KR20230075490A - 표시 장치, 표시 모듈, 및 전자 기기 - Google Patents

표시 장치, 표시 모듈, 및 전자 기기 Download PDF

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후미야스 세이노
테츠지 이시타니
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

입체적인 움직임을 조작할 수 있는 전자 기기를 제공한다. 간단한 조작으로 다양한 동작을 수행할 수 있는 전자 기기를 제공한다. 표시 장치는 제어부와, 표시부와, 검출부를 갖는다. 표시부는 화상을 표시하는 화면을 갖고, 검출부는 화면에 접촉하거나, 또는 화면의 위쪽에 근접하는 피검출체의 위치 정보를 취득하고 제어부에 출력하는 기능을 갖는다. 제어부는 제 1 조작에 기초하여 제 1 처리를 실행하는 기능과, 제 1 조작에 이어 제 2 조작이 수행되었을 때에 제 2 처리를 실행하는 기능과, 제 2 조작에 이어 제 3 조작이 수행되었을 때에 제 3 처리를 실행하는 기능을 갖는다. 제 1 조작은 화면의 2점의 지시 위치를 검출하는 조작이고, 제 2 조작은 2점의 지시 위치의 거리가 짧아지도록 2점의 지시 위치를 움직이는 조작이고, 제 3 조작은 2점의 지시 위치가 화면에 접촉한 상태로부터 화면에 대하여 법선 방향으로 움직이도록 2점의 지시 위치를 움직이는 조작이다.

Description

표시 장치, 표시 모듈, 및 전자 기기
본 발명의 일 형태는 전자 기기에 관한 것이다. 본 발명의 일 형태는 표시 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 형태는 프로그램에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 일 형태는 상기 기술분야에 한정되지 않는다. 본 발명의 일 형태의 기술분야로서는, 반도체 장치, 표시 장치, 발광 장치, 축전 장치, 기억 장치, 전자 기기, 조명 장치, 입력 장치(예를 들어 터치 센서 등), 입출력 장치(예를 들어 터치 패널 등), 이들의 구동 방법, 또는 이들의 제조 방법을 일례로서 들 수 있다.
스마트폰 등의 휴대 전화, 태블릿형 정보 단말기 등의 정보 단말기에는 대부분 간단한 조작으로 다양한 처리를 실행하는 기능이 탑재되어 있다. 예를 들어 디스플레이에는 접촉물을 검출하는 터치 센서가 제공되어 있고, 디스플레이의 표면을 손끝 등으로 터치하여 다양한 동작을 수행함으로써, 디스플레이에 표시되어 있는 오브젝트의 위치의 이동, 확대, 축소 등을 용이하게 수행할 수 있다.
특허문헌 1에는 터치 센서를 갖는 전자 기기가 개시(開示)되어 있다.
일본 공개특허공보 특개2015-127951호
정보 단말 기기에 널리 사용되고 있는 터치 센서는 디스플레이 내에서의 평면적인 조작만이 가능하였다.
본 발명의 일 형태는 입체적인 움직임을 조작할 수 있는 전자 기기를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는, 본 발명의 일 형태는 간단한 조작으로 다양한 동작을 수행할 수 있는 전자 기기를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는, 본 발명의 일 형태는 직관적으로 조작할 수 있는 전자 기기를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는, 본 발명의 일 형태는 신규 전자 기기를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다.
또한, 이들 과제의 기재는 다른 과제의 존재를 방해하는 것은 아니다. 본 발명의 일 형태는 이들 과제 모두를 반드시 해결할 필요는 없는 것으로 한다. 명세서, 도면, 청구항의 기재로부터 이들 이외의 과제를 추출할 수 있다.
본 발명의 일 형태는 제어부와, 표시부와, 검출부를 갖는 표시 장치이다. 표시부는 화상을 표시하는 화면을 갖는다. 검출부는 화면에서의 접촉 정보 또는 화면의 법선 방향에 근접하는 피검출체의 위치 정보를 취득하고 제어부에 출력하는 기능을 갖는다. 제어부는 제 1 조작이 수행되었을 때에 제 1 처리를 실행하는 기능과, 제 1 조작에 이어 제 2 조작이 수행되었을 때에 제 2 처리를 실행하는 기능과, 제 2 조작에 이어 제 3 조작이 수행되었을 때에 제 3 처리를 실행하는 기능을 갖는다. 제 1 조작은 화면에 접촉하는 2점의 지시 위치를 검출하는 조작이고, 제 2 조작은 2점의 지시 위치의 거리가 짧아지도록 2점의 지시 위치를 움직이는 조작이고, 제 3 조작은 2점의 지시 위치가 화면에 접촉한 상태로부터 화면에 대하여 법선 방향으로 움직이도록 2점의 지시 위치를 움직이는 조작이다.
상기 제 1 처리는 화면 내에서의 선택 범위를 결정하는 처리이고, 제 2 처리는 선택 범위 내에 위치하는 오브젝트를 선택하는 처리이고, 제 3 처리는 오브젝트를 집어 올리는 처리이다.
상기에서 제어부는 제 3 조작에 이어 제 4 조작이 수행되었을 때에 제 4 처리를 실행하는 기능을 더 가질 수도 있다. 제 4 조작은 2점의 지시 위치를 화면에 접촉시키는 조작이다. 또한, 상기에서 제어부는 제 3 조작에 이어 제 5 조작이 수행되었을 때에 제 5 처리를 실행하는 기능을 더 가질 수도 있다. 제 5 조작은 화면으로부터의 높이가 문턱값을 넘을 때까지 2점의 지시 위치를 움직이는 조작이다. 또한, 상기에서 제어부는 제 3 조작에 이어 제 6 조작이 수행되었을 때에 제 6 처리를 실행하는 기능을 더 가질 수도 있다. 제 6 조작은 화면으로부터의 높이가 문턱값보다 짧고 화면에 접촉하지 않은 상태에서 2점의 지시 위치 사이의 거리가 길어지도록 2점의 지시 위치를 움직이는 조작이다.
상기에서 제어부는 제 3 조작에 이어 제 7 조작이 수행되었을 때에 제 7 처리를 실행하는 기능을 더 갖는 것이 바람직하다. 제 7 조작은 화면으로부터의 높이가 문턱값보다 짧고 화면에 접촉하지 않은 범위 내에서 2점의 지시 위치를 움직이는 조작이다.
상기 제 4 처리는 화면에 접촉한 2점의 지시 위치에서 화면 내의 오브젝트의 선택을 해제하는 처리이다. 또한, 제 5 처리는 2점의 지시 위치가 화면으로부터의 높이가 문턱값을 넘도록 움직였을 때의 화면 내의 이차원적인 위치에서 또는 제 3 조작으로 화면에 접촉한 2점의 지시 위치에서 오브젝트의 선택을 해제하는 처리이다. 또한, 제 6 처리는 2점의 지시 위치 사이의 거리가 길어지도록 움직였을 때의 화면 내의 이차원적인 위치에서 또는 제 3 조작으로 화면에 접촉한 2점의 지시 위치에서 오브젝트의 선택을 해제하는 처리이다.
상기에서 표시부는 발광 소자를 갖는다. 또한, 검출부는 광전 변환 소자를 갖는다. 발광 소자와 광전 변환 소자는 동일한 면 위에 제공되는 것이 바람직하다. 또한, 검출부는 정전 용량 방식, 표면 탄성파 방식, 저항막 방식, 초음파 방식, 전자기 유도 방식, 또는 광학 방식의 터치 센서를 갖는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 어느 표시 장치와, 커넥터 또는 집적 회로를 갖는 표시 모듈이다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 표시 모듈과, 안테나, 배터리, 하우징, 카메라, 스피커, 마이크로폰, 및 조작 버튼 중 적어도 하나를 갖는 전자 기기이다.
본 발명의 일 형태에 따르면, 입체적인 움직임을 검출할 수 있는 전자 기기를 제공할 수 있다. 또는, 간단한 조작으로 다양한 처리를 실행할 수 있는 전자 기기를 제공할 수 있다. 또는, 직관적으로 조작할 수 있는 전자 기기를 제공할 수 있다. 또는, 신규 전자 기기를 제공할 수 있다.
또한, 이들 효과의 기재는 다른 효과의 존재를 방해하는 것은 아니다. 본 발명의 일 형태는 이들 효과 모두를 반드시 가질 필요는 없다. 명세서, 도면, 청구항의 기재로부터 이들 이외의 효과를 추출할 수 있다.
도 1의 (A) 및 (B)는 디바이스의 구성예를 설명하는 도면이다.
도 2의 (A) 내지 (C)는 손가락의 움직임을 설명하는 도면이다.
도 3의 (A) 내지 (C)는 오브젝트의 선택 방법을 설명하는 도면이다.
도 4의 (A) 내지 (C)는 오브젝트의 선택 방법을 설명하는 도면이다.
도 5의 (A) 내지 (C)는 근접의 검출에 대하여 설명하는 도면이다.
도 6의 (A) 및 (B)는 오브젝트의 선택을 설명하는 도면이다.
도 7의 (A) 및 (B)는 오브젝트의 이동을 설명하는 도면이다.
도 8의 (A) 및 (B)는 오브젝트의 이동을 설명하는 도면이다.
도 9의 (A) 및 (B)는 전자 기기에 적용할 수 있는 애플리케이션의 일례를 도시한 도면이다.
도 10의 (A) 및 (B)는 전자 기기에 적용할 수 있는 애플리케이션의 일례를 도시한 도면이다.
도 11의 (A) 내지 (C)는 전자 기기에 적용할 수 있는 애플리케이션의 일례를 도시한 도면이다.
도 12의 (A) 및 (B)는 전자 기기에 적용할 수 있는 애플리케이션의 일례를 도시한 도면이다.
도 13의 (A), (B) 및 (D)는 표시 장치의 일례를 도시한 단면도이다. 도 13의 (C) 및 (E)는 표시 장치로 촬상한 화상의 예를 도시한 도면이다. 도 13의 (F) 내지 (H)는 화소의 일례를 나타낸 상면도이다.
도 14의 (A)는 표시 장치의 구성예를 도시한 단면도이다. 도 14의 (B) 내지 (D)는 화소의 일례를 나타낸 상면도이다.
도 15의 (A)는 표시 장치의 구성예를 도시한 단면도이다. 도 15의 (B) 내지 (I)는 화소의 일례를 나타낸 상면도이다.
도 16의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 구성예를 도시한 도면이다.
도 17의 (A) 내지 (G)는 표시 장치의 구성예를 도시한 도면이다.
도 18의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 구성예를 도시한 도면이다.
도 19의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 구성예를 도시한 도면이다.
도 20의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 구성예를 도시한 도면이다.
도 21은 표시 장치의 구성예를 도시한 도면이다.
도 22의 (A)는 표시 장치의 구성예를 도시한 도면이다. 도 22의 (B) 및 (C)는 트랜지스터의 구성예를 도시한 도면이다.
도 23의 (A) 및 (B)는 전자 기기의 일례를 도시한 도면이다.
도 24의 (A) 내지 (D)는 전자 기기의 일례를 도시한 도면이다.
도 25의 (A) 내지 (F)는 전자 기기의 일례를 도시한 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 있는 것은 통상의 기술자라면 용이하게 이해할 수 있다. 따라서, 본 발명은 이하에 나타내는 실시형태의 기재 내용에 한정되어 해석되는 것은 아니다.
또한, 이하에서 설명하는 발명의 구성에서, 동일한 부분 또는 같은 기능을 갖는 부분에는 동일한 부호를 상이한 도면 사이에서 공통적으로 사용하고, 이에 대한 반복적인 설명은 생략한다. 또한, 같은 기능을 갖는 부분을 가리키는 경우에는 해치 패턴을 동일하게 하고, 특별히 부호를 붙이지 않는 경우가 있다.
또한, 도면에 도시된 각 구성의 위치, 크기, 범위 등은 이해를 쉽게 하기 위하여, 실제의 위치, 크기, 범위 등을 나타내지 않는 경우가 있다. 그러므로, 개시된 발명은 반드시 도면에 개시된 위치, 크기, 범위 등에 한정되지 않는다.
또한, '막'이라는 용어와 '층'이라는 용어는 경우 또는 상황에 따라 서로 바꿀 수 있다. 예를 들어 '도전층'이라는 용어를 '도전막'이라는 용어로 바꿀 수 있다. 또는, 예를 들어 '절연막'이라는 용어를 '절연층'이라는 용어로 바꿀 수 있다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태에 따른 전자 기기의 구성예 및 동작 방법에 대하여 도 1의 (A) 내지 도 12의 (B)를 사용하여 설명한다.
또한, 본 명세서에 첨부된 도면에서는 구성 요소를 기능마다 분류하여 서로 독립된 블록으로서 블록도를 나타내었지만, 실제의 구성 요소는 기능별로 완전히 분류하기 어렵고, 하나의 구성 요소가 복수의 기능에 관련될 수도 있다. 또는, 하나의 기능을 복수의 구성 요소로 실현할 수도 있다.
본 발명의 일 형태의 전자 기기는 피검출체가 화면에 접촉하는 것 및 근접하는 것을 검출할 수 있다. 즉, 화면에 평행한 좌표인 위치 정보(X, Y)와 화면으로부터의 높이인 위치 정보(Z)를 각각 검출할 수 있다. 이로써, 입체적으로 조작할 수 있게 되어, 예를 들어 디스플레이에 표시되어 있는 오브젝트를 입체적으로 움직이도록 표시할 수 있게 된다.
[전자 기기의 구성예]
도 1의 (A)는 본 발명의 일 형태의 디바이스(10)의 블록도이다. 디바이스(10)는 제어부(11)와 표시부(12)를 갖는다. 표시부(12)는 검출부(21)를 갖는다. 디바이스(10)는 예를 들어 정보 단말기 등의 전자 기기로서 사용할 수 있다.
표시부(12)는 화상을 표시하는 기능과 피검출체가 화면에 접촉하는 것 및 근접하는 것을 검출하는 기능을 갖는다. 여기서 접촉이란 피검출체가 화면에 접촉한 상태를 가리키고, 근접이란 센서의 검지 범위 내에서 피검출체가 화면에 접촉하지 않고, 또한 화면 위 근방에 위치하는 상태를 가리킨다. 여기서는 표시부(12)가 검출부(21)를 갖는 예를 나타내었다. 검출부(21)는 표시부(12)의 상기 기능 중 피검출체가 화면에 접촉하는 것 및 근접하는 것을 검출하는 기능을 갖는 부분이다. 표시부(12)는 터치 패널이라고 할 수도 있다. 예를 들어 표시부(12)에는 실시형태 2에서 자세히 설명하는 표시 장치를 사용할 수 있다. 이와 같이, 디바이스(10)는 하나의 검출부(21)에 의하여 피검출체가 화면에 접촉하는 것 및 근접하는 것의 2개의 정보를 검출할 수 있어, 디바이스(10)의 부재 비용과 제작 비용을 절감할 수 있기 때문에 바람직하다.
검출부(21)는 접촉이 검출된 피검출체의 이차원적인, 화면의 위치 정보(X, Y)와 근접이 검출된 피검출체의 삼차원적인 화면 위의 위치 정보(X, Y, Z)를 제어부(11)에 출력하는 기능을 갖는다. 또한, Z는 검출면(화면)에 대한 법선 방향의 거리(높이)로 한다. 화면의 위치 정보(X, Y)의 원점(기준점)은 임의의 위치에 배치하면 좋고, 예를 들어 화면의 모서리 또는 중앙에 배치하면 좋다. 또한, 좌표(Z)의 원점(기준점)은 화면의 표면, 즉 높이 0를 기준점으로 하면 좋다.
또한, 도 1의 (A)에는 표시부(12)에 검출부(21)가 포함되는 예를 나타내었지만, 이들은 따로따로 제공되어 있어도 좋다. 즉, 화면과 조작부를 나누는 구성으로 할 수 있다. 이 경우, 검출부(21)로서는 예를 들어 화상 표시 기능을 갖지 않는 터치 패드 등이 있다.
또한, 제어부(11)는 예를 들어 중앙 연산 장치(CPU: Central Processing Unit)로서 기능할 수 있다. 제어부(11)는 프로세서에 의하여 각종 프로그램으로부터의 명령을 해석하고 실행함으로써, 각종 데이터 처리 및 프로그램 제어를 수행한다. 또한, 예를 들어 제어부(11)는 검출부(21)로부터의 신호를 처리함으로써, 오브젝트의 화면 내에서의 움직임, 표시의 변경 등을 제어할 수 있다.
또한, 검출부(21)로서는 접촉 상태 및 비접촉 상태에서의 위치 검출이 가능한 터치 센서를 사용할 수 있다. 예를 들어 정전 용량 방식, 표면 탄성파 방식, 저항막 방식, 초음파 방식, 적외선 방식, 전자기 유도 방식, 또는 광학 방식 등 다양한 방식의 터치 센서를 사용할 수 있다.
또한, 도 1의 (B)는 본 발명의 일 형태의 디바이스(20)의 블록도이다. 디바이스(20)는 제어부(11)와 표시부(12)를 갖는다. 표시부(12)는 검출부(22) 및 검출부(23)를 갖는다. 디바이스(20)는 예를 들어 정보 단말기 등의 전자 기기로서 사용할 수 있다.
표시부(12)는 화상을 표시하는 기능과 피검출체가 화면에 접촉하는 것 및 근접하는 것을 검출하는 기능을 갖는다. 여기서는 표시부(12)가 검출부(22) 및 검출부(23)를 갖는 예를 나타내었다. 검출부(22)는 표시부(12)의 상기 기능 중 피검출체가 화면에 접촉하는 것을 검출하는 기능을 갖는 부분이다. 또한, 검출부(23)는 표시부(12)의 상기 기능 중 피검출체가 화면에 근접하는 것을 검출하는 기능을 갖는 부분이다. 표시부(12)는 터치 패널이라고 할 수도 있다. 예를 들어 표시부(12)에는 실시형태 2에서 자세히 설명하는 표시 장치를 사용할 수 있다. 이와 같이, 디바이스(20)는 피검출체가 화면에 접촉하는 것을 검출하는 검출부(22) 및 피검출체가 화면에 근접하는 것을 검출하는 검출부(23)라는 2개의 검출부를 가짐으로써, 접촉 및 근접 각각의 검출 정밀도를 높일 수 있어, 더 정확하게 조작할 수 있게 되기 때문에 바람직하다.
검출부(22)는 접촉한 피검출체의 이차원적인, 화면의 위치 정보(X, Y)를 취득하고 제어부(11)에 출력하는 기능을 갖는다. 또한, 검출부(23)는 근접한 피검출체의 삼차원적인 위치 정보(X, Y, Z)를 취득하고, 제어부(11)에 출력하는 기능을 갖는다. 또한, Z는 검출면(화면)에 대한 법선 방향의 거리로 한다.
또한, 도 1의 (B)에는 표시부(12)에 검출부(22) 및 검출부(23)가 포함되는 예를 나타내었지만, 검출부(22) 및 검출부(23)가 따로따로 제공되어 있어도 좋다. 즉, 화면과 조작부를 나누는 구성으로 할 수 있다. 이 경우, 검출부(22) 및 검출부(23)로서는 예를 들어 화상 표시 기능을 갖지 않는 터치 패드 등이 있다.
제어부(11)는 예를 들어 검출부(22) 및 검출부(23)로부터의 신호를 처리함으로써 오브젝트의 화면 내에서의 움직임, 표시의 변경 등을 제어할 수 있다.
또한, 검출부(22) 및 검출부(23)로서는 각각 접촉 상태 및 비접촉 상태에서의 위치 검출이 가능한 터치 센서를 사용하여도 좋다. 예를 들어 각각 정전 용량 방식, 표면 탄성파 방식, 저항막 방식, 초음파 방식, 적외선 방식, 전자기 유도 방식, 또는 광학 방식 등 다양한 방식의 터치 센서를 사용할 수 있다.
[디바이스(10) 및 디바이스(20)의 동작예]
이하에서는, 디바이스(10) 및 디바이스(20)의 동작의 일례에 대하여 도 2의 (A) 내지 도 8의 (B)를 사용하여 설명한다. 디바이스(10)는 검출부(21)에 의하여 피검출체가 접촉하는 것 및 근접하는 것을 검출함으로써, 화면 내에 표시되어 있는 오브젝트(예를 들어 아이콘 등)를 선택하고, 선택된 오브젝트를 화면 내의 임의의 위치로 이동시킬 수 있다. 또한, 디바이스(20)는 검출부(22)에 의하여 피검출체가 접촉하는 것을 검출하고 검출부(23)에 의하여 피검출체가 근접하는 것을 검출함으로써, 화면 내에 표시되어 있는 오브젝트(예를 들어 아이콘 등)를 선택하고, 선택된 오브젝트를 화면 내의 임의의 위치로 이동시킬 수 있다. 구체적으로는, 화면 내의 오브젝트를 선택하고, 선택된 오브젝트를 집는 동작, 집어 올리는 동작, 이동시키는 동작, 내리는 동작을 실행할 수 있다.
본 실시형태에서 오브젝트를 집는 동작, 집어 올리는 동작, 이동시키는 동작, 내리는 동작 등이란 표시부(12)의 화면 내에서의 표시 처리를 가리킨다. 예를 들어 '오브젝트를 집는다'란 오브젝트를 집는 것 같은 표시가 수행되는 처리, '집어 올린다'란 오브젝트를 집어 올리는 것 같은 표시가 수행되는 처리, '이동시킨다'란 화면 내를 오브젝트가 이동하는 것 같은 표시가 수행되는 처리, '내린다'란 집어 올린 오브젝트를 화면 위에서 화면에 내리는 것 같은 표시가 수행되는 처리를 가리킨다.
[집는다]
우선, 2개의 손가락을 사용하여 '집는' 동작에 대하여 설명한다. 여기서는 2개의 손가락으로서 집게손가락과 엄지손가락을 사용한 일례에 대하여 설명하지만, 임의의 손가락 2개를 사용할 수 있다.
또한, 디바이스는 2개의 손가락의 손끝의 좌표를 검지할 수 있고, 그 좌표를 지시 위치라고 부르는 경우가 있다. 예를 들어 화면에 손끝이 접촉한 경우에는 그 접촉부에 대응하는 좌표가 지시 위치에 상당한다. 또한, 화면에 손끝이 접촉하지 않은 경우에는 손끝과 화면의 거리가 가장 가까운 점의 좌표 또는 상기 손끝에 기초한 검출 강도의 피크 위치의 좌표를 지시 위치로 할 수 있다.
도 2의 (A)에 도시된 바와 같이, 우선 집게손가락의 손끝의 일부와 엄지손가락의 손끝의 일부를 화면의 좌표(A1)와 좌표(B1)에 각각 접촉시킨다. 다음으로, 도 2의 (B)에 도시된 바와 같이 2개의 손끝을 화면에 접촉시킨 상태에서 서로 손끝을 가깝게 하도록 좌표(A2)와 좌표(B2)의 위치에 각각 이동시킨다. 도 2의 (B)에서 좌표(A2)와 좌표(B2)는 떨어져 있지만, 도 2의 (C)에 도시된 바와 같이 서로 손가락을 붙이도록 이동시켜도 좋다. 이 경우, 좌표(A2)와 좌표(B2)는 밀접하다. 또한, 집게손가락의 손끝의 일부와 엄지손가락의 손끝의 일부를 화면의 좌표(A1)와 좌표(B1)에 접촉시키지 않고, 처음부터 좌표(A2)와 좌표(B2)에 각각 접촉시켜도 좋다. 이상이 집는 동작이다.
또한, 도 2의 (A) 내지 (C)에 도시된 일련의 동작은 소위 핀치 인과 구별할 수 없는 경우가 있다. 그러므로, 핀치 인에 연관된 처리(예를 들어 화면의 축소 등)가 별도로 설정되어 있는 경우에 집는 동작을 수행할 때에는 핀치 인의 입력을 일시적으로 무효로 하는 것이 바람직하다. 예를 들어 핀치 인의 기능을 일시적으로 온/오프로 하는 처리에 연관된 아이콘 화상을 화면에 표시하면 좋다. 또는, 도 2의 (A)의 시점에서 일정 시간 유지(롱 탭이라고도 함)한 후에 손끝을 움직이는 동작 등에 의하여 핀치 인과 구별하여도 좋다.
[오브젝트의 선택]
여기서는 오브젝트의 선택 방법에 대하여 설명한다. 도 3의 (A)에서는 표시부(12)에 표시된 복수의 오브젝트(100)를 모서리가 둥근 직사각형으로 나타내었다. 일점쇄선의 직사각형의 테두리는 좌표(A1)와 좌표(B1)를 대각으로 위치하게 한 직사각형이고, 적어도 일부가 그 직사각형 중에 포함되는 오브젝트(100)가 선택된다. 도 3의 (A)에서는 선택된 오브젝트를 실선으로 나타내고, 선택되지 않은 오브젝트를 점선으로 나타내었다.
또한, 도 3의 (B)에 도시된 바와 같이, 좌표(A1)와 좌표(B1)를 대각으로 위치하게 한 직사각형 중에 모두가 포함되는 오브젝트(100)가 선택되도록 하여도 좋다. 도 3의 (B)에서는 일점쇄선과 중첩되는 오브젝트(100)는 선택되지 않는다.
또한, 도 3의 (C)에 도시된 바와 같이, 좌표(A1)와 좌표(A2), 좌표(B1)와 좌표(B2)를 연결하는 2개의 선 중 어느 한쪽과 중첩되는 오브젝트(100)가 선택되도록 하여도 좋다. 즉, 손가락의 움직임에 따른 궤적 위에 위치하는 오브젝트가 선택되도록 하여도 좋다. 도 3의 (C)에서는, 좌표(A1)와 좌표(A2)를 연결하는 화살표와 중첩되는 오브젝트(100)와, 좌표(B1)와 좌표(B2)를 연결하는 화살표와 중첩되는 오브젝트(100)가 선택된다.
또한, 도 4의 (A)에 도시된 바와 같이, 집는 동작을 수행한 후의 좌표(A2)와 좌표(B2)를 대각으로 위치하게 한 직사각형 중에 적어도 일부가 포함되는 오브젝트(100)가 선택되도록 하여도 좋다. 도 4의 (A)에서는 2개의 오브젝트(100)가 선택된다. 이와 같이, 직사각형의 면적이 축소되기 때문에, 선택되는 오브젝트를 좁힐 수 있다.
또한, 도 4의 (B)에 도시된 바와 같이, 집는 동작을 수행한 후의 좌표(A2)와 좌표(B2)를 대각으로 위치하게 한 직사각형 중에 모두가 포함되는 오브젝트(100)가 선택되도록 하여도 좋다. 도 4의 (B)에서는 하나의 오브젝트(100)가 선택된다. 이와 같이, 직사각형의 면적이 더 축소되어, 원하는 오브젝트를 정확하게 선택할 수 있다.
또한, 집게손가락과 엄지손가락을 접촉시키는 것 등에 의하여 도 4의 (C)에 도시된 바와 같이 좌표(A2)와 좌표(B2)가 밀접한 경우에는, 좌표(A2) 및 좌표(B2) 양쪽과 중첩되는 오브젝트(100)만을 선택하도록 하여도 좋다. 이로써, 원하는 오브젝트를 정확하게 선택할 수 있다. 또는, 원하는 오브젝트가 작은 경우에도 정확하게 선택할 수 있다. 또한, 좌표(A1)와 좌표(B1)를 경유하지 않고 좌표(A2)와 좌표(B2)에 집게손가락의 일부와 엄지손가락의 일부를 처음부터 접촉시킨 경우에도, 도 4의 (A) 내지 (C)와 마찬가지로 오브젝트를 선택할 수 있다. 이상이 오브젝트의 선택 방법에 대한 설명이다.
[집어 올린다]
집은 후의 '집어 올리는' 동작에 대하여 설명한다. 도 5의 (A) 내지 (C)는 도 2의 (B)의 화살표(50)가 나타낸 방향에서 보았을 때의 단면 모식도이다. 도 5의 (A)는 좌표(A1)에 접촉한 집게손가락과 좌표(B1)에 접촉한 엄지손가락을 가깝게 하도록 이들 손가락을 좌표(A2)와 좌표(B2)의 위치로 이동시키고, 오브젝트를 선택하고, 집은 상태의 도면이다.
다음으로, 도 5의 (B)에 도시된 바와 같이, 화면에 접촉한 집게손가락의 일부 및 엄지손가락의 일부를 위(법선 방향)로 들어올리는 동작을 수행한다. 이때 집게손가락의 일부 및 엄지손가락의 일부가 화면에서 떨어짐으로써, 오브젝트를 집어 올리는 것 같은 표시가 수행된다. 집어 올리는 것 같은 표시가 수행된다란 집은 오브젝트가 화면 내에서 법선 방향으로 들어올려지도록(떠 있도록) 표시되는 것을 가리킨다. 또한, 집어 올리는 것 같은 표시가 수행될 때에는 다른 식으로 표시되도록 설정하여도 좋다. 예를 들어 집어 올리는 것 같은 표시가 수행될 때에는 오브젝트의 색이 변화되도록 표시하여도 좋고, 오브젝트의 크기가 작아지도록 표시하여도 좋다. 또한, 오브젝트의 형상이 변화되도록 표시하여도 좋다.
집게손가락의 일부 및 엄지손가락의 일부가 화면에 접촉한 상태로부터 이들 손가락을 화면으로부터 떼는 조작을, 예를 들어 화면의 접촉 센서(상기 검출부(21) 또는 상기 검출부(22))에 의한 검출 위치가 소실됨으로써 검출할 수 있다. 또한, 디바이스(10) 또는 디바이스(20)가 화면 위의 삼차원적인 위치 정보를 취득할 수 있는 경우에는, 접촉한 것으로 간주하는 피검출체의 높이(하한의 문턱값(Th1)이라고 부름)를 미리 설정하고, 상기 하한의 문턱값(Th1)을 넘었을 때에 피검출체가 화면에서 떨어진 것으로 간주하는 것이 바람직하다. 더 구체적으로는, 집게손가락의 일부 및 엄지손가락의 일부에서 화면 표면까지의 높이(H)가 하한의 문턱값(Th1)을 넘었을 때에 오브젝트를 집어 올리는 것 같은 표시가 수행되는 것으로 하여도 좋다. 이와 같이, 하한의 문턱값(Th1)을 설정함으로써, 원하지 않는 오브젝트를 집어 올리는 것을 삭감할 수 있어 바람직하다. 즉, 집게손가락의 일부 및 엄지손가락의 일부에서 화면 표면까지의 높이(H)가 문턱값(Th1) 이상이고 문턱값(Th2) 이하일 때에 오브젝트를 집어 올리는 것 같은 표시가 수행된다. 문턱값(Th2)은 Z 방향의 상한의 검출 한계를 나타낸다.
도 5의 (C)에 도시된 바와 같이, 집게손가락의 일부 및 엄지손가락의 일부에서 화면 표면까지의 높이(H)가 문턱값(Th2)을 넘었을 때에 오브젝트가 낙하하는 것 같은 표시가 수행된다. 이때, 낙하하기 직전의 오브젝트는 높이(H)의 위치에 있고, 그 위치를 넘지 않고, 높이(H)로부터 낙하하는 것 같은 표시가 수행된다. 따라서, 집게손가락의 일부 및 엄지손가락의 일부에서 화면 표면까지의 높이(H)가 문턱값(Th2)을 넘지 않는 경우에 오브젝트는 집어 올려진 상태의 표시를 유지한다. 또한, 오브젝트를 집은 상태를 유지하면서 화면을 오브젝트가 이동할 수 있다.
[내린다(낙하시킨다)]
이어서, '내리는(낙하시키는)' 동작에 대하여 설명한다. 오브젝트를 집어 올린 상태로부터 도 5의 (A)와 같이 집게손가락의 일부 및 엄지손가락의 일부를 아래에 내리고 화면에 접촉시키는 동작을 수행함으로써, 오브젝트를 내리는 것 같은 표시가 수행된다. 또한, 도 5의 (B)와 같이 높이(H)의 위치까지 집어 올린 상태에서 집게손가락의 일부 및 엄지손가락의 일부를 떼는 동작을 수행함으로써, 오브젝트가 낙하하는 것 같은 표시가 수행되도록 하여도 좋다. 높이(H)가 문턱값(Th2)을 넘음으로써 오브젝트(100)가 집어 올려진 상태로부터 낙하할 때, 높이(H)가 문턱값(Th2)을 넘었을 때의 XY 지점으로 오브젝트(100)가 내려지는 것 같은 표시가 수행되어도 좋다. 또한, 오브젝트(100)가 집어 올려진 상태로부터 낙하할 때, 오브젝트(100)를 XY 지점에 내리지 않고, 오브젝트를 초음으로 집어 올린 XY 지점(A2와 B2)으로 되돌려도 좋다. 이상이 오브젝트를 집어 올리고 내리는 동작에 대한 설명이다.
[오브젝트의 선택 해제]
오브젝트의 선택 해제의 방법에 대하여 설명한다. 도 5의 (A)와 같이, 집게손가락의 일부 및 엄지손가락의 일부를 아래에 내리고 이들 손가락을 화면에 접촉시켜 오브젝트를 내리면, 오브젝트의 선택이 해제된다. 또한, 오브젝트를 집어 올리고 높이(H)가 문턱값(Th2)을 넘은 경우 및 높이(H)의 위치에서 집은 손가락을 뗀 경우, 오브젝트가 낙하하고 오브젝트의 선택이 해제된다. 즉, 오브젝트의 선택은 오브젝트를 내리거나 낙하시키는 동작을 수행함으로써 해제할 수 있다. 이상이 오브젝트의 선택 해제의 방법에 대한 설명이다.
다음으로, 도 6의 (A) 내지 도 8의 (B)를 사용하여 일련의 1) 오브젝트를 선택하는 동작, 2) 오브젝트를 집어 올리는 동작, 3) 오브젝트를 이동시키는 동작, 및 4) 오브젝트를 내리는 동작의 일례를 나타낸다. 여기서는 오브젝트의 선택 방법으로서, 도 4의 (C)에 도시된, 원하는 오브젝트를 정확하게 선택하는 방법을 사용한다. 또한, 도 6의 (A) 내지 도 8의 (B)는 디바이스(10) 또는 디바이스(20)의 표시부(12)의 사시도이다.
도 6의 (A)에 도시된 바와 같이 표시부(12)의 오브젝트(100)를 끼우는 좌표(A1) 및 좌표(B1)에 2개의 손끝(도시하지 않았음)을 접촉시킨다. 다음으로, 도 6의 (B)에 도시된 바와 같이, 이들 손가락을 표시부(12)에 접촉시킨 채, 서로 손가락 안쪽을 가깝게 하는 동작을 수행하여 2개의 손끝을 좌표(A2) 및 좌표(B2)로 이동시킨다. 디바이스(10)에서는 검출부(21)가, 디바이스(20)에서는 검출부(22)가 이상의 동작을 검출할 수 있다. 이로써, 오브젝트(100)를 선택할 수 있고, 즉 오브젝트(100)를 집을 수 있다.
다음으로, 도 7의 (A)에 도시된 바와 같이 2개의 손가락 안쪽을 붙인 채, 이들 손가락을 좌표(A2) 및 좌표(B2)의 위치로부터 좌표(A3) 및 좌표(B3)의 위치로 집어 올리는 동작을 수행한다. 디바이스(10)에서는 검출부(21)가, 디바이스(20)에서는 검출부(23)가 이 동작을 검출한다. 이로써, 오브젝트(100)를 집어 올릴 수 있다. 여기서 집어 올리는 높이를 H로 하면, 높이(H)는 문턱값(Th1)(도시하지 않았음)보다 크고 문턱값(Th2)보다 작은 것으로 한다. 높이(H)가 문턱값(Th2)을 넘으면 집어 올린 오브젝트가 2개의 손가락에서 떨어져 낙하한다. 다음으로, 도 7의 (B)에 도시된 바와 같이 2개의 손가락 안쪽을 붙인 채, 이들 손가락을 좌표(A3) 및 좌표(B3)의 위치로부터 좌표(A4) 및 좌표(B4)의 위치로 이동시킨다. 디바이스(10)에서는 검출부(21)가, 디바이스(20)에서는 검출부(23)가 이 동작을 검출한다. 이로써, 오브젝트(100)를 이동시킬 수 있다. 도 7의 (B)에서는 오브젝트를 직선적으로 이동시켰지만, 이에 한정되지 않는다. 오브젝트(100)를 상하좌우로 흔들어도 좋다. 다만, 집은 오브젝트(100)에서 화면 표면까지의 높이(H)가 문턱값(Th2)을 넘으면 오브젝트는 낙하한다.
다음으로, 도 8의 (A)에 도시된 바와 같이 2개의 손가락 안쪽을 붙인 채, 이들 손가락을 좌표(A4) 및 좌표(B4)의 위치에서 좌표(A5) 및 좌표(B5)의 위치에 내리고 표시부(12)의 표면에 접촉시킨다. 디바이스(10)에서는 검출부(21)가, 디바이스(20)에서는 검출부(22)가 이 동작을 검출한다. 이로써, 오브젝트(100)를 내릴 수 있다. 또한, 도 8의 (B)에 도시된 바와 같이 좌표(A4) 및 좌표(B4)의 위치에서 좌표(A5) 및 좌표(B5)의 위치에 내리기 전에 2개의 손가락을 떼면 오브젝트(100)는 낙하한다. 디바이스(10)에서는 검출부(21)가, 디바이스(20)에서는 검출부(23)가 좌표(A4) 및 좌표(B4)의 높이에서 손가락을 ?遮? 동작을 검출할 수 있다. 이로써, 오브젝트(100)가 내려진다. 이상과 같이, 디바이스(10) 및 디바이스(20)는 화면의 오브젝트를 집는 동작, 집어 올리는 동작, 이동시키는 동작, 내리는 동작 등의 직관적인 손가락의 동작에 의하여 오브젝트를 조작할 수 있는 전자 기기이다.
[애플리케이션의 구체적인 예]
이하에서는, 본 발명의 일 형태의 전자 기기에 적용할 수 있는 애플리케이션의 구체적인 예에 대하여 설명한다.
또한, 이하에서는 손가락을 사용한 조작을 예로 들어 설명하지만, 손가락 이외의 피검출체를 사용하여 조작할 수도 있다. 손가락 이외의 피검출체로서는, 예를 들어 스타일러스 펜 이외에, 붓, 유리펜, 깃펜 등의 필기구를 사용할 수도 있다. 이하의 예에서는 손가락 이외의 상기 피검출체와 손가락을 사용하여 조작하여도 좋고, 손가락 이외의 2개의 피검출체에 의하여 조작하여도 좋다. 또는, 검출부를 2개 이상 갖는 피검출체를 사용할 수 있다. 예를 들어 핀셋, 가위, 또는 젓가락 등, 2개의 선단의 거리가 변화되는 기구를 사용하여 조작할 수 있다.
도 9의 (A)에 표시부(12)의 화면 내에 표시되어 있는 아이콘 등의 오브젝트(100a)를 임의의 위치로 이동시키는 예를 도시하였다. 사용자는 화면의 오브젝트(100a)를 상술한 집는 동작으로 선택하고 집어 올린다. 그리고, 임의의 위치에 내리거나, 또는 낙하시킴으로써 아이콘 등의 오브젝트(100a)를 화면 내에서 이동시킬 수 있다.
도 9의 (B)에는, 지도 애플리케이션에서 목적지 또는 출발 지점 등을 지정하는 예를 도시하였다. 실선으로 그려진 핀형 오브젝트(100b)가 화면에 표시된 오브젝트이고, 점선으로 그려진 핀형 오브젝트(100b)가 집어 올려진 오브젝트이다. 집는 동작에 의하여 사용자는 화면에 표시된 핀형 오브젝트(100b)를 정확하게 선택하고, 직관적으로 화면의 임의의 위치에 내릴 수 있다. 그러므로, 사용자가 원하는 지점을 간단하게 설정할 수 있다. 도 9의 (B)에서는 화면 오른쪽 아래에 있는 핀형 오브젝트(100b)를 집어 올리고 목적지에 내렸다. 디바이스(10) 및 디바이스(20)는 피검출체의 접촉을 검출하는 기능을 갖기 때문에, 핀형 오브젝트(100b)에 손가락을 접촉시킴으로써 목적지 또는 출발 지점 등의 설정을 전환할 수 있다.
도 10의 (A)에 전자책 단말기의 애플리케이션에 있어서 페이지를 넘기는 예를 도시하였다. 집는 동작에 의하여 사용자는 실물의 책의 페이지를 넘기도록 페이지를 넘기는 동작을 더 자연스럽게 수행할 수 있다. 도 10의 (A)에 도시된 바와 같이, 사용자는 화면의 모서리의 부분을 집어 올리는 동작에 의하여 페이지의 일부인 오브젝트(100c)를 넘길 수 있다. 또한, 집어 올린 상태의 손가락을 반대 측의 페이지로 이동시키고 그 부분에서 손가락을 떼는 동작 또는 페이지에 손가락을 접촉시키는 동작에 의하여 페이지를 넘길 수 있다.
도 10의 (B)에 문장 작성 소프트웨어 또는 프레젠테이션용 원고 작성 소프트웨어 등의 편집 소프트웨어에 있어서, 오브젝트의 전후의 위치를 변경하는 예를 도시하였다. 도 10의 (B)는 삼각형의 오브젝트와 사각형의 오브젝트의 뒷면에 위치하는 원형의 오브젝트(100d)를 가장 앞면으로 이동시킨 예를 도시한 것이다. 접촉만을 검출하는 디바이스의 경우, 뒷면에 위치하는 오브젝트를 가장 앞면으로 이동시키기 위해서는 여러 번의 접촉 동작이 필요하지만, 상술한 집는 동작을 적용하면 간단하게 전후의 위치를 변경할 수 있다. 원형의 오브젝트(100d)를 집어 올린 후 그 위치에 내림으로써, 원형의 오브젝트(100d)의 전후의 위치만을 변경할 수 있다. 또한, 원형의 오브젝트(100d)를 집어 올린 후 손가락의 위치를 이동시켜 오브젝트를 내림으로써, 원형의 오브젝트(100d)의 전후의 위치를 변경할 뿐만 아니라, 화면 내의 임의의 위치로 이동시킬 수 있다.
도 11의 (A) 내지 도 12의 (A)에 집는 동작을 적용한 게임의 애플리케이션의 예를 도시하였다.
도 11의 (A)는 식물의 육성 게임에 집는 동작을 응용한 예를 도시한 것이다. 사용자는 게임 내의 잡초의 오브젝트(100e)를 뽑거나, 식물에 물의 오브젝트(100g)를 주거나, 씨의 오브젝트(100f)를 뿌린다는 식물 육성에 필요한 작업을 집는 동작에 의하여 수행할 수 있다. 도 11의 (A)에는 잡초(Weeds), 물(Water), 씨(Seeds) 각각에 대응하는 용기를 도시하였다. 현실에 가까운 동작을 게임에 도입할 수 있기 때문에, 더 직관적으로 게임을 즐길 수 있다.
도 11의 (B) 및 (C)는 동물과 교류하는 게임에 집는 동작을 응용한 예를 도시한 것이다. 도 11의 (B)에 도시된 바와 같이, 사용자는 막대기와 같은 장난감의 오브젝트(100i)를 동물의 오브젝트(100h)를 향하여 흔드는 것 또는 볼과 같은 장난감의 오브젝트(100j)를 동물을 향하여 굴리는 것 등이 가능하다. 집는 동작에 의하여 원하는 대로 오브젝트를 움직일 수 있기 때문에, 즐거움을 더 느낄 수 있다. 또한, 도 11의 (C)에 도시된 바와 같이 동물의 오브젝트(100h)를 집고 좌우로 흔드는 것 같은 표시를 수행할 수도 있게 된다. 사용자가 움직이는 손가락에 맞추어 동물의 오브젝트(100h)가 흔들려, 마음을 다스릴 수 있다.
도 12의 (A)는 쌓인 막대기를 뽑는 게임에 집는 동작을 응용한 예이고, 스크롤과 집는 동작을 조합한 게임을 도시한 것이다. 스크롤에 의하여 임의의 쌓인 면을 선택하고 뽑고자 하는 막대기의 오브젝트(100j)를 집어 선택한다. 그 후, 집어 올림으로써 막대기의 오브젝트(100j)를 뽑을 수 있다. 게임 내에서는 집어 올리는 속도 또는 전체의 밸런스 등이 처리되고, 어느 조건을 넘으면 쌓인 막대기가 붕괴된다.
도 12의 (B)에 스마트폰 또는 태블릿 등의 전자 기기에 있어서, 애플리케이션의 전환에 집는 동작을 적용한 예를 도시하였다. 표시부(12)에 있어서, 임의의 위치에서 집어 올리면 전자 기기 내에서 기동 중인 애플리케이션의 일람이 표시된다. 손가락을 집어 올리면서 회전시키면, 기동된 애플리케이션이 하나씩 순차적으로 선택된다. 실선으로 나타낸 것이 선택한 애플리케이션의 오브젝트(100k)이다. 이 상태에서 집어 내림으로써, 선택한 애플리케이션의 화면을 열 수 있다.
이 이외에도 전자 기기를 원격으로 접속하면, 의료 현장의 원격 치료에 집는 동작을 응용할 수 있다. 디바이스(10) 및 디바이스(20)는 화면에 접촉하는 것을 검출하는 기능을 갖기 때문에, 예를 들어 환부가 표시된 화면을 터치함으로써, 치료 부분을 선택할 수 있다. 또한, 집는 동작을 조합함으로써, 치료 부분을 집는 동작, 들어 올리는 동작, 절제하는 동작 등을 원격으로 수행할 수 있다. 원격 치료를 수행하는 경우, 실제의 치료는 로봇 암 등에 의하여 수행할 수 있다.
또한, 여기서 나타낸 애플리케이션의 예는 예를 들어 프로그램으로서 기술될 수 있다. 예를 들어 앞에서 예시한 디바이스(10) 등에 의하여 실행되는 처리 방법, 검출 방법, 조작 방법, 동작 방법, 또는 표시 방법 등이 기술된 프로그램은 비일시적 기억 매체에 저장되고, 디바이스(10)의 제어부(11)가 갖는 연산 장치 등에 의하여 판독되고, 실행될 수 있다. 즉, 앞에서 예시한 처리 방법, 검출 방법, 조작 방법, 동작 방법, 또는 표시 방법 등을 하드웨어에 의하여 실행시키기 위한 프로그램 및 상기 프로그램이 저장된 비일시적 기억 매체는 본 발명의 일 형태이다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 하나의 실시형태에 복수의 구성예가 제시되는 경우에는 구성예를 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 수발광 장치에 대하여 설명한다. 이하에서 예시하는 표시 장치는 실시형태 1에서 설명한 전자 기기의 수발광부에 적합하게 사용할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 수발광 장치의 수발광부는 수광 소자(수광 디바이스라고도 함)와 발광 소자(발광 디바이스라고도 함)를 갖는다. 수발광부는 발광 소자를 사용하여 화상을 표시하는 기능을 갖는다. 또한, 상기 수발광부는 수광 소자를 사용하여 촬상하는 기능 및 센싱하는 기능 중 한쪽 또는 양쪽을 갖는다. 그러므로, 본 발명의 일 형태의 수발광 장치는 표시 장치라고도 표현할 수 있고, 수발광부는 표시부라고도 표현할 수 있다.
또는, 본 발명의 일 형태의 수발광 장치는 수발광 소자(수발광 디바이스라고도 함)와 발광 소자를 갖는 구성으로 하여도 좋다.
우선, 수광 소자와 발광 소자를 갖는 수발광 장치에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 형태의 수발광 장치는 수발광부에 수광 소자와 발광 소자를 갖는다. 본 발명의 일 형태의 수발광 장치에서는, 수발광부에 발광 소자가 매트릭스상으로 배치되어 있고, 상기 수발광부에 화상을 표시할 수 있다. 또한, 상기 수발광부에는 수광 소자가 매트릭스상으로 배치되어 있고, 수발광부는 촬상 기능 및 센싱 기능 중 한쪽 또는 양쪽도 갖는다. 수발광부는 이미지 센서, 터치 센서 등에 사용할 수 있다. 즉, 수발광부에서 광을 검출함으로써 화상을 촬상할 수 있다. 또한, 대상물(손가락, 펜 등)의 터치 조작을 검출할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 형태의 수발광 장치에서는, 발광 소자를 센서의 광원으로서 이용할 수 있다. 따라서, 수발광 장치와는 별도로 수광부 및 광원을 제공하지 않아도 되기 때문에, 전자 기기의 부품 점수를 삭감할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 수발광 장치에서는, 수발광부가 갖는 발광 소자로부터 방출된 광이 대상물에 반사(또는 산란)될 때, 수광 소자가 그 반사광(또는 산란광)을 검출할 수 있기 때문에, 어두운 곳에서도 촬상 및 터치 조작의 검출이 가능하다.
본 발명의 일 형태의 수발광 장치가 갖는 발광 소자는 표시 소자(표시 디바이스라고도 함)로서 기능한다.
발광 소자로서는 OLED(Organic Light Emitting Diode), QLED(Quantum-dot Light Emitting Diode) 등의 EL 소자(EL 디바이스라고도 함)를 사용하는 것이 바람직하다. EL 소자가 갖는 발광 물질로서는 형광을 방출하는 물질(형광 재료), 인광을 방출하는 물질(인광 재료), 무기 화합물(퀀텀닷(quantum dot) 재료 등), 열 활성화 지연 형광을 나타내는 물질(열 활성화 지연 형광(Thermally Activated Delayed Fluorescence): TADF 재료) 등을 들 수 있다. 또한, 발광 소자로서 마이크로 LED(Light Emitting Diode) 등의 LED를 사용할 수도 있다.
본 발명의 일 형태의 수발광 장치는 수광 소자를 사용하여 광을 검출하는 기능을 갖는다.
수광 소자를 이미지 센서로서 사용하는 경우, 수발광 장치는 수광 소자를 사용하여 화상을 촬상할 수 있다. 예를 들어 수발광 장치는 스캐너로서 사용할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 수발광 장치가 적용된 전자 기기는 이미지 센서로서의 기능을 사용하여 지문, 장문 등의 생체 정보에 따른 데이터를 취득할 수 있다. 즉, 수발광 장치에 생체 인증용 센서를 내장시킬 수 있다. 수발광 장치가 생체 인증용 센서를 내장함으로써, 수발광 장치와는 별도로 생체 인증용 센서를 제공하는 경우와 비교하여 전자 기기의 부품 점수를 적게 할 수 있기 때문에, 전자 기기의 소형화 및 경량화가 가능하다.
또한, 수광 소자를 터치 센서로서 사용하는 경우, 수발광 장치는 수광 소자를 사용하여 대상물의 터치 조작을 검출할 수 있다.
수광 소자로서는 예를 들어 pn형 또는 pin형 포토다이오드를 사용할 수 있다. 수광 소자는 수광 소자에 입사하는 광을 검출하고 전하를 발생시키는 광전 변환 소자(광전 변환 디바이스라고도 함)로서 기능한다. 수광 소자에 입사하는 광의 양에 따라 수광 소자로부터 발생하는 전하량이 결정된다.
특히 수광 소자로서 유기 화합물을 포함하는 층을 갖는 유기 포토다이오드를 사용하는 것이 바람직하다. 유기 포토다이오드는 박형화, 경량화, 및 대면적화가 용이하고, 또한 형상 및 디자인의 자유도가 높기 때문에, 다양한 장치에 적용할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 수발광 장치에서는, 발광 소자로서 유기 EL 소자(유기 EL 디바이스라고도 함)를 사용하고, 수광 소자로서 유기 포토다이오드를 사용한다. 유기 EL 소자 및 유기 포토다이오드는 동일한 기판 위에 형성할 수 있다. 따라서, 유기 EL 소자를 사용한 표시 장치에 유기 포토다이오드를 내장할 수 있다.
유기 EL 소자 및 유기 포토다이오드를 구성하는 모든 층을 따로따로 형성하는 경우, 성막 공정 수가 매우 많아진다. 그러나, 유기 포토다이오드는 유기 EL 소자와 공통된 구성으로 할 수 있는 층이 많기 때문에, 공통된 구성으로 할 수 있는 층은 일괄적으로 성막함으로써 성막 공정의 증가를 억제할 수 있다.
예를 들어 한 쌍의 전극 중 한쪽(공통 전극)을 수광 소자 및 발광 소자에서 공통된 층으로 할 수 있다. 또한, 예를 들어 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 수광 소자 및 발광 소자에서 공통된 층으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 예를 들어 수광 소자가 활성층을 갖고, 발광 소자가 발광층을 갖는 점 이외는 수광 소자와 발광 소자를 동일한 구성으로 할 수도 있다. 즉, 발광 소자의 발광층을 활성층으로 치환하는 것만으로 수광 소자를 제작할 수도 있다. 이와 같이 수광 소자 및 발광 소자가 공통된 층을 가짐으로써, 성막 횟수 및 마스크의 개수를 줄일 수 있어, 수발광 장치의 제작 공정을 삭감하고 제작 비용을 절감할 수 있다. 또한, 표시 장치의 기존의 제조 장치 및 제조 방법을 사용하여 수광 소자를 갖는 수발광 장치를 제작할 수 있다.
또한, 수광 소자와 발광 소자에서 공통된 층은 발광 소자에서의 기능과 수광 소자에서의 기능이 상이한 경우가 있다. 본 명세서 중에서는 발광 소자에서의 기능에 기초하여 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, 수광 소자와 발광 소자에서 공통된 층은 발광 소자에서의 기능과 수광 소자에서의 기능이 동일한 경우도 있다. 정공 수송층은 발광 소자 및 수광 소자 중 어느 쪽에서도 정공 수송층으로서 기능하고, 전자 수송층은 발광 소자 및 수광 소자 중 어느 쪽에서도 전자 수송층으로서 기능한다.
다음으로, 수발광 소자와 발광 소자를 갖는 수발광 장치에 대하여 설명한다. 또한, 상기와 같은 기능, 작용, 효과 등에 대해서는 설명을 생략하는 경우가 있다.
본 발명의 일 형태의 수발광 장치에서, 어느 색을 나타내는 부화소는 발광 소자 대신에 수발광 소자를 갖고, 그 이외의 색을 나타내는 부화소는 발광 소자를 갖는다. 수발광 소자는 광을 방출하는 기능(발광 기능)과 수광하는 기능(수광 기능)의 양쪽을 갖는다. 예를 들어 화소가 적색의 부화소, 녹색의 부화소, 청색의 부화소의 3개의 부화소를 갖는 경우, 적어도 하나의 부화소가 수발광 소자를 갖고, 다른 부화소가 발광 소자를 갖는 구성으로 한다. 따라서, 본 발명의 일 형태의 수발광 장치의 수발광부는 수발광 소자와 발광 소자의 양쪽을 사용하여 화상을 표시하는 기능을 갖는다.
수발광 소자가 발광 소자와 수광 소자를 겸함으로써, 화소에 포함되는 부화소의 개수를 늘리지 않고, 화소에 수광 기능을 부여할 수 있다. 이로써, 화소의 개구율(각 부화소의 개구율) 및 수발광 장치의 정세도를 유지하면서, 수발광 장치의 수발광부에 촬상 기능 및 센싱 기능 중 한쪽 또는 양쪽을 부가할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 형태의 수발광 장치는, 발광 소자를 갖는 부화소와는 별도로 수광 소자를 갖는 부화소를 제공하는 경우와 비교하여 화소의 개구율을 높일 수 있고, 또한 고정세(高精細)화가 용이하다.
본 발명의 일 형태의 수발광 장치에서는, 수발광부에 수발광 소자와 발광 소자가 매트릭스상으로 배치되어 있고, 상기 수발광부에 화상을 표시할 수 있다. 또한, 수발광부는 이미지 센서 및 터치 센서로서 사용할 수 있다. 본 발명의 일 형태의 수발광 장치에서는, 발광 소자를 센서의 광원으로서 이용할 수 있다. 그러므로, 어두운 곳에서도 촬상 및 터치 조작의 검출이 가능하다.
수발광 소자는 유기 EL 소자와 유기 포토다이오드를 조합하여 제작할 수 있다. 예를 들어 유기 EL 소자의 적층 구조에 유기 포토다이오드의 활성층을 추가함으로써 수발광 소자를 제작할 수 있다. 또한, 유기 EL 소자와 유기 포토다이오드를 조합하여 제작하는 수발광 소자는 유기 EL 소자와 공통된 구성으로 할 수 있는 층을 한 번의 성막 공정으로 성막함으로써, 성막 공정의 증가를 억제할 수 있다.
예를 들어 한 쌍의 전극 중 한쪽(공통 전극)을 수발광 소자 및 발광 소자에서 공통된 층으로 할 수 있다. 또한, 예를 들어 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 수발광 소자 및 발광 소자에서 공통된 층으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 예를 들어 수광 소자의 활성층의 유무 이외는 수발광 소자와 발광 소자를 동일한 구성으로 할 수도 있다. 즉, 발광 소자에 수광 소자의 활성층을 추가하는 것만으로 수발광 소자를 제작할 수도 있다. 이와 같이, 수발광 소자 및 발광 소자가 공통된 층을 가짐으로써, 성막 횟수 및 마스크의 개수를 줄일 수 있어, 수발광 장치의 제작 공정을 삭감하고 제작 비용을 절감할 수 있다. 또한, 표시 장치의 기존의 제조 장치 및 제조 방법을 사용하여 수발광 소자를 갖는 수발광 장치를 제작할 수 있다.
또한, 수발광 소자가 갖는 층은 수발광 소자가 수광 소자로서 기능하는 경우와 발광 소자로서 기능하는 경우에서 기능이 상이한 경우가 있다. 본 명세서 중에서는 수발광 소자가 발광 소자로서 기능하는 경우에서의 기능에 기초하여 구성 요소를 호칭한다.
본 실시형태의 수발광 장치는 발광 소자 및 수발광 소자를 사용하여 화상을 표시하는 기능을 갖는다. 즉, 발광 소자 및 수발광 소자는 표시 소자로서 기능한다.
본 실시형태의 수발광 장치는 수발광 소자를 사용하여 광을 검출하는 기능을 갖는다. 수발광 소자는 수발광 소자 자체가 방출하는 광보다 파장이 짧은 광을 검출할 수 있다.
수발광 소자를 이미지 센서로서 사용하는 경우, 본 실시형태의 수발광 장치는 수발광 소자를 사용하여 화상을 촬상할 수 있다. 또한, 수발광 소자를 터치 센서로서 사용하는 경우, 본 실시형태의 수발광 장치는 수발광 소자를 사용하여 대상물의 터치 조작을 검출할 수 있다.
수발광 소자는 광전 변환 소자로서 기능한다. 수발광 소자는 상기 발광 소자의 구성에 수광 소자의 활성층을 추가함으로써 제작할 수 있다. 수발광 소자로서는, 예를 들어 pn형 또는 pin형 포토다이오드의 활성층을 사용할 수 있다.
특히 수발광 소자로서는 유기 화합물을 포함하는 층을 갖는 유기 포토다이오드의 활성층을 사용하는 것이 바람직하다. 유기 포토다이오드는 박형화, 경량화, 및 대면적화가 용이하고, 또한 형상 및 디자인의 자유도가 높기 때문에, 다양한 장치에 적용할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 형태의 수발광 장치의 일례인 표시 장치에 대하여 도면을 사용하여 더 구체적으로 설명한다.
[표시 장치의 구성예 1]
[구성예 1-1]
도 13의 (A)는 표시 패널(200)의 모식도이다. 표시 패널(200)은 기판(201), 기판(202), 수광 소자(212), 발광 소자(211R), 발광 소자(211G), 발광 소자(211B), 기능층(203) 등을 갖는다.
발광 소자(211R), 발광 소자(211G), 발광 소자(211B), 및 수광 소자(212)는 기판(201)과 기판(202) 사이에 제공되어 있다. 발광 소자(211R), 발광 소자(211G), 발광 소자(211B)는 각각 적색(R), 녹색(G), 또는 청색(B)의 광을 방출한다. 또한, 이하에서는 발광 소자(211R), 발광 소자(211G), 및 발광 소자(211B)를 구별하지 않는 경우에 발광 소자(211)라고 표기하는 경우가 있다.
표시 패널(200)은 매트릭스상으로 배치된 복수의 화소를 갖는다. 하나의 화소는 하나 이상의 부화소를 갖는다. 하나의 부화소는 하나의 발광 소자를 갖는다. 예를 들어 화소에는 부화소를 3개 갖는 구성(R, G, B의 3색 또는 황색(Y), 시안(C), 및 마젠타(M)의 3색 등), 또는 부화소를 4개 갖는 구성(R, G, B, 백색(W)의 4색 또는 R, G, B, Y의 4색 등)을 적용할 수 있다. 또한, 화소는 수광 소자(212)를 갖는다. 수광 소자(212)는 모든 화소에 제공되어 있어도 좋고, 일부의 화소에 제공되어 있어도 좋다. 또한, 하나의 화소가 복수의 수광 소자(212)를 가져도 좋다.
도 8의 (A)에는 기판(202)의 표면에 손가락(220)이 접촉된 상태를 도시하였다. 발광 소자(211G)가 방출하는 광의 일부는 기판(202)과 손가락(220)의 접촉부에서 반사된다. 그리고 반사광의 일부가 수광 소자(212)에 입사함으로써 손가락(220)이 기판(202)에 접촉된 것을 검출할 수 있다. 즉, 표시 패널(200)은 터치 패널로서 기능할 수 있다.
기능층(203)은 발광 소자(211R), 발광 소자(211G), 발광 소자(211B)를 구동하는 회로, 및 수광 소자(212)를 구동하는 회로를 갖는다. 기능층(203)에는 스위치, 트랜지스터, 용량 소자, 배선 등이 제공된다. 또한, 발광 소자(211R), 발광 소자(211G), 발광 소자(211B), 및 수광 소자(212)를 패시브 매트릭스 방식으로 구동시키는 경우에는 스위치 및 트랜지스터를 제공하지 않는 구성으로 하여도 좋다.
표시 패널(200)은 손가락(220)의 지문을 검출하는 기능을 갖는 것이 바람직하다. 도 13의 (B)에는, 기판(202)에 손가락(220)이 접촉된 상태에서의 접촉부의 확대도를 모식적으로 도시하였다. 또한, 도 13의 (B)에는 번갈아 배열된 발광 소자(211)와 수광 소자(212)를 도시하였다.
손가락(220)에는 오목부 및 볼록부에 의하여 지문이 형성되어 있다. 그러므로, 도 13의 (B)에 도시된 바와 같이 지문의 볼록부가 기판(202)에 접촉된다.
어떤 표면 또는 계면에서 반사되는 광에는 정반사와 확산 반사가 있다. 정반사광은 입사각과 반사각이 일치하는, 지향성이 높은 광이고, 확산 반사광은 강도의 각도 의존성이 낮은, 지향성이 낮은 광이다. 손가락(220)의 표면에서 반사되는 광은 정반사와 확산 반사 중, 확산 반사의 성분이 지배적이다. 한편으로, 기판(202)과 대기의 계면에서 반사되는 광은 정반사의 성분이 지배적이다.
손가락(220)과 기판(202)의 접촉면 또는 비접촉면에서 반사되고, 이들의 직하에 위치하는 수광 소자(212)에 입사하는 광의 강도는 정반사광과 확산 반사광을 합한 것이다. 상술한 바와 같이, 손가락(220)의 오목부에서는 기판(202)과 손가락(220)이 접촉되지 않기 때문에 정반사광(실선 화살표로 나타냄)이 지배적이고, 볼록부에서는 이들이 접촉되기 때문에 손가락(220)으로부터의 확산 반사광(파선 화살표로 나타냄)이 지배적이다. 따라서, 오목부의 직하에 위치하는 수광 소자(212)에서 수광하는 광의 강도는 볼록부의 직하에 위치하는 수광 소자(212)보다 높아진다. 이로써, 손가락(220)의 지문을 촬상할 수 있다.
수광 소자(212)의 배열 간격은 지문의 2개의 볼록부 사이의 거리, 바람직하게는 인접한 오목부와 볼록부 사이의 거리보다 짧은 간격으로 함으로써, 선명한 지문의 화상을 취득할 수 있다. 사람의 지문의 오목부와 볼록부의 간격은 대략 200μm임에 의거하여, 예를 들어 수광 소자(212)의 배열 간격을 400μm 이하로, 바람직하게는 200μm 이하로, 더 바람직하게는 150μm 이하로, 더 바람직하게는 100μm 이하로, 더 바람직하게는 50μm 이하로 하고, 1μm 이상으로, 바람직하게는 10μm 이상으로, 더 바람직하게는 20μm 이상으로 한다.
표시 패널(200)로 촬상한 지문의 화상의 예를 도 13의 (C)에 도시하였다. 도 13의 (C)에서는 촬상 범위(223) 내에 손가락(220)의 윤곽을 파선으로 나타내고, 접촉부(221)의 윤곽을 일점쇄선으로 나타내었다. 접촉부(221) 내에서, 수광 소자(212)에 입사하는 광량의 차이에 의하여 콘트라스트가 높은 지문(222)을 촬상할 수 있다.
표시 패널(200)은 터치 패널 또는 펜 태블릿으로서도 기능시킬 수 있다. 도 13의 (D)에는 스타일러스(225)의 선단을 기판(202)에 접촉시킨 상태로 파선 화살표의 방향으로 슬라이드하는 상태를 도시하였다.
도 13의 (D)에 도시된 바와 같이, 스타일러스(225)의 선단과 기판(202)의 접촉면에서 확산되는 확산 반사광이 상기 접촉면과 중첩되는 부분에 위치하는 수광 소자(212)에 입사함으로써, 스타일러스(225)의 선단의 위치를 높은 정밀도로 검출할 수 있다.
도 13의 (E)에는 표시 패널(200)로 검출한 스타일러스(225)의 궤적(226)의 예를 도시하였다. 표시 패널(200)은 스타일러스(225) 등의 피검출체의 위치를 높은 위치 정밀도로 검출할 수 있기 때문에, 묘화 애플리케이션 등에서 고정세(高精細)의 묘화를 수행할 수도 있다. 또한, 정전 용량식 터치 센서 또는 전자기 유도형 터치펜 등을 사용한 경우와 달리, 절연성이 높은 피검출체이어도 위치를 검출할 수 있기 때문에, 스타일러스(225)의 선단부의 재료를 불문하고 다양한 필기구(예를 들어 붓, 유리펜, 깃펜 등)를 사용할 수도 있다.
여기서 도 13의 (F) 내지 (H)에 표시 패널(200)에 적용할 수 있는 화소의 일례를 나타내었다.
도 13의 (F) 및 (G)에 나타낸 화소는 각각 적색(R)의 발광 소자(211R), 녹색(G)의 발광 소자(211G), 청색(B)의 발광 소자(211B), 및 수광 소자(212)를 갖는다. 화소는 각각 발광 소자(211R), 발광 소자(211G), 발광 소자(211B), 및 수광 소자(212)를 구동하기 위한 화소 회로를 갖는다.
도 13의 (F)는 2×2의 매트릭스상으로 3개의 발광 소자와 하나의 수광 소자가 배치되어 있는 예를 나타낸 것이다. 도 13의 (G)는 3개의 발광 소자가 1열로 배열되고, 그 아래 측에 가로로 긴 하나의 수광 소자(212)가 배치되어 있는 예를 나타낸 것이다.
도 13의 (H)에 나타낸 화소는 백색(W)의 발광 소자(211W)를 갖는 예를 나타낸 것이다. 여기서는 4개의 발광 소자가 1열로 배치되고, 그 아래 측에 수광 소자(212)가 배치되어 있다.
또한, 화소의 구성은 상기에 한정되지 않고 다양한 배치 방법을 채용할 수 있다.
<구성예 1-2>
이하에서는 가시광을 일으키는 발광 소자와, 적외광을 일으키는 발광 소자와, 수광 소자를 갖는 구성의 예에 대하여 설명한다.
도 14의 (A)에 도시된 표시 패널(200A)은 도 14의 (A)에서 예시한 구성에 더하여 발광 소자(211IR)를 갖는다. 발광 소자(211IR)는 적외광(IR)을 방출하는 발광 소자이다. 또한, 이때 수광 소자(212)에는 적어도 발광 소자(211IR)가 방출하는 적외광(IR)을 수광할 수 있는 소자를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 수광 소자(212)로서 가시광과 적외광의 양쪽을 수광할 수 있는 소자를 사용하는 것이 더 바람직하다.
도 14의 (A)에 도시된 바와 같이, 기판(202)에 손가락(220)이 접촉되면, 발광 소자(211IR)로부터 방출된 적외광(IR)이 손가락(220)에 의하여 반사되고 상기 반사광의 일부가 수광 소자(212)에 입사함으로써 손가락(220)의 위치 정보를 취득할 수 있다.
도 14의 (B) 내지 (D)에 표시 패널(200A)에 적용할 수 있는 화소의 일례를 나타내었다.
도 14의 (B)는 3개의 발광 소자가 1열로 배열되고, 그 아래 측에 발광 소자(211IR)와 수광 소자(212)가 가로로 배열되어 있는 예를 나타낸 것이다. 또한, 도 14의 (C)는 발광 소자(211IR)를 포함하는 4개의 발광 소자가 1열로 배열되고, 그 아래 측에 수광 소자(212)가 배치되어 있는 예를 나타낸 것이다.
또한, 도 14의 (D)는 발광 소자(211IR)를 중심으로 사방(四方)으로 3개의 발광 소자와 수광 소자(212)가 배치되어 있는 예를 나타낸 것이다.
또한, 도 14의 (B) 내지 (D)에 나타낸 화소에서 발광 소자끼리 및 발광 소자와 수광 소자는 각각의 위치를 교환할 수 있다.
[구성예 1-3]
이하에서는 가시광을 나타내는 발광 소자와, 가시광을 나타내고 또한 가시광을 수광하는 수발광 소자를 갖는 구성의 예에 대하여 설명한다.
도 15의 (A)에 도시된 표시 패널(200B)은 발광 소자(211B), 발광 소자(211G), 및 수발광 소자(213R)를 갖는다. 수발광 소자(213R)는 적색(R)의 광을 방출하는 발광 소자로서의 기능과, 가시광을 수광하는 광전 변환 소자로서의 기능을 갖는다. 도 15의 (A)에는, 발광 소자(211G)가 방출하는 녹색(G)의 광을 수발광 소자(213R)가 수광하는 예를 도시하였다. 또한, 수발광 소자(213R)는 발광 소자(211B)가 방출하는 청색(B)의 광을 수광하여도 좋다. 또한, 수발광 소자(213R)는 녹색의 광과 청색의 광의 양쪽을 수광하여도 좋다.
예를 들어 수발광 소자(213R)는 그 자체가 방출하는 광보다 파장이 짧은 광을 수광하는 것이 바람직하다. 또는, 수발광 소자(213R)는 그 자체가 방출하는 광보다 파장이 긴 광(예를 들어 적외광)을 수광하는 구성으로 하여도 좋다. 수발광 소자(213R)는 그 자체가 방출하는 광과 같은 정도의 파장의 광을 수광하는 구성으로 하여도 좋지만, 이 경우에는 수발광 소자(213R) 자체가 방출하는 광도 수광하기 때문에 발광 효율이 저하될 우려가 있다. 그러므로, 수발광 소자(213R)는 발광 스펙트럼의 피크와 흡수 스펙트럼의 피크가 가능한 한 중첩되지 않도록 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 여기서는 수발광 소자가 방출하는 광은 적색의 광에 한정되지 않는다. 또한, 발광 소자가 방출하는 광도 녹색의 광과 청색의 광의 조합에 한정되지 않는다. 예를 들어 수발광 소자를, 녹색 또는 청색의 광을 방출하고, 또한 수발광 소자 자체가 방출하는 광과는 상이한 파장의 광을 수광하는 소자로 할 수 있다.
이와 같이 수발광 소자(213R)가 발광 소자와 수광 소자를 겸함으로써, 하나의 화소에 배치하는 소자의 개수를 줄일 수 있다. 그러므로, 고정세화, 고개구율화, 고해상도화 등이 용이해진다.
도 15의 (B) 내지 (I)에 표시 패널(200B)에 적용할 수 있는 화소의 일례를 나타내었다.
도 15의 (B)는 수발광 소자(213R), 발광 소자(211G), 및 발광 소자(211B)가 1열로 배열된 예를 나타낸 것이다. 도 15의 (C)는 발광 소자(211G)와 발광 소자(211B)가 세로 방향으로 번갈아 배열되고, 이들 옆에 수발광 소자(213R)가 배치된 예를 나타낸 것이다.
도 15의 (D)는 2×2의 매트릭스상으로, 3개의 발광 소자(발광 소자(211G), 발광 소자(211B), 및 발광 소자(211X))와 하나의 수발광 소자가 배치된 예를 나타낸 것이다. 발광 소자(211X)는 R, G, B 이외의 광을 나타내는 소자이다. R, G, B 이외의 광으로서는, 백색(W), 황색(Y), 시안(C), 마젠타(M), 적외광(IR), 자외광(UV) 등의 광을 들 수 있다. 발광 소자(211X)가 적외광을 나타내는 경우, 수발광 소자는 적외광을 검출하는 기능, 또는 가시광 및 적외광의 양쪽을 검출하는 기능을 갖는 것이 바람직하다. 센서의 용도에 따라 수발광 소자가 검출하는 광의 파장을 결정할 수 있다.
도 15의 (E)에는 2개분의 화소를 나타내었다. 점선으로 둘러싸인 3개의 소자를 포함하는 영역이 하나의 화소에 상당한다. 화소는 각각 발광 소자(211G), 발광 소자(211B), 및 수발광 소자(213R)를 갖는다. 도 15의 (E)에 나타낸 왼쪽의 화소에서는 수발광 소자(213R)와 같은 행에 발광 소자(211G)가 배치되고, 수발광 소자(213R)와 같은 열에 발광 소자(211B)가 배치되어 있다. 도 15의 (E)에 나타낸 오른쪽의 화소에서는 수발광 소자(213R)와 같은 행에 발광 소자(211G)가 배치되고, 발광 소자(211G)와 같은 열에 발광 소자(211B)가 배치되어 있다. 도 15의 (E)에 나타낸 화소 레이아웃에서는, 홀수 행과 짝수 행 모두에서 수발광 소자(213R), 발광 소자(211G), 및 발광 소자(211B)가 반복적으로 배치되어 있고, 또한 각 열의 홀수 행과 짝수 행에서는 서로 상이한 색의 발광 소자 또는 수발광 소자가 배치된다.
도 15의 (F)에는 펜타일 배열이 적용된 4개의 화소를 나타내었고, 인접한 2개의 화소는 조합이 상이한 2색의 광을 나타내는 발광 소자 또는 수발광 소자를 갖는다. 또한, 도 15의 (F)에서는, 발광 소자 또는 수발광 소자의 상면 형상을 나타내었다.
도 15의 (F)에 나타낸 왼쪽 위의 화소와 오른쪽 아래의 화소는 수발광 소자(213R)와 발광 소자(211G)를 갖는다. 또한, 오른쪽 위의 화소와 왼쪽 아래의 화소는 발광 소자(211G)와 발광 소자(211B)를 갖는다. 즉, 도 15의 (F)에 나타낸 예에서는 각 화소에 발광 소자(211G)가 제공되어 있다.
발광 소자 및 수발광 소자의 상면 형상은 특별히 한정되지 않고, 원형, 타원형, 다각형, 모서리를 둥글게 한 다각형 등으로 할 수 있다. 도 15의 (F) 등에는 발광 소자 및 수발광 소자의 상면 형상이 대략 45° 경사진 정방형(마름모꼴)인 예를 나타내었다. 또한, 각 색의 발광 소자 및 수발광 소자의 상면 형상은 상이하여도 좋고, 일부 또는 모든 색에서 같아도 좋다.
또한, 각 색의 발광 소자 및 수발광 소자의 발광 영역(또는 수발광 영역)의 크기는 상이하여도 좋고, 일부 또는 모든 색에서 같아도 좋다. 예를 들어 도 15의 (F)에서, 각 화소에 제공되는 발광 소자(211G)의 발광 영역의 면적을 다른 소자의 발광 영역(또는 수발광 영역)보다 작게 하여도 좋다.
도 15의 (G)는 도 15의 (F)에 나타낸 화소 배열의 변형예를 나타낸 것이다. 구체적으로는, 도 15의 (G)의 구성은 도 15의 (F)의 구성을 45° 회전시킴으로써 얻어진다. 도 15의 (F)에서는 2개의 소자로 하나의 화소가 구성되는 것으로 하여 설명하였지만, 도 15의 (G)에 나타낸 바와 같이 4개의 소자로 하나의 화소가 구성되어 있다고 간주할 수도 있다.
도 15의 (H)는 도 15의 (F)에 나타낸 화소 배열의 변형예를 나타낸 것이다. 도 15의 (H)에 나타낸 왼쪽 위의 화소와 오른쪽 아래의 화소는 수발광 소자(213R)와 발광 소자(211G)를 갖는다. 또한, 오른쪽 위의 화소와 왼쪽 아래의 화소는 수발광 소자(213R)와 발광 소자(211B)를 갖는다. 즉, 도 15의 (H)에 나타낸 예에서는 각 화소에 수발광 소자(213R)가 제공되어 있다. 각 화소에 수발광 소자(213R)가 제공되어 있기 때문에, 도 15의 (H)에 나타낸 구성에서는, 도 15의 (F)에 나타낸 구성과 비교하여 높은 정세도로 촬상을 수행할 수 있다. 이로써, 예를 들어 생체 인증의 정밀도를 높일 수 있다.
도 15의 (I)는 도 15의 (H)에 나타낸 화소 배열의 변형예이고, 상기 화소 배열을 45° 회전시킴으로써 얻어지는 구성이다.
도 15의 (I)에서는 4개의 소자(2개의 발광 소자와 2개의 수발광 소자)로 하나의 화소가 구성되는 것으로 하여 설명한다. 이와 같이, 하나의 화소가 수광 기능을 갖는 수발광 소자를 복수로 가짐으로써, 높은 정세도로 촬상할 수 있다. 따라서, 생체 인증의 정밀도를 높일 수 있다. 예를 들어 촬상의 정세도를 표시의 정세도의 루트 2배로 할 수 있다.
도 15의 (H) 또는 (I)에 나타낸 구성이 적용된 표시 장치는 p개(p는 2 이상의 정수임)의 제 1 발광 소자와, q개(q는 2 이상의 정수임)의 제 2 발광 소자와, r개(r는 p보다 크고 q보다 큰 정수임)의 수발광 소자를 갖는다. p와 r는 r=2p를 만족시킨다. 또한, p, q, r는 r=p+q를 만족시킨다. 제 1 발광 소자 및 제 2 발광 소자 중 한쪽이 녹색의 광을 방출하고, 다른 쪽이 청색의 광을 방출한다. 수발광 소자는 적색의 광을 방출하고, 또한 수광 기능을 갖는다.
예를 들어 수발광 소자를 사용하여 터치 조작을 검출하는 경우, 광원으로부터 방출되는 광이 사용자에게 시인되기 어려운 것이 바람직하다. 청색의 광은 녹색의 광보다 시인성이 낮기 때문에, 청색의 광을 방출하는 발광 소자를 광원으로 하는 것이 바람직하다. 따라서, 수발광 소자는 청색의 광을 수광하는 기능을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 이에 한정되지 않고, 수발광 소자의 감도에 따라 광원으로 하는 발광 소자를 적절히 선택할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시형태의 표시 장치에는 다양한 배열의 화소를 적용할 수 있다.
[디바이스 구조]
다음으로, 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 사용할 수 있는 발광 소자, 수광 소자, 및 수발광 소자의 자세한 구성에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 발광 소자가 형성된 기판과는 반대 방향으로 광을 방출하는 톱 이미션형, 발광 소자가 형성된 기판 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 등에서는, 특별히 설명되지 않는 한, 요소(발광 소자, 발광층 등)를 복수로 갖는 구성에 대하여 설명하는 경우에서도, 각 요소에 공통된 사항에 대하여 설명하는 경우에는 알파벳을 생략하여 설명한다. 예를 들어 발광층(283R) 및 발광층(283G) 등에 공통된 사항에 대하여 설명하는 경우에는 발광층(283)이라고 기재하는 경우가 있다.
도 16의 (A)에 도시된 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 갖는다.
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 갖는다. 발광 소자(270R)는 발광층(283R)을 갖고, 발광 소자(270G)는 발광층(283G)을 갖고, 발광 소자(270B)는 발광층(283B)을 갖는다. 발광층(283R)은 적색의 광을 방출하는 발광 물질을 갖고, 발광층(283G)은 녹색의 광을 방출하는 발광 물질을 갖고, 발광층(283B)은 청색의 광을 방출하는 발광 물질을 갖는다.
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 갖는다.
수광 소자(270PD)는 표시 장치(280A)의 외부로부터 입사하는 광을 수광하여 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 구동함으로써, 수광 소자에 입사하는 광을 검출하고, 전하를 발생시켜 전류로서 추출할 수 있다.
본 실시형태의 표시 장치에서는 수광 소자(270PD)의 활성층(273)에 유기 화합물을 사용한다. 수광 소자(270PD)는 활성층(273) 이외의 층을 발광 소자와 공통된 구성으로 할 수 있다. 그러므로, 발광 소자의 제작 공정에 활성층(273)의 성막 공정을 추가하기만 하면 발광 소자의 형성과 병행하여 수광 소자(270PD)를 형성할 수 있다. 또한, 발광 소자와 수광 소자(270PD)를 동일한 기판 위에 형성할 수 있다. 따라서, 제작 공정을 크게 늘리지 않고, 표시 장치에 수광 소자(270PD)를 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 공통된 구성을 갖는 예를 도시하였다. 다만, 수광 소자(270PD)와 발광 소자의 구성은 이에 한정되지 않는다. 수광 소자(270PD)와 발광 소자는 활성층(273)과 발광층(283) 이외에도 따로따로 형성하는 층을 가져도 좋다. 수광 소자(270PD)와 발광 소자는 공통적으로 사용되는 층(공통층)을 1층 이상 갖는 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 전극으로서는 가시광을 반사하는 도전막을 사용하는 것이 바람직하다.
본 실시형태의 표시 장치가 갖는 발광 소자에는 미소 광공진기(마이크로캐비티) 구조가 적용되어 있는 것이 바람직하다. 따라서, 발광 소자가 갖는 한 쌍의 전극 중 한쪽은 가시광에 대한 투과성 및 반사성을 갖는 전극(반투과·반반사 전극)을 갖는 것이 바람직하고, 다른 쪽은 가시광에 대한 반사성을 갖는 전극(반사 전극)을 갖는 것이 바람직하다. 발광 소자가 마이크로캐비티 구조를 가짐으로써, 발광층으로부터 얻어지는 발광을 양쪽 전극 사이에서 공진시켜, 발광 소자로부터 방출되는 광을 강하게 할 수 있다.
또한, 반투과·반반사 전극은 반사 전극과 가시광에 대한 투과성을 갖는 전극(투명 전극이라고도 함)의 적층 구조로 할 수 있다.
투명 전극의 광 투과율은 40% 이상으로 한다. 예를 들어 발광 소자에는 가시광(파장 400nm 이상 750nm 미만의 광) 투과율이 40% 이상인 전극을 사용하는 것이 바람직하다. 반투과·반반사 전극의 가시광 반사율은 10% 이상 95% 이하로, 바람직하게는 30% 이상 80% 이하로 한다. 반사 전극의 가시광 반사율은 40% 이상 100% 이하로, 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 수치 범위를 만족하는 것이 바람직하다.
발광 소자는 적어도 발광층(283)을 갖는다. 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 공통된 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 포함하는 복합 재료 등을 사용할 수 있다.
발광 소자에서, 정공 수송층은 정공 주입층에 의하여 양극으로부터 주입된 정공을 발광층으로 수송하는 층이다. 수광 소자에서, 정공 수송층은 입사한 광에 기초하여 활성층에서 발생한 정공을 양극으로 수송하는 층이다. 정공 수송층은 정공 수송성 재료를 포함하는 층이다. 정공 수송성 재료로서는 1×10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 전자 수송성보다 정공 수송성이 높은 물질이면 이들 이외의 물질도 사용할 수 있다. 정공 수송성 재료로서는 π전자 과잉형 헤테로 방향족 화합물(예를 들어 카바졸 유도체, 싸이오펜 유도체, 퓨란 유도체 등), 방향족 아민 화합물(방향족 아민 골격을 갖는 화합물) 등의 정공 수송성이 높은 재료가 바람직하다.
발광 소자에서, 전자 수송층은 전자 주입층에 의하여 음극으로부터 주입된 전자를 발광층으로 수송하는 층이다. 수광 소자에서, 전자 수송층은 입사한 광에 기초하여 활성층에서 발생한 전자를 음극으로 수송하는 층이다. 전자 수송층은 전자 수송성 재료를 포함하는 층이다. 전자 수송성 재료로서는 1×10-6cm2/Vs 이상의 전자 이동도를 갖는 물질이 바람직하다. 또한, 정공 수송성보다 전자 수송성이 높은 물질이면 이들 이외의 물질도 사용할 수 있다. 전자 수송성 재료로서는 퀴놀린 골격을 갖는 금속 착체, 벤조퀴놀린 골격을 갖는 금속 착체, 옥사졸 골격을 갖는 금속 착체, 싸이아졸 골격을 갖는 금속 착체 등 이외에, 옥사다이아졸 유도체, 트라이아졸 유도체, 이미다졸 유도체, 옥사졸 유도체, 싸이아졸 유도체, 페난트롤린 유도체, 퀴놀린 배위자를 갖는 퀴놀린 유도체, 벤조퀴놀린 유도체, 퀴녹살린 유도체, 다이벤조퀴녹살린 유도체, 피리딘 유도체, 바이피리딘 유도체, 피리미딘 유도체, 그 이외에 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 갖는 유기 금속 착체(특히 이리듐 착체), 전자 흡인기를 갖는 페닐피리딘 유도체를 배위자로 하는 유기 금속 착체(특히 이리듐 착체), 백금 착체, 희토류 금속 착체 등이 있다.
발광층(283)은 발광 물질(게스트 재료)에 더하여 1종류 또는 복수 종류의 유기 화합물(호스트 재료, 어시스트 재료 등)을 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 조합인 정공 수송성 재료 및 전자 수송성 재료를 갖는 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 수행되어 효율적으로 발광을 얻을 수 있다. 이 구성에 의하여, 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 갖는) 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 갖거나, 지연 성분의 비율이 커지는 등의 과도 응답의 차이를 관측함으로써 확인할 수 있다. 또한, 상술한 과도 PL은 과도 일렉트로루미네선스(EL)라고 바꿔 읽어도 좋다. 즉, 정공 수송성 재료의 과도 EL, 전자 수송성을 갖는 재료의 과도 EL, 및 이들의 혼합막의 과도 EL을 비교하여, 과도 응답의 차이를 관측하는 것에 의해서도 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)이 갖는 반도체로서 유기 반도체를 사용하는 예를 나타낸다. 유기 반도체를 사용함으로써, 발광층(283)과 활성층(273)을 같은 방법(예를 들어 진공 증착법)으로 형성할 수 있어, 제조 장치를 공통화할 수 있기 때문에 바람직하다.
활성층(273)이 갖는 n형 반도체의 재료로서는 풀러렌(예를 들어 C60, C70 등), 풀러렌 유도체 등의 전자 수용성의 유기 반도체 재료를 들 수 있다. 풀러렌은 축구공과 같은 형상을 갖고, 상기 형상은 에너지적으로 안정적이다. 풀러렌은 HOMO 준위 및 LUMO 준위의 양쪽이 깊다(낮다). 풀러렌은 LUMO 준위가 깊기 때문에, 전자 수용성(억셉터성)이 매우 높다. 일반적으로, 벤젠과 같이 평면에 π전자 공액(공명)이 확장되면 전자 공여성(도너성)이 높아지지만, 풀러렌은 구체 형상이기 때문에 π전자가 크게 퍼짐에도 불구하고, 전자 수용성이 높아진다. 전자 수용성이 높으면 전하 분리가 고속으로, 효율적으로 일어나기 때문에, 수광 소자에 었어 유익하다. C60, C70은 모두 가시광 영역에 넓은 흡수대를 갖고, 특히 C70은 C60과 비교하여 π전자 공액계가 크고, 장파장 영역에도 넓은 흡수대를 갖기 때문에 바람직하다.
또한, n형 반도체의 재료로서는 퀴놀린 골격을 갖는 금속 착체, 벤조퀴놀린 골격을 갖는 금속 착체, 옥사졸 골격을 갖는 금속 착체, 싸이아졸 골격을 갖는 금속 착체, 옥사다이아졸 유도체, 트라이아졸 유도체, 이미다졸 유도체, 옥사졸 유도체, 싸이아졸 유도체, 페난트롤린 유도체, 퀴놀린 유도체, 벤조퀴놀린 유도체, 퀴녹살린 유도체, 다이벤조퀴녹살린 유도체, 피리딘 유도체, 바이피리딘 유도체, 피리미딘 유도체, 나프탈렌 유도체, 안트라센 유도체, 쿠마린 유도체, 로다민 유도체, 트라이아진 유도체, 퀴논 유도체 등을 들 수 있다.
활성층(273)이 갖는 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 갖는 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 분자들은 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 한쪽을 사용할 수도 있고, 무기 화합물을 포함하여도 좋다. 발광 소자 및 수광 소자를 구성하는 층은 각각 증착법(진공 증착법을 포함함), 전사법, 인쇄법, 잉크젯법, 도포법 등의 방법으로 형성할 수 있다.
도 16의 (B)에 도시된 표시 장치(280B)는 수광 소자(270PD)와 발광 소자(270R)가 동일한 구성을 갖는다는 점에서 표시 장치(280A)와 상이하다.
수광 소자(270PD)와 발광 소자(270R)는 공통된 활성층(273)과 발광층(283R)을 갖는다.
여기서 수광 소자(270PD)는 검출하고자 하는 광보다 파장이 긴 광을 방출하는 발광 소자와 공통된 구성으로 하는 것이 바람직하다. 예를 들어 청색의 광을 검출하는 구성을 갖는 수광 소자(270PD)는 발광 소자(270R) 및 발광 소자(270G) 중 한쪽 또는 양쪽과 같은 구성으로 할 수 있다. 예를 들어 녹색의 광을 검출하는 구성을 갖는 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 갖는 구성과 비교하여 성막 공정 수 및 마스크의 개수를 삭감할 수 있다. 따라서, 표시 장치의 제작 공정을 삭감하고 제작 비용을 절감할 수 있다.
또한, 수광 소자(270PD)와 발광 소자(270R)를 공통되는 구성으로 함으로써, 수광 소자(270PD)와 발광 소자(270R)가 따로따로 형성되는 층을 갖는 구성과 비교하여 위치 어긋남에 대한 마진을 좁힐 수 있다. 이로써, 화소의 개구율을 높일 수 있어, 표시 장치의 광 추출 효율을 높일 수 있다. 이로써, 발광 소자의 수명을 길게 할 수 있다. 또한, 표시 장치는 높은 휘도를 표현할 수 있다. 또한, 표시 장치의 정세도를 높일 수도 있다.
발광층(283R)은 적색의 광을 방출하는 발광 재료를 갖는다. 활성층(273)은 적색의 광보다 파장이 짧은 광(예를 들어 녹색의 광 및 청색의 광 중 한쪽 또는 양쪽)을 흡수하는 유기 화합물을 갖는다. 활성층(273)은 적색의 광을 흡수하기 어렵고, 또한 적색의 광보다 파장이 짧은 광을 흡수하는 유기 화합물을 갖는 것이 바람직하다. 이로써, 발광 소자(270R)로부터는 적색의 광이 효율적으로 추출되고, 수광 소자(270PD)는 적색의 광보다 파장이 짧은 광을 높은 정밀도로 검출할 수 있다.
또한, 표시 장치(280B)에는 발광 소자(270R) 및 수광 소자(270PD)가 동일한 구성을 갖는 예를 도시하였지만, 발광 소자(270R) 및 수광 소자(270PD)는 상이한 두께의 광학 조정층을 가져도 좋다.
도 17의 (A) 및 (B)에 도시된 표시 장치(280C)는 적색(R)의 광을 방출하고 또한 수광 기능을 갖는 수발광 소자(270SR), 발광 소자(270G), 및 발광 소자(270B)를 갖는다. 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 갖는다. 수발광 소자(270SR)는 상기 표시 장치(280B)에서 예시한 발광 소자(270R) 및 수광 소자(270PD)와 동일한 구성을 갖는다.
도 17의 (A)에는 수발광 소자(270SR)가 발광 소자로서 기능하는 경우를 도시하였다. 도 17의 (A)에는 발광 소자(270B)가 청색의 광을 방출하고, 발광 소자(270G)가 녹색의 광을 방출하고, 수발광 소자(270SR)가 적색의 광을 방출하는 예를 도시하였다.
도 17의 (B)에는 수발광 소자(270SR)가 수광 소자로서 기능하는 경우를 도시하였다. 도 17의 (B)에는 발광 소자(270B)가 방출하는 청색의 광과 발광 소자(270G)가 방출하는 녹색의 광을 수발광 소자(270SR)가 수광하는 예를 도시하였다.
발광 소자(270B), 발광 소자(270G), 및 수발광 소자(270SR)는 각각 화소 전극(271) 및 공통 전극(275)을 갖는다. 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 구동함으로써, 수발광 소자(270SR)에 입사하는 광을 검출하고, 전하를 발생시켜 전류로서 추출할 수 있다.
수발광 소자(270SR)는 발광 소자에 활성층(273)을 추가한 구성을 갖는다고 할 수 있다. 즉, 발광 소자의 제작 공정에 활성층(273)의 성막 공정을 추가하기만 하면 발광 소자의 형성과 병행하여 수발광 소자(270SR)를 형성할 수 있다. 또한, 발광 소자와 수발광 소자를 동일한 기판 위에 형성할 수 있다. 따라서, 제작 공정을 크게 늘리지 않고, 표시부에 촬상 기능 및 센싱 기능 중 한쪽 또는 양쪽을 부여할 수 있다.
발광층(283R)과 활성층(273)의 적층 순서는 한정되지 않는다. 도 17의 (A) 및 (B)에는 정공 수송층(282) 위에 활성층(273)이 제공되고, 활성층(273) 위에 발광층(283R)이 제공되어 있는 예를 도시하였다. 발광층(283R)과 활성층(273)의 적층 순서를 바꾸어도 좋다.
또한, 수발광 소자는 정공 주입층(281), 정공 수송층(282), 전자 수송층(284), 및 전자 주입층(285) 중 적어도 1층을 갖지 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 17의 (C) 내지 (G)에 수발광 소자의 적층 구조의 예를 도시하였다.
도 17의 (C)에 도시된 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 갖는다.
도 17의 (C)는 정공 수송층(282) 위에 발광층(283R)이 제공되고, 발광층(283R) 위에 활성층(273)이 적층된 예를 도시한 것이다.
도 17의 (A) 내지 (C)에 도시된 바와 같이, 활성층(273)과 발광층(283R)은 서로 접촉하여도 좋다.
또한, 활성층(273)과 발광층(283R) 사이에는 버퍼층이 제공되는 것이 바람직하다. 이때, 버퍼층은 정공 수송성 및 전자 수송성을 갖는 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 17의 (D)에는 버퍼층으로서 정공 수송층(282)을 사용하는 예를 도시하였다.
활성층(273)과 발광층(283R) 사이에 버퍼층을 제공함으로써, 발광층(283R)으로부터 활성층(273)으로 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 갖는 수발광 소자로부터는 높은 발광 효율을 얻을 수 있다.
도 17의 (E)에는 정공 주입층(281) 위에 정공 수송층(282-1), 활성층(273), 정공 수송층(282-2), 발광층(283R)이 이 순서대로 적층된 구조를 갖는 예를 도시하였다. 정공 수송층(282-2)은 버퍼층으로서 기능한다. 정공 수송층(282-1)과 정공 수송층(282-2)은 같은 재료를 포함하여도 좋고, 상이한 재료를 포함하여도 좋다. 또한, 정공 수송층(282-2) 대신에, 상술한 버퍼층에 사용할 수 있는 층을 사용하여도 좋다. 또한, 활성층(273)과 발광층(283R)의 위치를 바꾸어도 좋다.
도 17의 (F)에 도시된 수발광 소자는 정공 수송층(282)을 갖지 않는다는 점에서 도 17의 (A)에 도시된 수발광 소자와 상이하다. 이와 같이, 수발광 소자는 정공 주입층(281), 정공 수송층(282), 전자 수송층(284), 및 전자 주입층(285) 중 적어도 1층을 갖지 않아도 된다. 또한, 수발광 소자는 정공 차단층, 전자 차단층 등, 다른 기능층을 가져도 좋다.
도 17의 (G)에 도시된 수발광 소자는 활성층(273) 및 발광층(283R)을 갖지 않고, 발광층과 활성층을 겸하는 층(289)을 갖는다는 점에서 도 17의 (A)에 도시된 수발광 소자와 상이하다.
발광층과 활성층을 겸하는 층으로서는, 예를 들어 활성층(273)에 사용할 수 있는 n형 반도체와, 활성층(273)에 사용할 수 있는 p형 반도체와, 발광층(283R)에 사용할 수 있는 발광 물질의 3개의 재료를 포함하는 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, 충분히 떨어져 있는 것이 더 바람직하다.
[표시 장치의 구성예 2]
이하에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 자세한 구성에 대하여 설명한다. 여기서는 특히 수광 소자와 발광 소자를 갖는 표시 장치의 예에 대하여 설명한다.
[구성예 2-1]
도 18의 (A)는 표시 장치(300A)의 단면도이다. 표시 장치(300A)는 기판(351), 기판(352), 수광 소자(310), 및 발광 소자(390)를 갖는다.
발광 소자(390)는 화소 전극(391), 버퍼층(312), 발광층(393), 버퍼층(314), 및 공통 전극(315)을 이 순서대로 적층하여 갖는다. 버퍼층(312)은 정공 주입층 및 정공 수송층 중 한쪽 또는 양쪽을 가질 수 있다. 발광층(393)은 유기 화합물을 갖는다. 버퍼층(314)은 전자 주입층 및 전자 수송층 중 한쪽 또는 양쪽을 가질 수 있다. 발광 소자(390)는 가시광(321)을 방출하는 기능을 갖는다. 또한, 표시 장치(300A)는 적외광을 방출하는 기능을 갖는 발광 소자를 더 가져도 좋다.
수광 소자(310)는 화소 전극(311), 버퍼층(312), 활성층(313), 버퍼층(314), 및 공통 전극(315)을 이 순서대로 적층하여 갖는다. 활성층(313)은 유기 화합물을 갖는다. 수광 소자(310)는 가시광을 검출하는 기능을 갖는다. 또한, 수광 소자(310)는 적외광을 검출하는 기능을 더 가져도 좋다.
버퍼층(312), 버퍼층(314), 및 공통 전극(315)은 발광 소자(390) 및 수광 소자(310)에서 공통된 층이고 이들에 걸쳐 제공된다. 버퍼층(312), 버퍼층(314), 및 공통 전극(315)은 활성층(313) 및 화소 전극(311)과 중첩되는 부분과, 발광층(393) 및 화소 전극(391)과 중첩되는 부분과, 상술한 것 중 어느 것과도 중첩되지 않는 부분을 갖는다.
본 실시형태에서는, 발광 소자(390) 및 수광 소자(310) 중 어느 쪽에서도 화소 전극이 양극으로서 기능하고, 공통 전극(315)이 음극으로서 기능하는 것으로 하여 설명한다. 즉, 화소 전극(311)과 공통 전극(315) 사이에 역바이어스를 인가하여 수광 소자(310)를 구동함으로써, 표시 장치(300A)는 수광 소자(310)에 입사하는 광을 검출하고, 전하를 발생시켜 전류로서 추출할 수 있다.
화소 전극(311), 화소 전극(391), 버퍼층(312), 활성층(313), 버퍼층(314), 발광층(393), 및 공통 전극(315)은 각각 단층 구조이어도 좋고, 적층 구조이어도 좋다.
화소 전극(311) 및 화소 전극(391)은 각각 절연층(414) 위에 위치한다. 각 화소 전극은 동일한 재료 및 동일한 공정으로 형성할 수 있다. 화소 전극(311) 및 화소 전극(391)의 단부는 격벽(416)으로 덮여 있다. 서로 인접한 2개의 화소 전극은 격벽(416)에 의하여 서로 전기적으로 절연되어 있다('전기적으로 분리되어 있다'라고도 함).
격벽(416)으로서는 유기 절연막이 적합하다. 유기 절연막에 사용할 수 있는 재료로서는 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 에폭시 수지, 폴리아마이드 수지, 폴리이미드아마이드 수지, 실록산 수지, 벤조사이클로뷰텐계 수지, 페놀 수지, 및 이들 수지의 전구체 등을 들 수 있다. 격벽(416)은 가시광을 투과시키는 층이다. 격벽(416) 대신에 가시광을 차단하는 격벽을 제공하여도 좋다.
공통 전극(315)은 수광 소자(310)와 발광 소자(390)에 공통적으로 사용되는 층이다.
수광 소자(310) 및 발광 소자(390)가 갖는 한 쌍의 전극의 재료 및 막 두께 등은 동일하게 할 수 있다. 이로써, 표시 장치의 제작 비용을 절감하고 제작 공정을 간략화할 수 있다.
표시 장치(300A)는 한 쌍의 기판(기판(351) 및 기판(352)) 사이에 수광 소자(310), 발광 소자(390), 트랜지스터(331), 및 트랜지스터(332) 등을 갖는다.
수광 소자(310)에서, 화소 전극(311)과 공통 전극(315) 사이에 위치하는 버퍼층(312), 활성층(313), 및 버퍼층(314)은 유기층(유기 화합물을 포함하는 층)이라고 할 수도 있다. 화소 전극(311)은 가시광을 반사하는 기능을 갖는 것이 바람직하다. 공통 전극(315)은 가시광을 투과시키는 기능을 갖는다. 또한, 수광 소자(310)가 적외광을 검출하는 구성을 갖는 경우, 공통 전극(315)은 적외광을 투과시키는 기능을 갖는다. 또한, 화소 전극(311)은 적외광을 반사하는 기능을 갖는 것이 바람직하다.
수광 소자(310)는 광을 검출하는 기능을 갖는다. 구체적으로는, 수광 소자(310)는 표시 장치(300A)의 외부로부터 입사하는 광(322)을 수광하여 전기 신호로 변환하는 광전 변환 소자이다. 광(322)은 발광 소자(390) 로부터 방출되고 대상물에 반사된 광이라고 할 수도 있다. 또한, 광(322)은 표시 장치(300A)에 제공된 렌즈 등을 통하여 수광 소자(310)에 입사하여도 좋다.
발광 소자(390)에서, 화소 전극(391)과 공통 전극(315) 사이에 위치하는 버퍼층(312), 발광층(393), 및 버퍼층(314)은 통틀어 EL층이라고 할 수도 있다. 또한, EL층은 적어도 발광층(393)을 갖는다. 상술한 바와 같이, 화소 전극(391)은 가시광을 반사하는 기능을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 공통 전극(315)은 가시광을 투과시키는 기능을 갖는다. 또한, 표시 장치(300A)가 적외광을 방출하는 발광 소자를 갖는 구성을 갖는 경우, 공통 전극(315)은 적외광을 투과시키는 기능을 갖는다. 또한, 화소 전극(391)은 적외광을 반사하는 기능을 갖는 것이 바람직하다.
본 실시형태의 표시 장치가 갖는 발광 소자에는 미소 광공진기(마이크로캐비티) 구조가 적용되어 있는 것이 바람직하다. 발광 소자(390)는 화소 전극(391)과 공통 전극(315) 사이에 광학 조정층을 가져도 좋다. 미소 공진기 구조가 적용됨으로써, 각 발광 소자에서 특정의 색의 광을 강하게 하여 추출할 수 있다.
발광 소자(390)는 가시광을 방출하는 기능을 갖는다. 구체적으로는, 발광 소자(390)는 화소 전극(391)과 공통 전극(315) 사이에 전압을 인가함으로써, 기판(352) 측으로 광(여기서는 가시광(321))을 방출하는 전계 발광 소자이다.
수광 소자(310)가 갖는 화소 전극(311)은 절연층(414)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(331)가 갖는 소스 또는 드레인과 전기적으로 접속된다. 발광 소자(390)가 갖는 화소 전극(391)은 절연층(414)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(332)가 갖는 소스 또는 드레인과 전기적으로 접속된다.
트랜지스터(331)와 트랜지스터(332)는 동일한 층(도 18의 (A)에서는 기판(351)) 위에 접한다.
수광 소자(310)와 전기적으로 접속되는 회로의 적어도 일부는 발광 소자(390)와 전기적으로 접속되는 회로와 동일한 재료 및 동일한 공정에서 형성되는 것이 바람직하다. 이로써, 2개의 회로를 따로따로 형성하는 경우와 비교하여, 표시 장치의 두께를 얇게 할 수 있고, 또한 제작 공정을 간략화할 수 있다.
수광 소자(310) 및 발광 소자(390)는 각각 보호층(395)으로 덮여 있는 것이 바람직하다. 도 18의 (A)에서는 보호층(395)이 공통 전극(315) 위에 접하여 제공되어 있다. 보호층(395)을 제공함으로써, 수광 소자(310) 및 발광 소자(390)에 물 등의 불순물이 들어가는 것을 억제하여, 수광 소자(310) 및 발광 소자(390)의 신뢰성을 높일 수 있다. 또한, 접착층(342)에 의하여 보호층(395)과 기판(352)이 접합되어 있다.
기판(352)의 기판(351) 측의 면에는 차광층(358)이 제공되어 있다. 차광층(358)은 발광 소자(390)와 중첩되는 위치 및 수광 소자(310)와 중첩되는 위치에 개구를 갖는다.
여기서 발광 소자(390)로부터 방출되고 대상물에 반사된 광을 수광 소자(310)는 검출한다. 그러나, 발광 소자(390) 로부터 방출된 광이 표시 장치(300A) 내에서 반사되고, 대상물을 거치지 않고 수광 소자(310)에 입사하는 경우가 있다. 차광층(358)은 이러한 미광의 영향을 억제할 수 있다. 예를 들어 차광층(358)이 제공되지 않는 경우, 발광 소자(390)가 방출한 광(323)은 기판(352)에서 반사되고, 반사광(324)이 수광 소자(310)에 입사하는 경우가 있다. 차광층(358)을 제공함으로써, 반사광(324)이 수광 소자(310)에 입사하는 것을 억제할 수 있다. 이로써, 노이즈를 저감하고, 수광 소자(310)를 사용한 센서의 감도를 높일 수 있다.
차광층(358)으로서는 발광 소자로부터 방출되는 광을 차단하는 재료를 사용할 수 있다. 차광층(358)은 가시광을 흡수하는 것이 바람직하다. 차광층(358)으로서 예를 들어 금속 재료, 혹은 안료(카본 블랙 등) 또는 염료를 포함하는 수지 재료 등을 사용하여 블랙 매트릭스를 형성할 수 있다. 차광층(358)은 적색 컬러 필터, 녹색 컬러 필터, 및 청색 컬러 필터의 적층 구조를 가져도 좋다.
[구성예 2-2]
도 18의 (B)에 도시된 표시 장치(300B)는 렌즈(349)를 갖는다는 점에서 상기 표시 장치(300A)와 주로 상이하다.
렌즈(349)는 기판(352)의 기판(351) 측에 제공되어 있다. 외부로부터 입사하는 광(322)은 렌즈(349)를 통하여 수광 소자(310)에 입사한다. 렌즈(349) 및 기판(352)에는 가시광에 대한 투과성이 높은 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
렌즈(349)를 통하여 수광 소자(310)에 광이 입사함으로써, 수광 소자(310)에 입사하는 광의 범위를 좁힐 수 있다. 이로써, 복수의 수광 소자(310) 사이에서 촬상하는 범위가 중첩되는 것을 억제할 수 있어, 흐릿함이 적고 선명한 화상을 촬상할 수 있다.
또한, 렌즈(349)는 입사한 광을 집광할 수 있다. 따라서, 수광 소자(310)에 입사하는 광의 양을 늘릴 수 있다. 이로써, 수광 소자(310)의 광전 변환 효율을 높일 수 있다.
[구성예 2-3]
도 18의 (C)에 도시된 표시 장치(300C)는 차광층(358)의 형상이 상이하다는 점에서 상기 표시 장치(300A)와 주로 상이하다.
차광층(358)은 평면에서 보았을 때, 수광 소자(310)와 중첩되는 개구부가 수광 소자(310)의 수광 영역보다 내측에 위치하도록 제공되어 있다. 수광 소자(310)와 중첩되는 차광층(358)의 개구부의 직경이 작을수록 수광 소자(310)에 입사하는 광의 범위를 좁힐 수 있다. 이로써, 복수의 수광 소자(310) 사이에서 촬상하는 범위가 중첩되는 것을 억제할 수 있어, 흐릿함이 적고 선명한 화상을 촬상할 수 있다.
예를 들어 차광층(358)의 개구부의 면적을 수광 소자(310)의 수광 영역의 면적의 80% 이하, 70% 이하, 60% 이하, 50% 이하, 또는 40% 이하이고, 1% 이상, 5% 이상, 또는 10% 이상으로 할 수 있다. 차광층(358)의 개구부의 면적이 작을수록 선명한 화상을 촬상할 수 있다. 한편으로, 상기 개구부의 면적이 지나치게 작으면, 수광 소자(310)에 도달하는 광의 광량이 감소되어, 수광 감도가 저하될 우려가 있다. 그러므로, 상술한 범위 내에서 적절히 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 상술한 상한값 및 하한값은 임의로 조합할 수 있다. 또한, 수광 소자(310)의 수광 영역은 격벽(416)의 개구부로 바꿔 말할 수 있다.
또한, 수광 소자(310)와 중첩되는 차광층(358)의 개구부의 중심이, 평면에서 보았을 때, 수광 소자(310)의 수광 영역의 중심과 어긋나도 좋다. 또한, 평면에서 보았을 때, 차광층(358)의 개구부가 수광 소자(310)의 수광 영역과 중첩되지 않는 구성으로 하여도 좋다. 이로써, 차광층(358)의 개구부를 투과한 비스듬한 방향의 광만을 수광 소자(310)에서 수광할 수 있다. 이로써, 수광 소자(310)에 입사하는 광의 범위를 더 효과적으로 한정할 수 있어, 선명한 화상을 촬상할 수 있다.
[구성예 2-4]
도 19의 (A)에 도시된 표시 장치(300D)는 버퍼층(312)이 공통층이 아닌 점에서 상기 표시 장치(300A)와 주로 상이하다.
수광 소자(310)는 화소 전극(311), 버퍼층(312), 활성층(313), 버퍼층(314), 및 공통 전극(315)을 갖는다. 발광 소자(390)는 화소 전극(391), 버퍼층(392), 발광층(393), 버퍼층(314), 공통 전극(315)을 갖는다. 활성층(313), 버퍼층(312), 발광층(393), 및 버퍼층(392)은 각각 섬 형상의 상면 형상을 갖는다.
버퍼층(312)과 버퍼층(392)은 상이한 재료를 포함하여도 좋고, 같은 재료를 포함하여도 좋다.
이와 같이, 발광 소자(390)와 수광 소자(310)에서 버퍼층을 따로따로 형성함으로써 발광 소자(390) 및 수광 소자(310)에 사용하는 버퍼층의 재료의 선택의 자유도가 높아지기 때문에 최적화가 더 용이해진다. 또한, 버퍼층(314) 및 공통 전극(315)을 공통층으로 함으로써 발광 소자(390)와 수광 소자(310)를 따로따로 제작하는 경우와 비교하여 제작 공정이 간략화되어, 제조 비용을 절감할 수 있다.
[구성예 2-5]
도 19의 (B)에 도시된 표시 장치(300E)는 버퍼층(314)이 공통층이 아닌 점에서 상기 표시 장치(300A)와 주로 상이하다.
수광 소자(310)는 화소 전극(311), 버퍼층(312), 활성층(313), 버퍼층(314), 및 공통 전극(315)을 갖는다. 발광 소자(390)는 화소 전극(391), 버퍼층(312), 발광층(393), 버퍼층(394), 공통 전극(315)을 갖는다. 활성층(313), 버퍼층(314), 발광층(393), 및 버퍼층(394)은 각각 섬 형상의 상면 형상을 갖는다.
버퍼층(314)과 버퍼층(394)은 상이한 재료를 포함하여도 좋고, 같은 재료를 포함하여도 좋다.
이와 같이, 발광 소자(390)와 수광 소자(310)에서 버퍼층을 따로따로 형성함으로써 발광 소자(390) 및 수광 소자(310)에 사용하는 버퍼층의 재료의 선택의 자유도가 높아지기 때문에 최적화가 더 용이해진다. 또한, 버퍼층(312) 및 공통 전극(315)을 공통층으로 함으로써 발광 소자(390)와 수광 소자(310)를 따로따로 제작하는 경우와 비교하여 제작 공정이 간략화되어, 제조 비용을 절감할 수 있다.
[구성예 2-6]
도 19의 (C)에 도시된 표시 장치(300F)는 버퍼층(312) 및 버퍼층(314)이 공통층이 아닌 점에서 상기 표시 장치(300A)와 주로 상이하다.
수광 소자(310)는 화소 전극(311), 버퍼층(312), 활성층(313), 버퍼층(314), 및 공통 전극(315)을 갖는다. 발광 소자(390)는 화소 전극(391), 버퍼층(392), 발광층(393), 버퍼층(394), 공통 전극(315)을 갖는다. 버퍼층(312), 활성층(313), 버퍼층(314), 버퍼층(392), 발광층(393), 및 버퍼층(394)은 각각 섬 형상의 상면 형상을 갖는다.
이와 같이, 발광 소자(390)와 수광 소자(310)에서 버퍼층을 따로따로 형성함으로써 발광 소자(390) 및 수광 소자(310)에 사용하는 버퍼층의 재료의 선택의 자유도가 높아지기 때문에 최적화가 더 용이해진다. 또한, 공통 전극(315)을 공통층으로 함으로써 발광 소자(390)와 수광 소자(310)를 따로따로 제작하는 경우와 비교하여 제작 공정이 간략화되어, 제조 비용을 절감할 수 있다.
[표시 장치의 구성예 3]
이하에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 자세한 구성에 대하여 설명한다. 여기서는 특히 수발광 소자와 발광 소자를 갖는 표시 장치의 예에 대하여 설명한다.
또한, 이하에서는 상기와 중복되는 부분에 대해서는 앞의 기재를 원용하고 설명을 생략하는 경우가 있다.
[구성예 3-1]
도 20의 (A)는 표시 장치(300G)의 단면도이다. 표시 장치(300G)는 수발광 소자(390SR), 발광 소자(390G), 및 발광 소자(390B)를 갖는다.
수발광 소자(390SR)는 적색의 광(321R)을 방출하는 발광 소자로서의 기능과, 광(322)을 수광하는 광전 변환 소자로서의 기능을 갖는다. 발광 소자(390G)는 녹색의 광(321G)을 방출할 수 있다. 발광 소자(390B)는 청색의 광(321B)을 방출할 수 있다.
수발광 소자(390SR)는 화소 전극(311), 버퍼층(312), 활성층(313), 발광층(393R), 버퍼층(314), 및 공통 전극(315)을 갖는다. 발광 소자(390G)는 화소 전극(391G), 버퍼층(312), 발광층(393G), 버퍼층(314), 및 공통 전극(315)을 갖는다. 발광 소자(390B)는 화소 전극(391B), 버퍼층(312), 발광층(393B), 버퍼층(314), 및 공통 전극(315)을 갖는다.
버퍼층(312), 버퍼층(314), 및 공통 전극(315)은, 수발광 소자(390SR), 발광 소자(390G), 및 발광 소자(390B)에서 공통된 층(공통층)이고 이들에 걸쳐 제공된다. 활성층(313), 발광층(393R), 발광층(393G), 발광층(393B)은 각각 섬 형상의 상면 형상을 갖는다. 또한, 도 20의 (A)에 활성층(313)과 발광층(393R)의 적층체, 발광층(393G), 및 발광층(393B)을 각각 이격하여 제공한 예를 도시하였지만, 인접한 2개가 중첩되는 영역을 가져도 좋다.
또한, 상기 표시 장치(300D), 표시 장치(300E), 또는 표시 장치(300F)와 마찬가지로, 표시 장치(300G)는 버퍼층(312) 및 버퍼층(314) 중 한쪽 또는 양쪽을 공통층으로서 사용하지 않는 구성으로 할 수 있다.
화소 전극(311)은 트랜지스터(331)의 소스 및 드레인 중 한쪽과 전기적으로 접속된다. 화소 전극(391G)은 트랜지스터(332G)의 소스 및 드레인 중 한쪽과 전기적으로 접속된다. 화소 전극(391B)은 트랜지스터(332B)의 소스 및 드레인 중 한쪽과 전기적으로 접속된다.
이러한 구성으로 함으로써, 정세도가 더 높은 표시 장치를 실현할 수 있다.
[구성예 3-2]
도 20의 (B)에 도시된 표시 장치(300H)는 수발광 소자(390SR)의 구성이 상이하다는 점에서 상기 표시 장치(300G)와 주로 상이하다.
수발광 소자(390SR)는 활성층(313)과 발광층(393R) 대신에 수발광층(318R)을 갖는다.
수발광층(318R)은 발광층으로서의 기능과 활성층으로서의 기능을 겸비하는 층이다. 예를 들어 상술한 발광 물질과, n형 반도체와, p형 반도체를 포함하는 층을 사용할 수 있다.
이러한 구성으로 함으로써, 제작 공정을 더 간략화할 수 있기 때문에, 저비용화가 용이해진다.
[표시 장치의 구성예 4]
이하에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 더 구체적인 구성예에 대하여 설명한다.
도 21에 표시 장치(400)의 사시도를 도시하고, 도 22의 (A)에 표시 장치(400)의 단면도를 도시하였다.
표시 장치(400)는 기판(353)과 기판(354)이 접합된 구성을 갖는다. 도 21에서는 기판(354)을 파선으로 명시하였다.
표시 장치(400)는 표시부(362), 회로(364), 배선(365) 등을 갖는다. 도 21에서는 표시 장치(400)에 IC(집적 회로)(373) 및 FPC(372)가 실장되어 있는 예를 도시하였다. 그러므로, 도 21에 도시된 구성은 표시 장치(400), IC, 및 FPC를 갖는 표시 모듈이라고 할 수도 있다.
회로(364)로서는 예를 들어 주사선 구동 회로를 사용할 수 있다.
배선(365)은 표시부(362) 및 회로(364)에 신호 및 전력을 공급하는 기능을 갖는다. 상기 신호 및 전력은 FPC(372)를 통하여 외부로부터 배선(365)에 입력되거나 또는 IC(373)로부터 배선(365)에 입력된다.
도 21에는 COG(Chip On Glass) 방식 또는 COF(Chip On Film) 방식 등에 의하여 기판(353)에 IC(373)가 제공되어 있는 예를 도시하였다. IC(373)로서는 예를 들어 주사선 구동 회로 또는 신호선 구동 회로 등을 갖는 IC를 적용할 수 있다. 또한, 표시 장치(400) 및 표시 모듈은 IC를 제공하지 않는 구성으로 하여도 좋다. 또한, IC를 COF 방식 등에 의하여 FPC에 실장하여도 좋다.
도 22의 (A)에, 도 21에 도시된 표시 장치(400)에서 FPC(372)를 포함하는 영역의 일부, 회로(364)를 포함하는 영역의 일부, 표시부(362)를 포함하는 영역의 일부, 및 단부를 포함하는 영역의 일부를 각각 절단한 경우의 단면의 일례를 도시하였다.
도 22의 (A)에 도시된 표시 장치(400)는 기판(353)과 기판(354) 사이에 트랜지스터(408), 트랜지스터(409), 트랜지스터(410), 발광 소자(390), 수광 소자(310) 등을 갖는다.
기판(354)과 보호층(395)은 접착층(342)을 개재(介在)하여 접착되어 있고, 표시 장치(400)에는 고체 밀봉 구조가 적용되어 있다.
기판(353)과 절연층(412)은 접착층(355)에 의하여 접합되어 있다.
표시 장치(400)의 제작 방법으로서는, 먼저 절연층(412), 각 트랜지스터, 수광 소자(310), 발광 소자(390) 등이 제공된 제작 기판과, 차광층(358) 등이 제공된 기판(354)을 접착층(342)에 의하여 접합한다. 그리고, 제작 기판을 박리하여 노출된 면에 접착층(355)을 사용하여 기판(353)을 접합함으로써, 제작 기판 위에 형성된 각 구성 요소를 기판(353)으로 전치(轉置)한다. 기판(353) 및 기판(354)은 각각 가요성을 갖는 것이 바람직하다. 이로써, 표시 장치(400)의 가요성을 높일 수 있다.
발광 소자(390)는 절연층(414) 측으로부터 화소 전극(391), 버퍼층(312), 발광층(393), 버퍼층(314), 및 공통 전극(315)이 이 순서대로 적층된 적층 구조를 갖는다. 화소 전극(391)은 절연층(414)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(408)의 소스 및 드레인 중 한쪽과 접속되어 있다. 트랜지스터(408)는 발광 소자(390)를 흐르는 전류를 제어하는 기능을 갖는다.
수광 소자(310)는 절연층(414) 측으로부터 화소 전극(311), 버퍼층(312), 활성층(313), 버퍼층(314), 및 공통 전극(315)이 이 순서대로 적층된 적층 구조를 갖는다. 화소 전극(311)은 절연층(414)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(409)의 소스 및 드레인 중 한쪽과 접속되어 있다. 트랜지스터(409)는 수광 소자(310)에 촉적된 전하의 전송(轉送)을 제어하는 기능을 갖는다.
발광 소자(390)가 방출하는 광은 기판(354) 측으로 방출된다. 또한, 수광 소자(310)에는 기판(354) 및 접착층(342)을 통하여 광이 입사한다. 기판(354)에는 가시광에 대한 투과성이 높은 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
화소 전극(311)과 화소 전극(391)은 동일한 재료 및 동일한 공정으로 제작할 수 있다. 버퍼층(312), 버퍼층(314), 및 공통 전극(315)은 수광 소자(310) 및 발광 소자(390)에 공통적으로 사용된다. 수광 소자(310)와 발광 소자(390)는 활성층(313)과 발광층(393)의 구성이 상이한 것 이외는 모두 공통된 구성으로 할 수 있다. 이로써, 제작 공정을 크게 늘리지 않고 표시 장치(400)에 수광 소자(310)를 내장할 수 있다.
기판(354) 중 기판(353) 측의 면에는 차광층(358)이 제공되어 있다. 차광층(358)은 발광 소자(390), 수광 소자(310) 각각과 중첩되는 위치에 개구를 갖는다. 차광층(358)을 제공함으로써, 수광 소자(310)가 광을 검출하는 범위를 제어할 수 있다. 상술한 바와 같이, 수광 소자(310)와 중첩되는 위치에 제공되는 차광층의 개구의 위치 및 면적을 조정함으로써, 수광 소자(310)에 입사하는 광을 제어하는 것이 바람직하다. 또한, 차광층(358)을 가짐으로써, 대상물을 거치지 않고 발광 소자(390)로부터 수광 소자(310)에 광이 직접 입사하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 노이즈가 적고 감도가 높은 센서를 실현할 수 있다.
화소 전극(311) 및 화소 전극(391)의 단부는 격벽(416)으로 덮여 있다. 화소 전극(311) 및 화소 전극(391)은 가시광을 반사하는 재료를 포함하고, 공통 전극(315)은 가시광을 투과시키는 재료를 포함한다.
도 22의 (A)에는 활성층(313)의 일부와 발광층(393)의 일부가 중첩되는 영역을 갖는 예를 도시하였다. 활성층(313)과 발광층(393)이 중첩되는 부분은 차광층(358) 및 격벽(416)과 중첩되는 것이 바람직하다.
트랜지스터(408), 트랜지스터(409), 및 트랜지스터(410)는 모두 기판(353) 위에 형성되어 있다. 이들 트랜지스터는 동일한 재료 및 동일한 공정으로 제작할 수 있다.
기판(353) 위에는 접착층(355)을 개재하여 절연층(412), 절연층(411), 절연층(425), 절연층(415), 절연층(418), 및 절연층(414)이 이 순서대로 제공되어 있다. 절연층(411) 및 절연층(425)은 각각 그 일부가 각 트랜지스터의 게이트 절연층으로서 기능한다. 절연층(415) 및 절연층(418)은 트랜지스터를 덮어 제공된다. 절연층(414)은 트랜지스터를 덮어 제공되고, 평탄화층으로서의 기능을 갖는다. 또한, 게이트 절연층의 개수 및 트랜지스터를 덮는 절연층의 개수는 한정되지 않고, 각각 단층이어도 좋고 2층 이상이어도 좋다.
트랜지스터를 덮는 절연층 중 적어도 하나의 층에, 물, 수소 등의 불순물이 확산되기 어려운 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이로써, 절연층을 배리어층으로서 기능시킬 수 있다. 이러한 구성으로 함으로써, 외부로부터 트랜지스터로 불순물이 확산되는 것을 효과적으로 억제할 수 있어, 표시 장치의 신뢰성을 높일 수 있다.
절연층(411), 절연층(412), 절연층(425), 절연층(415), 및 절연층(418)으로서는 각각 무기 절연막을 사용하는 것이 바람직하다. 무기 절연막으로서는 예를 들어 질화 실리콘막, 산화질화 실리콘막, 산화 실리콘막, 질화산화 실리콘막, 산화 알루미늄막, 질화 알루미늄막 등을 사용할 수 있다. 또한, 산화 하프늄막, 산화질화 하프늄막, 질화산화 하프늄막, 산화 이트륨막, 산화 지르코늄막, 산화 갈륨막, 산화 탄탈럼막, 산화 마그네슘막, 산화 란타넘막, 산화 세륨막, 및 산화 네오디뮴막 등을 사용하여도 좋다. 또한, 상술한 절연막을 2개 이상 적층하여 사용하여도 좋다.
여기서 유기 절연막은 무기 절연막과 비교하여 배리어성이 낮은 경우가 많다. 그러므로, 유기 절연막은 표시 장치(400)의 단부 근방에 개구를 갖는 것이 바람직하다. 도 22의 (A)에 도시된 영역(428)에서는 절연층(414)에 개구가 형성되어 있다. 이로써, 표시 장치(400)의 단부로부터 유기 절연막을 통하여 불순물이 들어가는 것을 억제할 수 있다. 또는, 유기 절연막의 단부가 표시 장치(400)의 단부보다 내측에 위치하도록 유기 절연막을 형성하고, 표시 장치(400)의 단부에서 유기 절연막이 노출되지 않도록 하여도 좋다.
표시 장치(400)의 단부 근방의 영역(428)에서, 절연층(414)의 개구를 통하여 절연층(418)과 보호층(395)이 서로 접촉하는 것이 바람직하다. 특히 절연층(418)이 갖는 무기 절연막과 보호층(395)이 갖는 무기 절연막이 서로 접촉하는 것이 바람직하다. 이로써, 유기 절연막을 통하여 외부로부터 표시부(362)에 불순물이 들어가는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 표시 장치(400)의 신뢰성을 높일 수 있다.
평탄화층으로서 기능하는 절연층(414)에는 유기 절연막이 적합하다. 유기 절연막에 사용할 수 있는 재료로서는 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 에폭시 수지, 폴리아마이드 수지, 폴리이미드아마이드 수지, 실록산 수지, 벤조사이클로뷰텐계 수지, 페놀 수지, 및 이들 수지의 전구체 등을 들 수 있다.
발광 소자(390), 수광 소자(310)를 덮는 보호층(395)을 제공함으로써, 발광 소자(390), 수광 소자(310)에 물 등의 불순물이 들어가는 것을 억제하여, 이들의 신뢰성을 높일 수 있다.
보호층(395)은 단층이어도 좋고 적층 구조를 가져도 좋다. 예를 들어 보호층(395)은 유기 절연막과 무기 절연막의 적층 구조를 가져도 좋다. 이때, 무기 절연막의 단부를 유기 절연막의 단부보다 외측으로 연장시키는 것이 바람직하다.
도 22의 (B)는 트랜지스터(408), 트랜지스터(409), 및 트랜지스터(410)에 사용할 수 있는 트랜지스터(401a)의 단면도이다.
트랜지스터(401a)는 절연층(412)(도시하지 않았음) 위에 제공되고, 제 1 게이트로서 기능하는 도전층(421), 제 1 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(411), 반도체층(431), 제 2 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(425), 그리고 제 2 게이트로서 기능하는 도전층(423)을 갖는다. 절연층(411)은 도전층(421)과 반도체층(431) 사이에 위치한다. 절연층(425)은 도전층(423)과 반도체층(431) 사이에 위치한다.
반도체층(431)은 영역(431i)과 한 쌍의 영역(431n)을 갖는다. 영역(431i)은 채널 형성 영역으로서 기능한다. 한 쌍의 영역(431n)은 한쪽이 소스로서 기능하고, 다른 쪽이 드레인으로서 기능한다. 영역(431n)은 영역(431i)보다 캐리어 농도가 높고 도전성이 높다. 도전층(422a) 및 도전층(422b)은 절연층(418) 및 절연층(415)에 제공된 개구를 통하여 영역(431n)과 각각 접속되어 있다.
도 22의 (C)는 트랜지스터(408), 트랜지스터(409), 및 트랜지스터(410)에 사용할 수 있는 트랜지스터(401b)의 단면도이다. 또한, 도 22의 (C)에는 절연층(415)이 제공되지 않은 예를 도시하였다. 트랜지스터(401b)에서는 절연층(425)이 도전층(423)과 같은 식으로 가공되고, 절연층(418)과 영역(431n)이 접촉한다.
또한, 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 쪽의 트랜지스터 구조로 하여도 좋다. 또는, 채널이 형성되는 반도체층 상하에 게이트가 제공되어 있어도 좋다.
트랜지스터(408), 트랜지스터(409), 및 트랜지스터(410)에는 채널이 형성되는 반도체층을 2개의 게이트로 협지하는 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 구동시키기 위한 전위를 공급함으로써, 트랜지스터의 문턱 전압을 제어하여도 좋다.
트랜지스터에 사용하는 반도체 재료의 결정성에 대해서도 특별히 한정되지 않고 비정질 반도체, 단결정 반도체, 및 결정성을 갖는 반도체(미결정 반도체, 다결정 반도체, 또는 일부에 결정 영역을 갖는 반도체) 중 어느 것을 사용하여도 좋다. 결정성을 갖는 반도체를 사용하면 트랜지스터 특성의 열화를 억제할 수 있기 때문에 바람직하다.
트랜지스터의 반도체층은 금속 산화물(산화물 반도체라고도 함)을 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 마그네슘에서 선택된 1종류 또는 복수 종류)과, 아연을 갖는 것이 바람직하다. 특히 M은 알루미늄, 갈륨, 이트륨, 및 주석에서 선택된 1종류 또는 복수 종류인 것이 바람직하다.
특히 반도체층으로서 인듐(In), 갈륨(Ga), 및 아연(Zn)을 포함하는 산화물(IGZO라고도 기재함)을 사용하는 것이 바람직하다.
반도체층이 In-M-Zn 산화물인 경우, 상기 In-M-Zn 산화물에서의 In의 원자수비는 M의 원자수비 이상인 것이 바람직하다. 이러한 In-M-Zn 산화물의 금속 원소의 원자수비로서 In:M:Zn=1:1:1 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=1:1:1.2 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=2:1:3 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=3:1:2 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=4:2:3 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=4:2:4.1 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=5:1:3 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=5:1:6 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=5:1:7 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=5:1:8 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=6:1:6 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=5:2:5 또는 그 근방의 조성 등을 들 수 있다. 또한, 근방의 조성이란, 원하는 원자수비의 ±30%의 범위를 포함한 것이다.
예를 들어 원자수비가 In:Ga:Zn=4:2:3 또는 그 근방의 조성이라고 기재된 경우, In의 원자수비를 4로 하였을 때, Ga의 원자수비가 1 이상 3 이하이고, Zn의 원자수비가 2 이상 4 이하인 경우를 포함한다. 또한, 원자수비가 In:Ga:Zn=5:1:6 또는 그 근방의 조성이라고 기재된 경우, In의 원자수비를 5로 하였을 때, Ga의 원자수비가 0.1보다 크고 2 이하이고, Zn의 원자수비가 5 이상 7 이하인 경우를 포함한다. 또한, 원자수비가 In:Ga:Zn=1:1:1 또는 그 근방의 조성이라고 기재된 경우, In의 원자수비를 1로 하였을 때, Ga의 원자수비가 0.1보다 크고 2 이하이고, Zn의 원자수비가 0.1보다 크고 2 이하인 경우를 포함한다.
회로(364)가 갖는 트랜지스터(410)와 표시부(362)가 갖는 트랜지스터(408) 및 트랜지스터(409)는 같은 구조이어도 좋고 상이한 구조이어도 좋다. 회로(364)가 갖는 복수의 트랜지스터의 구조는 모두 같아도 좋고, 2종류 이상 있어도 좋다. 마찬가지로, 표시부(362)가 갖는 복수의 트랜지스터의 구조는 모두 같아도 좋고, 2종류 이상 있어도 좋다.
기판(353)에서 기판(354)이 중첩되지 않은 영역에는 접속부(404)가 제공되어 있다. 접속부(404)에서는 배선(365)이 도전층(366) 및 접속층(442)을 통하여 FPC(372)와 전기적으로 접속되어 있다. 접속부(404)의 상면에서는 화소 전극(311) 및 화소 전극(391)과 동일한 도전막을 가공하여 얻어진 도전층(366)이 노출되어 있다. 이로써, 접속부(404)와 FPC(372)를 접속층(442)을 통하여 전기적으로 접속할 수 있다.
기판(354)의 외측에는 각종 광학 부재를 배치할 수 있다. 광학 부재로서는 편광판, 위상차판, 광 확산층(확산 필름 등), 반사 방지층, 및 집광 필름 등을 들 수 있다. 또한, 기판(354)의 외측에는 먼지의 부착을 억제하는 대전 방지막, 오염이 부착되기 어렵게 하는 발수성의 막, 사용에 따른 손상의 발생을 억제하는 하드 코트막, 충격 흡수층 등을 배치하여도 좋다.
기판(353) 및 기판(354)에 가요성을 갖는 재료를 사용하면, 표시 장치의 가요성을 높일 수 있다. 또한, 이에 한정되지 않고, 기판(353) 및 기판(354)에는 각각 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, EVA(에틸렌바이닐아세테이트) 수지 등을 들 수 있다. 특히 에폭시 수지 등의 투습성이 낮은 재료가 바람직하다. 또한, 2액 혼합형 수지를 사용하여도 좋다. 또한, 접착 시트 등을 사용하여도 좋다.
접속층으로서는 이방성 도전 필름(ACF: Anisotropic Conductive Film), 이방성 도전 페이스트(ACP: Anisotropic Conductive Paste) 등을 사용할 수 있다.
트랜지스터의 게이트, 소스, 및 드레인 이외에, 표시 장치를 구성하는 각종 배선 및 전극 등, 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 단층으로 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, 또는 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 및 전극 등의 도전층, 또는 발광 소자 및 수광 소자(또는 수발광 소자)가 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.
본 실시형태는 적어도 그 일부를 본 명세서에 기재되는 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는 앞의 실시형태에서 설명한 OS 트랜지스터에 사용할 수 있는 금속 산화물(산화물 반도체라고도 함)에 대하여 설명한다.
금속 산화물은 적어도 인듐 또는 아연을 포함하는 것이 바람직하다. 특히 인듐 및 아연을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 이들에 더하여 알루미늄, 갈륨, 이트륨, 주석 등이 포함되는 것이 바람직하다. 또한, 붕소, 실리콘, 타이타늄, 철, 니켈, 저마늄, 지르코늄, 몰리브데넘, 란타넘, 세륨, 네오디뮴, 하프늄, 탄탈럼, 텅스텐, 마그네슘, 코발트 등에서 선택된 1종류 또는 복수 종류가 포함되어도 좋다.
또한, 금속 산화물은 스퍼터링법, 유기 금속 화학 기상 성장(MOCVD: Metal Organic Chemical Vapor Deposition)법 등의 화학 기상 성장(CVD: Chemical Vapor Deposition)법, 원자층 퇴적(ALD: Atomic Layer Deposition)법 등에 의하여 형성할 수 있다.
<결정 구조의 분류>
산화물 반도체의 결정 구조로서는 비정질(completely amorphous를 포함함), CAAC(c-axis-aligned crystalline), nc(nanocrystalline), CAC(cloud-aligned composite), 단결정(single crystal), 및 다결정(poly crystal) 등을 들 수 있다.
또한, 막 또는 기판의 결정 구조는 X선 회절(XRD: X-Ray Diffraction) 스펙트럼을 사용하여 평가할 수 있다. 예를 들어 GIXD(Grazing-Incidence XRD) 측정에 의하여 얻어지는 XRD 스펙트럼을 사용하여 평가할 수 있다. 또한, GIXD법은 박막법 또는 Seemann-Bohlin법이라고도 한다.
예를 들어 석영 유리 기판에서는 XRD 스펙트럼의 피크의 형상이 거의 좌우 대칭이다. 한편으로, 결정 구조를 갖는 IGZO막에서는 XRD 스펙트럼의 피크의 형상이 좌우 비대칭이다. XRD 스펙트럼의 피크의 형상이 좌우 비대칭인 것은 막 내 또는 기판 내의 결정의 존재를 명시하고 있다. 바꿔 말하면, XRD 스펙트럼의 피크의 형상이 좌우 대칭이 아니면, 막 또는 기판은 비정질 상태라고 할 수 없다.
또한, 막 또는 기판의 결정 구조는 극미 전자선 회절법(NBED: Nano Beam Electron Diffraction)에 의하여 관찰되는 회절 패턴(극미 전자선 회절 패턴이라고도 함)으로 평가할 수 있다. 예를 들어 석영 유리 기판의 회절 패턴에서는 헤일로(halo)가 관찰되기 때문에, 석영 유리가 비정질 상태인 것을 확인할 수 있다. 또한, 실온에서 성막한 IGZO막의 회절 패턴에서는 헤일로가 아니라 스폿 형상의 패턴이 관찰된다. 그러므로, 실온에서 성막한 IGZO막은 결정 상태도 비정질 상태도 아닌 중간 상태이고, 비정질 상태라고 결론을 내릴 수 없는 것으로 추정된다.
<<산화물 반도체의 구조>>
또한, 산화물 반도체는 구조에 착안한 경우, 상기와는 다른 식으로 분류되는 경우가 있다. 예를 들어 산화물 반도체는 단결정 산화물 반도체와 이 이외의 비단결정 산화물 반도체로 나누어진다. 비단결정 산화물 반도체로서는 예를 들어 상술한 CAAC-OS 및 nc-OS가 있다. 또한, 비단결정 산화물 반도체에는 다결정 산화물 반도체, a-like OS(amorphous-like oxide semiconductor), 비정질 산화물 반도체 등이 포함된다.
여기서 상술한 CAAC-OS, nc-OS, 및 a-like OS에 대하여 자세히 설명한다.
[CAAC-OS]
CAAC-OS는 복수의 결정 영역을 갖고, 상기 복수의 결정 영역은 c축이 특정 방향으로 배향되는 산화물 반도체이다. 또한, 특정 방향이란, CAAC-OS막의 두께 방향, CAAC-OS막의 피형성면의 법선 방향, 또는 CAAC-OS막의 표면의 법선 방향을 말한다. 또한, 결정 영역이란, 원자 배열에 주기성을 갖는 영역이다. 또한, 원자 배열을 격자 배열로 간주하면, 결정 영역은 격자 배열이 정렬된 영역이기도 하다. 또한, CAAC-OS는 a-b면 방향에서 복수의 결정 영역이 연결되는 영역을 갖고, 상기 영역은 변형을 갖는 경우가 있다. 또한, 변형이란 복수의 결정 영역이 연결되는 영역에서, 격자 배열이 정렬된 영역과 격자 배열이 정렬된 다른 영역 사이에서 격자 배열의 방향이 변화되는 부분을 가리킨다. 즉, CAAC-OS는 c축 배향을 갖고, a-b면 방향으로는 명확한 배향을 갖지 않는 산화물 반도체이다.
또한, 상기 복수의 결정 영역은 각각 하나 또는 복수의 미소한 결정(최대 직경이 10nm 미만인 결정)으로 구성된다. 결정 영역이 하나의 미소한 결정으로 구성되는 경우, 상기 결정 영역의 최대 직경은 10nm 미만이 된다. 또한, 결정 영역이 다수의 미소한 결정으로 구성되는 경우, 상기 결정 영역의 크기는 수십nm 정도가 되는 경우가 있다.
또한, In-M-Zn 산화물(원소 M은 알루미늄, 갈륨, 이트륨, 주석, 타이타늄 등에서 선택된 1종류 또는 복수 종류)에서, CAAC-OS는 인듐(In) 및 산소를 갖는 층(이하, In층)과, 원소 M, 아연(Zn), 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 치환될 수 있다. 따라서, (M, Zn)층에는 인듐이 포함되는 경우가 있다. 또한, In층에는 원소 M이 포함되는 경우가 있다. 또한, In층에는 Zn이 포함되는 경우도 있다. 상기 층상 구조는 예를 들어 고분해능 TEM(Transmission Electron Microscope) 이미지에서 격자상(格子像)으로 관찰된다.
예를 들어 XRD 장치를 사용하여 CAAC-OS막의 구조 해석을 수행할 때, θ/2θ 스캔을 사용한 Out-of-plane XRD 측정에서는 c축 배향을 나타내는 피크가 2θ=31° 또는 그 근방에서 검출된다. 또한, c축 배향을 나타내는 피크의 위치(2θ의 값)는 CAAC-OS를 구성하는 금속 원소의 종류, 조성 등에 따라 변동되는 경우가 있다.
또한, 예를 들어 CAAC-OS막의 전자선 회절 패턴에서 복수의 휘점(스폿)이 관측된다. 또한, 어떤 스폿과 다른 스폿은 시료를 투과한 입사 전자선의 스폿(다이렉트 스폿이라고도 함)을 대칭 중심으로 하여 점대칭의 위치에서 관측된다.
상기 특정 방향에서 결정 영역을 관찰한 경우, 상기 결정 영역 내의 격자 배열은 기본적으로 육방 격자이지만, 단위 격자는 정육각형에 한정되지 않고 비정육각형인 경우가 있다. 또한, 상기 변형에서 오각형, 칠각형 등의 격자 배열을 갖는 경우가 있다. 또한, CAAC-OS에서는 변형 근방에서도 명확한 결정립계(그레인 바운더리)를 확인할 수 없다. 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 원자가 치환됨으로써 원자 사이의 결합 거리가 변화되는 것 등에 의하여 변형을 허용할 수 있기 때문이라고 생각된다.
또한, 명확한 결정립계가 확인되는 결정 구조는 소위 다결정(polycrystal)이다. 결정립계는 재결합 중심이 되고, 캐리어가 포획되어 트랜지스터의 온 전류의 저하, 전계 효과 이동도의 저하 등을 일으킬 가능성이 높다. 따라서, 명확한 결정립계가 확인되지 않는 CAAC-OS는 트랜지스터의 반도체층에 적합한 결정 구조를 갖는 결정성 산화물 중 하나이다. 또한, CAAC-OS를 구성하기 위해서는 Zn을 갖는 구성이 바람직하다. 예를 들어 In-Zn 산화물 및 In-Ga-Zn 산화물은 In 산화물보다 결정립계의 발생을 억제할 수 있기 때문에 적합하다.
CAAC-OS는 결정성이 높고, 명확한 결정립계가 확인되지 않는 산화물 반도체이다. 따라서, CAAC-OS는 결정립계에 기인하는 전자 이동도의 저하가 일어나기 어렵다고 할 수 있다. 또한, 산화물 반도체의 결정성은 불순물의 혼입, 결함의 생성 등에 의하여 저하되는 경우가 있기 때문에, CAAC-OS는 불순물 및 결함(산소 결손 등)이 적은 산화물 반도체라고 할 수도 있다. 따라서, CAAC-OS를 갖는 산화물 반도체는 물리적 성질이 안정된다. 그러므로, CAAC-OS를 갖는 산화물 반도체는 열에 강하고 신뢰성이 높다. 또한, CAAC-OS는 제조 공정에서의 높은 온도(소위 thermal budget)에 대해서도 안정적이다. 따라서, OS 트랜지스터에 CAAC-OS를 사용하면 제조 공정의 자유도를 높일 수 있게 된다.
[nc-OS]
nc-OS는 미소한 영역(예를 들어 1nm 이상 10nm 이하의 영역, 특히 1nm 이상 3nm 이하의 영역)에서 원자 배열에 주기성을 갖는다. 바꿔 말하면, nc-OS는 미소한 결정을 갖는다. 또한, 상기 미소한 결정은 크기가 예를 들어 1nm 이상 10nm 이하, 특히 1nm 이상 3nm 이하이기 때문에 나노 결정이라고도 한다. 또한, nc-OS에서는 상이한 나노 결정 사이에서 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. 예를 들어 XRD 장치를 사용하여 nc-OS막의 구조 해석을 수행할 때, θ/2θ 스캔을 사용한 Out-of-plane XRD 측정에서는 결정성을 나타내는 피크가 검출되지 않는다. 또한, 나노 결정보다 큰 프로브 직경(예를 들어 50nm 이상)의 전자선을 사용하는 전자선 회절(제한 시야 전자선 회절이라고도 함)을 nc-OS막에 대하여 수행하면 헤일로 패턴과 같은 회절 패턴이 관측된다. 한편으로, 나노 결정의 크기와 가깝거나 나노 결정보다 작은 프로브 직경(예를 들어 1nm 이상 30nm 이하)의 전자선을 사용하는 전자선 회절(나노빔 전자선 회절이라고도 함)을 nc-OS막에 대하여 수행하면, 다이렉트 스폿을 중심으로 하는 링 형상의 영역 내에 복수의 스폿이 관측되는 전자선 회절 패턴이 취득되는 경우가 있다.
[a-like OS]
a-like OS는 nc-OS와 비정질 산화물 반도체의 중간의 구조를 갖는 산화물 반도체이다. a-like OS는 공동(void) 또는 저밀도 영역을 갖는다. 즉, a-like OS는 nc-OS 및 CAAC-OS와 비교하여 결정성이 낮다. 또한, a-like OS는 nc-OS 및 CAAC-OS와 비교하여 막 내의 수소 농도가 높다.
<<산화물 반도체의 구성>>
다음으로, 상술한 CAC-OS에 대하여 자세히 설명한다. 또한, CAC-OS는 재료 구성에 관한 것이다.
[CAC-OS]
CAC-OS란, 예를 들어 금속 산화물을 구성하는 원소가 0.5nm 이상 10nm 이하로, 바람직하게는 1nm 이상 3nm 이하로, 또는 그 근방의 크기로 편재된 재료의 한 구성이다. 또한, 이하에서는 금속 산화물에 하나 또는 복수의 금속 원소가 편재되고, 상기 금속 원소를 갖는 영역이 0.5nm 이상 10nm 이하로, 바람직하게는 1nm 이상 3nm 이하로, 또는 그 근방의 크기로 혼합된 상태를 모자이크 패턴 또는 패치 패턴이라고도 한다.
또한, CAC-OS란, 재료가 제 1 영역과 제 2 영역으로 분리하여 모자이크 패턴을 형성하고, 상기 제 1 영역이 막 내에 분포된 구성(이하 클라우드상이라고도 함)이다. 즉, CAC-OS는 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역이 혼합된 구성을 갖는 복합 금속 산화물이다.
여기서 In-Ga-Zn 산화물에서의 CAC-OS를 구성하는 금속 원소에 대한 In, Ga, 및 Zn의 원자수비를 각각 [In], [Ga], 및 [Zn]이라고 표기한다. 예를 들어 In-Ga-Zn 산화물에서의 CAC-OS에서, 제 1 영역은 [In]이 CAC-OS막의 조성에서의 [In]보다 큰 영역이다. 또한, 제 2 영역은 [Ga]이 CAC-OS막의 조성에서의 [Ga]보다 큰 영역이다. 또는, 예를 들어 제 1 영역은 [In]이 제 2 영역에서의 [In]보다 크고, [Ga]이 제 2 영역에서의 [Ga]보다 작은 영역이다. 또한, 제 2 영역은 [Ga]이 제 1 영역에서의 [Ga]보다 크고, [In]이 제 1 영역에서의 [In]보다 작은 영역이다.
구체적으로는 상기 제 1 영역은 인듐 산화물, 인듐 아연 산화물 등이 주성분인 영역이다. 또한, 상기 제 2 영역은 갈륨 산화물, 갈륨 아연 산화물 등이 주성분인 영역이다. 즉, 상기 제 1 영역을 In을 주성분으로 하는 영역이라고 바꿔 말할 수 있다. 또한, 상기 제 2 영역을 Ga을 주성분으로 하는 영역이라고 바꿔 말할 수 있다.
또한, 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역 사이에서 명확한 경계를 관찰할 수 없는 경우가 있다.
또한, In-Ga-Zn 산화물에서의 CAC-OS란, In, Ga, Zn, 및 O를 포함하는 재료 구성에서, 일부에 Ga을 주성분으로 하는 영역을 갖고, 일부에 In을 주성분으로 하는 영역을 갖고, 이들 영역이 모자이크 패턴이며 무작위로 존재하는 구성을 말한다. 따라서, CAC-OS는 금속 원소가 불균일하게 분포된 구조를 갖는 것으로 추측된다.
CAC-OS는 예를 들어 기판을 가열하지 않는 조건에서 스퍼터링법에 의하여 형성할 수 있다. 또한, CAC-OS를 스퍼터링법에 의하여 형성하는 경우, 성막 가스로서 불활성 가스(대표적으로는 아르곤), 산소 가스, 및 질소 가스에서 선택된 어느 하나 또는 복수를 사용하면 좋다. 또한, 성막 시의 성막 가스의 총유량에 대한 산소 가스의 유량비는 낮을수록 바람직하고, 예를 들어 성막 시의 성막 가스의 총유량에 대한 산소 가스의 유량비를 0% 이상 30% 미만으로, 바람직하게는 0% 이상 10% 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한, 예를 들어 In-Ga-Zn 산화물에서의 CAC-OS에서는 에너지 분산형 X선 분광법(EDX: Energy Dispersive X-ray spectroscopy)을 사용하여 취득한 EDX 매핑으로부터, In을 주성분으로 하는 영역(제 1 영역)과, Ga을 주성분으로 하는 영역(제 2 영역)이 편재되고 혼합된 구조를 갖는 것을 확인할 수 있다.
여기서 제 1 영역은 제 2 영역과 비교하여 도전성이 높은 영역이다. 즉, 제 1 영역을 캐리어가 흐름으로써, 금속 산화물의 도전성이 발현된다. 따라서, 제 1 영역이 금속 산화물 내에서 클라우드상으로 분포됨으로써, 높은 전계 효과 이동도(μ)를 실현할 수 있다.
한편으로, 제 2 영역은 제 1 영역과 비교하여 절연성이 높은 영역이다. 즉, 제 2 영역이 금속 산화물 내에 분포됨으로써, 누설 전류를 억제할 수 있다.
따라서, CAC-OS를 트랜지스터에 사용하는 경우에는 제 1 영역에 기인하는 도전성과 제 2 영역에 기인하는 절연성이 상보적으로 작용함으로써, 스위칭 기능(On/Off 기능)을 CAC-OS에 부여할 수 있다. 즉, CAC-OS는 재료의 일부에서는 도전성 기능을 갖고, 재료의 일부에서는 절연성 기능을 갖고, 재료의 전체에서는 반도체로서의 기능을 갖는다. 도전성 기능과 절연성 기능을 분리함으로써, 양쪽의 기능을 최대한 높일 수 있다. 따라서, CAC-OS를 트랜지스터에 사용함으로써, 높은 온 전류(Ion), 높은 전계 효과 이동도(μ), 및 양호한 스위칭 동작을 실현할 수 있다.
또한, CAC-OS를 사용한 트랜지스터는 신뢰성이 높다. 따라서, CAC-OS는 표시 장치를 비롯한 다양한 반도체 장치에 최적이다.
산화물 반도체는 다양한 구조를 갖고, 각각이 상이한 특성을 갖는다. 본 발명의 일 형태의 산화물 반도체는 비정질 산화물 반도체, 다결정 산화물 반도체, a-like OS, CAC-OS, nc-OS, CAAC-OS 중 2종류 이상을 가져도 좋다.
<산화물 반도체를 갖는 트랜지스터>
이어서, 상기 산화물 반도체를 트랜지스터에 사용하는 경우에 대하여 설명한다.
상기 산화물 반도체를 트랜지스터에 사용함으로써, 전계 효과 이동도가 높은 트랜지스터를 실현할 수 있다. 또한, 신뢰성이 높은 트랜지스터를 실현할 수 있다.
트랜지스터에는 캐리어 농도가 낮은 산화물 반도체를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어 산화물 반도체의 캐리어 농도는 1×1017cm-3 이하이고, 바람직하게는 1×1015cm-3 이하이고, 더 바람직하게는 1×1013cm-3 이하이고, 더 바람직하게는 1×1011cm-3 이하이고, 더 바람직하게는 1×1010cm-3 미만이고, 1×10-9cm-3 이상이다. 또한, 산화물 반도체막의 캐리어 농도를 낮추는 경우에는 산화물 반도체막 내의 불순물 농도를 낮추고, 결함 준위 밀도를 낮추면 좋다. 본 명세서 등에서, 불순물 농도가 낮고, 결함 준위 밀도가 낮은 것을 고순도 진성 또는 실질적으로 고순도 진성이라고 한다. 또한, 캐리어 농도가 낮은 산화물 반도체를 고순도 진성 또는 실질적으로 고순도 진성인 산화물 반도체라고 부르는 경우가 있다.
또한, 고순도 진성 또는 실질적으로 고순도 진성인 산화물 반도체막은 결함 준위 밀도가 낮기 때문에, 트랩 준위 밀도도 낮아지는 경우가 있다.
또한, 산화물 반도체의 트랩 준위에 포획된 전하는 소실되는 데 걸리는 시간이 길어, 마치 고정 전하처럼 작용하는 경우가 있다. 그러므로, 트랩 준위 밀도가 높은 산화물 반도체에 채널 형성 영역이 형성되는 트랜지스터는 전기 특성이 불안정해지는 경우가 있다.
따라서, 트랜지스터의 전기 특성을 안정적으로 하기 위해서는 산화물 반도체 내의 불순물 농도를 저감하는 것이 유효하다. 또한, 산화물 반도체 내의 불순물 농도를 저감하기 위해서는 근접한 막 내의 불순물 농도도 저감하는 것이 바람직하다. 불순물로서는 수소, 질소, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 철, 니켈, 실리콘 등이 있다.
<불순물>
여기서 산화물 반도체 내에서의 각 불순물의 영향에 대하여 설명한다.
산화물 반도체에 14족 원소 중 하나인 실리콘 또는 탄소가 포함되면, 산화물 반도체에서 결함 준위가 형성된다. 그러므로, 산화물 반도체에서의 실리콘 또는 탄소의 농도와, 산화물 반도체와의 계면 근방의 실리콘 또는 탄소의 농도(이차 이온 질량 분석법(SIMS: Secondary Ion Mass Spectrometry)에 의하여 얻어지는 농도)를 2×1018atoms/cm3 이하로, 바람직하게는 2×1017atoms/cm3 이하로 한다.
또한, 산화물 반도체에 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속이 포함되면, 결함 준위를 형성하고 캐리어를 생성하는 경우가 있다. 따라서, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속이 포함되는 산화물 반도체를 사용한 트랜지스터는 노멀리 온 특성을 갖기 쉽다. 그러므로, SIMS에 의하여 얻어지는 산화물 반도체 내의 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 농도를 1×1018atoms/cm3 이하로, 바람직하게는 2×1016atoms/cm3 이하로 한다.
또한, 산화물 반도체에 질소가 포함되면, 캐리어인 전자가 발생하고 캐리어 농도가 증가되어 n형화되기 쉽다. 그러므로, 질소가 포함되는 산화물 반도체를 반도체에 사용한 트랜지스터는 노멀리 온 특성을 갖기 쉽다. 또는, 산화물 반도체에 질소가 포함되면, 트랩 준위가 형성되는 경우가 있다. 이 결과, 트랜지스터의 전기 특성이 불안정해지는 경우가 있다. 그러므로, SIMS에 의하여 얻어지는 산화물 반도체 내의 질소 농도를 5×1019atoms/cm3 미만으로, 바람직하게는 5×1018atoms/cm3 이하로, 더 바람직하게는 1×1018atoms/cm3 이하로, 더욱 바람직하게는 5×1017atoms/cm3 이하로 한다.
또한, 산화물 반도체에 포함되는 수소는 금속 원자와 결합하는 산소와 반응하여 물이 되기 때문에, 산소 결손을 형성하는 경우가 있다. 상기 산소 결손에 수소가 들어감으로써 캐리어인 전자가 생성되는 경우가 있다. 또한, 수소의 일부가 금속 원자와 결합하는 산소와 결합하여, 캐리어인 전자를 생성하는 경우가 있다. 따라서, 수소가 포함되는 산화물 반도체를 사용한 트랜지스터는 노멀리 온 특성을 갖기 쉽다. 그러므로, 산화물 반도체 내의 수소는 가능한 한 저감되어 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는 산화물 반도체에서 SIMS에 의하여 얻어지는 수소 농도를 1×1020atoms/cm3 미만으로, 바람직하게는 1×1019atoms/cm3 미만으로, 더 바람직하게는 5×1018atoms/cm3 미만으로, 더욱 바람직하게는 1×1018atoms/cm3 미만으로 한다.
불순물이 충분히 저감된 산화물 반도체를 트랜지스터의 채널 형성 영역에 사용함으로써, 안정된 전기 특성을 부여할 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 전자 기기에 대하여 도 23의 (A) 내지 도 25의 (F)를 사용하여 설명한다.
본 발명의 일 형태의 전자 기기는 표시부에서 촬상을 수행하거나 터치 조작(접촉 또는 근접)을 검출할 수 있다. 이로써, 전자 기기의 기능성, 편리성 등을 높일 수 있다.
본 발명의 일 형태의 전자 기기로서는 예를 들어 텔레비전 장치, 데스크톱형 또는 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 컴퓨터용 등의 모니터, 디지털 사이니지, 파칭코기 등의 대형 게임기 등 비교적 큰 화면을 갖는 전자 기기 이외에, 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라, 디지털 액자, 휴대 전화기, 휴대용 게임기, 휴대 정보 단말기, 음향 재생 장치 등이 있다.
본 발명의 일 형태의 전자 기기는 센서(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 광, 액체, 자기, 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도(硬度), 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새, 또는 적외선을 측정하는 기능을 포함하는 것)를 가져도 좋다.
본 발명의 일 형태의 전자 기기는 다양한 기능을 가질 수 있다. 예를 들어 다양한 정보(정지 화상, 동영상, 텍스트 화상 등)를 표시부에 표시하는 기능, 터치 패널 기능, 달력, 날짜, 또는 시각 등을 표시하는 기능, 다양한 소프트웨어(프로그램)를 실행하는 기능, 무선 통신 기능, 기록 매체에 기록된 프로그램 또는 데이터를 판독하는 기능 등을 가질 수 있다.
도 23의 (A)에 도시된 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 갖는다. 표시부(6502)는 터치 패널 기능을 갖는다.
표시부(6502)에 실시형태 2에 나타낸 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 23의 (B)는 하우징(6501)의 마이크로폰(6506) 측의 단부를 포함하는 단면 개략도이다.
하우징(6501)의 표시면 측에는 투광성을 갖는 보호 부재(6510)가 제공되고, 하우징(6501)과 보호 부재(6510)로 둘러싸인 공간 내에 표시 패널(6511), 광학 부재(6512), 터치 센서 패널(6513), 프린트 기판(6517), 배터리(6518) 등이 배치된다.
보호 부재(6510)에는 표시 패널(6511), 광학 부재(6512), 및 터치 센서 패널(6513)이 접착층(도시하지 않았음)에 의하여 고정되어 있다.
표시부(6502)보다 외측의 영역에서 표시 패널(6511)의 일부가 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 억제하면서 대용량 배터리(6518)를 탑재할 수도 있다. 또한, 표시 패널(6511)의 일부를 접어 화소부의 이면 측에 FPC(6515)와의 접속부를 배치함으로써 슬림 베젤의 전자 기기를 실현할 수 있다.
표시 패널(6511)에 실시형태 2에 나타낸 표시 장치를 사용함으로써, 표시부(6502)에서 촬상을 수행할 수 있다. 예를 들어 표시 패널(6511)로 지문을 촬상하여 지문 인증을 수행할 수 있다.
표시부(6502)가 터치 센서 패널(6513)을 더 가짐으로써, 표시부(6502)에 터치 패널 기능을 부여할 수 있다. 터치 센서 패널(6513)로서는 정전 용량 방식, 저항막 방식, 표면 탄성파 방식, 적외선 방식, 광학 방식, 감압 방식 등 다양한 방식을 사용할 수 있다. 또는, 표시 패널(6511)을 터치 센서로서 기능시켜도 좋고, 이 경우 터치 센서 패널(6513)을 제공하지 않아도 된다.
도 24의 (A)에 텔레비전 장치의 일례를 도시하였다. 텔레비전 장치(7100)는 하우징(7101)에 표시부(7000)가 제공되어 있다. 여기서는 스탠드(7103)에 의하여 하우징(7101)을 지지한 구성을 나타내었다.
표시부(7000)에 실시형태 2에 나타낸 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 24의 (A)에 도시된 텔레비전 장치(7100)는 하우징(7101)이 갖는 조작 스위치 또는 별체의 리모트 컨트롤러(7111)에 의하여 조작할 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 갖는 조작 키 또는 터치 패널에 의하여 채널 및 음량을 조작할 수 있고, 표시부(7000)에 표시되는 영상을 조작할 수 있다.
또한, 텔레비전 장치(7100)는 수신기 및 모뎀 등을 갖는 구성으로 한다. 수신기에 의하여 일반적인 텔레비전 방송을 수신할 수 있다. 또한, 모뎀을 통하여 유선 또는 무선으로 통신 네트워크에 접속함으로써, 한 방향(송신자로부터 수신자) 또는 쌍방향(송신자와 수신자 사이, 또는 수신자들 등)의 정보 통신을 수행할 수도 있다.
도 24의 (B)에 노트북형 퍼스널 컴퓨터의 일례를 도시하였다. 노트북형 퍼스널 컴퓨터(7200)는 하우징(7211), 키보드(7212), 포인팅 디바이스(7213), 외부 접속 포트(7214) 등을 갖는다. 하우징(7211)에 표시부(7000)가 제공되어 있다.
표시부(7000)에 실시형태 2에 나타낸 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 24의 (C) 및 (D)에 디지털 사이니지의 일례를 도시하였다.
도 24의 (C)에 도시된 디지털 사이니지(7300)는 하우징(7301), 표시부(7000), 및 스피커(7303) 등을 갖는다. 또한, LED 램프, 조작 키(전원 스위치 또는 조작 스위치를 포함함), 접속 단자, 각종 센서, 마이크로폰 등을 가질 수 있다.
도 24의 (D)는 원주상 기둥(7401)에 제공된 디지털 사이니지(7400)이다. 디지털 사이니지(7400)는 기둥(7401)의 곡면을 따라 제공된 표시부(7000)를 갖는다.
도 24의 (C) 및 (D)에서 표시부(7000)에 실시형태 2에 나타낸 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 24의 (C) 및 (D)에 도시된 바와 같이, 디지털 사이니지(7300) 또는 디지털 사이니지(7400)는 사용자가 소유하는 스마트폰 등의 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)와 무선 통신에 의하여 연계 가능한 것이 바람직하다. 예를 들어 표시부(7000)에 표시되는 광고의 정보를, 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)의 화면에 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. 이로써, 불특정 다수의 사용자가 동시에 게임에 참가하여 즐길 수 있다.
도 25의 (A) 내지 (F)에 도시된 전자 기기는 하우징(9000), 표시부(9001), 스피커(9003), 조작 키(9005)(전원 스위치 또는 조작 스위치를 포함함), 접속 단자(9006), 센서(9007)(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 광, 액체, 자기, 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도, 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새, 또는 적외선을 측정하는 기능을 포함하는 것), 마이크로폰(9008) 등을 갖는다.
도 25의 (A) 내지 (F)에 도시된 전자 기기는 다양한 기능을 갖는다. 예를 들어 다양한 정보(정지 화상, 동영상, 텍스트 화상 등)를 표시부에 표시하는 기능, 터치 패널 기능, 달력, 날짜, 또는 시각 등을 표시하는 기능, 다양한 소프트웨어(프로그램)에 의하여 처리를 제어하는 기능, 무선 통신 기능, 기록 매체에 기록된 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 기기에 카메라 등을 제공하여, 정지 화상 또는 동영상을 촬영하고 기록 매체(외부 또는 카메라에 내장)에 저장하는 기능, 촬영한 화상을 표시부에 표시하는 기능 등을 가져도 좋다.
이하에서 도 25의 (A) 내지 (F)에 도시된 전자 기기의 자세한 사항에 대하여 설명한다.
도 25의 (A)는 휴대 정보 단말기(9101)를 도시한 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 정보를 그 복수의 면에 표시할 수 있다. 도 25의 (A)에서는 3개의 아이콘(9050)을 표시한 예를 도시하였다. 또한, 파선의 직사각형으로 나타낸 정보(9051)를 표시부(9001)의 다른 면에 표시할 수도 있다. 정보(9051)의 예로서는 전자 메일, SNS, 전화 등의 착신의 알림, 전자 메일, 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 25의 (B)는 휴대 정보 단말기(9102)를 도시한 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9102)는 표시부(9001)의 3면 이상에 정보를 표시하는 기능을 갖는다. 여기서는 정보(9052), 정보(9053), 정보(9054)가 각각 다른 면에 표시되어 있는 예를 나타내었다. 예를 들어 사용자는 옷의 가슴 포켓에 휴대 정보 단말기(9102)를 수납한 상태에서, 휴대 정보 단말기(9102) 위쪽에서 볼 수 있는 위치에 표시된 정보(9053)를 확인할 수도 있다. 사용자는 휴대 정보 단말기(9102)를 포켓으로부터 꺼내지 않고 표시를 확인하고, 예를 들어 전화를 받을지 여부를 판단할 수 있다.
도 25의 (C)는 손목시계형 휴대 정보 단말기(9200)를 도시한 사시도이다. 표시부(9001)는 그 표시면이 만곡되어 제공되고, 만곡된 표시면을 따라 표시를 수행할 수 있다. 또한, 휴대 정보 단말기(9200)는 예를 들어 무선 통신 가능한 헤드셋과 상호 통신함으로써 핸즈프리로 통화할 수도 있다. 또한, 휴대 정보 단말기(9200)는 접속 단자(9006)에 의하여 다른 정보 단말기와 상호로 데이터를 주고받거나 충전할 수도 있다. 또한, 충전 동작은 무선 급전에 의하여 수행하여도 좋다.
도 25의 (D) 내지 (F)는 접을 수 있는 휴대 정보 단말기(9201)를 도시한 사시도이다. 또한, 도 25의 (D)는 휴대 정보 단말기(9201)가 펼친 상태의 사시도이고, 도 25의 (F)는 접은 상태의 사시도이고, 도 25의 (E)는 도 25의 (D) 및 (F) 중 한쪽으로부터 다른 쪽으로 변화되는 도중의 상태의 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9201)는 접은 상태에서는 가반성이 우수하고, 펼친 상태에서는 이음매가 없고 넓은 표시 영역에 의하여 표시의 일람성(一覽性)이 우수하다. 휴대 정보 단말기(9201)가 갖는 표시부(9001)는 힌지(9055)에 의하여 연결된 3개의 하우징(9000)으로 지지되어 있다. 예를 들어 표시부(9001)는 곡률 반경 0.1mm 이상 150mm 이하로 구부릴 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
A1-A5: 좌표, B1-B5: 좌표, 10, 20: 디바이스, 11: 제어부, 12: 표시부, 21, 22, 23: 검출부, 50: 화살표, 100, 100a-100k: 오브젝트

Claims (15)

  1. 표시 장치로서,
    제어부와, 표시부와, 검출부를 갖고,
    상기 표시부는 화상을 표시하는 화면을 갖고,
    상기 검출부는 상기 화면에서의 접촉 정보 또는 상기 화면의 법선 방향에 근접하는 피검출체의 위치 정보를 취득하고 상기 제어부에 출력하는 기능을 갖고,
    상기 제어부는 제 1 조작이 수행되었을 때에 제 1 처리를 실행하는 기능과, 상기 제 1 조작에 이어 제 2 조작이 수행되었을 때에 제 2 처리를 실행하는 기능과, 상기 제 2 조작에 이어 제 3 조작이 수행되었을 때에 제 3 처리를 실행하는 기능을 갖고,
    상기 제 1 조작은 상기 화면에 접촉하는 2점의 지시 위치를 검출하는 조작이고,
    상기 제 2 조작은 상기 2점의 지시 위치의 거리가 짧아지도록 상기 2점의 지시 위치를 움직이는 조작이고,
    상기 제 3 조작은 상기 2점의 지시 위치가 상기 화면에 접촉한 상태로부터 상기 화면에 대하여 법선 방향으로 움직이도록 상기 2점의 지시 위치를 움직이는 조작인, 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 처리는 상기 화면 내에서의 선택 범위를 결정하는 처리이고,
    상기 제 2 처리는 상기 선택 범위 내에 위치하는 오브젝트를 선택하는 처리이고,
    상기 제 3 처리는 상기 오브젝트를 상기 화면 내에서 법선 방향으로 들어 올리는 것 같은 표시가 수행되는 처리인, 표시 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제 3 조작에 이어 제 4 조작이 수행되었을 때에 제 4 처리를 실행하는 기능을 더 갖고,
    상기 제 4 조작은 상기 2점의 지시 위치를 상기 화면에 접촉시키는 조작인, 표시 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제 3 조작에 이어 제 5 조작이 수행되었을 때에 제 5 처리를 실행하는 기능을 더 갖고,
    상기 제 5 조작은 상기 화면으로부터의 높이가 문턱값을 넘을 때까지 상기 2점의 지시 위치를 움직이는 조작인, 표시 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제 3 조작에 이어 제 6 조작이 수행되었을 때에 제 6 처리를 실행하는 기능을 더 갖고,
    상기 제 6 조작은 상기 화면으로부터의 높이가 문턱값보다 짧고 상기 화면에 접촉하지 않은 상태에서 상기 2점의 지시 위치 사이의 거리가 길어지도록 상기 2점의 지시 위치를 움직이는 조작인, 표시 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제 3 조작에 이어 제 7 조작이 수행되었을 때에 제 7 처리를 실행하는 기능을 더 갖고,
    상기 제 7 조작은 상기 화면으로부터의 높이가 문턱값보다 짧고 상기 화면에 접촉하지 않은 범위 내에서 상기 2점의 지시 위치를 움직이는 조작인, 표시 장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 4 처리는 상기 화면에 접촉한 상기 2점의 지시 위치에서 상기 화면 내의 오브젝트의 선택을 해제하는 처리인, 표시 장치.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 5 처리는 상기 2점의 지시 위치가 상기 화면으로부터의 높이가 상기 문턱값을 넘도록 움직였을 때의 상기 화면 내의 이차원적인 위치에서 오브젝트의 선택을 해제하는 처리인, 표시 장치.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 5 처리는 상기 제 3 조작으로 상기 화면에 접촉한 상기 2점의 지시 위치에서 오브젝트의 선택을 해제하는 처리인, 표시 장치.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 6 처리는 상기 2점의 지시 위치 사이의 거리가 길어지도록 움직였을 때의 상기 화면 내의 이차원적인 위치에서 오브젝트의 선택을 해제하는 처리인, 표시 장치.
  11. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 6 처리는 상기 제 3 조작으로 상기 화면에 접촉한 상기 2점의 지시 위치에서 오브젝트의 선택을 해제하는 처리인, 표시 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표시부는 발광 소자를 갖고,
    상기 검출부는 광전 변환 소자를 갖고,
    상기 발광 소자와 상기 광전 변환 소자는 동일한 면 위에 제공되는, 표시 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출부는 정전 용량 방식, 표면 탄성파 방식, 저항막 방식, 초음파 방식, 전자기 유도 방식, 또는 광학 방식의 터치 센서를 갖는, 표시 장치.
  14. 표시 모듈로서,
    제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 표시 장치와,
    커넥터 또는 집적 회로를 갖는, 표시 모듈.
  15. 전자 기기로서,
    제 14 항에 따른 표시 모듈과,
    안테나, 배터리, 하우징, 카메라, 스피커, 마이크로폰, 및 조작 버튼 중 적어도 하나를 갖는, 전자 기기.
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