KR20230029675A - 표시 장치 및 전자 기기 - Google Patents

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KR20230029675A
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transistor
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KR1020227045641A
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코지 쿠스노키
다이스케 쿠보타
카즈노리 와타나베
스스무 카와시마
사토시 요시모토
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

비접촉의 입력 기능을 갖는 표시 장치를 제공한다. 표시 장치는 표시부의 외부에 있는 광원으로부터 조사되고 지시 물체로 가려진 광을 수광 디바이스로 검출하여 지시 물체의 지시 위치를 인식하는 제 1 기능과, 표시부의 내부 또는 외부에 있는 광원으로부터 조사되고 지시 물체에서 반사된 광을 수광 디바이스로 검출하여 지시 물체의 지시 위치를 인식하는 제 2 기능을 갖는다. 표시 장치는 표시부의 외부에 있는 광원으로부터 조사된 광의 강도에 따라 제 1 기능과 제 2 기능을 전환하여 동작시킬 수 있다.

Description

표시 장치 및 전자 기기
본 발명의 일 형태는 표시 장치에 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, 조명 장치, 입력 장치(예를 들어 터치 센서 등), 입출력 장치(예를 들어 터치 패널 등), 전자 기기, 이들의 구동 방법, 또는 이들의 제조 방법을 일례로서 들 수 있다.
또한, 본 명세서 등에서 반도체 장치란, 반도체 특성을 이용함으로써 기능할 수 있는 장치 전반을 가리킨다. 트랜지스터, 반도체 회로는 반도체 장치의 일 형태이다. 또한, 기억 장치, 표시 장치, 촬상 장치, 전자 기기는 반도체 장치를 갖는 경우가 있다.
근년, 표시 장치는 다양한 용도로 응용되고 있다. 예를 들어 대형 표시 장치의 용도로서는, 가정용 텔레비전 장치, 디지털 사이니지, PID(Public Information Display) 등을 들 수 있다. 또한, 중소형 표시 장치의 용도로서는, 스마트폰 및 태블릿 단말기 등의 휴대 정보 단말기를 들 수 있다.
표시 장치로서는, 예를 들어 발광 디바이스를 갖는 발광 장치가 개발되고 있다. 일렉트로루미네선스(이하, EL이라고 기재함) 현상을 이용한 발광 디바이스는 박형 경량화, 고속 응답, 저전압 구동이 가능하다는 등의 특징을 갖는다. 예를 들어 특허문헌 1에는 가요성을 갖는 발광 장치가 개시(開示)되어 있다.
일본 공개특허공보 특개2014-197522호
상술한 바와 같이, 표시 장치를 갖는 전자 기기는 다양한 용도로 사용되기 때문에 고기능화(高機能化)가 요구된다. 예를 들어 사용자 인터페이스 기능, 촬상 기능 등을 가짐으로써, 편리성이 더 높은 전자 기기를 실현할 수 있다. 사용자 인터페이스로서는, 터치 패널 등의 입력 기능이 많이 사용된다.
터치 패널은 손가락 등 신체의 일부로 패널 표면을 터치함으로써 조작할 수 있는 편리한 기능을 갖는 것이다. 한편으로, 물리적으로 터치할 수 없는 위치에 패널이 있는 경우에는 조작할 수 없다. 또한, 패널 표면을 위생 관리할 수 없다는 문제(예를 들어 먼지, 균, 또는 바이러스의 부착 등)가 있다.
따라서, 본 발명의 일 형태는 비접촉의 입력 기능을 갖는 전자 기기를 제공하는 것을 목적 중 하나로 한다. 또는, 광 검출 기능을 갖는 전자 기기를 제공하는 것을 목적 중 하나로 한다. 또는, 신규 전자 기기를 제공하는 것을 목적 중 하나로 한다. 또는, 신규 반도체 장치 등을 제공하는 것을 목적 중 하나로 한다.
또한, 이들 과제의 기재는 다른 과제의 존재를 방해하는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 일 형태는 이들 과제 모두를 해결할 필요는 없다. 또한, 이들 이외의 과제는 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 저절로 명백해질 것이며, 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 이들 이외의 과제를 추출할 수 있다.
본 발명의 일 형태는 표시부에 수광 디바이스를 갖는 표시 장치 및 상기 표시 장치를 갖는 전자 기기이다.
본 발명의 일 형태는 표시부에 발광 디바이스 및 수광 디바이스가 각각 복수로 제공된 표시 장치이고, 지시 물체가 표시부 위에 있는 경우 발광 디바이스는 광을 조사하지 않고, 지시 물체로 가려져 감쇠된 광을 수광 디바이스로 검출하여 지시 물체의 지시 위치를 인식하는 제 1 기능과, 발광 디바이스로부터 광을 조사하고, 지시 물체에서 반사된 광을 수광 디바이스로 검출하여 지시 물체의 지시 위치를 인식하는 제 2 기능을 갖는 표시 장치이다.
표시 장치는 발광 디바이스가 광을 조사하지 않는 경우, 수광 디바이스로 검출된 광의 강도에 따라 제 1 기능과 제 2 기능을 전환하여 동작시킬 수 있다.
발광 디바이스로부터 조사되는 광은 적외광으로 할 수 있다.
표시 장치는 제 1 기능에서 제 1 강도 이상의 광을 검출한 수광 디바이스가 제공된 제 1 영역으로 둘러싸이고, 제 1 강도보다 작은 강도의 광을 검출한 수광 디바이스가 제공된 제 2 영역 및 그 근방을 지시 물체의 지시 위치로서 인식할 수 있다.
또한, 표시 장치는 제 2 기능에서 제 2 강도 이하의 광을 검출한 수광 디바이스가 제공된 제 3 영역으로 둘러싸이고, 제 2 강도보다 큰 강도의 광을 검출한 수광 디바이스가 제공된 제 4 영역 및 그 근방을 지시 물체의 지시 위치로서 인식할 수 있다.
수광 디바이스는 광전 변환층을 갖고, 광전 변환층에 유기 화합물을 갖는 것이 바람직하다.
표시부는 표시 디바이스를 갖고, 표시 디바이스는 적색, 녹색, 청색, 및 백색 중 어느 색의 광을 발할 수 있다.
제 2 기능에서 수광 디바이스에 의한 광의 검출 동작은 표시 디바이스가 발광 동작을 수행하지 않을 때에 수행되는 것이 바람직하다.
표시 디바이스 및 수광 디바이스는 다이오드의 구성을 갖고, 표시 디바이스의 캐소드와 수광 디바이스의 애노드를 전기적으로 접속할 수 있다. 또는, 표시 디바이스의 캐소드와 수광 디바이스의 캐소드를 전기적으로 접속할 수 있다.
표시 디바이스 및 수광 디바이스는 복수의 트랜지스터와 전기적으로 접속되고, 복수의 트랜지스터 중 하나 이상은 채널 형성 영역에 금속 산화물을 갖고, 금속 산화물은 In과, Zn과, M(M은 Al, Ti, Ga, Ge, Sn, Y, Zr, La, Ce, Nd, 또는 Hf)을 갖는 것이 바람직하다.
지시 물체가 표시부와 접촉되지 않는 위치에 있어도 지시 위치를 인식할 수 있다.
본 발명의 다른 일 형태는 상기 표시 장치와 광 센서를 갖고, 광 센서로 검출한 광의 강도에 따라 지시 물체의 지시 위치를 검출하는 동작을 전환하는 전자 기기이다.
본 발명의 일 형태에 의하여, 비접촉의 입력 기능을 갖는 표시 장치를 제공할 수 있다. 또는, 광 검출 기능을 갖는 표시 장치를 제공할 수 있다. 또는, 신규 표시 장치를 제공할 수 있다. 또는, 신규 반도체 장치 등을 제공할 수 있다.
또한, 이들 효과의 기재는 다른 효과의 존재를 방해하는 것은 아니다. 본 발명의 일 형태는 반드시 이들 효과 모두를 가질 필요는 없다. 명세서, 도면, 청구항의 기재로부터 이들 이외의 효과를 추출할 수 있다.
도 1은 전자 기기를 설명하는 도면이다.
도 2의 (A) 및 (B)는 전자 기기를 설명하는 도면이다.
도 3의 (A)는 전자 기기를 설명하는 도면이다. 도 3의 (B)는 비표시 상태(흑색 삽입)를 설명하는 도면이다.
도 4의 (A) 내지 (D)는 표시부로 취득하는 촬상 데이터(화상)를 설명하는 도면이다.
도 5는 표시 장치를 설명하는 도면이다.
도 6의 (A) 내지 (K)는 부화소를 설명하는 도면이다.
도 7의 (A)는 표시 장치를 설명하는 도면이다. 도 7의 (B) 및 (C)는 부화소를 설명하는 도면이다.
도 8은 표시 장치를 설명하는 단면도이다.
도 9는 표시 장치를 설명하는 단면도이다.
도 10의 (A) 내지 (C)는 표시 장치를 설명하는 단면도이다.
도 11의 (A) 및 (B)는 표시 장치를 설명하는 단면도이다.
도 12의 (A) 및 (B)는 표시 장치를 설명하는 단면도이다.
도 13의 (A) 및 (B)는 표시 장치를 설명하는 단면도이다.
도 14는 표시 장치를 설명하는 사시도이다.
도 15는 표시 장치를 설명하는 단면도이다.
도 16의 (A) 및 (B)는 표시 장치를 설명하는 단면도이다.
도 17의 (A)는 표시 장치를 설명하는 단면도이다. 도 17의 (B)는 트랜지스터를 설명하는 단면도이다.
도 18은 표시 장치를 설명하는 단면도이다.
도 19의 (A) 내지 (D)는 화소의 회로를 설명하는 도면이다.
도 20은 화소의 회로를 설명하는 도면이다.
도 21은 화소의 회로를 설명하는 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 이하에 나타내는 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다. 또한, 이하에서 설명하는 발명의 구성에서, 동일 부분 또는 같은 기능을 갖는 부분에는 동일한 부호를 상이한 도면 간에서 공통적으로 사용하고, 그 반복 설명은 생략하는 경우가 있다. 또한, 도면을 구성하는 같은 요소의 해칭을 상이한 도면 간에서 적절히 생략하거나 또는 변경하는 경우도 있다.
또한, 회로도에서는 단일 요소로서 도시된 경우에도, 기능적으로 문제가 없으면 상기 요소는 복수로 구성되어도 좋다. 예를 들어 스위치로서 동작하는 트랜지스터는 복수가 직렬로 또는 병렬로 접속되어도 좋은 경우가 있다. 또한, 용량 소자를 분할하여 복수의 위치에 배치하는 경우도 있다.
또한, 하나의 도전체가 배선, 전극, 및 단자 등의 복수의 기능을 갖는 경우가 있고, 본 명세서에서는 동일한 요소에 대하여 복수의 호칭을 사용하는 경우가 있다. 또한, 회로도에서 요소 간이 직접 접속되는 것처럼 도시되어 있는 경우에도, 실제로는 상기 요소 간이 하나 이상의 도전체를 통하여 접속되어 있는 경우가 있고, 본 명세서에서는 이러한 구성도 직접 접속의 범주에 포함된다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 형태는 접촉이나 비접촉을 불문하고 입력 동작을 수행할 수 있는 표시 장치이다. 표시 장치는 표시부에 표시 디바이스(표시 소자라고도 함), 발광 디바이스(발광 소자라고도 함), 및 수광 디바이스(수광 소자라고도 함)를 갖는다.
표시 장치는 표시부의 외부에 있는 광원으로부터 조사되고 지시 물체로 가려진 광을 수광 디바이스로 검출하여 지시 물체의 지시 위치를 인식하는 제 1 기능을 갖는다. 또한, 표시 장치는 표시부의 내부 또는 외부에 있는 광원으로부터 조사되고 지시 물체에서 반사된 광을 수광 디바이스로 검출하여 지시 물체의 지시 위치를 인식하는 제 2 기능을 갖는다.
표시 장치를 표시부의 외부에 있는 광원으로부터 조사된 광의 강도에 따라 제 1 기능과 제 2 기능을 전환하여 동작시킬 수 있다. 즉, 주위의 조도에 상관없이 표시부 위에 있는 지시 물체의 지시 위치를 인식시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 갖는 전자 기기(30)를 설명하는 도면이다.
도 1에서는 전자 기기(30)로서 스마트폰을 예시하였지만, 전자 기기(30)가 갖는 기능은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 텔레비전 장치, 데스크톱형 또는 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 태블릿형 컴퓨터, 컴퓨터용 등의 모니터, 디지털 사이니지, 파칭코기 등의 대형 게임기 등 비교적 큰 화면을 갖는 전자 기기 이외에, 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라, 디지털 액자, 휴대용 게임기, 휴대 정보 단말기, 음향 재생 장치 등을 들 수 있다.
전자 기기(30)는 센서(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 광, 액체, 지자기, 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도, 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새, 또는 적외선을 검출하는 기능을 포함하는 것)를 가져도 좋다.
이들 센서를 이용하여 본 발명의 일 형태의 표시 장치에서의 입력 기능의 전환, 보정 등을 수행할 수 있다. 예를 들어 전자 기기(30)가 갖는 광 센서가 검출하는 조도의 변화에 따라 표시 장치의 입력 방법의 전환 등을 수행할 수 있다. 또한, 전자 기기(30)가 갖는 기울기 센서(87)(예를 들어 가속도 센서, 지자기 센서, 자이로 센서 등의 조합)를 사용하여 표시 장치의 각도 및 방향을 검출하여 입력의 보정 등을 수행할 수 있다.
전자 기기(30)는 다양한 기능을 가질 수 있다. 예를 들어 다양한 정보(정지 화상, 동영상, 텍스트 화상 등)를 표시부에 표시하는 기능, 달력, 날짜 또는 시각 등을 표시하는 기능, 다양한 소프트웨어(프로그램)를 실행하는 기능, 무선 통신 기능, 기록 매체에 기록된 프로그램 또는 데이터를 판독하는 기능 등을 가질 수 있다.
또한, 전자 기기(30)는 표시부(61), 하우징(62), 카메라(63), 광 센서(64), 전원 버튼(65), 버튼(66), 스피커(67), 마이크로폰(68), 광원(69), 기울기 센서(87) 등을 갖는다. 또한, 도 1에서, 버튼(66)을 복수로 제공하는 구성을 예시하였지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 버튼(66)을 1 제공하는 구성으로 하여도 좋다.
도 1에서는, 광원(82)과, 전자 기기(30)가 갖는 표시 장치의 표시부(61) 사이에 지시 물체(81)가 위치하고, 표시부(61)에 표시되어 있는 아이콘(71)과 지시 물체(81)의 그림자(83)의 일부가 깔린 상태를 도시하였다. 또한, 광원(82)은 전구, 형광등, LED, 태양광, 및 이들의 반사광 등 지시 물체(81)의 그림자를 생성하는 조도의 과을 조사할 수 있는 광원이고, 표시부(61)가 갖는 수광 디바이스가 감도를 갖는 파장의 광을 발할 수 있으면 좋다. 상기 광으로서는, 예를 들어 가시광, 적외광, 또는 가시광 및 적외광의 양쪽을 포함하는 광을 사용할 수 있다.
또한, 지시 물체란, 대상물에 지시 동작을 주기 위한 물체이고, 여기서는 손가락을 예시하였다. 지시 물체(81)로서는, 이 이외에 펜, 스타일러스, 또는 손가락 이외의 신체의 일부 등 광을 가릴 수 있는 물체를 사용할 수도 있다. 또한, 상기 물체의 표면은 광을 반사할 수 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 표시부(61)에 수광 기능을 갖고, 상기 수광 기능에 의하여 지시 물체(81)의 그림자(83)의 위치 및 형상을 검출하여, 표시부(61) 위의 지시 위치를 인식할 수 있다. 표시 장치는 예를 들어 인식한 지시 위치에 포인터(72)를 표시할 수 있다. 사용자는 포인터(72)에 의하여 지시 위치를 시인할 수 있어, 아이콘(71)의 선택 등을 용이하게 수행할 수 있다. 또한, 광원(82)이 발하는 광이 적외광인 경우, 그림자(83)를 시인할 수 없기 때문에, 포인터(72)의 표시는 특히 유효하다.
또한, 그림자(83)는 표시부(61)와, 지시 물체(81)와, 광원(82) 사이의 위치 관계에 따라 균일하지 않고, 도 2의 (A)에 도시된 바와 같이 농담(濃淡)이 발생한다. 일반적으로는, 광원(82)은 표시부(61)와 지시 물체(81) 사이의 거리와 비교하여 떨어진 위치에 있고, 광원(82)이 발하는 광이 지시 물체(81)에 조사되면, 그 단부에서는 회절이 발생한다. 그러므로, 그림자의 단부는 옅어진다. 또한, 광의 회절에 의하여 지시 물체(81)의 표시부(61)와 가까운 거리에 있는 부분의 그림자가 짙어지고, 상대적으로 먼 거리에 있는 부분의 그림자는 옅어진다고 할 수도 있다. 그림자(83)는 표시부(61)와 광원(82) 사이에 있는 지시 물체(81)로 광이 가려짐으로써 발생하지만, 상술한 바와 같이, 광의 회절이 있고, 완전하게는 광을 가리지 않는다. 즉, 그림자(83)의 부분은 감쇠된 광이 조사되어 있는 영역이라고 할 수 있다.
따라서, 그림자의 색이 짙은 부분(84) 전체, 색이 짙은 부분(84)의 중심 또는 무게 중심, 혹은 이들 근방을 지시 위치로서 인식하여, 포인터(72)를 표시시킬 수 있다. 또한, 경우에 따라서는, 그림자(83) 전체를 지시 위치로서 인식시켜도 좋다.
사용자는 지시 물체(81)를 움직임으로써 포인터(72)를 조작할 수 있다. 예를 들어 지시 물체(81)를 상하로 움직이고, 그림자의 색이 짙은 부분(84)의 면적 또는 농도를 변화시키는 동작으로 터치 패널에서의 탭 조작 또는 홀드 조작을 수행할 수 있다. 또한, 도 2의 (B)에 도시된 바와 같이, 홀드 조작을 수행하고 나서 포인터(72)를 움직이는 동작을 수행하면 스와이프 조작을 수행할 수 있다. 즉, 지시 물체(81)를 움직임으로써, 표시부(61)의 표시를 변화시킬 수 있다.
표시를 변화시킨다란 지시 물체(81)를 움직이는 동작에 의하여, 예를 들어 프로그램을 기동시키는 동작, 화면을 스크롤하는 동작, 사진 또는 영상을 표시부에 표시하는 동작, 일시적으로 표시부(61)를 소등 상태로 하는 동작 등, 표시부(61)에 표시되어 있는 화상의 전환, 또는 표시 장치를 오프 상태로 하는 동작 등이 있다.
또한, 도 3의 (A)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 표시부(61)에 발광 기능을 갖고, 상기 발광 기능에 의하여 지시 물체(81)에 광(21)을 조사하고, 반사된 광(22)을 수광 기능에 의하여 수광하여 지시 물체(81)의 지시 위치를 인식할 수 있다. 그림자(83)의 위치를 검출하는 경우와 마찬가지로, 인식한 표시부(61)의 지시 위치에는 포인터(72)를 표시시킬 수 있다.
이와 같이 표시부(61)로부터 광(21)을 발하고, 반사된 광(22)을 수광하는 기능은 표시부(61)에 충분한 광을 조사하는 광원이 없는 환경에 있어서 유효하다. 예를 들어 밤의 옥외의 경우, 옥내이어도 충분한 조도가 없는 경우, 역광의 경우 등에 상기 기능을 사용할 수 있다.
광(21)은 적외광인 것이 바람직하다. 적외광은 비가시광이기 때문에, 표시의 시인성을 저하시키지 않는다. 적외광으로서는, 근적외광에서 원적외광까지 사용할 수 있지만, 원적외광은 열원 등이 노이즈가 되기 때문에, 근적외광(파장 720nm 내지 2500nm)에 피크를 갖는 광을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 표시부(61)로부터의 적외광(광(21))의 조사 및 표시부(61)에서의 광(22)의 수광 동작은 표시부(61)가 비표시 상태(흑색 표시, 흑색 삽입이라고도 함)인 기간에 수행하는 것이 바람직하다. 유기 EL 소자 또는 액정 소자 등의 표시 디바이스를 사용한 표시 방법에서는, 잔상을 방지하기 위하여, 도 3의 (B)에 도시된 바와 같이, 연속하는 프레임의 화상(화상(P1), 화상(P2), 화상(P3)) 각각 사이에 비표시 상태(전흑색 표시의 화상(PB)의 삽입)인 기간이 제공된다.
표시부(61)가 갖는 수광 디바이스는 가시광 및 적외광에 감도를 갖기 때문에, 표시 디바이스로부터 발해지는 광(가시광)은 노이즈가 된다. 따라서, 표시부(61)가 비표시 상태인 기간에 표시부(61)에서의 발광 동작 및 수광 동작을 수행하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 형태의 전자 기기(30)는 터치 패널의 터치 조작에 상당하는 동작을 수광 디바이스를 사용하여 광학적으로 수행하기 때문에, 비접촉으로의 조작이 가능해진다. 그러므로, 표시 장치(31)가 손이 닿지 않는 곳에 있는 경우에도 전자 기기(30)를 조작할 수 있게 된다. 또한, 표시부(61) 등을 손가락 등 신체의 일부로 직접 터치할 필요가 없어지기 때문에, 전자 기기를 위생적으로 이용할 수 있다.
또한, 도 1 내지 도 3의 설명에서는, 그림자 또는 반사광을 수광 디바이스로 검출한다는 표현을 사용하여 설명하였지만, 실동작으로서는 우선 표시부(61)의 거의 전역에 걸쳐 촬상 데이터를 취득한다. 그리고, 상기 촬상 데이터로부터 그림자 또는 반사광에 상당하는 부분의 위치 및 형상을 추출한다.
도 4의 (A) 및 (B)는 그림자의 추출을 설명하는 도면이다. 도 4의 (A)는 표시부(61) 위에 지시 물체(81)가 있고, 또한 그 위쪽에 광원(82)이 있는 상태를 도시한 것이다. 도 4의 (B)는 도 4의 (A)의 상태로 얻어지는 촬상 데이터를 도시한 것이다.
도 4의 (B)에 도시된 촬상 데이터는 화상에 상당한다. 화상 전체는 지시 물체(81)로 광이 가려진 영역(91)과, 그 이외의 영역(90)으로 나누어진다. 영역(91)은 영역(90)보다 어두운 영역으로서 촬상된다. 영역(91)은 암부(暗部)(92), 명부(明部)(93) 등 단계적으로 더 나눌 수 있다.
암부(92), 명부(93)는 상술한 광의 회절에 의하여 생성되고, 암부(92)는 그림자가 가장 짙은 영역(지시 물체(81)에서 표시부(61)와 가장 가까운 거리에 있는 부분)으로 간주할 수 있다. 따라서, 암부(92), 암부(92)의 중심 또는 무게 중심, 혹은 그 근방을 지시 위치로 할 수 있다.
환언하면, 제 1 강도 이상의 광을 검출한 수광 디바이스가 제공된 제 1 영역으로 둘러싸이고, 제 1 강도보다 작은 강도의 광을 검출한 수광 디바이스가 제공된 제 2 영역 및 그 근방을 지시 물체(81)의 지시 위치로서 인식할 수 있다.
다음 단계에서는, 같은 촬상 데이터를 취득하고, 암부(92)의 움직임 또는 면적의 변화 등을 검출하여, 홀드, 탭 등의 조작을 연계시킬 수 있다. 또한, 스와이프 및 스크롤 등의 조작은 영역(91) 전체의 움직임 등을 검출하여 수행하여도 좋다.
또한, 도 4의 (B)에 도시된 바와 같이, 예를 들어 영역(91) 또는 암부(92)의 위치를 상이한 위치(위치 A)로 보정하여도 좋다. 표시 장치의 광원에 대한 방향 및 사용 시의 기울기 등에 의하여 사용자의 감각과는 상이한 위치에 그림자가 발생하는 경우가 있다. 이러한 경우에는 전자 기기가 갖는 기울기 센서(87)로 표시 장치의 기울기 및 방향을 검출하고, 그 정보에 따라 상기 보정을 수행할 수 있다. 상기 보정에 의하여, 위치 A에 포인터(72)를 표시시킬 수 있어, 사용자의 조작성을 높일 수 있다.
도 4의 (C) 및 (D)는 반사광의 추출을 설명하는 도면이다. 도 4의 (C)는 표시부(61) 위에 지시 물체(81)가 있고, 표시부(61)에 있는 광원이 광을 발하는 상태를 도시한 것이다. 도 4의 (D)는 도 4의 (C)의 상태로 얻어지는 촬상 데이터를 도시한 것이다.
도 4의 (D)에 도시된 촬상 데이터는 화상에 상당한다. 화상 전체는 지시 물체(81)에 광이 조사되고 그 반사광을 수광한 영역(96)과, 그 이외의 영역(95)으로 나누어진다. 영역(96)은 영역(95)보다 밝은 영역으로서 촬상된다. 영역(96)은 명부(97), 암부(98) 등 단계적으로 더 나눌 수 있다.
명부(97), 암부(98)는 광원으로부터 지시 물체(81)에 도달하는 광의 감쇠, 및 지시 물체(81)로부터 반사되고 수광 디바이스에 도달하는 광의 감쇠 등에 의하여 생성되고, 명부(97)는 반사광이 가장 강한 영역(지시 물체(81)에서 표시부(61)와 가장 가까운 거리에 있는 부분)으로 추측할 수 있다. 따라서, 명부(97), 명부(97)의 중심 또는 무게 중심, 혹은 그 근방을 지시 위치로 할 수 있다.
환언하면, 제 2 강도 이하의 광을 검출한 수광 디바이스가 제공된 제 1 영역으로 둘러싸이고, 제 2 강도보다 큰 강도의 광을 검출한 수광 디바이스가 제공된 제 2 영역 및 그 근방을 지시 물체(81)의 지시 위치로서 인식할 수 있다.
다음 단계에서는, 같은 촬상 데이터를 취득하고, 명부(97)의 움직임 또는 면적의 변화 등을 검출하여, 홀드, 탭 등의 조작을 연계시킬 수 있다. 또한, 스와이프 및 스크롤 등의 동작은 영역(96) 전체의 움직임을 검출하여 수행하여도 좋다.
또한, 도시하지 않았지만, 도 4의 (B)와 같은 절차로 명부(97) 등의 위치를 보정하고, 보정 위치에 포인터(72)를 표시시킬 수 있다.
표시 장치는 표시부에 깔린 그림자를 이용하여 지시 물체(81)의 지시 위치를 검출하는 제 1 기능과, 반사광을 이용하여 검출하는 제 2 기능을 전환할 수 있다. 예를 들어 표시부의 외부에 있는 광원으로부터 조사되는 광을 수광 디바이스로 검출하고, 미리 정해진 강도의 광이 검출된 경우에는 제 1 기능으로 검출 동작을 수행하고, 이보다 작은 강도의 광이 검출된 경우에는 제 2 기능으로 검출 동작을 수행하는 등의 제어를 수행할 수 있다. 같은 동작을 전자 기기가 갖는 광 센서로 수행하여도 좋다.
도 5는 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 설명하는 도면이다. 화소(10)는 부화소(11), 부화소(12), 부화소(13)를 가질 수 있다. 예를 들어 부화소(11)는 표시를 위한 광을 발하는 기능을 갖는다. 부화소(12)는 지시 물체에 조사되는 광을 발하는 기능을 갖는다. 부화소(13)는 부화소(12)가 발하고 지시 물체에서 반사된 광을 검출하는 기능을 갖는다.
또한, 본 명세서에서는, 하나의 '화소' 중에서 독립된 동작이 수행되는 최소 단위를 편의상 '부화소'로 정의하여 설명하지만, '화소'를 '영역'으로 바꾸고, '부화소'를 '화소'로 바꾸어도 좋다.
부화소(11)는 가시광을 발하는 표시 디바이스를 갖는다. 또한, 부화소(12)는 적외광을 발하는 발광 디바이스를 갖는다.
표시 디바이스 및 발광 디바이스로서는 OLED(Organic Light Emitting Diode) 또는 QLED(Quantum-dot Light Emitting Diode) 등의 EL 소자를 사용하는 것이 바람직하다. EL 소자가 갖는 발광 물질로서는 형광을 발하는 물질(형광 재료), 인광을 발하는 물질(인광 재료), 열 활성화 지연 형광을 나타내는 물질(열 활성화 지연 형광(Thermally activated delayed fluorescence: TADF) 재료), 무기 화합물(퀀텀닷(quantum dot) 재료 등) 등을 들 수 있다. 또한, 발광 디바이스로서 마이크로 LED(Light Emitting Diode) 등의 LED를 사용할 수도 있다.
부화소(13)는 가시광 및 적외광에 감도를 갖는 수광 디바이스를 갖는다. 수광 디바이스로서는, 입사하는 광을 검출하고 전하를 발생시키는 광전 변환 소자를 사용할 수 있다. 수광 디바이스에서는 입사하는 광량에 기초하여 발생하는 전하량이 결정된다. 수광 디바이스로서는 예를 들어 pn형 포토다이오드 또는 pin형 포토다이오드를 사용할 수 있다.
수광 디바이스로서는 유기 화합물을 광전 변환층에 갖는 유기 포토다이오드를 사용하는 것이 바람직하다. 유기 포토다이오드는 박형화, 경량화, 및 대면적화가 용이하다. 또한, 형상 및 디자인의 자유도가 높기 때문에 다양한 표시 장치에 적용할 수 있다. 또는, 결정성 실리콘(단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 미결정 실리콘 등)을 사용한 포토다이오드를 수광 디바이스에 사용할 수도 있다.
본 발명의 일 형태에서는 발광 디바이스로서 유기 EL 소자를 사용하고, 수광 디바이스로서 유기 포토다이오드를 사용한다. 유기 포토다이오드는 유기 EL 소자와 공통된 구성으로 할 수 있는 층이 많다. 그러므로, 제작 공정을 크게 늘리지 않고 표시 장치에 수광 디바이스를 내장시킬 수 있다. 예를 들어 수광 디바이스의 광전 변환층과 발광 디바이스의 발광층을 따로따로 형성하고, 이 이외의 층은 발광 디바이스와 수광 디바이스에서 동일한 구성으로 하여도 좋다.
회로(15) 및 회로(16)는 부화소(11), 부화소(12)를 구동하기 위한 드라이버 회로이다. 회로(15)는 소스 드라이버로서의 기능, 회로(16)는 게이트 드라이버로서의 기능을 가질 수 있다. 회로(15) 및 회로(16)에는 예를 들어 시프트 레지스터 회로 등을 사용할 수 있다.
또한, 부화소(11), 부화소(12)의 구동 회로를 분리하여도 좋다. 부화소(12)의 기능은 지시 물체(81)에 광을 조사하는 것이 주된 기능이기 때문에, 화소 어레이(14) 내의 모든 부화소(12)에서 같은 휘도의 광을 발하여도 좋다. 따라서, 소스 드라이버 및 게이트 드라이버에 상당하는 회로에 고기능의 순서 회로 등을 사용하지 않고, 간략화된 회로를 사용하여도 좋다.
회로(17) 및 회로(18)는 부화소(13)를 구동하기 위한 드라이버 회로이다. 회로(17)는 열 드라이버로서의 기능, 회로(18)는 행 드라이버로서의 기능을 가질 수 있다. 회로(17) 및 회로(18)로서는 예를 들어 시프트 레지스터 회로 또는 디코더 회로 등을 사용할 수 있다.
회로(19)는 부화소(13)가 출력하는 데이터의 판독 회로이다. 회로(19)는 예를 들어 A/D 변환 회로를 갖고, 부화소(13)로부터 출력된 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환하는 기능을 갖는다. 또한, 회로(19)에, 출력 데이터에 대하여 상관 이중 샘플링 처리를 수행하는 CDS 회로가 포함되어도 좋다.
부화소(12) 및 부화소(13)는 입력 인터페이스로서의 기능을 가질 수 있다. 외부의 광원으로부터 발해진 가시광, 적외광, 또는 가시광 및 적외광을 포함하는 광을 부화소(13)에서 수광할 수 있다. 또는, 부화소(12)로부터 적외광을 발하고, 표시 장치에 근접하는 지시 물체로부터의 반사광을 부화소(13)에서 수광할 수 있다. 따라서, 부화소(13)에서 검출한 광의 수광량의 문턱값을 설정함으로써 센서 스위치로서 기능시킬 수 있다. 이로써, 터치 센서와 동등한 기능을 비접촉으로 실현할 수 있다. 또한, 포인터 등의 동작을 접촉 또는 비접촉으로 수행할 수 있다.
또한, 수광 디바이스를 사용하여 지문, 장문, 또는 홍채 등의 촬상 데이터를 취득할 수 있다. 즉, 표시 장치에 생체 인증 기능을 부가시킬 수 있다. 또한, 지시 물체를 표시 장치에 접촉시켜 촬상 데이터를 취득하여도 좋다.
또한, 수광 디바이스를 사용하여 사용자의 표정, 눈의 움직임, 또는 동공 직경의 변화 등의 촬상 데이터를 취득할 수 있다. 상기 화상 데이터를 해석함으로써, 사용자의 신체적 및 정신적 정보를 취득할 수 있다. 상기 정보에 기초하여, 표시 장치가 출력하는 표시 및 음성 중 한쪽 또는 양쪽을 변화시키는 등, 사용자의 신체적 및 정신적 상태에 맞춘 동작을 수행할 수 있다. 이들 동작은 예를 들어 VR(Virtual Reality)용 기기, AR(Augmented Reality)용 기기, 또는 MR(Mixed Reality)용 기기에 유효하다.
도 6의 (A) 내지 (G)는 화소(10) 내에서의 부화소의 레이아웃의 예를 설명하는 도면이다. 도 6의 (A), (B)에 나타낸 바와 같이, 각 부화소가 수평 방향(게이트선이 연장되는 방향)으로 배열되는 구성으로 할 수 있다. 또는, 도 5, 도 6의 (C), (D)에 나타낸 바와 같이, 수평 방향 및 수직 방향(소스선이 연장되는 방향)으로 배열되는 구성으로 하여도 좋다.
또는, 도 6의 (E), (F)에 나타낸 바와 같이, 하나의 화소(10)가 부화소(13) 또는 부화소(12)를 갖지 않는 구성으로 하여도 좋다. 이 경우에는, 예를 들어 도 6의 (H)에 나타낸 바와 같이, 도 6의 (E)에 나타낸 화소(10)와 도 6의 (F)에 나타낸 화소(10)를 번갈아 배열할 수 있다. 또한, 도 6의 (G)에 나타낸 부화소(11)만으로 구성한 화소(10)를 사용하여도 좋다. 이 경우에는, 도 6의 (I)에 나타낸 바와 같이, 도 6의 (E)에 나타낸 화소(10)와 도 6의 (F)에 나타낸 화소(10) 사이에 도 6의 (G)에 나타낸 화소(10)를 복수로 갖는 구성으로 하여도 좋다. 도 6의 (H) 또는 (I)에 나타낸 배치에서는, 부화소(12) 및 부화소(13)의 총수보다 부화소(11)의 총수를 많게 할 수 있기 때문에 표시 품위를 높일 수 있다.
한편으로, 도 6의 (E) 내지 (G)에 나타낸 화소(10)를 사용한 경우에는, 지시 물체로의 조사를 위한 광원 및 수광 디바이스가 적어지기 때문에, 지시 물체를 검출하는 감도가 저하되는 경우가 있다. 따라서, 부화소의 구성 및 배치는 목적에 따라 고려하면 좋다. 또한, 도 6의 (H) 또는 (I)에 나타낸 배치에서 도 6의 (E)의 화소(10)와 도 6의 (F)의 화소(10)의 개수는 동일하지 않아도 된다.
부화소(11)는 단색광을 발하는 구성에 더하여, 도 6의 (J), (K)에 나타낸 바와 같이, 상이한 색을 발하는 부화소의 집합이어도 좋다. 도 6의 (J)는 부화소(11)가, 적색을 발하는 발광 디바이스를 갖는 부화소(11R), 녹색을 발하는 발광 디바이스를 갖는 부화소(11G), 및 청색을 발하는 발광 디바이스를 갖는 부화소(11B)로 구성되는 예를 나타낸 도면이다. 상기 구성의 부화소(11)를 사용함으로써 컬러 표시를 수행할 수 있다.
또한, 도 6의 (K)에 나타낸 바와 같이, 백색을 발하는 발광 디바이스를 갖는 부화소(11W)가 제공되어 있어도 좋다. 부화소(11W)는 단독으로 백색광을 발할 수 있기 때문에, 백색 또는 백색에 가까운 색의 표시에서는 이 이외의 색의 부화소의 발광 휘도를 억제할 수 있다. 따라서, 낮은 전력으로 표시를 수행할 수 있다.
또한, 도 7의 (A)에 나타낸 바와 같이, 부화소(11) 및 부화소(13)를 화소(10)의 기본 구성으로 하여 표시 장치를 구성하여도 좋다. 이 경우에는, 지시 물체로의 조사를 위한 광원(12E)을 화소 어레이(14)(표시부)의 외측에 제공한다. 광원(12E)으로서는, 휘도가 높은 근적외광을 발하는 LED 등을 사용할 수 있다. 광원(12E)은 화소 어레이(14)의 외측에 제공되기 때문에, 표시 장치와 별도로 제어하여 점등할 수도 있다. 또한, 도 7의 (B), (C)에 나타낸 배치예와 같이 부화소(12)가 불필요하고 부화소(13)의 개수를 늘릴 수 있기 때문에 지시 물체 검출의 감도를 향상시킬 수 있다.
또한, 도 7의 (A)에 나타낸 광원(12E)의 배치 위치 및 개수는 일례이고, 이에 한정되지 않는다. 광원(12E)은 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 갖는 기기의 한 요소로 할 수 있다. 또는, 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 갖는 기기와는 다른 기기이어도 좋다. 예를 들어 광원(12E)으로서 도 1에 도시된 전자 기기(30)가 갖는 광원(69)을 사용할 수 있다.
또한, 화소 및 부화소의 구성은 상술한 것에 한정되지 않고, 다양한 배치 형태를 채용할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 더 구체적인 예에 대하여 설명한다.
도 8 및 도 9에 본 발명의 일 형태의 표시 장치(50A)의 단면 개략도를 도시하였다. 도 8은 표시 장치(50A)가 발하는 광(21)이 지시 물체(81)에 조사되고 반사된 광(22)을 표시 장치(50A)에서 수광하는 형태를 도시한 것이다. 또한, 도 9는 광원(82)이 발하고 지시 물체(81)로 가려져 감쇠된 광(23)을 표시 장치(50A)에서 수광하는 형태를 도시한 것이다.
표시 장치(50A)는 수광 디바이스(110), 발광 디바이스(190), 및 표시 디바이스(180)를 갖는다. 수광 디바이스(110)는 부화소(13)가 갖는 유기 포토다이오드에 상당한다. 발광 디바이스(190)는 부화소(12)가 갖는 유기 EL 소자(적외광을 발광함)에 상당한다. 표시 디바이스(180)는 부화소(11)가 갖는 유기 EL 소자(가시광을 발광함)에 상당한다.
부화소(11)가 갖는 유기 EL 소자(표시 디바이스(180))와 부화소(12)가 갖는 유기 EL 소자(발광 디바이스(190))는 발광층 이외의 구성을 같은 구성으로 할 수 있다. 따라서, 여기서는 발광 디바이스(190)에 대하여 자세히 설명하고 표시 디바이스(180)의 설명은 생략한다.
수광 디바이스(110)는 화소 전극(111), 공통층(112), 광전 변환층(113), 공통층(114), 및 공통 전극(115)을 갖는다. 발광 디바이스(190)는 화소 전극(191), 공통층(112), 발광층(193), 공통층(114), 및 공통 전극(115)을 갖는다. 또한, 표시 디바이스(180)는 발광층(193)과는 상이한 발광층(183)을 갖는다.
화소 전극(111), 화소 전극(191), 공통층(112), 광전 변환층(113), 발광층(193), 공통층(114), 및 공통 전극(115)은 각각 단층 구조이어도 좋고, 적층 구조이어도 좋다.
화소 전극(111) 및 화소 전극(191)은 절연층(214) 위에 위치한다. 화소 전극(111) 및 화소 전극(191)은 동일한 재료 및 동일한 공정으로 형성할 수 있다.
공통층(112)은 화소 전극(111) 위 및 화소 전극(191) 위에 위치한다. 공통층(112)은 수광 디바이스(110) 및 발광 디바이스(190)에 공통적으로 사용되는 층이다.
광전 변환층(113)은 공통층(112)을 개재(介在)하여 화소 전극(111)과 중첩되는 영역을 갖는다. 발광층(193)은 공통층(112)을 개재하여 화소 전극(191)과 중첩되는 영역을 갖는다. 광전 변환층(113)은 제 1 유기 화합물을 갖는다. 발광층(193)은 제 1 유기 화합물과는 상이한 제 2 유기 화합물을 갖는다.
공통층(114)은 공통층(112) 위, 광전 변환층(113) 위, 및 발광층(193) 위에 위치한다. 공통층(114)은 수광 디바이스(110) 및 발광 디바이스(190)에 공통적으로 사용되는 층이다.
공통 전극(115)은 공통층(112), 광전 변환층(113), 및 공통층(114)을 개재하여 화소 전극(111)과 중첩되는 영역을 갖는다. 또한, 공통 전극(115)은 공통층(112), 발광층(193), 및 공통층(114)을 개재하여 화소 전극(191)과 중첩되는 영역을 갖는다. 공통 전극(115)은 수광 디바이스(110) 및 발광 디바이스(190)에 공통적으로 사용되는 층이다.
본 실시형태의 표시 장치에서는 수광 디바이스(110)의 광전 변환층(113)에 유기 화합물을 사용한다. 수광 디바이스(110)에서는 광전 변환층(113) 이외의 층을 발광 디바이스(190)(유기 EL 소자)와 공통된 구성으로 할 수 있다. 그러므로, 발광 디바이스(190)의 제작 공정에 광전 변환층(113)을 성막하는 공정을 추가하기만 하면, 발광 디바이스(190)의 형성과 병행하여 수광 디바이스(110)를 형성할 수 있다. 또한, 발광 디바이스(190)와 수광 디바이스(110)를 동일 기판 위에 형성할 수 있다. 따라서, 제작 공정을 크게 늘리지 않고 표시 장치에 수광 디바이스(110)를 내장시킬 수 있다.
표시 장치(50A)에서는 수광 디바이스(110)의 광전 변환층(113)과 발광 디바이스(190)의 발광층(193)을 따로따로 형성하는 점 이외에는, 수광 디바이스(110)와 발광 디바이스(190)는 공통된 구성으로 할 수 있다. 다만, 수광 디바이스(110)와 발광 디바이스(190)의 구성은 이에 한정되지 않는다. 수광 디바이스(110)와 발광 디바이스(190)는 광전 변환층(113)과 발광층(193) 이외에도 따로따로 형성하는 층을 가져도 좋다(후술하는 표시 장치(50C), 표시 장치(50D), 표시 장치(50E) 참조). 수광 디바이스(110)와 발광 디바이스(190)는 공통적으로 사용되는 층(공통층)을 1층 이상 갖는 것이 바람직하다. 이로써, 제작 공정을 크게 늘리지 않고 표시 장치에 수광 디바이스(110)를 내장시킬 수 있다.
표시 장치(50A)는 한 쌍의 기판(기판(151) 및 기판(152)) 사이에 수광 디바이스(110), 발광 디바이스(190), 트랜지스터(41), 및 트랜지스터(42) 등을 갖는다.
수광 디바이스(110)에서 각각 화소 전극(111)과 공통 전극(115) 사이에 위치하는 공통층(112), 광전 변환층(113), 및 공통층(114)은 유기층(유기 화합물을 포함하는 층)이라고 할 수도 있다. 화소 전극(111)은 가시광 및 적외광을 반사하는 기능을 갖는 것이 바람직하다. 공통 전극(115)은 가시광 및 적외광을 투과시키는 기능을 갖는다.
수광 디바이스(110)는 광을 검출하는 기능을 갖는다. 구체적으로는, 수광 디바이스(110)는 입사되는 광(22)(가시광, 적외광, 또는 가시광 및 적외광의 양쪽을 포함하는 광)을 전기 신호로 변환하는 광전 변환 소자이다.
기판(152)에서 기판(151) 측의 면에는 차광층(148)이 제공되어 있다. 차광층(148)은 수광 디바이스(110)와 중첩되는 위치 및 발광 디바이스(190)와 중첩되는 위치에 개구부를 갖는다. 차광층(148)을 제공함으로써, 수광 디바이스(110)가 광을 검출하는 범위를 제어할 수 있다.
차광층(148)으로서는 발광 디바이스(190)가 발하는 광을 가리는 재료를 사용할 수 있다. 차광층(148)은 가시광 및 적외광을 흡수하는 것이 바람직하다. 차광층(148)은 예를 들어 금속 재료, 혹은 안료(카본 블랙 등) 또는 염료를 포함하는 수지 재료 등을 사용하여 형성할 수 있다. 차광층(148)은 적색 컬러 필터, 녹색 컬러 필터, 및 청색 컬러 필터의 적층 구조이어도 좋다.
또한, 차광층(148)에서 수광 디바이스(110)와 중첩되는 위치에 제공되는 개구부에는, 가시광보다 단파장 측의 광을 가리는 필터(149)가 제공되어 있어도 좋다. 필터(149)로서는 예를 들어 가시광보다 단파장 측의 광(자외광)을 가리는 롱 패스 필터 등을 사용할 수 있다. 자외광을 가리는 필터로서는 수지막 등 이외에 무기 절연막을 사용할 수 있다. 필터(149)를 제공함으로써, 수광 디바이스(110)로의 자외광 입사를 억제할 수 있어, 적은 노이즈로 가시광 및 적외광을 검출할 수 있다.
또한, 필터(149)는 도 10의 (A)에 도시된 바와 같이, 수광 디바이스(110)와 적층되어 제공되어 있어도 좋다.
또는, 도 10의 (B)에 도시된 바와 같이, 필터(149)는 렌즈 형상이어도 좋다. 렌즈형 필터(149)는 기판(151) 측에 볼록면을 갖는 볼록 렌즈이다. 또한, 기판(152) 측이 볼록면이 되도록 배치하여도 좋다.
기판(152)과 동일한 면 위에 차광층(148)과 렌즈형 필터(149)의 양쪽을 형성하는 경우, 형성 순서는 불문한다. 도 10의 (B)에서는 렌즈형 필터(149)를 먼저 형성하는 예를 도시하였지만, 차광층(148)을 먼저 형성하여도 좋다. 도 10의 (B)에서는 렌즈형 필터(149)의 단부가 차광층(148)으로 덮여 있다.
도 10의 (B)에 도시된 구성은 광(22)이 렌즈형 필터(149)를 통하여 수광 디바이스(110)에 입사하는 구성이다. 필터(149)를 렌즈형으로 함으로써, 수광 디바이스(110)의 촬상 범위를 좁게 할 수 있고, 인접한 수광 디바이스(110)와 촬상 범위가 중첩되는 것을 억제할 수 있다. 이로써, 흐릿함이 적고 선명한 화상을 촬상할 수 있다. 또한, 필터(149)를 렌즈형으로 함으로써, 수광 디바이스(110) 위의 차광층(148)의 개구를 크게 할 수 있다. 따라서, 수광 디바이스(110)에 입사하는 광량을 늘릴 수 있어 광의 검출 감도를 높일 수 있다.
렌즈형 필터(149)는 기판(152) 위 또는 수광 디바이스(110) 위에 직접 형성할 수 있다. 또는, 별도로 제작된 마이크로 렌즈 어레이 등을 기판(152)에 접합하여도 좋다.
또한, 도 10의 (C)에 도시된 바와 같이, 필터(149)를 제공하지 않는 구성으로 하여도 좋다. 수광 디바이스(110)의 특성에서 자외광에 대한 감도가 없거나, 또는 자외광보다 가시광 및 적외광의 감도가 충분히 높은 경우에는 필터(149)를 생략할 수 있다. 이 경우, 도 10의 (B)에 도시된 렌즈형 필터(149)와 같은 형상의 렌즈를 수광 디바이스(110)와 중첩시켜 제공하여도 좋다.
여기서 수광 디바이스(110)는 도 8에 도시된 바와 같이 발광 디바이스(190)가 발한 광(21) 중, 손가락 등의 지시 물체(81)에 의하여 반사된 광(22)을 검출할 수 있다. 그러나, 발광 디바이스(190)가 발한 광의 일부가 표시 장치(50A) 내에서 반사되고, 지시 물체(81)를 통하지 않고 수광 디바이스(110)에 입사되는 경우가 있다.
차광층(148)은 이러한 미광(迷光)의 영향을 억제할 수 있다. 예를 들어 차광층(148)이 제공되지 않는 경우, 발광 디바이스(190)가 발한 광(23a)은 기판(152) 등에서 반사되고, 반사광(23b)이 수광 디바이스(110)에 입사하는 경우가 있다. 차광층(148)을 제공함으로써, 반사광(23b)이 수광 디바이스(110)에 입사하는 것을 억제할 수 있다. 이로써, 노이즈를 저감할 수 있고, 수광 디바이스(110)의 광 검출 정밀도를 높일 수 있다.
발광 디바이스(190)에서 화소 전극(191)과 공통 전극(115) 사이에 위치하는 공통층(112), 발광층(193), 및 공통층(114)은 EL층이라고 할 수도 있다. 화소 전극(191)은 적어도 적외광을 반사하는 기능을 갖는 것이 바람직하다.
발광 디바이스(190)는 적외광을 발하는 기능을 갖는다. 구체적으로, 발광 디바이스(190)는 화소 전극(191)과 공통 전극(115) 사이에 전압을 인가함으로써, 기판(152) 측으로 광(21)을 사출하는 전계 발광 디바이스이다.
화소 전극(111)은 절연층(214)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(41)가 갖는 소스 또는 드레인과 전기적으로 접속된다. 화소 전극(111)의 단부는 격벽(216)으로 덮여 있다.
화소 전극(191)은 절연층(214)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(42)가 갖는 소스 또는 드레인과 전기적으로 접속된다. 화소 전극(191)의 단부는 격벽(216)으로 덮여 있다. 트랜지스터(42)는 발광 디바이스(190)의 구동을 제어하는 기능을 갖는다.
트랜지스터(41)와 트랜지스터(42)는 동일한 층(도 8에서는 기판(151)) 위와 접촉한다.
수광 디바이스(110)와 전기적으로 접속되는 회로 중 적어도 일부는 발광 디바이스(190)와 전기적으로 접속되는 회로와 동일한 재료 및 동일한 공정으로 형성되는 것이 바람직하다. 이로써, 2개의 회로를 따로따로 형성하는 경우와 비교하여, 표시 장치의 두께를 얇게 할 수 있고, 제작 공정을 간략화할 수 있다.
수광 디바이스(110) 및 발광 디바이스(190)는 보호층(195)으로 덮여 있는 것이 바람직하다. 도 8에서는 보호층(195)이 공통 전극(115) 위와 접촉하여 제공된 예를 도시하였다. 보호층(195)을 제공함으로써, 수광 디바이스(110) 및 발광 디바이스(190)에 물 등의 불순물이 들어가는 것이 억제되어 수광 디바이스(110) 및 발광 디바이스(190)의 신뢰성을 높일 수 있다. 또한, 접착층(142)에 의하여 보호층(195)과 기판(152)이 접합되어 있다.
또한, 도 11의 (A)에 도시된 바와 같이, 수광 디바이스(110) 위 및 발광 디바이스(190) 위에 보호층(195)을 제공하지 않는 구성으로 하여도 좋다. 이 경우, 접착층(142)에 의하여 공통 전극(115)과 기판(152)이 접합된다.
또한, 도 11의 (B)에 도시된 바와 같이, 차광층(148)을 제공하지 않는 구성으로 하여도 좋다. 이로써, 발광 디바이스(190)가 외부로 사출하는 광의 양, 및 수광 디바이스(110)의 수광량을 늘릴 수 있기 때문에 검출 감도를 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 도 12의 (A)에 도시된 표시 장치(50B)의 구성이어도 좋다. 표시 장치(50B)는 기판(151), 기판(152), 및 격벽(216)을 갖지 않고, 기판(153), 기판(154), 접착층(155), 절연층(212), 및 격벽(217)을 갖는다는 점에서 표시 장치(50A)와 상이하다.
기판(153)과 절연층(212)은 접착층(155)에 의하여 접합되어 있다. 기판(154)과 보호층(195)은 접착층(142)에 의하여 접합되어 있다.
표시 장치(50B)는 제작 기판 위에 형성된 절연층(212), 트랜지스터(41), 트랜지스터(42), 수광 디바이스(110), 및 발광 디바이스(190) 등을 기판(153) 위로 전치함으로써 제작되는 구성이다. 기판(153) 및 기판(154)은 가요성을 갖는 것이 바람직하다. 이로써, 표시 장치(50B)에 가요성을 부여할 수 있다. 예를 들어 기판(153) 및 기판(154)에는 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
기판(153) 및 기판(154)에는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 등의 폴리에스터 수지, 폴리아크릴로나이트릴 수지, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 폴리메틸메타크릴레이트 수지, 폴리카보네이트(PC) 수지, 폴리에터설폰(PES) 수지, 폴리아마이드 수지(나일론, 아라미드 등), 폴리실록산 수지, 사이클로올레핀 수지, 폴리스타이렌 수지, 폴리아마이드이미드 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리염화 바이닐 수지, 폴리염화 바이닐리덴 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 수지, ABS 수지, 셀룰로스 나노섬유 등을 사용할 수 있다. 기판(153) 및 기판(154) 중 한쪽 또는 양쪽에는 가요성을 가질 정도의 두께를 갖는 유리를 사용하여도 좋다.
본 실시형태의 표시 장치가 갖는 기판에는 광학 등방성이 높은 필름을 사용하여도 좋다. 광학 등방성이 높은 필름으로서는 트라이아세틸셀룰로스(TAC, 셀룰로스트라이아세테이트라고도 함) 필름, 사이클로올레핀 폴리머(COP) 필름, 사이클로올레핀 공중합체(COC) 필름, 및 아크릴 필름 등을 들 수 있다.
격벽(217)은 발광 디바이스(190)가 발한 광을 흡수할 수 있는 것이 바람직하다. 격벽(217)은 예를 들어 안료 또는 염료를 포함하는 수지 재료 등을 사용하여 형성할 수 있다.
발광 디바이스(190)가 발한 광(23c)의 일부는 기판(152) 및 격벽(217)에서 반사된다. 그 반사광(23d)은 수광 디바이스(110)에 입사하는 경우가 있다. 또한, 광(23c)이 격벽(217)을 투과하고 트랜지스터 또는 배선 등에서 반사됨으로써 반사광이 수광 디바이스(110)에 입사하는 경우가 있다. 격벽(217)에 의하여 광(23c)이 흡수됨으로써, 반사광(23d)이 수광 디바이스(110)에 입사하는 것을 억제할 수 있다. 이로써, 노이즈를 저감할 수 있고, 수광 디바이스(110)의 광 검출 정밀도를 높일 수 있다.
격벽(217)은 적어도 수광 디바이스(110)가 검출할 수 있는 파장의 광을 흡수하는 것이 바람직하다. 예를 들어 발광 디바이스(190)가 발하는 적외광을 수광 디바이스(110)가 검출하는 경우, 격벽(217)은 적어도 적외광을 흡수할 수 있고, 가시광도 흡수할 수 있는 것이 더 바람직하다.
상기에서는, 발광 디바이스와 수광 디바이스가 2개의 공통층을 갖는 예를 나타내었지만, 이에 한정되지 않는다. 이하에서는 공통층의 구성이 상이한 예에 대하여 설명한다.
도 12의 (B)에 표시 장치(50C)의 단면 개략도를 도시하였다. 표시 장치(50C)는 공통층(114)을 갖지 않고, 버퍼층(184) 및 버퍼층(194)을 갖는다는 점에서 표시 장치(50A)와 상이하다. 버퍼층(184) 및 버퍼층(194)은 단층 구조이어도 좋고, 적층 구조이어도 좋다.
표시 장치(50C)에서 수광 디바이스(110)는 화소 전극(111), 공통층(112), 광전 변환층(113), 버퍼층(184), 및 공통 전극(115)을 갖는다. 또한, 표시 장치(50C)에서 발광 디바이스(190)는 화소 전극(191), 공통층(112), 발광층(193), 버퍼층(194), 및 공통 전극(115)을 갖는다.
표시 장치(50C)는 공통 전극(115)과 광전 변환층(113) 사이의 버퍼층(184)과, 공통 전극(115)과 발광층(193) 사이의 버퍼층(194)을 따로따로 형성하는 예를 나타낸 것이다. 버퍼층(184) 및 버퍼층(194)은 예를 들어 전자 주입층 및 전자 수송층 중 한쪽 또는 양쪽으로 할 수 있다.
도 13의 (A)에 표시 장치(50D)의 단면 개략도를 도시하였다. 표시 장치(50D)는 공통층(112)을 갖지 않고 버퍼층(182) 및 버퍼층(192)을 갖는다는 점에서 표시 장치(50A)와 상이하다. 버퍼층(182) 및 버퍼층(192)은 단층 구조이어도 좋고, 적층 구조이어도 좋다.
표시 장치(50D)에서 수광 디바이스(110)는 화소 전극(111), 버퍼층(182), 광전 변환층(113), 공통층(114), 및 공통 전극(115)을 갖는다. 또한, 표시 장치(50D)에서 발광 디바이스(190)는 화소 전극(191), 버퍼층(192), 발광층(193), 공통층(114), 및 공통 전극(115)을 갖는다.
표시 장치(50D)는 화소 전극(111)과 광전 변환층(113) 사이의 버퍼층(182)과, 화소 전극(191)과 발광층(193) 사이의 버퍼층(192)을 따로따로 형성하는 예를 나타낸 것이다. 버퍼층(182) 및 버퍼층(192)은 예를 들어 정공 주입층 및 정공 수송층 중 한쪽 또는 양쪽으로 할 수 있다.
도 13의 (B)에 표시 장치(50E)의 단면 개략도를 도시하였다. 표시 장치(50E)는 공통층(112) 및 공통층(114)을 갖지 않고 버퍼층(182), 버퍼층(184), 버퍼층(192), 및 버퍼층(194)을 갖는다는 점에서 표시 장치(50A)와 상이하다.
표시 장치(50E)에서 수광 디바이스(110)는 화소 전극(111), 버퍼층(182), 광전 변환층(113), 버퍼층(184), 및 공통 전극(115)을 갖는다. 또한, 표시 장치(50E)에서 발광 디바이스(190)는 화소 전극(191), 버퍼층(192), 발광층(193), 버퍼층(194), 및 공통 전극(115)을 갖는다.
수광 디바이스(110)와 발광 디바이스(190)의 제작 공정에서, 광전 변환층(113)과 발광층(193)을 따로따로 형성할 뿐만 아니라, 다른 층도 따로따로 형성할 수 있다.
표시 장치(50E)는 수광 디바이스(110)와 발광 디바이스(190)가 공통된 층을 한 쌍의 전극(화소 전극(111) 또는 화소 전극(191)과 공통 전극(115)) 사이에 갖지 않는 예를 나타낸 것이다. 표시 장치(50E)가 갖는 수광 디바이스(110) 및 발광 디바이스(190)의 제작 공정에서는 먼저 절연층(214) 위에 화소 전극(111)과 화소 전극(191)을 동일한 재료 및 동일한 공정으로 형성한다. 그리고, 화소 전극(111) 위에 버퍼층(182), 광전 변환층(113), 및 버퍼층(184)을 형성하고, 화소 전극(191) 위에 버퍼층(192), 발광층(193), 및 버퍼층(194)을 형성하고, 버퍼층(184) 및 버퍼층(194) 등을 덮도록 공통 전극(115)을 형성한다.
또한, 버퍼층(182), 광전 변환층(113), 및 버퍼층(184)의 적층 구조와, 버퍼층(192), 발광층(193), 및 버퍼층(194)의 적층 구조의 제작 순서는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 버퍼층(182), 광전 변환층(113), 및 버퍼층(184)을 성막한 후에 버퍼층(192), 발광층(193), 및 버퍼층(194)을 제작하여도 좋다. 반대로, 버퍼층(182), 광전 변환층(113), 및 버퍼층(184)을 성막하기 전에 버퍼층(192), 발광층(193), 및 버퍼층(194)을 제작하여도 좋다. 또한, 버퍼층(182), 버퍼층(192), 광전 변환층(113), 발광층(193) 등의 순서로 번갈아 성막하여도 좋다.
이하에서는, 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 더 구체적인 구성예에 대하여 설명한다.
도 14에 표시 장치(100A)의 사시도를 도시하였다. 표시 장치(100A)는 기판(151)과 기판(152)이 접합된 구성을 갖는다. 도 14에서는 기판(152)을 파선으로 나타내었다.
표시 장치(100A)는 표시부(162), 회로(164a), 회로(164b), 배선(165a), 배선(165b) 등을 갖는다. 또한, 도 14에서는 표시 장치(100A)에 IC(집적 회로)(173a), FPC(172a), IC(173b), 및 FPC(172b)가 실장되어 있는 예를 도시하였다. 따라서, 도 14에 도시된 구성은 표시 장치(100A), IC, 및 FPC를 갖는 표시 모듈이라고 할 수도 있다.
회로(164a)로서는 표시를 수행하기 위한 게이트 드라이버를 사용할 수 있다. 회로(164b)로서는 촬상(광 검출)을 수행하기 위한 행 드라이버를 사용할 수 있다.
배선(165a)은 부화소(11), 부화소(12) 및 회로(164a)에 신호 및 전력을 공급하는 기능을 갖는다. 상기 신호 및 전력은 FPC(172a)를 통하여 외부로부터 입력되거나, 또는 IC(173a)로부터 배선(165a)에 입력된다.
또한, 배선(165b)은 부화소(12) 및 회로(164b)에 신호 및 전력을 공급하는 기능을 갖는다. 상기 신호 및 전력은 FPC(172b)를 통하여 외부로부터 입력되거나, 또는 IC(173b)로부터 배선(165b)에 입력된다.
도 14에서는 COG(Chip On Glass) 방식으로 기판(151)에 IC(173a), IC(173b)가 제공되어 있는 예를 도시하였지만, TCP(Tape Carrier Package) 방식 또는 COF(Chip On Film) 방식 등을 사용하여도 좋다. IC(173a)로서는, 예를 들어 부화소(11), 부화소(12)와 접속되는 소스 드라이버의 기능을 갖는 IC를 사용할 수 있다. 또한, IC(173b)로서는, 예를 들어 부화소(12)와 접속되는 열 드라이버 및 A/D 컨버터 등의 신호 처리 회로의 기능을 갖는 IC를 사용할 수 있다.
또한, 상기 드라이버 회로는 화소의 회로를 구성하는 트랜지스터 등과 마찬가지로 기판(151) 위에 제공하여도 좋다.
도 15에, 도 14에 도시된 표시 장치(100A)에서 FPC(172a)를 포함하는 영역의 일부, 회로(164a)를 포함하는 영역의 일부, 표시부(162)를 포함하는 영역의 일부, 및 단부를 포함하는 영역의 일부의 단면의 일례를 도시하였다.
도 15에 도시된 표시 장치(100A)는 기판(151)과 기판(152) 사이에 트랜지스터(201), 트랜지스터(205), 트랜지스터(206), 발광 디바이스(190), 및 수광 디바이스(110) 등을 갖는다.
기판(152)과 절연층(214)은 접착층(142)에 의하여 접착되어 있다. 발광 디바이스(190) 및 수광 디바이스(110)의 밀봉에는 고체 밀봉 구조 또는 중공 밀봉 구조 등을 적용할 수 있다. 기판(152), 접착층(142), 및 절연층(214)으로 둘러싸인 공간(143)에 불활성 가스(질소 또는 아르곤 등)가 충전되어 있고, 중공 밀봉 구조가 적용되어 있다. 접착층(142)은 발광 디바이스(190)와 중첩되어 제공되어 있어도 좋다. 또한, 기판(152), 접착층(142), 및 절연층(214)으로 둘러싸인 영역을 접착층(142)과는 상이한 수지로 충전하여도 좋다.
발광 디바이스(190)는 절연층(214) 측으로부터 화소 전극(191), 공통층(112), 발광층(193), 공통층(114), 및 공통 전극(115)의 순서로 적층된 적층 구조를 갖는다. 화소 전극(191)은 절연층(214)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(206)가 갖는 도전층(222b)과 접속되어 있다. 트랜지스터(206)는 발광 디바이스(190)의 구동을 제어하는 기능을 갖는다. 화소 전극(191)의 단부는 격벽(216)으로 덮여 있다.
수광 디바이스(110)는 절연층(214) 측으로부터 화소 전극(111), 공통층(112), 광전 변환층(113), 공통층(114), 및 공통 전극(115)의 순서로 적층된 적층 구조를 갖는다. 화소 전극(111)은 절연층(214)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(205)가 갖는 도전층(222b)과 전기적으로 접속되어 있다. 화소 전극(111)의 단부는 격벽(216)으로 덮여 있다.
발광 디바이스(190)가 발하는 광은 기판(152) 측으로 사출된다. 또한, 수광 디바이스(110)에는 기판(152) 및 공간(143)을 통하여 광이 입사한다. 기판(152)에는 가시광 및 적외광에 대한 투과성이 높은 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
화소 전극(111) 및 화소 전극(191)은 동일한 재료 및 동일한 공정으로 제작할 수 있다. 공통층(112), 공통층(114), 및 공통 전극(115)은 수광 디바이스(110)와 발광 디바이스(190)의 양쪽에 사용된다. 수광 디바이스(110)와 발광 디바이스(190)는 광전 변환층(113)과 발광층(193)의 구성이 상이한 점 이외는 모두 공통된 구성으로 할 수 있다. 이로써, 제작 공정을 크게 늘리지 않고 표시 장치(100A)에 수광 디바이스(110)를 내장시킬 수 있다.
기판(152)에서 기판(151) 측의 면에는 차광층(148)이 제공되어 있다. 차광층(148)은 수광 디바이스(110)와 중첩되는 위치 및 발광 디바이스(190)와 중첩되는 위치에 개구를 갖는다. 또한, 수광 디바이스(110)와 중첩되는 위치에는 자외광을 가리는 필터(149)가 제공되어 있다. 또한, 필터(149)를 제공하지 않는 구성으로 할 수도 있다.
트랜지스터(201), 트랜지스터(205), 및 트랜지스터(206)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 제공되며 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 하나의 층에 물 및 수소 등의 불순물이 확산되기 어려운 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이로써, 절연층을 배리어층으로서 기능시킬 수 있다. 이러한 구성으로 함으로써, 외부로부터 불순물이 트랜지스터로 확산되는 것을 효과적으로 억제할 수 있어, 표시 장치의 신뢰성을 높일 수 있다.
절연층(211), 절연층(213), 및 절연층(215)으로서는 무기 절연막을 사용하는 것이 바람직하다. 무기 절연막으로서는 예를 들어 질화 실리콘막, 산화질화 실리콘막, 산화 실리콘막, 질화산화 실리콘막, 산화 알루미늄막, 또는 질화 알루미늄막을 사용할 수 있다. 또는, 산화 하프늄막, 산화 이트륨막, 산화 지르코늄막, 산화 갈륨막, 산화 탄탈럼막, 산화 마그네슘막, 산화 란타넘막, 산화 세륨막, 또는 산화 네오디뮴막을 사용하여도 좋다. 또한, 상술한 절연막을 2개 이상 적층하여 사용하여도 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.
여기서 유기 절연막은 무기 절연막과 비교하여 불순물에 대한 배리어성이 낮은 경우가 많다. 그러므로, 유기 절연막은 표시 장치(100A)의 단부 근방에 개구를 갖는 것이 바람직하다. 이로써, 표시 장치(100A)의 단부로부터 유기 절연막을 통하여 불순물이 확산되는 것을 억제할 수 있다. 또는, 유기 절연막의 단부가 표시 장치(100A)의 단부보다 내측에 위치하도록 유기 절연막을 형성하고, 표시 장치(100A)의 단부에서 유기 절연막이 노출되지 않도록 하여도 좋다.
도 15에 도시된 영역(228)에서는 절연층(214)에 개구가 형성되어 있다. 이로써, 절연층(214)에 유기 절연막을 사용하는 경우에도 절연층(214)을 통하여 외부로부터 표시부(162)로 불순물이 확산되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 표시 장치(100A)의 신뢰성을 높일 수 있다.
트랜지스터(201), 트랜지스터(205), 및 트랜지스터(206)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 갖는다. 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 장치가 갖는 트랜지스터의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 플레이너(planar)형 트랜지스터, 스태거형 트랜지스터, 역스태거형 트랜지스터 등을 사용할 수 있다. 또한, 톱 게이트형 및 보텀 게이트형 중 어느 트랜지스터 구조로 하여도 좋다. 또는, 채널이 형성되는 반도체층의 상하에 게이트가 제공되어 있어도 좋다.
트랜지스터(201), 트랜지스터(205), 및 트랜지스터(206)에는 채널이 형성되는 반도체층을 2개의 게이트로 협지하는 구성이 적용되어 있다. 2개의 게이트를 접속시키고 이들에 동일한 신호를 공급함으로써 트랜지스터를 구동하여도 좋다. 또는, 2개의 게이트 중 한쪽에 트랜지스터의 문턱 전압을 제어하기 위한 전위를 공급하고, 다른 쪽에 구동시키기 위한 전위를 공급하여도 좋다.
트랜지스터에 사용되는 반도체 재료의 결정성에 대해서도 특별히 한정되지 않고, 비정질 반도체, 단결정 반도체, 및 단결정 이외의 결정성을 갖는 반도체(미결정 반도체, 다결정 반도체, 또는 일부에 결정 영역을 갖는 반도체) 중 어느 것을 사용하여도 좋다. 단결정 반도체 또는 결정성을 갖는 반도체를 사용하면, 트랜지스터 특성의 열화를 억제할 수 있기 때문에 바람직하다.
트랜지스터의 반도체층은 금속 산화물(산화물 반도체라고도 함)을 갖는 것이 바람직하다. 또는, 트랜지스터의 반도체층은 실리콘을 가져도 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 갖는 것이 바람직하다. 특히, M은 알루미늄, 갈륨, 이트륨, 및 주석 중에서 선택된 1종류 또는 복수 종류인 것이 바람직하다.
특히, 반도체층으로서 인듐(In), 갈륨(Ga), 및 아연(Zn)을 포함하는 산화물(IGZO라고도 표기함)을 사용하는 것이 바람직하다.
In-M-Zn 산화물을 스퍼터링법으로 성막하는 경우, 스퍼터링 타깃에서의 In의 원자수비는 M의 원자수비 이상인 것이 바람직하다. 이러한 스퍼터링 타깃의 금속 원소의 원자수비로서 In:M:Zn=1:1:1, In:M:Zn=1:1:1.2, In:M:Zn=2:1:3, In:M:Zn=3:1:2, In:M:Zn=4:2:3, In:M:Zn=4:2:4.1, In:M:Zn=5:1:6, In:M:Zn=5:1:7, In:M:Zn=5:1:8, In:M:Zn=6:1:6, In:M:Zn=5:2:5 등을 들 수 있다.
스퍼터링 타깃으로서는 다결정 산화물을 포함하는 타깃을 사용하면, 결정성을 갖는 반도체층을 형성하기 쉬워지기 때문에 바람직하다. 또한, 성막되는 반도체층의 원자수비는 상기 스퍼터링 타깃에 포함되는 금속 원소의 원자수비의 ±40%의 변동을 포함한다. 예를 들어 반도체층에 사용하는 스퍼터링 타깃의 조성이 In:Ga:Zn=4:2:4.1[원자수비]인 경우, 성막되는 반도체층의 조성은 In:Ga:Zn=4:2:3[원자수비] 근방인 경우가 있다.
또한, 원자수비 In:Ga:Zn=4:2:3 또는 그 근방이라고 기재되는 경우, In의 원자수비를 4로 하면, Ga의 원자수비가 1 이상 3 이하이고 Zn의 원자수비가 2 이상 4 이하인 경우를 포함한다. 또한, 원자수비 In:Ga:Zn=5:1:6 또는 그 근방이라고 기재되는 경우, In의 원자수비를 5로 하면, Ga의 원자수비가 0.1보다 크고 2 이하이고 Zn의 원자수비가 5 이상 7 이하인 경우를 포함한다. 또한, 원자수비 In:Ga:Zn=1:1:1 또는 그 근방이라고 기재되는 경우, In의 원자수비를 1로 하면, Ga의 원자수비가 0.1보다 크고 2 이하이고 Zn의 원자수비가 0.1보다 크고 2 이하인 경우를 포함한다.
회로(164a)가 갖는 트랜지스터 및 표시부(162)가 갖는 트랜지스터는 같은 구조이어도 좋고, 상이한 구조이어도 좋다. 회로(164a)가 갖는 복수의 트랜지스터의 구조는 모두 같아도 좋고, 2종류 이상 있어도 좋다. 마찬가지로, 표시부(162)가 갖는 복수의 트랜지스터의 구조는 모두 같아도 좋고, 2종류 이상 있어도 좋다.
기판(151) 위에서 기판(152)이 중첩되지 않은 영역에는 접속부(204)가 제공되어 있다. 접속부(204)에서는 배선(165)이 도전층(166) 및 접속층(242)을 통하여 FPC(172a)와 전기적으로 접속되어 있다. 접속부(204)의 상면에서는 화소 전극(191)과 동일한 도전막을 가공하여 얻어진 도전층(166)이 노출되어 있다. 이로써, 접속층(242)을 통하여 접속부(204)와 FPC(172a)를 전기적으로 접속할 수 있다.
기판(152) 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) 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 유리, 석영, 세라믹, 사파이어, 수지 등을 사용할 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, 및 EVA(에틸렌바이닐아세테이트) 수지 등을 들 수 있다. 특히, 에폭시 수지 등의 투습성(透濕性)이 낮은 재료가 바람직하다. 또한, 2액 혼합형 수지를 사용하여도 좋다. 또한, 접착 시트 등을 사용하여도 좋다.
접속층(242)으로서는 이방성 도전 필름(ACF: Anisotropic Conductive Film), 이방성 도전 페이스트(ACP: Anisotropic Conductive Paste) 등을 사용할 수 있다.
발광 디바이스(190)에는 톱 이미션형, 보텀 이미션형, 듀얼 이미션형 등이 있다. 본 발명의 일 형태에서는 톱 이미션형으로 하는 것이 바람직하지만, 발광 디바이스(190)의 광의 사출면과 수광 디바이스(110)의 광의 입사면을 같은 방향으로 함으로써, 다른 구성을 적용할 수도 있다.
발광 디바이스(190)는 적어도 발광층(193)을 갖는다. 발광 디바이스(190)는 발광층(193) 이외의 층으로서 정공 주입성이 높은 물질, 정공 수송성이 높은 물질, 정공 블록 재료, 전자 수송성이 높은 물질, 전자 주입성이 높은 물질, 또는 바이폴러성의 물질(전자 수송성 및 정공 수송성이 높은 물질) 등을 포함하는 층을 더 가져도 좋다. 예를 들어 공통층(112)은 정공 주입층 및 정공 수송층 중 한쪽 또는 양쪽을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어 공통층(114)은 전자 수송층 및 전자 주입층 중 한쪽 또는 양쪽을 갖는 것이 바람직하다.
공통층(112), 발광층(193), 및 공통층(114)에는 저분자계 화합물 및 고분자계 화합물 중 어느 쪽이든 사용할 수 있고, 무기 화합물을 포함하여도 좋다. 공통층(112), 발광층(193), 및 공통층(114)을 구성하는 층은 증착법(진공 증착법을 포함함), 전사법, 인쇄법, 잉크젯법, 도포법 등의 방법으로 형성할 수 있다.
발광층(193)은 발광 재료로서 퀀텀닷 등의 무기 화합물을 가져도 좋다.
수광 디바이스(110)의 광전 변환층(113)은 반도체를 포함한다. 상기 반도체로서는 실리콘 등의 무기 반도체, 또는 유기 화합물을 포함하는 유기 반도체를 사용할 수 있다. 본 실시형태에서는 광전 변환층(113)이 갖는 반도체로서 유기 반도체를 사용하는 예를 나타낸다. 유기 반도체를 사용함으로써, 발광 디바이스(190)의 발광층(193)과 수광 디바이스(110)의 광전 변환층(113)을 같은 방법(예를 들어 진공 증착법)으로 형성할 수 있어, 제조 장치를 공통화할 수 있기 때문에 바람직하다.
광전 변환층(113)이 갖는 n형 반도체의 재료로서는, 풀러렌(예를 들어 C60, C70 등) 또는 그 유도체 등의 전자 수용성의 유기 반도체 재료를 들 수 있다. 또한, 광전 변환층(113)이 갖는 p형 반도체의 재료로서는, 구리(II)프탈로사이아닌(Copper(II) phthalocyanine; CuPc), 테트라페닐다이벤조페리플란텐(Tetraphenyldibenzoperiflanthene; DBP), 아연 프탈로사이아닌(Zinc Phthalocyanine: ZnPc) 등의 전자 공여성의 유기 반도체 재료를 들 수 있다.
예를 들어 광전 변환층(113)은 n형 반도체와 p형 반도체를 공증착하여 형성할 수 있다.
트랜지스터의 게이트, 소스, 및 드레인 이외에, 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 포함하는 막을 단층 구조 또는 적층 구조로 사용할 수 있다.
또한, 투광성을 갖는 도전 재료로서는 산화 인듐, 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, 산화 아연, 갈륨을 포함하는 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 재료, 그리고 상기 금속 재료를 포함하는 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 투광성을 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, 전극 등의 도전층, 및 표시 소자가 갖는 도전층(화소 전극 또는 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.
도 16의 (A)에 표시 장치(100B)의 단면도를 도시하였다. 표시 장치(100B)는 보호층(195)을 갖는다는 점에서 표시 장치(100A)와 주로 상이하다.
수광 디바이스(110) 및 발광 디바이스(190)를 덮는 보호층(195)을 제공함으로써, 수광 디바이스(110) 및 발광 디바이스(190)로 물 등의 불순물이 확산되는 것을 억제하여, 수광 디바이스(110) 및 발광 디바이스(190)의 신뢰성을 높일 수 있다.
표시 장치(100B)의 단부 근방의 영역(228)에서, 절연층(214)의 개구를 통하여 절연층(215)과 보호층(195)이 서로 접촉하는 것이 바람직하다. 특히, 절연층(215)이 갖는 무기 절연막과 보호층(195)이 갖는 무기 절연막이 서로 접촉하는 것이 바람직하다. 이로써, 유기 절연막을 통하여 외부로부터 표시부(162)로 불순물이 확산되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 표시 장치(100B)의 신뢰성을 높일 수 있다.
도 16의 (B)에 보호층(195)이 3층 구조인 예를 도시하였다. 보호층(195)은 공통 전극(115) 위의 무기 절연층(195a)과, 무기 절연층(195a) 위의 유기 절연층(195b)과, 유기 절연층(195b) 위의 무기 절연층(195c)을 갖는다.
무기 절연층(195a)의 단부 및 무기 절연층(195c)의 단부는 유기 절연층(195b)의 단부보다 외측으로 연장되고, 이들은 서로 접촉한다. 그리고, 무기 절연층(195a)은 절연층(214)(유기 절연층)의 개구를 통하여 절연층(215)(무기 절연층)과 접촉한다. 이로써, 절연층(215)과 보호층(195)으로 수광 디바이스(110) 및 발광 디바이스(190)를 둘러쌀 수 있기 때문에, 수광 디바이스(110) 및 발광 디바이스(190)의 신뢰성을 높일 수 있다.
이와 같이, 보호층(195)은 유기 절연막과 무기 절연막의 적층 구조이어도 좋다. 이때, 유기 절연막의 단부보다 무기 절연막의 단부를 외측으로 연장시키는 것이 바람직하다.
또한, 표시 장치(100B)에서는 보호층(195)과 기판(152)이 접착층(142)에 의하여 접합되어 있다. 접착층(142)은 수광 디바이스(110) 및 발광 디바이스(190)와 각각 중첩되어 제공되어 있고, 표시 장치(100B)에는 고체 밀봉 구조가 적용되어 있다.
도 17의 (A)에 표시 장치(100C)의 단면도를 도시하였다. 표시 장치(100C)는 트랜지스터의 구조가 상이한 점 및 차광층(148)을 갖지 않는다는 점에서 표시 장치(100B)와 주로 상이하다.
표시 장치(100C)는 기판(151) 위에 트랜지스터(208), 트랜지스터(209), 및 트랜지스터(210)를 갖는다.
트랜지스터(208), 트랜지스터(209), 및 트랜지스터(210)는 게이트로서 기능하는 도전층(221), 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(211), 채널 형성 영역(231i) 및 한 쌍의 저저항 영역(231n)을 갖는 반도체층, 한 쌍의 저저항 영역(231n) 중 한쪽과 접속되는 도전층(222a), 한 쌍의 저저항 영역(231n) 중 다른 쪽과 접속되는 도전층(222b), 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(225), 게이트로서 기능하는 도전층(223), 그리고 도전층(223)을 덮는 절연층(215)을 갖는다. 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(225) 및 절연층(215)에 제공된 개구를 통하여 저저항 영역(231n)과 접속된다. 도전층(222a) 및 도전층(222b) 중 한쪽은 소스로서 기능하고, 다른 쪽은 드레인으로서 기능한다.
발광 디바이스(190)의 화소 전극(191)은 도전층(222b)을 통하여 트랜지스터(208)의 한 쌍의 저저항 영역(231n)의 한쪽과 전기적으로 접속된다.
수광 디바이스(110)의 화소 전극(111)은 도전층(222b)을 통하여 트랜지스터(209)의 한 쌍의 저저항 영역(231n)의 다른 쪽과 전기적으로 접속된다.
도 17의 (A)에는 절연층(225)이 반도체층의 상면 및 측면을 덮는 예를 도시하였다. 도 17의 (B)에는 절연층(225)이 반도체층(231)의 채널 형성 영역(231i)과 중첩되고, 저저항 영역(231n)과는 중첩되지 않는 예를 도시하였다. 예를 들어 도전층(223)을 마스크로서 사용하여 절연층(225)을 가공함으로써 도 17의 (B)에 도시된 구조를 제작할 수 있다. 도 17의 (B)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)과 접속되어 있다. 또한, 트랜지스터를 덮는 절연층(218)을 제공하여도 좋다.
도 18에 표시 장치(100D)의 단면도를 도시하였다. 표시 장치(100D)는 기판의 구성이 상이하다는 점에서 표시 장치(100C)와 주로 상이하다.
표시 장치(100D)는 기판(151) 및 기판(152)을 갖지 않고, 기판(153), 기판(154), 접착층(155), 및 절연층(212)을 갖는다.
기판(153)과 절연층(212)은 접착층(155)에 의하여 접합되어 있다. 기판(154)과 보호층(195)은 접착층(142)에 의하여 접합되어 있다.
표시 장치(100D)는 제작 기판 위에 형성된 절연층(212), 트랜지스터(208), 트랜지스터(209), 수광 디바이스(110), 및 발광 디바이스(190) 등을 기판(153) 위로 전치(轉置)함으로써 제작되는 구성이다. 기판(153) 및 기판(154)은 가요성을 갖는 것이 바람직하다. 이로써, 표시 장치(100D)에 가요성을 부여할 수 있다.
절연층(212)에는 절연층(211), 절연층(213), 및 절연층(215)에 사용할 수 있는 무기 절연막을 사용할 수 있다. 또는, 절연층(212)으로서 유기 절연막과 무기 절연막의 적층막을 사용하여도 좋다. 이때, 트랜지스터(209) 측의 막을 무기 절연막으로 하는 것이 바람직하다.
여기까지가 표시 장치의 구성예에 대한 설명이다.
본 실시형태의 표시 장치는 표시부에 수광 디바이스와 발광 디바이스를 갖고, 표시부는 화상을 표시하는 기능 및 광을 검출하는 기능의 양쪽을 갖는다. 이로써, 표시부의 외부 또는 표시 장치의 외부에 센서를 제공하는 경우와 비교하여, 전자 기기의 소형화 및 경량화를 도모할 수 있다. 또한, 표시부의 외부 또는 표시 장치의 외부에 제공하는 센서와 조합하여 더 많은 기능을 갖는 전자 기기를 실현할 수도 있다.
수광 디바이스는 광전 변환층 이외의 적어도 하나의 층을 발광 디바이스(EL 소자)와 공통된 구성으로 할 수 있다. 또한, 수광 디바이스는 광전 변환층 이외의 모든 층을 발광 디바이스(EL 소자)와 공통된 구성으로 하여도 좋다. 예를 들어 발광 디바이스의 제작 공정에 광전 변환층의 성막 공정을 추가하기만 하면, 발광 디바이스와 수광 디바이스를 동일 기판 위에 형성할 수 있다. 또한, 수광 디바이스와 발광 디바이스는 화소 전극 및 공통 전극을 동일한 재료 및 동일한 공정으로 형성할 수 있다. 또한, 수광 디바이스와 전기적으로 접속되는 회로와, 발광 디바이스와 전기적으로 접속되는 회로를 동일한 재료 및 동일한 공정으로 제작함으로써, 표시 장치의 제작 공정을 간략화할 수 있다. 이와 같이, 복잡한 공정을 갖지 않아도 수광 디바이스가 내장하고 편리성이 높은 표시 장치를 제작할 수 있다.
이하에서는 트랜지스터의 반도체층에 적용할 수 있는 금속 산화물에 대하여 설명한다.
또한, 본 명세서 등에서 질소를 갖는 금속 산화물도 금속 산화물(metal oxide)이라고 총칭하는 경우가 있다. 또한, 질소를 갖는 금속 산화물을 금속 산질화물(metal oxynitride)이라고 불러도 좋다. 예를 들어 아연 산질화물(ZnON) 등 질소를 갖는 금속 산화물을 반도체층에 사용하여도 좋다.
또한, 본 명세서 등에서 CAAC(c-axis aligned crystal) 및 CAC(Cloud-Aligned Composite)라고 기재하는 경우가 있다. CAAC는 결정 구조의 일례를 나타내고, CAC는 기능 또는 재료의 구성의 일례를 나타낸다.
예를 들어 반도체층에는 CAC(Cloud-Aligned Composite)-OS(Oxide Semiconductor)를 사용할 수 있다.
CAC-OS 또는 CAC-metal oxide는 재료의 일부에서는 도전성의 기능을 갖고, 재료의 일부에서는 절연성의 기능을 갖고, 재료 전체에서는 반도체로서의 기능을 갖는다. 또한, CAC-OS 또는 CAC-metal oxide를 트랜지스터의 반도체층에 사용하는 경우, 도전성 기능은 캐리어가 되는 전자(또는 정공)를 흘리는 기능이고, 절연성 기능은 캐리어가 되는 전자를 흘리지 않는 기능이다. 도전성 기능과 절연성 기능의 상보적인 작용에 의하여, 스위칭 기능(온/오프 기능)을 CAC-OS 또는 CAC-metal oxide에 부여할 수 있다. CAC-OS 또는 CAC-metal oxide에서, 각각의 기능을 분리시킴으로써, 양쪽의 기능을 최대한 높일 수 있다.
또한, CAC-OS 또는 CAC-metal oxide는 도전성 영역 및 절연성 영역을 갖는다. 도전성 영역은 상술한 도전성 기능을 갖고, 절연성 영역은 상술한 절연성 기능을 갖는다. 또한, 재료 내에서 도전성 영역과 절연성 영역은 나노 입자 레벨로 분리되어 있는 경우가 있다. 또한, 도전성 영역과 절연성 영역은 재료 내에 각각 편재하는 경우가 있다. 또한, 도전성 영역은 주변이 흐릿해져 클라우드상으로 연결되어 관찰되는 경우가 있다.
또한, CAC-OS 또는 CAC-metal oxide에서 도전성 영역과 절연성 영역 각각은 0.5nm 이상 10nm 이하, 바람직하게는 0.5nm 이상 3nm 이하의 크기로 재료 내에 분산되어 있는 경우가 있다.
또한, CAC-OS 또는 CAC-metal oxide는 상이한 밴드 갭을 갖는 성분으로 구성된다. 예를 들어 CAC-OS 또는 CAC-metal oxide는 절연성 영역에 기인하는 와이드 갭(wide gap)을 갖는 성분과, 도전성 영역에 기인하는 내로 갭(narrow gap)을 갖는 성분으로 구성된다. 상기 구성의 경우, 캐리어를 흘릴 때 내로 갭을 갖는 성분에서 주로 캐리어가 흐른다. 또한, 내로 갭을 갖는 성분이 와이드 갭을 갖는 성분에 상보적으로 작용함으로써 내로 갭을 갖는 성분과 연동하여 와이드 갭을 갖는 성분에도 캐리어가 흐른다. 이로써, 상기 CAC-OS 또는 CAC-metal oxide를 트랜지스터의 채널 형성 영역에 사용하는 경우, 트랜지스터의 온 상태에서 높은 전류 구동력, 즉 큰 온 전류 및 높은 전계 효과 이동도를 얻을 수 있다.
즉, CAC-OS 또는 CAC-metal oxide는 매트릭스 복합재(matrix composite) 또는 금속 매트릭스 복합재(metal matrix composite)라고 부를 수도 있다.
산화물 반도체(금속 산화물)는 단결정 산화물 반도체와 이 이외의 비단결정 산화물 반도체로 나누어진다. 비단결정 산화물 반도체로서는 예를 들어 CAAC-OS(c-axis aligned crystalline oxide semiconductor), 다결정 산화물 반도체, nc-OS(nanocrystalline oxide semiconductor), a-like OS(amorphous-like oxide semiconductor), 및 비정질 산화물 반도체 등이 있다.
CAAC-OS는 c축 배향성을 갖고, a-b면 방향에서 복수의 나노 결정이 연결되고, 변형을 갖는 결정 구조를 갖는다. 또한, 변형이란 복수의 나노 결정이 연결되는 영역에서, 격자 배열이 정렬된 영역과 격자 배열이 정렬된 다른 영역 사이에서 격자 배열의 방향이 변화된 부분을 가리킨다.
나노 결정은 육각형을 기본으로 하지만 정육각형에 한정되지 않고, 비정육각형인 경우가 있다. 또한, 오각형 및 칠각형 등의 격자 배열이 변형에 포함되는 경우가 있다. 또한, CAAC-OS에서 변형 근방에서도 명확한 결정립계(그레인 바운더리라고도 함)를 확인하는 것은 어렵다. 즉, 격자 배열의 변형에 의하여 결정립계의 형성이 억제되어 있다는 것을 알 수 있다. 이는 CAAC-OS가 a-b면 방향에서 산소 원자의 배열이 조밀하지 않거나, 금속 원소가 치환됨으로써 원자 사이의 결합 거리가 변화되는 것 등에 의하여 변형을 허용할 수 있기 때문이다.
또한, CAAC-OS는 인듐 및 산소를 갖는 층(이하, In층)과, 원소 M, 아연, 및 산소를 갖는 층(이하, (M, Zn)층)이 적층된 층상의 결정 구조(층상 구조라고도 함)를 갖는 경향이 있다. 또한, 인듐과 원소 M은 서로 치환할 수 있고, (M, Zn)층의 원소 M이 인듐과 치환된 경우, (In, M, Zn)층이라고 나타낼 수도 있다. 또한, In층의 인듐이 원소 M과 치환된 경우, (In, M)층이라고 나타낼 수도 있다.
CAAC-OS는 결정성이 높은 금속 산화물이다. 한편으로, CAAC-OS에서는 명확한 결정립계를 확인하기 어렵기 때문에, 결정립계에 기인하는 전자 이동도의 저하가 일어나기 어렵다고 할 수 있다. 또한, 금속 산화물의 결정성은 불순물의 혼입 및 결함의 생성 등으로 인하여 저하되는 경우가 있기 때문에, CAAC-OS는 불순물 및 결함(산소 결손(VO: oxygen vacancy라고도 함) 등)이 적은 금속 산화물이라고 할 수도 있다. 따라서, CAAC-OS를 갖는 금속 산화물은 물리적 성질이 안정적이다. 그러므로, CAAC-OS를 갖는 금속 산화물은 열에 강하고 신뢰성이 높다.
nc-OS는 미소한 영역(예를 들어 1nm 이상 10nm 이하의 영역, 특히 1nm 이상 3nm 이하의 영역)에서 원자 배열에 주기성을 갖는다. 또한, nc-OS에서는 상이한 나노 결정 사이에서 결정 방위에 규칙성이 보이지 않는다. 그러므로, 막 전체에서 배향성이 보이지 않는다. 따라서, nc-OS는 분석 방법에 따라서는 a-like OS 및 비정질 산화물 반도체와 구별할 수 없는 경우가 있다.
또한, 인듐과, 갈륨과, 아연을 갖는 금속 산화물의 일종인 인듐-갈륨-아연 산화물(이하, IGZO)은 상술한 나노 결정으로 함으로써 안정적인 구조를 갖는 경우가 있다. 특히, IGZO는 대기 중에서 결정 성장하기 어려운 경향이 있기 때문에, 큰 결정(여기서는 수mm의 결정 또는 수cm의 결정)으로 형성되는 경우보다 작은 결정(예를 들어 상술한 나노 결정)으로 형성되는 경우에 구조적으로 더 안정되는 경우가 있다.
a-like OS는 nc-OS와 비정질 산화물 반도체의 중간의 구조를 갖는 금속 산화물이다. a-like OS는 공동(void) 또는 저밀도 영역을 갖는다. 즉, a-like OS는 nc-OS 및 CAAC-OS와 비교하여 결정성이 낮다.
산화물 반도체(금속 산화물)는 다양한 구조를 갖고, 각각이 상이한 특성을 갖는다. 본 발명의 일 형태의 산화물 반도체는 비정질 산화물 반도체, 다결정 산화물 반도체, a-like OS, nc-OS, CAAC-OS 중 2종류 이상을 가져도 좋다.
반도체층으로서 기능하는 금속 산화물막은 불활성 가스 및 산소 가스 중 어느 한쪽 또는 양쪽을 사용한 스퍼터링법으로 성막할 수 있다. 또한, 금속 산화물막 성막 시의 산소의 유량비(산소 분압)에 특별한 한정은 없다. 다만, 전계 효과 이동도가 높은 트랜지스터를 얻는 경우에는 금속 산화물막 성막 시의 산소의 유량비(산소 분압)는 0% 이상 30% 이하인 것이 바람직하고, 5% 이상 30% 이하인 것이 더 바람직하고, 7% 이상 15% 이하인 것이 더욱 바람직하다.
금속 산화물의 에너지 갭은 2eV 이상인 것이 바람직하고, 2.5eV 이상인 것이 더 바람직하고, 3eV 이상인 것이 더욱 바람직하다. 이와 같이, 에너지 갭이 넓은 금속 산화물을 사용함으로써 트랜지스터의 오프 전류를 저감할 수 있다.
상기 금속 산화물을 사용한 트랜지스터는 수yA/μm(채널 폭 1μm당 전류값)로 매우 낮은 오프 전류 특성을 나타낼 수 있다. 또한, 금속 산화물을 사용한 트랜지스터는 충격 이온화, 애벌란시(avalanche) 항복, 및 단채널 효과 등이 발생하지 않는다는 등 Si을 사용한 트랜지스터와는 상이한 특징을 갖기 때문에, 신뢰성이 높은 회로를 형성할 수 있다. 또한, Si을 사용한 트랜지스터에서 문제가 되는 결정성의 불균일로 인한 전기 특성의 편차도 금속 산화물을 사용한 트랜지스터에서는 일어나기 어렵다.
금속 산화물막 성막 시의 기판 온도는 350℃ 이하인 것이 바람직하고, 실온 이상 200℃ 이하인 것이 더 바람직하고, 실온 이상 130℃ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 금속 산화물막 성막 시의 기판 온도가 실온이면 생산성을 높일 수 있어 바람직하다.
금속 산화물막은 스퍼터링법, PLD법, PECVD법, 열 CVD법, MOCVD법, ALD법, 진공 증착법 등에 의하여 형성할 수 있다.
여기까지가 금속 산화물에 대한 설명이다.
본 실시형태는 적어도 그 일부를 본 명세서에 기재되는 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치가 갖는 화소의 회로에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치에서의 화소는 부화소(11), 부화소(12), 및 부화소(13)를 갖는다. 부화소(11)의 화소 회로는 가시광을 발하는 표시 디바이스를 갖는다. 부화소(12)의 화소 회로는 적외광을 발하는 발광 디바이스를 갖는다. 부화소(13)의 화소 회로는 수광 디바이스를 갖는다.
도 19의 (A)에 부화소(11) 및 부화소(12)에 사용할 수 있는 화소 회로(PIX1)의 일례를 나타내었다. 화소 회로(PIX1)는 발광 디바이스(EL1), 트랜지스터(M1), 트랜지스터(M2), 트랜지스터(M3), 및 용량 소자(C1)를 갖는다. 여기서는 발광 디바이스(EL1)로서 발광 다이오드를 사용한 예를 나타내었다. 발광 디바이스(EL1)에는 가시광을 발하는 유기 EL 소자 또는 적외광을 발하는 유기 EL 소자를 사용하는 것이 바람직하다.
트랜지스터(M1)는 게이트가 배선(G1)과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 한쪽이 배선(S1)과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 용량 소자(C1)의 한쪽 전극 및 트랜지스터(M2)의 게이트와 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M2)의 소스 및 드레인 중 한쪽은 배선(V2)과 전기적으로 접속되고, 다른 쪽은 발광 디바이스(EL1)의 애노드, 그리고 트랜지스터(M3)의 소스 및 드레인 중 한쪽과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M3)는 게이트가 배선(G2)과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 배선(V0)과 전기적으로 접속된다. 발광 디바이스(EL1)의 캐소드는 배선(V1)과 전기적으로 접속된다.
배선(V1) 및 배선(V2)에는 각각 정전위가 공급된다. 발광 디바이스(EL1)의 애노드 측을 고전위로 하고 캐소드 측을 저전위로 함으로써 발광을 수행할 수 있다. 트랜지스터(M1)는 배선(G1)에 공급되는 신호에 의하여 제어되고, 화소 회로(PIX1)의 선택 상태를 제어하기 위한 선택 트랜지스터로서 기능한다. 또한, 트랜지스터(M2)는 게이트에 공급되는 전위에 따라 발광 디바이스(EL1)를 흐르는 전류를 제어하는 구동 트랜지스터로서 기능한다.
트랜지스터(M1)가 도통 상태일 때, 배선(S1)에 공급되는 전위가 트랜지스터(M2)의 게이트에 공급되고, 그 전위에 따라 발광 디바이스(EL1)의 발광 휘도를 제어할 수 있다. 트랜지스터(M3)는 배선(G2)에 공급되는 신호에 의하여 제어된다. 이로써, 트랜지스터(M3)와 발광 디바이스(EL1) 사이의 전위를 배선(V0)으로부터 공급되는 일정한 전위로 리셋할 수 있어, 트랜지스터(M2)의 소스 전위를 안정화시킨 상태로 트랜지스터(M2)의 게이트에 전위를 기록할 수 있다.
도 19의 (B)에 화소 회로(PIX1)와는 상이한 화소 회로(PIX2)의 일례를 나타내었다. 화소 회로(PIX2)는 승압 기능을 갖는다. 화소 회로(PIX2)는 발광 디바이스(EL2), 트랜지스터(M4), 트랜지스터(M5), 트랜지스터(M6), 트랜지스터(M7), 용량 소자(C2), 및 용량 소자(C3)를 갖는다. 여기서는 발광 디바이스(EL2)로서 발광 다이오드를 사용한 예를 나타내었다. 화소 회로(PIX2)를 화소(10)가 갖는 모든 부화소(11)(부화소(11R), 부화소(11G), 부화소(11B)) 및 부화소(12)에 사용할 수 있다. 또한, 부화소(11R), 부화소(11G), 부화소(11B) 중 어느 하나 또는 2개에 화소 회로(PIX2)를 사용하여도 좋다.
트랜지스터(M4)는 게이트가 배선(G1)과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 한쪽이 배선(S4)과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 용량 소자(C2)의 한쪽 전극, 용량 소자(C3)의 한쪽 전극, 및 트랜지스터(M6)의 게이트와 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M5)는 게이트가 배선(G3)과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 한쪽이 배선(S5)과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 용량 소자(C3)의 다른 쪽 전극과 전기적으로 접속된다.
트랜지스터(M6)의 소스 및 드레인 중 한쪽은 배선(V2)과 전기적으로 접속되고, 다른 쪽은 발광 디바이스(EL2)의 애노드 및 트랜지스터(M7)의 소스 및 드레인 중 한쪽과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M7)는 게이트가 배선(G2)과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 배선(V0)과 전기적으로 접속된다. 발광 디바이스(EL2)의 캐소드는 배선(V1)과 전기적으로 접속된다.
트랜지스터(M4)는 배선(G1)에 공급되는 신호에 의하여 제어되고, 트랜지스터(M5)는 배선(G3)에 공급되는 신호에 의하여 제어된다. 트랜지스터(M6)는 게이트에 공급되는 전위에 따라 발광 디바이스(EL2)를 흐르는 전류를 제어하는 구동 트랜지스터로서 기능한다.
트랜지스터(M6)의 게이트에 공급된 전위에 따라 발광 디바이스(EL2)의 발광 휘도를 제어할 수 있다. 트랜지스터(M7)는 배선(G2)에 공급되는 신호에 의하여 제어된다. 트랜지스터(M6)와 발광 디바이스(EL2) 사이의 전위를 배선(V0)으로부터 공급되는 일정한 전위로 리셋할 수 있어, 트랜지스터(M6)의 소스 전위를 안정화시킨 상태로 트랜지스터(M6)의 게이트에 전위를 기록할 수 있다. 또한, 배선(V0)으로부터 공급되는 전위를 배선(V1)과 같은 전위 또는 배선(V1)보다 낮은 전위로 함으로써 발광 디바이스(EL2)의 발광을 억제할 수 있다.
이하에서 화소 회로(PIX2)가 갖는 승압 기능에 대하여 설명한다.
우선, 트랜지스터(M6)의 게이트에 트랜지스터(M4)를 통하여 배선(S4)의 전위 'D1'을 공급하고, 이와 겹치는 타이밍으로 용량 소자(C3)의 다른 쪽 전극에 트랜지스터(M5)를 통하여 기준 전위 'Vref'를 공급한다. 이때, 용량 소자(C3)에는 'D1-Vref'가 유지된다. 다음으로, 트랜지스터(M6)의 게이트를 플로팅으로 하고, 트랜지스터(M5)를 통하여 용량 소자(C3)의 다른 쪽 전극에 배선(S5)의 전위 'D2'를 공급한다. 여기서 전위 'D2'는 가산용 전위이다.
이때, 용량 소자(C3)의 용량값을 C3으로, 용량 소자(C2)의 용량값을 C2로, 트랜지스터(M6)의 게이트의 용량값을 CM6으로 하면, 트랜지스터(M6)의 게이트의 전위는 D1+(C3/(C3+C2+CM6))×(D2-Vref))가 된다. 여기서 C3의 값이 C2+CM6의 값보다 충분히 큰 경우를 상정하면, C3/(C3+C2+CM6)은 1에 근사한다. 따라서, 트랜지스터(M6)의 게이트의 전위는 'D1+(D2-Vref)'에 근사한다고 할 수 있다. 그리고, D1=D2이며 Vref=0이면, 'D1+(D2-Vref))'='2D1'이 된다.
즉, 회로를 적절히 설계하면, 배선(S4) 또는 배선(S5)으로부터 입력할 수 있는 전위의 약 2배의 전위를 트랜지스터(M6)의 게이트에 공급할 수 있게 된다.
상기 작용에 의하여, 범용 드라이버 IC를 사용하여도 높은 전압을 생성할 수 있다. 따라서, 입력하는 전압을 낮출 수 있어 소비 전력을 저감시킬 수 있다.
또한, 화소 회로(PIX2)는 도 19의 (C)에 나타낸 구성이어도 좋다. 도 19의 (C)에 나타낸 화소 회로(PIX2)는 트랜지스터(M8)를 갖는 점에서 도 19의 (B)에 나타낸 화소 회로(PIX2)와 상이하다. 트랜지스터(M8)의 게이트는 배선(G1)과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 한쪽은 트랜지스터(M5)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽 및 용량 소자(C3)의 다른 쪽 전극과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽은 배선(V0)과 전기적으로 접속된다. 또한, 트랜지스터(M5)의 소스 및 드레인 중 한쪽은 배선(S4)과 접속된다.
도 19의 (B)에 나타낸 화소 회로(PIX2)에서는, 상술한 바와 같이 트랜지스터(M5)를 통하여 기준 전위 및 가산용 전위를 용량 소자(C3)의 다른 쪽 전극에 공급하는 동작이 수행된다. 이 경우, 배선(S4)과 배선(S5)의 2개의 배선이 필요하고, 배선(S5)에서는 기준 전위와 가산용 전위를 번갈아 재기록할 필요가 있다.
도 19의 (C)에 나타낸 화소 회로(PIX2)에서는 트랜지스터(M8)는 많아지지만, 기준 전위를 공급하는 전용 경로가 제공되기 때문에 배선(S5)을 삭감할 수 있다. 또한, 트랜지스터(M8)의 게이트는 배선(G1)과 접속될 수 있고, 기준 전위를 공급하는 배선에는 배선(V0)을 사용할 수 있기 때문에, 트랜지스터(M8)와 접속되는 배선은 증가하지 않는다. 또한, 하나의 배선으로 기준 전위와 가산용 전위를 번갈아 재기록하지 않기 때문에 낮은 소비 전력으로 고속 동작이 가능하다.
또한, 도 19의 (B), (C)에서는 기준 전위 'Vref'로서 'D1'의 반전 전위 'D1B'를 사용하여도 좋다. 이 경우에는, 배선(S4) 또는 배선(S5)으로부터 입력할 수 있는 전위의 약 3배의 전위를 트랜지스터(M6)의 게이트에 공급할 수 있게 된다. 또한, 반전 전위란, 어떤 기준 전위와의 차이의 절댓값이 같고(또는 실질적으로 같고), 원래 전위와는 상이한 전위를 의미한다. 원래 전위를 'D1'로, 반전 전위를 'D1B'로, 기준 전위를 V0으로 하였을 때 V0=(D1+D1B)/2의 관계이면 좋다.
본 실시형태의 표시 장치에서는 발광 디바이스를 펄스상으로 발광시킴으로써 화상을 표시하여도 좋다. 발광 디바이스의 구동 시간을 단축함으로써 표시 장치의 소비 전력 저감 및 발열의 억제를 도모할 수 있다. 특히, 유기 EL 소자는 주파수 특성이 우수하기 때문에 적합하다. 주파수는 예를 들어 1kHz 이상 100MHz 이하로 할 수 있다.
도 19의 (D)에 부화소(13)의 화소 회로(PIX3)의 일례를 나타내었다. 화소 회로(PIX3)는 수광 디바이스(PD), 트랜지스터(M9), 트랜지스터(M10), 트랜지스터(M11), 트랜지스터(M12), 및 용량 소자(C4)를 갖는다. 여기서는 수광 디바이스(PD)로서 포토다이오드를 사용한 예를 나타내었다.
수광 디바이스(PD)는 캐소드가 배선(V1)과 전기적으로 접속되고, 애노드가 트랜지스터(M9)의 소스 및 드레인 중 한쪽과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M9)는 게이트가 배선(G4)과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 용량 소자(C4)의 한쪽 전극, 트랜지스터(M10)의 소스 및 드레인 중 한쪽, 그리고 트랜지스터(M11)의 게이트와 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M10)는 게이트가 배선(G5)과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 배선(V3)과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M11)는 소스 및 드레인 중 한쪽이 배선(V4)과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 트랜지스터(M12)의 소스 및 드레인 중 한쪽과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M12)는 게이트가 배선(G6)과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 배선(OUT)과 전기적으로 접속된다.
배선(V1), 배선(V3), 및 배선(V4)에는 각각 정전위가 공급된다. 수광 디바이스(PD)를 역바이어스로 구동시키는 경우에는, 배선(V3)에 배선(V1)의 전위보다 낮은 전위를 공급한다. 트랜지스터(M10)는 배선(G5)에 공급되는 신호에 의하여 제어되고, 트랜지스터(M11)의 게이트와 접속되는 노드의 전위를 배선(V3)에 공급되는 전위로 리셋하는 기능을 갖는다. 트랜지스터(M9)는 배선(G4)에 공급되는 신호에 의하여 제어되고, 수광 디바이스(PD)를 흐르는 전류에 따라 상기 노드의 전위가 변화되는 타이밍을 제어하는 기능을 갖는다. 트랜지스터(M11)는 상기 노드의 전위에 따른 출력을 수행하는 증폭 트랜지스터로서 기능한다. 트랜지스터(M12)는 배선(G6)에 공급되는 신호에 의하여 제어되고, 상기 노드의 전위에 따른 출력을 배선(OUT)과 접속되는 외부 회로에 의하여 판독하기 위한 선택 트랜지스터로서 기능한다.
여기서 화소 회로(PIX1) 내지 화소 회로(PIX3)가 갖는 트랜지스터(M1) 내지 트랜지스터(M12)에는 각각, 채널이 형성되는 반도체층에 금속 산화물(산화물 반도체)을 사용한 트랜지스터를 적용하는 것이 바람직하다.
실리콘보다 밴드 갭이 넓고 캐리어 밀도가 작은 금속 산화물을 사용한 트랜지스터는 매우 작은 오프 전류를 실현할 수 있다. 오프 전류가 작기 때문에, 트랜지스터와 직렬로 접속된 용량 소자에 축적된 전하를 장기간에 걸쳐 유지할 수 있다.
그러므로, 특히 용량 소자(C1), 용량 소자(C2), 용량 소자(C3), 또는 용량 소자(C4)에 소스 및 드레인 중 한쪽 또는 다른 쪽이 접속되는 트랜지스터(M1), 트랜지스터(M4), 트랜지스터(M5), 트랜지스터(M8), 트랜지스터(M9), 및 트랜지스터(M10)에는, 산화물 반도체가 적용된 트랜지스터를 사용하는 것이 바람직하다. 부화소(13)에 산화물 반도체가 적용된 트랜지스터를 사용함으로써, 회로 구성 및 동작 방법을 복잡하게 하지 않고, 모든 화소에서 동시에 전하의 축적 동작을 수행하는 글로벌 셔터 방식을 적용할 수 있다.
또한, 이들 이외의 트랜지스터도 마찬가지로, 산화물 반도체를 적용한 트랜지스터를 사용함으로써 제작 비용을 절감할 수 있다.
또한, 트랜지스터(M1) 내지 트랜지스터(M12)로서 채널이 형성되는 반도체에 실리콘을 적용한 트랜지스터를 사용할 수도 있다. 특히, 단결정 실리콘 또는 다결정 실리콘 등 결정성이 높은 실리콘을 사용함으로써, 높은 전계 효과 이동도를 실현할 수 있고, 더 고속으로 동작할 수 있어 바람직하다.
또한, 트랜지스터(M1) 내지 트랜지스터(M12) 중 하나 이상에 산화물 반도체를 적용한 트랜지스터를 사용하고, 이 이외에 실리콘을 적용한 트랜지스터를 사용하는 구성으로 하여도 좋다. 데이터를 유지하는 노드와 접속되는 트랜지스터에 산화물 반도체를 적용한 트랜지스터를 사용함으로써, 상기 노드에서 데이터를 장시간 유지할 수 있게 된다. 따라서, 데이터의 기록 횟수 등을 삭감할 수 있어, 표시 장치를 저소비 전력화할 수 있다.
또한, 도 19의 (A) 내지 (D)에서는 n채널형 트랜지스터를 사용한 예를 도시하였지만, p채널형 트랜지스터를 사용할 수도 있다.
화소 회로(PIX1)가 갖는 트랜지스터, 화소 회로(PIX2)가 갖는 트랜지스터, 및 화소 회로(PIX3)가 갖는 트랜지스터는 동일 기판 위에 나란히 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 화소 회로(PIX1) 내지 화소 회로(PIX3)와 접속되는 배선 중, 도 19의 (A) 내지 (D)에서 공통된 부호로 나타낸 배선은 공통 배선으로 하여도 좋다.
또한, 수광 디바이스(PD), 발광 디바이스(EL1), 또는 발광 디바이스(EL2)와 중첩되는 위치에, 트랜지스터 및 용량 소자 중 한쪽 또는 양쪽을 갖는 층을 하나 또는 복수로 제공하는 것이 바람직하다. 이로써, 각 화소 회로의 실효적인 점유 면적을 작게 할 수 있고, 고정세(高精細)의 수광부 또는 표시부를 실현할 수 있다.
도 20은 화소(10)에 포함되는 부화소(11)(부화소(11R), 부화소(11G), 부화소(11B)), 부화소(12), 부화소(13)의 회로도의 예를 나타낸 것이다. 배선(G1) 및 배선(G2)은 게이트 드라이버(도 5, 회로(16))와 전기적으로 접속될 수 있다. 또한, 배선(G3) 내지 배선(G5)은 행 드라이버(도 5, 회로(18))와 전기적으로 접속될 수 있다. 배선(S1) 내지 배선(S4)은 소스 드라이버(도 5, 회로(15))와 전기적으로 접속될 수 있다. 배선(OUT)은 열 드라이버(도 5, 회로(17)) 및 판독 회로(도 5, 회로(19))와 전기적으로 접속될 수 있다.
배선(V0) 내지 배선(V4)에는 정전위를 공급하는 전원 회로를 전기적으로 접속할 수 있고, 배선(V0), 배선(V1), 배선(V3)에는 저전위를 공급하고 배선(V2), 배선(V4)에는 고전위를 공급할 수 있다. 이때, 배선(V3)에는 배선(V1)에 공급되는 전위보다 낮은 전위를 공급할 수 있다.
또한, 도 21에 나타낸 바와 같이, 부화소(13)의 수광 디바이스(PD)의 애노드를 배선(V1)과 전기적으로 접속하고, 트랜지스터(M10)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽을 배선(V3)과 전기적으로 접속하는 구성으로 하여도 좋다. 이때, 배선(V3)은 배선(V1)에 공급되는 전위보다 높은 전위를 공급할 수 있다.
본 발명의 일 형태에서는 부화소(11), 부화소(12), 부화소(13)에서 전원선 등을 공유할 수 있다.
본 실시형태는 적어도 그 일부를 본 명세서에 기재된 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
C1: 용량 소자, C2: 용량 소자, C3: 용량 소자, C4: 용량 소자, G1: 배선, G2: 배선, G3: 배선, G4: 배선, G5: 배선, G6: 배선, M1: 트랜지스터, M2: 트랜지스터, M3: 트랜지스터, M4: 트랜지스터, M5: 트랜지스터, M6: 트랜지스터, M7: 트랜지스터, M8: 트랜지스터, M9: 트랜지스터, M10: 트랜지스터, M11: 트랜지스터, M12: 트랜지스터, P1: 화상, P2: 화상, P3: 화상, PIX1: 화소 회로, PIX2: 화소 회로, PIX3: 화소 회로, S1: 배선, S4: 배선, S5: 배선, V0: 배선, V1: 배선, V2: 배선, V3: 배선, V4: 배선, 10: 화소, 11: 부화소, 11B: 부화소, 11G: 부화소, 11R: 부화소, 11W: 부화소, 12: 부화소, 12E: 광원, 13: 부화소, 14: 화소 어레이, 15: 회로, 16: 회로, 17: 회로, 18: 회로, 19: 회로, 21: 광, 22: 광, 23: 광, 23a: 광, 23b: 반사광, 23c: 광, 23d: 반사광, 30: 전자 기기, 31: 표시 장치, 41: 트랜지스터, 42: 트랜지스터, 50A: 표시 장치, 50B: 표시 장치, 50C: 표시 장치, 50D: 표시 장치, 50E: 표시 장치, 61: 표시부, 62: 하우징, 63: 카메라, 64: 광 센서, 65: 전원 버튼, 66: 버튼, 67: 스피커, 68: 마이크로폰, 69: 광원, 71: 아이콘, 72: 포인터, 81: 지시 물체, 82: 광원, 83: 그림자, 84: 색이 짙은 부분, 87: 센서, 90: 영역, 91: 영역, 92: 암부, 93: 명부, 95: 영역, 96: 영역, 97: 명부, 98: 암부, 100A: 표시 장치, 100B: 표시 장치, 100C: 표시 장치, 100D: 표시 장치, 110: 수광 디바이스, 111: 화소 전극, 112: 공통층, 113: 광전 변환층, 114: 공통층, 115: 공통 전극, 142: 접착층, 143: 공간, 148: 차광층, 149: 필터, 151: 기판, 152: 기판, 153: 기판, 154: 기판, 155: 접착층, 162: 표시부, 164a: 회로, 164b: 회로, 165: 배선, 165a: 배선, 165b: 배선, 166: 도전층, 172a: FPC, 172b: FPC, 173a: IC, 173b: IC, 180: 표시 디바이스, 182: 버퍼층, 183: 발광층, 184: 버퍼층, 190: 발광 디바이스, 191: 화소 전극, 192: 버퍼층, 193: 발광층, 194: 버퍼층, 195: 보호층, 195a: 무기 절연층, 195b: 유기 절연층, 195c: 무기 절연층, 201: 트랜지스터, 204: 접속부, 205: 트랜지스터, 206: 트랜지스터, 208: 트랜지스터, 209: 트랜지스터, 210: 트랜지스터, 211: 절연층, 212: 절연층, 213: 절연층, 214: 절연층, 215: 절연층, 216: 격벽, 217: 격벽, 218: 절연층, 221: 도전층, 222a: 도전층, 222b: 도전층, 223: 도전층, 225: 절연층, 228: 영역, 231: 반도체층, 231i: 채널 형성 영역, 231n: 저저항 영역, 242: 접속층

Claims (13)

  1. 표시부에 발광 디바이스 및 수광 디바이스가 각각 복수로 제공된 표시 장치로서,
    지시 물체가 상기 표시부 위에 있는 경우, 상기 발광 디바이스는 광을 조사하지 않고, 상기 지시 물체로 가려져 감쇠된 광을 상기 수광 디바이스로 검출하여 상기 지시 물체의 지시 위치를 인식하는 제 1 기능과,
    상기 발광 디바이스로부터 광을 조사하고, 상기 지시 물체에서 반사된 광을 상기 수광 디바이스로 검출하여 상기 지시 물체의 지시 위치를 인식하는 제 2 기능을 갖는, 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 디바이스가 광을 조사하지 않는 경우, 상기 수광 디바이스로 검출된 광의 강도에 따라 상기 제 1 기능과 상기 제 2 기능을 전환하여 동작시키는, 표시 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 발광 디바이스로부터 조사되는 광은 적외광인, 표시 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 기능에서 제 1 강도 이상의 광을 검출한 상기 수광 디바이스가 제공된 제 1 영역으로 둘러싸이고, 상기 제 1 강도보다 작은 강도의 광을 검출한 상기 수광 디바이스가 제공된 제 2 영역 및 그 근방을 상기 지시 물체의 지시 위치로서 인식하는, 표시 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 기능에서 제 2 강도 이하의 광을 검출한 상기 수광 디바이스가 제공된 제 3 영역으로 둘러싸이고, 상기 제 2 강도보다 큰 강도의 광을 검출한 상기 수광 디바이스가 제공된 제 4 영역 및 그 근방을 상기 지시 물체의 지시 위치로서 인식하는, 표시 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수광 디바이스는 광전 변환층을 갖고, 상기 광전 변환층에 유기 화합물을 갖는, 표시 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표시부는 표시 디바이스를 갖고,
    상기 표시 디바이스는 적색, 녹색, 청색, 및 백색 중 어느 색의 광을 발하는, 표시 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 기능에서 상기 수광 디바이스에 의한 광의 검출 동작은 상기 표시 디바이스가 발광 동작을 수행하지 않을 때에 수행되는, 표시 장치.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 표시 디바이스 및 상기 수광 디바이스는 다이오드의 구성을 갖고,
    상기 표시 디바이스의 캐소드와 상기 수광 디바이스의 애노드는 전기적으로 접속되어 있는, 표시 장치.
  10. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 표시 디바이스 및 상기 수광 디바이스는 다이오드의 구성을 갖고,
    상기 표시 디바이스의 캐소드와 상기 수광 디바이스의 캐소드는 전기적으로 접속되어 있는, 표시 장치.
  11. 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표시 디바이스 및 상기 수광 디바이스는 복수의 트랜지스터와 전기적으로 접속되고,
    상기 복수의 트랜지스터 중 하나 이상은 채널 형성 영역에 금속 산화물을 갖고, 상기 금속 산화물은 In과, Zn과, M(M은 Al, Ti, Ga, Ge, Sn, Y, Zr, La, Ce, Nd, 또는 Hf)을 갖는, 표시 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지시 물체가 상기 표시부와 접촉되지 않는 위치에 있어도 상기 지시 위치를 인식할 수 있는, 표시 장치.
  13. 전자 기기로서,
    제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 기재된 표시 장치와, 광 센서를 갖고,
    상기 광 센서로 검출한 광의 강도에 따라 지시 물체의 지시 위치를 검출하는 동작을 전환하는, 전자 기기.
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