의 (G)를 사용하여, 점선으로 둘러싸인 4개의 부화소로 하나의 화소가 구성되는 것으로 간주하여 설명한다. 하나의 화소는 2개의 부화소(R·PD)와, 하나의 부화소(G)와, 하나의 부화소(B)를 포함한다. 이와 같이, 하나의 화소가 수광 기능을 갖는 부화소를 복수로 포함함으로써, 높은 정세도로 촬상을 수행할 수 있다. 따라서 생체 인증의 정밀도를 높일 수 있다. 예를 들어 촬상의 정세도를 표시의 정세도의 루트 2배로 할 수 있다.
도 7의 (F) 또는 (G)에 나타낸 구성이 적용된 표시 장치는 p개(p는 2 이상의 정수(整數))의 제 1 발광 소자와, q개(q는 2 이상의 정수)의 제 2 발광 소자와, r개(r는 p보다 크고 q보다 큰 정수)의 수발광 소자를 포함한다. p와 r는 r=2p를 만족한다. 또한 p, q, r는 r=p+q를 만족한다. 제 1 발광 소자 및 제 2 발광 소자 중 한쪽이 녹색의 광을 방출하고, 다른 쪽이 청색의 광을 방출한다. 수발광 소자는 적색의 광을 방출하며 수광 기능을 갖는다.
예를 들어 수발광 소자를 사용하여 터치 조작의 검출을 수행하는 경우, 광원으로부터 방출되는 광이 사용자에게 시인되기 어려운 것이 바람직하다. 청색의 광은 녹색의 광보다 시인성이 낮기 때문에, 청색의 광을 방출하는 발광 소자를 광원으로서 사용하는 것이 바람직하다. 따라서 수발광 소자는 청색의 광을 수광하는 기능을 갖는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 본 실시형태의 표시 장치에는 다양한 배열의 화소를 적용할 수 있다.
[디바이스 구조]
다음으로, 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 사용할 수 있는 발광 소자, 수광 소자, 및 수발광 소자의 자세한 구성에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는, 발광 소자가 형성된 기판과는 반대 방향으로 광을 방출하는 톱 이미션형, 발광 소자가 형성된 기판 측에 광을 방출하는 보텀 이미션형, 양면에 광을 방출하는 듀얼 이미션형 중 어느 것이어도 좋다.
본 실시형태에서는, 톱 이미션형 표시 장치를 예로 들어 설명한다.
또한 본 명세서 등에서는, 별도의 설명이 없는 한, 요소(발광 소자, 발광층 등)를 복수로 포함하는 구성에 대하여 설명하는 경우에도, 각 요소에 공통되는 사항에 대하여 설명하는 경우에는 알파벳을 생략하여 설명한다. 예를 들어 발광층(283R) 및 발광층(283G) 등에 공통되는 사항에 대하여 설명하는 경우에는 발광층(283)이라고 기재하는 경우가 있다.
도 8의 (A)에 나타낸 표시 장치(280A)는 수광 소자(270PD), 적색(R)의 광을 방출하는 발광 소자(270R), 녹색(G)의 광을 방출하는 발광 소자(270G), 및 청색(B)의 광을 방출하는 발광 소자(270B)를 포함한다.
각 발광 소자는 화소 전극(271), 정공 주입층(281), 정공 수송층(282), 발광층, 전자 수송층(284), 전자 주입층(285), 및 공통 전극(275)을 이 순서대로 적층하여 포함한다. 발광 소자(270R)는 발광층(283R)을 포함하고, 발광 소자(270G)는 발광층(283G)을 포함하고, 발광 소자(270B)는 발광층(283B)을 포함한다. 발광층(283R)은 적색의 광을 방출하는 발광 물질을 포함하고, 발광층(283G)은 녹색의 광을 방출하는 발광 물질을 포함하고, 발광층(283B)은 청색의 광을 방출하는 발광 물질을 포함한다.
발광 소자는 화소 전극(271)과 공통 전극(275) 사이에 전압을 인가함으로써 공통 전극(275) 측에 광을 방출하는 전계 발광 소자이다.
수광 소자(270PD)는 화소 전극(271), 정공 주입층(281), 정공 수송층(282), 활성층(273), 전자 수송층(284), 전자 주입층(285), 및 공통 전극(275)을 이 순서대로 적층하여 포함한다.
수광 소자(270PD)는 표시 장치(280A)의 외부로부터 입사하는 광을 수광하고 전기 신호로 변환하는 광전 변환 소자이다.
본 실시형태에서는, 발광 소자 및 수광 소자 중 어느 쪽에서도, 화소 전극(271)이 양극으로서 기능하고, 공통 전극(275)이 음극으로서 기능하는 것으로 가정하여 설명한다. 즉 화소 전극(271)과 공통 전극(275) 사이에 역바이어스를 인가하여 수광 소자를 구동함으로써, 수광 소자에 입사하는 광을 검출하고, 전하를 발생시켜 전류로서 추출할 수 있다.
본 실시형태의 표시 장치에서는 수광 소자(270PD)의 활성층(273)에 유기 화합물을 사용한다. 수광 소자(270PD)에서는 활성층(273) 이외의 층을 발광 소자와 공통된 구성으로 할 수 있다. 그러므로 발광 소자의 제작 공정에 활성층(273)의 성막 공정을 추가하는 것만으로 발광 소자의 형성과 병행하여 수광 소자(270PD)를 형성할 수 있다. 또한 발광 소자와 수광 소자(270PD)를 동일한 기판 위에 형성할 수 있다. 따라서 제작 공정을 크게 늘리지 않고, 표시 장치에 수광 소자(270PD)를 내장시킬 수 있다.
표시 장치(280A)는, 수광 소자(270PD)의 활성층(273)과 발광 소자의 발광층(283)을 따로따로 형성하는 것을 제외하고는, 수광 소자(270PD)와 발광 소자가 공통된 구성을 갖는 예를 나타낸 것이다. 다만 수광 소자(270PD)와 발광 소자의 구성은 이에 한정되지 않는다. 수광 소자(270PD)와 발광 소자는 활성층(273)과 발광층(283) 이외에도 따로따로 형성하는 층을 포함하여도 좋다. 수광 소자(270PD)와 발광 소자는 공통적으로 사용되는 층(공통층)을 1층 이상 포함하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 제작 공정을 크게 늘리지 않고, 표시 장치에 수광 소자(270PD)를 내장시킬 수 있다.
화소 전극(271) 및 공통 전극(275) 중 광을 추출하는 측의 전극으로서는, 가시광을 투과시키는 도전막을 사용한다. 또한 광을 추출하지 않는 측의 전극으로서는, 가시광을 반사하는 도전막을 사용하는 것이 바람직하다.
본 실시형태의 표시 장치에 포함되는 발광 소자에는 미소 광공진기(마이크로캐비티) 구조가 적용되어 있는 것이 바람직하다. 따라서 발광 소자의 한 쌍의 전극 중 한쪽은 가시광에 대한 투과성 및 반사성을 갖는 전극(반투과·반반사 전극)인 것이 바람직하고, 다른 쪽은 가시광에 대한 반사성을 갖는 전극(반사 전극)인 것이 바람직하다. 발광 소자가 마이크로캐비티 구조를 가짐으로써, 발광층으로부터 얻어지는 발광을 양쪽 전극 사이에서 공진시켜, 발광 소자로부터 방출되는 광을 강하게 할 수 있다.
또한 반투과·반반사 전극은 반사 전극과 가시광에 대한 투과성을 갖는 전극(투명 전극이라고도 함)의 적층 구조를 가질 수 있다.
투명 전극의 광 투과율은 40% 이상으로 한다. 예를 들어 발광 소자에는 가시광(파장 400nm 이상 750nm 미만의 광) 투과율이 40% 이상인 전극을 사용하는 것이 바람직하다. 반투과·반반사 전극의 가시광 반사율은 10% 이상 95% 이하, 바람직하게는 30% 이상 80% 이하로 한다. 반사 전극의 가시광 반사율은 40% 이상 100% 이하, 바람직하게는 70% 이상 100% 이하로 한다. 또한 이들 전극의 저항률은 1×10-2Ωcm 이하가 바람직하다. 또한 발광 소자로부터 근적외광(파장 750nm 이상 1300nm 이하의 광)이 방출되는 경우, 이들 전극의 근적외광의 투과율 또는 반사율은 가시광의 투과율 또는 반사율과 마찬가지로 상기 수치 범위를 만족하는 것이 바람직하다.
발광 소자는 적어도 발광층(283)을 포함한다. 발광 소자는 발광층(283) 이외의 층으로서, 정공 주입성이 높은 물질, 정공 수송성이 높은 물질, 정공 차단 재료, 전자 수송성이 높은 물질, 전자 주입성이 높은 물질, 또는 양극성 물질(전자 수송성 및 정공 수송성이 높은 물질) 등을 포함한 층을 더 포함하여도 좋다.
예를 들어 발광 소자 및 수광 소자에서는, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 1층 이상을 공통된 구성으로 할 수 있다. 또한 발광 소자 및 수광 소자에서는, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 1층 이상을 따로따로 형성할 수 있다.
정공 주입층은 양극으로부터 정공 수송층에 정공을 주입하는 층이고, 정공 주입성이 높은 재료를 포함하는 층이다. 정공 주입성이 높은 재료로서는, 방향족 아민 화합물이나, 정공 수송성 재료와 억셉터성 재료(전자 수용성 재료)를 포함한 복합 재료를 사용할 수 있다.
발광 소자에서, 정공 수송층은 정공 주입층에 의하여 양극으로부터 주입된 정공을 발광층으로 수송하는 층이다. 수광 소자에서, 정공 수송층은 입사한 광에 기초하여 활성층에서 발생한 정공을 양극으로 수송하는 층이다. 정공 수송층은 정공 수송성 재료를 포함하는 층이다. 정공 수송성 재료로서는, 정공 이동도가 10-6cm2/Vs 이상인 물질이 바람직하다. 또한 전자 수송성보다 정공 수송성이 높은 물질이면, 이들 이외의 물질을 사용할 수도 있다. 정공 수송성 재료로서는, π전자 과잉형 헤테로 방향족 화합물(예를 들어 카바졸 유도체, 싸이오펜 유도체, 퓨란 유도체 등)이나 방향족 아민(방향족 아민 골격을 갖는 화합물) 등의 정공 수송성이 높은 재료가 바람직하다.
발광 소자에서, 전자 수송층은 전자 주입층에 의하여 음극으로부터 주입된 전자를 발광층으로 수송하는 층이다. 수광 소자에서, 전자 수송층은 입사한 광에 기초하여 활성층에서 발생한 전자를 음극으로 수송하는 층이다. 전자 수송층은 전자 수송성 재료를 포함하는 층이다. 전자 수송성 재료로서는, 전자 이동도가 1×10-6cm2/Vs 이상인 물질이 바람직하다. 또한 정공 수송성보다 전자 수송성이 높은 물질이면, 이들 이외의 물질을 사용할 수도 있다. 전자 수송성 재료로서는, 퀴놀린 골격을 갖는 금속 착체, 벤조퀴놀린 골격을 갖는 금속 착체, 옥사졸 골격을 갖는 금속 착체, 싸이아졸 골격을 갖는 금속 착체 등 외에, 옥사다이아졸 유도체, 트라이아졸 유도체, 이미다졸 유도체, 옥사졸 유도체, 싸이아졸 유도체, 페난트롤린 유도체, 퀴놀린 배위자를 갖는 퀴놀린 유도체, 벤조퀴놀린 유도체, 퀴녹살린 유도체, 다이벤조퀴녹살린 유도체, 피리딘 유도체, 바이피리딘 유도체, 피리미딘 유도체, 그 외에 질소 함유 헤테로 방향족 화합물을 포함한 π전자 부족형 헤테로 방향족 화합물 등의 전자 수송성이 높은 재료를 사용할 수 있다.
전자 주입층은 음극으로부터 전자 수송층에 전자를 주입하는 층이고, 전자 주입성이 높은 재료를 포함하는 층이다. 전자 주입성이 높은 재료로서는, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 이들의 화합물을 사용할 수 있다. 전자 주입성이 높은 재료로서는, 전자 수송성 재료와 도너성 재료(전자 공여성 재료)를 포함한 복합 재료를 사용할 수도 있다.
발광층(283)은 발광 물질을 포함하는 층이다. 발광층(283)은 1종류 또는 복수 종류의 발광 물질을 포함할 수 있다. 발광 물질로서는, 청색, 자색, 청자색, 녹색, 황록색, 황색, 주황색, 적색 등의 발광색을 나타내는 물질을 적절히 사용한다. 또한 발광 물질로서, 근적외광을 방출하는 물질을 사용할 수도 있다.
발광 물질로서는, 형광 재료, 인광 재료, TADF 재료, 퀀텀닷 재료 등을 들 수 있다.
형광 재료로서는, 예를 들어 피렌 유도체, 안트라센 유도체, 트라이페닐렌 유도체, 플루오렌 유도체, 카바졸 유도체, 다이벤조싸이오펜 유도체, 다이벤조퓨란 유도체, 다이벤조퀴녹살린 유도체, 퀴녹살린 유도체, 피리딘 유도체, 피리미딘 유도체, 페난트렌 유도체, 나프탈렌 유도체 등이 있다.
인광 재료로서는, 예를 들어 4H-트라이아졸 골격, 1H-트라이아졸 골격, 이미다졸 골격, 피리미딘 골격, 피라진 골격, 또는 피리딘 골격을 갖는 유기 금속 착체(특히 이리듐 착체), 전자 흡인기를 갖는 페닐피리딘 유도체를 배위자로 하는 유기 금속 착체(특히 이리듐 착체), 백금 착체, 희토류 금속 착체 등이 있다.
발광층(283)은 발광 물질(게스트 재료)에 더하여 1종류 또는 복수 종류의 유기 화합물(호스트 재료, 어시스트 재료 등)을 포함하여도 좋다. 1종류 또는 복수 종류의 유기 화합물로서는, 정공 수송성 재료 및 전자 수송성 재료 중 한쪽 또는 양쪽을 사용할 수 있다. 또한 1종류 또는 복수 종류의 유기 화합물로서, 양극성 재료 또는 TADF 재료를 사용하여도 좋다.
발광층(283)은 예를 들어 인광 재료와, 들뜬 복합체를 형성하기 쉬운 정공 수송성 재료와 전자 수송성 재료의 조합을 포함하는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 들뜬 복합체로부터 발광 물질(인광 재료)로의 에너지 이동인 ExTET(Exciplex-Triplet Energy Transfer)를 사용한 발광을 효율적으로 얻을 수 있다. 발광 물질의 가장 낮은 에너지 측의 흡수대의 파장과 중첩되는 발광을 나타내는 들뜬 복합체를 형성하는 조합을 선택함으로써, 에너지 이동이 원활해져 발광을 효율적으로 얻을 수 있다. 이 구성에 의하여, 발광 소자의 고효율, 저전압 구동, 장수명을 동시에 실현할 수 있다.
들뜬 복합체를 형성하는 재료의 조합에서는, 정공 수송성 재료의 HOMO 준위(최고 피점유 궤도 준위)가 전자 수송성 재료의 HOMO 준위 이상인 것이 바람직하다. 정공 수송성 재료의 LUMO 준위(최저 공궤도 준위)가 전자 수송성 재료의 LUMO 준위 이상인 것이 바람직하다. 재료의 LUMO 준위 및 HOMO 준위는 사이클릭 볼타메트리(CV) 측정에 의하여 측정되는 재료의 전기 화학 특성(환원 전위 및 산화 전위)으로부터 도출할 수 있다.
들뜬 복합체의 형성은, 예를 들어 정공 수송성 재료의 발광 스펙트럼, 전자 수송성 재료의 발광 스펙트럼, 및 이들 재료를 혼합한 혼합막의 발광 스펙트럼을 비교하여, 혼합막의 발광 스펙트럼이 각 재료의 발광 스펙트럼보다 장파장으로 시프트하는(또는 장파장 측에 새로운 피크를 갖는) 현상을 관측함으로써 확인할 수 있다. 또는 정공 수송성 재료의 과도(過渡) 포토루미네선스(PL), 전자 수송성 재료의 과도 PL, 및 이들 재료를 혼합한 혼합막의 과도 PL을 비교하여, 혼합막의 과도 PL 수명이, 각 재료의 과도 PL 수명보다 장수명 성분을 갖거나 지연 성분의 비율이 커지는 등의 과도 응답의 차이를 관측함으로써 확인할 수 있다. 또한 상술한 과도 PL은 과도 일렉트로루미네선스(EL)로 바꿔 읽어도 좋다. 즉 정공 수송성 재료의 과도 EL, 전자 수송성을 갖는 재료의 과도 EL, 및 이들의 혼합막의 과도 EL을 비교하여, 과도 응답의 차이를 관측함으로써 들뜬 복합체의 형성을 확인할 수도 있다.
활성층(273)은 반도체를 포함한다. 상기 반도체로서는, 실리콘 등의 무기 반도체 및 유기 화합물을 포함한 유기 반도체를 들 수 있다. 본 실시형태에서는, 활성층(273)에 포함되는 반도체로서 유기 반도체를 사용하는 예를 제시한다. 유기 반도체를 사용함으로써, 발광층(283)과 활성층(273)을 같은 방법(예를 들어 진공 증착법)으로 형성할 수 있기 때문에, 제조 장치를 공통화할 수 있어 바람직하다.
활성층(273)에 포함되는 n형 반도체 재료로서는, 풀러렌(예를 들어 C60, C70 등), 풀러렌 유도체 등의 전자 수용성의 유기 반도체 재료를 들 수 있다. 풀러렌은 축구공과 같은 형상을 갖고, 상기 형상은 에너지적으로 안정적이다. 풀러렌은 HOMO 준위 및 LUMO 준위 모두가 깊다(낮다). 풀러렌은 LUMO 준위가 깊기 때문에, 전자 수용성(억셉터성)이 매우 높다. 일반적으로, 벤젠과 같이 평면에 π전자 공액(공명)이 확장되면, 전자 공여성(도너성)이 높아지지만, 풀러렌은 구체 형상을 갖기 때문에, π전자가 크게 확장되어도 전자 수용성이 높아진다. 전자 수용성이 높으면, 전하 분리가 고속으로 효율적으로 일어나기 때문에, 수광 소자에 유익하다. C60, C70은 모두 가시광 영역에 넓은 흡수대를 갖고, 특히 C70은 C60보다 π전자 공액계가 크고, 장파장 영역에도 넓은 흡수대를 갖기 때문에 바람직하다.
또한 n형 반도체 재료로서는, 퀴놀린 골격을 갖는 금속 착체, 벤조퀴놀린 골격을 갖는 금속 착체, 옥사졸 골격을 갖는 금속 착체, 싸이아졸 골격을 갖는 금속 착체, 옥사다이아졸 유도체, 트라이아졸 유도체, 이미다졸 유도체, 옥사졸 유도체, 싸이아졸 유도체, 페난트롤린 유도체, 퀴놀린 유도체, 벤조퀴놀린 유도체, 퀴녹살린 유도체, 다이벤조퀴녹살린 유도체, 피리딘 유도체, 바이피리딘 유도체, 피리미딘 유도체, 나프탈렌 유도체, 안트라센 유도체, 쿠마린 유도체, 로다민 유도체, 트라이아진 유도체, 퀴논 유도체 등을 들 수 있다.
활성층(273)에 포함되는 p형 반도체 재료로서는, 구리(II) 프탈로사이아닌(Copper(II) phthalocyanine; CuPc), 테트라페닐다이벤조페리플란텐(Tetraphenyldibenzoperiflanthene; DBP), 아연 프탈로사이아닌(Zinc Phthalocyanine; ZnPc), 주석 프탈로사이아닌(SnPc), 퀴나크리돈 등의 전자 공여성의 유기 반도체 재료를 들 수 있다.
또한 p형 반도체 재료로서는, 카바졸 유도체, 싸이오펜 유도체, 퓨란 유도체, 방향족 아민 골격을 갖는 화합물 등을 들 수 있다. 또한 p형 반도체 재료로서는, 나프탈렌 유도체, 안트라센 유도체, 피렌 유도체, 트라이페닐렌 유도체, 플루오렌 유도체, 피롤 유도체, 벤조퓨란 유도체, 벤조싸이오펜 유도체, 인돌 유도체, 다이벤조퓨란 유도체, 다이벤조싸이오펜 유도체, 인돌로카바졸 유도체, 포르피린 유도체, 프탈로사이아닌 유도체, 나프탈로사이아닌 유도체, 퀴나크리돈 유도체, 폴리페닐렌바이닐렌 유도체, 폴리파라페닐렌 유도체, 폴리플루오렌 유도체, 폴리바이닐카바졸 유도체, 폴리싸이오펜 유도체 등을 들 수 있다.
전자 공여성의 유기 반도체 재료의 HOMO 준위는 전자 수용성의 유기 반도체 재료의 HOMO 준위보다 얕은(높은) 것이 바람직하다. 전자 공여성의 유기 반도체 재료의 LUMO 준위는 전자 수용성의 유기 반도체 재료의 LUMO 준위보다 얕은(높은) 것이 바람직하다.
전자 수용성의 유기 반도체 재료로서 구체 형상의 풀러렌을 사용하고, 전자 공여성의 유기 반도체 재료로서 대략 평면 형상의 유기 반도체 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 비슷한 형상의 분자들은 응집하기 쉬운 경향이 있고, 같은 종류의 분자들이 응집하면, 분자 궤도의 에너지 준위가 서로 가깝기 때문에 캐리어 수송성을 높일 수 있다.
예를 들어 활성층(273)은 n형 반도체와 p형 반도체를 공증착하여 형성하는 것이 바람직하다.
발광 소자 및 수광 소자에는 저분자계 화합물 및 고분자계 화합물 중 어느 쪽을 사용할 수도 있고, 무기 화합물을 포함하여도 좋다. 발광 소자 및 수광 소자를 구성하는 층은 각각 증착법(진공 증착법을 포함함), 전사법, 인쇄법, 잉크젯법, 도포법 등의 방법으로 형성할 수 있다.
도 8의 (B)에 나타낸 표시 장치(280B)는 수광 소자(270PD)와 발광 소자(270R)가 동일한 구성을 갖는다는 점에서 표시 장치(280A)와 다르다.
수광 소자(270PD)와 발광 소자(270R)는 공통의 활성층(273)과 발광층(283R)을 포함한다.
여기서, 수광 소자(270PD)는 검출하고자 하는 광보다 파장이 긴 광을 방출하는 발광 소자와 공통된 구성을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어 청색의 광을 검출하는 구성을 갖는 수광 소자(270PD)는 발광 소자(270R) 및 발광 소자(270G) 중 한쪽 또는 양쪽과 같은 구성을 가질 수 있다. 예를 들어 녹색의 광을 검출하는 구성을 갖는 수광 소자(270PD)는 발광 소자(270R)와 같은 구성을 가질 수 있다.
수광 소자(270PD)와 발광 소자(270R)가 공통된 구성을 갖는 경우, 수광 소자(270PD)와 발광 소자(270R)가 따로따로 형성되는 층을 포함하는 구성을 갖는 경우에 비하여 성막 공정 수 및 마스크의 개수를 삭감할 수 있다. 따라서 표시 장치의 제작 공정을 삭감하고 제작 비용을 절감할 수 있다.
또한 수광 소자(270PD)와 발광 소자(270R)가 공통된 구성을 갖는 경우, 수광 소자(270PD)와 발광 소자(270R)가 따로따로 형성되는 층을 포함하는 구성을 갖는 경우에 비하여 위치 어긋남을 고려하여 제공되는 마진을 좁게 할 수 있다. 이에 의하여, 화소의 개구율을 높일 수 있어, 표시 장치의 광 추출 효율을 높일 수 있다. 이에 의하여, 발광 소자의 수명을 길게 할 수 있다. 또한 표시 장치는 높은 휘도를 표현할 수 있다. 또한 표시 장치의 정세도를 높일 수도 있다.
발광층(283R)은 적색의 광을 방출하는 발광 재료를 포함한다. 활성층(273)은 적색의 광보다 파장이 짧은 광(예를 들어 녹색의 광 및 청색의 광 중 한쪽 또는 양쪽)을 흡수하는 유기 화합물을 포함한다. 활성층(273)은 적색의 광을 흡수하기 어렵고, 또한 적색의 광보다 파장이 짧은 광을 흡수하는 유기 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 발광 소자(270R)로부터는 적색의 광이 효율적으로 추출되고, 수광 소자(270PD)는 적색의 광보다 파장이 짧은 광을 높은 정밀도로 검출할 수 있다.
또한 표시 장치(280B)는, 발광 소자(270R) 및 수광 소자(270PD)가 동일한 구성을 갖는 예를 나타낸 것이지만, 발광 소자(270R) 및 수광 소자(270PD)는 각각 다른 두께의 광학 조정층을 포함하여도 좋다.
도 9의 (A), (B)에 나타낸 표시 장치(280C)는 적색(R)의 광을 방출하며 수광 기능을 갖는 수발광 소자(270R·PD), 녹색(G)의 광을 방출하는 발광 소자(270G), 및 청색(B)의 광을 방출하는 발광 소자(270B)를 포함한다.
각 발광 소자는 화소 전극(271), 정공 주입층(281), 정공 수송층(282), 발광층, 전자 수송층(284), 전자 주입층(285), 및 공통 전극(275)을 이 순서대로 적층하여 포함한다. 발광 소자(270G)는 발광층(283G)을 포함하고, 발광 소자(270B)는 발광층(283B)을 포함한다. 발광층(283G)은 녹색의 광을 방출하는 발광 물질을 포함하고, 발광층(283B)은 청색의 광을 방출하는 발광 물질을 포함한다.
수발광 소자(270R·PD)는 화소 전극(271), 정공 주입층(281), 정공 수송층(282), 활성층(273), 발광층(283R), 전자 수송층(284), 전자 주입층(285), 및 공통 전극(275)을 이 순서대로 적층하여 포함한다.
또한 표시 장치(280C)에 포함되는 수발광 소자(270R·PD)는 표시 장치(280B)에 포함되는 발광 소자(270R) 및 수광 소자(270PD)와 동일한 구성을 갖는다. 또한 표시 장치(280C)에 포함되는 발광 소자(270G, 270B)도 표시 장치(280B)에 포함되는 발광 소자(270G, 270B)와 동일한 구성을 갖는다.
도 9의 (A)에는 수발광 소자(270R·PD)가 발광 소자로서 기능하는 경우를 나타내었다. 도 9의 (A)의 예에서는, 발광 소자(270B)가 청색의 광을 방출하고, 발광 소자(270G)가 녹색의 광을 방출하고, 수발광 소자(270R·PD)가 적색의 광을 방출한다.
도 9의 (B)에는 수발광 소자(270R·PD)가 수광 소자로서 기능하는 경우를 나타내었다. 도 9의 (B)의 예에서는, 수발광 소자(270R·PD)가 발광 소자(270B)로부터 방출되는 청색의 광과 발광 소자(270G)로부터 방출되는 녹색의 광을 검출한다.
발광 소자(270B), 발광 소자(270G), 및 수발광 소자(270R·PD)는 각각 화소 전극(271) 및 공통 전극(275)을 포함한다. 본 실시형태에서는, 화소 전극(271)이 양극으로서 기능하고, 공통 전극(275)이 음극으로서 기능하는 경우를 예로 들어 설명한다.
본 실시형태에서는, 발광 소자와 마찬가지로 수발광 소자(270R·PD)에서도, 화소 전극(271)이 양극으로서 기능하고, 공통 전극(275)이 음극으로서 기능하는 것으로 가정하여 설명한다. 즉 화소 전극(271)과 공통 전극(275) 사이에 역바이어스를 인가하여 수발광 소자(270R·PD)를 구동함으로써, 수발광 소자(270R·PD)에 입사하는 광을 검출하고, 전하를 발생시켜 전류로서 추출할 수 있다.
또한 도 9의 (A), (B)에 나타낸 수발광 소자(270R·PD)는 발광 소자에 활성층(273)을 추가한 구성을 갖는다고 할 수 있다. 즉 발광 소자의 제작 공정에 활성층(273)의 성막 공정을 추가하는 것만으로 발광 소자의 형성과 병행하여 수발광 소자(270R·PD)를 형성할 수 있다. 또한 발광 소자와 수발광 소자를 동일한 기판 위에 형성할 수 있다. 따라서 제작 공정을 크게 늘리지 않고, 표시부에 촬상 기능 및 센싱 기능 중 한쪽 또는 양쪽을 부여할 수 있다.
또한 발광층(283R)과 활성층(273)의 적층 순서는 한정되지 않는다. 도 9의 (A), (B)에는, 정공 수송층(282) 위에 활성층(273)이 제공되고, 활성층(273) 위에 발광층(283R)이 제공된 예를 나타내었다. 정공 수송층(282) 위에 발광층(283R)이 제공되고, 발광층(283R) 위에 활성층(273)이 제공되어도 좋다.
도 9의 (A), (B)에 나타낸 바와 같이, 활성층(273)과 발광층(283R)은 서로 접하여도 좋다. 또한 활성층(273)과 발광층(283R) 사이에 버퍼층을 끼워도 좋다. 버퍼층으로서는, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층, 정공 차단층, 및 전자 차단층 등 중 적어도 1층을 사용할 수 있다.
활성층(273)과 발광층(283R) 사이에 버퍼층을 제공함으로써, 발광층(283R)으로부터 활성층(273)으로 여기 에너지가 이동하는 것을 억제할 수 있다. 또한 버퍼층을 사용하여, 마이크로캐비티 구조의 광로 길이(캐비티 길이)를 조정할 수도 있다. 따라서 활성층(273)과 발광층(283R) 사이에 버퍼층을 포함한 수발광 소자로부터는 높은 발광 효율을 얻을 수 있다.
또한 수발광 소자는 정공 주입층(281), 정공 수송층(282), 전자 수송층(284), 및 전자 주입층(285) 중 적어도 1층을 포함하지 않아도 된다. 또한 수발광 소자는 정공 차단층, 전자 차단층 등, 다른 기능층을 포함하여도 좋다.
또한 수발광 소자는 활성층(273) 및 발광층(283R)을 포함하지 않고, 발광층과 활성층을 겸하는 층을 포함하여도 좋다. 발광층과 활성층을 겸하는 층으로서는, 예를 들어 활성층(273)에 사용할 수 있는 n형 반도체와, 활성층(273)에 사용할 수 있는 p형 반도체와, 발광층(283R)에 사용할 수 있는 발광 물질의 3개의 재료를 포함한 층을 사용할 수 있다.
또한 n형 반도체와 p형 반도체의 혼합 재료의 흡수 스펙트럼의 가장 낮은 에너지 측의 흡수대와, 발광 물질의 발광 스펙트럼(PL 스펙트럼)의 최대 피크는 서로 중첩되지 않는 것이 바람직하고, 서로 충분히 떨어져 있는 것이 더 바람직하다.
수발광 소자에서 광을 추출하는 측의 전극으로서는, 가시광을 투과시키는 도전막을 사용한다. 또한 광을 추출하지 않는 측의 전극으로서는, 가시광을 반사하는 도전막을 사용하는 것이 바람직하다.
수발광 소자를 구성하는 각 층의 기능 및 재료는 발광 소자 및 수광 소자를 구성하는 각층의 기능 및 재료와 같기 때문에, 자세한 설명은 생략한다.
이하에서는, 도 10, 도 11을 사용하여, 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 자세한 구성에 대하여 설명한다.
[표시 장치(100A)]
도 10의 (A)는 표시 장치(100A)의 단면도이다.
표시 장치(100A)는 수광 소자(110) 및 발광 소자(190)를 포함한다.
발광 소자(190)는 화소 전극(191), 버퍼층(192), 발광층(193), 버퍼층(194), 및 공통 전극(115)을 이 순서대로 적층하여 포함한다. 버퍼층(192)은 정공 주입층 및 정공 수송층 중 한쪽 또는 양쪽을 포함할 수 있다. 발광층(193)은 유기 화합물을 포함한다. 버퍼층(194)은 전자 주입층 및 전자 수송층 중 한쪽 또는 양쪽을 포함할 수 있다. 발광 소자(190)는 가시광을 방출하는 기능을 갖는다. 또한 표시 장치(100A)는 적외광을 방출하는 기능을 갖는 발광 소자를 더 포함하여도 좋다.
수광 소자(110)는 화소 전극(191), 버퍼층(182), 활성층(183), 버퍼층(184), 및 공통 전극(115)을 이 순서대로 적층하여 포함한다. 버퍼층(182)은 정공 수송층을 포함할 수 있다. 활성층(183)은 유기 화합물을 포함한다. 버퍼층(184)은 전자 수송층을 포함할 수 있다. 수광 소자(110)는 가시광을 검출하는 기능을 갖는다. 또한 수광 소자(110)는 적외광을 검출하는 기능을 더 가져도 좋다.
본 실시형태에서는, 발광 소자(190) 및 수광 소자(110) 중 어느 쪽에서도, 화소 전극(191)이 양극으로서 기능하고, 공통 전극(115)이 음극으로서 기능하는 것으로 가정하여 설명한다. 즉 화소 전극(191)과 공통 전극(115) 사이에 역바이어스를 인가하여 수광 소자(110)를 구동함으로써, 표시 장치(100A)는 수광 소자(110)에 입사하는 광을 검출하고, 전하를 발생시켜 전류로서 추출할 수 있다.
화소 전극(191), 버퍼층(182), 버퍼층(192), 활성층(183), 발광층(193), 버퍼층(184), 버퍼층(194), 및 공통 전극(115)은 각각 단층 구조이어도 좋고 적층 구조이어도 좋다.
화소 전극(191)은 절연층(214) 위에 위치한다. 각 화소 전극(191)은 동일한 재료 및 동일한 공정으로 형성할 수 있다. 화소 전극(191)의 단부는 격벽(216)으로 덮여 있다. 서로 인접한 2개의 화소 전극(191)은 격벽(216)에 의하여 서로 전기적으로 절연되어 있다(전기적으로 분리되어 있다고도 함).
격벽(216)으로서는 유기 절연막이 적합하다. 유기 절연막에 사용할 수 있는 재료로서는, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 에폭시 수지, 폴리아마이드 수지, 폴리이미드아마이드 수지, 실록산 수지, 벤조사이클로뷰텐계 수지, 페놀 수지, 및 이들 수지의 전구체 등을 들 수 있다. 격벽(216)은 가시광을 투과시키는 층이다. 격벽(216) 대신에 가시광을 차단하는 격벽을 제공하여도 좋다.
공통 전극(115)은 수광 소자(110)와 발광 소자(190)에 공통적으로 사용되는 층이다.
수광 소자(110) 및 발광 소자(190)의 한 쌍의 전극의 재료 및 막 두께 등은 서로 같게 할 수 있다. 이에 의하여, 표시 장치의 제작 비용을 절감하고 제작 공정을 간략화할 수 있다.
표시 장치(100A)는 한 쌍의 기판(기판(151) 및 기판(152)) 사이에 수광 소자(110), 발광 소자(190), 트랜지스터(131), 및 트랜지스터(132) 등을 포함한다.
수광 소자(110)에서, 화소 전극(191)과 공통 전극(115) 사이에 각각 위치하는 버퍼층(182), 활성층(183), 및 버퍼층(184)은 유기층(유기 화합물을 포함한 층)이라고도 할 수 있다. 화소 전극(191)은 가시광을 반사하는 기능을 갖는 것이 바람직하다. 공통 전극(115)은 가시광을 투과시키는 기능을 갖는다. 또한 수광 소자(110)가 적외광을 검출하는 구성을 갖는 경우, 공통 전극(115)은 적외광을 투과시키는 기능을 갖는다. 또한 화소 전극(191)은 적외광을 반사하는 기능을 갖는 것이 바람직하다.
수광 소자(110)는 광을 검출하는 기능을 갖는다. 구체적으로는, 수광 소자(110)는 표시 장치(100A)의 외부로부터 입사하는 광(122)을 수광하고 전기 신호로 변환하는 광전 변환 소자이다. 광(122)은 발광 소자(190)로부터 방출되고 대상물에서 반사된 광이라고도 할 수 있다. 또한 광(122)은 표시 장치(100A)에 제공된 렌즈 등을 통하여 수광 소자(110)에 입사하여도 좋다.
발광 소자(190)에서, 화소 전극(191)과 공통 전극(115) 사이에 각각 위치하는 버퍼층(192), 발광층(193), 및 버퍼층(194)은 통틀어 EL층이라고도 할 수 있다. 또한 EL층은 적어도 발광층(193)을 포함한다. 상술한 바와 같이, 화소 전극(191)은 가시광을 반사하는 기능을 갖는 것이 바람직하다. 또한 공통 전극(115)은 가시광을 투과시키는 기능을 갖는다. 또한 표시 장치(100A)가 적외광을 방출하는 발광 소자를 포함하는 구성을 갖는 경우, 공통 전극(115)은 적외광을 투과시키는 기능을 갖는다. 또한 화소 전극(191)은 적외광을 반사하는 기능을 갖는 것이 바람직하다.
본 실시형태의 표시 장치에 포함되는 발광 소자에는 미소 광공진기(마이크로캐비티) 구조가 적용되어 있는 것이 바람직하다.
버퍼층(192) 또는 버퍼층(194)은 광학 조정층으로서의 기능을 가져도 좋다. 버퍼층(192) 또는 버퍼층(194)의 막 두께를 다르게 함으로써, 각 발광 소자로부터 특정의 색의 광을 강하게 하여 추출할 수 있다.
발광 소자(190)는 가시광을 방출하는 기능을 갖는다. 구체적으로는, 발광 소자(190)는 화소 전극(191)과 공통 전극(115) 사이에 전압을 인가함으로써 기판(152) 측에 광을 방출하는 전계 발광 소자이다(발광(121) 참조).
수광 소자(110)에 포함되는 화소 전극(191)은 절연층(214)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(131)의 소스 또는 드레인에 전기적으로 접속된다.
발광 소자(190)에 포함되는 화소 전극(191)은 절연층(214)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(132)의 소스 또는 드레인에 전기적으로 접속된다.
트랜지스터(131)와 트랜지스터(132)는 동일한 층(도 10의 (A)에서는 기판(151)) 위에 접한다.
수광 소자(110)에 전기적으로 접속되는 회로의 적어도 일부는, 발광 소자(190)에 전기적으로 접속되는 회로와 동일한 재료 및 동일한 공정으로 형성되는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 2개의 회로를 따로따로 형성하는 경우에 비하여 표시 장치의 두께를 얇게 할 수 있고, 또한 제작 공정을 간략화할 수 있다.
수광 소자(110) 및 발광 소자(190)는 각각 보호층(116)으로 덮여 있는 것이 바람직하다. 도 10의 (A)에서는 보호층(116)이 공통 전극(115) 위에 접하여 제공되어 있다. 보호층(116)을 제공함으로써, 수광 소자(110) 및 발광 소자(190)에 물 등의 불순물이 들어가는 것을 억제하여, 수광 소자(110) 및 발광 소자(190)의 신뢰성을 높일 수 있다. 또한 접착층(142)에 의하여 보호층(116)과 기판(152)이 접합되어 있다.
기판(152) 중 기판(151) 측의 면에는 차광층(158)이 제공되어 있다. 차광층(158)은 발광 소자(190)와 중첩되는 위치 및 수광 소자(110)와 중첩되는 위치에 개구를 갖는다.
여기서, 발광 소자(190)로부터 방출되고 대상물에서 반사된 광을 수광 소자(110)가 검출한다. 그러나 발광 소자(190)로부터 방출된 광이 표시 장치(100A) 내에서 반사되고, 대상물을 거치지 않고 수광 소자(110)에 입사하는 경우가 있다. 차광층(158)은 이러한 미광(迷光)의 영향을 억제할 수 있다. 예를 들어 차광층(158)이 제공되지 않은 경우, 발광 소자(190)로부터 방출된 광(123)은 기판(152)에서 반사되고, 반사광(124)이 수광 소자(110)에 입사하는 경우가 있다. 차광층(158)을 제공함으로써, 반사광(124)이 수광 소자(110)에 입사하는 것을 억제할 수 있다. 이에 의하여, 노이즈를 저감하고, 수광 소자(110)를 사용한 센서의 감도를 높일 수 있다.
차광층(158)에는, 발광 소자로부터 방출되는 광을 차단하는 재료를 사용할 수 있다. 차광층(158)은 가시광을 흡수하는 것이 바람직하다. 차광층(158)으로서는, 예를 들어 금속 재료, 혹은 안료(카본 블랙 등) 또는 염료를 포함한 수지 재료 등을 사용하여 블랙 매트릭스를 형성할 수 있다. 차광층(158)은 적색의 컬러 필터, 녹색의 컬러 필터, 및 청색의 컬러 필터의 적층 구조를 가져도 좋다.
[표시 장치(100B)]
도 10의 (B), (C)는 표시 장치(100B)의 단면도이다. 또한 표시 장치에 대한 이하의 설명에서, 앞에서 설명한 표시 장치와 같은 구성에 대해서는 설명을 생략하는 경우가 있다.
표시 장치(100B)는 발광 소자(190B), 발광 소자(190G), 및 수발광 소자(190R·PD)를 포함한다.
발광 소자(190B)는 화소 전극(191), 버퍼층(192B), 발광층(193B), 버퍼층(194B), 및 공통 전극(115)을 이 순서대로 적층하여 포함한다. 발광 소자(190B)는 청색의 광(121B)을 방출하는 기능을 갖는다.
발광 소자(190G)는 화소 전극(191), 버퍼층(192G), 발광층(193G), 버퍼층(194G), 및 공통 전극(115)을 이 순서대로 적층하여 포함한다. 발광 소자(190G)는 녹색의 광(121G)을 방출하는 기능을 갖는다.
수발광 소자(190R·PD)는 화소 전극(191), 버퍼층(192R), 활성층(183), 발광층(193R), 버퍼층(194R), 및 공통 전극(115)을 이 순서대로 적층하여 포함한다. 수발광 소자(190R·PD)는 적색의 광(121R)을 방출하는 기능과 광(122)을 검출하는 기능을 갖는다.
도 10의 (B)에는 수발광 소자(190R·PD)가 발광 소자로서 기능하는 경우를 나타내었다. 도 10의 (B)의 예에서는, 발광 소자(190B)가 청색의 광을 방출하고, 발광 소자(190G)가 녹색의 광을 방출하고, 수발광 소자(190R·PD)가 적색의 광을 방출한다.
도 10의 (C)에는 수발광 소자(190R·PD)가 수광 소자로서 기능하는 경우를 나타내었다. 도 10의 (C)의 예에서는, 수발광 소자(190R·PD)가 발광 소자(190B)로부터 방출되는 청색의 광과 발광 소자(190G)로부터 방출되는 녹색의 광을 검출한다.
표시 장치(100B)는 한 쌍의 기판(기판(151) 및 기판(152)) 사이에 수발광 소자(190R·PD), 발광 소자(190G), 발광 소자(190B), 및 트랜지스터(132) 등을 포함한다.
화소 전극(191)은 절연층(214) 위에 위치한다. 서로 인접한 2개의 화소 전극(191)은 격벽(216)에 의하여 서로 전기적으로 절연되어 있다. 화소 전극(191)은 절연층(214)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(132)의 소스 또는 드레인에 전기적으로 접속된다.
수발광 소자 및 발광 소자는 각각 보호층(116)으로 덮여 있는 것이 바람직하다. 또한 접착층(142)에 의하여 보호층(116)과 기판(152)이 접합되어 있다. 기판(152) 중 기판(151) 측의 면에는 차광층(158)이 제공되어 있다.
[표시 장치(100C)]
도 11의 (A)는 표시 장치(100C)의 단면도이다.
표시 장치(100C)는 수광 소자(110) 및 발광 소자(190)를 포함한다.
발광 소자(190)는 화소 전극(191), 공통층(112), 발광층(193), 공통층(114), 및 공통 전극(115)을 이 순서대로 포함한다. 공통층(112)은 정공 주입층 및 정공 수송층 중 한쪽 또는 양쪽을 포함할 수 있다. 발광층(193)은 유기 화합물을 포함한다. 공통층(114)은 전자 주입층 및 전자 수송층 중 한쪽 또는 양쪽을 포함할 수 있다. 발광 소자(190)는 가시광을 방출하는 기능을 갖는다. 또한 표시 장치(100C)는 적외광을 방출하는 기능을 갖는 발광 소자를 더 포함하여도 좋다.
수광 소자(110)는 화소 전극(191), 공통층(112), 활성층(183), 공통층(114), 및 공통 전극(115)을 이 순서대로 적층하여 포함한다. 활성층(183)은 유기 화합물을 포함한다. 수광 소자(110)는 가시광을 검출하는 기능을 갖는다. 또한 수광 소자(110)는 적외광을 검출하는 기능을 더 가져도 좋다.
화소 전극(191), 공통층(112), 활성층(183), 발광층(193), 공통층(114), 및 공통 전극(115)은 각각 단층 구조이어도 좋고 적층 구조이어도 좋다.
화소 전극(191)은 절연층(214) 위에 위치한다. 서로 인접한 2개의 화소 전극(191)은 격벽(216)에 의하여 서로 전기적으로 절연되어 있다. 화소 전극(191)은 절연층(214)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(132)의 소스 또는 드레인에 전기적으로 접속된다.
공통층(112), 공통층(114), 및 공통 전극(115)은 수광 소자(110)와 발광 소자(190)에 공통적으로 사용되는 층이다. 수광 소자(110)와 발광 소자(190)를 구성하는 층의 적어도 일부를 공통되는 구성으로 함으로써, 표시 장치의 제작 공정을 삭감할 수 있어 바람직하다.
표시 장치(100C)는 한 쌍의 기판(기판(151) 및 기판(152)) 사이에 수광 소자(110), 발광 소자(190), 트랜지스터(131), 및 트랜지스터(132) 등을 포함한다.
수광 소자(110) 및 발광 소자(190)는 각각 보호층(116)으로 덮여 있는 것이 바람직하다. 또한 접착층(142)에 의하여 보호층(116)과 기판(152)이 접합되어 있다.
기판(152) 중 기판(151) 측의 면에는 수지층(159)이 제공되어 있다. 수지층(159)은 발광 소자(190)와 중첩되는 위치에 제공되고, 수광 소자(110)와 중첩되는 위치에는 제공되지 않는다.
수지층(159)은 예를 들어 도 11의 (B)에 나타낸 바와 같이, 발광 소자(190)와 중첩되는 위치에 제공되고, 또한 수광 소자(110)와 중첩되는 위치에 개구(159p)를 갖는 구성으로 할 수 있다. 또는 수지층(159)은 예를 들어 도 11의 (C)에 나타낸 바와 같이, 발광 소자(190)와 중첩되는 위치에 섬 형상으로 제공되고, 또한 수광 소자(110)와 중첩되는 위치에는 제공되지 않는 구성으로 할 수 있다.
기판(152) 중 기판(151) 측의 면 및 수지층(159) 중 기판(151) 측의 면에는 차광층(158)이 제공되어 있다. 차광층(158)은 발광 소자(190)와 중첩되는 위치 및 수광 소자(110)와 중첩되는 위치에 개구를 갖는다.
여기서, 발광 소자(190)로부터 방출되고 대상물에서 반사된 광을 수광 소자(110)가 검출한다. 그러나 발광 소자(190)로부터 방출된 광이 표시 장치(100C) 내에서 반사되고, 대상물을 거치지 않고 수광 소자(110)에 입사하는 경우가 있다. 차광층(158)은 이러한 미광을 흡수하여, 수광 소자(110)에 입사하는 미광을 저감할 수 있다. 예를 들어 차광층(158)은 수지층(159)을 통과하고 기판(152) 중 기판(151) 측의 면에서 반사된 미광(123a)을 흡수할 수 있다. 또한 차광층(158)은 수지층(159)에 도달하기 전에 미광(123b)을 흡수할 수 있다. 이에 의하여, 수광 소자(110)에 입사하는 미광을 저감할 수 있다. 따라서 노이즈를 저감하고, 수광 소자(110)를 사용한 센서의 감도를 높일 수 있다. 특히, 차광층(158)이 발광 소자(190)와 가까운 위치에 있으면, 미광을 더 저감할 수 있기 때문에 바람직하다. 또한 차광층(158)이 발광 소자(190)와 가까운 위치에 있으면, 표시의 시야각 의존성을 억제할 수 있기 때문에, 표시 품위 향상의 관점에서도 바람직하다.
또한 차광층(158)을 제공함으로써, 수광 소자(110)가 광을 검출하는 범위를 제어할 수 있다. 차광층(158)이 수광 소자(110)에서 떨어진 위치에 있으면, 촬상 범위가 좁아져 촬상의 해상도를 높일 수 있다.
수지층(159)이 개구를 갖는 경우, 차광층(158)은 상기 개구의 적어도 일부 및 상기 개구에서 노출된 수지층(159)의 측면의 적어도 일부를 덮는 것이 바람직하다.
수지층(159)이 섬 형상으로 제공되어 있는 경우, 차광층(158)은 수지층(159)의 측면의 적어도 일부를 덮는 것이 바람직하다.
이와 같이, 수지층(159)의 형상을 따라 차광층(158)이 제공되기 때문에, 차광층(158)에서 발광 소자(190)(구체적으로는, 발광 소자(190)의 발광 영역)까지의 거리는, 차광층(158)에서 수광 소자(110)(구체적으로는, 수광 소자(110)의 수광 영역)까지의 거리보다 짧다. 이에 의하여, 센서의 노이즈를 저감하면서, 촬상의 해상도를 높이고, 또한 표시의 시야각 의존성을 억제할 수 있다. 따라서 표시 장치의 표시 품위와 촬상 품위의 양쪽을 높일 수 있다.
수지층(159)은 발광 소자(190)로부터 방출되는 광을 투과시키는 층이다. 수지층(159)의 재료로서는, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 에폭시 수지, 폴리아마이드 수지, 폴리이미드아마이드 수지, 실록산 수지, 벤조사이클로뷰텐계 수지, 페놀 수지, 및 이들 수지의 전구체 등을 들 수 있다. 또한 기판(152)과 차광층(158) 사이에 제공되는 구조물은 수지층에 한정되지 않고, 무기 절연막 등을 사용하여도 좋다. 상기 구조물의 두께가 두꺼울수록, 차광층에서 수광 소자까지의 거리와 차광층에서 발광 소자까지의 거리에 차이가 생긴다. 수지 등의 유기 절연막은 두껍게 형성하기 쉽기 때문에, 상기 구조물로서 적합하다.
차광층(158)에서 수광 소자(110)까지의 거리와 차광층(158)에서 발광 소자(190)까지의 거리를 비교하기 위하여, 예를 들어 차광층(158) 중 수광 소자(110) 측의 단부에서 공통 전극(115)까지의 최단 거리(L1)와, 차광층(158) 중 발광 소자(190) 측의 단부에서 공통 전극(115)까지의 최단 거리(L2)를 사용할 수 있다. 최단 거리(L1)보다 최단 거리(L2)가 짧으면, 발광 소자(190)로부터의 미광을 억제하고, 수광 소자(110)를 사용한 센서의 감도를 높일 수 있다. 또한 표시의 시야각 의존성을 억제할 수 있다. 최단 거리(L2)보다 최단 거리(L1)가 길면, 수광 소자(110)의 촬상 범위를 좁게 할 수 있어, 촬상의 해상도를 높일 수 있다.
또한 접착층(142)에서, 발광 소자(190)와 중첩되는 부분보다 수광 소자(110)와 중첩되는 부분이 두꺼운 구성으로 하여도, 차광층(158)에서 수광 소자(110)까지의 거리와 차광층(158)에서 발광 소자(190)까지의 거리에 차이가 생기도록 할 수 있다.
이하에서는, 도 12 내지 도 15를 사용하여, 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 더 자세한 구성에 대하여 설명한다.
[표시 장치(100D)]
도 12는 표시 장치(100D)의 사시도이고, 도 13은 표시 장치(100D)의 단면도이다.
표시 장치(100D)는 기판(152)과 기판(151)이 접합된 구성을 갖는다. 도 12에서는 기판(152)을 파선으로 명시하였다.
표시 장치(100D)는 표시부(162), 회로(164), 배선(165) 등을 포함한다. 도 12에는 표시 장치(100D)에 IC(173) 및 FPC(172)가 실장된 예를 나타내었다. 그러므로 도 12에 나타낸 구성은 표시 장치(100D), IC(집적 회로), 및 FPC(플렉시블 인쇄 회로 기판, Flexible Printed Circuit)를 포함하는 표시 모듈이라고도 할 수 있다.
회로(164)로서는 예를 들어 주사선 구동 회로를 사용할 수 있다.
배선(165)은 표시부(162) 및 회로(164)에 신호 및 전력을 공급하는 기능을 갖는다. 상기 신호 및 전력은 배선(165)에 FPC(172)를 통하여 외부로부터 입력되거나 IC(173)로부터 입력된다.
도 12에는 COG(Chip On Glass) 방식 또는 COF(Chip On Film) 방식 등으로 기판(151)에 IC(173)가 제공된 예를 나타내었다. IC(173)로서는 예를 들어 주사선 구동 회로 또는 신호선 구동 회로 등을 포함한 IC를 적용할 수 있다. 또한 표시 장치(100D) 및 표시 모듈은 IC가 제공되지 않는 구성을 가져도 좋다. 또한 IC를 COF 방식 등으로 FPC에 실장하여도 좋다.
도 13에, 도 12에 나타낸 표시 장치(100D)에서 FPC(172)를 포함하는 영역의 일부, 회로(164)를 포함하는 영역의 일부, 표시부(162)를 포함하는 영역의 일부, 및 단부를 포함하는 영역의 일부를 각각 절단한 경우의 단면의 일례를 나타내었다.
도 13에 나타낸 표시 장치(100D)는 기판(151)과 기판(152) 사이에 트랜지스터(241), 트랜지스터(245), 트랜지스터(246), 트랜지스터(247), 발광 소자(190B), 발광 소자(190G), 수발광 소자(190R·PD) 등을 포함한다.
기판(152)과 보호층(116)은 접착층(142)에 의하여 접합되어 있다. 발광 소자(190B), 발광 소자(190G), 수발광 소자(190R·PD)의 밀봉에는 고체 밀봉 구조 또는 중공 밀봉 구조 등을 적용할 수 있다. 도 13에서는, 기판(152), 접착층(142), 및 절연층(214)으로 둘러싸인 공간이 접착층(142)에 의하여 밀봉되어 있고, 고체 밀봉 구조가 적용되어 있다.
발광 소자(190B)는 절연층(214) 측으로부터 화소 전극(191), 공통층(112), 발광층(193B), 공통층(114), 및 공통 전극(115)의 순서로 적층된 적층 구조를 갖는다. 화소 전극(191)은 절연층(214)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(247)에 포함되는 도전층(222b)에 접속되어 있다. 트랜지스터(247)는 발광 소자(190B)의 구동을 제어하는 기능을 갖는다. 화소 전극(191)의 단부는 격벽(216)으로 덮여 있다. 화소 전극(191)은 가시광을 반사하는 재료를 포함하고, 공통 전극(115)은 가시광을 투과시키는 재료를 포함한다.
발광 소자(190G)는 절연층(214) 측으로부터 화소 전극(191), 공통층(112), 발광층(193G), 공통층(114), 및 공통 전극(115)의 순서로 적층된 적층 구조를 갖는다. 화소 전극(191)은 절연층(214)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(246)에 포함되는 도전층(222b)에 접속되어 있다. 트랜지스터(246)는 발광 소자(190G)의 구동을 제어하는 기능을 갖는다.
수발광 소자(190R·PD)는 절연층(214) 측으로부터 화소 전극(191), 공통층(112), 활성층(183), 발광층(193R), 공통층(114), 및 공통 전극(115)의 순서로 적층된 적층 구조를 갖는다. 화소 전극(191)은 절연층(214)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(245)에 포함되는 도전층(222b)에 전기적으로 접속되어 있다. 트랜지스터(245)는 수발광 소자(190R·PD)의 구동을 제어하는 기능을 갖는다.
발광 소자(190B), 발광 소자(190G), 수발광 소자(190R·PD)로부터 방출되는 광은 기판(152) 측에 방출된다. 또한 수발광 소자(190R·PD)에는 기판(152) 및 접착층(142)을 통하여 광이 입사한다. 기판(152) 및 접착층(142)에는 가시광에 대한 투과성이 높은 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
발광 소자(190B), 발광 소자(190G), 수발광 소자(190R·PD)에 포함되는 화소 전극(191)은 동일한 재료 및 동일한 공정으로 제작할 수 있다. 공통층(112), 공통층(114), 및 공통 전극(115)은 발광 소자(190B), 발광 소자(190G), 수발광 소자(190R·PD)에 공통적으로 사용된다. 수발광 소자(190R·PD)는 적색의 광을 나타내는 발광 소자의 구성에 활성층(183)을 추가한 구성을 갖는다. 또한 발광 소자(190B), 발광 소자(190G), 수발광 소자(190R·PD)는 활성층(183)과 각 색의 발광층(193)의 구성이 서로 다른 것을 제외하고는 모두 공통된 구성으로 할 수 있다. 이에 의하여, 제작 공정을 크게 늘리지 않고, 표시 장치(100D)의 표시부(162)에 수광 기능을 부가할 수 있다.
기판(152) 중 기판(151) 측의 면에는 차광층(158)이 제공되어 있다. 차광층(158)은 발광 소자(190B), 발광 소자(190G), 수발광 소자(190R·PD)의 각각과 중첩되는 위치에 개구를 갖는다. 차광층(158)을 제공함으로써, 수발광 소자(190R·PD)가 광을 검출하는 범위를 제어할 수 있다. 상술한 바와 같이, 수발광 소자(190R·PD)와 중첩되는 위치에 제공되는 차광층의 개구의 위치를 조정함으로써, 수발광 소자에 입사하는 광을 제어하는 것이 바람직하다. 또한 차광층(158)을 포함함으로써, 대상물을 거치지 않고 발광 소자(190)로부터 수발광 소자(190R·PD)에 광이 직접 입사하는 것을 억제할 수 있다. 따라서 노이즈가 적고 감도가 높은 센서를 실현할 수 있다.
트랜지스터(241), 트랜지스터(245), 트랜지스터(246), 및 트랜지스터(247)는 모두 기판(151) 위에 형성되어 있다. 이들 트랜지스터는 동일한 재료 및 동일한 공정으로 제작할 수 있다.
기판(151) 위에는 절연층(211), 절연층(213), 절연층(215), 및 절연층(214)이 이 순서대로 제공되어 있다. 절연층(211)은 그 일부가 각 트랜지스터의 게이트 절연층으로서 기능한다. 절연층(213)은 그 일부가 각 트랜지스터의 게이트 절연층으로서 기능한다. 절연층(215)은 트랜지스터를 덮어 제공된다. 절연층(214)은 트랜지스터를 덮어 제공되고, 평탄화층으로서의 기능을 갖는다. 또한 게이트 절연층의 개수 및 트랜지스터를 덮는 절연층의 개수는 한정되지 않고, 각각 단층이어도 좋고 2층 이상이어도 좋다.
트랜지스터를 덮는 절연층 중 적어도 하나에 물이나 수소 등의 불순물이 확산되기 어려운 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 절연층을 배리어층으로서 기능시킬 수 있다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 외부로부터 트랜지스터로 불순물이 확산되는 것을 효과적으로 억제할 수 있어, 표시 장치의 신뢰성을 높일 수 있다.
절연층(211), 절연층(213), 및 절연층(215)으로서는 각각 무기 절연막을 사용하는 것이 바람직하다. 무기 절연막으로서는 예를 들어 질화 실리콘막, 산화질화 실리콘막, 산화 실리콘막, 질화산화 실리콘막, 산화 알루미늄막, 질화 알루미늄막 등을 사용할 수 있다. 또한 산화 하프늄막, 산화질화 하프늄막, 질화산화 하프늄막, 산화 이트륨막, 산화 지르코늄막, 산화 갈륨막, 산화 탄탈럼막, 산화 마그네슘막, 산화 란타넘막, 산화 세륨막, 및 산화 네오디뮴막 등을 사용하여도 좋다. 또한 상술한 절연막을 2개 이상 적층하여 사용하여도 좋다. 또한 기판(151)과 트랜지스터 사이에 하지막을 제공하여도 좋다. 상기 하지막으로서도 상기 무기 절연막을 사용할 수 있다.
여기서, 유기 절연막은 무기 절연막보다 배리어성이 낮은 경우가 많다. 그러므로 유기 절연막은 표시 장치(100D)의 단부 근방에 개구를 갖는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 표시 장치(100D)의 단부로부터 유기 절연막을 통하여 불순물이 들어가는 것을 억제할 수 있다. 또는 유기 절연막의 단부가 표시 장치(100D)의 단부보다 내측에 위치하도록 유기 절연막을 형성하여, 표시 장치(100D)의 단부에서 유기 절연막이 노출되지 않도록 하여도 좋다.
평탄화층으로서 기능하는 절연층(214)에는 유기 절연막이 적합하다. 유기 절연막에 사용할 수 있는 재료로서는, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 에폭시 수지, 폴리아마이드 수지, 폴리이미드아마이드 수지, 실록산 수지, 벤조사이클로뷰텐계 수지, 페놀 수지, 및 이들 수지의 전구체 등을 들 수 있다.
발광 소자(190B), 발광 소자(190G), 수발광 소자(190R·PD)를 덮는 보호층(116)을 제공함으로써, 발광 소자(190B), 발광 소자(190G), 수발광 소자(190R·PD)에 물 등의 불순물이 들어가는 것을 억제하여, 발광 소자(190B), 발광 소자(190G), 수발광 소자(190R·PD)의 신뢰성을 높일 수 있다.
도 13에 나타낸 영역(228)에서는 절연층(214)에 개구가 형성되어 있다. 이에 의하여, 절연층(214)으로서 유기 절연막을 사용하는 경우에도 절연층(214)을 통하여 외부로부터 표시부(162)에 불순물이 들어가는 것을 억제할 수 있다. 따라서 표시 장치(100D)의 신뢰성을 높일 수 있다.
표시 장치(100D)의 단부 근방의 영역(228)에서, 절연층(214)의 개구를 통하여 절연층(215)과 보호층(116)이 서로 접하는 것이 바람직하다. 특히 절연층(215)에 포함되는 무기 절연막과 보호층(116)에 포함되는 무기 절연막이 서로 접하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 유기 절연막을 통하여 외부로부터 표시부(162)에 불순물이 들어가는 것을 억제할 수 있다. 따라서 표시 장치(100D)의 신뢰성을 높일 수 있다.
보호층(116)은 단층이어도 좋고 적층 구조를 가져도 좋다. 예를 들어 보호층(116)은 유기 절연막과 무기 절연막의 적층 구조를 가져도 좋다. 이때, 무기 절연막의 단부를 유기 절연막의 단부보다 외측으로 연장시키는 것이 바람직하다.
트랜지스터(241), 트랜지스터(245), 트랜지스터(246), 및 트랜지스터(247)는 게이트로서 기능하는 도전층(221), 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(211), 소스 및 드레인으로서 기능하는 도전층(222a) 및 도전층(222b), 반도체층(231), 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(213), 그리고 게이트로서 기능하는 도전층(223)을 포함한다. 여기서는, 동일한 도전막을 가공하여 얻어지는 복수의 층에 같은 해치 패턴을 부여하였다. 절연층(211)은 도전층(221)과 반도체층(231) 사이에 위치한다. 절연층(213)은 도전층(223)과 반도체층(231) 사이에 위치한다.
본 실시형태의 표시 장치에 포함되는 트랜지스터의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 플레이너(planar)형 트랜지스터, 스태거형 트랜지스터, 역 스태거형 트랜지스터 등을 사용할 수 있다. 또한 톱 게이트형 및 보텀 게이트형 중 어느 트랜지스터 구조로 하여도 좋다. 또는 채널이 형성되는 반도체층의 상하에 게이트가 제공되어도 좋다.
트랜지스터(241), 트랜지스터(245), 트랜지스터(246), 및 트랜지스터(247)에는 채널이 형성되는 반도체층을 2개의 게이트로 끼우는 구성이 적용되어 있다. 2개의 게이트를 접속하고, 이들에 동일한 신호를 공급함으로써 트랜지스터를 구동하여도 좋다. 또는 2개의 게이트 중 한쪽에 문턱 전압을 제어하기 위한 전위를 공급하고, 다른 쪽에 구동을 위한 전위를 공급함으로써, 트랜지스터의 문턱 전압을 제어하여도 좋다.
트랜지스터에 사용하는 반도체 재료의 결정성에 대해서도 특별히 한정되지 않고, 비정질 반도체, 결정성을 갖는 반도체(미결정 반도체, 다결정 반도체, 단결정 반도체, 또는 일부에 결정 영역을 포함하는 반도체) 중 어느 것을 사용하여도 좋다. 결정성을 갖는 반도체를 사용하면, 트랜지스터 특성의 열화를 억제할 수 있기 때문에 바람직하다.
트랜지스터의 반도체층은 금속 산화물(산화물 반도체라고도 함)을 포함하는 것이 바람직하다. 또는 트랜지스터의 반도체층은 실리콘을 포함하여도 좋다. 실리콘으로서는 비정질 실리콘, 결정성 실리콘(저온 폴리실리콘, 단결정 실리콘 등) 등을 들 수 있다.
반도체층은 예를 들어 인듐과, M(M은 갈륨, 알루미늄, 실리콘, 붕소, 이트륨, 주석, 구리, 바나듐, 베릴륨, 타이타늄, 철, 니켈, 저마늄, 지르코늄, 몰리브데넘, 란타넘, 세륨, 네오디뮴, 하프늄, 탄탈럼, 텅스텐, 및 마그네슘 중에서 선택된 1종류 또는 복수 종류)과, 아연을 포함하는 것이 바람직하다. 특히 M은 알루미늄, 갈륨, 이트륨, 및 주석 중에서 선택된 1종류 또는 복수 종류인 것이 바람직하다.
특히 반도체층에는 인듐(In), 갈륨(Ga), 및 아연(Zn)을 포함한 산화물(IGZO라고도 표기함)을 사용하는 것이 바람직하다.
반도체층이 In-M-Zn 산화물인 경우, 상기 In-M-Zn 산화물에서의 In의 원자수비는 M의 원자수비 이상인 것이 바람직하다. 이와 같은 In-M-Zn 산화물의 금속 원소의 원자수비로서는 In:M:Zn=1:1:1 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=1:1:1.2 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=2:1:3 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=3:1:2 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=4:2:3 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=4:2:4.1 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=5:1:3 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=5:1:6 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=5:1:7 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=5:1:8 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=6:1:6 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=5:2:5 또는 그 근방의 조성 등을 들 수 있다. 또한 근방의 조성이란, 원하는 원자수비의 ±30%의 범위를 포함한 것이다.
예를 들어 원자수비가 In:Ga:Zn=4:2:3 또는 그 근방의 조성이라고 기재된 경우, In의 원자수비를 4로 하였을 때, Ga의 원자수비가 1 이상 3 이하이고, Zn의 원자수비가 2 이상 4 이하인 경우를 포함한다. 또한 원자수비가 In:Ga:Zn=5:1:6 또는 그 근방의 조성이라고 기재된 경우, In의 원자수비를 5로 하였을 때, Ga의 원자수비가 0.1보다 크고 2 이하이고, Zn의 원자수비가 5 이상 7 이하인 경우를 포함한다. 또한 원자수비가 In:Ga:Zn=1:1:1 또는 그 근방의 조성이라고 기재된 경우, In의 원자수비를 1로 하였을 때, Ga의 원자수비가 0.1보다 크고 2 이하이고, Zn의 원자수비가 0.1보다 크고 2 이하인 경우를 포함한다.
회로(164)에 포함되는 트랜지스터와 표시부(162)에 포함되는 트랜지스터는 같은 구조이어도 좋고 다른 구조이어도 좋다. 회로(164)에 포함되는 복수의 트랜지스터의 구조는 모두 같아도 좋고, 2종류 이상 있어도 좋다. 마찬가지로, 표시부(162)에 포함되는 복수의 트랜지스터의 구조는 모두 같아도 좋고, 2종류 이상 있어도 좋다.
기판(151) 중 기판(152)이 중첩되지 않은 영역에는 접속부(244)가 제공되어 있다. 접속부(244)에서는 배선(165)이 도전층(166) 및 접속층(242)을 통하여 FPC(172)에 전기적으로 접속되어 있다. 접속부(244)의 상면에서는, 화소 전극(191)과 동일한 도전막을 가공하여 얻어진 도전층(166)이 노출되어 있다. 이에 의하여, 접속층(242)을 통하여 접속부(244)와 FPC(172)를 전기적으로 접속할 수 있다.
기판(152)의 외측에는 각종 광학 부재를 배치할 수 있다. 광학 부재로서는 편광판, 위상차판, 광 확산층(확산 필름 등), 반사 방지층, 및 집광 필름 등을 들 수 있다. 또한 기판(152)의 외측에는 먼지의 부착을 억제하는 대전 방지막, 오염이 부착되기 어렵게 하는 발수성의 막, 사용에 따른 손상의 발생을 억제하는 하드 코트막, 충격 흡수층 등을 배치하여도 좋다.
기판(151) 및 기판(152)에는 각각 유리, 석영, 세라믹, 사파이어, 수지 등을 사용할 수 있다. 기판(151) 및 기판(152)에 가요성을 갖는 재료를 사용하면, 표시 장치의 가요성을 높일 수 있다.
접착층으로서는, 자외선 경화형 등의 광 경화형 접착제, 반응 경화형 접착제, 열 경화형 접착제, 혐기형 접착제 등 각종 경화형 접착제를 사용할 수 있다. 이들 접착제로서는 에폭시 수지, 아크릴 수지, 실리콘(silicone) 수지, 페놀 수지, 폴리이미드 수지, 이미드 수지, PVC(폴리바이닐클로라이드) 수지, PVB(폴리바이닐뷰티랄) 수지, EVA(에틸렌바이닐아세테이트) 수지 등을 들 수 있다. 특히 에폭시 수지 등의 투습성이 낮은 재료가 바람직하다. 또한 2액 혼합형 수지를 사용하여도 좋다. 또한 접착 시트 등을 사용하여도 좋다.
접속층으로서는 이방성 도전 필름(ACF: Anisotropic Conductive Film), 이방성 도전 페이스트(ACP: Anisotropic Conductive Paste) 등을 사용할 수 있다.
발광 소자(190G, 190B) 및 수발광 소자(190R·PD)의 구성 및 재료 등에는 앞의 기재를 참조할 수 있다.
트랜지스터의 게이트, 소스, 및 드레인과, 표시 장치를 구성하는 각종 배선 및 전극 등의 도전층에 사용할 수 있는 재료로서는, 알루미늄, 타이타늄, 크로뮴, 니켈, 구리, 이트륨, 지르코늄, 몰리브데넘, 은, 탄탈럼, 및 텅스텐 등의 금속, 그리고 상기 금속을 주성분으로 하는 합금 등을 들 수 있다. 이들 재료를 포함한 막을 단층으로 또는 적층 구조로 하여 사용할 수 있다.
또한 광 투과성을 갖는 도전 재료로서는 산화 인듐, 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, 산화 아연, 갈륨을 포함한 산화 아연 등의 도전성 산화물 또는 그래핀을 사용할 수 있다. 또는 금, 은, 백금, 마그네슘, 니켈, 텅스텐, 크로뮴, 몰리브데넘, 철, 코발트, 구리, 팔라듐, 및 타이타늄 등의 금속 재료나, 상기 금속 재료를 포함한 합금 재료를 사용할 수 있다. 또는 상기 금속 재료의 질화물(예를 들어 질화 타이타늄) 등을 사용하여도 좋다. 또한 금속 재료, 합금 재료(또는 이들의 질화물)를 사용하는 경우에는, 광 투과성을 가질 정도로 얇게 하는 것이 바람직하다. 또한 상기 재료의 적층막을 도전층으로서 사용할 수 있다. 예를 들어 은과 마그네슘의 합금과, 인듐 주석 산화물의 적층막 등을 사용하면, 도전성을 높일 수 있기 때문에 바람직하다. 이들은 표시 장치를 구성하는 각종 배선 및 전극 등의 도전층이나, 발광 소자 및 수광 소자(또는 수발광 소자)에 포함되는 도전층(화소 전극이나 공통 전극으로서 기능하는 도전층)에도 사용할 수 있다.
각 절연층에 사용할 수 있는 절연 재료로서는 예를 들어 아크릴 수지, 에폭시 수지 등의 수지, 산화 실리콘, 산화질화 실리콘, 질화산화 실리콘, 질화 실리콘, 산화 알루미늄 등의 무기 절연 재료가 있다.
[표시 장치(100E)]
도 14 및 도 15의 (A)는 표시 장치(100E)의 단면도이다. 표시 장치(100E)의 사시도는 표시 장치(100D)의 사시도(도 9)와 유사하다. 도 14에는 표시 장치(100E)에서 FPC(172)를 포함하는 영역의 일부, 회로(164)의 일부, 및 표시부(162)의 일부를 각각 절단한 경우의 단면의 일례를 나타내었다. 도 15의 (A)에는 표시 장치(100E)에서 표시부(162)의 일부를 절단한 경우의 단면의 일례를 나타내었다. 도 14에는 표시부(162)에서 특히 수광 소자(110)와 적색의 광을 방출하는 발광 소자(190R)를 포함하는 영역을 절단한 경우의 단면의 일례를 나타내었다. 도 15의 (A)에는 표시부(162)에서 특히 녹색의 광을 방출하는 발광 소자(190G)와 청색의 광을 방출하는 발광 소자(190B)를 포함하는 영역을 절단한 경우의 단면의 일례를 나타내었다.
도 14 및 도 15의 (A)에 나타낸 표시 장치(100E)는 기판(153)과 기판(154) 사이에 트랜지스터(243), 트랜지스터(248), 트랜지스터(249), 트랜지스터(240), 발광 소자(190R), 발광 소자(190G), 발광 소자(190B), 및 수광 소자(110) 등을 포함한다.
수지층(159)과 공통 전극(115)은 접착층(142)을 개재(介在)하여 접착되어 있고, 표시 장치(100E)에는 고체 밀봉 구조가 적용되어 있다.
기판(153)과 절연층(212)은 접착층(155)에 의하여 접합되어 있다. 기판(154)과 절연층(157)은 접착층(156)에 의하여 접합되어 있다.
표시 장치(100E)를 제작하기 위해서는, 먼저 절연층(212), 각 트랜지스터, 수광 소자(110), 각 발광 소자 등이 제공된 제 1 제작 기판과, 절연층(157), 수지층(159), 및 차광층(158) 등이 제공된 제 2 제작 기판을 접착층(142)에 의하여 접합한다. 그리고 제 1 제작 기판을 박리하여 노출된 면에 기판(153)을 접합하고, 제 2 제작 기판을 박리하여 노출된 면에 기판(154)을 접합함으로써, 제 1 제작 기판 위 및 제 2 제작 기판 위에 형성된 각 구성 요소를 기판(153) 및 기판(154)으로 전치한다. 기판(153) 및 기판(154)은 각각 가요성을 갖는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 표시 장치(100E)의 가요성을 높일 수 있다.
절연층(212) 및 절연층(157)의 각각으로서는, 절연층(211), 절연층(213), 및 절연층(215)으로서 사용할 수 있는 무기 절연막을 사용할 수 있다.
발광 소자(190R)는 절연층(214b) 측으로부터 화소 전극(191), 공통층(112), 발광층(193R), 공통층(114), 및 공통 전극(115)의 순서로 적층된 적층 구조를 갖는다. 화소 전극(191)은 절연층(214b)에 제공된 개구를 통하여 도전층(169)에 접속되어 있다. 도전층(169)은 절연층(214a)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(248)에 포함되는 도전층(222b)에 접속되어 있다. 도전층(222b)은 절연층(215)에 제공된 개구를 통하여 저저항 영역(231n)에 접속된다. 즉 화소 전극(191)은 트랜지스터(248)에 전기적으로 접속되어 있다. 트랜지스터(248)는 발광 소자(190R)의 구동을 제어하는 기능을 갖는다.
마찬가지로, 발광 소자(190G)는 절연층(214b) 측으로부터 화소 전극(191), 공통층(112), 발광층(193G), 공통층(114), 및 공통 전극(115)의 순서로 적층된 적층 구조를 갖는다. 화소 전극(191)은 도전층(169) 및 트랜지스터(249)의 도전층(222b)을 통하여 트랜지스터(249)의 저저항 영역(231n)에 전기적으로 접속된다. 즉 화소 전극(191)은 트랜지스터(249)에 전기적으로 접속되어 있다. 트랜지스터(249)는 발광 소자(190G)의 구동을 제어하는 기능을 갖는다.
그리고 발광 소자(190B)는 절연층(214b) 측으로부터 화소 전극(191), 공통층(112), 발광층(193B), 공통층(114), 및 공통 전극(115)의 순서로 적층된 적층 구조를 갖는다. 화소 전극(191)은 도전층(169) 및 트랜지스터(240)의 도전층(222b)을 통하여 트랜지스터(240)의 저저항 영역(231n)에 전기적으로 접속된다. 즉 화소 전극(191)은 트랜지스터(240)에 전기적으로 접속되어 있다. 트랜지스터(240)는 발광 소자(190B)의 구동을 제어하는 기능을 갖는다.
수광 소자(110)는 절연층(214b) 측으로부터 화소 전극(191), 공통층(112), 활성층(183), 공통층(114), 및 공통 전극(115)의 순서로 적층된 적층 구조를 갖는다.
화소 전극(191)의 단부는 격벽(216)으로 덮여 있다. 화소 전극(191)은 가시광을 반사하는 재료를 포함하고, 공통 전극(115)은 가시광을 투과시키는 재료를 포함한다.
발광 소자(190R, 190G, 190B)로부터 방출되는 광은 기판(154) 측에 방출된다. 또한 수광 소자(110)에는 기판(154) 및 접착층(142)을 통하여 광이 입사한다. 기판(154)에는 가시광에 대한 투과성이 높은 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
각 화소 전극(191)은 동일한 재료 및 동일한 공정으로 제작할 수 있다. 공통층(112), 공통층(114), 및 공통 전극(115)은 수광 소자(110) 및 발광 소자(190R, 190G, 190B)에 공통적으로 사용된다. 수광 소자(110)와 각 색의 발광 소자는 활성층(183)과 발광층의 구성이 서로 다른 것을 제외하고는 모두 공통된 구성으로 할 수 있다. 이에 의하여, 제작 공정을 크게 늘리지 않고, 표시 장치(100E)에 수광 소자(110)를 내장시킬 수 있다.
절연층(157) 중 기판(153) 측의 면에는 수지층(159) 및 차광층(158)이 제공되어 있다. 수지층(159)은 발광 소자(190R, 190G, 190B)와 중첩되는 위치에 제공되고, 수광 소자(110)와 중첩되는 위치에는 제공되지 않는다. 차광층(158)은 절연층(157) 중 기판(153) 측의 면, 수지층(159)의 측면, 및 수지층(159) 중 기판(153) 측의 면을 덮어 제공된다. 차광층(158)은 수광 소자(110)와 중첩되는 위치 및 발광 소자(190R, 190G, 190B)의 각각과 중첩되는 위치에 개구를 갖는다. 차광층(158)을 제공함으로써, 수광 소자(110)가 광을 검출하는 범위를 제어할 수 있다. 또한 차광층(158)을 포함함으로써, 대상물을 거치지 않고 발광 소자(190R, 190G, 190B)로부터 수광 소자(110)에 광이 직접 입사하는 것을 억제할 수 있다. 따라서 노이즈가 적고 감도가 높은 센서를 실현할 수 있다. 수지층(159)이 제공되는 경우, 차광층(158)에서 각 색의 발광 소자까지의 거리는, 차광층(158)에서 수광 소자(110)까지의 거리보다 짧다. 이에 의하여, 센서의 노이즈를 저감하면서, 표시의 시야각 의존성을 억제할 수 있다. 따라서 표시 품위와 촬상 품위의 양쪽을 높일 수 있다.
도 14에 나타낸 바와 같이, 격벽(216)은 수광 소자(110)와 발광 소자(190R) 사이에 개구를 갖는다. 상기 개구를 매립하도록 차광층(219a)이 제공되어 있다. 차광층(219a)은 수광 소자(110)와 발광 소자(190R) 사이에 위치한다. 차광층(219a)은 발광 소자(190R)로부터 방출되는 광을 흡수한다. 이에 의하여, 수광 소자(110)에 입사하는 미광을 억제할 수 있다.
스페이서(219b)는 격벽(216) 위에 제공되고, 발광 소자(190G)와 발광 소자(190B) 사이에 위치한다. 스페이서(219b)의 상면은 차광층(219a)의 상면보다 차광층(158)에 가까운 것이 바람직하다. 예를 들어 격벽(216)의 높이(두께)와 스페이서(219b)의 높이(두께)의 합은 차광층(219a)의 높이(두께)보다 큰 것이 바람직하다. 이에 의하여, 접착층(142)을 충전하는 것이 용이해진다. 도 15의 (A)에 나타낸 바와 같이, 스페이서(219b)와 차광층(158)이 중첩되는 부분에서, 차광층(158)은 공통 전극(115)(또는 보호층)과 접하여도 좋다.
기판(153) 중 기판(154)이 중첩되지 않은 영역에는 접속부(244)가 제공되어 있다. 접속부(244)에서는 배선(165)이 도전층(167), 도전층(166), 및 접속층(242)을 통하여 FPC(172)에 전기적으로 접속되어 있다. 도전층(167)은 도전층(169)과 동일한 도전막을 가공하여 얻을 수 있다. 접속부(244)의 상면에서는, 화소 전극(191)과 동일한 도전막을 가공하여 얻어진 도전층(166)이 노출되어 있다. 이에 의하여, 접속층(242)을 통하여 접속부(244)와 FPC(172)를 전기적으로 접속할 수 있다.
트랜지스터(243), 트랜지스터(248), 트랜지스터(249), 및 트랜지스터(240)는 게이트로서 기능하는 도전층(221), 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(211), 채널 형성 영역(231i) 및 한 쌍의 저저항 영역(231n)을 포함한 반도체층, 한 쌍의 저저항 영역(231n) 중 한쪽에 접속되는 도전층(222a), 한 쌍의 저저항 영역(231n) 중 다른 쪽에 접속되는 도전층(222b), 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(225), 게이트로서 기능하는 도전층(223), 그리고 도전층(223)을 덮는 절연층(215)을 포함한다. 절연층(211)은 도전층(221)과 채널 형성 영역(231i) 사이에 위치한다. 절연층(225)은 도전층(223)과 채널 형성 영역(231i) 사이에 위치한다.
도전층(222a) 및 도전층(222b)은 각각 절연층(215)에 제공된 개구를 통하여 저저항 영역(231n)에 접속된다. 도전층(222a) 및 도전층(222b) 중 한쪽은 소스로서 기능하고, 다른 쪽은 드레인으로서 기능한다.
도 14 및 도 15의 (A)에서, 절연층(225)은 반도체층(231)의 채널 형성 영역(231i)과 중첩되고, 저저항 영역(231n)과는 중첩되지 않는다. 예를 들어 도전층(223)을 마스크로서 사용하여 절연층(225)을 가공함으로써, 도 14 및 도 15의 (A)에 나타낸 구조를 제작할 수 있다. 도 14 및 도 15의 (A)에서는 절연층(225) 및 도전층(223)을 덮어 절연층(215)이 제공되고, 절연층(215)의 개구를 통하여 도전층(222a) 및 도전층(222b)이 각각 저저항 영역(231n)에 접속되어 있다. 또한 도전층(222a) 및 도전층(222b) 위에 트랜지스터를 덮는 절연층을 제공하여도 좋다.
한편, 도 15의 (B)에는, 트랜지스터(252)에서 절연층(225)이 반도체층의 상면 및 측면을 덮는 예를 나타내었다. 도전층(222a) 및 도전층(222b)은 각각 절연층(225) 및 절연층(215)에 제공된 개구를 통하여 저저항 영역(231n)에 접속된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는, 2개의 발광 소자의 수광 소자(또는 수발광 소자)까지의 거리가 서로 다르고, 상기 2개의 발광 소자의 수광 소자(또는 수발광 소자)와 중첩되는 차광층의 개구까지의 거리가 서로 다르다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 수광 소자 또는 수발광 소자는 2개의 발광 소자 중 한쪽에서 유래하는 광을 다른 쪽에서 유래하는 광보다 많이 수광할 수 있다. 따라서 예를 들어 본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는, 광원으로서 사용하는 발광 소자에서 유래하는 광을 수광 소자 또는 수발광 소자에 많이 입사시킬 수 있다.
[화소 회로의 예]
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 수광 소자를 포함한 제 1 화소 회로와 발광 소자를 포함한 제 2 화소 회로를 표시부에 포함한다. 제 1 화소 회로와 제 2 화소 회로는 각각 매트릭스상으로 배치된다.
도 16의 (A)는 수광 소자를 포함한 제 1 화소 회로의 일례를 나타낸 것이고, 도 16의 (B)는 발광 소자를 포함한 제 2 화소 회로의 일례를 나타낸 것이다.
도 16의 (A)에 나타낸 화소 회로(PIX1)는 수광 소자(PD), 트랜지스터(M1), 트랜지스터(M2), 트랜지스터(M3), 트랜지스터(M4), 및 용량 소자(C1)를 포함한다. 여기서는 수광 소자(PD)로서 포토다이오드를 사용한 예를 나타내었다.
수광 소자(PD)는 캐소드가 배선(V1)에 전기적으로 접속되고, 애노드가 트랜지스터(M1)의 소스 및 드레인 중 한쪽에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M1)는 게이트가 배선(TX)에 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 용량 소자(C1)의 한쪽 전극, 트랜지스터(M2)의 소스 및 드레인 중 한쪽, 그리고 트랜지스터(M3)의 게이트에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M2)는 게이트가 배선(RES)에 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 배선(V2)에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M3)는 소스 및 드레인 중 한쪽이 배선(V3)에 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 트랜지스터(M4)의 소스 및 드레인 중 한쪽에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M4)는 게이트가 배선(SE)에 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 배선(OUT1)에 전기적으로 접속된다.
배선(V1), 배선(V2), 및 배선(V3)에는 각각 정전위가 공급된다. 수광 소자(PD)를 역바이어스로 구동시키는 경우에는, 배선(V2)에 배선(V1)의 전위보다 낮은 전위를 공급한다. 트랜지스터(M2)는 배선(RES)에 공급되는 신호에 의하여 제어되고, 트랜지스터(M3)의 게이트에 접속되는 노드의 전위를 배선(V2)에 공급되는 전위로 리셋하는 기능을 갖는다. 트랜지스터(M1)는 배선(TX)에 공급되는 신호에 의하여 제어되고, 수광 소자(PD)에 흐르는 전류에 따라 상기 노드의 전위가 변화되는 타이밍을 제어하는 기능을 갖는다. 트랜지스터(M3)는 상기 노드의 전위에 따른 출력을 수행하는 증폭 트랜지스터로서 기능한다. 트랜지스터(M4)는 배선(SE)에 공급되는 신호에 의하여 제어되고, 상기 노드의 전위에 따른 출력을 배선(OUT1)에 접속되는 외부 회로에 의하여 판독하기 위한 선택 트랜지스터로서 기능한다.
도 16의 (B)에 나타낸 화소 회로(PIX2)는 발광 소자(EL), 트랜지스터(M5), 트랜지스터(M6), 트랜지스터(M7), 및 용량 소자(C2)를 포함한다. 여기서는 발광 소자(EL)로서 발광 다이오드를 사용한 예를 나타내었다. 특히 발광 소자(EL)로서 유기 EL 소자를 사용하는 것이 바람직하다.
트랜지스터(M5)는 게이트가 배선(VG)에 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 한쪽이 배선(VS)에 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 용량 소자(C2)의 한쪽 전극, 그리고 트랜지스터(M6)의 게이트에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M6)의 소스 및 드레인 중 한쪽은 배선(V4)에 전기적으로 접속되고, 다른 쪽은 발광 소자(EL)의 애노드, 그리고 트랜지스터(M7)의 소스 및 드레인 중 한쪽에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M7)는 게이트가 배선(MS)에 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 배선(OUT2)에 전기적으로 접속된다. 발광 소자(EL)의 캐소드는 배선(V5)에 전기적으로 접속된다.
배선(V4) 및 배선(V5)에는 각각 정전위가 공급된다. 발광 소자(EL)의 애노드 측을 고전위로 하고, 캐소드 측을 애노드 측보다 저전위로 할 수 있다. 트랜지스터(M5)는 배선(VG)에 공급되는 신호에 의하여 제어되고, 화소 회로(PIX2)의 선택 상태를 제어하기 위한 선택 트랜지스터로서 기능한다. 또한 트랜지스터(M6)는 게이트에 공급되는 전위에 따라 발광 소자(EL)에 흐르는 전류를 제어하는 구동 트랜지스터로서 기능한다. 트랜지스터(M5)가 도통 상태일 때, 배선(VS)에 공급되는 전위가 트랜지스터(M6)의 게이트에 공급되고, 그 전위에 따라 발광 소자(EL)의 발광 휘도를 제어할 수 있다. 트랜지스터(M7)는 배선(MS)에 공급되는 신호에 의하여 제어되고, 트랜지스터(M6)와 발광 소자(EL) 사이의 전위를, 배선(OUT2)을 통하여 외부에 출력하는 기능을 갖는다.
수광 소자(PD)의 캐소드가 전기적으로 접속되는 배선(V1)과, 발광 소자(EL)의 캐소드가 전기적으로 접속되는 배선(V5)은 동일한 층에 제공할 수 있고, 동일한 전위로 할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는, 화소 회로(PIX1) 및 화소 회로(PIX2)에 포함되는 트랜지스터 모두로서, 채널이 형성되는 반도체층에 금속 산화물(산화물 반도체라고도 함)을 포함한 트랜지스터(이하, OS 트랜지스터라고도 함)를 사용하는 것이 바람직하다. OS 트랜지스터는 오프 전류가 매우 낮기 때문에, 상기 트랜지스터에 직렬로 접속된 용량 소자에 축적된 전하가 장기간에 걸쳐 유지될 수 있다. 또한 OS 트랜지스터를 사용함으로써, 표시 장치의 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
또는 본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는, 화소 회로(PIX1) 및 화소 회로(PIX2)에 포함되는 트랜지스터 모두로서, 채널이 형성되는 반도체층에 실리콘을 포함한 트랜지스터(이하, Si 트랜지스터라고도 함)를 사용하는 것이 바람직하다. 실리콘으로서는, 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 비정질 실리콘 등을 들 수 있다. 특히, 반도체층에 저온 폴리실리콘(LTPS(Low Temperature Poly-Silicon))을 포함한 트랜지스터(이하, LTPS 트랜지스터라고도 함)를 사용하는 것이 바람직하다. LTPS 트랜지스터는 전계 효과 이동도가 높아 고속 동작이 가능하다.
또한 LTPS 트랜지스터 등의 Si 트랜지스터를 사용함으로써, CMOS 회로로 구성되는 각종 회로와 표시부를 동일한 기판에 형성하는 것이 용이해진다. 이에 의하여, 표시 장치에 실장되는 외부 회로를 간략화할 수 있어, 부품 비용, 실장 비용을 절감할 수 있다.
또는 본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는, 화소 회로(PIX1)에 2종류의 트랜지스터를 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 화소 회로(PIX1)는 OS 트랜지스터와 LTPS 트랜지스터를 포함하는 것이 바람직하다. 트랜지스터에 요구되는 기능에 따라 반도체층의 재료를 바꿈으로써, 화소 회로(PIX1)의 품질을 높이고, 센싱이나 촬상의 정밀도를 높일 수 있다. 이때, 화소 회로(PIX2)에는 OS 트랜지스터 및 LTPS 트랜지스터 중 한쪽을 사용하여도 좋고, 양쪽을 사용하여도 좋다.
또한 화소에 2종류의 트랜지스터(예를 들어 OS 트랜지스터와 LTPS 트랜지스터)를 사용한 경우에도, LTPS 트랜지스터를 사용함으로써, CMOS 회로로 구성되는 각종 회로와 표시부를 동일한 기판에 형성하는 것이 용이해진다. 이에 의하여, 표시 장치에 실장되는 외부 회로를 간략화할 수 있어, 부품 비용, 실장 비용을 절감할 수 있다.
실리콘보다 밴드 갭이 넓고 캐리어 밀도가 낮은 금속 산화물을 사용한 트랜지스터는 매우 낮은 오프 전류를 실현할 수 있다. 오프 전류가 낮은 경우, 트랜지스터에 직렬로 접속된 용량 소자에 축적된 전하가 장기간에 걸쳐 유지될 수 있다. 따라서 특히 용량 소자(C1) 또는 용량 소자(C2)에 직렬로 접속되는 트랜지스터(M1), 트랜지스터(M2), 및 트랜지스터(M5)로서는 OS 트랜지스터를 사용하는 것이 바람직하다.
또한 트랜지스터(M3)로서는 Si 트랜지스터를 사용하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 촬상 데이터의 판독 동작을 고속으로 수행할 수 있다.
또한 수광 소자를 포함한 제 1 화소 회로와 발광 소자를 포함한 제 2 화소 회로를 표시부에 포함하는 표시 장치는 화상 표시 모드, 촬상 모드, 화상 표시와 촬상을 동시에 수행하는 모드 중 어느 모드로 구동할 수도 있다. 화상 표시 모드에서는, 예를 들어 발광 소자를 사용하여 풀 컬러의 화상을 표시할 수 있다. 또한 촬상 모드에서는, 예를 들어 발광 소자를 사용하여 촬상용 화상(예를 들어 녹색 단색, 청색 단색 등)을 표시하고, 수광 소자를 사용하여 촬상을 수행할 수 있다. 촬상 모드에서는, 예를 들어 지문 인증 등을 수행할 수 있다. 또한 화상 표시와 촬상을 동시에 수행하는 모드에서는, 예를 들어 일부의 화소에서는 발광 소자를 사용하여 촬상용 화상을 표시하고, 또한 수광 소자를 사용하여 촬상을 수행하고, 나머지 화소에서는 발광 소자를 사용하여 풀 컬러의 화상을 표시할 수 있다.
또한 도 16의 (A), (B)에서는 트랜지스터를 n채널형 트랜지스터로서 표기하였지만, p채널형 트랜지스터를 사용할 수도 있다. 또한 트랜지스터는 싱글 게이트 트랜지스터에 한정되지 않고, 백 게이트를 더 포함하여도 좋다.
수광 소자(PD) 또는 발광 소자(EL)와 중첩되는 위치에 트랜지스터 및 용량 소자 중 한쪽 또는 양쪽을 포함한 층을 하나 또는 복수로 제공하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 각 화소 회로의 실효적인 점유 면적을 작게 할 수 있고, 고정세의 표시부를 실현할 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는, 앞의 실시형태에서 설명한 OS 트랜지스터에 사용할 수 있는 금속 산화물(산화물 반도체라고도 함)에 대하여 설명한다.
금속 산화물은 적어도 인듐 또는 아연을 포함하는 것이 바람직하다. 특히 인듐 및 아연을 포함하는 것이 바람직하다. 또한 이들에 더하여 알루미늄, 갈륨, 이트륨, 주석 등이 포함되는 것이 바람직하다. 또한 붕소, 실리콘, 타이타늄, 철, 니켈, 저마늄, 지르코늄, 몰리브데넘, 란타넘, 세륨, 네오디뮴, 하프늄, 탄탈럼, 텅스텐, 마그네슘, 코발트 등 중에서 선택된 1종류 또는 복수 종류가 포함되어도 좋다.
또한 금속 산화물은 스퍼터링법, 유기 금속 화학 기상 성장(MOCVD: Metal Organic Chemical Vapor Deposition)법 등의 화학 기상 성장(CVD: Chemical Vapor Deposition)법이나, 원자층 퇴적(ALD: Atomic Layer Deposition)법 등으로 형성할 수 있다.
<결정 구조의 분류>
산화물 반도체의 결정 구조로서는, 비정질(completely amorphous를 포함함), CAAC(c-axis-aligned crystalline), nc(nanocrystalline), CAC(cloud-aligned composite), 단결정(single crystal), 및 다결정(poly crystal) 등을 들 수 있다.
또한 막 또는 기판의 결정 구조는 X선 회절(XRD: X-Ray Diffraction) 스펙트럼을 사용하여 평가할 수 있다. 예를 들어 GIXD(Grazing-Incidence XRD) 측정에 의하여 얻어지는 XRD 스펙트럼을 사용하여 평가할 수 있다. 또한 GIXD법은 박막법 또는 Seemann-Bohlin법이라고도 한다.
예를 들어 석영 유리 기판에서는 XRD 스펙트럼의 피크의 형상이 거의 좌우 대칭이다. 한편, 결정 구조를 갖는 IGZO막에서는 XRD 스펙트럼의 피크의 형상이 좌우 비대칭이다. XRD 스펙트럼의 피크의 형상이 좌우 비대칭이라는 것은, 막 내 또는 기판 내의 결정의 존재를 명시한다. 바꿔 말하면, XRD 스펙트럼의 피크의 형상이 좌우 대칭이 아니면, 막 또는 기판은 비정질 상태라고 할 수 없다.
또한 막 또는 기판의 결정 구조는 극미 전자선 회절법(NBED: Nano Beam Electron Diffraction)으로 관찰되는 회절 패턴(극미 전자선 회절 패턴이라고도 함)으로 평가할 수 있다. 예를 들어 석영 유리 기판의 회절 패턴에서는 헤일로(halo)가 관찰되므로, 석영 유리 기판이 비정질 상태인 것을 확인할 수 있다. 또한 실온에서 성막한 IGZO막의 회절 패턴에서는 헤일로가 아니라 스폿 형상의 패턴이 관찰된다. 그러므로 실온에서 성막한 IGZO막은 결정 상태도 비정질 상태도 아닌 중간 상태이고, 비정질 상태라고 결론을 내릴 수 없는 것으로 추정된다.
<<산화물 반도체의 구조>>
또한 산화물 반도체는 구조에 주목한 경우, 상기와는 다른 식으로 분류되는 경우가 있다. 예를 들어 산화물 반도체는 단결정 산화물 반도체와, 그 이외의 비단결정 산화물 반도체로 분류된다. 비단결정 산화물 반도체로서는, 예를 들어 상술한 CAAC-OS 및 nc-OS가 있다. 또한 비단결정 산화물 반도체에는 다결정 산화물 반도체, a-like OS(amorphous-like oxide semiconductor), 비정질 산화물 반도체 등이 포함된다.
여기서, 상술한 CAAC-OS, nc-OS, 및 a-like OS에 대하여 자세히 설명한다.
[CAAC-OS]
CAAC-OS는 복수의 결정 영역을 갖고, 상기 복수의 결정 영역은 c축이 특정 방향으로 배향되는 산화물 반도체이다. 또한 특정 방향이란, CAAC-OS막의 두께 방향, CAAC-OS막의 피형성면의 법선 방향, 또는 CAAC-OS막의 표면의 법선 방향을 말한다. 또한 결정 영역이란, 원자 배열에 주기성을 갖는 영역을 말한다. 또한 원자 배열을 격자 배열로 간주하면, 결정 영역은 격자 배열이 정렬된 영역이기도 하다. 또한 CAAC-OS는 a-b면 방향에서 복수의 결정 영역이 연결되는 영역을 갖고, 상기 영역은 변형을 갖는 경우가 있다. 또한 변형이란, 복수의 결정 영역이 연결되는 영역에서, 격자 배열이 정렬된 영역과, 격자 배열이 정렬된 다른 영역 사이에서 격자 배열의 방향이 변화되는 부분을 가리킨다. 즉 CAAC-OS는 c축 배향을 갖고, a-b면 방향으로는 명확한 배향을 갖지 않는 산화물 반도체이다.
또한 상기 복수의 결정 영역의 각각은, 하나 또는 복수의 미소한 결정(최대 직경이 10nm 미만인 결정)으로 구성된다. 결정 영역이 하나의 미소한 결정으로 구성되는 경우, 상기 결정 영역의 최대 직경은 10nm 미만이 된다. 또한 결정 영역이 다수의 미소한 결정으로 구성되는 경우, 상기 결정 영역의 크기는 수십nm 정도가 되는 경우가 있다.
또한 In-M-Zn 산화물(원소 M은 알루미늄, 갈륨, 이트륨, 주석, 타이타늄 등 중에서 선택된 1종류 또는 복수 종류)에서, CAAC-OS는 인듐(In) 및 산소를 포함한 층(이하 In층)과, 원소 M, 아연(Zn), 및 산소를 포함한 층(이하 (M,Zn)층)이 적층된 층상의 결정 구조(층상 구조라고도 함)를 갖는 경향이 있다. 또한 인듐과 원소 M은 서로 치환될 수 있다. 따라서 (M,Zn)층에는 인듐이 포함되는 경우가 있다. 또한 In층에는 원소 M이 포함되는 경우가 있다. 또한 In층에는 Zn이 포함되는 경우도 있다. 상기 층상 구조는 예를 들어 고분해능 TEM(Transmission Electron Microscope) 이미지에서, 격자상(格子像)으로 관찰된다.
예를 들어 XRD 장치를 사용하여 CAAC-OS막의 구조 해석을 수행할 때, θ/2θ 스캔을 사용한 Out-of-plane XRD 측정에서는, c축 배향을 나타내는 피크가 2θ=31° 또는 그 근방에서 검출된다. 또한 c축 배향을 나타내는 피크의 위치(2θ의 값)는 CAAC-OS를 구성하는 금속 원소의 종류, 조성 등에 따라 변동되는 경우가 있다.
또한 예를 들어 CAAC-OS막의 전자선 회절 패턴에서, 복수의 휘점(스폿)이 관측된다. 또한 어떤 스폿과 다른 스폿은 시료를 투과한 입사 전자선의 스폿(다이렉트 스폿이라고도 함)을 대칭 중심으로 하여 점대칭의 위치에서 관측된다.
상기 특정 방향에서 결정 영역을 관찰한 경우, 상기 결정 영역 내의 격자 배열은 기본적으로 육방 격자이지만, 단위 격자는 정육각형에 한정되지 않고, 비정육각형인 경우가 있다. 또한 오각형, 칠각형 등의 격자 배열이 상기 변형에 포함되는 경우가 있다. 또한 CAAC-OS에서 변형 근방에서도 명확한 결정립계(그레인 바운더리)를 확인할 수는 없다. 즉 격자 배열의 변형에 의하여 결정립계의 형성이 억제되는 것을 알 수 있다. 이는, CAAC-OS가 a-b면 방향에서 산소 원자의 배열이 조밀하지 않거나, 금속 원자가 치환됨으로써 원자 사이의 결합 거리가 변화되는 것 등에 의하여 변형을 허용할 수 있기 때문이라고 생각된다.
또한 명확한 결정립계가 확인되는 결정 구조는 소위 다결정(polycrystal)이다. 결정립계는 재결합 중심이 되고, 캐리어가 포획되어 트랜지스터의 온 전류의 저하, 전계 효과 이동도의 저하 등을 일으킬 가능성이 높다. 따라서 명확한 결정립계가 확인되지 않는 CAAC-OS는 트랜지스터의 반도체층에 적합한 결정 구조를 갖는 결정성의 산화물의 하나이다. 또한 CAAC-OS를 구성하기 위해서는, Zn을 포함하는 구성이 바람직하다. 예를 들어 In-Zn 산화물 및 In-Ga-Zn 산화물은 In 산화물보다 결정립계의 발생을 더 억제할 수 있기 때문에 적합하다.
CAAC-OS는 결정성이 높고, 명확한 결정립계가 확인되지 않는 산화물 반도체이다. 따라서 CAAC-OS는 결정립계에 기인하는 전자 이동도의 저하가 일어나기 어렵다고 할 수 있다. 또한 산화물 반도체의 결정성은 불순물의 혼입이나 결함의 생성 등으로 인하여 저하하는 경우가 있기 때문에, CAAC-OS는 불순물이나 결함(산소 결손 등)이 적은 산화물 반도체라고 할 수도 있다. 따라서 CAAC-OS를 포함하는 산화물 반도체는 물리적 성질이 안정된다. 그러므로 CAAC-OS를 포함하는 산화물 반도체는 열에 강하고 신뢰성이 높다. 또한 CAAC-OS는 제조 공정에서의 높은 온도(소위 thermal budget)에 대해서도 안정적이다. 따라서 OS 트랜지스터에 CAAC-OS를 사용하면, 제조 공정의 자유도를 높일 수 있다.
[nc-OS]
nc-OS는 미소한 영역(예를 들어 1nm 이상 10nm 이하의 영역, 특히 1nm 이상 3nm 이하의 영역)에서 원자 배열에 주기성을 갖는다. 바꿔 말하면, nc-OS는 미소한 결정을 갖는다. 또한 상기 미소한 결정은 크기가 예를 들어 1nm 이상 10nm 이하, 특히 1nm 이상 3nm 이하이기 때문에 나노 결정이라고도 한다. 또한 nc-OS에서는 상이한 나노 결정 간에서 결정 방위에 규칙성이 보이지 않는다. 그러므로 막 전체에서 배향성이 보이지 않는다. 따라서 nc-OS는 분석 방법에 따라서는 a-like OS나 비정질 산화물 반도체와 구별할 수 없는 경우가 있다. 예를 들어 XRD 장치를 사용하여 nc-OS막의 구조 해석을 수행할 때, θ/2θ 스캔을 사용한 Out-of-plane XRD 측정에서는, 결정성을 나타내는 피크가 검출되지 않는다. 또한 nc-OS막에 대하여 나노 결정보다 큰 프로브 직경(예를 들어 50nm 이상)의 전자선을 사용하는 전자선 회절(제한 시야 전자선 회절이라고도 함)을 수행하면, 헤일로 패턴과 같은 회절 패턴이 관측된다. 한편, nc-OS막에 대하여 나노 결정의 크기와 가깝거나 나노 결정보다 작은 프로브 직경(예를 들어 1nm 이상 30nm 이하)의 전자선을 사용하는 전자선 회절(나노빔 전자선 회절이라고도 함)을 수행하면, 다이렉트 스폿을 중심으로 하는 링 형상의 영역 내에 복수의 스폿이 관측되는 전자선 회절 패턴이 취득되는 경우가 있다.
[a-like OS]
a-like OS는 nc-OS와 비정질 산화물 반도체의 중간의 구조를 갖는 산화물 반도체이다. a-like OS는 공동(void) 또는 저밀도 영역을 갖는다. 즉 a-like OS는 nc-OS 및 CAAC-OS보다 결정성이 낮다. 또한 a-like OS는 nc-OS 및 CAAC-OS보다 막 내의 수소 농도가 높다.
<<산화물 반도체의 구성>>
다음으로, 상술한 CAC-OS에 대하여 자세히 설명한다. 또한 CAC-OS는 재료 구성에 관한 것이다.
[CAC-OS]
CAC-OS란, 예를 들어 금속 산화물을 구성하는 원소가 0.5nm 이상 10nm 이하, 바람직하게는 1nm 이상 3nm 이하, 또는 그 근방의 크기로 편재된 재료의 한 구성이다. 또한 이하에서는 금속 산화물에서 하나 또는 복수의 금속 원소가 편재되고, 상기 금속 원소를 포함하는 영역이 0.5nm 이상 10nm 이하, 바람직하게는 1nm 이상 3nm 이하, 또는 그 근방의 크기로 혼합된 상태를 모자이크 패턴 또는 패치 패턴이라고도 한다.
또한 CAC-OS란, 재료가 제 1 영역과 제 2 영역으로 분리되어 모자이크 패턴을 형성하고, 상기 제 1 영역이 막 내에 분포된 구성(이하 클라우드상이라고도 함)이다. 즉 CAC-OS는 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역이 혼합된 구성을 갖는 복합 금속 산화물이다.
여기서, In-Ga-Zn 산화물에서의 CAC-OS를 구성하는 금속 원소에 대한 In, Ga, 및 Zn의 원자수비를 각각 [In], [Ga], 및 [Zn]이라고 표기한다. 예를 들어 In-Ga-Zn 산화물에서의 CAC-OS에서, 제 1 영역은 [In]이 CAC-OS막의 조성에서의 [In]보다 큰 영역이다. 또한 제 2 영역은 [Ga]이 CAC-OS막의 조성에서의 [Ga]보다 큰 영역이다. 또는 예를 들어 제 1 영역은 [In]이 제 2 영역에서의 [In]보다 크고, [Ga]이 제 2 영역에서의 [Ga]보다 작은 영역이다. 또한 제 2 영역은 [Ga]이 제 1 영역에서의 [Ga]보다 크고, [In]이 제 1 영역에서의 [In]보다 작은 영역이다.
구체적으로는, 상기 제 1 영역은 인듐 산화물, 인듐 아연 산화물 등이 주성분인 영역이다. 또한 상기 제 2 영역은 갈륨 산화물, 갈륨 아연 산화물 등이 주성분인 영역이다. 즉 상기 제 1 영역을 In을 주성분으로 하는 영역이라고 바꿔 말할 수 있다. 또한 상기 제 2 영역을 Ga을 주성분으로 하는 영역이라고 바꿔 말할 수 있다.
또한 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역 사이에서 명확한 경계를 관찰할 수 없는 경우가 있다.
또한 In-Ga-Zn 산화물에서의 CAC-OS란, In, Ga, Zn, 및 O를 포함하는 재료 구성에서, Ga을 주성분으로 하는 영역이 일부에 존재하고, In을 주성분으로 하는 영역이 일부에 존재하고, 이들 영역이 각각 무작위로 존재하여 모자이크 패턴을 형성하는 구성을 말한다. 따라서 CAC-OS는 금속 원소가 불균일하게 분포된 구조를 갖는 것으로 추측된다.
CAC-OS는 예를 들어 기판을 가열하지 않는 조건에서 스퍼터링법으로 형성할 수 있다. 또한 CAC-OS를 스퍼터링법으로 형성하는 경우, 성막 가스로서 불활성 가스(대표적으로는 아르곤), 산소 가스, 및 질소 가스 중에서 선택된 어느 하나 또는 복수를 사용하면 좋다. 또한 성막 시의 성막 가스의 총유량에 대한 산소 가스의 유량비는 낮을수록 바람직하고, 예를 들어 성막 시의 성막 가스의 총유량에 대한 산소 가스의 유량비를 0% 이상 30% 미만, 바람직하게는 0% 이상 10% 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한 예를 들어 In-Ga-Zn 산화물에서의 CAC-OS에서는, 에너지 분산형 X선 분광법(EDX: Energy Dispersive X-ray spectroscopy)을 사용하여 취득한 EDX 매핑으로부터, In을 주성분으로 하는 영역(제 1 영역)과 Ga을 주성분으로 하는 영역(제 2 영역)이 편재되고 혼합된 구조를 갖는 것을 확인할 수 있다.
여기서, 제 1 영역은 제 2 영역보다 도전성이 높은 영역이다. 즉 제 1 영역을 캐리어가 흐름으로써, 금속 산화물의 도전성이 발현된다. 따라서 제 1 영역이 금속 산화물 내에서 클라우드상으로 분포됨으로써, 높은 전계 효과 이동도(μ)를 실현할 수 있다.
한편, 제 2 영역은 제 1 영역보다 절연성이 높은 영역이다. 즉 제 2 영역이 금속 산화물 내에 분포됨으로써, 누설 전류를 억제할 수 있다.
따라서 CAC-OS를 트랜지스터에 사용하는 경우에는, 제 1 영역에 기인하는 도전성과 제 2 영역에 기인하는 절연성이 상보적으로 작용함으로써, 스위칭 기능(On/Off 기능)을 CAC-OS에 부여할 수 있다. 즉 CAC-OS는 재료의 일부에서는 도전성의 기능을 갖고, 재료의 일부에서는 절연성의 기능을 갖고, 재료의 전체에서는 반도체로서의 기능을 갖는다. 도전성의 기능과 절연성의 기능을 분리함으로써, 양쪽의 기능을 최대한 높일 수 있다. 따라서 CAC-OS를 트랜지스터에 사용함으로써, 높은 온 전류(Ion), 높은 전계 효과 이동도(μ), 및 양호한 스위칭 동작을 실현할 수 있다.
또한 CAC-OS를 사용한 트랜지스터는 신뢰성이 높다. 따라서 CAC-OS는 표시 장치를 비롯한 다양한 반도체 장치에 최적이다.
산화물 반도체는 다양한 구조를 취하고, 각각이 다른 특성을 갖는다. 본 발명의 일 형태의 산화물 반도체에는 비정질 산화물 반도체, 다결정 산화물 반도체, a-like OS, CAC-OS, nc-OS, CAAC-OS 중 2종류 이상이 포함되어도 좋다.
<산화물 반도체를 포함하는 트랜지스터>
이어서, 상기 산화물 반도체를 트랜지스터에 사용하는 경우에 대하여 설명한다.
상기 산화물 반도체를 트랜지스터에 사용함으로써, 전계 효과 이동도가 높은 트랜지스터를 실현할 수 있다. 또한 신뢰성이 높은 트랜지스터를 실현할 수 있다.
트랜지스터에는 캐리어 농도가 낮은 산화물 반도체를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어 산화물 반도체의 캐리어 농도는 1×1017cm-3 이하, 바람직하게는 1×1015cm-3 이하, 더 바람직하게는 1×1013cm-3 이하, 더욱 바람직하게는 1×1011cm-3 이하, 더욱더 바람직하게는 1×1010cm-3 미만이고, 1×10-9cm-3 이상이다. 또한 산화물 반도체막의 캐리어 농도를 낮추는 경우에는, 산화물 반도체막 내의 불순물 농도를 낮추고, 결함 준위 밀도를 낮추면 좋다. 본 명세서 등에서, 불순물 농도가 낮고, 결함 준위 밀도가 낮은 것을 고순도 진성 또는 실질적으로 고순도 진성이라고 한다. 또한 캐리어 농도가 낮은 산화물 반도체를 고순도 진성 또는 실질적으로 고순도 진성인 산화물 반도체라고 하는 경우가 있다.
또한 고순도 진성 또는 실질적으로 고순도 진성인 산화물 반도체막은 결함 준위 밀도가 낮기 때문에 트랩 준위 밀도도 낮아지는 경우가 있다.
또한 산화물 반도체의 트랩 준위에 포획된 전하는, 소실되는 데 걸리는 시간이 길고, 마치 고정 전하처럼 작용하는 경우가 있다. 그러므로 트랩 준위 밀도가 높은 산화물 반도체에 채널 형성 영역이 형성되는 트랜지스터는 전기 특성이 불안정해지는 경우가 있다.
따라서 트랜지스터의 전기 특성을 안정적으로 하기 위해서는, 산화물 반도체 내의 불순물 농도를 저감하는 것이 유효하다. 또한 산화물 반도체 내의 불순물 농도를 저감하기 위해서는, 근접한 막 내의 불순물 농도도 저감하는 것이 바람직하다. 불순물로서는 수소, 질소, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 철, 니켈, 실리콘 등이 있다.
<불순물>
여기서, 산화물 반도체 내에서의 각 불순물의 영향에 대하여 설명한다.
산화물 반도체에 14족 원소 중 하나인 실리콘이나 탄소가 포함되면, 산화물 반도체에서 결함 준위가 형성된다. 그러므로 산화물 반도체에서의 실리콘이나 탄소의 농도와 산화물 반도체와의 계면 근방의 실리콘이나 탄소의 농도(이차 이온 질량 분석법(SIMS: Secondary Ion Mass Spectrometry)에 의하여 얻어지는 농도)를 2×1018atoms/cm3 이하, 바람직하게는 2×1017atoms/cm3 이하로 한다.
또한 산화물 반도체에 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속이 포함되면, 결함 준위가 형성되고 캐리어가 생성되는 경우가 있다. 따라서 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속이 포함되는 산화물 반도체를 사용한 트랜지스터는 노멀리 온 특성을 갖기 쉽다. 그러므로 SIMS에 의하여 얻어지는 산화물 반도체 내의 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 농도를 1×1018atoms/cm3 이하, 바람직하게는 2×1016atoms/cm3 이하로 한다.
또한 산화물 반도체에 질소가 포함되면, 캐리어인 전자가 발생하고 캐리어 농도가 증가되어 n형화되기 쉽다. 그러므로 질소가 포함되는 산화물 반도체를 반도체에 사용한 트랜지스터는 노멀리 온 특성을 갖기 쉽다. 또는 산화물 반도체에 질소가 포함되면, 트랩 준위가 형성되는 경우가 있다. 이 결과, 트랜지스터의 전기 특성이 불안정해지는 경우가 있다. 그러므로 SIMS에 의하여 얻어지는 산화물 반도체 내의 질소 농도를 5×1019atoms/cm3 미만, 바람직하게는 5×1018atoms/cm3 이하, 더 바람직하게는 1×1018atoms/cm3 이하, 더욱 바람직하게는 5×1017atoms/cm3 이하로 한다.
또한 산화물 반도체에 포함되는 수소는 금속 원자와 결합하는 산소와 반응하여 물이 되기 때문에, 산소 결손을 형성하는 경우가 있다. 상기 산소 결손에 수소가 들어감으로써, 캐리어인 전자가 생성되는 경우가 있다. 또한 수소의 일부가 금속 원자와 결합하는 산소와 결합하여, 캐리어인 전자를 생성하는 경우가 있다. 따라서 수소가 포함되는 산화물 반도체를 사용한 트랜지스터는 노멀리 온 특성을 갖기 쉽다. 그러므로 산화물 반도체 내의 수소는 가능한 한 저감되어 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 산화물 반도체에서 SIMS에 의하여 얻어지는 수소 농도를 1×1020atoms/cm3 미만, 바람직하게는 1×1019atoms/cm3 미만, 더 바람직하게는 5×1018atoms/cm3 미만, 더욱 바람직하게는 1×1018atoms/cm3 미만으로 한다.
불순물이 충분히 저감된 산화물 반도체를 트랜지스터의 채널 형성 영역에 사용함으로써, 안정된 전기 특성을 부여할 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 전자 기기에 대하여 도 17 내지 도 19를 사용하여 설명한다.
본 발명의 일 형태의 전자 기기는 표시부에서 촬상을 수행하거나 터치 조작을 검출할 수 있다. 이에 의하여, 전자 기기의 기능성이나 편의성 등을 높일 수 있다.
본 발명의 일 형태의 전자 기기로서는, 예를 들어 텔레비전 장치, 데스크톱형 또는 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 컴퓨터용 등의 모니터, 디지털 사이니지, 파칭코기 등의 대형 게임기 등 비교적 큰 화면을 갖는 전자 기기 외에, 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라, 디지털 액자, 휴대 전화, 휴대용 게임기, 휴대 정보 단말기, 음향 재생 장치 등이 있다.
본 발명의 일 형태의 전자 기기는 센서(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 광, 액체, 자기, 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도(硬度), 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새, 또는 적외선을 측정하는 기능을 갖는 것)를 포함하여도 좋다.
본 발명의 일 형태의 전자 기기는 다양한 기능을 가질 수 있다. 예를 들어 다양한 정보(정지 화상, 동영상, 텍스트 화상 등)를 표시부에 표시하는 기능, 터치 패널 기능, 달력, 날짜, 또는 시각 등을 표시하는 기능, 다양한 소프트웨어(프로그램)를 실행하는 기능, 무선 통신 기능, 기록 매체에 저장된 프로그램 또는 데이터를 판독하는 기능 등을 가질 수 있다.
도 17의 (A)에 나타낸 전자 기기(6500)는 스마트폰으로서 사용할 수 있는 휴대 정보 단말기이다.
전자 기기(6500)는 하우징(6501), 표시부(6502), 전원 버튼(6503), 버튼(6504), 스피커(6505), 마이크로폰(6506), 카메라(6507), 및 광원(6508) 등을 포함한다. 표시부(6502)는 터치 패널 기능을 갖는다.
표시부(6502)에 실시형태 2에서 설명한 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 17의 (B)는 하우징(6501)의 마이크로폰(6506) 측의 단부를 포함한 단면 개략도이다.
하우징(6501)의 표시면 측에는 광 투과성을 갖는 보호 부재(6510)가 제공되고, 하우징(6501)과 보호 부재(6510)로 둘러싸인 공간 내에 표시 패널(6511), 광학 부재(6512), 터치 센서 패널(6513), 인쇄 기판(6517), 배터리(6518) 등이 배치되어 있다.
보호 부재(6510)에는 표시 패널(6511), 광학 부재(6512), 및 터치 센서 패널(6513)이 접착층(도시하지 않았음)에 의하여 고정되어 있다.
표시부(6502)보다 외측의 영역에서 표시 패널(6511)의 일부가 접혀 있고, 이 접힌 부분에 FPC(6515)가 접속되어 있다. FPC(6515)에는 IC(6516)가 실장되어 있다. FPC(6515)는 인쇄 기판(6517)에 제공된 단자에 접속되어 있다.
표시 패널(6511)에는 본 발명의 일 형태의 플렉시블 디스플레이를 적용할 수 있다. 그러므로 매우 가벼운 전자 기기를 실현할 수 있다. 또한 표시 패널(6511)이 매우 얇기 때문에, 전자 기기의 두께를 억제하면서 대용량 배터리(6518)를 탑재할 수도 있다. 또한 표시 패널(6511)의 일부를 접어 화소부의 이면 측에 FPC(6515)와의 접속부를 배치함으로써, 슬림 베젤의 전자 기기를 실현할 수 있다.
실시형태 2에서 설명한 표시 장치를 표시 패널(6511)에 사용함으로써, 표시부(6502)에서 촬상을 수행할 수 있다. 예를 들어 표시 패널(6511)에서 지문을 촬상하여, 지문 인증을 수행할 수 있다.
표시부(6502)는 터치 센서 패널(6513)을 더 포함함으로써, 표시부(6502)에 터치 패널 기능을 부여할 수 있다. 터치 센서 패널(6513)에는, 정전 용량 방식, 저항막 방식, 표면 탄성파 방식, 적외선 방식, 광학 방식, 감압 방식 등 다양한 방식을 사용할 수 있다. 또는 표시 패널(6511)은 터치 센서로서 기능하여도 좋고, 그 경우에는 터치 센서 패널(6513)을 제공하지 않아도 된다.
도 18의 (A)에 텔레비전 장치의 일례를 나타내었다. 텔레비전 장치(7100)에서는, 하우징(7101)에 표시부(7000)가 포함되어 있다. 여기서는, 스탠드(7103)에 의하여 하우징(7101)을 지지한 구성을 나타내었다.
표시부(7000)에 실시형태 2에서 설명한 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 18의 (A)에 나타낸 텔레비전 장치(7100)의 조작은 하우징(7101)이 갖는 조작 스위치나, 별체의 리모트 컨트롤러(7111)에 의하여 수행할 수 있다. 또는 표시부(7000)에 터치 센서를 포함하여도 좋고, 손가락 등으로 표시부(7000)를 터치함으로써 텔레비전 장치(7100)를 조작하여도 좋다. 리모트 컨트롤러(7111)는 상기 리모트 컨트롤러(7111)로부터 출력되는 정보를 표시하는 표시부를 가져도 좋다. 리모트 컨트롤러(7111)가 갖는 조작 키 또는 터치 패널에 의하여 채널 및 음량을 조작할 수 있고, 표시부(7000)에 표시되는 영상을 조작할 수 있다.
또한 텔레비전 장치(7100)는 수신기 및 모뎀 등을 갖는 구성으로 한다. 수신기에 의하여 일반적인 텔레비전 방송을 수신할 수 있다. 또한 모뎀을 통하여 유선 또는 무선으로 통신 네트워크에 접속함으로써, 한 방향(송신자로부터 수신자) 또는 쌍방향(송신자와 수신자 사이, 또는 수신자끼리 등)의 정보 통신을 수행할 수도 있다.
도 18의 (B)에 노트북형 퍼스널 컴퓨터의 일례를 나타내었다. 노트북형 퍼스널 컴퓨터(7200)는 하우징(7211), 키보드(7212), 포인팅 디바이스(7213), 외부 접속 포트(7214) 등을 포함한다. 하우징(7211)에 표시부(7000)가 포함되어 있다.
표시부(7000)에 실시형태 2에서 설명한 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 18의 (C), (D)에 디지털 사이니지의 일례를 나타내었다.
도 18의 (C)에 나타낸 디지털 사이니지(7300)는 하우징(7301), 표시부(7000), 및 스피커(7303) 등을 포함한다. 또한 LED 램프, 조작 키(전원 스위치 또는 조작 스위치를 포함함), 접속 단자, 각종 센서, 마이크로폰 등을 포함할 수 있다.
도 18의 (D)는 원기둥 모양의 기둥(7401)에 장착된 디지털 사이니지(7400)를 나타낸 것이다. 디지털 사이니지(7400)는 기둥(7401)의 곡면을 따라 제공된 표시부(7000)를 포함한다.
도 18의 (C), (D)에서는, 표시부(7000)에 실시형태 2에서 설명한 표시 장치를 적용할 수 있다.
표시부(7000)가 넓을수록 한번에 제공할 수 있는 정보량을 늘릴 수 있다. 또한 표시부(7000)가 넓을수록 사람의 눈에 띄기 쉽기 때문에, 예를 들어 광고의 홍보 효과를 높일 수 있다.
표시부(7000)에 터치 패널을 적용함으로써, 표시부(7000)에 화상 또는 동영상을 표시할 뿐만 아니라, 사용자가 직관적으로 조작할 수도 있어 바람직하다. 또한 노선 정보 또는 교통 정보 등의 정보를 제공하기 위한 용도로 사용하는 경우에는, 직관적인 조작에 의하여 사용성을 높일 수 있다.
또한 도 18의 (C), (D)에 나타낸 바와 같이, 디지털 사이니지(7300) 또는 디지털 사이니지(7400)는 사용자가 소유하는 스마트폰 등의 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)와 무선 통신에 의하여 연계 가능한 것이 바람직하다. 예를 들어 표시부(7000)에 표시되는 광고의 정보를 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)의 화면에 표시할 수 있다. 또한 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)를 조작함으로써, 표시부(7000)의 표시를 전환할 수 있다.
또한 디지털 사이니지(7300) 또는 디지털 사이니지(7400)에 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)의 화면을 조작 수단(컨트롤러)으로 한 게임을 실행시킬 수도 있다. 이에 의하여, 불특정 다수의 사용자가 동시에 게임에 참가하여 즐길 수 있다.
도 19의 (A) 내지 (F)에 나타낸 전자 기기는 하우징(9000), 표시부(9001), 스피커(9003), 조작 키(9005)(전원 스위치 또는 조작 스위치를 포함함), 접속 단자(9006), 센서(9007)(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 광, 액체, 자기, 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도, 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새, 또는 적외선을 측정하는 기능을 갖는 것), 마이크로폰(9008) 등을 포함한다.
도 19의 (A) 내지 (F)에 나타낸 전자 기기는 다양한 기능을 갖는다. 예를 들어 다양한 정보(정지 화상, 동영상, 텍스트 화상 등)를 표시부에 표시하는 기능, 터치 패널 기능, 달력, 날짜, 또는 시각 등을 표시하는 기능, 다양한 소프트웨어(프로그램)에 의하여 처리를 제어하는 기능, 무선 통신 기능, 기록 매체에 저장된 프로그램 또는 데이터를 판독하여 처리하는 기능 등을 가질 수 있다. 또한 전자 기기의 기능은 이들에 한정되지 않고, 다양한 기능을 가질 수 있다. 전자 기기는 복수의 표시부를 가져도 좋다. 또한 전자 기기는 카메라 등이 제공되고, 정지 화상이나 동영상을 촬영하고 기록 매체(외부 기록 매체 또는 카메라에 내장된 기록 매체)에 저장하는 기능, 촬영한 화상을 표시부에 표시하는 기능 등을 가져도 좋다.
도 19의 (A) 내지 (F)에 나타낸 전자 기기의 자세한 사항에 대하여 이하에서 설명한다.
도 19의 (A)는 휴대 정보 단말기(9101)를 나타낸 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9101)는 예를 들어 스마트폰으로서 사용할 수 있다. 또한 휴대 정보 단말기(9101)에는 스피커(9003), 접속 단자(9006), 센서(9007) 등을 제공하여도 좋다. 또한 휴대 정보 단말기(9101)는 문자나 화상 정보를 그 복수의 면에 표시할 수 있다. 도 19의 (A)에는 3개의 아이콘(9050)을 표시한 예를 나타내었다. 또한 파선의 직사각형으로 나타낸 정보(9051)를 표시부(9001)의 다른 면에 표시할 수도 있다. 정보(9051)의 예로서는 전자 메일, SNS, 전화 등의 착신의 알림, 전자 메일이나 SNS 등의 제목, 송신자명, 일시, 시각, 배터리의 잔량, 안테나 수신의 강도 등이 있다. 또는 정보(9051)가 표시되는 위치에는 아이콘(9050) 등을 표시하여도 좋다.
도 19의 (B)는 휴대 정보 단말기(9102)를 나타낸 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9102)는 표시부(9001)의 3면 이상에 정보를 표시하는 기능을 갖는다. 여기서는 정보(9052), 정보(9053), 정보(9054)가 각각 다른 면에 표시되어 있는 예를 나타내었다. 예를 들어 사용자는 옷의 가슴 포켓에 휴대 정보 단말기(9102)를 수납한 상태에서, 휴대 정보 단말기(9102) 위쪽에서 볼 수 있는 위치에 표시된 정보(9053)를 확인할 수도 있다. 사용자는 휴대 정보 단말기(9102)를 포켓에서 꺼내지 않고 표시를 확인하고, 예를 들어 전화를 받을지 여부를 판단할 수 있다.
도 19의 (C)는 손목시계형의 휴대 정보 단말기(9200)를 나타낸 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9200)는 예를 들어 스마트워치로서 사용할 수 있다. 또한 표시부(9001)는 그 표시면이 만곡되어 제공되고, 만곡된 표시면을 따라 표시를 할 수 있다. 또한 휴대 정보 단말기(9200)가, 예를 들어 무선 통신이 가능한 헤드세트와 상호 통신함으로써, 핸즈프리로 통화를 할 수도 있다. 또한 휴대 정보 단말기(9200)는 접속 단자(9006)에 의하여 다른 정보 단말기와 상호로 데이터를 주고받거나 충전을 할 수도 있다. 또한 충전 동작은 무선 급전에 의하여 수행하여도 좋다.
도 19의 (D) 내지 (F)는 접을 수 있는 휴대 정보 단말기(9201)를 나타낸 사시도이다. 또한 도 19의 (D)는 펼친 상태의 휴대 정보 단말기(9201)를 나타낸 사시도이고, 도 19의 (F)는 접은 상태의 휴대 정보 단말기(9201)를 나타낸 사시도이고, 도 19의 (E)는 도 19의 (D) 및 (F)에 나타낸 상태 중 한쪽으로부터 다른 쪽으로 변화하는 도중의 상태의 휴대 정보 단말기(9201)를 나타낸 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9201)는 접은 상태에서는 휴대성이 뛰어나고, 펼친 상태에서는 이음매가 없고 넓은 표시 영역을 가지므로 표시의 일람성(一覽性)이 뛰어나다. 휴대 정보 단말기(9201)의 표시부(9001)는 힌지(9055)에 의하여 연결된 3개의 하우징(9000)으로 지지되어 있다. 예를 들어 표시부(9001)는 곡률 반경 0.1mm 이상 150mm 이하로 구부릴 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
C1: 용량 소자, C2: 용량 소자, L1: 최단 거리, L2: 최단 거리, M1: 트랜지스터, M2: 트랜지스터, M3: 트랜지스터, M4: 트랜지스터, M5: 트랜지스터, M6: 트랜지스터, M7: 트랜지스터, OUT1: 배선, OUT2: 배선, PIX1: 화소 회로, PIX2: 화소 회로, V1: 배선, V2: 배선, V3: 배선, V4: 배선, V5: 배선, 10: 디바이스, 11: 제어부, 12: 표시부, 13: 저장부, 20: 표시부, 21: 검출부, 22: 손가락, 22A: 접촉 영역, 23: 촬상 화상, 24: 접촉 면적, 25: 촬상 화상, 26: 촬상 화상, 27: 촬상 화상, 28: 촬상 화상, 29: 촬상 화상, 100A: 표시 장치, 100B: 표시 장치, 100C: 표시 장치, 100D: 표시 장치, 100E: 표시 장치, 110: 수광 소자, 112: 공통층, 114: 공통층, 115: 공통 전극, 116: 보호층, 121: 발광, 121B: 광, 121G: 광, 121R: 광, 122: 광, 123: 광, 123a: 미광, 123b: 미광, 124: 반사광, 131: 트랜지스터, 132: 트랜지스터, 142: 접착층, 151: 기판, 152: 기판, 153: 기판, 154: 기판, 155: 접착층, 156: 접착층, 157: 절연층, 158: 차광층, 159: 수지층, 159p: 개구, 162: 표시부, 164: 회로, 165: 배선, 166: 도전층, 167: 도전층, 169: 도전층, 172: FPC, 173: IC, 182: 버퍼층, 183: 활성층, 184: 버퍼층, 190: 발광 소자, 190B: 발광 소자, 190G: 발광 소자, 190R·PD: 수발광 소자, 190R: 발광 소자, 191: 화소 전극, 192: 버퍼층, 192B: 버퍼층, 192G: 버퍼층, 192R: 버퍼층, 193: 발광층, 193B: 발광층, 193G: 발광층, 193R: 발광층, 194: 버퍼층, 194B: 버퍼층, 194G: 버퍼층, 194R: 버퍼층, 200A: 표시 장치, 200B: 표시 장치, 201: 기판, 202: 손가락, 203: 수광 소자를 포함한 층, 204: 수발광 소자를 포함한 층, 205: 기능층, 207: 발광 소자를 포함한 층, 208: 스타일러스, 209: 기판, 211: 절연층, 212: 절연층, 213: 절연층, 214: 절연층, 214a: 절연층, 214b: 절연층, 215: 절연층, 216: 격벽, 219a: 차광층, 219b: 스페이서, 221: 도전층, 222a: 도전층, 222b: 도전층, 223: 도전층, 225: 절연층, 228: 영역, 231: 반도체층, 231i: 채널 형성 영역, 231n: 저저항 영역, 240: 트랜지스터, 241: 트랜지스터, 242: 접속층, 243: 트랜지스터, 244: 접속부, 245: 트랜지스터, 246: 트랜지스터, 247: 트랜지스터, 248: 트랜지스터, 249: 트랜지스터, 252: 트랜지스터, 261: 접촉부, 262: 지문, 263: 촬상 범위, 266: 궤적, 270B: 발광 소자, 270G: 발광 소자, 270PD: 수광 소자, 270R·PD: 수발광 소자, 270R: 발광 소자, 271: 화소 전극, 273: 활성층, 275: 공통 전극, 280A: 표시 장치, 280B: 표시 장치, 280C: 표시 장치, 281: 정공 주입층, 282: 정공 수송층, 283: 발광층, 283B: 발광층, 283G: 발광층, 283R: 발광층, 284: 전자 수송층, 285: 전자 주입층, 6500: 전자 기기, 6501: 하우징, 6502: 표시부, 6503: 전원 버튼, 6504: 버튼, 6505: 스피커, 6506: 마이크로폰, 6507: 카메라, 6508: 광원, 6510: 보호 부재, 6511: 표시 패널, 6512: 광학 부재, 6513: 터치 센서 패널, 6515: FPC, 6516: IC, 6517: 인쇄 기판, 6518: 배터리, 7000: 표시부, 7100: 텔레비전 장치, 7101: 하우징, 7103: 스탠드, 7111: 리모트 컨트롤러, 7200: 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 7211: 하우징, 7212: 키보드, 7213: 포인팅 디바이스, 7214: 외부 접속 포트, 7300: 디지털 사이니지, 7301: 하우징, 7303: 스피커, 7311: 정보 단말기, 7400: 디지털 사이니지, 7401: 기둥, 7411: 정보 단말기, 9000: 하우징, 9001: 표시부, 9003: 스피커, 9005: 조작 키, 9006: 접속 단자, 9007: 센서, 9008: 마이크로폰, 9050: 아이콘, 9051: 정보, 9052: 정보, 9053: 정보, 9054: 정보, 9055: 힌지, 9101: 휴대 정보 단말기, 9102: 휴대 정보 단말기, 9200: 휴대 정보 단말기, 9201: 휴대 정보 단말기

Claims (8)

  1. 전자 기기로서,
    제어부와 표시부를 포함하고,
    상기 표시부는 화면에 화상을 표시하는 기능을 갖고, 또한 검출부를 포함하고,
    상기 검출부는 터치 조작을 검출하는 기능과, 상기 화면에 접촉된 피검출체를 적어도 2번 촬상하는 기능을 갖고,
    상기 제어부는 첫 번째 촬상에서의 상기 피검출체의 면적과 2번째 촬상에서의 상기 피검출체의 면적의 차이를 산출하고, 상기 차이가 기준보다 큰 경우와 작은 경우에 서로 다른 처리를 실행하는 기능을 갖는, 전자 기기.
  2. 전자 기기로서,
    제어부와, 표시부와, 저장부를 포함하고,
    상기 표시부는 화면에 화상을 표시하는 기능을 갖고, 또한 검출부를 포함하고,
    상기 검출부는 터치 조작을 검출하는 기능과, 상기 화면에 접촉된 피검출체를 촬상하는 기능을 갖고,
    상기 제어부는 상기 검출부가 촬상한 데이터로부터 상기 피검출체의 접촉 면적의 정보를 취득하는 기능을 갖고,
    상기 저장부는 미리 등록된 기준의 접촉 면적의 정보를 유지하는 기능을 갖고,
    상기 제어부는 상기 피검출체의 접촉 면적이 상기 기준의 접촉 면적보다 큰 경우와 작은 경우에 서로 다른 처리를 실행하는 기능을 갖는, 전자 기기.
  3. 전자 기기로서,
    제어부와, 표시부와, 저장부를 포함하고,
    상기 표시부는 화면에 화상을 표시하는 기능을 갖고, 또한 검출부를 포함하고,
    상기 검출부는 상기 화면에 대한 터치 조작을 검출하는 기능과, 상기 화면에 접촉된 손가락을 촬상하는 기능을 갖고,
    상기 제어부는 상기 검출부가 촬상한 데이터로부터 상기 손가락의 접촉 면적의 정보와 상기 손가락의 지문 정보를 취득하는 기능을 갖고,
    상기 저장부는 각각 미리 등록된 조합용 지문 정보와 기준의 접촉 면적의 정보를 유지하는 기능을 갖고,
    상기 제어부는 상기 손가락의 지문 정보와 상기 조합용 지문 정보를 조합하는 기능과, 상기 손가락의 지문 정보와 상기 조합용 지문 정보가 일치한 경우에, 상기 손가락의 접촉 면적이 상기 기준의 접촉 면적보다 큰 경우와 작은 경우에 서로 다른 처리를 실행하는 기능을 갖는, 전자 기기.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표시부는 복수의 화소를 포함하고, 표시 영역 전체를 사용하여 촬상을 수행하는 기능을 갖고,
    상기 화소는 발광 소자와 수광 소자를 포함하고,
    상기 발광 소자와 상기 수광 소자는 동일한 면에 제공되는, 전자 기기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 발광 소자는 제 1 전극과, 발광층과, 공통 전극이 적층된 적층 구조를 갖고,
    상기 수광 소자는 제 2 전극과, 활성층과, 상기 공통 전극이 적층된 적층 구조를 갖고,
    상기 발광층과 상기 활성층은 각각 서로 다른 유기 화합물을 포함하고,
    상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극은 동일한 면에 이격되어 제공되고,
    상기 공통 전극은 상기 발광층 및 상기 활성층을 덮어 제공되는, 전자 기기.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 발광 소자는 제 1 전극과, 공통층과, 발광층과, 공통 전극이 적층된 적층 구조를 갖고,
    상기 수광 소자는 제 2 전극과, 상기 공통층과, 활성층과, 상기 공통 전극이 적층된 적층 구조를 갖고,
    상기 발광층과 상기 활성층은 각각 서로 다른 유기 화합물을 포함하고,
    상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극은 동일한 면에 이격되어 제공되고,
    상기 공통 전극은 상기 발광층 및 상기 활성층을 덮어 제공되고,
    상기 공통층은 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극을 덮어 제공되는, 전자 기기.
  7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광 소자는 가시광을 방출하는 기능을 갖고,
    상기 수광 소자는 상기 발광 소자로부터 방출되는 상기 가시광을 수광하는 기능을 갖는, 전자 기기.
  8. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광 소자는 적외광을 방출하는 기능을 갖고,
    상기 수광 소자는 상기 발광 소자로부터 방출되는 상기 적외광을 수광하는 기능을 갖는, 전자 기기.
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