KR20230065238A - 표시 장치, 표시 모듈, 및 전자 기기 - Google Patents

표시 장치, 표시 모듈, 및 전자 기기 Download PDF

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슌페이 야마자키
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신고 에구치
다이스케 구보타
고지 구스노키
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

터치 검출 기능과 지문 또는 정맥 형상의 촬상 기능을 가지는 표시 장치를 제공한다. 표시 장치는 제 1 기판, 제 1 발광 소자, 제 2 발광 소자, 수광 소자, 차광층, 제 1 수지층, 제 2 수지층을 가진다. 제 1 발광 소자와 수광 소자는 제 1 기판 위에 나란히 배치되고, 제 1 수지층은 제 1 발광 소자 및 수광 소자 위에 제공된다. 차광층은 제 1 수지층 위에 제공되고, 제 2 발광 소자는 차광층 위에 제공된다. 제 2 수지층은 제 2 발광 소자 위에 제공된다. 제 1 발광 소자는 가시광을 위쪽으로 방출하고, 제 2 발광 소자는 비가시광을 위쪽으로 방출한다. 수광 소자는 가시광 및 비가시광에 감도를 가지는 광전 변환 소자이다. 평면에서 보았을 때, 차광층은 제 1 발광 소자와 수광 소자 사이에 위치하는 부분을 가지고, 제 2 발광 소자는 차광층과 중첩되며, 차광층의 윤곽보다 내측에 위치한다.

Description

표시 장치, 표시 모듈, 및 전자 기기
본 발명의 일 형태는 표시 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 형태는 촬상 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 형태는 터치 패널에 관한 것이다.
또한 본 발명의 일 형태는 상기 기술분야에 한정되지 않는다. 본 명세서 등에 개시(開示)되는 본 발명의 일 형태의 기술분야로서는 반도체 장치, 표시 장치, 발광 장치, 축전 장치, 기억 장치, 전자 기기, 조명 장치, 입력 장치, 입출력 장치, 이들의 구동 방법, 또는 이들의 제조 방법을 일례로서 들 수 있다. 반도체 장치는 반도체 특성을 이용함으로써 기능할 수 있는 장치 전반을 가리킨다.
근년 스마트폰 등의 휴대 전화, 태블릿형 정보 단말기, 노트북형 PC(퍼스널 컴퓨터) 등의 정보 단말 기기가 널리 보급되고 있다. 이와 같은 정보 단말 기기는 흔히 개인 정보 등이 포함되고, 부정 이용을 방지하기 위한 다양한 인증 기술이 개발되고 있다.
예를 들어 특허문헌 1에는 푸시 버튼 스위치부에 지문 센서를 가지는 전자 기기가 개시되어 있다.
미국 특허출원공개공보 US2014/0056493호
휴대 정보 단말 기기로서 기능하는 전자 기기에 지문 인증 등의 인증 기능을 부가하는 경우, 지문을 촬상하기 위한 모듈을 전자 기기에 실장할 필요가 있다. 그러므로 부품 점수의 증가에 따라 전자 기기의 비용이 증대된다.
본 발명의 일 형태는 인증 기능을 가지는 전자 기기의 비용을 저감하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는 전자 기기의 부품 점수를 삭감하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는 지문 또는 정맥 형상 등을 촬상할 수 있는 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는 터치 검출 기능과 지문 또는 정맥 형상의 촬상 기능의 양쪽을 가지는 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는 생체 인증 기능을 가지며, 화면 점유율이 높은 전자 기기를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는 가시광과 적외광의 양쪽을 방출할 수 있는 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는 가시광과 적외광의 양쪽을 광원으로서 사용하여 촬상을 수행할 수 있는 촬상 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다.
본 발명의 일 형태는 신규 구성을 가지는 표시 장치, 촬상 장치, 또는 전자 기기 등을 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 선행기술의 문제점들 중 적어도 하나를 적어도 경감하는 것을 과제 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 외의 과제는 명세서, 도면, 및 청구항 등의 기재로부터 추출될 수 있다.
또한 본 발명의 일 형태는 제 1 기판과, 제 1 발광 소자와, 제 2 발광 소자와, 수광 소자와, 차광층과, 제 1 수지층과, 제 2 수지층을 가지는 표시 장치이다. 제 1 발광 소자와 수광 소자는 제 1 기판 위에 나란히 배치된다. 제 1 수지층은 제 1 발광 소자 및 수광 소자 위에 제공된다. 차광층은 제 1 수지층 위에 제공된다. 제 2 발광 소자는 차광층 위에 제공된다. 제 2 수지층은 제 2 발광 소자 위에 제공된다. 제 1 발광 소자는 가시광을 위쪽으로 방출하는 기능을 가진다. 제 2 발광 소자는 비가시광을 위쪽으로 방출하는 기능을 가진다. 수광 소자는 가시광 및 비가시광에 감도를 가지는 광전 변환 소자이다. 평면에서 보았을 때, 차광층은 제 1 발광 소자와 수광 소자 사이에 위치하는 부분을 가진다. 또한 평면에서 보았을 때, 제 2 발광 소자는 차광층과 중첩되며, 차광층의 윤곽보다 내측에 위치한다.
또한 상기에서, 비가시광은 750nm 이상 900nm 이하의 파장 영역에 강도를 가지는 광인 것이 바람직하다.
또한 상기 중 어느 형태에 있어서 보호층을 더 가지는 것이 바람직하다. 이때 보호층은 무기 절연 재료를 포함하며, 제 1 발광 소자 및 수광 소자와 제 1 수지층 사이에 위치하는 것이 바람직하다.
또한 상기 중 어느 형태에 있어서 제 1 발광 소자는 제 1 화소 전극, 제 1 발광층, 및 제 1 전극을 가지는 것이 바람직하다. 또한 수광 소자는 제 2 화소 전극, 활성층, 및 제 1 전극을 가지는 것이 바람직하다. 이때, 제 1 발광층과 활성층은 각각 서로 다른 유기 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 또한 제 1 전극은 제 1 발광층을 개재(介在)하여 제 1 화소 전극과 중첩되는 부분과, 활성층을 개재하여 제 2 화소 전극과 중첩되는 부분을 가지는 것이 바람직하다. 또한 제 1 화소 전극과 제 2 화소 전극은 동일한 도전 재료를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 상기 중 어느 형태에 있어서, 제 2 발광 소자는 제 3 화소 전극, 제 2 발광층, 및 제 2 전극을 가지는 것이 바람직하다. 이때 제 2 전극은 비가시광에 대하여 투광성을 가지는 것이 바람직하다. 또한 평면에서 보았을 때, 제 2 전극은 차광층의 윤곽보다 내측에 위치하는 것이 바람직하다.
또는 상기 제 2 전극은 가시광 및 비가시광에 대하여 투광성을 가지는 것이 바람직하다. 또한 평면에서 보았을 때, 제 2 전극은 제 2 발광층 및 제 3 화소 전극을 개재하여 차광층과 중첩되는 부분과, 제 1 발광 소자와 중첩되는 부분과, 수광 소자와 중첩되는 부분을 가지는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 다른 일 형태는 상기 중 어느 형태의 표시 장치와, 커넥터 또는 집적 회로를 가지는 표시 모듈이다.
또한 본 발명의 다른 일 형태는 상기 표시 모듈과, 안테나, 배터리, 하우징, 카메라, 스피커, 마이크로폰, 터치 센서, 및 조작 버튼 중 적어도 하나를 가지는 전자 기기이다. 또한 전자 기기는 제 1 발광 소자로부터 가시광을 방출하였을 때의 제 1 반사광을 수광 소자로 수광하는 제 1 촬상 기능과, 제 2 발광 소자로부터 비가시광을 방출하였을 때의 제 2 반사광을 수광 소자로 수광하는 제 2 촬상 기능을 가지는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 형태에 따르면 인증 기능을 가지는 전자 기기의 비용을 절감할 수 있다. 또는 전자 기기의 부품 점수를 삭감할 수 있다. 또는 지문 또는 정맥 형상 등을 촬상할 수 있는 표시 장치를 제공할 수 있다. 또는 터치 검출 기능과 지문 또는 정맥 형상의 촬상 기능의 양쪽을 가지는 표시 장치를 제공할 수 있다. 또는 생체 인증 기능을 가지며 화면 점유율이 높은 전자 기기를 제공할 수 있다. 또는 가시광과 적외광의 양쪽을 방출할 수 있는 표시 장치 등을 제공할 수 있다. 또는 가시광과 적외광의 양쪽을 광원으로서 사용하여 촬상을 수행할 수 있는 촬상 장치 등을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 형태에 따르면 신규 구성을 가지는 표시 장치, 촬상 장치, 또는 전자 기기 등을 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 따르면 선행 기술의 문제점들 중 적어도 하나를 적어도 경감할 수 있다.
또한 이들 효과의 기재는 다른 효과의 존재를 방해하는 것은 아니다. 또한 본 발명의 일 형태는 이들 효과 모두를 반드시 가질 필요는 없다. 또한 이들 외의 효과는 명세서, 도면, 및 청구항 등의 기재로부터 추출될 수 있다.
도 1의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 2의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 3의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 4의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 5의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 6의 (A) 내지 (D)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 7의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 8의 (A) 내지 (G)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 9는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 10의 (A)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다. 도 10의 (B)는 트랜지스터의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 11의 (A) 내지 (C)는 전자 기기의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 12는 전자 기기의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 13은 전자 기기의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 14는 시스템의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 15는 시스템의 동작 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 16의 (A) 및 (B)는 화소 회로의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 17의 (A) 및 (B)는 전자 기기의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 18의 (A) 내지 (D)는 전자 기기의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 19의 (A) 내지 (F)는 전자 기기의 구성예를 나타낸 도면이다.
이하에서 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 다만 실시형태는 많은 상이한 형태에서 실시하는 것이 가능하고, 취지 및 그 범위에서 벗어남이 없이 그 형태 및 상세한 사항을 다양하게 변경할 수 있는 것은 통상의 기술자라면 용이하게 이해할 수 있다. 따라서 본 발명은 이하의 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다.
또한 이하에서 설명되는 발명의 구성에서, 동일 부분 또는 같은 기능을 가지는 부분에는 동일한 부호를 상이한 도면 사이에서 공통적으로 사용하고, 그 반복 설명은 생략한다. 또한 같은 기능을 가지는 부분을 가리키는 경우에는, 같은 해치 패턴으로 하고, 특별히 부호를 붙이지 않는 경우가 있다.
또한 본 명세서에서 설명되는 각 도면에서, 각 구성 요소의 크기, 층 두께, 또는 영역은 명료화를 위하여 과장되어 있는 경우가 있다. 따라서 그는 반드시 그 스케일에 한정되지는 않는다.
또한 본 명세서 등에서의 "제 1", "제 2" 등의 서수사는 구성 요소의 혼동을 피하기 위하여 붙이는 것이고, 수적으로 한정하는 것은 아니다.
또한 이하에서는, "위", "아래" 등의 방향을 나타내는 표현은, 기본적으로는 도면의 방향과 맞추어 사용되는 것으로 한다. 그러나, 설명이 용이해지는 등의 목적으로, 명세서 중의 "위" 또는 "아래"가 의미하는 방향이 도면과 일치하지 않는 경우가 있다. 일례로서는, 적층체 등의 적층 순서(또는 형성 순서) 등을 설명하는 경우에, 도면에서 상기 적층체가 제공되는 측의 면(피형성면, 지지면, 접착면, 평탄면 등)이 상기 적층체보다 위쪽에 위치하더라도 그 방향을 아래, 그 반대 방향을 위 등이라고 표현하는 경우가 있다.
본 명세서 등에서 표시 장치의 일 형태인 표시 패널은 표시면에 화상 등을 표시(출력)하는 기능을 가지는 것이다. 따라서 표시 패널은 출력 장치의 일 형태이다.
또한 본 명세서 등에서는, 표시 패널의 기판에 예를 들어, FPC(Flexible Printed Circuit) 또는 TCP(Tape Carrier Package) 등의 커넥터가 장착된 것, 또는 기판에 COG(Chip On Glass) 방식 등에 의하여 IC(집적 회로)가 실장된 것을 표시 패널 모듈, 표시 모듈, 또는 단순히 표시 패널 등이라고 부르는 경우가 있다.
또한 본 명세서 등에서 표시 장치의 일 형태인 터치 패널은 표시면에 화상 등을 표시하는 기능과, 표시면에 손가락 또는 스타일러스 등의 피검지체가 접촉되거나, 가압하거나, 또는 근접되는 것 등을 검출하는 터치 센서로서의 기능을 가진다. 따라서 터치 패널은 입출력 장치의 일 형태이다.
터치 패널은 예를 들어, 터치 센서를 구비한 표시 패널(또는 표시 장치), 또는 터치 센서 기능을 구비한 표시 패널(또는 표시 장치)이라고 부를 수도 있다. 터치 패널은 표시 패널과 터치 센서 패널을 가지는 구성으로 할 수도 있다. 또는 표시 패널의 내부 또는 표면에 터치 센서로서의 기능을 가지는 구성으로 할 수도 있다.
또한 본 명세서 등에서는, 터치 패널의 기판에 커넥터 또는 IC가 실장된 것을 터치 패널 모듈, 표시 모듈, 또는 단순히 터치 패널 등이라고 부르는 경우가 있다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 가시광을 나타내는 제 1 발광 소자와, 비가시광을 나타내는 제 2 발광 소자와, 비가시광 및 가시광에 감도를 가지는 수광 소자를 가진다. 제 1 발광 소자는 가시광을 사용하여 화상을 표시하기 위한 표시 소자로서의 기능을 가진다. 수광 소자는 광전 변환 소자인 것이 바람직하다.
제 1 발광 소자와 수광 소자는 동일한 면 위에 나란히 배치되는 것이 바람직하다. 또한 제 2 발광 소자는 제 1 발광 소자 및 수광 소자와는 다른 면 위에 제공되는 것이 바람직하다.
제 1 발광 소자 및 제 2 발광 소자로서는 OLED(Organic Light Emitting Diode) 또는 QLED(Quantum-dot Light Emitting Diode) 등의 EL 소자를 사용하는 것이 바람직하다. EL 소자가 가지는 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.
수광 소자로서는 예를 들어 pn형 또는 pin형의 포토다이오드를 사용할 수 있다. 수광 소자는 수광 소자에 입사하는 광을 검출하고 전하를 발생시키는 광전 변환 소자로서 기능한다. 광전 변환 소자는 입사하는 광량에 따라 발생하는 전하량이 결정된다. 특히 수광 소자로서 유기 화합물을 포함하는 층을 가지는 유기 포토다이오드를 사용하는 것이 바람직하다. 유기 포토다이오드는 박형화, 경량화, 및 대면적화가 용이하고, 형상 및 디자인의 자유도가 높으므로 다양한 표시 장치에 적용할 수 있다.
제 1 발광 소자 및 제 2 발광 소자는 예를 들어 한 쌍의 전극 사이에 발광층을 구비하는 적층 구조로 할 수 있다. 또한 수광 소자는 한 쌍의 전극 사이에 활성층을 구비하는 적층 구조로 할 수 있다. 수광 소자의 활성층에는, 반도체 재료를 사용할 수 있다. 예를 들어 실리콘 등의 무기 반도체 재료를 사용할 수 있다.
특히, 제 1 발광 소자 및 제 2 발광 소자로서 OLED를 사용하고, 수광 소자로서 유기 포토다이오드(OPD: Organic Photo Diode)를 사용하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 제 1 발광 소자, 제 2 발광 소자, 및 수광 소자를 제작하는 생산 설비, 제조 장치, 및 이들에 사용될 수 있는 재료를 부분적으로 공통화할 수 있어 제작 비용을 절감할 수 있다. 또한 이들의 제작 공정을 간략화할 수 있으므로 제조 수율을 향상시킬 수 있다.
또한 수광 소자의 활성층에 유기 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 제 1 발광 소자와 수광 소자 각각의 한쪽 전극(화소 전극이라고도 함)을 동일한 면 위에 제공하는 것이 바람직하다. 또한 제 1 발광 소자와 수광 소자의 다른 쪽 전극을 연속된 하나의 도전층으로 형성되는 전극(공통 전극이라고도 함)으로 하는 것이 더 바람직하다. 또한 제 1 발광 소자와 수광 소자가 공통층을 가지는 것이 더 바람직하다. 이에 의하여 제 1 발광 소자와 수광 소자를 제작할 때의 제작 공정을 간략화할 수 있어, 제조 비용의 절감 및 제조 수율의 향상이 가능하게 된다.
제 1 발광 소자의 발광층과, 수광 소자의 활성층을 따로따로 형성함으로써, 제 1 발광 소자와 수광 소자를 동일한 면 위에 제작할 수 있다. 예를 들어 발광층과 활성층은 각각 메탈 마스크 등의 차폐 마스크를 사용한 성막법에 의하여 섬 형상 또는 띠 형상으로 형성할 수 있다. 차폐 마스크를 사용한 성막법에서는, 성막될 막의 확대를 고려하여, 상이한 차폐 마스크로 형성되는 2개의 섬 형상 패턴 사이에는 마진(여백, 허용부라고도 함)을 제공하는 경우가 있다.
또한 이 마진에는 수광 소자가 수광하는 파장의 광을 차광하는 차광층을 제공할 수 있다. 또한 차광층은 제 1 발광 소자의 발광 영역 및 수광 소자의 수광 영역을 규정하는 개구 또는 슬릿을 가지는 구성으로 할 수 있다.
마진은 발광 및 수광에 기여하지 않는 영역이므로, 표시 장치의 표시부의 면적에 대한 발광 영역 또는 수광 영역의 비율(유효 발광 면적률 또는 유효 수광 면적률)의 저하로 이어진다.
따라서 본 발명의 일 형태는 상기 마진에 상당하는 부분에 비가시광을 방출하는 제 2 발광 소자를 제공한다. 상기 비가시광은 수광 소자에서 피사체를 촬상할 때의 광원으로서 사용할 수 있다. 또한 제 2 발광 소자는 차광층보다 위쪽(표시면 측)에 배치되는 것이 바람직하다. 또한 제 2 발광 소자는 차광층과 중첩되며, 평면에서 보았을 때 차광층의 윤곽보다 내측에 제공되는 것이 바람직하다. 즉 제 2 발광 소자의 발광 영역의 단부가 차광층의 단부보다 내측에 위치하도록 제 2 발광 소자를 제공하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 제 2 발광 소자로부터 방출되는 비가시광의 일부는 차광층에 의하여 차광되기 때문에 수광 소자에 직접 입사하는 것을 방지할 수 있다. 이에 의하여, 표시 장치는 노이즈가 저감된 명료한 이미지를 촬상할 수 있다.
비가시광으로서는 예를 들어 적외광 또는 자외광 등이 있다. 특히 파장 700nm 이상 2500nm 이하의 범위에 하나 이상의 피크를 가지는 근적외광을 적합하게 사용할 수 있다. 특히 파장 750nm 이상 1000nm 이하의 파장 영역에 강도를 가지는 광, 바람직하게는 이 파장 영역에 하나 이상의 피크를 가지는 광을 사용함으로써, 수광 소자의 활성층에 사용하는 재료의 선택의 폭이 넓어지기 때문에 바람직하다.
비가시광으로서 상술한 적외광을 사용함으로써, 표시 장치는 수광 소자를 사용하여 손가락 또는 손 등의 혈관, 특히 정맥을 촬상할 수도 있다. 예를 들어 파장 760nm 및 그 근방의 광은 정맥 중의 환원 헤모글로빈에 흡수되지 않기 때문에 손바닥 또는 손가락 등에서 반사된 광을 수광 소자로 수광하여 화상화함으로써 정맥의 위치를 검출할 수 있다. 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 가지는 모듈 또는 전자 기기는 촬상된 정맥의 화상을 이용하여, 생체 인증의 하나인 정맥 인증을 수행할 수 있다.
또한 제 1 발광 소자로부터 방출되는 가시광을 광원으로 함으로써, 손바닥의 장문 및 손끝의 지문의 형상 등을 촬상할 수 있다. 또한 적외광의 일부도 피부 표면에서 반사되기 때문에 지문 등의 형상의 촬상에 제 2 발광 소자로부터 방출되는 적외광을 사용할 수도 있다. 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 가지는 모듈 또는 전자 기기는 촬상된 지문의 화상을 이용하여 생체 인증의 하나인 지문 인증을 수행할 수 있다.
이하에서는 더 구체적인 구성예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
[표시 장치의 구성예 1]
도 1의 (A)에 표시 장치(10)의 구성예를 나타내었다. 표시 장치(10)는 기판(11)과 기판(12) 사이에 발광 소자(21R), 발광 소자(21G), 발광 소자(21B), 수광 소자(22), 발광 소자(23IR), 및 차광층(24) 등을 가진다. 또한 표시 장치(10)는 발광 소자(21R), 발광 소자(21G), 발광 소자(21B), 및 수광 소자(22)를 덮는 수지층(31)과, 발광 소자(23IR) 및 차광층(24)을 덮는 수지층(32)을 가진다.
발광 소자(21R), 발광 소자(21G), 발광 소자(21B), 및 수광 소자(22)는 기판(11) 위에 나란히 배치되어 있다. 또한 차광층(24)은 발광 소자(21R), 발광 소자(21G), 발광 소자(21B)의 상부에 제공되어 있다. 발광 소자(23IR)는 차광층(24) 위에 중첩되어 배치되어 있다. 차광층(24)은 평면에서 보았을 때 각 발광 소자 사이에 위치하는 부분, 및 어느 발광 소자와 수광 소자(22) 사이에 위치하는 부분을 가진다. 이와 마찬가지로, 발광 소자(23IR)도 평면에서 보았을 때 각 발광 소자 사이에 위치하는 부분, 및 어느 발광 소자와 수광 소자(22) 사이에 위치하는 부분을 가진다.
발광 소자(21R), 발광 소자(21B), 발광 소자(21G)는 각각 적색(R), 청색(B), 또는 녹색(G)의 광을 방출한다.
표시 장치(10)는 매트릭스로 배치된 복수의 화소를 가진다. 하나의 화소는 하나 이상의 부화소를 가진다. 하나의 부화소는 하나의 발광 소자를 가진다. 예를 들어 화소에는 부화소를 3개 가지는 구성(R, G, B의 3색 또는 황색(Y), 시안(C), 및 마젠타(M)의 3색 등) 또는 부화소를 4개 가지는 구성(R, G, B, 백색(W)의 4색 또는 R, G, B, Y의 4색 등)을 적용할 수 있다. 또한 화소는 수광 소자(22)를 가진다. 수광 소자(22)는 모든 화소에 제공되어도 좋고, 일부의 화소에 제공되어도 좋다. 또한 하나의 화소가 복수의 수광 소자(22)를 가져도 좋다.
인접한 2개의 발광 소자 사이 및 발광 소자와 수광 소자(22) 사이에는, 이들을 따로따로 형성할 때 필요한 마진이 제공되어 있다. 도 1의 (A)에서는 발광 소자(21R)와 발광 소자(21B)가 거리(M)만큼 간격을 두고 배치되어 있다. 예를 들어 발광 소자 또는 수광 소자를 구성하는 막으로서, 메탈 마스크를 사용한 진공 증착법에 의하여 섬 형상의 유기막을 형성하는 경우, 메탈 마스크와 기판의 위치 맞춤 정밀도, 메탈 마스크의 휨, 및 증기의 산란 등으로 인하여 섬 형상의 유기막의 형상 및 위치가 설계로부터 벗어날 수 있다. 그러므로, 인접한 소자 사이의 거리(M)를 10μm 이상, 바람직하게는 20μm 이상, 더 바람직하게는 30μm 이상이고, 200μm 이하, 바람직하게는 100μm 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한 본 명세서 등에서 발광 소자라고 기재하였을 때, 발광 영역을 뜻하는 경우가 있다. 구체적인 예로서 발광 소자가 한 쌍의 전극과, 이들 사이의 발광층을 가지는 경우, 이들이 적층되며 전계가 가해졌을 때 발광하는 영역을 발광 소자(발광 영역)라고 표현하는 경우가 있다. 그러므로 발광 소자의 구성 요소의 일부 또는 모두는 발광 영역과 상이한 영역에 위치하여도 좋다. 또한 이와 마찬가지로, 수광 소자라고 기재하였을 때, 수광 영역을 뜻하는 경우가 있다.
발광 소자(23IR)는 비가시광을 방출한다. 여기서는, 발광 소자(23IR)가 적외광(IR)을 방출하는 예를 나타내었다.
수광 소자(22)는 적어도 발광 소자(23IR)로부터 방출되는 적외광에 감도를 가지는 광전 변환 소자이다. 수광 소자(22)는 예를 들어 700nm 이상 900nm 이하의 파장 영역 내에 감도를 가지면 좋다.
또한 수광 소자(22)는 적외광뿐만 아니라 발광 소자(21R), 발광 소자(21B), 및 발광 소자(21G) 각각이 방출하는 광에 감도를 가지는 것이 바람직하다. 수광 소자(22)가 가시광 및 적외광에 감도를 가지는 경우, 예를 들어 500nm 이상 1000nm 이하의 파장 영역, 500nm 이상 950nm 이하의 파장 영역, 또는 500nm 이상 900nm 이하의 파장 영역에 감도를 가지는 것이 바람직하다.
도 1의 (A)에는 기판(12) 표면에 손가락(60)이 접촉된 상태를 나타내었다. 이때, 발광 소자(23IR)로부터 방출된 적외광(IR)의 일부는 손가락(60)의 표면 또는 내부에서 반사되고, 그 반사광의 일부가 수광 소자(22)에 입사한다. 이에 의하여, 손가락(60)이 접촉된 위치의 정보를 취득할 수 있다. 또한 손가락(60)의 정맥 형상 및 지문 형상 중 한쪽 또는 양쪽을 촬상할 수 있다.
또한 발광 소자(21R), 발광 소자(21B), 및 발광 소자(21G) 중 어느 것이 방출하는 광에 의하여, 손가락(60)의 위치 정보의 취득 또는 지문의 촬상을 수행할 수 있다. 도 1의 (B)에는, 일례로서 발광 소자(21G)로부터 방출된 광(G) 중 손가락(60)에 반사된 광을 수광 소자(22)로 수광하는 상태를 나타내었다.
또한 도 1의 (C)에 나타낸 바와 같이, 손가락(60)이 기판(12)에서 떨어져 있어도, 손가락(60)의 위치 정보를 취득할 수 있다. 즉, 표시 장치(10)는 비접촉식 터치 패널로서 기능할 수 있다. 또한 손가락(60)과 기판(12) 간의 거리에 따라서는, 지문 또는 정맥의 형상을 취득할 수 있는 경우가 있다. 이 경우, 표시 장치(10)가 적용된 모듈 또는 전자 기기는 비접촉식 생체 인증 장치로서 기능할 수 있다.
수광 소자(22)의 배열 간격을 작게 할수록 더 고정세(高精細)한 화상을 촬상할 수 있다. 예를 들어 수광 소자(22)의 배열 간격을 지문의 2개의 볼록부 사이의 거리, 바람직하게는 인접되는 오목부와 볼록부 사이의 거리보다 짧은 간격으로 함으로써 선명한 지문의 화상을 취득할 수 있다. 사람의 지문의 오목부와 볼록부의 간격은 대략 200μm이므로, 예를 들어 수광 소자(22)의 배열 간격은 400μm 이하, 바람직하게는 200μm 이하, 더 바람직하게는 150μm 이하, 더욱 바람직하게는 100μm 이하, 더욱더 바람직하게는 50μm 이하이며, 1μm 이상, 바람직하게는 10μm 이상, 더 바람직하게는 20μm 이상으로 한다.
또한 표시 장치(10)는 지문뿐만 아니라 기판(12)의 표면에 접촉 또는 접근하는 다양한 물체를 촬상할 수 있다. 그러므로 표시 장치(10)는 이미지 센서 패널로서도 사용할 수 있다. 예를 들어 발광 소자(21R), 발광 소자(21B), 및 발광 소자(21G)를 순차적으로 발광시켜, 그 때마다 수광 소자(22)로 촬상하고, 얻어지는 3개의 화상을 합성함으로써 컬러 화상을 얻을 수 있다. 즉 표시 장치(10)가 적용되는 전자 기기는 컬러 촬상이 가능한 이미지 스캐너로서 사용할 수도 있다. 또한 발광 소자(23IR)를 발광시킨 상태로 수광 소자(22)로 촬상함으로써, 적외광을 사용한 이미지 스캐너로서 사용할 수 있다.
또한 표시 장치(10)는 수광 소자(22)를 사용하여 터치 패널 또는 펜 태블릿 등으로서 기능할 수도 있다. 수광 소자(22)를 사용함으로써, 정전 용량 방식의 터치 센서 또는 전자 유도 방식의 터치 센서 등을 사용한 경우와 달리, 절연성이 높은 피검지체이어도 위치 검출이 가능하므로, 스타일러스 등의 피검지체의 재료는 불문하고 다양한 필기구(예를 들어 붓, 유리펜, 깃펜 등)를 사용할 수도 있다.
[표시 장치의 구성예 2]
이하에서는 표시 장치의 더 구체적인 예에 대하여 설명한다.
이하에서 예시하는 표시 장치(100)를 표시면 측에서 보았을 때의 상면 개략도를 도 2의 (A)에 나타내었다. 또한 도 2의 (B)는 도 2의 (A)의 일점쇄선 X1-X2를 따라 자른 절단면에 대응하는 단면 개략도를 나타내었다.
표시 장치(100)는 한 쌍의 기판(기판(151)과 기판(152)) 사이에 수광 소자(110), 발광 소자(190), 발광 소자(160), 트랜지스터(131), 트랜지스터(132), 차광층(145), 수지층(141), 및 수지층(142) 등을 가진다.
발광 소자(190)는 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 중 어느 하나의 광을 방출한다.
도 2의 (A)에는 수광 소자(110), 발광 소자(190), 발광 소자(160), 및 차광층(145)의 상면 형상을 나타내었다. 또한 발광 소자(190)에 대해서는 발광색별로 R, G, B의 부호를 붙여 구별하였다. 또한 수광 소자(110)에는 PD의 부호를 붙였다.
도 2의 (A)에서는, R의 발광 소자(190)와 G의 발광 소자(190)가 번갈아 배열되는 행과, 수광 소자(110)와 B의 발광 소자(190)가 번갈아 배열되는 행이 열 방향으로 번갈아 배열되어 있다. 또한 각 발광 소자(190)와 수광 소자(110)의 상대적인 위치 관계는 이에 한정되지 않고, 임의의 2개의 소자를 서로 바꿔도 좋다.
인접한 2개의 발광 소자(190) 사이 및 인접한 수광 소자(110)와 발광 소자(190) 사이에는 차광층(145)이 제공되어 있다. 또한 차광층(145) 위에는 발광 소자(160)가 중첩되어 배치되어 있다. 도 2의 (A)에서는, 격자 형상의 차광층(145) 위에 격자 형상의 발광 소자(160)가 제공되어 있다. 발광 소자(160)는 도 2의 (A)에 나타낸 바와 같이, 차광층(145)의 윤곽보다 내측에 제공되는 것이 바람직하다. 바꿔 말하면, 평면에서 보았을 때 수광 소자(110)와 발광 소자(160) 사이에 차광층(145)의 단부가 위치하는 것이 바람직하다. 또한 평면에서 보았을 때 발광 소자(190)와 발광 소자(160) 사이에 차광층(145)의 다른 단부가 위치하는 것이 바람직하다.
도 2의 (A)에는, 발광 소자(160)가 표시 영역 전체에 걸쳐 연속되어 있는 경우의 일례를 나타내었다. 이러한 구성으로 함으로써, 표시 영역 전체를 발광 상태 또는 비발광 상태로 할 수 있으므로, 발광 소자(160)의 구동의 제어를 매우 간략화할 수 있다.
도 3의 (A)는 행 방향으로 긴 띠 형상의 발광 소자(160)가 열 방향으로 배열된 경우의 예를 나타낸 것이다. 이러한 구성으로 함으로써, 띠 형상의 발광 소자(160)를 순차적으로 발광시킬 수 있다.
또한 도 3의 (B)에는 섬 형상의 발광 소자(160)가 매트릭스로 배치된 경우의 예를 나타내었다. 이때, 발광 소자(160)에는 패시브 매트릭스 방식을 사용한 구동 방법을 적용할 수 있다. 또는 액티브 매트릭스 방식을 사용한 구동 방법을 적용하여도 좋다.
또한 도 3의 (B)에서는 이해를 돕기 위하여, 발광 소자(160)의 상면 형상 및 크기를 발광 소자(190) 및 수광 소자(110)와 같게 하였지만, 이에 한정되지 않고, 발광 소자(160), 각 발광 소자(190), 및 수광 소자(110)의 상면 형상 및 크기를 상이하게 하여도 좋다.
도 2의 (B)에 나타낸 바와 같이, 기판(151) 위에 트랜지스터(131) 및 트랜지스터(132)가 제공되고, 그 위에 절연층(214)이 제공되어 있다.
수광 소자(110)는 화소 전극(111), 광전 변환층(112), 및 공통 전극(113)을 가진다. 발광 소자(190)는 화소 전극(191), EL층(192), 및 공통 전극(113)을 가진다. 광전 변환층(112)은 적어도 활성층을 가진다. EL층(192)은 적어도 발광층을 가진다.
발광 소자(190)는 가시광을 방출하는 기능을 가진다. 구체적으로는 발광 소자(190)는 화소 전극(191)과 공통 전극(113) 사이에 전압을 인가함으로써, 기판(152) 측에 광(121)을 사출하는 전계 발광 소자이다.
수광 소자(110)는 광을 검출하는 기능을 가진다. 구체적으로 수광 소자(110)는 기판(152)을 통하여 외부로부터 입사하는 광(122)을 수광하고, 전기 신호로 변환하는, 광전 변환 소자이다.
화소 전극(111)과 화소 전극(191)은 동일한 면 위에 제공된다. 화소 전극(111)과 화소 전극(191)은 동일한 도전막을 가공하여 형성되는 것이 바람직하다. 화소 전극(111)과 화소 전극(191)은 가시광 및 적외광을 반사하는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 화소 전극(111) 및 화소 전극(191)의 단부는 격벽(216)으로 덮여 있다. 공통 전극(113)은 가시광 및 적외광을 투과시키는 기능을 가진다.
공통 전극(113)은 수광 소자(110)와 발광 소자(190)에 공통적으로 제공된다. 구체적으로는, 공통 전극(113)은 광전 변환층(112)을 개재하여 화소 전극(111)과 중첩되는 부분과, EL층(192)을 개재하여 화소 전극(191)과 중첩된 영역을 가진다.
또한 수광 소자(110)와 발광 소자(190)는 공통 전극(113) 이외에도 공통적으로 제공되는 층을 가져도 좋다. 예를 들어, 활성층과 발광층을 따로따로 형성하고, 그 이외의 층을 모두 공통적으로 사용하는 구성으로 하여도 좋다.
수광 소자(110)와 발광 소자(190)에 공통적으로 사용되는 층은 발광 소자에서의 기능과 수광 소자에서의 기능이 상이한 경우가 있다. 본 명세서 중에서는, 발광 소자에서의 기능을 바탕으로 구성 요소를 호칭한다. 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 정공 수송층은 발광 소자와 수광 소자 중 어느 소자에서도 정공 수송층으로서 기능한다. 마찬가지로 전자 수송층은 발광 소자와 수광 소자 중 어느 소자에서도 전자 수송층으로서 기능한다.
수광 소자(110)와 발광 소자(190)를 덮어 공통 전극(113) 위에 보호층(195)이 제공되어 있다. 보호층(195)은 물 등의 불순물이 수지층(141) 측으로부터 수광 소자(110) 및 발광 소자(190)로 확산되는 것을 방지하는 기능을 가진다. 또한 보호층(195)을 제공함으로써, 보호층(195)의 형성 공정 이후의 공정 중에 수광 소자(110) 및 발광 소자(190)가 받는 대미지를 저감할 수 있다.
보호층(195)은 예를 들어 적어도 무기 절연막을 포함하는 단층 구조 또는 적층 구조를 가질 수 있다. 무기 절연막으로서는 예를 들어 산화 실리콘막, 산화질화 실리콘막, 질화산화 실리콘막, 질화 실리콘막, 산화 알루미늄막, 산화질화 알루미늄막, 산화 하프늄막 등의 산화물막 또는 질화물막이 있다.
보호층(195)을 덮어 수지층(141)이 제공된다. 수지층(141)은 평탄화막으로서 기능한다.
수지층(141) 위에 차광층(145)이 제공된다. 차광층(145)은 가시광 및 적외광을 흡수하는 것이 바람직하다. 차광층(145)으로서는 예를 들어 금속 재료, 혹은 안료(카본 블랙 등) 또는 염료를 포함한 수지 재료 등을 사용하여 블랙 매트릭스를 형성할 수 있다. 차광층(145)은 적색 컬러 필터, 녹색 컬러 필터, 및 청색 컬러 필터 중 2개 이상이 적층된 적층 구조를 가져도 좋다.
차광층(145) 위에 발광 소자(160)가 제공된다. 발광 소자(160)는 전극(161), EL층(162), 및 전극(163)을 가진다.
발광 소자(160)는 적외광을 방출하는 기능을 가진다. 구체적으로는 발광 소자(160)는 전극(161)과 전극(163) 사이에 전압을 인가함으로써, 광(123)을 기판(152) 측으로 사출하는 전계 발광 소자이다.
절연층(217)은 전극(161)과 차광층(145)의 단부를 덮어 제공된다. 절연층(217)은 평탄화막으로서 기능하는 것이 바람직하다.
도 2의 (B)에는 평면에서 보았을 때, 전극(161), EL층(162), 및 전극(163) 각각이 차광층(145)의 윤곽보다 내측에 위치하도록 가공된 예를 나타내었다. 이때 도 2의 (B)에 나타낸 바와 같이, EL층(162)의 단부를 전극(163)이 덮는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 전극(163)이 보호층으로서 기능하여, 물 등의 불순물이 수지층(142) 측으로부터 EL층(162)으로 확산되는 것을 방지할 수 있으므로, 발광 소자(160)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한 전극(161)은 적외광을 반사하는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 전극(163)은 적외광을 투과하는 기능을 가지는 것이 바람직하다.
도 2의 (B)에 나타낸 바와 같이, 발광 소자(190)의 상부 및 수광 소자(110)의 상부에 EL층(162) 및 전극(163)을 제공하지 않는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 이에 의하여 광(121) 및 광(122)의 일부가 EL층(162) 및 전극(163)에 흡수되지 않아, 발광 효율 및 수광 감도가 높은 표시 장치를 실현할 수 있다.
발광 소자(160)를 덮어 수지층(142)이 제공되어 있다. 수지층(142) 위에는 기판(152) 이 제공되어 있다. 수지층(142)은 기판(151)과 기판(152)을 접합하기 위한 접착층으로서 기능하는 것이 바람직하다.
트랜지스터(131)와 트랜지스터(132)는 동일한 층(도 2의 (B)에서는 기판(151)) 위에 접한다. 화소 전극(111)은 절연층(214)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(131)가 가지는 소스 또는 드레인과 전기적으로 접속된다. 화소 전극(191)은 절연층(214)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(132)가 가지는 소스 또는 드레인과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(132)는 발광 소자(190)의 구동을 제어하는 기능을 가진다.
수광 소자(110)와 전기적으로 접속되는 회로의 적어도 일부는 발광 소자(190)와 전기적으로 접속되는 회로와 동일한 재료 및 동일한 공정으로 형성되는 것이 바람직하다. 이로써 2개의 회로를 따로따로 형성하는 경우에 비하여, 표시 장치의 두께를 얇게 할 수 있고, 또한 제작 공정을 간략화할 수 있다.
여기서, 발광 소자(190)와 수광 소자(110)에 공통적으로 제공되는 공통 전극(113)은 제 1 전위가 공급되는 배선에 전기적으로 접속되는 것이 바람직하다. 제 1 전위로서는 공통 전위(코먼 전위), 접지 전위, 기준 전위 등의 고정 전위를 사용할 수 있다. 또한 공통 전극(113)에 공급하는 제 1 전위는 고정 전위에 한정되지 않고, 서로 다른 2개 이상의 전위를 선택하여 공급할 수도 있다.
수광 소자(110)가 광을 수광하고 전기 신호로 변환하는 경우에는, 화소 전극(111)에는 공통 전극(113)에 공급되는 제 1 전위보다 낮은 제 2 전위를 공급하는 것이 바람직하다. 제 2 전위는 수광 소자(110)의 구성, 광학 특성, 및 전기적인 특성 등에 따라 수광 감도 등이 최적화되는 전위를 선택하여 공급할 수 있다. 즉 수광 소자(110)를 포토다이오드로 간주한 경우에, 역바이어스 전압이 인가되도록, 캐소드로서 기능하는 공통 전극(113)에 공급되는 제 1 전위와, 애노드로서 기능하는 화소 전극(111)에 공급되는 제 2 전위를 선택할 수 있다. 또한 수광 소자(110)를 구동하지 않는 경우, 화소 전극(111)에는 제 1 전위와 동일한, 또는 같은 정도의 전위, 혹은 제 1 전위보다 높은 전위가 공급된다.
한편, 발광 소자(190)를 발광시키는 경우, 화소 전극(191)에는 공통 전극(113)에 공급되는 제 1 전위보다 높은 제 3 전위를 공급하는 것이 바람직하다. 제 3 전위는 발광 소자(190)의 구성, 문턱 전압 및 전류-휘도 특성 등에 따라 요구되는 발광 휘도가 되도록 전위를 선택하여 공급할 수 있다. 즉 발광 소자(190)를 발광 다이오드로 간주한 경우에, 순바이어스 전압이 인가되도록, 캐소드로서 기능하는 공통 전극(113)에 공급되는 제 1 전위와, 애노드로서 기능하는 화소 전극(191)에 공급되는 제 3 전위를 선택할 수 있다. 또한 발광 소자(190)를 발광시키지 않는 경우, 화소 전극(191)에는 제 1 전위와 동일한, 또는 같은 정도의 전위, 혹은 제 1 전위보다 높은 전위가 공급되어도 좋다.
또한 여기서는, 수광 소자(110) 및 발광 소자(190)에서 공통 전극(113)이 캐소드로서 기능하고, 각 화소 전극이 애노드로서 기능하는 경우의 예를 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 공통 전극(113)이 애노드로서 기능하고, 각 화소 전극이 캐소드로서 기능하는 구성으로 하여도 좋다. 이 경우에는 수광 소자(110)를 구동할 때 상기 제 2 전위로서 제 1 전위보다 높은 전위를 공급하고, 발광 소자(190)를 구동할 때 상기 제 3 전위로서 제 1 전위보다 낮은 전위를 공급하면 좋다.
[구성예 2-2]
도 4의 (A)에는 상기와는 일부의 구성이 다른 표시 장치의 단면 개략도를 나타내었다. 도 4의 (A)에 나타낸 표시 장치(100A)는 상기 표시 장치(100)와 발광 소자(160)의 구성이 주로 다르다.
또한 발광 소자(160)의 EL층(162) 및 전극(163)은 각각 수광 소자(110)와 중첩된 부분 및 발광 소자(190)와 중첩된 부분을 가진다. 이러한 구성으로 함으로써, EL층(162) 및 전극(163)으로서 각각 연속된 하나의 막을 사용할 수 있으므로, 공정을 간략화할 수 있다. 또한 EL층(162)과 전극(163)을 연속적으로 형성할 수 있기 때문에, 대기에 포함되는 불순물(예를 들어 물 등)이 이들 사이에 혼입되는 것을 억제할 수 있으므로, 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
EL층(162) 및 전극(163)은 발광 소자(190)로부터 방출되는 가시광이 투과하기 때문에, 이들 각각에는 가시광에 대한 흡수가 작은 막을 적용하는 것이 바람직하다. 예를 들어 EL층(162) 및 전극(163)의 적층체가 발광 소자(190)로부터 방출되는 광에 대하여 투과율이 50% 이상 100% 이하, 바람직하게는 60% 이상 100% 이하, 더 바람직하게는 70% 이상 100% 이하가 되도록 EL층(162) 및 전극(163) 재료 및 두께를 각각 선택하는 것이 바람직하다.
또한 EL층(162) 및 전극(163)은 발광 소자(160)로부터 방출되는 적외광을 포함하는 광(123)이 대상물에 반사된 광(122)이 투과하기 때문에, 이들 각각에는 적외광에 대한 흡수가 작은 막을 적용하는 것이 바람직하다. 예를 들어 EL층(162) 및 전극(163)의 적층체가 발광 소자(160)로부터 방출되는 적외광에 대하여 투과율이 50% 이상 100% 이하, 바람직하게는 60% 이상 100% 이하, 더 바람직하게는 70% 이상 100% 이하가 되도록 EL층(162) 및 전극(163)의 재료 및 두께를 각각 선택하는 것이 바람직하다.
EL층(162) 및 전극(163)의 가시광 및 적외광에 대한 투과율을 높임으로써, 광 추출 효율이 향상되기 때문에, 표시 장치의 표시 휘도 또는 발광 휘도를 높일 수 있다. 또한 수광 소자(110)에 도달하는 광(122)의 조도를 높일 수 있으므로 검출 감도를 높일 수 있다.
[구성예 2-3]
도 4의 (B)에는 상기와는 다른 구성을 가지는 표시 장치(100B)의 단면 개략도를 나타내었다. 도 4의 (B)는 도 3의 (B)에 나타낸 상면 개략도의 일점쇄선 X3-X4를 따라 자른 단면 개략도에 상당한다.
도 4의 (B)에서는 2개의 발광 소자(160) 사이에 도전층(167)이 제공되어 있다. 도전층(167)은 2개의 발광 소자(160)가 각각 가지는 섬 형상의 전극(163)을 전기적으로 접속되는 배선으로서 기능한다.
전극(163)에 사용되는 도전 재료는, 투광성이 높을수록 발광 소자(160)가 방출하는 광(123)의 추출 효율을 높일 수 있어 바람직하다. 그러나 높은 투광성과 높은 도전성을 양립하는 것은 쉽지 않다. 전극(163)의 전기 저항이 높으면 전압 강하가 발생되기 때문에 개개의 발광 소자(160)에 인가되는 전압에 분포가 생겨, 그 결과, 화면 전체에서의 발광 휘도의 균일성이 손상될 우려가 있다. 그러므로 각 발광 소자(160)의 전극(163)을 섬 형상의 상면 형상으로 하고, 이들을 도전성이 높은 도전층(167)으로 전기적으로 접속함으로써 전압 강하를 억제할 수 있다.
또한 여기서는 전극(163)을 섬 형상의 상면 형상으로 하였지만, 상기 표시 장치(100A)와 마찬가지로, 연속된 막으로 하여도 좋다. 이때, EL층(162)은 섬 형상으로 형성하는 것이 바람직하다.
[표시 장치의 구성예 3]
이하에서는, 표시 장치에 사용할 수 있는 회로 구성의 예에 대하여 설명한다.
도 5의 (A)에 표시 장치(50)의 사시 개략도를 나타내었다. 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 도 5의 (A)에 나타낸 바와 같이, 발광 소자(21) 및 발광 소자(22)를 가지는 층(51)과, 발광 소자(23)를 가지는 층(52)이 적층된 구성이라고도 볼 수 있다.
층(51)에는 발광 소자(21)와 수광 소자(22) 각각이 매트릭스로 배치되어 있다. 여기서는 도 2의 (A) 등을 45° 회전시킨 경우의 배열을 나타내었다.
층(52)에는 발광 소자(23)가 제공되어 있다. 여기서는, 발광 소자(23)가 매트릭스로 배치되어 있는 예를 나타내었다. 또한 발광 소자(23)의 배치 방법은 이에 한정되지 않고, 층(52) 전체에 걸친 하나의 발광 소자(23)를 배치하여도 좋고, 띠 형상의 상면 형상을 가지는 발광 소자(23)를 한방향으로 배열하여도 좋다.
이어서, 표시 장치(50)의 발광 및 수광을 제어하기 위한 회로에 대하여 설명한다.
도 5의 (B)는 층(51)과 이의 주변 회로의 구성예를 설명하기 위한 블록도이다. 층(51)은 화소(71) 및 화소(72)를 가진다. 화소(71)는 부화소로서 기능하고, 적색, 녹색, 및 청색 중 어느 발광 소자(21)의 발광 휘도를 제어하기 위한 회로이다. 화소(72)는 수광 소자(22)의 수광 동작 및 판독 동작을 제어하기 위한 회로이다.
화소(71)는 적어도 화소의 선택 및 비선택을 제어하기 위한 트랜지스터(선택 트랜지스터)와, 발광 소자(21)에 흐르는 전류를 제어하기 위한 트랜지스터(구동 트랜지스터)를 가진다. 화소(71)는 액티브 매트릭스 방식을 사용하여 구동될 수 있다.
또한 화소(72)는 적어도 화소의 선택 및 비선택을 제어하기 위한 트랜지스터(선택 트랜지스터)를 가진다. 화소(72)는 액티브 매트릭스 방식을 사용하여 구동될 수 있다.
층(51)에는 회로부(75a), 회로부(76a), 회로부(77), 및 회로부(78)가 전기적으로 접속되어 있다. 회로부(75a)는 배선(GLa)을 통하여 행 방향으로 배열된 복수의 화소(71)에 전기적으로 접속되어 있다. 회로부(76a)는 배선(SLa)을 통하여 열 방향으로 배열된 복수의 화소(71)에 전기적으로 접속되어 있다. 회로부(77)는 배선(CL)을 통하여 행 방향으로 배열된 복수의 화소(72)에 전기적으로 접속되어 있다. 회로부(78)는 배선(WL)을 통하여 열 방향으로 배열된 복수의 화소(72)에 전기적으로 접속되어 있다. 또한 여기서는, 배선(GLa), 배선(SLa), 배선(CL), 및 배선(WL) 각각은 하나의 배선으로서 명시하였지만, 상이한 신호 또는 전위가 공급되는 복수의 배선이어도 좋다.
회로부(75a)는 주사선 구동 회로(게이트선 구동 회로, 게이트 드라이버, 스캔 드라이버 등이라고도 함)로서 기능한다. 회로부(75a)는 화소(71)를 선택하기 위한 선택 신호를 생성하고, 배선(GLa)에 출력하는 기능을 가진다. 회로부(76a)는 신호선 구동 회로(소스선 구동 회로, 소스 드라이버 등이라고도 함)로서 기능한다. 회로부(76a)는 데이터 신호(데이터 전위)를 배선(SLa)에 출력하는 기능을 가진다.
회로부(77)는 주사선 구동 회로로서 기능한다. 회로부(77)는 화소(72)에 공급하는 타이밍 신호 등을 생성하여 배선(CL)에 출력하는 기능을 가진다. 회로부(78)는 판독 회로로서 기능한다. 회로부(78)는 배선(WL)을 통하여 화소(72)로부터 출력되는 신호를 외부의 기기에 의하여 처리할 수 있는 데이터(디지털 데이터 또는 아날로그 데이터)로 변환하여 출력하는 기능을 가진다.
도 5의 (C)는 층(52)과 이의 주변 회로의 구성예를 설명하기 위한 블록도이다. 층(52)은 화소(73)를 가진다. 화소(73)는 발광 소자(23)의 발광 휘도를 제어하기 위한 회로이다. 화소(73)는 상기 화소(71)와 같은 구성으로 할 수 있다. 화소(73)는 액티브 매트릭스 방식을 사용하여 구동될 수 있다.
층(52)에는 회로부(75b)와 회로부(76b)가 전기적으로 접속되어 있다. 회로부(75b)는 배선(GLb)을 통하여 행 방향으로 배열된 복수의 화소(73)에 전기적으로 접속되어 있다. 회로부(76b)는 배선(SLb)을 통하여 열 방향으로 배열된 복수의 화소(73)에 전기적으로 접속되어 있다.
회로부(75b)는 주사선 구동 회로로서 기능하고, 회로부(76b)는 신호선 구동 회로로서 기능한다. 회로부(75b)와 회로부(76b)에 대해서는 각각 회로부(75a), 회로부(76a)의 설명을 원용할 수 있다.
층(52)이 가지는 발광 소자(23)는 패시브 매트릭스 방식 또는 세그먼트 방식을 사용하여 발광을 제어하는 구성으로 하여도 좋다. 이에 의하여, 화소의 구성 및 주변 회로의 구성을 간략화할 수 있으므로 제조 비용을 경감할 수 있다.
도 6의 (A)는 패시브 매트릭스 방식의 구동 방법을 적용한 경우의 예를 나타낸 것이다.
도 6의 (A)에 나타낸 표시 장치는 층(52a), 회로부(79a), 및 회로부(79b)를 가진다. 층(52a)에는 복수의 발광 소자(23)가 매트릭스로 배치되어 있다. 회로부(79a)는 배선(SLX)을 통하여 행 방향으로 배열된 복수의 발광 소자(23)의 애노드에 전기적으로 접속되어 있다. 회로부(79b)는 배선(SLY)을 통하여 열 방향으로 배열된 복수의 발광 소자(23)의 캐소드에 전기적으로 접속되어 있다.
발광 소자(23)는 배선(SLX)을 통하여 회로부(79a)로부터 공급되는 애노드 전위와, 배선(SLY)을 통하여 회로부(79b)로부터 공급되는 캐소드 전위의 전위차에 따른 휘도로 발광할 수 있다.
도 6의 (B)는 세그먼트 방식의 구동 방법을 적용한 경우의 예를 나타낸 것이다.
도 6의 (B)에 나타낸 표시 장치는 층(52b) 및 회로부(79c)를 가진다. 층(52b)에는 복수의 발광 소자(23)가 매트릭스로 배치되어 있다. 회로부(79c)는 복수의 배선(AL)이 전기적으로 접속되어 있다. 하나의 배선(AL)에는 하나의 발광 소자(23)의 애노드가 전기적으로 접속되어 있다. 발광 소자(23)의 애노드에는 상기 배선(AL)을 통하여 회로부(79c)로부터 애노드 전위가 공급된다. 또한 복수의 발광 소자(23) 각각은 캐소드가 배선(CL)에 전기적으로 접속되어 있다. 배선(CL)에는 캐소드 전위가 공급된다.
도 6의 (B)에 나타낸 구성에서는, 각 발광 소자(23)에 대하여 개별적으로 애노드 전위를 공급하여 발광시킬 수 있다.
도 6의 (C)에 나타낸 표시 장치는 열 방향으로 배열된 복수의 발광 소자(23)를 가지는 층(52c)과 회로부(79c)를 가진다. 발광 소자(23)의 애노드에는 배선(AL)을 통하여 회로부(79c)로부터 애노드 전위가 공급된다. 발광 소자(23)의 캐소드에는 배선(CL)을 통하여 캐소드 전위가 공급된다.
도 6의 (C)에 나타낸 표시 장치에는, 띠 형상의 상면 형상을 가지는 발광 소자(23)가 한방향으로 배열된 구성을 적합하게 사용할 수 있다.
또한 도 6의 (D)는 하나의 발광 소자(23)를 가지는 경우의 예를 나타낸 것이다. 층(52c)에는 하나의 발광 소자(23)가 제공된다. 발광 소자(23)의 애노드에는 배선(AL)을 통하여 회로부(79d)로부터 애노드 전위가 공급되고, 캐소드에는 배선(CL)을 통하여 캐소드 전위가 공급된다.
도 6의 (D)에 나타낸 표시 장치는 하나의 발광 소자(23)를 가지는 구성이기 때문에 회로부(79d)는 발광의 휘도(즉 애노드 전위의 크기)와, 발광하는 타이밍을 제어하면 좋고, 상기와 비교하여 회로 구성을 간략화할 수 있다.
또한 도 6의 (A) 내지 (D)에서, 하나의 회로 기호로 나타낸 발광 소자(23)를 복수의 발광 소자로 구성할 수도 있다. 예를 들어 직렬 또는 병렬로 접속된 복수의 발광 소자를 하나의 발광 소자로 볼 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.
이하에서 예시하는 발광 소자는 앞에서 예시한 발광 소자(21)에 적용할 수 있다. 또한 이하에서 예시하는 수광 소자 및 수발광 소자는 앞에서 예시한 수광 소자(22)에 적용할 수 있다. 또한 이하에서 예시하는 발광 소자는 앞에서 예시한 발광 소자(23)에 적용할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 발광 소자가 형성된 기판과는 반대 방향으로 광을 방출하는 톱 이미션형, 발광 소자가 형성된 기판 측으로 광을 방출하는 보텀 이미션형, 및 양면으로 광을 방출하는 듀얼 이미션형 중 어느 것이어도 좋다.
본 실시형태에서는 톱 이미션형 표시 장치를 예로 들어 설명한다.
또한 본 명세서 등에 있어서, 특별히 설명되지 않는 한, 요소(발광 소자, 발광층 등)를 복수로 가지는 구성을 설명하는 경우에서도, 각각의 요소에서 공통된 사항을 설명하는 경우에는, 알파벳을 생략하여 설명한다. 예를 들어, 발광층(283R) 및 발광층(283G) 등에 공통되는 사항을 설명하는 경우에, 발광층(283)이라고 기재하는 경우가 있다.
도 7의 (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 가진다.
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 가진다. 발광 소자(270R)는 발광층(283R)을 가지고, 발광 소자(270G)는 발광층(283G)을 가지고, 발광 소자(270B)는 발광층(283B)을 가진다. 발광층(283R)은 적색의 광을 방출하는 발광 물질을 가지고, 발광층(283G)은 녹색의 광을 방출하는 발광 물질을 가지고, 발광층(283B)은 청색의 광을 방출하는 발광 물질을 가진다.
발광 소자는 화소 전극(271)과 공통 전극(275) 사이에 전압을 인가함으로써, 공통 전극(275) 측으로 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 가진다.
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 하여 설명한다. 즉, 화소 전극(271)과 공통 전극(275) 사이에 역바이어스를 인가하여 수광 소자를 구동시킴으로써, 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)는 활성층(273) 이외의 층을 발광 소자와 공통되는 구성으로 할 수 있다. 그러므로, 발광 소자의 제작 공정에 활성층(273)을 성막하는 공정을 추가하기만 하면, 발광 소자의 형성과 병행하여 수광 소자(270PD)를 형성할 수 있다. 또한 발광 소자와 수광 소자(270PD)를 동일 기판 위에 형성할 수 있다. 따라서 제작 공정을 크게 늘리지 않고, 표시 장치에 수광 소자(270PD)를 내장할 수 있다.
표시 장치(280A)에서는 수광 소자(270PD)의 활성층(273)과 발광 소자의 발광층(283)을 따로따로 형성하는 점 이외는 수광 소자(270PD)와 발광 소자가 공통되는 구성인 예를 나타내었다. 다만, 수광 소자(270PD)와 발광 소자의 구성은 이에 한정되지 않는다. 수광 소자(270PD)와 발광 소자는 활성층(273)과 발광층(283) 외에도, 따로따로 형성하는 층을 가져도 좋다. 수광 소자(270PD)와 발광 소자는 공통적으로 사용되는 층(공통층)을 1층 이상 가지는 것이 바람직하다. 이로써, 제작 공정을 크게 늘리지 않고, 표시 장치에 수광 소자(270PD)를 내장할 수 있다.
화소 전극(271) 및 공통 전극(275) 중 광을 추출하는 측의 전극으로서는, 가시광을 투과시키는 도전막을 사용한다. 또한 광을 추출하지 않는 측의 전극에는 가시광을 반사하는 도전막을 사용하는 것이 바람직하다.
화소 전극(271) 및 공통 전극(275) 중 광을 추출하는 측의 전극에는, 가시광을 투과시키는 도전막을 사용한다. 또한 광을 추출하지 않는 측의 전극에는, 가시광을 반사하는 도전막을 사용하는 것이 바람직하다.
본 실시형태의 표시 장치가 가지는 발광 소자에는, 미소 광공진기(마이크로캐비티) 구조가 적용되어 있는 것이 바람직하다. 따라서 발광 소자가 가지는 한 쌍의 전극 중 한쪽은 가시광에 대한 투과성 및 반사성을 가지는 전극(반투과·반반사 전극)을 가지는 것이 바람직하고, 다른 쪽은 가시광에 대한 반사성을 가지는 전극(반사 전극)을 가지는 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 가지는 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)의 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 이하인 것이 바람직하다. 또한 발광 소자가 근적외광(파장 750nm 이상 1300nm 이하의 광)을 방출하는 경우, 이들 전극의 근적외광의 투과율 또는 반사율은 가시광의 투과율 또는 반사율과 마찬가지로, 상기 값의 범위를 만족하는 것이 바람직하다.
발광 소자는 적어도 발광층(283)을 가진다. 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, 전자 차단 재료, 또는 양극성 물질(전자 수송성 및 정공 수송성이 높은 물질) 등을 포함하는 층을 더 가져도 좋다.
예를 들어, 발광 소자 및 수광 소자는 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 1층 이상을 공통되는 구성으로 할 수 있다. 또한 발광 소자 및 수광 소자 각각은 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 화합물, 또는 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 발광층에 수송하는 층이다. 수광 소자에서 정공 수송층은 활성층에 입사한 광을 바탕으로 발생한 정공을 양극에 수송하는 층이다. 정공 수송층은 정공 수송성 재료를 포함하는 층이다. 정공 수송성 재료로서는 1×10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 가진 물질이 바람직하다. 또한 전자 수송성보다 정공 수송성이 높은 물질이면, 이들 외의 물질도 사용할 수 있다. 정공 수송성 재료로서는 π전자 과잉형 헤테로 방향족 화합물(예를 들어 카바졸 유도체, 싸이오펜 유도체, 퓨란 유도체 등) 또는 방향족 아민(방향족 아민 골격을 가지는 화합물) 등의 정공 수송성이 높은 재료가 바람직하다.
발광 소자에서 전자 수송층은 전자 주입층에 의하여 음극으로부터 주입된 전자를 발광층에 수송하는 층이다. 수광 소자에서 전자 수송층은 활성층에 입사한 광을 바탕으로 발생한 전자를 음극에 수송하는 층이다. 전자 수송층은 전자 수송성 재료를 포함하는 층이다. 전자 수송성 재료로서는 1×10-6cm2/Vs 이상의 전자 이동도를 가진 물질이 바람직하다. 또한 정공 수송성보다 전자 수송성이 높은 물질이면, 이들 외의 물질도 사용할 수 있다. 전자 수송성 재료로서는 퀴놀린 골격을 가지는 금속 착체, 벤조퀴놀린 골격을 가지는 금속 착체, 옥사졸 골격을 가지는 금속 착체, 싸이아졸 골격을 가지는 금속 착체 등 외, 옥사다이아졸 유도체, 트라이아졸 유도체, 이미다졸 유도체, 옥사졸 유도체, 싸이아졸 유도체, 페난트롤린 유도체, 퀴놀린 배위자를 가지는 퀴놀린 유도체, 벤조퀴놀린 유도체, 퀴녹살린 유도체, 다이벤조퀴녹살린 유도체, 피리딘 유도체, 바이피리딘 유도체, 피리미딘 유도체, 기타 질소 함유 헤테로 방향족 화합물을 포함하는 π전자 부족형 헤테로 방향족 화합물 등 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 포함하는 복합 재료를 사용할 수도 있다.
발광층(283)은 발광 물질을 포함하는 층이다. 발광층(283)은 1종류 또는 복수 종류의 발광 물질을 가질 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 가지는 유기 금속 착체(특히 이리듐 착체), 전자 흡인기를 가지는 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 가져도 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 재료를 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 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 원활하게 되고, 효율적으로 발광을 얻을 수 있다. 이 구성으로 함으로써 발광 소자의 고효율, 저전압 구동, 장수명을 동시에 실현할 수 있다.
들뜬 복합체를 형성하는 재료의 조합으로서는 정공 수송성 재료의 HOMO 준위(최고 점유 분자 궤도 준위)가 전자 수송성 재료의 HOMO 준위 이상의 값인 것이 바람직하다. 정공 수송성 재료의 LUMO 준위(최저 비점유 분자 궤도 준위)가 전자 수송성 재료의 LUMO 준위 이상의 값인 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 장파장 측으로 시프트하는(또는 장파장 측에 새로운 피크를 가지는) 현상을 관측함으로써 확인할 수 있다. 또는 정공 수송성 재료의 과도 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 가지거나, 지연 성분의 비율이 커지는 등의 과도 응답의 차이를 관측함으로써 확인할 수 있다. 또한 상술한 과도 PL을 과도 일렉트로루미네선스(EL)로 바꿔 읽어도 좋다. 즉, 정공 수송성 재료의 과도 EL, 전자 수송성을 가지는 재료의 과도 EL, 및 이들의 혼합막의 과도 EL을 비교하여, 과도 응답의 차이를 관측함으로써 들뜬 복합체의 형성을 확인할 수 있다.
활성층(273)은 반도체를 포함한다. 상기 반도체로서는, 실리콘 등의 무기 반도체, 및 유기 화합물을 포함하는 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 축구공 같은 형상을 가지고, 상기 형상은 에너지적으로 안정적이다. 풀러렌은 HOMO 준위 및 LUMO 준위의 양쪽이 깊다(낮다). 풀러렌은 LUMO 준위가 깊으므로 전자 수용성(억셉터성)이 매우 높다. 일반적으로 벤젠과 같이 평면에 π전자 공액(공명)이 확장되면, 전자 공여성(도너성)이 높아지지만 풀러렌은 구체 형상이기 때문에 π전자가 크게 확장됨에도 불구하고 전자 수용성이 높아진다. 전자 수용성이 높으면 전하 분리가 고속으로, 효율적으로 일어나기 때문에, 수광 소자에 유익하다. C60, C70은 둘 다 가시광 영역에 넓은 흡수대를 가지고, 특히 C70은 C60에 비하여 π전자 공액계가 크고, 장파장 영역에도 넓은 흡수대를 가지기 때문에 바람직하다.
또한 n형 반도체의 재료로서는 퀴놀린 골격을 가지는 금속 착체, 벤조퀴놀린 골격을 가지는 금속 착체, 옥사졸 골격을 가지는 금속 착체, 싸이아졸 골격을 가지는 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 반도체의 재료로서는 카바졸 유도체, 싸이오펜 유도체, 퓨란 유도체, 방향족 아민 골격을 가지는 화합물 등을 들 수 있다. 또한 p형 반도체의 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 구형인 풀러렌을 사용하고, 전자 공여성의 유기 반도체 재료로서 평면에 가까운 형상의 유기 반도체 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 비슷한 형상의 분자끼리는 모이기 쉬운 경향이 있고, 같은 종류의 분자가 응집되면, 분자 궤도의 에너지 준위가 가깝기 때문에 캐리어 수송성을 높일 수 있다.
예를 들어 활성층(273)은 n형 반도체와 p형 반도체를 공증착하여 형성하는 것이 바람직하다. 또는 활성층(273)은 n형 반도체와 p형 반도체를 적층하여 형성하여도 좋다.
발광 소자 및 수광 소자에는 저분자계 화합물 및 고분자계 화합물 중 어느 쪽이든 사용할 수 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 7의 (B)에 나타낸 표시 장치(280B)는 수광 소자(270PD)와 발광 소자(270R)가 동일한 구성을 가진다는 점에서 표시 장치(280A)와 다르다.
수광 소자(270PD)와 발광 소자(270R)는 활성층(273)과 발광층(283R)을 공통적으로 가진다.
여기서, 수광 소자(270PD)는 검출하고자 하는 광보다 장파장의 광을 방출하는 발광 소자와 공통되는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 예를 들어 청색의 광을 검출하는 구성의 수광 소자(270PD)는 발광 소자(270R) 및 발광 소자(270G) 중 한쪽 또는 양쪽과 같은 구성으로 할 수 있다. 예를 들어 녹색의 광을 검출하는 구성의 수광 소자(270PD)는 발광 소자(270R)와 같은 구성으로 할 수 있다.
수광 소자(270PD)와 발광 소자(270R)를 공통되는 구성으로 함으로써, 수광 소자(270PD)와 발광 소자(270R)가 따로따로 형성되는 층을 가지는 구성에 비하여 성막 공정 수 및 마스크 수를 삭감할 수 있다. 따라서 표시 장치의 제작 공정을 삭감하고 제작 비용을 절감할 수 있다.
또한 수광 소자(270PD)와 발광 소자(270R)를 공통되는 구성으로 함으로써, 수광 소자(270PD)와 발광 소자(270R)가 따로따로 형성되는 층을 가지는 구성에 비하여, 위치 어긋남에 대한 마진을 좁힐 수 있다. 이에 의하여, 화소의 개구율을 높일 수 있어, 표시 장치의 광 추출 효율을 높일 수 있다. 이에 의하여, 발광 소자의 수명을 늘릴 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 가진다. 활성층(273)은 적색의 광보다 단파장의 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 단파장의 광을 흡수하는 유기 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이로써, 발광 소자(270R)로부터는 적색의 광이 효율적으로 추출되고, 수광 소자(270PD)는 높은 정밀도로 적색보다 단파장의 광을 검출할 수 있다.
또한 표시 장치(280B)에서는 발광 소자(270R) 및 수광 소자(270PD)가 동일한 구성인 예를 나타내었지만, 발광 소자(270R) 및 수광 소자(270PD)는 각각 다른 두께의 광학 조정층을 가져도 좋다.
도 8의 (A), (B)에 나타낸 표시 장치(280C)는 적색(R)의 광을 방출하며 수광 기능을 가지는 수발광 소자(270SR), 발광 소자(270G), 및 발광 소자(270B)를 가진다. 발광 소자(270G)와 발광 소자(270B)의 구성에는 상기 표시 장치(280A) 등을 원용할 수 있다.
수발광 소자(270SR)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 가진다. 수발광 소자(270SR)는 상기 표시 장치(280B)에서 예시한 발광 소자(270R) 및 수광 소자(270PD)와 동일한 구성을 가진다.
도 8의 (A)에는 수발광 소자(270SR)가 발광 소자로서 기능하는 경우를 나타내었다. 도 8의 (A)의 예에서는 발광 소자(270B)가 청색의 광을 방출하고, 발광 소자(270G)가 녹색의 광을 방출하고, 수발광 소자(270SR)가 적색의 광을 방출한다.
도 8의 (B)에는 수발광 소자(270SR)가 수광 소자로서 기능하는 경우를 나타내었다. 도 8의 (B)의 예에서는, 발광 소자(270B)로부터 방출되는 청색의 광과 발광 소자(270G)로부터 방출되는 녹색의 광을 수발광 소자(270SR)가 수광한다.
발광 소자(270B), 발광 소자(270G), 및 수발광 소자(270SR)는 각각 화소 전극(271) 및 공통 전극(275)을 가진다. 본 실시형태에서는 화소 전극(271)이 양극으로서 기능하고, 공통 전극(275)이 음극으로서 기능하는 경우를 예로 들어 설명한다. 화소 전극(271)과 공통 전극(275) 사이에 역바이어스를 인가하여 수발광 소자(270SR)를 구동시킴으로써, 수발광 소자(270SR)에 입사하는 광을 검출하고, 전하를 발생시켜 전류로서 추출할 수 있다.
수발광 소자(270SR)는 발광 소자에 활성층(273)을 추가한 구성이라고 할 수 있다. 즉, 발광 소자의 제작 공정에 활성층(273)을 성막하는 공정을 추가하기만 하면, 발광 소자의 형성과 병행하여 수발광 소자(270SR)를 형성할 수 있다. 또한 발광 소자와 수발광 소자를 동일 기판 위에 형성할 수 있다. 따라서 제작 공정을 크게 늘리지 않고, 표시부에 촬상 기능 및 센싱 기능 중 한쪽 또는 양쪽을 부여할 수 있다.
발광층(283R)과 활성층(273)의 적층 순서는 한정되지 않는다. 도 8의 (A), (B)에는 정공 수송층(282) 위에 활성층(273)이 제공되고, 활성층(273) 위에 발광층(283R)이 제공된 예를 나타내었다. 발광층(283R)과 활성층(273)의 적층 순서를 교체하여도 좋다.
또한 수발광 소자는 정공 주입층(281), 정공 수송층(282), 전자 수송층(284), 및 전자 주입층(285) 중 적어도 1층을 가지지 않아도 된다. 또한 수발광 소자는 정공 차단층, 전자 차단층 등, 다른 기능층을 가져도 좋다.
수발광 소자에서 광을 추출하는 측의 전극에는, 가시광을 투과시키는 도전막을 사용한다. 또한 광을 추출하지 않는 측의 전극에는, 가시광을 반사하는 도전막을 사용하는 것이 바람직하다.
수발광 소자를 구성하는 각 층의 기능 및 재료는 발광 소자 및 수광 소자를 구성하는 각 층의 기능 및 재료와 같기 때문에, 자세한 설명은 생략한다.
도 8의 (C) 내지 (G)에 수발광 소자의 적층 구조의 예를 나타내었다.
도 8의 (C)에 나타낸 수발광 소자는 제 1 전극(277), 정공 주입층(281), 정공 수송층(282), 발광층(283R), 활성층(273), 전자 수송층(284), 전자 주입층(285), 및 제 2 전극(278)을 가진다.
도 8의 (C)는 정공 수송층(282) 위에 발광층(283R)이 제공되고, 발광층(283R) 위에 활성층(273)이 적층된 예를 나타낸 것이다.
도 8의 (A) 내지 (C)에 나타낸 바와 같이, 활성층(273)과 발광층(283R)은 서로 접하여도 좋다.
또한 활성층(273)과 발광층(283R) 사이에는 버퍼층이 제공되는 것이 바람직하다. 이때, 버퍼층은 정공 수송성 및 전자 수송성을 가지는 것이 바람직하다. 예를 들어 버퍼층에는 양극성 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 또는 버퍼층으로서 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층, 정공 차단층, 및 전자 차단층 등 중 적어도 1층을 사용할 수 있다. 도 8의 (D)에는 버퍼층으로서 정공 수송층(282)을 사용하는 예를 나타내었다.
활성층(273)과 발광층(283R) 사이에 버퍼층을 제공함으로써, 발광층(283R)으로부터 활성층(273)에 들뜬 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 가지는 수발광 소자로부터는 높은 발광 효율을 얻을 수 있다.
도 8의 (E)에는 정공 주입층(281) 위에 정공 수송층(282-1), 활성층(273), 정공 수송층(282-2), 발광층(283R)이 이 순서대로 적층된 구조를 가지는 예를 나타내었다. 정공 수송층(282-2)은 버퍼층으로서 기능한다. 정공 수송층(282-1)과 정공 수송층(281-2)은 같은 재료를 포함하여도 좋고, 다른 재료를 포함하여도 좋다. 또한 정공 수송층(281-2) 대신에, 상술한 버퍼층에 사용할 수 있는 층을 사용하여도 좋다. 또한 활성층(273)과 발광층(283R)의 위치를 바꾸어도 좋다.
도 8의 (F)에 나타낸 수발광 소자는 정공 수송층(282)을 가지지 않는다는 점에서 도 8의 (A)에 나타낸 수발광 소자와 다르다. 이와 같이, 수발광 소자는 정공 주입층(281), 정공 수송층(282), 전자 수송층(284), 및 전자 주입층(285) 중 적어도 1층을 가지지 않아도 된다. 또한 수발광 소자는 정공 차단층, 전자 차단층 등, 다른 기능층을 가져도 좋다.
도 8의 (G)에 나타낸 수발광 소자는 활성층(273) 및 발광층(283R)을 가지지 않고, 발광층과 활성층을 겸하는 층(289)을 가진다는 점에서 도 8의 (A)에 나타낸 수발광 소자와 다르다.
발광층과 활성층을 겸하는 층(289)으로서는, 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.
[표시 장치의 구성예 4]
이하에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 더 구체적인 구성예에 대하여 설명한다.
도 9는 표시 장치(200)의 사시도이고, 도 10의 (A)는 표시 장치(200)의 단면도이다.
표시 장치(200)는 기판(151)과 기판(152)이 접합된 구성을 가진다. 도 9에서는 기판(152)을 파선으로 나타내었다.
표시 장치(200)는 표시부(262), 회로(264), 배선(265) 등을 가진다. 도 9에는 표시 장치(200)에 IC(집적 회로)(274) 및 FPC(272)가 실장된 예를 나타내었다. 그러므로 도 9에 나타낸 구성은 표시 장치(200), IC, 및 FPC를 가지는 표시 모듈이라고도 할 수 있다.
회로(264)로서는 예를 들어 주사선 구동 회로를 사용할 수 있다.
배선(265)은 표시부(262) 및 회로(264)에 신호 및 전력을 공급하는 기능을 가진다. 상기 신호 및 전력은 외부로부터 FPC(272)를 통하여 배선(265)에 입력되거나 IC(274)로부터 배선(265)에 입력된다.
도 9에는, COG(Chip On Glass) 방식 또는 COF(Chip On Film) 방식 등에 의하여 기판(151)에 IC(274)가 제공된 예를 나타내었다. IC(274)로서는 예를 들어 주사선 구동 회로 또는 신호선 구동 회로 등을 가지는 IC를 적용할 수 있다. 또한 표시 장치(200) 및 표시 모듈은 IC가 제공되지 않는 구성을 가져도 좋다. 또한 IC를 COF 방식 등에 의하여 FPC에 실장하여도 좋다.
도 10의 (A)에는, 도 9에 나타낸 표시 장치(200)에서 FPC(272)를 포함하는 영역의 일부, 회로(264)를 포함하는 영역의 일부, 표시부(262)를 포함하는 영역의 일부, 및 단부를 포함하는 영역의 일부를 각각 절단한 경우의 단면의 일례를 나타내었다.
도 10의 (A)에 나타낸 표시 장치(200)는 기판(151)과 기판(152) 사이에 트랜지스터(208), 트랜지스터(209), 트랜지스터(210), 발광 소자(190), 수광 소자(110), 및 발광 소자(160) 등을 가진다.
트랜지스터(208), 트랜지스터(209), 및 트랜지스터(210)는 모두 기판(151) 위에 형성되어 있다. 이들 트랜지스터는 동일한 재료 및 동일한 공정으로 제작할 수 있다.
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 가지는 반도체층, 한 쌍의 저저항 영역(231n)의 한쪽과 접속되는 도전층(222a), 한 쌍의 저저항 영역(231n)의 다른 쪽과 접속되는 도전층(222b), 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(225), 게이트로서 기능하는 도전층(223), 그리고 도전층(223)을 덮는 절연층(215)을 가진다. 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.
본 실시형태의 표시 장치가 가지는 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 구조를 가지는 트랜지스터로 하여도 좋다. 또는 채널이 형성되는 반도체층 상하에 게이트가 제공되어도 좋다.
트랜지스터(208), 트랜지스터(209), 및 트랜지스터(210)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, 단결정 반도체, 및 단결정 이외의 결정성을 가지는 반도체(미결정 반도체, 다결정 반도체, 또는 일부에 결정 영역을 가지는 반도체) 중 어느 것을 사용하여도 좋다. 단결정 반도체 또는 결정성을 가지는 반도체를 사용하면, 트랜지스터 특성의 열화를 억제할 수 있어 바람직하다.
트랜지스터의 반도체층은 금속 산화물(산화물 반도체라고도 함)을 가지는 것이 바람직하다. 또는 트랜지스터의 반도체층은 실리콘을 가져도 좋다. 실리콘으로서는 비정질 실리콘, 결정성 실리콘(저온 폴리 실리콘, 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 선택되는 1종류 또는 복수 종류)과, 아연을 가지는 것이 바람직하다. 특히 M은 알루미늄, 갈륨, 이트륨, 및 주석에서 선택되는 1종류 또는 복수 종류인 것이 바람직하다.
특히 반도체층으로서 인듐(In), 갈륨(Ga), 및 아연(Zn)을 포함한 산화물(IGZO라고도 표기함)을 사용하는 것이 바람직하다.
반도체층이 In-M-Zn 산화물인 경우, In-M-Zn 산화물을 성막하기 위하여 사용하는 스퍼터링 타깃은 In의 원자수비가 M의 원자수비 이상인 것이 바람직하다. 이와 같은 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=5:1:3, In:M:Zn=5:1:6, In:M:Zn=5:1:7, In:M:Zn=5:1:8, In:M:Zn=10:1:3, In:M:Zn=6:1:6, In:M:Zn=5:2:5 등을 들 수 있다.
스퍼터링 타깃으로서는 다결정 산화물을 포함한 타깃을 사용하면, 결정성을 가지는 반도체층을 형성하기 쉬워지기 때문에 바람직하다. 또한 성막되는 반도체층의 원자수비는 상기 스퍼터링 타깃에 포함되는 금속 원소의 원자수비의 ±40%의 변동을 포함한다. 예를 들어 반도체층에 사용되는 스퍼터링 타깃의 조성이 In:Ga:Zn=4:2:4.1[원자수비]인 경우, 성막되는 반도체층의 조성은 In: Ga:Zn=4:2:3[원자수비]의 근방인 경우가 있다.
또한 원자수비가 In:Ga:Zn=4:2:3 또는 그 근방이라고 기재된 경우, In을 4로 하였을 때, Ga이 1 이상 3 이하이고, Zn이 2 이상 4 이하인 경우를 포함한다. 또한 원자수비가 In:Ga:Zn=5:1:6 또는 그 근방이라고 기재된 경우, In을 5로 하였을 때, Ga이 0.1보다 크고 2 이하이고, Zn이 5 이상 7 이하인 경우를 포함한다. 또한 원자수비가 In:Ga:Zn=1:1:1 또는 그 근방이라고 기재하는 경우, In을 1로 하였을 때, Ga이 0.1보다 크고 2 이하이고, Zn이 0.1보다 크고 2 이하인 경우를 포함한다.
회로(264)가 가지는 트랜지스터와 표시부(262)가 가지는 트랜지스터는 같은 구조이어도 좋고, 상이한 구조이어도 좋다. 회로(264)가 가지는 복수의 트랜지스터의 구조는 모두 같아도 좋고, 2종류 이상 있어도 좋다. 이와 마찬가지로, 표시부(262)가 가지는 복수의 트랜지스터의 구조는 모두 같아도 좋고, 2종류 이상 있어도 좋다.
절연층(214)은 트랜지스터를 덮어 제공되며 평탄화층으로서의 기능을 가진다. 또한 게이트 절연층의 개수 및 트랜지스터를 덮는 절연층의 개수는 한정되지 않고, 각각 단층이어도 2층 이상이어도 좋다.
트랜지스터를 덮는 절연층 중 적어도 하나에 물 또는 수소 등의 불순물이 확산되기 어려운 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 절연층을 배리어층으로서 기능시킬 수 있다. 이러한 구성으로 함으로써, 외부로부터 트랜지스터로 불순물이 확산되는 것을 효과적으로 억제할 수 있어, 표시 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 10의 (A)에는 절연층(225)이 반도체층의 상면 및 측면을 덮는 예를 나타내었다. 한편, 도 10의 (B)에 나타낸 트랜지스터(202)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 10의 (B)에 나타낸 구조를 제작할 수 있다. 도 10의 (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.
절연층(211), 절연층(225), 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 등의 무기 절연막을 사용할 수 있다. 또한 산화 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.
여기서, 유기 절연막은 무기 절연막보다 배리어성이 낮은 경우가 많다. 그러므로 유기 절연막은 표시 장치(200)의 단부 근방에 개구를 가지는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 표시 장치(200)의 단부로부터 유기 절연막을 통하여 불순물이 확산되는 것을 억제할 수 있다. 또는 유기 절연막의 단부가 표시 장치(200)의 단부보다 내측에 위치하도록 유기 절연막을 형성하여, 표시 장치(200)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, 실록세인 수지, 벤조사이클로뷰텐계 수지, 페놀 수지, 및 이들 수지의 전구체 등을 들 수 있다.
도 10의 (A)에 나타낸 영역(228)에서는 절연층(214)에 개구가 형성되어 있다. 이로써, 절연층(214)에 유기 절연막을 사용하는 경우에도 절연층(214)을 통하여 외부로부터 표시부(262)로 불순물이 확산되는 것을 억제할 수 있다. 따라서 표시 장치(200)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
발광 소자(190)는 절연층(214) 측으로부터 화소 전극(191), 공통층(114), 발광층(196), 공통층(115), 및 공통 전극(113)의 순서로 적층된 적층 구조를 가진다. 발광 소자(190)의 화소 전극(191)은 도전층(222b)을 통하여 트랜지스터(208)의 한 쌍의 저저항 영역(231n) 중 한쪽과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(208)는 발광 소자(190)의 구동을 제어하는 기능을 가진다. 화소 전극(191)의 단부는 격벽(216)으로 덮여 있다. 화소 전극(191)은 가시광을 반사하는 재료를 포함하고, 공통 전극(113)은 가시광을 투과시키는 재료를 포함한다.
수광 소자(110)는 절연층(214) 측으로부터 화소 전극(111), 공통층(114), 활성층(116), 공통층(115), 및 공통 전극(113)의 순서로 적층된 적층 구조를 가진다. 수광 소자(110)의 화소 전극(111)은 도전층(222b)을 통하여 트랜지스터(209)의 한 쌍의 저저항 영역(231n) 중 다른 쪽과 전기적으로 접속된다. 화소 전극(111)의 단부는 격벽(216)으로 덮여 있다. 화소 전극(111)은 가시광 및 적외광을 반사하는 재료를 포함하고, 공통 전극(113)은 가시광 및 적외광을 투과시키는 재료를 포함한다.
발광 소자(190)로부터 방출되는 광은 기판(152) 측으로 사출된다. 또한 수광 소자(110)에는 기판(152)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(114), 공통층(115), 및 공통 전극(113)은 수광 소자(110) 및 발광 소자(190)의 양쪽에 사용된다. 수광 소자(110)와 발광 소자(190)는 활성층(116)과 발광층(196)을 제외하고는 모두 공통된 구성을 가질 수 있다. 이에 의하여, 제작 공정을 크게 늘리지 않고, 표시 장치(200)에 수광 소자(110)를 내장시킬 수 있다.
또한 수광 소자(110) 및 발광 소자(190)를 덮어, 무기 절연층(195a), 유기 절연층(195b), 및 무기 절연층(195c)이 적층되어 제공되어 있다. 또한 무기 절연층(195c) 위에 차광층(145) 및 발광 소자(160)가 적층되어 제공되어 있다. 차광층(145) 및 발광 소자(160)는 수광 소자(110)의 수광 영역 및 발광 소자(190)의 발광 영역과 중첩되지 않는 위치에 제공되어 있다.
표시 장치(200)에서, 유기 절연층(195b)이 상기 수지층(141)에 상당한다.
무기 절연층(195a)의 단부와 무기 절연층(195c)의 단부는, 유기 절연층(195b)의 단부보다 외측으로 연장되고 서로 접촉된다. 그리고, 무기 절연층(195a)은 절연층(214)(유기 절연층)의 개구를 통하여 절연층(215)(무기 절연층)과 접촉된다. 이에 의하여, 절연층(215)과 보호층(195)으로 수광 소자(110) 및 발광 소자(190)를 둘러쌀 수 있기 때문에, 수광 소자(110) 및 발광 소자(190)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이와 같이, 보호층(195)은 유기 절연막과 무기 절연막의 적층 구조이어도 좋다. 이때, 무기 절연막의 단부를 유기 절연막의 단부보다 외측으로 연장시키는 것이 바람직하다.
차광층(145)은 수광 소자(110)와 중첩되는 위치 및 발광 소자(190)와 중첩되는 위치에 개구를 가진다. 차광층(145)을 제공함으로써, 수광 소자(110)가 광을 검출하는 범위를 제어할 수 있다. 또한 차광층(145)을 가짐으로써, 발광 소자(190) 및 발광 소자(160)로부터 수광 소자(110)에 광이 직접 입사하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 노이즈가 적고 감도가 높은 센서를 실현할 수 있다.
발광 소자(160)는 차광층(145) 측으로부터 전극(161), 버퍼층(164), 발광층(166), 버퍼층(165), 및 전극(163)의 순서로 적층된 구조를 가진다. 전극(161)의 단부는 절연층(217)으로 덮여 있다. 전극(161)은 적외광을 반사하는 재료를 포함하고, 전극(163)은 가시광 및 적외광을 투과하는 재료를 포함한다.
버퍼층(164), 발광층(166), 및 버퍼층(165)은 섬 형상의 상면 형상을 가진다. 또한 전극(163)은 버퍼층(164), 발광층(166), 및 버퍼층(165)을 덮어 제공되어 있다. 버퍼층(164), 발광층(166), 버퍼층(165) 및 전극(163)은 수광 소자(110)의 수광 영역 및 발광 소자(190)의 발광 영역과 중첩되지 않는 위치에 제공되어 있다.
절연층(217) 및 발광 소자(160)를 덮어 수지층(142)이 제공되고, 수지층(142) 위에 기판(152)이 제공된다. 수지층(142)은 기판(151)과 기판(152)을 접합하기 위한 접착층으로서 기능한다.
기판(151) 중 기판(152)과 중첩되지 않은 영역에는 접속부(204)가 제공되어 있다. 접속부(204)에서는 배선(265)이 도전층(266) 및 접속층(242)을 통하여 FPC(272)에 전기적으로 접속되어 있다. 접속부(204)의 상면에서는, 화소 전극(191)과 동일한 도전막을 가공하여 얻어진 도전층(266)이 노출되어 있다. 이에 의하여, 접속층(242)을 통하여 접속부(204)와 FPC(272)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)의 외측에는 먼지의 부착을 억제하는 대전 방지막, 오염이 부착되기 어렵게 하는 발수성의 막, 사용에 따른 손상의 발생을 억제하는 하드코트막, 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 가지는 재료를 사용하면, 표시 장치의 가요성을 높일 수 있다.
접착층으로서는, 자외선 경화형 등의 광 경화형 접착제, 반응 경화형 접착제, 열 경화형 접착제, 및 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 투습성이 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.
여기서는 발광 소자(190) 및 발광 소자(160)로서 톱 이미션형 발광 소자를 적용하였지만, 발광 소자에는 톱 이미션형, 보텀 이미션형, 듀얼 이미션형 등이 있다. 광을 추출하는 측의 전극에는 가시광을 투과시키는 도전막을 사용한다. 또한 광을 추출하지 않는 측의 전극에는 가시광을 반사하는 도전막을 사용하는 것이 바람직하다.
발광 소자는 적어도 발광층을 가진다. 발광 소자는 발광층 이외의 층으로서 정공 주입성이 높은 물질, 정공 수송성이 높은 물질, 정공 차단 재료, 전자 수송성이 높은 물질, 전자 차단 재료, 또는 바이폴러성 물질(전자 수송성 및 정공 수송성이 높은 물질) 등을 포함하는 층을 더 가져도 좋다. 예를 들어, 화소 전극 측의 공통층은 정공 주입층 및 정공 수송층 중 한쪽 또는 양쪽을 가지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 공통 전극 측의 공통층은 전자 수송층 및 전자 주입층 중 한쪽 또는 양쪽을 가지는 것이 바람직하다.
각 공통층, 및 발광층에는 저분자계 화합물 및 고분자계 화합물 중 어느 쪽을 사용할 수도 있고, 무기 화합물을 포함하여도 좋다. 각 공통층, 및 발광층을 구성하는 층은 각각 증착법(진공 증착법을 포함함), 전사법, 인쇄법, 잉크젯법, 도포법 등의 방법으로 형성할 수 있다.
발광층은 발광 재료로서 퀀텀닷 등의 무기 화합물을 가져도 좋다.
수광 소자(110)의 활성층(116)은 반도체를 포함한다. 상기 반도체로서는 실리콘 등의 무기 반도체, 및 유기 화합물을 포함하는 유기 반도체를 들 수 있다. 본 실시형태에서는 활성층이 가지는 반도체로서 유기 반도체를 사용하는 예를 기재한다. 유기 반도체를 사용함으로써, 발광 소자(190)의 발광층(196)과, 수광 소자(110)의 활성층(116)을 같은 방법(예를 들어, 진공 증착법)으로 형성할 수 있고, 제조 장치를 공통화할 수 있어 바람직하다.
활성층(116)이 가지는 n형 반도체의 재료로서는 풀러렌(예를 들어 C60, C70 등), 풀러렌 유도체 등의 전자 수용성의 유기 반도체 재료가 들 수 있다. 풀러렌은 축구공 같은 형상을 가지고, 상기 형상은 에너지적으로 안정적이다. 풀러렌은 HOMO 준위 및 LUMO 준위의 양쪽이 깊다(낮다). 풀러렌은 LUMO 준위가 깊으므로 전자 수용성(억셉터성)이 매우 높다. 일반적으로 벤젠과 같이 평면에 π전자 공액(공명)이 확장되면, 전자 공여성(도너성)이 높아지지만 풀러렌은 구체 형상이기 때문에 π전자가 크게 확장됨에도 불구하고 전자 수용성이 높아진다. 전자 수용성이 높으면, 전하 분리가 고속으로 효율적으로 일어나기 때문에, 수광 소자에 유익하다. C60, C70은 둘 다 가시광 영역에 넓은 흡수대를 가지고, 특히 C70은 C60에 비하여 π전자 공액계가 크고, 장파장 영역에도 넓은 흡수대를 가지기 때문에 바람직하다.
또한 활성층(116)이 가지는 n형 반도체의 재료로서는 퀴놀린 골격을 가지는 금속 착체, 벤조퀴놀린 골격을 가지는 금속 착체, 옥사졸 골격을 가지는 금속 착체, 싸이아졸 골격을 가지는 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(116)이 가지는 p형 반도체의 재료로서는 구리(II) 프탈로사이아닌(Copper(II) phthalocyanine; CuPc), 테트라페닐다이벤조페리플란텐(Tetraphenyldibenzoperiflanthene; DBP), 아연 프탈로사이아닌(Zinc Phthalocyanine; ZnPc), 주석 프탈로사이아닌(SnPc), 퀴나크리돈 등 전자 공여성의 유기 반도체 재료를 들 수 있다.
또한 p형 반도체의 재료로서는 카바졸 유도체, 싸이오펜 유도체, 퓨란 유도체, 방향족 아민 골격을 가지는 화합물 등을 들 수 있다. 또한 p형 반도체의 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.
예를 들어 활성층(116)은 n형 반도체와 p형 반도체를 공증착하여 형성하는 것이 바람직하다. 또는 활성층(116)은 n형 반도체와 p형 반도체를 적층하여 형성하여도 좋다.
트랜지스터의 게이트, 소스, 및 드레인 외에, 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 하여 사용할 수 있다.
또한 투광성을 가지는 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, 또는 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, 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 및 전극 등의 도전층, 또는 표시 소자가 가지는 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, 산화 하프늄 등의 무기 절연 재료가 있다.
[금속 산화물에 대하여]
이하에서는 반도체층에 적용할 수 있는 금속 산화물에 대하여 설명한다.
또한 본 명세서 등에서 질소를 가지는 금속 산화물도 금속 산화물(metal oxide)이라고 총칭하는 경우가 있다. 또한 질소를 가지는 금속 산화물을 금속 산질화물(metal oxynitride)이라고 불러도 좋다. 예를 들어 아연 산질화물(ZnON) 등의 질소를 가지는 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-OS(Cloud-Aligned Composite Oxide Semiconductor)를 사용할 수 있다.
CAC-OS 또는 CAC-metal oxide는 재료의 일부에서는 도전성의 기능을 가지고, 재료의 일부에서는 절연성의 기능을 가지고, 재료 전체에서는 반도체로서의 기능을 가진다. 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, 기능을 분리시킴으로써 각 기능을 최대화할 수 있다.
또한 CAC-OS 또는 CAC-metal oxide는 도전성 영역 및 절연성 영역을 가진다. 도전성 영역은 상술한 도전성 기능을 가지고, 절연성 영역은 상술한 절연성 기능을 가진다. 또한 재료 내에서 도전성 영역과 절연성 영역은 나노 입자 레벨로 분리되어 있는 경우가 있다. 또한 도전성 영역과 절연성 영역은 각각 재료 내에 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 가지는 성분으로 구성된다. 예를 들어 CAC-OS 또는 CAC-metal oxide는 절연성 영역에 기인하는 넓은 갭(wide gap)을 가지는 성분과, 도전성 영역에 기인하는 좁은 갭(narrow gap)을 가지는 성분으로 구성된다. 상기 구성의 경우, 캐리어를 흘릴 때 좁은 갭을 가지는 성분에서 주로 캐리어가 흐른다. 또한 좁은 갭을 가지는 성분과 넓은 갭을 가지는 성분이 상보적으로 작용함으로써 좁은 갭을 가지는 성분과 연동하여 넓은 갭을 가지는 성분에서도 캐리어가 흐른다. 이에 의하여 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 외의 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 가지고, 또한 a-b면 방향에서 복수의 나노 결정이 연결되고, 변형을 가진 결정 구조를 가진다. 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 기본적으로 육각형이지만 정육각형에 한정되지 않고, 비정육각형인 경우가 있다. 또한 변형에서 오각형 및 칠각형 등의 격자 배열을 가지는 경우가 있다. 또한 CAAC-OS에서, 변형 근방에서도 명확한 결정립계(그레인 바운더리라고도 함)를 확인하는 것은 어렵다. 즉, 격자 배열의 변형에 의하여 결정립계의 형성이 억제되어 있는 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 가지는 층(이후, In층이라고 함)과, 원소 M, 아연, 및 산소를 가지는 층(이후, (M, Zn)층이라고 함)이 적층된 층상의 결정 구조(층상 구조라고도 함)를 가지는 경향이 있다. 또한 인듐과 원소 M은 서로 치환할 수 있고, (M, Zn)층의 원소 M이 인듐으로 치환된 경우, (In, M, Zn)층이라고 나타낼 수도 있다. 또한 In층의 인듐이 원소 M으로 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 또는 결함의 생성 등으로 인하여 저하되는 경우가 있기 때문에, CAAC-OS는 불순물 또는 결함(산소 결손(VO: oxygen vacancy라고도 함) 등)이 적은 금속 산화물이라고 할 수도 있다. 따라서 CAAC-OS를 가지는 금속 산화물은 물리적 성질이 안정적이다. 그러므로, CAAC-OS를 가지는 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 가진다. 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 OS 또는 비정질 산화물 반도체와 구별할 수 없는 경우가 있다.
또한 인듐, 갈륨, 및 아연을 가지는 금속 산화물의 한 종류인 인듐-갈륨-아연 산화물(이후 IGZO라고 함)은 상술한 나노 결정으로 형성됨으로써 안정적인 구조를 가지는 경우가 있다. 특히 IGZO는 대기 중에서는 결정이 성장하기 어려운 경향이 있으므로 큰 결정(여기서는 수mm의 결정 또는 수cm의 결정)보다 작은 결정(예를 들어 상술한 나노 결정)으로 하는 것이 구조적으로 안정적인 경우가 있다.
a-like OS는 nc-OS와 비정질 산화물 반도체의 중간의 구조를 가지는 금속 산화물이다. a-like OS는 공동(void) 또는 저밀도 영역을 가진다. 즉 a-like OS는 nc-OS 및 CAAC-OS와 비교하여 결정성이 낮다.
산화물 반도체(금속 산화물)는 다양한 구조를 가지고, 각각이 상이한 특성을 가진다. 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 사용하여 성막할 수 있다. 또한 금속 산화물막의 성막 시의 산소의 유량비(산소 분압)에 특별한 한정은 없다. 다만, 전계 효과 이동도가 높은 트랜지스터를 얻는 경우에는, 금속 산화물막의 성막 시의 산소의 유량비(산소 분압)는 0% 이상 30% 이하가 바람직하고, 5% 이상 30% 이하가 더 바람직하고, 7% 이상 15% 이하가 더욱 바람직하다.
금속 산화물의 에너지 갭은 2eV 이상이 바람직하고, 2.5eV 이상이 더 바람직하고, 3eV 이상이 더욱 바람직하다. 이와 같이, 에너지 갭이 넓은 금속 산화물을 사용함으로써 트랜지스터의 오프 전류를 저감시킬 수 있다.
금속 산화물막의 형성 시의 기판 온도는 350℃ 이하가 바람직하고, 실온 이상 200℃ 이하가 더 바람직하고, 실온 이상 130℃ 이하가 더욱 바람직하다. 금속 산화물막의 성막 시의 기판 온도가 실온이면 생산성을 높일 수 있어 바람직하다.
금속 산화물막은 스퍼터링법에 의하여 형성할 수 있다. 그 외에 예를 들어 PLD법, PECVD법, 열 CVD법, ALD법, 진공 증착법 등을 사용하여도 좋다.
여기까지가 금속 산화물에 대한 설명이다.
본 실시형태의 표시 장치는 표시부에 수광 소자와 발광 소자를 가지고, 표시부는 화상을 표시하는 기능 및 광을 검출하는 기능의 양쪽을 가진다. 이에 의하여 표시부의 외부 또는 표시 장치의 외부에 센서를 제공하는 경우보다, 전자 기기를 소형화 및 경량화할 수 있다. 또한 표시부의 외부 또는 표시 장치의 외부에 제공하는 센서와 조합하여 더 다기능의 전자 기기를 실현할 수도 있다.
수광 소자는 활성층 이외의 적어도 하나의 층을 발광 소자(EL 소자)와 공통된 구성으로 할 수 있다. 또한 수광 소자는 활성층 이외의 모든 층을 발광 소자(EL 소자)와 공통된 구성으로 할 수도 있다. 예를 들어, 발광 소자의 제작 공정에 활성층의 성막 공정만 추가하면, 발광 소자와 수광 소자를 동일한 기판 위에 형성할 수 있다. 또한 수광 소자와 발광 소자는 화소 전극과 공통 전극을 각각 동일한 재료 및 동일한 공정으로 형성할 수 있다. 또한 수광 소자에 전기적으로 접속되는 회로와, 발광 소자에 전기적으로 접속되는 회로를 동일 재료 및 동일 공정으로 제작함으로써, 표시 장치의 제작 공정을 간략화할 수 있다. 이와 같이, 복잡한 공정을 가지지 않아도 수광 소자를 내장하며 편의성이 높은 표시 장치를 제작할 수 있다.
본 실시형태에서 예시한 구성예, 및 그들에 대응하는 도면 등은 적어도 그 일부를 다른 구성예, 또는 도면 등과 적절히 조합할 수 있다.
본 실시형태는 적어도 그 일부를 본 명세서 중에 기재하는 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 전자 기기에 대하여 설명한다.
[전자 기기의 구성예]
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 적외광과 가시광을 사용하여 다양한 생체 정보를 취득할 수 있다. 이와 같은 생체 정보는 사용자의 개인 인증의 용도와 헬스케어의 용도 양쪽에 사용할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치를 사용하여 취득할 수 있는 생체 정보 중 개인 인증에 사용할 수 있는 생체 정보로서는, 대표적으로 지문, 장문, 정맥, 홍채 등이 있다. 이들 생체 정보는 가시광 또는 적외광에 의하여 취득할 수 있다. 특히 정맥 및 홍채의 정보는 적외광에 의하여 취득하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 사용하여 취득할 수 있는 생체 정보 중, 헬스케어의 용도로 사용할 수 있는 생체 정보로서는 맥파, 혈당치, 산소 포화도, 중성 지방 농도 등이 있다.
또한 표시 장치가 탑재되는 전자 기기에, 다른 생체 정보를 취득하는 수단을 제공하는 것이 바람직하다. 예를 들어 심전도, 혈압, 체온 등의 체내의 생체 정보 외에 표정, 안색, 동공 등의 표면적인 생체 정보 등이 있다. 또한 보수(步數), 운동 강도, 이동의 고저차, 식사(섭취 칼로리 및 영양소 등)의 정보도, 헬스케어에는 중요한 정보이다. 복수의 생체 정보 등을 사용함으로써, 복합적인 건강 관리가 가능해지고, 일상적인 건강 관리뿐만 아니라 상병의 조기 발견으로도 이어진다.
예를 들어, 혈압은 심전도와 맥파의 2개의 박동의 타이밍의 차이(맥파 전반(傳搬) 시간의 길이)로부터 산출할 수 있다. 혈압이 높은 경우에는 맥파 전반 시간이 짧고, 반대로 혈압이 낮은 경우에는 맥파 전반 시간이 길다. 또한 심전도 및 맥파로부터 산출되는 심박수와 혈압의 관계로부터 사용자의 신체 상태를 추정할 수도 있다. 예를 들어 심박수와 혈압이 모두 높으면 긴장 상태 또는 흥분 상태인 것으로 추정할 수 있고, 반대로 심박수와 혈압이 모두 낮으면 긴장이 풀린 상태인 것으로 추정할 수 있다. 또한 혈압이 낮고 심박수가 높은 상태가 계속되는 경우에는, 심장 질환 등의 가능성이 있다.
사용자는 전자 기기로 측정된 생체 정보 및 그 정보를 바탕으로 추정된 자신의 몸 상태 등을 수시로 확인할 수 있기 때문에, 건강에 대한 의식이 향상된다. 그 결과, 폭음폭식을 피하거나, 적당한 운동을 하거나, 건강 관리를 하는 등, 평소의 습관을 재검토할 수 있다. 또한 필요에 따라 의료 기관에서 진찰을 받을 계기가 될 수도 있다.
[구성예 1]
도 11의 (A)에, 전자 기기(80)의 개략도를 나타내었다. 전자 기기(80)는 스마트폰으로서 사용할 수 있다. 전자 기기(80)는 적어도 하우징(82)과, 표시부(81a)와, 표시부(81b)를 가진다. 표시부(81a)는 주된 표시면으로서 기능한다. 표시부(81b)는 부표시면으로서 기능하고, 하우징(82)의 측면을 따른 곡면 형상을 가진다. 표시부(81a) 및 표시부(81b)에는 본 발명의 일 형태의 표시 장치가 적용되어 있다.
도 11의 (A)에 나타낸 바와 같이, 사용자가 손(60a)으로 전자 기기(80)를 쥐었을 때 손가락(60)이 자연스럽게 접촉되는 위치에 표시부(81b)가 제공되어 있다. 이때 전자 기기(80)는 표시부(81b)에 접촉되는 손가락(60)의 지문을 취득하고 지문 인증을 실행할 수 있다. 이에 의하여, 사용자에게 의식시키지 않고 전자 기기(80)를 손에 드는 동작과 동시에 인증 동작을 실행할 수 있다. 따라서, 사용자가 전자 기기(80)를 손에 들고 화면을 보았을 때에는 이미 인증이 완료되어 로그인 상태가 되고, 바로 사용할 수 있는 상태에 있기 때문에, 높은 안전성과 높은 편의성의 양쪽을 가지는 전자 기기로 할 수 있다.
또한 도 11의 (B)에 나타낸 바와 같이, 표시부(81a)에 손가락(60)이 접촉됨으로써 손가락(60)으로부터 사용자의 생체 정보를 취득할 수 있다. 예를 들어, 정맥 형상이나 세동맥을 촬상할 수 있고, 촬상한 정보로부터 맥박 또는 산소 농도 등의 다양한 생체 정보를 취득할 수 있다.
또한 도 11의 (C)에 나타낸 바와 같이, 표시부(81b)를 따라 손가락(60)이 접촉됨으로써 표시부(81b)에서도 상기와 같은 생체 정보를 취득할 수 있다.
생체 정보의 취득은 예를 들어 사용자가 생체 정보의 취득 및 관리를 위한 애플리케이션을 실행함으로써 수행할 수 있다. 상기 애플리케이션에 의하여, 전자 기기(80)는 표시부(81a) 또는 표시부(81b)에 손가락(60)이 접촉된 것을 인식하고 촬상을 실행할 수 있다. 또한 촬상한 화상으로부터 상술한 생체 정보를 취득하고, 데이터의 저장 또는 관리 등을 실행할 수 있다.
도 12에 나타낸 전자 기기(80a)는 표시부(81a), 표시부(81b)에 더하여 표시부(81c)를 가진다. 표시부(81c)는 표시부(81a)를 끼워 표시부(81b)와 반대쪽에 위치한다.
도 12에 나타낸 바와 같이, 사용자가 손(60a)으로 전자 기기(80a)를 쥐었을 때 손가락(60) 5개 중의 검지, 중지, 약지, 및 소지 중 하나 이상이 자연스럽게 접촉되는 위치에 표시부(81c)가 제공되어 있다. 또한 엄지가 자연스럽게 접촉되는 위치에 표시부(81b)가 제공되어 있다. 표시부(81b) 및 표시부(81c)는 각각 지문을 촬상할 수 있다. 이에 의하여, 복수의 손끝의 지문을 사용하여 지문 인증을 실행할 수 있기 때문에, 정밀도가 더 높은 인증을 실행할 수 있어 바람직하다.
또한 전자 기기(80a)는 좌우 대칭의 구성이기 때문에, 오른손, 왼손을 가리지 않고 양손에 대응할 수 있어 바람직하다.
[구성예 2]
도 13에 전자 기기(80b)의 개략도를 나타내었다. 전자 기기(80b)는 태블릿 단말기로서 사용할 수 있다. 전자 기기(80b)는 적어도 하우징(82)과, 표시부(81a)와, 표시부(81b)를 가진다. 표시부(81a) 및 표시부(81b)에는 본 발명의 일 형태의 표시 장치가 적용되어 있다.
전자 기기(80b)는 사용자가 표시부(81a) 또는 표시부(81b)에 손(60a)을 대거나, 접촉시킴으로써 개인 인증을 실행하는 것과 동시에 사용자의 생체 정보를 취득할 수 있다.
사용자가 표시부(81a) 또는 표시부(81b)에 손(60a)을 놓으면, 전자 기기(80b)는 그 형상을 인식할 수 있다. 그리고, 손(60a)의 각 부분에 대응하는 각 영역에 적합한 생체 정보의 취득을 실행한다. 예를 들어, 손(60a)의 손끝에 대응하는 영역(85a)에서는, 지문 형상 및 정맥 형상의 촬상을 실행할 수 있다. 또한 손끝 안쪽에 대응하는 영역(85b)에서는, 정맥 형상의 촬상, 세동맥의 촬상 등을 실행할 수 있다. 또한 손바닥에 대응하는 영역(85c)에서는 장문의 촬상, 정맥의 촬상, 세동맥의 촬상, 진피의 촬상 등을 실행할 수 있다. 지문, 장문, 및 정맥의 화상은 개인 인증에 사용할 수 있다. 또한 세동맥, 정맥, 및 진피의 화상은, 생체 정보의 취득에 사용할 수 있다.
또한 생체 정보를 취득할 때, 표시부(81a) 또는 표시부(81b)에 손의 형상을 본뜬 화상을 표시하고, 그 화상에 맞추어 사용자가 손(60a)을 놓도록 촉구하여도 좋다. 이에 의하여, 손(60a)의 형상의 인식 정밀도를 높일 수 있다.
이와 같이, 전자 기기(80b)를 기동하기 위한 개인 인증을 실행할 때마다 사용자의 생체 정보의 취득을 실행할 수 있다. 이에 의하여, 사용자에 의식시키지 않고 생체 정보가 계속 축적될 수 있기 때문에, 계속적인 건강 관리를 할 수 있다. 또한 건강 관리를 위한 애플리케이션 소프트웨어 등을 그때마다 사용자가 실행할 필요가 없고, 생체 정보의 취득 및 갱신이 중단될 우려가 없기 때문에 바람직하다.
[시스템의 구성예]
본 발명의 일 형태에 따르면, 다양한 생체 정보를 정기적 및 계속적으로 취득할 수 있고, 이들 생체 정보를 개인 인증 또는 건강 관리 등에 이용할 수 있다.
예를 들어, 가시광 및 적외선을 사용함으로써 얻을 수 있는 생체 데이터로서는, 지문, 장문, 정맥 형상, 맥파, 호흡수, 맥박, 산소 포화도, 혈당치, 중성 지방 농도 등이 있다. 또한 이 외에 표정, 안색, 동공, 성문 등을 들 수 있다. 이와 같은 다양한 생체 정보를 사용함으로써, 사용자의 건강 상태를 종합적으로 판정할 수 있어 바람직하다.
생체 정보를 사용한 개인 인증의 방법으로서는, 대표적으로는 패턴 매칭법을 들 수 있다. 예를 들어, 지문, 장문, 정맥 형상 등의 화상으로부터 특징적인 복수의 점의 좌표와, 이들 점의 좌표 간의 벡터 등의 특징량을 산출하고, 미리 취득한 사용자의 특징량과 비교함으로써 인증할 수 있다. 지문, 장문, 정맥 형상 중 2개 이상의 화상을 사용함으로써, 정밀도가 높은 인증을 실행할 수 있다.
또한, 생체 정보를 사용한 개인 인증 또는 건강 상태의 판정에는 기계 학습을 사용하여도 좋다. 기계 학습에 사용하는 학습 모델로서는 미리 학습된 학습 모델을 사용하여도 좋고, 취득한 사용자의 데이터를 사용하여 갱신되는 학습 모델을 사용하여도 좋다. 기계 학습의 방법으로서는, 예를 들어 지도 기계 학습, 비지도 기계 학습 등이 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 형태의 시스템의 구성예 및 시스템의 동작예에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다.
도 14에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 가지는 시스템(90)의 블록도를 나타내었다. 시스템(90)은 연산부(91), 기억부(92), 입력부(93), 출력부(94), 및 버스 라인(95) 등을 가진다. 시스템(90)은 상술한 전자 기기(80) 등 표시부를 가지는 다양한 전자 기기에 적용할 수 있다.
연산부(91)는 버스 라인(95)을 통하여 기억부(92), 입력부(93), 및 출력부(94) 등과 접속되고, 이들을 통괄적으로 제어하는 기능을 가진다.
기억부(92)는 데이터 또는 프로그램 등을 저장하는 기능을 가진다. 연산부(91)는 기억부(92)로부터 프로그램 또는 데이터를 판독하여 실행 또는 처리함으로써, 입력부(93) 및 출력부(94)에 포함되는 다양한 컴포넌트를 제어할 수 있다.
입력부(93)로서는 다양한 센서 장치를 적용할 수 있다. 여기서는 입력부(93)가 가지는 컴포넌트로서 광 센서(93a), 카메라(93b), 마이크로폰(93c), 심전 모니터(93d) 등을 나타내었다. 광 센서(93a)로서는, 상기 표시 장치가 가지는 수광 소자를 사용한 센서를 적용할 수 있다. 심전 모니터(93d)는 예를 들어 심전도를 측정하기 위한 한 쌍의 전극과, 전극 사이의 전압 또는 전극 사이를 흐르는 전류값 등을 측정하는 측정기를 포함하는 구성으로 하면 좋다.
출력부(94)는 사용자에 대하여 다양한 정보를 제공하는 기능을 가진다. 여기서는, 출력부(94)가 가지는 컴포넌트로서 디스플레이(94a), 스피커(94b), 및 진동 장치(94c) 등을 가지는 예를 나타내었다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 광 센서로서 기능하는 수광 소자와, 표시부를 구성하는 발광 소자를 가지기 때문에, 하나의 표시 장치가 도 14에 나타낸 입력부(93)의 광 센서(93a) 및 출력부(94)의 디스플레이(94a)를 겸할 수 있다. 즉, 시스템(90)은 상기 표시 장치와, 연산부(91)와, 기억부(92)를 가지는 구성으로 실현할 수 있다.
예를 들어 표시 장치가 사용자의 지문, 장문, 또는 정맥 등의 생체 정보를 취득하는 기능을 가지고, 기억부(92)에 미리 저장된 사용자의 생체 정보 데이터와, 취득한 생체 정보에 기초하여 연산부(91)가 지문 인증, 장문 인증, 또는 정맥 인증을 실행할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 형태의 시스템의 동작 방법의 예에 대하여 설명한다. 여기서는, 생체 인증을 실행하는 동작에 대하여 설명한다.
도 15는 시스템의 동작 방법에 관한 흐름도이다. 도 15에 나타낸 흐름도는 단계 S0 내지 단계 S8을 가진다.
단계 S0에서 동작을 시작한다.
단계 S1에서 시스템의 기동을 실행할지 여부를 판단한다. 예를 들어, 전자 기기의 전원이 켜지는 것, 표시부가 접촉되는 것, 또는 전자 기기의 자세가 변화된 것 등을 검지하였을 때에 시스템의 기동을 실행한다고 판단한다. 한편, 이들이 검지되지 않은 경우에는 단계 S8로 이행하고 동작을 종료한다.
단계 S2에서 인증이 필요할지 여부를 판단한다. 이미 인증이 실행되고, 시스템이 로그인 상태인 경우에는 인증이 불필요하다고 판단하고 단계 S7로 이행한다. 한편, 로그아웃 상태인 경우에는 인증이 필요하다고 판단하고, 단계 S3으로 이행한다.
단계 S3에서 인증 동작을 검지하였는지 여부를 판단한다. 예를 들어, 표시부의 일부에 사용자의 손가락 또는 손바닥 등이 접촉한 것을 검지한 경우에는, 인증 동작을 검지하였다고 판단하고 단계 S4로 이행한다. 한편, 일정 시간 검지하지 않은 경우에는 단계 S8로 이행하고 동작을 종료한다.
단계 S4에서 인증 정보를 취득한다. 예를 들어, 사용자의 지문, 장문, 정맥 등을 촬상하고, 촬상된 화상으로부터 생체 정보를 취득한다.
단계 S5에서 인증이 정상적으로 수행되었는지 여부를 판정한다. 예를 들어, 단계 S4에서 취득한 지문, 장문, 또는 정맥의 정보와, 미리 등록된 사용자의 생체 정보를 조합하고, 일치할지 여부를 판정한다. 판정은 기계 학습 모델을 사용하지 않는 패턴 매칭법 등의 인증 방법, 또는 기계 학습 모델을 사용한 인증을 수행할 수 있다. 인증이 정상적으로 수행된 경우에는 단계 S6으로 이행한다. 인증이 정상적으로 수행되지 않은 경우에는 로그아웃 상태가 유지되고, 단계 S4로 되돌아간다.
단계 S6에서 시스템의 로그인이 실행된다.
단계 S7에서 로그인 상태가 유지된다. 단계 S7은 사용자가 종료 동작을 수행하는 경우, 또는 일정 기간 입력이 없는 것을 검지한 경우 등에 종료되고, 단계 S8로 이행한다.
단계 S8에서 동작을 종료한다. 단계 S8은 적어도 로그아웃 상태이다. 또한 통전이 없는 상태, 대기 상태, 슬리프 상태이어도 좋다. 단계 S8로부터의 복귀는 상기 단계 S1에서 검지되는 동작에 의하여 수행되어도 좋다.
여기서, 도 11의 (A)에 나타낸 전자 기기(80), 또는 도 12에 나타낸 전자 기기(80a)에 적용하는 경우, 상기 단계 S3에서의 인증 동작의 검지 및 단계 S4에서의 인증 정보의 취득은 도 11의 (A) 및 도 12에 나타낸 바와 같이, 표시부(81b) 또는 표시부(81c)에 손끝이 접촉됨으로써 실행할 수 있다. 또한 단계 S4에서 취득되는 생체 정보로서는, 손끝에서 반사된 광을 표시부(81b) 또는 표시부(81c)가 가지는 수광 소자가 촬상함으로써 얻어지는 지문 등의 화상을 사용할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 형태의 전자 기기(예를 들어 전자 기기(80) 또는 전자 기기(80a))에서는, 표시부(81b) 또는 표시부(81c)에 사용자의 손가락이 접촉되었을 때 표시부(81b) 또는 표시부(81c)가 가지는 수광 소자가 상기 손가락에서 반사된 광을 촬상함으로써 얻어지는 지문의 화상을 사용하여, 연산부(91)가 지문 인증 동작을 실행할 수 있다. 이에 의하여, 사용자에게 의식시키지 않고 인증 동작을 실행할 수 있기 때문에, 편의성과 높은 안전성의 양쪽을 가지는 전자 기기를 실현할 수 있다.
이상이, 본 발명의 일 형태의 시스템의 구성예 및 동작예에 대한 설명이다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 적용할 수 있는 화소의 구성에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명의 일 형태의 표시 패널은 수광 소자를 가지는 제 1 화소 회로 및 발광 소자를 가지는 제 2 화소 회로를 가진다. 제 1 화소 회로와 제 2 화소 회로는 각각 매트릭스로 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 가진다. 여기서는, 수광 소자(PD)로서 포토다이오드를 사용한 예를 나타내었다.
수광 소자(PD)는 캐소드가 배선(V1)과 전기적으로 접속되고, 애노드가 트랜지스터(M1)의 소스 및 드레인 중 한쪽과 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)과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 배선(V2)과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M3)는 소스 및 드레인 중 한쪽이 배선(V3)과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 트랜지스터(M4)의 소스 및 드레인 중 한쪽과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M4)는 게이트가 배선(SE)과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 배선(OUT1)과 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 가진다. 트랜지스터(M1)는 배선(TX)에 공급되는 신호에 의하여 제어되고, 수광 소자(PD)를 흐르는 전류에 따라 상기 노드의 전위가 변화되는 타이밍을 제어하는 기능을 가진다. 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 가진다. 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)과 전기적으로 접속되고, 다른 쪽은 발광 소자(EL)의 애노드 및 트랜지스터(M7)의 소스 및 드레인 중 한쪽과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M7)는 게이트가 배선(MS)과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 배선(OUT2)과 전기적으로 접속된다. 발광 소자(EL)의 캐소드는 배선(V5)과 전기적으로 접속된다.
배선(V4) 및 배선(V5)에는 각각 정전위가 공급된다. 발광 소자(EL)의 애노드 측을 고전위로, 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)를 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 가진다.
또한 본 실시형태의 표시 패널에서는 발광 소자를 펄스상으로 발광시킴으로써 화상을 표시하여도 좋다. 발광 소자의 구동 시간을 단축함으로써, 표시 패널의 소비 전력의 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.
여기서, 화소 회로(PIX1)에 포함되는 트랜지스터(M1), 트랜지스터(M2), 트랜지스터(M3), 및 트랜지스터(M4), 그리고 화소 회로(PIX2)에 포함되는 트랜지스터(M5), 트랜지스터(M6), 및 트랜지스터(M7)로서는 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 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 산화물 반도체가 적용된 트랜지스터를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 이들 이외의 트랜지스터도 마찬가지로, 산화물 반도체를 적용한 트랜지스터를 사용함으로써 제작 비용을 절감할 수 있다.
또한 트랜지스터(M1) 내지 트랜지스터(M7)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(M7) 중, 하나 이상에 산화물 반도체를 적용한 트랜지스터를 사용하고, 이 외에 실리콘을 적용한 트랜지스터를 사용하는 구성으로 하여도 좋다.
또한 도 16의 (A), (B)에서는 트랜지스터를 n채널형 트랜지스터로서 표기하였지만, p채널형 트랜지스터를 사용할 수도 있다.
화소 회로(PIX1)에 포함되는 트랜지스터와 화소 회로(PIX2)에 포함되는 트랜지스터는 동일한 기판 위에 나란히 형성되는 것이 바람직하다. 특히 화소 회로(PIX1)에 포함되는 트랜지스터와 화소 회로(PIX2)에 포함되는 트랜지스터를 하나의 영역 내에 혼재시켜 주기적으로 배열하는 구성으로 하는 것이 바람직하다.
또한 수광 소자(PD) 또는 발광 소자(EL)와 중첩되는 위치에 트랜지스터 및 용량 소자 중 한쪽 또는 양쪽을 가지는 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.
본 실시형태는 적어도 그 일부를 본 명세서에 기재되는 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있는 전자 기기에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
본 실시형태의 전자 기기는 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 가진다. 표시 장치는 광을 검출하는 기능을 가지기 때문에, 표시부에서 생체 인증을 수행하고, 그리고 터치 또는 니어 터치를 검출할 수 있다. 본 발명의 일 형태의 전자 기기는 부정 사용이 어렵고, 보안 수준이 극히 높은 전자 기기이다. 또한 전자 기기의 기능성 또는 편리성 등을 높일 수 있다.
전자 기기로서는 예를 들어 텔레비전 장치, 데스크톱형 또는 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 컴퓨터용 등의 모니터, 디지털 사이니지, 파칭코기 등의 대형 게임기 등 비교적 큰 화면을 가지는 전자 기기 외에, 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라, 디지털 액자, 휴대 전화기, 휴대용 게임기, 휴대 정보 단말기, 음향 재생 장치 등을 들 수 있다.
본 실시형태의 전자 기기는 센서(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 검지, 검출, 또는 측정하는 기능을 포함하는 것)를 가져도 좋다.
본 실시형태의 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 기록되는 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 가진다. 표시부(6502)는 터치 패널 기능을 가진다.
표시부(6502)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 17의 (B)는 하우징(6501)의 마이크로폰(6506) 측의 단부를 포함한 단면 개략도이다.
하우징(6501)의 표시면 측에는 투과성을 가지는 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), 프린트 기판(6517), 배터리(6518) 등이 배치된다.
보호 부재(6510)에는 표시 패널(6511), 광학 부재(6512), 및 터치 센서 패널(6513)이 접착층(도시 생략)에 의하여 고정되어 있다.
표시부(6502)보다 외측 영역에서 표시 패널(6511)의 일부가 접히고, 이 접힌 부분에 FPC(6515)가 접속되어 있다. FPC(6515)에는 IC(6516)가 실장되어 있다. FPC(6515)는 프린트 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 늘리지 않고 대용량 배터리(6518)를 탑재할 수도 있다. 또한 표시 패널(6511)의 일부를 접어 화소부의 이면에 FPC(6515)와의 접속부를 배치함으로써 슬림 베젤의 전자 기기를 실현할 수 있다.
도 18의 (A)는 텔레비전 장치의 일례를 나타낸 것이다. 텔레비전 장치(7100)는 하우징(7101)에 표시부(7000)가 제공되어 있다. 여기서는 스탠드(7103)로 하우징(7101)을 지지한 구성을 나타내었다.
표시부(7000)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 18의 (A)에 나타낸 텔레비전 장치(7100)의 조작은 하우징(7101)이 가지는 조작 스위치, 또는 별체의 리모트 컨트롤러(7111) 등으로 수행할 수 있다. 또는 표시부(7000)에 터치 센서를 가져도 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 가지는 조작 키 또는 터치 패널에 의하여 채널 및 음량을 조작할 수 있기 때문에, 표시부(7000)에 표시되는 영상을 조작할 수 있다.
또한 텔레비전 장치(7100)는 수신기 및 모뎀 등을 가지는 구성으로 한다. 수신기에 의하여 일반적인 텔레비전 방송을 수신할 수 있다. 또한 모뎀을 통하여 유선 또는 무선에 의하여 통신 네트워크에 접속함으로써, 한 방향(송신자로부터 수신자) 또는 쌍방향(송신자와 수신자 사이, 또는 수신자들 사이 등)의 정보 통신을 수행할 수도 있다.
도 18의 (B)는 노트북형 퍼스널 컴퓨터의 일례를 나타낸 것이다. 노트북형 퍼스널 컴퓨터(7200)는 하우징(7211), 키보드(7212), 포인팅 디바이스(7213), 외부 접속 포트(7214) 등을 가진다. 하우징(7211)에 표시부(7000)가 제공된다.
표시부(7000)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 18의 (C) 및 (D)에 디지털 사이니지의 일례를 도시하였다.
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 가질 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 가진다.
도 18의 (C) 및 (D)에서 표시부(7000)에 본 발명의 일 형태의 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 쉽고, 예를 들어 광고의 선전(宣傳) 효과를 높일 수 있다.
표시부(7000)에 터치 패널을 적용함으로써, 표시부(7000)에 화상 또는 동영상을 표시할 뿐만 아니라, 사용자가 직관적으로 조작할 수 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) 및 (D)에 나타낸 바와 같이, 디지털 사이니지(7300) 또는 디지털 사이니지(7400)는 사용자가 가지는 스마트폰 등의 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)와 무선 통신에 의하여 연계할 수 있는 것이 바람직하다. 예를 들어, 표시부(7000)에 표시되는 광고의 정보를 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)의 화면에 표시시킬 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 참여하여 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 검지, 검출, 또는 측정하는 기능을 포함하는 것), 마이크로폰(9008) 등을 가진다.
도 19의 (A) 내지 (F)에 나타낸 전자 기기는 다양한 기능을 가진다. 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 기록되는 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 화상 또는 동영상 등을 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 문자 또는 화상 정보 등을 그 복수의 면에 표시할 수 있다. 도 19의 (A)는 3개의 아이콘(9050)을 표시한 예를 나타낸 것이다. 또한 파선의 직사각형으로 나타낸 정보(9051)를 표시부(9001)의 다른 면에 표시할 수도 있다. 정보(9051)의 일례로서는 전자 메일, SNS, 전화 등의 착신의 알림, 전자 메일 또는 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 가진다. 여기서는 정보(9052), 정보(9053), 정보(9054)가 각각 상이한 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 수 있다. 사용자는 휴대 정보 단말기(9102)를 포켓으로부터 꺼내지 않고 표시를 확인하고, 예를 들어 전화를 받을지 여부를 판단할 수 있다.
도 19의 (C)는 손목시계형 휴대 정보 단말기(9200)를 나타낸 사시도이다. 또한 표시부(9001)는 그 표시면이 만곡되어 제공되고, 만곡된 표시면을 따라 표시를 수행할 수 있다. 또한 휴대 정보 단말기(9200)는 예를 들어 무선 통신이 가능한 헤드세트와 상호 통신함으로써 핸즈프리로 통화할 수도 있다. 또한 휴대 정보 단말기(9200)는 접속 단자(9006)에 의하여 다른 정보 단말기와 상호로 데이터를 주고받고 하거나, 또는 충전할 수도 있다. 또한 무선 급전에 의하여 충전하여도 좋다.
도 19의 (D), (E), 및 (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 접힌 상태에서는 휴대성이 우수하고, 펼쳐진 상태에서는 이음매가 없는 넓은 표시 영역에 의하여 표시의 일람성이 우수하다. 휴대 정보 단말기(9201)가 가지는 표시부(9001)는 힌지(9055)에 의하여 연결된 3개의 하우징(9000)으로 지지된다. 예를 들어, 표시부(9001)는 곡률 반경 0.1mm 이상 150mm 이하로 구부릴 수 있다.
본 실시형태는 적어도 그 일부를 본 명세서 중에 기재하는 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
10: 표시 장치, 11: 기판, 12: 기판, 21B: 발광 소자, 21G: 발광 소자, 21R: 발광 소자, 21: 발광 소자, 22: 수광 소자, 23IR: 발광 소자, 23: 발광 소자, 24: 차광층, 31: 수지층, 32: 수지층, 50: 표시 장치, 51: 층, 52a: 층, 52b: 층, 52c: 층, 52: 층, 60a: 손, 60: 손가락, 71: 화소, 72: 화소, 73: 화소, 75a: 회로부, 75b: 회로부, 76a: 회로부, 76b: 회로부, 77: 회로부, 78: 회로부, 79a: 회로부, 79b: 회로부, 79c: 회로부, 79d: 회로부, 80a: 전자 기기, 80b: 전자 기기, 80: 전자 기기, 81a: 표시부, 81b: 표시부, 81c: 표시부, 81: 표시부, 82: 하우징, 85a: 영역, 85b: 영역, 85c: 영역, 90: 시스템, 91: 연산부, 92: 기억부, 93a: 광 센서, 93b: 카메라, 93c: 마이크로폰, 93d: 심전 모니터, 93: 입력부, 94a: 디스플레이, 94b: 스피커, 94c: 진동 장치, 94: 출력부, 95: 버스 라인, 100A: 표시 장치, 100B: 표시 장치, 100: 표시 장치, 110: 수광 소자, 111: 화소 전극, 112: 광전 변환층, 113: 공통 전극, 114: 공통층, 115: 공통층, 116: 활성층, 121: 광, 122: 광, 123: 광, 131: 트랜지스터, 132: 트랜지스터, 141: 수지층, 142: 수지층, 145: 차광층, 151: 기판, 152: 기판, 160: 발광 소자, 161: 전극, 162: EL층, 163: 전극, 164: 버퍼층, 165: 버퍼층, 166: 발광층, 167: 도전층, 190: 발광 소자, 191: 화소 전극, 192: EL층, 195a: 무기 절연층, 195b: 유기 절연층, 195c: 무기 절연층, 195: 보호층, 196: 발광층, 200: 표시 장치, 202: 트랜지스터, 204: 접속부, 208: 트랜지스터, 209: 트랜지스터, 210: 트랜지스터, 211: 절연층, 214: 절연층, 215: 절연층, 216: 격벽, 217: 절연층, 218: 절연층, 221: 도전층, 222a: 도전층, 222b: 도전층, 223: 도전층, 225: 절연층, 228: 영역, 231i: 채널 형성 영역, 231n: 저항 영역, 231: 반도체층, 242: 접속층, 262: 표시부, 264: 회로, 265: 배선, 266: 도전층, 270B: 발광 소자, 270G: 발광 소자, 270PD: 수광 소자, 270R: 발광 소자, 270SR: 수발광 소자, 271: 화소 전극, 272: FPC, 273: 활성층, 274: IC, 275: 공통 전극, 277: 제 1 전극, 278: 제 2 전극, 280A: 표시 장치, 280B: 표시 장치, 280C: 표시 장치, 281: 정공 주입층, 282: 정공 수송층, 283B: 발광층, 283G: 발광층, 283R: 발광층, 283: 발광층, 284: 전자 수송층, 285: 전자 주입층, 289: 층

Claims (9)

  1. 표시 장치로서,
    제 1 기판과, 제 1 발광 소자와, 제 2 발광 소자와, 수광 소자와, 차광층과, 제 1 수지층과, 제 2 수지층을 가지고,
    상기 제 1 발광 소자와 상기 수광 소자는 상기 제 1 기판 위에 나란히 배치되고,
    상기 제 1 수지층은 상기 제 1 발광 소자 및 상기 수광 소자 위에 제공되고,
    상기 차광층은 상기 제 1 수지층 위에 제공되고,
    상기 제 2 발광 소자는 상기 차광층 위에 제공되고,
    상기 제 2 수지층은 상기 제 2 발광 소자 위에 제공되고,
    상기 제 1 발광 소자는 가시광을 위쪽으로 방출하는 기능을 가지고,
    상기 제 2 발광 소자는 비가시광을 위쪽으로 방출하는 기능을 가지고,
    상기 수광 소자는 상기 가시광 및 상기 비가시광에 감도를 가지는 광전 변환 소자이고,
    평면에서 보았을 때, 상기 차광층은 상기 제 1 발광 소자와 상기 수광 소자 사이에 위치하는 부분을 가지고,
    상기 제 2 발광 소자는 상기 차광층과 중첩되며, 상기 차광층의 윤곽보다 내측에 위치하는, 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 비가시광은 750nm 이상 900nm 이하의 파장 영역에 강도를 가지는 광인, 표시 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    보호층을 가지고,
    상기 보호층은 무기 절연 재료를 포함하며, 상기 제 1 발광 소자 및 상기 수광 소자와 상기 제 1 수지층 사이에 위치하는, 표시 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 발광 소자는 제 1 화소 전극, 제 1 발광층, 및 제 1 전극을 가지고,
    상기 수광 소자는 제 2 화소 전극, 활성층, 및 상기 제 1 전극을 가지고,
    상기 제 1 발광층과 상기 활성층은 각각 서로 다른 유기 화합물을 포함하고,
    상기 제 1 전극은 상기 제 1 발광층을 개재(介在)하여 상기 제 1 화소 전극과 중첩되는 부분과, 상기 활성층을 개재하여 상기 제 2 화소 전극과 중첩되는 부분을 가지고,
    상기 제 1 화소 전극과 상기 제 2 화소 전극과는 동일한 도전 재료를 포함하는, 표시 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 발광 소자는 제 3 화소 전극, 제 2 발광층, 및 제 2 전극을 가지고,
    상기 제 2 전극은 상기 비가시광에 대하여 투광성을 가지고,
    평면에서 보았을 때, 상기 제 2 전극은 상기 차광층의 윤곽보다 내측에 위치하는, 표시 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 발광 소자는 제 3 화소 전극, 제 2 발광층, 및 제 2 전극을 가지고,
    상기 제 2 전극은 상기 가시광 및 상기 비가시광에 대하여 투광성을 가지고,
    평면에서 보았을 때, 상기 제 2 전극은 상기 제 2 발광층 및 상기 제 3 화소 전극을 개재하여 상기 차광층과 중첩되는 부분과, 상기 제 1 발광 소자와 중첩되는 부분과, 상기 수광 소자와 중첩되는 부분을 가지는, 표시 장치.
  7. 표시 모듈로서,
    제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 표시 장치와,
    커넥터 또는 집적 회로를 가지는, 표시 모듈.
  8. 전자 기기로서,
    제 7 항에 기재된 표시 모듈과,
    안테나, 배터리, 하우징, 카메라, 스피커, 마이크로폰, 터치 센서, 및 조작 버튼 중 적어도 하나를 가지는, 전자 기기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 발광 소자로부터 상기 가시광을 방출하였을 때의 제 1 반사광을 상기 수광 소자로 수광하는 제 1 촬상 기능과,
    상기 제 2 발광 소자로부터 상기 비가시광을 방출하였을 때의 제 2 반사광을 상기 수광 소자로 수광하는 제 2 촬상 기능을 가지는, 전자 기기.
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