KR20230139350A - 촬상 장치, 표시 장치, 및 표시 장치의 제작 방법 - Google Patents

촬상 장치, 표시 장치, 및 표시 장치의 제작 방법 Download PDF

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KR20230139350A
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다이스케 구보타
가즈야 스기모토
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

본 발명은 개구율이 높은 표시 장치를 제공한다. 또는 개인 인증 기능을 가지는 표시 장치를 제공한다. 또는 표시 품질이 높은 표시 장치를 제공한다. 또는 신뢰성이 높은 표시 장치를 제공한다. 또는 고정세화가 용이한 표시 장치를 제공한다. 또는 소비 전력이 낮은 표시 장치를 제공한다.
화소 전극과, 화소 전극 위의 제 1 층과, 제 1 층의 상면의 일부를 덮는 절연층과, 제 1 층 및 절연층을 덮는 공통 전극을 가지고, 제 1 층은 광전 변환층을 포함하는 촬상 장치이다.

Description

촬상 장치, 표시 장치, 및 표시 장치의 제작 방법{IMAGING DEVICE, DISPLAY APPARATUS, AND METHOD FOR MANUFACTURING DISPLAY APPARATUS}
본 발명의 일 형태는 표시 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 형태는 전자 기기에 관한 것이다.
또한 본 발명의 일 형태는 상기 기술분야에 한정되지 않는다. 본 명세서 등에서 개시(開示)하는 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 일례로 들 수 있다. 반도체 장치란 반도체 특성을 이용함으로써 기능할 수 있는 장치 전반을 가리킨다.
근년, 디스플레이 패널의 고정세(高精細)화가 요구되고 있다. 고정세의 디스플레이 패널이 요구되는 기기로서는, 예를 들어 스마트폰, 태블릿 단말기, 노트북형 컴퓨터 등이 있다. 또한 텔레비전 장치, 모니터 장치 등의 거치형 디스플레이 장치에서도, 고해상도화에 따른 고정세화가 요구되고 있다. 또한 고정세도가 가장 요구되는 기기로서, 예를 들어 가상 현실(VR: Virtual Reality) 또는 확장 현실(AR: Augmented Reality)용 기기가 있다.
또한 디스플레이 패널에 적용할 수 있는 표시 장치로서는 대표적으로 액정 표시 장치, 유기 EL(Electro Luminescence) 디바이스, 발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode) 등의 발광 디바이스를 가지는 발광 장치, 및 전기 영동 방식 등에 의하여 표시를 수행하는 전자 종이 등을 들 수 있다.
예를 들어 유기 EL 디바이스의 기본적인 구성은, 한 쌍의 전극 사이에 발광성의 유기 화합물을 포함하는 층을 끼운 것이다. 이 디바이스에 전압을 인가함으로써, 발광성 유기 화합물로부터의 발광을 얻을 수 있다. 이와 같은 유기 EL 디바이스가 적용된 표시 장치는 액정 표시 장치 등에서 필요한 백라이트가 불필요하기 때문에, 얇고, 가볍고, 콘트라스트가 높으며, 소비 전력이 낮은 표시 장치를 실현할 수 있다. 예를 들어 유기 EL 디바이스를 사용한 표시 장치의 일례가 특허문헌 1에 기재되어 있다.
또한 상기 스마트폰, 태블릿 단말기, 노트북형 컴퓨터 등의 정보 단말기는 개인 정보가 포함되는 경우가 많기 때문에, 부정 이용을 방지하기 위한 다양한 인증 기술이 개발되고 있다.
예를 들어 특허문헌 2에는 푸시 버튼 스위치부에 지문 센서를 가지는 전자 기기가 개시되어 있다.
일본 공개특허공보 특개2002-324673호 미국 특허출원공개공보 US2014/0056493호
본 발명의 일 형태는 개구율이 높은 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 개인 인증 기능을 가지는 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 표시 품질이 높은 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 신뢰성이 높은 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 고정세화가 용이한 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 소비 전력이 낮은 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다.
본 발명의 일 형태는 선행 기술의 문제점 중 적어도 하나를 적어도 경감하는 것을 과제 중 하나로 한다.
또한 이들 과제의 기재는 다른 과제의 존재를 방해하는 것이 아니다. 또한 본 발명의 일 형태는 이들 과제 모두를 해결할 필요는 없는 것으로 한다. 또한 이들 외의 과제는 명세서, 도면, 청구항 등의 기재에서 추출할 수 있다.
본 발명의 일 형태는 화소 전극과, 화소 전극 위의 제 1 층과, 제 1 층의 상면의 일부를 덮는 절연층과, 제 1 층 및 절연층을 덮는 공통 전극을 가지고, 제 1 층은 광전 변환층을 포함하는 촬상 장치이다.
또는 본 발명의 일 형태는 제 1 화소 전극과, 제 2 화소 전극과, 제 1 화소 전극 위의 제 1 층과, 제 2 화소 전극 위의 제 2 층과, 제 1 층의 상면의 일부 및 제 2 층의 상면의 일부를 덮는 절연층과, 제 1 층, 제 2 층, 및 절연층을 덮는 공통 전극을 가지고, 제 1 층 및 제 2 층은 각각 광전 변환층을 포함하는 촬상 장치이다.
또한 상기 구성에서 절연층은 무기 재료를 가지고, 무기 재료는 산화물, 질화물, 산화질화물, 또는 질화산화물인 것이 바람직하다.
또한 상기 구성에서 절연층은 산화 하프늄, 산화 알루미늄, 산화 실리콘, 산화 갈륨, 산화 저마늄, 산화 이트륨, 산화 지르코늄, 산화 란타넘, 산화 네오디뮴, 산화 탄탈럼, 질화 실리콘, 질화 알루미늄, 산화질화 실리콘, 산화질화 알루미늄, 질화산화 실리콘, 및 질화산화 알루미늄 중에서 선택되는 하나 이상을 가지는 것이 바람직하다.
또는 본 발명의 일 형태는 제 1 화소 전극과, 제 2 화소 전극과, 제 1 화소 전극 위의 제 1 층과, 제 2 화소 전극 위의 제 2 층과, 제 1 층의 상면의 일부 및 제 2 층의 상면의 일부를 덮는 절연층과, 제 1 층, 제 2 층, 및 절연층을 덮는 공통 전극을 가지고, 제 1 층은 광전 변환층을 포함하고, 제 2 층은 발광층을 포함하는 표시 장치이다.
또는 본 발명의 일 형태는 제 1 화소 전극과, 제 2 화소 전극과, 제 1 화소 전극 위의 제 1 층과, 제 2 화소 전극 위의 제 2 층과, 제 1 화소 전극 위, 제 2 화소 전극 위, 제 1 층 위, 및 제 2 층 위의 절연층과, 제 1 층, 제 2 층, 및 절연층을 덮는 공통 전극을 가지고, 제 1 층은 광전 변환층을 포함하고, 제 2 층은 발광층을 포함하고, 절연층은 제 1 개구부를 가지고, 제 1 개구부는 제 1 화소 전극, 제 1 층, 및 공통 전극과 중첩되는 표시 장치이다.
또한 상기 구성에서 절연층은 무기 재료를 가지고, 무기 재료는 산화물, 질화물, 산화질화물, 또는 질화산화물인 것이 바람직하다.
또한 상기 구성에서 절연층은 산화 하프늄, 산화 알루미늄, 산화 실리콘, 산화 갈륨, 산화 저마늄, 산화 이트륨, 산화 지르코늄, 산화 란타넘, 산화 네오디뮴, 산화 탄탈럼, 질화 실리콘, 질화 알루미늄, 산화질화 실리콘, 산화질화 알루미늄, 질화산화 실리콘, 및 질화산화 알루미늄 중에서 선택되는 하나 이상을 가지는 것이 바람직하다.
또는 본 발명의 일 형태는 제 1 화소 전극과, 제 2 화소 전극과, 제 1 화소 전극의 상면의 일부 및 제 2 화소 전극의 상면의 일부를 덮는 제 1 절연층과, 제 1 화소 전극 위 및 제 1 절연층 위의 제 1 층과, 제 2 화소 전극 위 및 제 1 절연층 위의 제 2 층과, 제 1 층의 상면의 일부 및 제 2 층의 상면의 일부를 덮고, 제 1 절연층과 중첩되는 영역을 가지는 제 2 절연층과, 제 1 층, 제 2 층, 및 제 2 절연층을 덮는 공통 전극을 가지고, 제 1 층은 광전 변환층을 포함하고, 제 2 층은 발광층을 포함하는 표시 장치이다.
또한 상기 구성에서 제 1 층은 제 1 화소 전극 및 공통 전극과 중첩되고 제 1 절연층 및 제 2 절연층과는 중첩되지 않는 제 1 영역을 가지고, 제 2 층은 제 2 화소 전극 및 공통 전극과 중첩되고 제 1 절연층 및 제 2 절연층과는 중첩되지 않는 제 2 영역을 가지는 것이 바람직하다.
또한 상기 구성에서 제 1 절연층은 유기 재료를 가지고, 제 2 절연층은 무기 재료를 가지고, 무기 재료는 산화물, 질화물, 산화질화물, 또는 질화산화물인 것이 바람직하다.
또한 상기 구성에서 제 1 절연층은 아크릴 수지, 에폭시 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아마이드 수지, 폴리이미드아마이드 수지, 폴리실록산 수지, 벤조사이클로뷰텐계 수지, 및 페놀 수지 중에서 선택되는 하나 이상을 가지고, 제 2 절연층은 산화 하프늄, 산화 알루미늄, 산화 실리콘, 산화 갈륨, 산화 저마늄, 산화 이트륨, 산화 지르코늄, 산화 란타넘, 산화 네오디뮴, 산화 탄탈럼, 질화 실리콘, 질화 알루미늄, 산화질화 실리콘, 산화질화 알루미늄, 질화산화 실리콘, 및 질화산화 알루미늄 중에서 선택되는 하나 이상을 가지는 것이 바람직하다.
또는 본 발명의 일 형태는 기판 위에 제 1 도전층 및 제 2 도전층을 형성하고, 제 1 도전층의 단부 및 제 2 도전층의 단부를 덮도록 제 1 절연층을 형성하고, 제 1 메탈 마스크를 사용하여 제 1 도전층 위에 광전 변환층을 포함하는 제 1 층을 형성하고, 제 2 메탈 마스크를 사용하여 제 2 도전층 위에 발광층을 포함하는 제 2 층을 형성하고, 제 3 메탈 마스크를 사용하여 제 1 층의 상면의 일부 및 제 2 층의 상면의 일부를 덮도록 제 2 절연층을 형성하고, 제 1 층, 제 2 층, 및 제 2 절연층을 덮도록 제 3 도전층을 형성하는 표시 장치의 제작 방법이다.
또한 상기 구성에서 제 1 절연층은 유기 재료를 가지고, 제 2 절연층은 무기 재료를 가지고, 무기 재료는 산화물, 질화물, 산화질화물, 또는 질화산화물인 것이 바람직하다.
또한 상기 구성에서 제 1 절연층은 아크릴 수지, 에폭시 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아마이드 수지, 폴리이미드아마이드 수지, 폴리실록산 수지, 벤조사이클로뷰텐계 수지, 및 페놀 수지 중에서 선택되는 하나 이상을 가지고, 제 2 절연층은 산화 하프늄, 산화 알루미늄, 산화 실리콘, 산화 갈륨, 산화 저마늄, 산화 이트륨, 산화 지르코늄, 산화 란타넘, 산화 네오디뮴, 산화 탄탈럼, 질화 실리콘, 질화 알루미늄, 산화질화 실리콘, 산화질화 알루미늄, 질화산화 실리콘, 및 질화산화 알루미늄 중에서 선택되는 하나 이상을 가지는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 형태에 의하여 개구율이 높은 표시 장치를 제공할 수 있다. 또한 개인 인증 기능을 가지는 표시 장치를 제공할 수 있다. 또한 표시 품질이 높은 표시 장치를 제공할 수 있다. 또한 신뢰성이 높은 표시 장치를 제공할 수 있다. 또한 고정세화가 용이한 표시 장치를 제공할 수 있다. 또한 소비 전력이 낮은 표시 장치를 제공할 수 있다. 또는 선행 기술의 문제점 중 적어도 하나를 적어도 경감할 수 있다.
또한 이들 효과의 기재는 다른 효과의 존재를 방해하는 것이 아니다. 또한 본 발명의 일 형태는 반드시 이들 효과 모두를 가질 필요는 없다. 또한 이들 외의 효과는 명세서, 도면, 청구항 등의 기재에서 추출할 수 있다.
도 1의 (A)는 표시 장치의 일례를 나타낸 상면도이다. 도 1의 (B)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 2의 (A)는 표시 장치의 일례를 나타낸 상면도이다. 도 2의 (B)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 3의 (A)는 표시 장치의 일례를 나타낸 상면도이다. 도 3의 (B)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 4의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 예를 나타낸 단면도이다. 도 4의 (D)는 화상의 예를 나타낸 도면이다.
도 5의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 6의 (A)는 표시 장치의 일례를 나타낸 상면도이다. 도 6의 (B) 및 (C)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 7의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 8의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 9의 (A) 내지 (D)는 표시 장치의 제작 방법의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 10의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 제작 방법의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 11의 (A) 내지 (E)는 표시 장치의 제작 방법의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 12의 (A) 내지 (K)는 화소의 일례를 나타낸 상면도이다.
도 13은 화소의 일례를 나타낸 상면도이다.
도 14의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 일례를 나타낸 상면도이다.
도 15의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 일례를 나타낸 상면도이다.
도 16의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 일례를 나타낸 상면도이다.
도 17의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 일례를 나타낸 상면도이다.
도 18은 표시 장치의 일례를 나타낸 사시도이다.
도 19는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 20의 (A) 및 (B)는 트랜지스터의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 21의 (A) 내지 (D)는 트랜지스터의 일례를 나타낸 도면이다.
도 22는 표시 장치의 일례를 나타낸 블록도이다.
도 23의 (A) 내지 (D)는 화소 회로의 일례를 나타낸 도면이다.
도 24의 (A)는 화소 회로의 일례를 나타낸 도면이다. 도 24의 (B)는 화소 회로의 구동 방법의 일례를 나타낸 도면이다.
도 25의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 26은 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 27의 (A) 내지 (F)는 발광 디바이스의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 28의 (A) 내지 (C)는 발광 디바이스의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 29의 (A) 내지 (E)는 수광 디바이스의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 30의 (A) 내지 (D)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 31의 (A) 내지 (D)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 32의 (A) 내지 (G)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 33의 (A1) 내지 (B3)은 센서 모듈의 일례를 나타낸 사시도이다.
이하에서 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 다만 실시형태는 많은 상이한 형태로 실시할 수 있고, 취지 및 그 범위에서 벗어남이 없이 그 형태 및 자세한 사항을 다양하게 변경할 수 있다는 것은 통상의 기술자라면 용이하게 이해할 수 있다. 따라서 본 발명은 이하의 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다.
또한 이하에서 설명하는 발명의 구성에서, 동일한 부분 또는 같은 기능을 가지는 부분에는 동일한 부호를 상이한 도면 사이에서 공통적으로 사용하고, 그 반복적인 설명은 생략한다. 또한 같은 기능을 가지는 부분을 가리키는 경우에는 해칭 패턴을 동일하게 하고, 특별히 부호를 붙이지 않는 경우가 있다.
또한 본 명세서에서 설명하는 각 도면에서 각 구성요소의 크기, 층의 두께, 또는 영역은 명료화를 위하여 과장되어 있는 경우가 있다. 따라서, 반드시 그 스케일에 한정되는 것은 아니다.
또한 본 명세서 등에서의 "제 1", "제 2" 등의 서수사는 구성요소의 혼동을 피하기 위하여 붙이는 것이며, 수적으로 한정하는 것이 아니다.
또한 본 명세서 등에서 표시 장치를 전자 기기라고 바꿔 읽어도 좋다.
본 명세서 등에서, 메탈 마스크 또는 FMM(파인 메탈 마스크, 고정세 메탈 마스크)을 사용하여 제작되는 디바이스를 MM(메탈 마스크) 구조의 디바이스라고 부르는 경우가 있다. 또한 본 명세서 등에서, 메탈 마스크 또는 FMM을 사용하지 않고 제작되는 디바이스를 MML(메탈 마스크리스) 구조의 디바이스라고 부르는 경우가 있다.
본 명세서 등에서, 정공 또는 전자를 "캐리어"라고 하는 경우가 있다. 구체적으로는, 정공 주입층 또는 전자 주입층을 "캐리어 주입층"이라고 하고, 정공 수송층 또는 전자 수송층을 "캐리어 수송층"이라고 하고, 정공 차단층 또는 전자 차단층을 "캐리어 차단층"이라고 하는 경우가 있다. 또한 상술한 캐리어 주입층, 캐리어 수송층, 및 캐리어 차단층은 각각 단면 형상 또는 특성 등에 따라 명확히 구별할 수 없는 경우가 있다. 또한 하나의 층이 캐리어 주입층, 캐리어 수송층, 및 캐리어 차단층 중 2개 또는 3개의 기능을 겸하는 경우가 있다.
본 명세서 등에서, 발광 디바이스(발광 소자라고도 함)는 한 쌍의 전극 사이에 EL층을 가진다. EL층은 적어도 발광층을 가진다. 여기서 EL층이 가지는 층(기능층이라고도 함)으로서는 발광층, 캐리어 주입층(정공 주입층 및 전자 주입층), 캐리어 수송층(정공 수송층 및 전자 수송층), 및 캐리어 차단층(정공 차단층 및 전자 차단층) 등을 들 수 있다.
본 명세서 등에서, 수광 디바이스(수광 소자라고도 함)는 한 쌍의 전극 사이에 PS층을 가진다. PS층은 적어도 광전 변환층(활성층이라고 부르는 경우도 있음)을 가진다. 여기서 PS층이 가지는 층(기능층이라고도 함)으로서는 광전 변환층, 캐리어 주입층(정공 주입층 및 전자 주입층), 캐리어 수송층(정공 수송층 및 전자 수송층), 및 캐리어 차단층(정공 차단층 및 전자 차단층) 등을 들 수 있다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 형태는 풀 컬러 표시가 가능한 표시부를 가지는 표시 장치이다. 표시부는 서로 다른 색의 광을 발하는 제 1 부화소 및 제 2 부화소와, 광을 검출하는 제 3 화소를 가진다. 제 1 부화소는 제 1 색의 광을 발하는 제 1 발광 디바이스를 가지고, 제 2 부화소는 제 1 색의 발광 디바이스와 다른 색의 광을 발하는 제 2 발광 디바이스를 가진다. 제 1 색은 예를 들어 청색, 자색, 청자색, 녹색, 황록색, 황색, 주황색, 및 적색 중에서 선택되는 1색이고, 제 2 색은 예를 들어 청색, 자색, 청자색, 녹색, 황록색, 황색, 주황색, 및 적색 중에서 선택되고 제 1 색과 다른 1색이다. 또한 제 3 화소는 광을 검출하는 수광 디바이스를 가진다. 제 1 발광 디바이스와 제 2 발광 디바이스는 서로 다른 재료를 적어도 하나 가지고, 예를 들어 서로 다른 발광 재료를 가진다. 즉 본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는 발광색마다 따로따로 형성된 발광 디바이스를 사용한다. 또한 수광 디바이스는 광전 변환 재료를 가진다. 또한 제 1 부화소 및 제 2 부화소가 가지는 발광 디바이스로서, 백색 발광을 색 변환층 및 착색층(컬러 필터라고도 함) 중 한쪽 또는 양쪽을 투과시켜 원하는 색을 얻는 구성을 사용하여도 좋다. 제 1 부화소 및 제 2 부화소에 각각 백색 발광의 발광 디바이스를 적용하는 경우에는, 발광층을 개별적으로 형성하지 않고 하나의 섬 형상의 발광층을 제 1 부화소와 제 2 부화소에 걸쳐 사용하는 구성으로 하여도 좋다.
본 발명의 일 형태는 복수의 수광 디바이스에 의하여 촬상을 수행할 수 있기 때문에 촬상 장치로서 기능한다. 이때 발광 디바이스는 촬상을 위한 광원으로서 사용할 수 있다. 또한 본 발명의 일 형태는 복수의 발광 디바이스에 의하여 화상을 표시할 수 있기 때문에 표시 장치로서 기능한다. 따라서 본 발명의 일 형태는 촬상 기능을 가지는 표시 장치, 또는 표시 기능을 가지는 촬상 장치라고 할 수 있다.
예를 들어 본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는 표시부에 발광 디바이스가 매트릭스상으로 배치되고, 또한 표시부에는 수광 디바이스가 매트릭스상으로 배치된다. 그러므로 표시부는 화상을 표시하는 기능과, 수광부로서의 기능을 가진다. 표시부에 제공되는 복수의 수광 디바이스에 의하여 화상을 촬상할 수 있기 때문에 표시 장치는 이미지 센서 등으로서 기능할 수 있다. 즉 표시부로 화상을 촬상하는 것, 또는 대상물의 접근 또는 대상물의 접촉을 검출하는 것 등이 가능하다. 또한 표시부에 제공되는 발광 디바이스는 수광 시에 광원으로서 이용할 수 있기 때문에, 표시 장치와 별도로 광원을 제공할 필요가 없어 전자 부품의 부품 점수를 늘리지 않고 기능성이 높은 표시 장치를 실현할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는 표시부가 가지는 발광 디바이스의 발광을 대상물이 반사하였을 때 수광 디바이스가 그 반사광을 검출할 수 있기 때문에, 어두운 환경에서도 촬상 또는 터치(비접촉을 포함함)의 검출 등이 가능하다. 또한 표시 장치에서 표시부가 존재하는 면을 표시면이라고 부르는 경우가 있다.
또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 표시부에 손가락, 손바닥 등이 접촉한 경우에 지문 또는 장문을 촬상할 수 있다. 그러므로 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 가지는 전자 기기는 촬상한 지문 또는 장문 등의 화상을 사용하여 개인 인증을 실행할 수 있다. 이에 의하여, 지문 인증 또는 장문 인증 등을 위한 촬상 장치를 별도로 제공할 필요가 없어 전자 기기의 부품 점수를 삭감할 수 있다. 또한 표시부에는 매트릭스상으로 수광 디바이스가 배치되어 있기 때문에, 표시부 내의 어느 부분에서도 지문 또는 장문 등을 촬상할 수 있어, 편리성이 우수한 전자 기기를 실현할 수 있다.
또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 표시면에 접촉 또는 근접하는 물체의 위치 정보를 취득하는 터치 센서를 가진다. 터치 센서로서는 저항막 방식, 정전 용량 방식, 적외선 방식, 전자기 유도 방식, 표면 탄성파 방식 등의 다양한 방식을 채용할 수 있다.
정전 용량 방식으로서는, 표면형 정전 용량 방식, 투영형 정전 용량 방식 등이 있다. 또한 투영형 정전 용량 방식으로서는, 자기 용량 방식, 상호 용량 방식 등이 있다. 상호 용량 방식을 사용하면 여러 지점을 동시에 검지할 수 있기 때문에 바람직하다.
상호 용량 방식의 터치 센서는 펄스 전위가 인가되는 전극과, 검지 회로가 접속되는 전극을 각각 복수로 가지는 구성으로 할 수 있다. 터치 센서는 전극 사이의 용량이 변화되는 것을 이용하여 손가락 등의 접근을 검지할 수 있다. 터치 센서를 구성하는 전극은 발광 디바이스(수광 디바이스)보다 표시면 측에 배치하는 것이 바람직하다.
발광 디바이스 및 수광 디바이스는 한 쌍의 기판 사이에 제공할 수 있다. 기판으로서는 유리 기판 등 강성을 가지는 기판을 사용하여도 좋고, 가요성 필름을 사용하여도 좋다. 이때 터치 센서의 전극은 발광 디바이스 및 수광 디바이스와, 상기 한 쌍의 기판 중 표시면 측에 위치하는 기판 사이에 제공할 수 있다. 예를 들어 발광 디바이스 위 및 수광 디바이스 위에 터치 센서의 전극을 제공한 후, 터치 센서의 전극 위에 접착층을 제공하여 기판을 접합하여도 좋다. 또는 터치 센서의 전극은 표시면 측에 위치하는 기판에 형성할 수 있다. 또는 터치 센서의 전극을 다른 기판 위에 형성하고, 표시면 측에 접합하는 구성으로 하여도 좋다.
수광 디바이스는 예를 들어 하부 전극과 상부 전극 사이에 광전 변환층이 끼워진 구성을 가진다. 더 구체적으로는, 예를 들어 수광 디바이스는 하부 전극과, 상부 전극과, 하부 전극과 상부 전극 사이에 끼워진 PS층을 가지고, PS층은 광전 변환층을 가지고, 하부 전극으로서 각 수광 디바이스마다 섬 형상으로 제공된 화소 전극을 사용하고, 상부 전극으로서 복수의 수광 디바이스를 덮어 공통적으로 제공되는 공통 전극을 사용하고, PS층의 하면은 화소 전극에 접하는 영역을 가진다. 또한 PS층의 상면은 공통 전극에 접하는 것이 바람직하다.
또한 PS층은 각 수광 디바이스에서 일부가 섬 형상으로 형성되는 경우가 있다. 이와 같은 경우에는 예를 들어 각 수광 디바이스가 가지는, 섬 형상으로 형성된 PS층의 일부 위에 복수의 수광 디바이스를 덮어 공통적으로 제공되는 공통층이 제공되고, PS층은 섬 형상으로 형성된 PS층의 일부와, 공통층으로 구성된다.
여기서 예를 들어 수광 디바이스에서 PS층이 화소 전극과 공통 전극 사이에 끼워지고, 또한 PS층의 하면이 화소 전극에 접하는 구성을 가지는 영역을 수광 디바이스의 수광 영역으로 한다.
또는 PS층이 화소 전극과 공통 전극 사이에 끼워지고, 또한 PS층의 하면이 화소 전극에 접하는 구성을 가지는 영역 중에서 일부의 영역을 수광 영역이라고 부르는 경우도 있다. 예를 들어, 후술하는 바와 같이 본 발명의 일 형태의 구성에서는 PS층과 공통 전극 사이에 절연층이 제공된다. 이와 같은 경우에는, PS층에서 하면이 화소 전극에 접하는 영역 중 상면이 상기 절연층과 중첩되지 않는 영역을 수광 영역이라고 부르는 경우가 있다.
또한 이하에서 설명하는 바와 같이, 수광 영역 이외의 영역에서도 수광에 의하여 캐리어가 유발되어, 광전 변환이 일어나는 경우가 있다.
수광 디바이스에 광이 입사하면, 수광 영역에서 PS층에 캐리어가 유발된다. 그러나 수광 영역에 더하여 수광 영역의 주변 영역, 예를 들어 PS층의 하면이 화소 전극에 접하지 않고 상면이 공통 전극에 접하는 영역에서도 광의 입사에 기인하여 PS층에 캐리어가 유발되는 경우가 있다. 수광 영역에 더하여 주변 영역에서도 캐리어가 유발되면, 수광 디바이스의 수광면이 넓어지는 반면 입사각이 큰 광의 입사량이 증가될 우려가 있다. 입사각이 큰 광에 기인하는 전류는 노이즈이고, 수광 디바이스의 감도(시그널-노이즈비(S/N비))를 저하시키고, 촬상의 해상도를 저하시킬 우려가 있다. 특히 피사체와 수광 디바이스의 거리가 커질수록 입사각이 큰 광의 입사량이 증가되기 때문에, 대향 기판 등의 두께를 두껍게 하기 어려워진다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는, 수광 영역의 주변 영역에서 PS층이 가지는 광전 변환층과 공통 전극 사이에 절연층을 제공함으로써, 주변 영역에서 공통 전극과 광전 변환층 사이를 절연시키고, 입사각이 큰 광으로 인한 캐리어 유발에 기인한 전류를 억제하여, 수광 디바이스의 해상도 및 S/N비를 높일 수 있다.
또한 수광 디바이스의 위쪽에서 수광 영역의 주변 영역과 중첩되도록 차광층(블랙 매트릭스라고도 함)을 제공함으로써, 입사각이 큰 광을 차단할 수도 있다. 그러나 차광층을 제공하는 경우에서도, 입사각이 현저히 큰 광은 차단하기 어려운 경우가 있다. 차광층을 제공한 경우에도, 입사각이 현저히 큰 광은 수광 영역의 주변 영역에 입사하기 쉽고 노이즈의 원인이 된다. 즉 수광 디바이스의 S/N바가 저하될 우려가 있다.
또한 발광 디바이스에서 지문 등의 촬상 대상물에 도달하는 광로에는 굴절률 차를 가지는 계면이 형성된다. 예를 들어 밀봉 수지와 대향 기판의 계면 등이다. 이들 계면에서는 반사광이 생기고, 그 일부가 수광 영역의 주변 영역에 입사함으로써 노이즈의 원인이 된다. 즉 수광 디바이스의 S/N바가 저하될 우려가 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는 상술한 바와 같이, 수광 영역의 주변 영역에서 광전 변환층과 공통 전극 사이에 절연층이 제공되어 있기 때문에, 수광 영역의 주변 영역에 입사한 광으로 인한 캐리어 유발에 기인한 전류를 억제할 수 있다. 따라서 차광층을 제공하여도 입사를 차단하기 어려운, 입사각이 현저히 큰 광의 영향을 억제하여, 수광 디바이스의 해상도 및 S/N비를 높일 수 있다.
즉 본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는 수광 영역의 주변 영역의 캐리어 유발에 기인한 전류를 억제함으로써, 수광 디바이스의 해상도 및 S/N비를 높일 수 있고, 또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 구성에서 차광층을 더 제공함으로써, 해상도 및 S/N비를 더 높일 수 있어, 정밀도가 높고 우수한 수광 디바이스를 실현할 수 있다.
또한 수광 디바이스에서 PS층이 가지는 광전 변환층과 공통 전극 사이에 제공되는 절연층은 수광 디바이스와, 이와 인접한 발광 디바이스에 걸쳐 제공되어도 좋다. 예를 들어 절연층은 수광 디바이스가 가지는 광전 변환층과 공통 전극 사이에 위치하는 영역과, 발광 디바이스가 가지는 발광층과 공통 전극 사이에 위치하는 영역에 제공되어도 좋다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 공통 전극에서 화소 전극과 중첩되는 영역 이외의 영역(주변 영역)과 화소 전극 사이의 전계를 약하게 할 수 있어, 수광 디바이스의 광전 변환층과 발광 디바이스의 발광층 사이에 생길 수 있는 누설 전류(가로 방향 누설 전류, 가로 누설 전류, 또는 래터럴(lateral) 누설 전류라고 부르는 경우가 있음)를 저감할 수 있는 경우가 있다.
또한 절연층은 인접된 수광 디바이스에 걸쳐 제공되어도 좋다. 예를 들어 인접된 2개의 수광 디바이스(여기서는 제 1 수광 디바이스와 제 2 수광 디바이스로 함)에서, 절연층은 제 1 수광 디바이스가 가지는 광전 변환층과 공통 전극 사이에 위치하는 영역과, 제 2 수광 디바이스가 가지는 광전 변환층과 공통 전극 사이에 위치하는 영역을 가져도 좋다. 이와 같은 구성에서 예를 들어 인접된 수광 디바이스 사이에 생길 수 있는 누설 전류를 저감할 수 있는 경우가 있다.
또한 절연층은 인접된 발광 디바이스에 걸쳐 제공되어도 좋다. 예를 들어 인접된 2개의 발광 디바이스(여기서는 제 1 발광 디바이스와 제 2 발광 디바이스로 함)에서, 절연층은 제 1 발광 디바이스가 가지는 발광층과 공통 전극 사이에 위치하는 영역과, 제 2 발광 디바이스가 가지는 발광층과 공통 전극 사이에 위치하는 영역을 가져도 좋다. 이와 같은 구성에서, 예를 들어 인접된 발광 디바이스 사이에 생기는 누설 전류를 저감할 수 있는 경우가 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는 상술한 바와 같이 수광 디바이스의 해상도 및 감도를 높일 수 있다. 따라서 수광 디바이스의 면적을 작게 하여 화소의 면적을 작게 할 수 있는 경우가 있다. 예를 들어 400ppi 이상의 고정세의 표시 장치에서도 화소 각각에 수광 디바이스를 제공할 수 있다.
수광 디바이스에서 광전 변환층과 공통 전극 사이에 제공되는 절연층은 광전 변환층보다 위쪽에 위치하는 기능층(예를 들어 캐리어 차단층, 캐리어 수송층, 또는 캐리어 주입층, 더 구체적으로는 정공 차단층, 전자 수송층, 또는 전자 주입층 등) 위에 형성되는 것이 바람직하다. 광전 변환층보다 위쪽에 위치하는 기능층이 광전 변환층과 절연층 사이에 배치됨으로써, 절연층의 가공으로 인한 광전 변환층에 대한 대미지를 저감하여 신뢰성이 높은 수광 디바이스를 제공할 수 있다. 구체적으로는, PS층의 일부로서 광전 변환층 위에 상기 기능층을 가지는 선 형상의 층을 형성한 후, 상기 섬 형상의 층 위에 절연층을 형성하면 좋다.
또한 섬 형상으로 형성된 PS층의 일부와 공통 전극 사이에 공통층이 제공되는 경우에는, 섬 형상으로 형성된 PS층의 일부 위에 절연층을 제공하고, 상기 PS층의 일부 위 및 상기 절연층 위에 공통층을 제공하고, 상기 공통층 위에 공통 전극을 제공하는 구성으로 하면 좋다.
발광 디바이스가 가지는 발광층과, 수광 디바이스가 가지는 광전 변환층은 개별적으로 도포하는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 따라서 발광 디바이스가 가지는 발광층과, 수광 디바이스가 가지는 광전 변환층은 각각 섬 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.
발광 파장이 다른 발광 디바이스(예를 들어 청색(B), 녹색(G), 및 적색(R))마다 발광층을 따로따로 형성하거나 발광층을 개별적으로 도포하는 구조를 SBS(Side By Side) 구조라고 부르는 경우가 있다. SBS 구조는 발광 디바이스마다 재료 및 구성을 최적화할 수 있기 때문에, 재료 및 구성의 선택의 자유도가 높아져, 휘도 및 신뢰성을 향상시키기 쉬워진다.
발광색이 각각 다른 복수의 발광 디바이스를 가지는 표시 장치를 제작하는 경우, 발광색이 다른 발광층을 각각 섬 형상으로 형성한다.
같은 색을 나타내는 발광 디바이스는 발광층을 개별적으로 도포하지 않고 제공할 수 있다. 따라서 발광 파장이 같은 발광 디바이스에서는 각 발광 디바이스마다 발광층을 섬 형상으로 형성하지 않아도 되고, 복수의 발광 디바이스에 걸쳐 섬 형상의 발광층을 사용하여도 좋다. 또는 각 발광 디바이스에서 발광층을 섬 형상으로 형성하여도 좋다.
또한 발광 디바이스는 백색 발광을 색 변환층 및 착색층(컬러 필터라고도 함) 중 한쪽 또는 양쪽을 투과시켜 원하는 색을 얻는 구성으로 하여도 좋다. 백색 발광의 발광 디바이스를 적용하는 경우에는, 상이한 색에 대응하는 발광 디바이스에서도 발광층을 공통적으로 제공할 수 있기 때문에, 발광층을 개별적으로 도포하지 않고, 하나의 섬 형상의 발광층을 복수의 발광 디바이스에 걸쳐 사용하는 구성으로 하여도 좋다.
또한 본 명세서 등에서 섬 형상이란 동일 공정으로 형성된 동일 재료를 사용한 2개 이상의 층이 물리적으로 분리된 상태를 나타낸다. 예를 들어 섬 형상의 발광층이란 상기 발광층과, 이와 인접한 발광층이 물리적으로 분리된 상태인 것을 나타낸다.
섬 형상의 발광층 및 섬 형상의 광전 변환층은 예를 들어 메탈 마스크(섀도 마스크라고도 함)를 사용한 진공 증착법에 의하여 형성할 수 있다.
또는 섬 형상의 발광층 및 섬 형상의 광전 변환층은 예를 들어 포토리소그래피법을 사용하여 발광층(광전 변환층)을 가공하여 형성할 수 있다. 상기 구조의 경우, 발광층(광전 변환층)의 직상에서 가공을 하면 발광층(광전 변환층)이 대미지를 받아 표시 장치의 신뢰성이 현저히 손상되는 경우가 있다. 그러므로 발광층(광전 변환층)보다 위쪽에 위치하는 기능층(예를 들어 캐리어 차단층, 캐리어 수송층, 또는 캐리어 주입층, 더 구체적으로는 정공 차단층, 전자 수송층, 또는 전자 주입층 등) 위에 마스크층 등을 형성하고, 발광층(광전 변환층)을 섬 형상으로 가공하는 방법을 사용함으로써, 발광층(광전 변환층)에 대한 대미지를 저감하여, 신뢰성이 높은 표시 장치를 제공할 수 있다. 또한 여기서 사용하는 마스크층의 일부를 그대로 잔존시키고, 광전 변환층과 공통 전극 사이를 절연시키는 기능을 가지는 절연층으로서 사용하여도 좋다.
이하에서 발광 디바이스와 수광 디바이스에 공통되는 사항에 대하여 설명할 때, 발광 디바이스(수광 디바이스)라고 기재하는 경우가 있다. 마찬가지로, EL층과 PS층에 공통되는 사항에 대하여 설명할 때, EL층(PS층)이라고 기재하는 경우가 있다. 마찬가지로, 발광층과 광전 변환층에 공통되는 사항에 대하여 설명할 때, 발광층(광전 변환층)이라고 기재하는 경우가 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치의 제작 방법에서는 광전 변환층을 포함하는층(PS층 또는 PS층의 일부)을 섬 형상으로 형성한 후, 절연막을 형성하는 것이 바람직하다. 그리고 절연막 위에 포토리소그래피법에 의하여 레지스트 마스크를 형성하고, 레지스트 마스크를 사용하여 절연막을 가공함으로써, PS층 위 또는 PS층의 일부 위에 섬 형상의 절연층 또는 격자상의 절연층을 형성하는 것이 바람직하다. 포토리소그래피법은 피형성면에 형성된 패턴과의 위치 맞춤 정밀도가 매우 높기 때문에, 고정세의 표시 장치에 적합하게 사용할 수 있다.
또는 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 제작 방법에서는, 광전 변환층을 포함하는 층(PS층 또는 PS층의 일부)을 섬 형상으로 형성한 후, PS층 위 또는 PS층의 일부 위에 FMM을 사용하여 섬 형상의 절연층을 형성하는 것이 바람직하다. FMM을 사용함으로써, 에칭의 공정을 거치지 않고 간편하게 섬 형상의 절연층을 형성할 수 있기 때문에, 에칭 공정으로 인한 광전 변환층에 대한 대미지가 없고, 표시 장치의 신뢰성을 높일 수 있다.
PS층 또는 PS층의 일부를 섬 형상으로 형성할 때에는 포토리소그래피법을 사용하여도 좋고, FMM을 사용하여도 좋다.
또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 제작 방법에서, EL층 또는 EL층의 일부는 섬 형상으로 형성되는 것이 바람직하고, 섬 형상으로 형성할 때에는 포토리소그래피법을 사용하여도 좋고, FMM을 사용하여도 좋다.
EL층(PS층)은 각각 적어도 발광층(광전 변환층)을 포함하고, 바람직하게는 복수의 층으로 이루어진다. 구체적으로는 발광층(광전 변환층) 위에 하나 이상의 층을 가지는 것이 바람직하다. 예를 들어 EL층(PS층)은 발광층(광전 변환층)과 발광층(광전 변환층) 위의 캐리어 차단층(정공 차단층 및 전자 차단층) 또는 캐리어 수송층(전자 수송층 및 정공 수송층)을 가지는 것이 바람직하다.
또한 각각 다른 색을 발하는 발광 디바이스 및 수광 디바이스에서, EL층 및 PS층을 구성하는 모든 층을 따로따로 형성할 필요는 없고, 일부의 층은 동일 공정으로 성막할 수 있다. 여기서 EL층(PS층)이 가지는 층으로서는 발광층(광전 변환층), 캐리어 주입층(정공 주입층 및 전자 주입층), 캐리어 수송층(정공 수송층 및 전자 수송층), 및 캐리어 차단층(정공 차단층 및 전자 차단층) 등을 들 수 있다. 예를 들어 EL층(PS층)을 구성하는 일부의 층을 색마다 섬 형상으로 형성한 후, EL층(PS층)을 구성하는 나머지 층과, 공통 전극(상부 전극이라고도 할 수 있음)을 각 색에 공통적으로(하나의 막으로서) 형성한다. 예를 들어 캐리어 주입층과 공통 전극을 각 색에 공통적으로 형성할 수 있다.
[표시 장치의 구성예 1]
도 1 내지 도 11에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 나타내었다. 또한 도 1 내지 도 11에 기재된 구성은 예를 들어 촬상 기능을 가진다. 따라서 도 1 내지 도 11에 나타낸 구성을 촬상 장치라고 부르는 경우가 있다. 또한 도 1 내지 도 11에 기재된 구성은 예를 들어 화소 회로를 가지고, 이들 회로는 예를 들어 트랜지스터 등의 반도체 디바이스를 가진다. 또한 도 1 내지 도 11에 기재된 구성은 예를 들어 표시부가 가지는 표시 디바이스를 구동하는 기능을 가지는 회로, 및 표시부가 가지는 수광 디바이스를 구동하는 기능을 가지는 회로 중 하나 이상을 가지고, 이들 회로는 예를 들어 트랜지스터 등의 반도체 디바이스를 가진다. 따라서 도 1 내지 도 11에 나타낸 구성을 반도체 장치라고 부르는 경우가 있다.
도 1의 (A)에 표시 장치(100)의 상면도를 나타내었다. 표시 장치(100)는 복수의 화소(110)가 배치된 표시부와, 표시부의 외측의 접속부(140)를 가진다. 표시부에는 복수의 부화소가 매트릭스상으로 배치되어 있다. 도 1의 (A)에서는 4행 4 열의 부화소를 나타내었고, 이들로 2행 2열의 화소가 구성된다. 접속부(140)는 캐소드 콘택트부라고 부를 수도 있다. 표시부는 복수의 화소로 구성된다. 따라서 표시부는 화소부라고 불리는 경우가 있다.
도 1의 (A)에 나타낸 화소(110)에는 매트릭스 배열이 적용되어 있다. 도 1의 (A)에 나타낸 화소(110)는 4개의 부화소(110a, 110b, 110c, 110d)로 구성된다. 부화소(110a, 110b, 110c)는 각각 다른 색의 광(광(Lem_a), 광(Lem_b), 광(Lem_c))을 발하는 발광 디바이스를 가지고, 부화소(110d)는 광(Lin)을 검출하는 수광 디바이스를 가진다. 부화소(110a, 110b, 110c)로서는 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 3색의 부화소, 황색(Y), 시안(C), 및 마젠타(M)의 3색의 부화소 등을 들 수 있다. 또한 부화소의 종류는 4종류에 한정되지 않고, 5종류 이상으로 하여도 좋다. 5개의 부화소로서는 R, G, B, 백색(W), 광 센서(PS)의 5종류의 부화소, R, G, B, Y, PS의 5종류의 부화소, 및 R, G, B, 적외광(IR), PS의 5종류의 부화소 등을 들 수 있다.
본 명세서 등에서, 행 방향을 X 방향, 열 방향을 Y 방향이라고 하는 경우가 있다. X 방향과 Y 방향은 교차되고, 예를 들어 수직으로 교차된다(도 1의 (A) 참조).
도 1의 (A)에서는 부화소(110a) 및 부화소(110b)가 같은 행에 번갈아 배치되고, 부화소(110c) 및 부화소(110d)가 부화소(110a) 및 부화소(110b)와 다른 행에 번갈아 배치되어 있는 예를 나타내었다. 또한 도 1의 (A)에서는 수광 디바이스를 가지는 부화소(110d)를 모든 화소에 제공하였지만, 이에 한정되지 않고, 부화소(110d)가 일부의 화소에 제공되는 구성으로 하여도 좋다.
도 1의 (A)에서는 상면에서 보았을 때 접속부(140)가 표시부의 아래쪽에 위치하는 예를 나타내었지만, 이에 특별히 한정되지 않는다. 접속부(140)는 상면에서 보았을 때 표시부의 위쪽, 오른쪽, 왼쪽, 아래쪽 중 적어도 하나에 제공되면 좋고, 표시부의 4변을 둘러싸도록 제공되어도 좋다. 접속부(140)의 상면 형상으로서는, 띠 형상, L자 형상, U자 형상, 또는 테두리 형상 등으로 할 수 있다. 또한 접속부(140)는 하나이어도 좋고 복수이어도 좋다.
도 1의 (B)에는 도 1의 (A)에서의 일점쇄선 X1-X2를 따르는 단면도를 나타내었다.
도 2의 (A)는 표시 장치(100)의 구성 요소의 일부를 나타낸 상면도이고, 자세한 사항에 대해서는 후술한다. 또한 도 2의 (B)에는 도 1의 (B)에서 수광 디바이스(150) 및 그 주변의 확대도이다.
표시 장치(100)에서는 기판(101)의 상부에 트랜지스터를 포함하는 층이 제공되고, 트랜지스터를 포함하는 층 위에 절연층(255a, 255b, 255c)이 제공되고, 절연층(255a, 255b, 255c) 위에 발광 디바이스(130a, 130b, 130c) 및 수광 디바이스(150)가 제공되고, 이들 발광 디바이스 및 수광 디바이스를 덮도록 보호층(131)이 제공되어 있다. 부화소(110a)에는 예를 들어 발광 디바이스(130a)가 제공되고, 부화소(110b)에는 예를 들어 발광 디바이스(130b)가 제공되고, 부화소(110c)에는 예를 들어 발광 디바이스(130c)가 제공되고, 부화소(110d)에는 예를 들어 수광 디바이스(150)가 제공된다.
또한 발광 디바이스(130a, 130b, 130c) 및 수광 디바이스(150)가 가지는 화소 전극(후술하는 화소 전극(111a, 111b, 111c, 및 111d))의 상면 단부는 각각 절연층(127)으로 덮여 있다. 절연층(127)은 격벽(둑, 뱅크, 스페이서라고도 함)으로서 기능한다. 또한 표시 장치(100)는 절연층(118)을 가지고, 절연층(118)은 수광 디바이스(150)가 가지는 섬 형상의 층(후술하는 층(113d))과, 공통 전극(후술하는 공통 전극(115)) 사이 등에 제공된다. 또한 이하에서 발광 디바이스(130a, 130b, 130c)를 통틀어 발광 디바이스(130)라고 하는 경우가 있다.
또한 도 1의 (B)에 나타낸 바와 같이, 표시 장치(100)에서는 보호층(131) 위에 접착층(107)과 기판(102)이 제공되어 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 발광 디바이스가 형성된 기판과는 반대 방향으로 광을 사출하는 상면 사출형(톱 이미션형), 발광 디바이스가 형성된 기판 측으로 광을 사출하는 하면 사출형(보텀 이미션형), 및 양면으로 광을 사출하는 양면 사출형(듀얼 이미션형) 중 어느 것이어도 좋다.
기판(101) 상부의 트랜지스터를 포함하는 층에는 예를 들어 기판에 복수의 트랜지스터가 제공되고, 이들 트랜지스터를 덮도록 절연층이 제공된 적층 구조를 적용할 수 있다. 트랜지스터 위의 절연층은 단층 구조이어도 좋고, 적층 구조이어도 좋다. 도 1의 (B) 등에서는 트랜지스터 위의 절연층 중 절연층(255a), 절연층(255a) 위의 절연층(255b), 및 절연층(255b) 위의 절연층(255c)을 나타내었다. 이들 절연층은 인접된 발광 디바이스 사이에 오목부를 가져도 좋다.
절연층(255a), 절연층(255b), 및 절연층(255c)으로서는 각각 산화 절연막, 질화 절연막, 산화질화 절연막, 및 질화산화 절연막 등의 각종 무기 절연막을 적합하게 사용할 수 있다. 절연층(255a) 및 절연층(255c)으로서는 각각 산화 실리콘막, 산화질화 실리콘막, 산화 알루미늄막 등의 산화 절연막 또는 산화질화 절연막을 사용하는 것이 바람직하다. 절연층(255b)으로서는, 질화 실리콘막, 질화산화 실리콘막 등의 질화 절연막 또는 질화산화 절연막을 사용하는 것이 바람직하다. 더 구체적으로는, 절연층(255a) 및 절연층(255c)으로서 산화 실리콘막을 사용하고, 절연층(255b)으로서 질화 실리콘막을 사용하는 것이 바람직하다. 절연층(255b)은 에칭 보호막으로서의 기능을 가지는 것이 바람직하다.
또한 본 명세서 등에서, 산화질화물이란 그 조성으로서 질소보다 산소의 함유량이 많은 재료를 가리키고, 질화산화물이란 그 조성으로서 산소보다 질소의 함유량이 많은 재료를 가리킨다. 예를 들어, 산화질화 실리콘이라고 기재한 경우에는 그 조성으로서 질소보다 산소의 함유량이 많은 재료를 가리키고, 질화산화 실리콘이라고 기재한 경우에는 그 조성으로서 산소보다 질소의 함유량이 많은 재료를 가리킨다.
기판(101) 상부의 트랜지스터를 포함하는 층의 구성예에 대해서는 실시형태 4 및 실시형태 5에서 후술한다.
발광 디바이스(130a, 130b, 130c)는 각각 다른 색의 광을 발한다. 발광 디바이스(130a, 130b, 130c)는 예를 들어 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 3색의 광을 발하는 조합인 것이 바람직하다.
발광 디바이스(130a, 130b, 130c)로서는 OLED(Organic Light Emitting Diode) 또는 QLED(Quantum-dot Light Emitting Diode) 등의 발광 디바이스를 사용하는 것이 바람직하다. 발광 디바이스가 가지는 발광 물질로서는 예를 들어 형광을 발하는 물질(형광 재료), 인광을 발하는 물질(인광 재료), 열 활성화 지연 형광을 나타내는 물질(열 활성화 지연 형광(Thermally activated delayed fluorescence: TADF) 재료), 및 무기 화합물(퀀텀닷(quantum dot) 재료 등) 등이 있다. 또한 TADF 재료로서는 단일항 여기 상태와 삼중항 여기 상태 사이가 열평형 상태에 있는 재료를 사용하여도 좋다. 이와 같은 TADF 재료는 발광 수명(여기 수명)이 짧기 때문에, 발광 디바이스의 고휘도 영역에서의 효율 저하를 억제할 수 있다. 또한 발광 디바이스로서 마이크로 LED(Light Emitting Diode) 등의 LED를 사용할 수도 있다
발광 디바이스의 구성 및 재료에 대해서는 실시형태 6을 참조할 수 있다.
수광 디바이스(150)로서는, 예를 들어 pn형 또는 pin형 포토다이오드를 사용할 수 있다. 수광 디바이스(150)는 수광 디바이스(150)에 입사하는 광을 검출하고 전하를 발생시키는 광전 변환 디바이스(광전 변환 소자라고도 함)로서 기능한다. 광전 변환 디바이스는 입사하는 광량에 따라 발생하는 전하량이 결정된다.
수광 디바이스는 가시광 및 적외광 중 한쪽 또는 양쪽을 검출할 수 있다. 가시광을 검출하는 경우, 예를 들어 청색, 자색, 청자색, 녹색, 황록색, 황색, 주황색, 적색 등의 색 중 하나 또는 복수를 검출할 수 있다. 적외광을 검출하는 경우, 어두운 곳에서도 대상물을 검출할 수 있어 바람직하다.
특히 수광 디바이스(150)로서, 유기 화합물을 포함하는 층을 가지는 유기 포토다이오드를 사용하는 것이 바람직하다. 유기 포토다이오드는 박형화, 경량화, 및 대면적화가 용이하고, 형상 및 디자인의 자유도가 높으므로, 다양한 장치에 적용할 수 있다.
여기서 본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는 수광 디바이스와 발광 디바이스가 공통적으로 가지는 층(수광 디바이스와 발광 디바이스가 공유하는 하나의 층이라고도 할 수 있음)이 존재하는 경우가 있다. 이와 같은 층은 발광 디바이스에서의 기능과 수광 디바이스에서의 기능이 상이한 경우가 있다. 본 명세서에서, 구성 요소의 명칭은 발광 디바이스에서의 기능에 기초하는 경우가 있다. 예를 들어 정공 주입층은 발광 디바이스에서 정공 주입층으로서 기능하고, 수광 디바이스에서 정공 수송층으로서 기능한다. 마찬가지로, 전자 주입층은 발광 디바이스에서 전자 주입층으로서 기능하고, 수광 디바이스에서 전자 수송층으로서 기능한다. 또한 수광 디바이스와 발광 디바이스가 공통적으로 포함하는 층은 발광 디바이스에서의 기능과 수광 디바이스에서의 기능이 서로 같은 경우도 있다. 예를 들어 정공 수송층은 발광 디바이스 및 수광 디바이스 중 어느 쪽에서도 정공 수송층으로서 기능하고, 전자 수송층은 발광 디바이스 및 수광 디바이스 중 어느 쪽에서도 전자 수송층으로서 기능한다.
본 발명의 일 형태에서는, 발광 디바이스로서 유기 EL 디바이스를 사용하고, 수광 디바이스로서 유기 포토다이오드를 사용한다. 유기 EL 디바이스 및 유기 포토다이오드는 동일한 기판에 형성할 수 있다. 따라서 유기 EL 디바이스를 사용한 표시 장치에 유기 포토다이오드를 내장시킬 수 있다.
화소 전극과 공통 전극 사이에 역바이어스를 인가하여 수광 디바이스를 구동함으로써, 수광 디바이스에 입사하는 광을 검출하고, 전하를 발생시켜 전류로서 추출할 수 있다.
수광 디바이스의 구성 및 재료에 대해서는 실시형태 6을 참조할 수 있다.
여기서 도 4의 (A)에 나타낸 모식도를 사용하여 발광 디바이스(130R), 발광 디바이스(130G), 발광 디바이스(130B), 및 수광 디바이스(150)를 가지는 표시 장치(100)의 기능에 대하여 설명한다. 여기서 발광 디바이스(130R)의 발광은 적색(R)이고, 발광 디바이스(130G)의 발광은 녹색(G)이고, 발광 디바이스(130B)의 발광은 청색(B)이다. 또한 발광 디바이스(130R), 발광 디바이스(130G), 및 발광 디바이스(130B)는 각각 도 1의 (B) 등에 나타낸 발광 디바이스(130a), 발광 디바이스(130b), 및 발광 디바이스(130c) 중 어느 것에 대응한다.
도 4의 (A)에는 기판(102)의 표면에 손가락(190)이 접촉된 상태를 나타내었다. 발광 디바이스(130)가 발하는 광의 일부(예를 들어 발광 디바이스(130G)가 발하는 광)는 기판(102)과 손가락(190)의 접촉부에서 반사된다. 그리고 반사광의 일부가 수광 디바이스(150)에 입사함으로써, 손가락(190)이 기판(102)에 접촉된 것을 센싱할 수 있다. 이와 같이 하여 표시 장치(100)는 손가락(190)의 지문을 검출하고, 개인 인증을 수행할 수 있다.
여기서 기판(102)에 손가락(190)이 접촉된 상태에서의 접촉부의 확대도를 도 4의 (C)에 모식적으로 나타내었다. 또한 도 4의 (C)에는 번갈아 배열한 발광 디바이스(130)와 수광 디바이스(150)를 나타내었다.
손가락(190)에는 오목부 및 볼록부에 의하여 지문이 형성되어 있다. 그러므로 도 4의 (C)에 나타낸 바와 같이 지문의 볼록부가 기판(102)에 접촉된다.
어떤 표면, 계면 등에서 반사되는 광에는 정반사와 확산 반사가 있다. 정반사광은 입사각과 반사각이 일치하는 지향성이 높은 광이고, 확산 반사광은 강도의 각도 의존성이 낮은 지향성이 낮은 광이다. 손가락(190)의 표면에 반사되는 광은 정반사와 확산 반사 중 확산 반사의 성분이 지배적이다. 한편 기판(102)과 대기의 계면에서 반사되는 광은 정반사의 성분이 지배적이다.
손가락(190)과 기판(102)의 접촉면 또는 비접촉면에서 반사되고, 이들의 직하에 위치하는 수광 디바이스(150)에 입사하는 광의 강도는 정반사광과 확산 반사광을 합한 것이다. 상술한 바와 같이, 손가락(190)의 오목부에서는 기판(102)과 손가락(190)이 접촉하지 않기 때문에 정반사광(실선 화살표로 나타냄)이 지배적이고, 볼록부에서는 이들이 접촉되기 때문에 손가락(190)으로부터의 확산 반사광(파선 화살표로 나타냄)이 지배적이다. 따라서 오목부의 직하에 위치하는 수광 디바이스(150)에서 수광하는 광의 강도는 볼록부의 직하에 위치하는 수광 디바이스(150)보다 높게 된다. 이에 의하여 손가락(190)의 지문을 촬상할 수 있다.
수광 디바이스(150)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 디바이스(150)의 배열 간격을 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.
표시 장치(100)로 촬상한 지문의 화상의 예를 도 4의 (D)에 나타내었다. 도 4의 (D)에서는 촬상 범위(193) 내에 손가락(190)의 윤곽을 파선으로 나타내고, 접촉부(191)의 윤곽을 일점쇄선으로 나타내었다. 접촉부(191) 내에서, 수광 디바이스(150)에 입사하는 광량의 차이에 의하여 명암비가 높은 지문(192)을 촬상할 수 있다.
또한 도 4의 (A)에서는 손가락(190)이 기판(102)에 접촉되는 예를 나타내었지만, 반드시 손가락(190)이 기판(102)에 접촉될 필요는 없다. 예를 들어 도 4의 (B)에 나타낸 바와 같이, 손가락(190)과 기판(102)이 떨어진 상태에서 센싱을 할 수 있는 경우도 있다. 다만 이때 손가락(190)과 기판(102)의 거리가 비교적 가까운 것이 바람직하고, 이 상태를 호버 터치라고 부르는 경우가 있다.
본 명세서 등에서 호버 터치란 예를 들어 표시 장치에 대상(손가락(190))이 접촉되지 않아도 대상(손가락(190))을 검출할 수 있는 상태를 가리킨다. 예를 들어 표시 장치와 대상(손가락(190)) 사이의 거리가 0.1mm 이상 300mm 이하, 바람직하게는 3mm 이상 50mm 이하인 범위에서 표시 장치가 대상(손가락(190))을 검출할 수 있는 구성인 것이 바람직하다. 상기 구성으로 함으로써, 표시 장치에 대상(손가락(190))이 직접 접촉되지 않아도 조작을 할 수 있고, 바꿔 말하면 비접촉(터치리스)으로 표시 장치를 조작할 수 있다. 상기 구성으로 함으로써 표시 장치에 오염이 부착되거나 흠이 생길 위험성을 저감하거나, 대상(손가락(190))이 표시 장치에 부착될 수 있는 오염(예를 들어 먼지 또는 바이러스 등)에 직접 접촉되지 않고 표시 장치를 조작할 수 있다.
발광 디바이스는 한 쌍의 전극 사이에 EL층을 가진다. EL층은 적어도 발광층을 가진다. 본 명세서 등에서는 한 쌍의 전극 중 한쪽을 화소 전극이라고 기재하고, 다른 쪽을 공통 전극이라고 기재하는 경우가 있다. 또한 마찬가지로 수광 디바이스는 한 쌍의 전극 사이에 PS층을 가진다. PS층은 적어도 광전 변환층을 가진다.
발광 디바이스 및 수광 디바이스가 가지는 한 쌍의 전극 중 한쪽은 양극으로서 기능하고, 다른 쪽은 음극으로서 기능한다. 이하에서는 화소 전극이 양극으로서 기능하고, 공통 전극이 음극으로서 기능하는 경우를 예로 들어 설명하는 경우가 있다. 또한 화소 전극 및 공통 전극의 구성 및 재료의 자세한 사항에 대해서는 실시형태 6을 참조할 수 있다.
발광 디바이스(130a)는 절연층(255c) 위의 화소 전극(111a)과, 화소 전극(111a) 위의 섬 형상의 층(113a)과, 섬 형상의 층(113a) 위의 공통층(114)과, 공통층(114) 위의 공통 전극(115)을 가진다. 발광 디바이스(130a)에서, 층(113a) 및 공통층(114)을 통틀어 EL층이라고 부를 수 있다.
발광 디바이스(130b)는 절연층(255c) 위의 화소 전극(111b)과, 화소 전극(111b) 위의 섬 형상의 층(113b)과, 섬 형상의 층(113b) 위의 공통층(114)과, 공통층(114) 위의 공통 전극(115)을 가진다. 발광 디바이스(130b)에서 층(113b) 및 공통층(114)을 통틀어 EL층이라고 부를 수 있다.
발광 디바이스(130c)는 절연층(255c) 위의 화소 전극(111c)과, 화소 전극(111c) 위의 섬 형상의 층(113c)과, 섬 형상의 층(113c) 위의 공통층(114)과, 공통층(114) 위의 공통 전극(115)을 가진다. 발광 디바이스(130c)에서 층(113c) 및 공통층(114)을 통틀어 EL층이라고 부를 수 있다.
본 실시형태의 발광 디바이스의 구성은 특별히 한정되지 않고, 싱글 구조이어도 탠덤 구조이어도 좋다.
수광 디바이스(150)는 절연층(255c) 위의 화소 전극(111d)과, 화소 전극(111d) 위의 섬 형상의 층(113d)과, 섬 형상의 층(113d) 위의 공통층(114)과, 공통층(114) 위의 공통 전극(115)을 가진다. 수광 디바이스(150)에서, 층(113d) 및 공통층(114)을 통틀어 PS층이라고 부를 수 있다.
화소 전극(111a), 화소 전극(111b), 화소 전극(111c), 및 화소 전극(111d)의 상면 단부는 절연층(127)으로 덮여 있다. 절연층(127)은 유기 재료를 가지는 층 또는 무기 재료를 가지는 절연층으로 할 수 있다. 절연층(127)은 무기 재료를 가지는 절연층과 유기 재료를 가지는 절연층의 적층 구조로 하여도 좋다. 절연층(127)을 제공함으로써, 화소 전극(111a), 화소 전극(111b), 화소 전극(111c), 및 화소 전극(111d)과, 공통층(114) 및 공통 전극(115)이 접하여, 발광 디바이스 및 수광 디바이스가 단락되는 것을 억제할 수 있다.
또한 화소 전극(111a), 화소 전극(111b), 화소 전극(111c), 및 화소 전극(111d) 각각의 단부는 테이퍼 형상을 가지는 것이 바람직하다. 이들 화소 전극의 단부가 테이퍼 형상을 가지는 경우, 화소 전극의 측면을 따라 제공되는 EL층 및 PS층도 테이퍼 형상을 가진다. 화소 전극의 측면을 테이퍼 형상으로 함으로써, 화소 전극의 측면을 따라 제공되는 EL층 및 PS층의 피복성을 높일 수 있다. 또한 화소 전극의 측면을 테이퍼 형상으로 함으로써, 제작 공정 중에 생기는 이물(예를 들어 먼지 또는 파티클 등이라고도 함)을 세정 등의 처리에 의하여 제거하기 쉬워져 바람직하다.
또한 본 명세서 등에서 테이퍼 형상이란, 구조의 측면의 적어도 일부가 기판면에 대하여 경사져 제공된 형상을 가리킨다. 예를 들어 경사진 측면과 기판면이 이루는 각(테이퍼 각이라고도 함)이 90° 미만인 영역을 가지는 것이 바람직하다. 또한 구조의 측면 및 기판면은 반드시 완전히 평탄할 필요는 없고, 미세한 곡률을 가지는 실질적인 평면 형상, 또는 미세한 요철을 가지는 실질적인 평면 형상이어도 좋다.
표시 장치(100)는 층(113d) 위의 절연층(118)을 가진다. 절연층(118)은 층(113d)과 공통 전극(115) 사이에 끼워지는 영역을 가진다. 절연층(118)은 층(113d)에서 절연층(118)과 중첩되는 영역과, 공통 전극(115)에서 절연층(118)과 중첩되는 영역 사이를 절연시키는 기능을 가진다.
또한 도 1의 (B)에서 표시 장치(100)는 층(113a) 위, 층(113b) 위, 및 층(113c) 위의 절연층(118)을 가진다. 절연층(118)은 층(113a)과 공통 전극(115) 사이에 끼워지는 영역과, 층(113b)과 공통 전극(115) 사이에 끼워지는 영역과, 층(113c)과 공통 전극(115) 사이에 끼워지는 영역을 가진다.
절연층(118)은 층(113d)의 일부를 덮도록 제공된다. 또한 도 1의 (B)에서 절연층(118)은 층(113a)의 일부, 층(113b)의 일부, 및 층(113c)의 일부를 덮도록 제공된다. 절연층(118)은 층(113a)의 일부, 층(113b)의 일부, 층(113c)의 일부, 및 층(113d)의 일부를 덮는 영역에서 각각의 상면에 접하는 것이 바람직하다.
공통층(114)은 층(113d)과 공통 전극(115) 사이에 끼워지는 영역을 가진다. 또한 도 1의 (B)에서 공통층(114)은 층(113a)과 공통 전극(115) 사이에 끼워지는 영역, 층(113b)과 공통 전극(115) 사이에 끼워지는 영역, 및 층(113c)과 공통 전극(115) 사이에 끼워지는 영역을 가진다.
층(113a), 층(113b), 층(113c), 및 층(113d) 각각에서, 절연층(118)으로 덮이지 않는 영역에서는 각각의 상면은 공통층(114)에 접하는 것이 바람직하고, 공통층(114)을 제공하지 않는 구성에서는 각각의 상면은 공통 전극(115)에 접하는 것이 바람직하다.
공통층(114)은 절연층(118)을 덮도록 제공된다. 공통층(114)은 절연층(118)의 상면에 접하는 것이 바람직하고, 공통층(114)을 제공하지 않는 구성에서는 공통 전극(115)은 절연층(118)의 상면에 접하는 것이 바람직하다.
도 1의 (B) 등에서는 절연층(118)의 단면을 복수로 나타내었지만, 표시 장치(100)를 상면에서 보았을 때, 절연층(118)은 모두 하나의 층이다. 즉 표시 장치(100)는 예를 들어 하나의 절연층(118)을 가지는 구성으로 할 수 있다. 또한 표시 장치(100)는 서로 분리된 복수의 절연층(118)을 가져도 좋다.
도 2의 (A)는 도 1의 (B)의 구성에 대응하는 상면도이다. 도 2의 (A)에는 도 1의 (A)에 나타낸 2행 2열의 화소 각각이 가지는 화소 전극(화소 전극(111a), 화소 전극(111b), 화소 전극(111c), 및 화소 전극(111d))과, 절연층(118)의 관계를 나타내었다. 절연층(118)은 수광 디바이스(150)와 중첩되는 영역에서는 화소 전극(111d)보다 내측에 개구부를 가진다. 본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는 수광 디바이스에 사용되는 화소 전극(111d)과 중첩되는 영역에서의 절연층(118)의 개구부가 발광 디바이스에 사용되는 화소 전극(111a, 111b, 및 111c)과 중첩되는 영역에서의 절연층(118)의 개구부보다 작은 구성으로 함으로써, 발광 효율이 높고, 또한 수광 시의 S/N비가 높은 표시 장치로 할 수 있다. 또한 도 2의 (B)에 나타낸 단면에서는 절연층(118)은 화소 전극(111d)과 중첩되는 영역에서 절연층(127)의 개구부보다 내측에 위치한다. 절연층(118)은 층(113d)과 공통 전극(115) 사이의 전기적인 도통이 절연되는 막 두께를 가지면 좋고, 예를 들어 1nm 이상 3μm 이하 또는 3nm 이상 1μm 이하이다. 예를 들어 절연층(118)으로서 ALD법을 사용하여 형성한 산화 알루미늄막을 사용하고, 6nm 이상 30nm 이하의 두께로 하면 좋다.
도 2의 (A)에서는 절연층(118)이 화소 전극(111d)과 중첩되는 영역을 가지고, 절연층(118)의 개구부가 화소 전극(111d)에 위치하고, 절연층(118)의 개구부가 화소 전극(111d)의 외주부보다 내측에 위치하는 예를 나타내었지만, 도 3의 (A)에서는 절연층(118)이 화소 전극(111d)과 중첩되지 않고 절연층(118)의 단부가 화소 전극(111d)의 외측에 위치하는 예를 나타내었다.
또한 도 3의 (B)에는 도 3의 (A)에 대응하는 단면도를 나타내었다. 도 3의 (B)에 나타낸 단면도는 절연층(118)이 층(113d)을 덮는 면적이 도 2의 (B)와 다르다. 도 3의 (B)에 나타낸 단면도에서는 절연층(118)이 화소 전극(화소 전극(111a), 화소 전극(111b), 화소 전극(111c), 및 화소 전극(111d))과 중첩되지 않고, 절연층(118)의 단부가 화소 전극(화소 전극(111a), 화소 전극(111b), 화소 전극(111c), 및 화소 전극(111d))보다 외측에 위치한다.
또한 도 2의 (A)에서는 화소 전극(111a), 화소 전극(111b), 화소 전극(111c), 및 화소 전극(111d)이 직사각형의 상면 형상을 가지는 예를 나타내었지만, 상면 형상은 직사각형에는 한정되지 않고, 다각형, 원형, 타원형, 주변이 곡선과 직선을 가지는 형상 등을 적용할 수 있다. 또한 화소 전극(화소 전극(111a), 화소 전극(111b), 화소 전극(111c), 및 화소 전극(111d))의 일부가 부화소의 외측으로 연장되어도 좋다. 예를 들어 화소 전극이 인접하는 부화소와 중첩되는 구성으로 하여도 좋다.
본 실시형태에서는 발광 디바이스가 가지는 EL층 중 발광 디바이스마다 섬 형상으로 제공된 층을 층(113a), 층(113b), 및 층(113c)이라고 기재한다. 또한 수광 디바이스가 가지는 PS층 중 수광 디바이스마다 섬 형상으로 제공된 층을 층(113d)이라고 기재한다. 또한 복수의 발광 디바이스 및 수광 디바이스가 공유하는 층을 공통층(114)이라고 기재한다.
층(113a), 층(113b), 및 층(113c)은 적어도 발광층을 가진다. 예를 들어 층(113a)이 적색의 광을 발하는 발광층을 가지고, 층(113b)이 녹색의 광을 발하는 발광층을 가지고, 층(113c)이 청색의 광을 발하는 발광층을 가지는 구성인 것이 바람직하다.
또한 층(113d)은 가시광 또는 적외광의 파장 영역에 감도를 가지는 광전 변환층을 가진다. 층(113d)이 가지는 광전 변환층이 감도를 가지는 파장 영역에는, 층(113a)의 발광의 파장 영역, 층(113b)의 발광의 파장 영역, 및 층(113c)의 발광의 파장 영역 중 하나 이상이 포함되는 구성으로 하는 것이 바람직하다.
또한 층(113a), 층(113b), 층(113c), 및 층(113d)은 각각 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 차단층, 전하 발생층, 전자 차단층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 하나 이상을 가져도 좋다.
예를 들어 층(113a), 층(113b), 층(113c), 및 층(113d)은 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층(층(113d)의 경우에는 광전 변환층), 및 전자 수송층을 가져도 좋다. 또한 정공 수송층과 발광층(층(113d)의 경우에는 광전 변환층) 사이에 전자 차단층을 가져도 좋다. 또한 전자 수송층 위에 전자 주입층을 가져도 좋다.
또한 예를 들어 층(113a), 층(113b), 층(113c), 및 층(113d)은 전자 주입층, 전자 수송층, 발광층(층(113d)의 경우에는 광전 변환층), 및 정공 수송층을 이 순서대로 가져도 좋다. 또한 전자 수송층과 발광층(층(113d)의 경우에는 광전 변환층) 사이에 정공 차단층을 가져도 좋다. 또한 정공 수송층 위에 정공 주입층을 가져도 좋다.
층(113a), 층(113b), 층(113c), 및 층(113d)은 발광층(층(113d)의 경우에는 광전 변환층)과, 발광층(광전 변환층) 위의 캐리어 수송층(전자 수송층 또는 정공 수송층)을 가지는 것이 바람직하다. 층(113a), 층(113b), 층(113c), 및 층(113d)의 표면이 표시 장치의 제작 공정 중에 노출되는 경우에는, 캐리어 수송층을 발광층(광전 변환층) 위에 제공함으로써 발광층(광전 변환층)이 최표면에 노출되는 것을 억제하여, 발광층(광전 변환층)이 받는 대미지를 저감할 수 있다. 이에 의하여 발광 디바이스 및 수광 디바이스의 신뢰성을 높일 수 있다.
또한 층(113a), 층(113b), 및 층(113c)은 예를 들어 제 1 발광 유닛, 전하 발생층, 및 제 2 발광 유닛을 가지는 구성으로 하여도 좋다. 예를 들어 층(113a)이 적색의 광을 발하는 발광 유닛을 2개 이상 가지는 구성이고, 층(113b)이 녹색의 광을 발하는 발광 유닛을 2개 이상 가지는 구성이고, 층(113c)이 청색의 광을 발하는 발광 유닛을 2개 이상 가지는 구성인 것이 바람직하다.
제 2 발광 유닛은 발광층과 발광층 위의 캐리어 수송층(전자 수송층 또는 정공 수송층)을 가지는 것이 바람직하다. 제 2 발광 유닛의 표면이 표시 장치의 제작 공정 중에 노출되는 경우에는 캐리어 수송층을 발광층 위에 제공함으로써, 발광층이 최표면에 노출되는 것을 억제하여, 발광층이 받는 대미지를 저감할 수 있다. 이에 의하여 발광 디바이스의 신뢰성을 높일 수 있다.
절연층(118)으로서는 예를 들어 금속 산화물막, 반도체막, 유기 절연막, 및 무기 절연막 등을 한 종류 또는 복수 종류 사용할 수 있다.
절연층(118)으로서 예를 들어 무기 절연 재료를 가지는 층을 사용할 수 있다. 절연층(118)이 가지는 무기 절연 재료로서 산화물, 질화물, 산화질화물, 및 질화산화물 등을 사용할 수 있다. 절연층(118)이 가지는 산화물로서 산화 하프늄, 산화 알루미늄, 산화 실리콘, 산화 갈륨, 산화 저마늄, 산화 이트륨, 산화 지르코늄, 산화 란타넘, 산화 네오디뮴, 및 산화 탄탈럼 등을 들 수 있다. 절연층(118)이 가지는 질화물로서 질화 실리콘 및 질화 알루미늄 등을 들 수 있다. 절연층(118)이 가지는 산화질화물로서 산화질화 실리콘 및 산화질화 알루미늄 등을 들 수 있다. 절연층(118)이 가지는 질화산화물로서 질화산화 실리콘 및 질화산화 알루미늄 등을 들 수 있다.
절연층(118)으로서 예를 들어 산화 알루미늄, 산화 하프늄, 및 산화 실리콘 등의 무기 절연 재료를 가지는 층을 적합하게 사용할 수 있다.
절연층(118)으로서, 예를 들어 ALD법을 사용하여 산화 알루미늄막을 형성할 수 있다. ALD법을 사용함으로써 하지(특히 EL층 등)에 대한 대미지를 저감할 수 있어 바람직하다.
ALD법으로 산화 알루미늄막을 형성하는 경우에는, 예를 들어 용매와 알루미늄 전구체 화합물을 포함하는 액체(트라이메틸알루미늄(TMA, Al(CH3)3) 등)를 기화시킨 원료 가스와, 산화제로서 H2O의 2종류의 가스를 사용한다. 또한 다른 재료로서는 트리스(다이메틸아마이드)알루미늄, 트라이아이소뷰틸알루미늄, 알루미늄트리스(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵테인다이오네이트) 등이 있다.
또한 예를 들어 절연층(118)은 ALD법보다 성막 속도가 빠른 스퍼터링법, CVD법, 또는 PECVD법을 사용하여 성막하여도 좋다. 이에 의하여 신뢰성이 높은 표시 장치를 높은 생산성으로 제작할 수 있다.
절연층(118)에는 In-Ga-Zn 산화물 등의 금속 산화물을 사용할 수 있다. 절연층(118)으로서 예를 들어 스퍼터링법을 사용하여 In-Ga-Zn 산화물막을 형성할 수 있다. 또한 산화 인듐, In-Zn 산화물, In-Sn 산화물, 인듐 타이타늄 산화물(In-Ti 산화물), 인듐 주석 아연 산화물(In-Sn-Zn 산화물), 인듐 타이타늄 아연 산화물(In-Ti-Zn 산화물), 인듐 갈륨 주석 아연 산화물(In-Ga-Sn-Zn 산화물) 등을 사용할 수 있다. 또는 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물 등을 사용할 수도 있다.
또한 상기 갈륨 대신에 원소 M(M은 알루미늄, 실리콘, 붕소, 이트륨, 구리, 바나듐, 베릴륨, 타이타늄, 철, 니켈, 저마늄, 지르코늄, 몰리브데넘, 란타넘, 세륨, 네오디뮴, 하프늄, 탄탈럼, 텅스텐, 및 마그네슘 등에서 선택된 한 종류 또는 복수 종류)을 사용하여도 좋다. 특히 M은 갈륨, 알루미늄, 및 이트륨 중에서 선택된 1종류 또는 복수 종류로 하는 것이 바람직하다.
또한 예를 들어 절연층(118)을 2층 이상의 적층 구조로 하여도 좋다.
절연층(118)을 2층 이상의 적층 구조로 하는 경우에서, 하나 이상의 층에 금속 산화물막, 반도체막, 유기 절연막, 및 무기 절연막 중 어느 것을 사용하는 경우에는 절연층(118)의 적층 구조 중 하나 이상에 금속막을 사용하여도 좋다.
금속막에는 예를 들어 금, 은, 백금, 마그네슘, 니켈, 텅스텐, 크로뮴, 몰리브데넘, 철, 코발트, 구리, 팔라듐, 타이타늄, 알루미늄, 이트륨, 지르코늄, 및 탄탈럼 등의 금속 재료, 또는 상기 금속 재료를 포함하는 합금 재료를 사용할 수 있다. 특히 알루미늄 또는 은 등의 저융점 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 절연층(118)에 자외광을 차폐할 수 있는 금속 재료를 사용함으로써, EL층에 자외광이 조사되는 것을 억제할 수 있고, EL층의 열화를 억제할 수 있기 때문에 바람직하다.
절연층(118)을 2층 이상의 적층 구조로 하는 경우에는 예를 들어 아래층에 ALD법을 사용하여 형성한 무기 절연막(예를 들어 산화 알루미늄막)을 사용하고, 위층에 스퍼터링법을 사용하여 형성한 무기막(예를 들어 In-Ga-Zn 산화물막, 알루미늄막, 또는 텅스텐막)을 사용한 2층 구성으로 할 수 있다.
공통층(114)은 예를 들어 전자 주입층 또는 정공 주입층을 가진다. 또는 공통층(114)은 전자 수송층과 전자 주입층의 적층을 가져도 좋고, 정공 수송층과 정공 주입층의 적층을 가져도 좋다. 공통층(114)은 발광 디바이스(130a, 130b, 130c)와 수광 디바이스(150)에서 공유되어 있다.
또한 공통 전극(115)은 발광 디바이스(130a, 130b, 130c)와 수광 디바이스(150)에서 공유되어 있다. 도 5의 (A) 및 (B)에 나타낸 바와 같이, 복수의 발광 디바이스가 공유하는 공통 전극(115)은 접속부(140)에 제공된 도전층(123)과 전기적으로 접속된다. 여기서 도 5의 (A) 및 (B)는 도 1의 (A)에서의 일점쇄선Y1-Y2 간의 단면도이다. 도전층(123)에는 화소 전극(111a), 화소 전극(111b), 화소 전극(111c), 및 화소 전극(111d) 등과 같은 재료를 사용하여 같은 공정으로 형성된 도전층을 사용하는 것이 바람직하다.
또한 도 5의 (A)에서는 도전층(123) 위에 공통층(114)이 제공되고, 공통층(114)을 통하여 도전층(123)과 공통 전극(115)이 전기적으로 접속된 예를 나타내었다. 접속부(140)에는 공통층(114)을 제공하지 않아도 된다. 도 5의 (B)에서는 도전층(123)과 공통 전극(115)이 직접 접속되어 있다. 예를 들어 성막 영역을 규정하기 위한 마스크(파인 메탈 마스크와 구별하여 에어리어 마스크 또는 러프 메탈 마스크 등이라고도 함)를 사용함으로써, 공통층(114)과 공통 전극(115)을 각각 다른 영역에 성막할 수 있다.
도 5의 (C)에는 인접한 부화소가 가지는 층(113d)과 층(113c), 층(113d)과 층(113a) 등이 중첩되지 않고 이격되는 예를 나타내었다. 도 5의 (C)에 나타낸 구성에서는 절연층(118)은 층(113d)의 단부를 덮는다.
화소 전극(111a), 화소 전극(111b), 화소 전극(111c), 및 화소 전극(111d)은 각각 발광 디바이스마다 제공되어 있다. 또한 공통층(114) 및 공통 전극(115)은 각 발광 디바이스 및 수광 디바이스에 공통된 하나의 층으로서 제공되어 있다. 각 화소 전극과 공통 전극(115) 중 어느 한쪽에 가시광에 대하여 투과성을 가지는 도전막을 사용하고, 다른 쪽에 반사성을 가지는 도전막을 사용한다. 각 화소 전극에 투광성을 부여하고, 공통 전극(115)에 반사성을 부여함으로써, 하면 사출형(보텀 이미션형)의 표시 장치로 할 수 있고, 반대로 각 화소 전극에 반사성을 부여하고, 공통 전극(115)에 투광성을 부여함으로써, 상면 사출형(톱 이미션형)의 표시 장치로 할 수 있다. 또한 각 화소 전극과 공통 전극(115) 양쪽을 투광성을 부여함으로써, 양면 사출형(듀얼 이미션형)의 표시 장치로 할 수도 있다.
가시광을 투과시키는 도전막은 예를 들어 산화 인듐, 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, 산화 아연, 갈륨을 첨가한 산화 아연 등을 사용하여 형성할 수 있다. 또한 금, 은, 백금, 마그네슘, 니켈, 텅스텐, 크로뮴, 몰리브데넘, 철, 코발트, 구리, 팔라듐, 또는 타이타늄 등의 금속 재료, 이들 금속 재료를 포함하는 합금, 또는 이들 금속 재료의 질화물(예를 들어 질화 타이타늄) 등도 투광성을 가질 정도로 얇게 형성함으로써 사용할 수 있다. 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. 또한 그래핀 등을 사용하여도 좋다.
화소 전극(111a), 화소 전극(111b), 화소 전극(111c), 및 화소 전극(111d) 중 층(113a) 측, 층(113b) 측, 층(113c) 측, 및 층(113d) 측에 위치하는 부분에 상기 가시광을 반사하는 도전막을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 도전막에는 예를 들어 알루미늄, 금, 백금, 은, 니켈, 텅스텐, 크로뮴, 몰리브데넘, 철, 코발트, 구리, 또는 팔라듐 등의 금속 재료, 또는 이들 금속 재료를 포함하는 합금을 사용할 수 있다. 은은 가시광의 반사율이 높아 바람직하다. 또한 알루미늄은 전극의 에칭이 용이하기 때문에 가공하기 쉽고, 또한 가시광 및 근적외광의 반사율이 높아 바람직하다. 또한 상기 금속 재료 또는 합금에 란타넘, 네오디뮴, 또는 저마늄 등이 첨가되어 있어도 좋다. 또한 타이타늄, 니켈, 또는 네오디뮴과, 알루미늄을 포함하는 합금(알루미늄 합금)을 사용하여도 좋다. 또한 구리, 팔라듐, 마그네슘과, 은을 포함하는 합금을 사용하여도 좋다. 은과 구리를 포함하는 합금은 내열성이 높기 때문에 바람직하다.
또한 화소 전극(111a), 화소 전극(111b), 화소 전극(111c), 및 화소 전극(111d)을, 가시광을 반사하는 도전막 위에 도전성 금속 산화물막을 적층시키는 구성으로 하여도 좋다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 가시광을 반사하는 도전막의 산화 또는 부식 등을 억제할 수 있다. 예를 들어 알루미늄막 또는 알루미늄 합금막에 접하여 금속막 또는 금속 산화물막을 적층함으로써, 산화를 억제할 수 있다. 이러한 금속막, 금속 산화물막의 재료로서는, 타이타늄 또는 산화 타이타늄 등을 들 수 있다. 또한 상술한 가시광을 투과시키는 도전막과 금속 재료로 이루어지는 막을 적층시켜도 좋다. 예를 들어 은과 인듐 주석 산화물의 적층막, 은과 마그네슘의 합금과 인듐 주석 산화물의 적층막 등을 사용할 수 있다.
화소 전극(111a), 화소 전극(111b), 화소 전극(111c), 및 화소 전극(111d)으로서 알루미늄을 사용하는 경우에는, 바람직하게는 40nm 이상, 더 바람직하게는 70nm 이상의 두께로 함으로써, 가시광 등의 반사율을 충분히 높게 할 수 있다. 또한 화소 전극(111a), 화소 전극(111b), 화소 전극(111c), 및 화소 전극(111d)으로서 은을 사용하는 경우에는, 바람직하게는 70nm 이상, 더 바람직하게는 100nm 이상의 두께로 함으로써 가시광 등의 반사율을 충분히 높게 할 수 있다.
공통 전극(115)에 사용할 수 있는, 투광성 및 반사성을 가지는 도전막으로서는, 상기 가시광을 반사하는 도전막을 가시광을 투과시킬 정도로 얇게 형성한 막을 사용할 수 있다. 또한 상기 도전막과 상기 가시광을 투과시키는 도전막의 적층 구조로 함으로써, 도전성 또는 기계적 강도 등을 높일 수 있다.
투광성 및 반사성을 가지는 도전막은 가시광에 대한 반사율(예를 들어 400nm 내지 700nm의 범위 내의 소정의 파장의 광에 대한 반사율)을 20% 이상 80% 이하, 바람직하게는 40% 이상 70% 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한 반사성을 가지는 도전막의 가시광에 대한 반사율을, 40% 이상 100% 이하, 바람직하게는 70% 이상 100% 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한 투광성을 가지는 도전막의 가시광에 대한 반사율을, 0% 이상 40% 이하, 바람직하게는 0% 이상 30% 이하로 하는 것이 바람직하다.
하부 전극으로서 기능하는 화소 전극(111a), 화소 전극(111b), 화소 전극(111c), 및 화소 전극(111d)으로서는 금, 은, 백금, 마그네슘, 니켈, 텅스텐, 크로뮴, 몰리브데넘, 철, 코발트, 구리, 팔라듐, 또는 타이타늄 등의 금속 재료, 이들 금속 재료를 포함하는 합금, 또는 이들 금속 재료의 질화물(예를 들어 질화 타이타늄) 등을 사용할 수 있다.
발광 디바이스를 구성하는 전극은 각각 증착법 또는 스퍼터링법 등을 사용하여 형성하면 좋다. 그 외에, 잉크젯법 등의 토출법, 스크린 인쇄법 등의 인쇄법, 또는 도금법을 사용하여 형성할 수 있다.
발광 디바이스(130a, 130b, 130c) 및 수광 디바이스(150) 위에 보호층(131)을 가지는 것이 바람직하다. 보호층(131)을 제공함으로써 발광 디바이스 및 수광 디바이스의 신뢰성을 높일 수 있다. 보호층(131)은 단층 구조이어도 좋고, 2층 이상의 적층 구조이어도 좋다.
보호층(131)은 도전성을 가지지 않아도 된다. 보호층(131)으로서는 절연막, 반도체막, 및 도전막 중 적어도 한 종류를 사용할 수 있다.
보호층(131)이 무기막을 가짐으로써 공통 전극(115)의 산화를 방지하거나 발광 디바이스 및 수광 디바이스에 불순물(수분 및 산소 등)이 들어가는 것을 억제하는 등 발광 디바이스 및 수광 디바이스의 열화를 억제하여, 표시 장치의 신뢰성을 높일 수 있다.
보호층(131)으로서는 예를 들어 산화 절연막, 질화 절연막, 산화질화 절연막, 및 질화산화 절연막 등의 무기 절연막을 사용할 수 있다. 산화 절연막으로서는, 산화 실리콘막, 산화 알루미늄막, 산화 갈륨막, 산화 저마늄막, 산화 이트륨막, 산화 지르코늄막, 산화 란타넘막, 산화 네오디뮴막, 산화 하프늄막, 및 산화 탄탈럼막 등을 들 수 있다. 질화 절연막으로서는, 질화 실리콘막 및 질화 알루미늄막 등을 들 수 있다. 산화질화 절연막으로서는, 산화질화 실리콘막 및 산화질화 알루미늄막 등을 들 수 있다. 질화산화 절연막으로서는, 질화산화 실리콘막 및 질화산화 알루미늄막 등을 들 수 있다. 특히 보호층(131)은 질화 절연막 또는 질화산화 절연막을 가지는 것이 바람직하고, 질화 절연막을 가지는 것이 더 바람직하다.
또한 보호층(131)에는 In-Sn 산화물(ITO라고도 함), In-Zn 산화물, Ga-Zn 산화물, Al-Zn 산화물, 또는 인듐 갈륨 아연 산화물(In-Ga-Zn 산화물, IGZO라고도 함) 등을 포함하는 무기막을 사용할 수도 있다. 상기 무기막은 고저항인 것이 바람직하고, 구체적으로는 공통 전극(115)보다 고저항인 것이 바람직하다. 상기 무기막은 질소를 더 포함하여도 좋다.
발광 디바이스의 발광을 보호층(131)을 통하여 추출하는 경우, 보호층(131)은 가시광에 대한 투과성이 높은 것이 바람직하다. 예를 들어 ITO, IGZO, 및 산화 알루미늄은 각각 가시광에 대한 투과성이 높은 무기 재료이기 때문에 바람직하다.
보호층(131)으로서는 예를 들어 산화 알루미늄막과, 산화 알루미늄막 위의 질화 실리콘막의 적층 구조, 또는 산화 알루미늄막과, 산화 알루미늄막 위의 IGZO막의 적층 구조 등을 사용할 수 있다. 상기 적층 구조를 사용함으로써, EL층 측에 불순물(물 및 산소 등)이 들어가는 것을 억제할 수 있다.
또한 보호층(131)은 유기막을 가져도 좋다. 예를 들어 보호층(131)은 유기막과 무기막의 양쪽을 가져도 좋다. 보호층(131)에 사용할 수 있는 유기 재료로서는 예를 들어 후술하는 절연층(127)에 사용할 수 있는 유기 재료가 있다.
보호층(131)은 서로 다른 성막 방법을 사용하여 형성된 2층 구조이어도 좋다. 구체적으로는, ALD법을 사용하여 보호층(131)의 첫 번째 층을 형성하고, 스퍼터링법을 사용하여 보호층(131)의 두 번째 층을 형성하여도 좋다.
공통층(114) 및 공통 전극(115)은 층(113a), 층(113b), 층(113c), 층(113d), 및 절연층(118) 위에 제공된다.
절연층(127)으로서는 유기 재료를 가지는 절연층을 적합하게 사용할 수 있다. 절연층(127)이 가지는 유기 재료로서 예를 들어 아크릴 수지, 에폭시 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아마이드 수지, 폴리이미드아마이드 수지, 폴리실록산 수지, 벤조사이클로뷰텐계 수지, 및 페놀 수지 등을 적합하게 사용할 수 있다. 또한 절연층(127)은 무기 재료를 가져도 좋다. 절연층(127)에 사용할 수 있는 무기 재료로서 산화물, 질화물, 산화질화물, 및 질화산화물 등을 들 수 있다. 절연층(127)이 가지는 산화물로서 산화 실리콘, 산화 알루미늄, 산화 갈륨, 산화 저마늄, 산화 이트륨, 산화 지르코늄, 산화 란타넘, 산화 네오디뮴, 산화 하프늄, 및 산화 탄탈럼 등을 사용할 수 있다. 절연층(127)이 가지는 질화물로서 질화 실리콘 및 질화 알루미늄 등을 들 수 있다. 절연층(127)이 가지는 산화질화물로서, 산화질화 실리콘 및 산화질화 알루미늄 등을 사용할 수 있다. 절연층(127)이 가지는 질화산화물로서 질화산화 실리콘 및 질화산화 알루미늄 등을 사용할 수 있다.
또한 도 1의 (B) 등에서는 층(113a) 내지 층(113c)을 모두 같은 막 두께로 나타내었지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 층(113a) 내지 층(113c)은 각각 막 두께가 달라도 좋다. 층(113a) 내지 층(113c) 각각이 발하는 광을 강하게 하는 광로 길이에 따라 막 두께를 설정하면 좋다. 이에 의하여 마이크로캐비티 구조를 실현하고, 발광 디바이스 각각에서의 색 순도를 높일 수 있다.
예를 들어 층(113c)이 파장이 가장 긴 광을 발하고, 층(113b)이 파장이 가장 짧은 광을 발하는 경우, 층(113c)의 막 두께를 가장 두껍게 하고, 층(113b)의 막 두께를 가장 얇게 할 수 있다. 또한 이에 한정되지 않고, 각 발광 디바이스가 발하는 광의 파장, 발광 디바이스를 구성하는 층의 광학 특성, 및 발광 디바이스의 전기 특성 등을 고려하여 각 EL층의 두께를 조정할 수 있다.
접착층(107)으로서는, 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.
또한 기판(102)의 접착층(107) 측의 면에는 차광층을 제공하여도 좋다. 도 1의 (B)에서는 기판(102)의 접착층(107) 측의 면에 차광층(108)을 제공하는 예를 나타내었다. 본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는 수광 디바이스에 사용되는 화소 전극(111d)과 중첩되는 영역에서의 절연층(118)의 개구부가 발광 디바이스에 사용되는 화소 전극(111a, 111b, 및 111c)과 중첩되는 영역에서의 절연층(118)의 개구부보다 작은 구성으로 함으로써, 발광 효율이 높고, 또한 수광 시의 S/N비가 높은 표시 장치로 할 수 있다. 이때 화소 전극(111d)의 주변의 영역을 덮는 차광층(108)의 개구부도, 화소 전극(111a, 111b, 및 111c)의 주변의 영역을 덮는 차광층(108)의 개구부보다 작게 함으로써, 표시 장치의 성능을 더 높일 수 있어 바람직하다. 또한 기판(102)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(102)의 외측에는 먼지의 부착을 억제하는 대전 방지막, 오염이 부착되기 어렵게 하는 발수성의 막, 사용에 따른 손상의 발생을 억제하는 하드 코트막, 충격 흡수층 등의 표면 보호층을 배치하여도 좋다. 예를 들어 표면 보호층으로서 유리층 또는 실리카층(SiOx층)을 제공함으로써, 표면에 대한 오염의 부착 및 흠의 발생을 억제할 수 있어 바람직하다. 또한 표면 보호층으로서는 DLC(다이아몬드 라이크 카본), 산화 알루미늄(AlOx), 폴리에스터계 재료, 또는 폴리카보네이트계 재료 등을 사용하여도 좋다. 또한 표면 보호층에는 가시광에 대한 투과율이 높은 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 표면 보호층에는 경도가 높은 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
차광층(108)은 가시광을 흡수하는 것이 바람직하다. 또한 차광층(108)은 적외광을 흡수하는 것이 바람직하다. 차광층(108)으로서, 예를 들어 금속 재료, 혹은 안료(카본 블랙 등) 또는 염료를 포함하는 수지 재료 등을 사용하여 차광층을 형성할 수 있다. 차광층(108)은 적색의 착색층, 녹색의 착색층, 및 청색의 착색층 중 2개 이상을 적층시킨 적층 구조를 가져도 좋다.
차광층(108)을 제공함으로써, 수광 디바이스(150)의 수광 영역의 주변 영역에 입사하는 광량을 저감할 수 있다. 또한 차광층(108)을 제공함으로써 발광 디바이스(130)가 발하는 광이 인접한 부화소에 누설되는 것을 억제할 수 있다. 또한 부화소에 제공되는 발광 디바이스(130)로부터 인접하는 부화소에 제공되는 수광 디바이스(150)로 광이 누설되는 것을 억제할 수 있다. 차광층(108)은 적어도 수광 디바이스(150)와 중첩되는 위치 및 발광 디바이스(130)와 중첩되는 위치에 각각 개구부를 가진다.
또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치에서, 차광층을 제공하지 않는 구성으로 하여도 좋다.
기판(101) 및 기판(102)에는 유리, 석영, 세라믹스, 사파이어, 수지, 금속, 합금, 반도체 등을 사용할 수 있다. 발광 디바이스로부터의 광을 추출하는 측의 기판에는 상기 광을 투과시키는 재료를 사용한다. 기판(101) 및 기판(102)에 가요성을 가지는 재료를 사용하면, 표시 장치의 가요성을 높일 수 있다. 또한 기판(101) 및 기판(102)으로서 편광판을 사용하여도 좋다.
기판(101) 및 기판(102)으로서는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 등의 폴리에스터 수지, 폴리아크릴로나이트릴 수지, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 폴리메틸메타크릴레이트 수지, 폴리카보네이트(PC) 수지, 폴리에터설폰(PES) 수지, 폴리아마이드 수지(나일론, 아라미드 등), 폴리실록산 수지, 사이클로올레핀 수지, 폴리스타이렌 수지, 폴리아마이드이미드 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리염화바이닐 수지, 폴리염화바이닐리덴 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 수지, ABS 수지, 셀룰로스 나노섬유 등을 각각 사용할 수 있다. 기판(101) 및 기판(102)에는 가요성을 가질 정도의 두께의 유리를 사용하여도 좋다.
또한 표시 장치에 원편광판을 중첩시키는 경우, 표시 장치가 가지는 기판에는 광학 등방성이 높은 기판을 사용하는 것이 바람직하다. 광학 등방성이 높은 기판은 복굴절이 작다(복굴절량이 작다고도 할 수 있음).
광학 등방성이 높은 기판의 리타데이션(retardation)(위상차)값의 절댓값은 30nm 이하가 바람직하고, 20nm 이하가 더 바람직하고, 10nm 이하가 더욱 바람직하다.
광학 등방성이 높은 필름으로서는 트라이아세틸셀룰로스(TAC, 셀룰로스트라이아세테이트라고도 함) 필름, 사이클로올레핀 폴리머(COP) 필름, 사이클로올레핀 공중합체(COC) 필름, 및 아크릴 필름 등을 들 수 있다.
또한 기판으로서 필름을 사용하는 경우, 필름이 흡수(吸水)함으로써 표시 장치에 주름이 생기는 등 형상 변화가 일어날 우려가 있다. 그러므로 기판에는 흡수율이 낮은 필름을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어 흡수율이 1% 이하의 필름을 사용하는 것이 바람직하고, 0.1% 이하의 필름을 사용하는 것이 더 바람직하고, 0.01% 이하의 필름을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
또한 표시 장치를 구성하는 박막(절연막, 반도체막, 및 도전막 등)은 스퍼터링법, 화학 기상 퇴적(CVD: Chemical Vapor Deposition)법, 진공 증착법, 펄스 레이저 퇴적(PLD: Pulsed Laser Deposition)법, ALD법 등을 사용하여 형성할 수 있다. CVD법으로서는, 플라스마 화학 기상 퇴적(PECVD: Plasma Enhanced CVD)법 및 열 CVD법 등이 있다. 또한 열 CVD법의 하나에 유기 금속 화학 기상 퇴적(MOCVD: Metal Organic CVD)법이 있다.
또한 표시 장치를 구성하는 박막(절연막, 반도체막, 및 도전막 등)은, 스핀 코팅, 딥, 스프레이 도포, 잉크젯, 디스펜스, 스크린 인쇄, 오프셋 인쇄, 닥터 나이프, 슬릿 코팅, 롤 코팅, 커튼 코팅, 나이프 코팅 등의 방법에 의하여 형성할 수 있다.
특히 발광 디바이스의 제작에는 증착법 등의 진공 프로세스 및 스핀 코팅법, 잉크젯법 등의 용액 프로세스를 사용할 수 있다. 증착법으로서는 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 이온 빔 증착법, 분자선 증착법, 진공 증착법 등의 물리 증착법(PVD법) 및 화학 증착법(CVD법) 등을 들 수 있다. 특히 EL층에 포함되는 기능층(정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 등)에 대해서는 증착법(진공 증착법 등), 도포법(딥 코팅법, 다이 코팅법, 바 코팅법, 스핀 코팅법, 스프레이 코팅법 등), 인쇄법(잉크젯법, 스크린(공판 인쇄)법, 오프셋(평판 인쇄)법, 플렉소 인쇄(철판 인쇄)법, 그라비어법, 또는 마이크로 콘택트법 등) 등의 방법으로 형성할 수 있다.
표시 장치를 구성하는 섬 형상의 EL층 및 섬 형상의 절연층은 미세한 패턴을 가지는 메탈 마스크를 사용하여 형성될 수 있다.
또는 표시 장치를 구성하는 섬 형상의 EL층 및 섬 형상의 절연층은 박막을 가공하여 형성될 수 있다. 박막을 가공하여 형성할 때는 포토리소그래피법 등을 사용할 수 있다. 또는 나노 임프린트법, 샌드 블라스트법, 리프트 오프법 등에 의하여 박막을 가공하여도 좋다. 또한 메탈 마스크 등 차폐 마스크를 사용하는 성막 방법에 의하여 섬 형상의 박막을 직접 형성하여도 좋다.
포토리소그래피법으로서 대표적으로는 다음의 2가지 방법이 있다. 하나는 가공하고자 하는 박막 위에 레지스트 마스크를 형성하고, 에칭 등에 의하여 상기 박막을 가공하고, 레지스트 마스크를 제거하는 방법이다. 다른 하나는 감광성을 가지는 박막을 형성한 후, 노광, 현상을 수행하여 상기 박막을 원하는 형상으로 가공하는 방법이다.
포토리소그래피법에서, 노광에 사용되는 광에는 예를 들어 i선(파장 365nm), g선(파장 436nm), h선(파장 405nm), 또는 이들을 혼합시킨 광을 사용할 수 있다. 그 외에, 자외선, KrF 레이저 광, 또는 ArF 레이저 광 등을 사용할 수도 있다. 또한 액침 노광 기술에 의하여 노광을 수행하여도 좋다. 또한 노광에 사용하는 광으로서는 극단 자외(EUV: Extreme Ultra-violet)광 또는 X선을 사용하여도 좋다. 또한 노광에 사용하는 광 대신에, 전자 빔을 사용할 수도 있다. 극단 자외광, X선, 또는 전자 빔을 사용하면, 매우 미세하게 가공할 수 있기 때문에 바람직하다. 또한 전자 빔 등의 빔을 주사하여 노광을 수행하는 경우에는, 포토마스크는 불필요하다.
박막의 에칭에는, 드라이 에칭법, 웨트 에칭법, 샌드블라스트법 등을 사용할 수 있다.
발광 디바이스(130)와 중첩되도록 착색층을 제공하여도 좋다. 착색층을 제공함으로써, 발광 디바이스가 발하는 광의 파장 영역의 적어도 일부를 투과시킬 수 있다. 예를 들어 발광 디바이스(130)가 적색광을 발하는 경우, 착색층은 적색의 파장 영역에 강도를 가지는 광을 투과시키는 기능을 가진다. 또한 예를 들어 발광 디바이스(130)가 녹색광을 발하는 경우, 착색층은 녹색의 파장 영역에 강도를 가지는 광을 투과시키는 기능을 가진다. 또한 예를 들어 발광 디바이스(130)가 청색광을 발하는 경우, 착색층은 청색의 파장 영역에 강도를 가지는 광을 투과시키는 기능을 가진다. 또한 수광 디바이스(150)와 중첩되도록 착색층을 제공하여도 좋다. 예를 들어 수광 디바이스(150)의 감도가 높은 파장 영역에 강도를 가지는 광을 투과시키는 착색층을 수광 디바이스(150)와 중첩되도록 제공하여도 좋다.
착색층을 제공함으로써 외광 반사를 대폭 저감할 수 있다. 또한 발광 디바이스가 마이크로캐비티 구조를 가짐으로써, 외광 반사를 더 저감할 수 있다. 이와 같이 외광 반사를 저감함으로써 표시 장치에 원편광판 등의 광학 부재를 사용하지 않아도 외광 반사를 충분히 억제할 수 있다. 표시 장치에 원편광판을 사용하지 않으면 발광 디바이스(130)가 발하는 광이 감쇠되는 것을 저감할 수 있기 때문에, 표시 장치의 소비 전력을 저감할 수 있다.
또한 앞에서 발광 디바이스(130a, 130b, 130c)가 각각 다른 색의 광을 발하는 예를 나타내었지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 발광 디바이스(130a, 130b, 130c)가 백색광을 발하는 구성으로 할 수도 있다. 여기서 발광 디바이스(130a, 130b, 130c)에, 투과시키는 광의 파장이 각각 다른 착색층을 중첩시킴으로써, 부화소(110a), 부화소(110b), 및 부화소(110c)는 각각 다른 색의 광을 발한다. 이와 같이, 부화소마다 다른 색의 가시광을 투과시키는 착색층을 사용함으로써, 풀 컬러 표시를 할 수 있다. 이 경우, 각 부화소에 사용되는 발광 디바이스는 동일한 재료를 사용하여 형성될 수 있기 때문에, 제조 공정을 간략화하고 제조 비용을 절감할 수 있다.
[표시 장치의 변형예 1]
다음으로 도 6의 (A), (B), 및 (C)를 사용하여 절연층(118)의 구성을 변경한 표시 장치(100)의 변형예에 대하여 설명한다.
도 6의 (A)의 상면도는 수광 디바이스(150)가 가지는 화소 전극(111d)의 주변에만 절연층을 제공하는 예를 나타낸 것이다. 도 6의 (A)에서는 절연층(118)이 절연층(118a)과 절연층(118b)의 2개의 층으로 구성되는 예를 나타내었다. 도 6의 (A)에 나타낸 구성의 예에서는 도 2의 (A) 등에 나타낸 구성에서 비교하여 절연층(118) 대신에 절연층(118a) 및 절연층(118b)을 가지고, 절연층(118a) 및 절연층(118b)이 화소 전극(111d)의 주위를 둘러싸도록 배치되어 있다.
절연층(118a) 및 절연층(118b) 각각에는 절연층(118)에 사용할 수 있는 재료 및 구조를 적용할 수 있다.
또한 도 6의 (B)는 표시 장치(100)에서 화소 전극(111a), 화소 전극(111b), 화소 전극(111c), 화소 전극(111d), 절연층(118a), 및 절연층(118b)에 도 6의 (A)에 나타낸 구성을 사용한 경우의, 도 6의 (A)에 나타낸 X1-X2에 대응하는 단면의 일례를 나타낸 것이다. 도 6의 (C)는 도 6의 (B)의 일부의 영역의 확대도이다.
표시 장치(100)의 제작에서, 절연층(118)을 절연층(118a)과 절연층(118b)의 2개의 층으로 나누고, 절연층(118a)을 제공한 후에 절연층(118b)을 제공함으로써, 절연층(118a)과 절연층(118b)을 각각 메탈 마스크를 사용하여 제공할 수 있다. 또한 절연층(118b)을 절연층(118a)의 일부와 중첩되도록 제공함으로써, 절연층(118a)과 절연층(118b)에 의하여 화소 전극(111d)의 주위를 적합하게 둘러싸도록 절연층을 배치할 수 있다.
또한 도 6의 (B)에 나타낸 구성에서는 절연층(118a)은 층(113d) 위 및 층(113c) 위에 위치하고, 절연층(118b)은 층(113d) 위 및 층(113a) 위에 위치한다. 따라서 절연층(118a)은 층(113d) 및 층(113c)을 형성한 후에 형성되고, 절연층(118b)은 층(113d) 및 층(113a)을 형성한 후에 형성된다. 도 6의 (B)에 나타낸 구성은 예를 들어 층(113d), 층(113a), 층(113b), 및 층(113c)을 형성한 후에 절연층(118a) 및 절연층(118b)을 형성함으로써 제작할 수 있다.
층(113d), 층(113a), 층(113b), 및 층(113c)을 형성하는 공정과, 절연층(118a) 및 절연층(118b)을 형성하는 공정은 연속적으로 처리되는 것이 바람직하고, 공정 사이에는 감압하 또는 희가스 등의 불활성 가스 분위기하에서 기판이 반송되는 것이 바람직하다.
도 7의 (A)에 나타낸 구성은 층(113c)이 절연층(118a) 위에 위치하고, 층(113a)이 절연층(118b) 위에 위치하는 점이 도 6의 (B)와 다르다. 또한 도 7의 (B)는 도 7의 (A)의 일부의 영역의 확대도이다. 절연층(118a)은 층(113d)의 상면에 접하는 영역을 가지는 것이 바람직하다. 또한 절연층(118a)은 층(113d)과 층(113c) 사이에 끼워지는 영역을 가진다. 또한 층(113c)은 절연층(118a)의 상면에 접하는 영역을 가지는 것이 바람직하다. 절연층(118b)은 층(113d)의 상면에 접하는 영역을 가지는 것이 바람직하다. 또한 절연층(118b)은 층(113d)과 층(113a) 사이에 끼워지는 영역을 가진다. 또한 층(113a)은 절연층(118b)의 상면에 접하는 영역을 가지는 것이 바람직하다.
도 7의 (A)에 나타낸 구성은 예를 들어 층(113d)을 형성한 후에 절연층(118a) 및 절연층(118b)을 형성하고, 그 후 층(113a), 층(113b), 및 층(113c)을 형성함으로써 제작할 수 있다. 절연층(118a) 및 절연층(118b)을 형성한 후에 층(113a), 층(113b), 및 층(113c)을 형성함으로써, 절연층(118a) 및 절연층(118b)의 형성에서 층(113a), 층(113b), 및 층(113c)에 가해지는 대미지를 회피할 수 있다.
[표시 장치의 변형예 2]
다음으로 도 8의 (A) 및 (B)를 사용하여 절연층(118)의 구성을 변경한 표시 장치(100)의 변형예에 대하여 설명한다.
도 8의 (A)는 도 1의 (A)에 나타낸 X1-X2에 대응하는 단면의 일례이고, 도 1의 (B), 도 6의 (B), 도 7의 (A) 등과는 절연층(118)의 구성이 다르다. 또한 도 8의 (B)는 도 8의 (A)의 일부의 영역의 확대도이다.
도 8의 (A)에 나타낸 구성에서는 인접된 부화소가 가지는 층(113a), 층(113b), 층(113c), 및 층(113d)이 이격되어 제공된다. 또한 도 8의 (A)에 나타낸 구성에서는 층(113d) 위에 제공되는 절연층(118)(이하 절연층(118(1))이라고 부르는 경우가 있음), 층(113a) 위에 제공되는 절연층(118)(이하 절연층(118(2))이라고 부르는 경우가 있음), 층(113b) 위에 제공되는 절연층(118)(이하 절연층(118(3))이라고 부르는 경우가 있음), 및 층(113c) 위에 제공되는 절연층(118)(이하 절연층(118(4))이라고 부르는 경우가 있음)을 가진다. 절연층(118(1))이 되는 막, 절연층(118(2))이 되는 막, 절연층(118(3))이 되는 막, 및 절연층(118(4))이 되는 막은 각각 제작 공정에서 별도로 제공되는 경우가 있다. 즉 절연층(118(1))이 되는 막, 절연층(118(2))이 되는 막, 절연층(118(3))이 되는 막, 및 절연층(118(4))이 되는 막은 각각 형성의 타이밍이 다른 경우가 있다.
절연층(118(1)), 절연층(118(2)), 절연층(118(3)), 및 절연층(118(4))에 사용할 수 있는 재료 및 구성 등에 대해서는 절연층(118)에 관한 기재를 적절히 참조할 수 있다.
또한 도 8의 (A)에 나타낸 구성에서는 층(113a), 층(113b), 층(113c), 및 층(113d)의 단부와 절연층(118)의 단부가 실질적으로 일치한다. 절연층(118(1))을 마스크층으로서 사용하여 층(113d)을 에칭에 의하여 가공하고, 그 후 절연층(118(1))에서 화소 전극(111d)과 중첩되는 영역의 적어도 일부를 제거함으로써, 도 8의 (A)에 나타낸 절연층(118(1)) 및 층(113d)을 제작할 수 있다. 도 8에 나타낸 구성의 제작 방법의 일례에 대해서는 후술한다.
[표시 장치의 제작 방법예 1]
도 9의 (A) 내지 (D)를 사용하여, 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 제작 방법의 예에 대하여 설명한다.
우선 기판(101) 위에 절연층(255a), 절연층(255b), 및 절연층(255c)을 형성한다. 그 후, 화소 전극(111a), 화소 전극(111b), 화소 전극(111c), 및 화소 전극(111d)이 되는 도전막을 형성하고, 상기 도전막의 일부를 제거하여, 화소 전극(111a), 화소 전극(111b), 화소 전극(111c), 및 화소 전극(111d)을 형성한다. 그 후, 절연층(127)을 형성한다.
다음으로 파인 메탈 마스크(151K)를 사용하여 층(113d)을 형성한다(도 9의 (A) 참조). 층(113d)은 예를 들어 증착법 등을 사용하여 형성할 수 있다.
다음으로 파인 메탈 마스크를 사용하여 층(113a), 층(113b), 층(113c)을 형성한다(도 9의 (B) 참조). 또한 층(113a), 층(113b), 층(113c)의 형성 순서는 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로 절연층(118)이 되는 절연막(118F)을 형성한다. 그 후, 포토리소그래피법을 사용하여 레지스트 마스크(180a)를 형성한다(도 9의 (C) 참조). 레지스트 마스크(180a)는 절연층(127)과 적어도 일부가 중첩되도록 제공되는 것이 바람직하다.
다음으로 에칭에 의하여 절연막(118F)에서 레지스트 마스크(180a)로 덮이지 않는 영역을 제거하여 절연층(118)을 형성한다. 그 후, 레지스트 마스크(180a)를 제거한다(도 9의 (D) 참조). 그 후, 공통층(114), 공통 전극(115), 및 보호층(131)을 순차적으로 성막한다. 그 후, 차광층(108)이 제공된 기판(102)을 접착층(107)에 의하여 접합함으로써, 도 1의 (B)에 나타낸 표시 장치(100)를 제작할 수 있다.
절연층(118)의 에칭 처리는 웨트 에칭법으로 수행하는 것이 바람직하다. 웨트 에칭법을 사용함으로써, 드라이 에칭법을 사용하는 경우보다 층(113a), 층(113b), 층(113c), 및 층(113d)에 가해지는 대미지를 저감할 수 있다. 웨트 에칭 처리에 사용하는 약액은 알칼리성이어도 좋고, 산성이어도 좋다. 예를 들어 수산화 테트라메틸 암모늄 수용액(TMAH) 등의 알칼리성 용액을 사용한 웨트 에칭을 수행할 수 있다. 또는 희석된 플루오린화 수소산, 옥살산, 인산, 아세트산, 질산, 또는 이들의 혼합 액체 등의 산성 용액을 사용한 웨트 에칭을 사용하여도 좋다. 또한 산성 용액을 사용한 웨트 에칭의 경우, 물, 인산, 희석된 플루오린화 수소산, 및 질산을 포함하는 혼산계 약액을 사용하여도 좋다.
또한 절연층(118)의 에칭 처리에 의하여 층(113a), 층(113b), 층(113c), 및 층(113d)의 일부가 노출된 후, 가열 처리를 더 수행하여도 좋다. 상기 가열 처리에 의하여 층(113a), 층(113b), 층(113c), 및 층(113d)에 포함되는 물 및 층(113a), 층(113b), 층(113c), 및 층(113d)의 표면에 흡착되는 물 등을 제거할 수 있다. 예를 들어 불활성 가스 분위기하 또는 감압 분위기하에서의 가열 처리를 수행할 수 있다. 가열 처리는 50℃ 이상 200℃ 이하, 바람직하게는 60℃ 이상 150℃ 이하, 더 바람직하게는 70℃ 이상 120℃ 이하의 기판 온도에서 수행할 수 있다. 감압 분위기로 함으로써, 더 낮은 온도에서 탈수를 할 수 있기 때문에 바람직하다. 다만 상기 가열 처리의 온도 범위는 층(113a), 층(113b), 층(113c), 및 층(113d)의 내열 온도도 고려하여 적절히 설정하는 것이 바람직하다. 또한 층(113a), 층(113b), 층(113c), 및 층(113d)의 내열 온도를 고려한 경우, 상기 온도 범위 내에서도 특히 70℃ 이상 120℃ 이하의 온도가 적합하다.
[표시 장치의 제작 방법예 2]
도 10의 (A) 내지 (C)를 사용하여 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 제작 방법의 예에 대하여 설명한다.
우선 도 9의 (A) 및 (B)에 나타낸 제작 방법 등을 사용하여 도 10의 (A)에 나타낸 구성을 제작한다.
다음으로 파인 메탈 마스크(151M)를 사용하여 화소 전극(111d)과 화소 전극(111c) 사이에 위치하는 절연층(127)과 적어도 일부가 중첩되도록 절연층(118a)을 형성한다(도 10의 (B) 참조).
다음으로 파인 메탈 마스크(151N)를 사용하여 화소 전극(111d)과 화소 전극(111a) 사이에 위치하는 절연층(127)과 적어도 일부가 중첩되도록 절연층(118b)을 형성한다(도 10의 (C) 참조). 그 후, 공통층(114), 공통 전극(115), 및 보호층(131)을 순차적으로 성막한다. 그 후, 차광층(108)이 제공된 기판(102)을 접착층(107)에 의하여 접합함으로써, 도 6의 (B)에 나타낸 표시 장치(100)를 제작할 수 있다.
[표시 장치의 제작 방법예 3]
도 11의 (A) 내지 (E)를 사용하여 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 제작 방법의 예에 대하여 설명한다.
우선 기판(101) 위에 절연층(255a), 절연층(255b), 및 절연층(255c)을 형성한다. 그 후, 화소 전극(111a), 화소 전극(111b), 화소 전극(111c), 및 화소 전극(111d)이 되는 도전막을 형성하고, 상기 도전막의 일부를 제거하여, 화소 전극(111a), 화소 전극(111b), 화소 전극(111c), 및 화소 전극(111d)을 형성한다. 그 후, 절연층(127)을 형성한다.
다음으로 층(113d)이 되는 막(113dF)을 형성한다. 그 후, 막(113dF) 위에 절연층(118(1))이 되는 절연막(118(1)F)을 형성한다. 그 후, 절연막(118(1)F) 위에 레지스트 마스크(180b)를 형성한다(도 11의 (A) 참조). 레지스트 마스크(180b)는 화소 전극(111d)과 적어도 일부가 중첩되도록 제공된다.
다음으로 에칭에 의하여 절연막(118(1)F)에서 레지스트 마스크(180b)로 덮이지 않는 영역을 제거하여, 절연층(118(1)N)을 형성한다. 그 후, 레지스트 마스크(180b)를 제거한다(도 11의 (B) 참조).
다음으로 절연층(118(1)N)을 하드 마스크로서 사용하고, 에칭에 의하여 막(113dF)에서 절연층(118(1)N)으로 덮이지 않는 영역을 제거하여 층(113d)을 형성한다(도 11의 (C) 참조).
마찬가지로, 층(113a)이 되는 막 위에 절연층(118(2)N)을 형성하고, 절연층(118(2)N)을 하드 마스크로서 사용하여 층(113a)을 형성한다. 또한 층(113b)이 되는 막 위에 절연층(118(3)N)을 형성하고, 절연층(118(3)N)을 하드 마스크로서 사용하여 층(113b)을 형성한다. 또한 층(113c)이 되는 막 위에 절연층(118(4)N)을 형성하고, 절연층(118(4)N)을 하드 마스크로서 사용하여 층(113c)을 형성한다(도 11의 (D) 참조).
또한 층(113d), 층(113a), 층(113b), 및 층(113c)의 형성 시에 절연층(127)에 오목부가 형성되는 경우가 있다.
다음으로 레지스트 마스크(180c)를 사용하여 절연층(118(1)N), 절연층(118(2)N), 절연층(118(3)N), 및 절연층(118(4)N)에 각각 개구부를 제공하여, 절연층(118(1)), 절연층(118(2)), 절연층(118(3)), 및 절연층(118(4))을 제공한다(도 11의 (E) 참조). 절연층(118(1)N)에 제공되는 개구부는 화소 전극(111d)과 중첩되는 영역을 포함한다. 또한 절연층(118(2)N)에 제공되는 개구부는 화소 전극(111a)과 중첩되는 영역을 포함한다. 또한 절연층(118(3)N)에 제공되는 개구부는 화소 전극(111b)과 중첩되는 영역을 포함한다. 또한 절연층(118(4)N)에 제공되는 개구부는 화소 전극(111c)과 중첩되는 영역을 포함한다.
다음으로 레지스트 마스크(180c)를 제거한다. 그 후, 공통층(114), 공통 전극(115), 및 보호층(131)을 순차적으로 성막한다. 그 후, 차광층(108)이 제공된 기판(102)을 접착층(107)에 의하여 접합함으로써, 도 8의 (A)에 나타낸 표시 장치(100)를 제작할 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 대하여 도 12 내지 도 17을 사용하여 설명한다.
[화소의 레이아웃]
본 실시형태에서는 주로 도 1의 (A)와 다른 화소 레이아웃 등에 대하여 설명한다. 부화소의 배열은 특별히 한정되지 않고, 다양한 방법을 적용할 수 있다. 부화소의 배열로서는 예를 들어 스트라이프 배열, S 스트라이프 배열, 매트릭스 배열, 델타 배열, 베이어(Bayer) 배열, 펜타일 배열 등이 있다.
또한 부화소의 상면 형상으로서는 예를 들어 삼각형, 사각형(직사각형, 정사각형을 포함함), 오각형 등의 다각형, 이들 다각형의 모서리가 둥근 형상, 타원형, 또는 원형 등이 있다. 여기서 부화소의 상면 형상은 발광 디바이스의 발광 영역의 상면 형상에 상당한다.
또한 부화소를 구성하는 회로 레이아웃은 도면에 나타낸 부화소의 범위에 한정되지 않고, 그 외측에 배치되어 있어도 좋다.
도 12의 (A) 내지 (K)에 나타낸 바와 같이, 화소는 부화소를 4종류 가지는 구성으로 할 수 있다.
도 12의 (A) 내지 (C)에 나타낸 화소(110)에는 스트라이프 배열이 적용되어 있다.
도 12의 (A)는 각 부화소각 직사각형의 상면 형상을 가지는 예를 나타낸 것이고, 도 12의 (B)는 각 부화소가 2개의 반원과 직사각형을 연결한 상면 형상을 가지는 예를 나타낸 것이고, 도 12의 (C)는 각 부화소가 타원형의 상면 형상을 가지는 예를 나타낸 것이다.
도 12의 (D) 내지 (F)에 나타낸 화소(110)에는 매트릭스 배열이 적용되어 있다.
도 12의 (D)는 각 부화소가 정사각형의 상면 형상을 가지는 예를 나타낸 것이고, 도 12의 (E)는 각 부화소가 모서리가 둥근 실질적인 정사각형의 상면 형상을 가지는 예를 나타낸 것이고, 도 12의 (F)는 각 부화소가 원형의 상면 형상을 가지는 예를 나타낸 것이다.
도 12의 (G) 및 (H)에서는 하나의 화소(110)가 2행 3열로 구성된 예를 나타내었다.
도 12의 (G)에 나타낸 화소(110)는 위의 행(첫 번째 행)에 3개의 부화소(부화소(110a, 110b, 110c))를 가지고, 아래의 행(두 번째 행)에 하나의 부화소(부화소(110d))를 가진다. 바꿔 말하면, 화소(110)는 왼쪽 열(첫 번째 열)에 부화소(110a)를 가지고, 중앙의 열(두 번째 열)에 부화소(110b)를 가지고, 오른쪽 열(세 번째 열)에 부화소(110c)를 가지고, 또한 이 3열에 걸쳐 부화소(110d)를 가진다.
도 12의 (H)에 나타낸 화소(110)는 위의 행(첫 번째 행)에 3개의 부화소(부화소(110a, 110b, 110c))를 가지고, 아래의 행(두 번째 행)에 3개의 부화소(110d)를 가진다. 바꿔 말하면, 화소(110)는 왼쪽 열(첫 번째 열)에 부화소(110a) 및 부화소(110d)를 가지고, 중앙의 열(두 번째 열)에 부화소(110b) 및 부화소(110d)를 가지고, 오른쪽 열(세 번째 열)에 부화소(110c) 및 부화소(110d)를 가진다. 도 12의 (H)에 나타낸 바와 같이, 위의 행과 아래의 행의 부화소의 배치를 일치시키는 구성으로 함으로써, 제조 공정에서 생길 수 있는 먼지 등을 효율적으로 제거할 수 있게 된다. 따라서 표시 품질이 높은 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 12의 (I)에서는 하나의 화소(110)가 3행 2열로 구성된 예를 나타내었다.
도 12의 (I)에 나타낸 화소(110)는 위의 행(첫 번째 행)에 부화소(110a)를 가지고, 중앙의 행(두 번째 행)에 부화소(110b)를 가지고, 첫 번째 행에서 두 번째 행에 걸쳐 부화소(110c)를 가지고, 아래의 행(세 번째 행)에 하나의 부화소(부화소(110d))를 가진다. 바꿔 말하면, 화소(110)는 왼쪽 열(첫 번째 열)에 부화소(110a, 110b)를 가지고, 오른쪽 열(두 번째 열)에 부화소(110c)를 가지고, 또한 이 2열에 걸쳐 부화소(110d)를 가진다.
도 12의 (A) 내지 (I)에 나타낸 화소(110)는 4개의 부화소(110a, 110b, 110c, 110d)로 구성된다. 부화소(110a, 110b, 110c, 110d)는 각각 다른 색의 광을 발하는 발광 디바이스 또는 광을 검출하는 수광 디바이스에 대응한다.
도 12의 (A) 내지 (I)에 나타낸 각 화소(110)에서, 예를 들어 부화소(110a)를 적색의 광을 발하는 부화소로 하고, 부화소(110b)를 녹색의 광을 발하는 부화소로 하고, 부화소(110c)를 청색의 광을 발하는 부화소로 하고, 부화소(110d)를 수광 디바이스를 가지는 부화소로 하는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성으로 하는 경우, 도 12의 (G) 및 (H)에 나타낸 화소(110)에서는 적색의 광을 발하는 부화소, 녹색의 광을 발하는 부화소, 청색의 광을 발하는 부화소의 레이아웃이 스트라이프 배열이 되기 때문에, 표시 품질을 높일 수 있다. 또한 도 12의 (I)에 나타낸 화소(110)에서는 적색의 광을 발하는 부화소, 녹색의 광을 발하는 부화소, 청색의 광을 발하는 부화소의 레이아웃이 소위 S 스트라이프 배열이 되기 때문에, 표시 품질을 높일 수 있다.
또한 화소(110)는 수광 디바이스를 가지는 부화소를 가져도 좋다.
도 12의 (A) 내지 (I)에 나타낸 각 화소(110)에서, 부화소(110a) 내지 부화소(110d) 중 어느 하나를 수광 디바이스를 가지는 부화소로 하여도 좋다.
도 12의 (A) 내지 (I)에 나타낸 각 화소(110)에서, 예를 들어 부화소(110a)를 적색의 광을 발하는 부화소로 하고, 부화소(110b)를 녹색의 광을 발하는 부화소로 하고, 부화소(110c)를 청색의 광을 발하는 부화소로 하고, 부화소(110d)를 수광 디바이스를 가지는 부화소로 하는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성으로 하는 경우, 도 12의 (G) 및 (H)에 나타낸 화소(110)에서는 적색의 광을 발하는 부화소, 녹색의 광을 발하는 부화소, 청색의 광을 발하는 부화소의 레이아웃이 스트라이프 배열이 되기 때문에, 표시 품질을 높일 수 있다. 또한 도 12의 (I)에 나타낸 화소(110)에서는 적색의 광을 발하는 부화소, 녹색의 광을 발하는 부화소, 청색의 광을 발하는 부화소의 레이아웃이 소위 S 스트라이프 배열이 되기 때문에, 표시 품질을 높일 수 있다.
수광 디바이스를 가지는 부화소가 검출하는 광의 파장은 특별히 한정되지 않는다. 부화소는 가시광 및 적외광 중 한쪽 또는 양쪽을 검출하는 구성으로 할 수 있다.
도 12의 (J) 및 (K)에 나타낸 바와 같이, 화소는 부화소를 5종류 가지는 구성으로 할 수 있다.
도 12의 (J)에서는 하나의 화소(110)가 2행 3열로 구성된 있는 예를 나타내었다.
도 12의 (J)에 나타낸 화소(110)는 위의 행(첫 번째 행)에 3개의 부화소(부화소(110a, 110b, 110c))를 가지고, 아래의 행(두 번째 행)에 2개의 부화소(부화소(110d, 110e))를 가진다. 바꿔 말하면, 화소(110)는 왼쪽 열(첫 번째 열)에 부화소(110a, 110d))를 가지고, 중앙의 열(두 번째 열)에 부화소(110b)를 가지고, 오른쪽 열(세 번째 열)에 부화소(110c)를 가지고, 또한 두 번째 열에서 세 번째 열에 걸쳐 부화소(110e)를 가진다.
도 12의 (K)에서는 하나의 화소(110)가 3행 2열로 구성된 예를 나타내었다.
도 12의 (K)에 나타낸 화소(110)는 위의 행(첫 번째 행)에 부화소(110a)를 가지고, 중앙의 행(두 번째 행)에 부화소(110b)를 가지고, 첫 번째 행에서 두 번째 행에 걸쳐 부화소(110c)를 가지고, 아래의 행(세 번째 행)에 두 개의 부화소(부화소(110d, 110e))를 가진다. 바꿔 말하면, 화소(110)는 왼쪽 열(첫 번째 열)에 부화소(110a, 110b, 110d)를 가지고, 오른쪽 열(두 번째 열)에 부화소(110c, 110e)를 가진다.
도 12의 (J) 및 (K)에 나타낸 각 화소(110)에서, 예를 들어 부화소(110a)를 적색의 광을 발하는 부화소로 하고, 부화소(110b)를 녹색의 광을 발하는 부화소로 하고, 부화소(110c)를 청색의 광을 발하는 부화소로 하는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성으로 하는 경우, 도 12의 (J)에 나타낸 화소(110)에서는 적색의 광을 발하는 부화소, 녹색의 광을 발하는 부화소, 청색의 광을 발하는 부화소의 레이아웃이 스트라이프 배열이 되기 때문에, 표시 품질을 높일 수 있다. 또한 도 12의 (K)에 나타낸 화소(110)에서는 적색의 광을 발하는 부화소, 녹색의 광을 발하는 부화소, 청색의 광을 발하는 부화소의 레이아웃이 소위 S 스트라이프 배열이 되기 때문에, 표시 품질을 높일 수 있다.
또한 도 12의 (J) 및 (K)에 나타낸 각 화소(110)에서, 예를 들어 부화소(110d) 및 부화소(110e) 중 적어도 한쪽에 수광 디바이스를 가지는 부화소를 적용하는 것이 바람직하다. 부화소(110d)와 부화소(110e) 양쪽에 수광 디바이스를 사용하는 경우, 수광 디바이스의 구성이 서로 달라도 좋다. 예를 들어, 검출하는 광의 파장 영역의 적어도 일부가 서로 달라도 좋다. 구체적으로는, 부화소(110d) 및 부화소(110e) 중 한쪽은 주로 가시광을 검출하는 수광 디바이스를 가지고, 다른 쪽을 주로 적외광을 검출하는 수광 디바이스를 가져도 좋다.
또한 도 12의 (J) 및 (K)에 나타낸 각 화소(110)에서, 예를 들어 부화소(110d) 및 부화소(110e) 중 한쪽에 수광 디바이스를 가지는 부화소를 적용하고, 다른 쪽에 광원으로서 사용할 수 있는 발광 디바이스를 가지는 부화소를 적용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 부화소(110d)를 적외광을 검출하는 수광 디바이스를 가지는 부화소로 하고, 부화소(110e)를 적외광을 발하는 발광 디바이스를 가지는 부화소로 할 수 있다.
도 13에 나타낸 구성에서는 다른 구성을 가지는 두 개의 화소(110)(이하 화소(124a) 및 화소(124b)라고 부름)이 나란히 배치된다.
도 13에 나타낸 화소(124a)는 위의 행(첫 번째 행)에 부화소(110d)를 가지고, 아래의 행(두 번째 행)에 부화소(110b)를 가지고, 첫 번째 행에서 두 번째 행에 걸쳐 부화소(110a)를 가진다. 바꿔 말하면, 화소(124a)는 왼쪽 열(첫 번째 열)에 부화소(110d), 부화소(110b)를 가지고, 오른쪽 열(두 번째 열)에 부화소(110a)를 가진다.
도 13에 나타낸 화소(124b)는 위의 행(첫 번째 행)에 부화소(110d)를 가지고, 아래의 행(두 번째 행)에 부화소(110b)를 가지고, 첫 번째 행에서 두 번째 행에 걸쳐 부화소(110c)를 가진다. 바꿔 말하면, 화소(124b)는 왼쪽 열(첫 번째 열)에 부화소(110d), 부화소(110b)를 가지고, 오른쪽 열(두 번째 열)에 부화소(110c)를 가진다.
도 13에 나타낸 구성에서는 부화소(110a) 및 부화소(110c)는 각각 두 개의 화소당 하나 배치되고, 부화소(110a) 및 부화소(110c)의 면적은 부화소(110b)의 면적보다 크다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 부화소(110b) 및 부화소(110d)의 정세도를 높일 수 있고, 부화소(110a) 및 부화소(110c)의 면적을 크게 함으로써, 더 낮은 소비 전력으로도 휘도를 높게 할 수 있기 때문에, 정밀도가 높고, 소비 전력이 낮고, 신뢰성이 우수한 표시 장치를 실현할 수 있다.
또한 부화소(110d)의 수광 면적은 다른 부화소의 발광 면적보다 작게 하여도 좋다. 수광 면적이 작을수록 촬상 범위가 좁아지므로, 촬상 결과의 흐릿함의 억제, 및 해상도의 향상이 가능하게 된다. 그러므로 부화소(110d)를 사용함으로써 고정세 또는 고해상도의 촬상을 수행할 수 있다. 예를 들어 부화소(110d)를 사용하여 지문, 장문, 홍채, 맥 형상(정맥 형상, 동맥 형상을 포함함), 또는 얼굴 등을 사용한 개인 인증을 위한 촬상을 수행할 수 있다.
또한 부화소(110d)는 터치 센서(다이렉트 터치 센서라고도 함) 또는 호버 터치 센서(호버 센서, 비접촉 센서, 터치리스 센서라고도 함) 등에 사용할 수 있다. 예를 들어, 부화소(110d)는 적외광을 검출하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 어두운 장소에서도 터치 검출이 가능하게 된다.
여기서 터치 센서 또는 호버 터치 센서는 대상물(손가락, 손, 또는 펜 등)의 근접 또는 접촉을 검출할 수 있다. 터치 센서는 표시 장치와 대상물이 직접 접한 경우에 대상물을 검출할 수 있다. 또한 호버 터치 센서는 대상물이 표시 장치에 접촉되지 않아도 상기 대상물을 검출할 수 있다. 예를 들어 표시 장치와 대상물 사이의 거리가 0.1mm 이상 300mm 이하, 바람직하게는 3mm 이상 50mm 이하인 범위에서 표시 장치가 상기 대상물을 검출할 수 있는 구성인 것이 바람직하다. 상기 구성으로 함으로써, 표시 장치에 대상물이 직접 접하지 않아도 조작을 할 수 있고, 바꿔 말하면 비접촉(터치리스)으로 표시 장치를 조작을 할 수 있다. 상기 구성으로 함으로써, 표시 장치에 오염이 부착되거나 흠이 생길 위험성을 저감하거나, 대상물이 표시 장치에 부착된 오염(예를 들어 먼지 또는 바이러스 등)에 직접 접하지 않아도 표시 장치를 조작할 수 있다.
또한 고정세의 촬상을 수행하기 위하여, 부화소(110d)는 표시 장치가 가지는 모든 화소에 제공되어 있는 것이 바람직하다. 한편 부화소(110d)는 터치 센서 또는 호버 터치 센서 등에 사용하는 경우에는 지문 등을 촬상하는 경우와 비교하여 높은 정밀도가 요구되지 않기 때문에, 표시 장치가 가지는 일부의 화소에 제공되어 있으면 좋다. 표시 장치가 가지는 부화소(110d)의 수를 부화소(110a) 등의 수보다 적게 함으로써 검출 속도를 높일 수 있다.
또한 포토리소그래피법에서는 가공하는 패턴이 미세해질수록 광의 회절의 영향을 무시할 수 없어지기 때문에, 노광에 의하여 포토마스크의 패턴을 전사할 때 충실성(fidelity)이 손상되고, 레지스트 마스크를 원하는 형상으로 가공하기 어려워진다. 그러므로 포토마스크의 패턴이 직사각형이어도, 모서리가 둥근 패턴이 형성되기 쉽다. 따라서 부화소의 상면 형상이 다각형의 모서리가 둥근 형상, 타원형, 또는 원형 등이 되는 경우가 있다.
또한 가공하는 패턴의 상면 형상을 원하는 형상으로 하기 위하여, 설계 패턴과 전사 패턴이 일치하도록 미리 마스크 패턴을 보정하는 기술(OPC(Optical Proximity Correction: 광 근접 효과 보정) 기술)을 사용하여도 좋다. 구체적으로는, OPC 기술에서는 마스크 패턴 위의 도형의 코너 부분 등에 보정용 패턴을 추가한다.
이상과 같이 본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는 발광 디바이스를 가지는 부화소로 이루어지는 구성의 화소에 대하여 다양한 레이아웃을 적용할 수 있다. 또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 화소에 발광 디바이스와 수광 디바이스의 양쪽을 가지는 구성을 적용할 수 있다. 이 경우에도, 다양한 레이아웃을 적용할 수 있다.
도 14의 (A) 및 (B)는 부화소(110a), 부화소(110b), 부화소(110c), 및 부화소(110d) 각각이 가지는 화소 전극(111a), 화소 전극(111b), 화소 전극(111c), 및 화소 전극(111d)의 배치와, 절연층(118a) 및 절연층(118b)의 배치를 나타낸 상면도이다.
절연층(118a)과 절연층(118b)은 일부 중첩되는 영역을 가진다. 도 14의 (A)에서는 절연층(118a)의 영역을 알기 쉽게 하기 위하여 절연층(118b)을 나타내지 않고, 절연층(118a)을 나타내었다. 또한 도 14의 (B)에는 절연층(118a)과 절연층(118b)의 양쪽을 나타내었다.
화소(110)는 X 방향 및 Y 방향을 따라 매트릭스상으로 배치되어 있다. 화소 전극(111d)과 화소 전극(111a)은 X 방향을 따라 번갈아 배열되고, 화소 전극(111d)과 화소 전극(111c)은 Y 방향을 따라 번갈아 배열된다. 화소 전극(111b)과 화소 전극(111c)은 X 방향을 따라 번갈아 배열되고, 화소 전극(111b)과 화소 전극(111a)은 Y 방향을 따라 번갈아 배열된다.
또한 화소 전극(111a), 화소 전극(111b), 화소 전극(111c), 및 화소 전극(111d)은 실질적인 정사각형이고, 정사각형의 4변이 X축 및 Y축 중 어느 것과 실질적으로 평행하다.
도 14의 (B)에서 절연층(118a)은 화소 전극(111d)과 화소 전극(111a) 사이에 위치한다. 또한 절연층(118b)은 화소 전극(111d)과 화소 전극(111c) 사이에 위치한다. 화소 전극(111d)은 절연층(118a)과 절연층(118b)으로 주변이 둘러싸여 있다.
도 15의 (A) 및 (B)는 부화소(110a), 부화소(110b), 부화소(110c), 및 부화소(110d) 각각이 가지는 화소 전극(111a), 화소 전극(111b), 화소 전극(111c), 및 화소 전극(111d)의 배치와, 절연층(118a) 및 절연층(118b)의 배치를 나타낸 상면도이고, 도 14의 (A) 및 (B)와 다른 구성을 가진다. 또한 도 15의 (A)에는 절연층(118b)을 나타내지 않고 절연층(118a)을 나타내었고, 도 15의 (B)에는 절연층(118a)과 절연층(118b)의 양쪽을 나타내었다.
도 15의 (A) 및 (B)에서는 화소 전극(111a), 화소 전극(111b), 화소 전극(111c), 및 화소 전극(111d)은 실질적으로 정사각형이고, 정사각형의 4변이 X축과 약 45° 또는 Y축과 약 45°의 각도를 이룬다. 또한 화소 전극(111d)과 화소 전극(111a)은 X 방향을 따라 번갈아 배열되고, 화소 전극(111c)과 화소 전극(111b)은 X 방향을 따라 번갈아 배열된다. 또한 화소 전극(111d)과 화소 전극(111a)이 X 방향을 따라 번갈아 배열된 행과, 화소 전극(111c)과 화소 전극(111b)이 X 방향을 따라 번갈아 배열된 행이 Y 방향으로 번갈아 배치된다. 화소 전극(111c)은 화소 전극(111d)을 기준으로 하여 X 좌표가 크게 되는 위치에 배치되어 있다. 즉 화소 전극(111d)과 화소 전극(111c)은 Y축에 대하여 경사져 배치되어 있다.
도 15의 (B)에서, 화소 전극(111d)은 절연층(118a)과 절연층(118b)으로 주변이 둘러싸여 있다. 절연층(118a)과 절연층(118b)은 화소 전극(111d)의 주변에 위치하는 동일 화소의 화소 전극(111a), 화소 전극(111b), 및 화소 전극(111c) 사이와, 인접된 화소의 화소 전극(111a), 화소 전극(111b), 및 화소 전극(111c) 사이에 제공되어 있다.
도 15의 (B)에서 화소 전극(111d)의 4변은 X축과 약 45° 또는 Y축과 약 45°의 각도를 이룬다. 절연층(118a) 및 절연층(118b)은 화소 전극(111d)의 변을 따라 제공된다. 도 15의 (B)에서 절연층(118a)은 화소 전극(111d)의 4개의 변 중 대향하는 2개의 변 각각을 따라 제공되는 2개의 직사각형의 형상을 가진다고 표현할 수도 있고, 절연층(118b)은 4개의 변 중 나머지 2개의 변 각각을 따라 제공되는 2개의 직사각형의 형상을 가진다고 표현할 수도 있다.
도 16의 (A) 및 (B)는 부화소(110a), 부화소(110b), 부화소(110c), 및 부화소(110d) 각각이 가지는 화소 전극(111a), 화소 전극(111b), 화소 전극(111c), 및 화소 전극(111d)의 배치와, 절연층(118a) 및 절연층(118b)의 배치를 나타낸 상면도이고, 도 14의 (A) 및 (B)와 다른 구성을 가진다. 또한 도 16의 (A)에는 절연층(118b)을 나타내지 않고 절연층(118a)을 나타내었고, 도 16의 (B)에는 절연층(118a)과 절연층(118b)의 양쪽을 나타내었다.
도 16의 (A) 및 (B)는, 도 15의 (A) 및 (B)와, 화소 전극(111a), 화소 전극(111b), 화소 전극(111c), 및 화소 전극(111d)의 배치가 공통되어 있지만, 화소 전극(111d)의 면적 및 방향이 다르다. 도 16의 (A) 및 (B)에서는 화소 전극(111d)의 면적이 작고, 또한 화소 전극(111d)의 4변은 X축 또는 Y축과 실질적으로 평행하다.
도 16의 (B)에서 절연층(118a)은 화소 전극(111d)과 화소 전극(111a) 사이에 위치한다. 또한 절연층(118b)은 화소 전극(111d)과 화소 전극(111c) 사이에 위치한다. 화소 전극(111d)은 절연층(118a)과 절연층(118b)으로 주변이 둘러싸여 있다.
도 16의 (B)에서 절연층(118a)은 화소 전극(111d)의 4개의 변 중 대향하는 2개의 변 각각을 따라 제공되는 2개의 직사각형의 형상을 가진다고 표현할 수도 있고, 절연층(118b)은 4개의 변 중 나머지 2변 각각을 따라 제공되는 2개의 직사각형의 형상을 가진다고 표현할 수도 있다.
도 17의 (A) 및 (B)에는 도 13에 나타낸 화소(110)(화소(124a)와 화소(124b))를 적용한 구성을 나타내었다. 도 13은 화소(124a)의 부화소(110a), 부화소(110b), 및 부화소(110d) 각각이 가지는 화소 전극(111a), 화소 전극(111b), 및 화소 전극(111d)의 배치와, 화소(124b)의 부화소(110b), 부화소(110c), 및 부화소(110d) 각각이 가지는 화소 전극(111b), 화소 전극(111c), 및 화소 전극(111d)의 배치와, 절연층(118a) 및 절연층(118b)의 배치를 나타낸 상면도이다. 또한 도 17의 (A)에는 절연층(118b)을 나타내지 않고 절연층(118a)을 나타내고, 도 17의 (B)에는 절연층(118a)과 절연층(118b)의 양쪽을 나타내었다.
화소 전극(111d)은 실질적으로 정사각형이고, 화소 전극(111d)의 4변은 X축 또는 Y축과 실질적으로 평행하다. 화소 전극(111d)은 절연층(118a)과 절연층(118b)으로 주변이 둘러싸여 있다.
도 17의 (B)에 나타낸 화소(124a) 및 화소(124b) 각각에서, 절연층(118b)은 화소 전극(111d)과 화소 전극(111b) 사이에 위치한다. 또한 화소(124a)에서 절연층(118a)은 화소 전극(111d)과 화소 전극(111a) 사이에 위치하고, 화소(124b)에서 절연층(118a)은 화소 전극(111d)과 화소 전극(111c) 사이에 위치한다.
도 17의 (B)에서 절연층(118a)은 화소 전극(111d)의 4개의 변 중 대향하는 2개의 변 각각을 따라 제공되는 2개의 직사각형의 형상을 가진다고 표현할 수도 있고, 절연층(118b)은 4개의 변 중 나머지 2변 각각을 따라 제공되는 2개의 직사각형의 형상을 가진다고 표현할 수도 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 대하여 도 18 내지 도 20을 사용하여 설명한다.
본 실시형태의 표시 장치는 고해상도의 표시 장치 또는 대형의 표시 장치로 할 수 있다. 따라서 본 실시형태의 표시 장치는 예를 들어 텔레비전 장치, 데스크톱형 또는 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 컴퓨터용 등의 모니터, 디지털 사이니지, 및 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, 및 음향 재생 장치의 표시부에 사용할 수 있다.
또한 본 실시형태의 표시 장치는 고정세의 표시 장치로 할 수 있다. 따라서 본 실시형태의 표시 장치는 예를 들어, 손목시계형 및 팔찌형 등의 정보 단말기(웨어러블 기기)의 표시부, 그리고 헤드 마운트 디스플레이 등의 VR용 기기 및 안경형 AR용 기기 등 머리에 장착 가능한 웨어러블 기기의 표시부에 사용할 수 있다.
[표시 장치(100G)]
도 18은 표시 장치(100G)의 사시도이고, 도 19는 표시 장치(100G)의 단면도이다.
표시 장치(100G)는 기판(152)과 기판(151)이 접합된 구성을 가진다. 도 18에서는 기판(152)을 파선으로 명시하였다.
표시 장치(100G)는 표시부(162), 접속부(140), 회로(164), 배선(165) 등을 가진다. 도 18에는 표시 장치(100G)에 IC(173) 및 FPC(172)가 실장된 예를 나타내었다. 그러므로 도 18에 나타낸 구성은 표시 장치(100G)와, IC(집적 회로)와, FPC를 가지는 표시 모듈이라고도 할 수도 있다.
접속부(140)는 표시부(162)의 외측에 제공된다. 접속부(140)는 표시부(162)의 1변 또는 복수의 변을 따라 제공할 수 있다. 접속부(140)는 단수이어도 복수이어도 좋다. 도 18에서는 표시부의 4변을 둘러싸도록 접속부(140)가 제공되어 있는 예를 나타내었다. 접속부(140)에서는 발광 디바이스의 공통 전극과 도전층이 전기적으로 접속되어 있기 때문에 공통 전극에 전위를 공급할 수 있다.
회로(164)로서는 예를 들어 주사선 구동 회로를 사용할 수 있다.
배선(165)은 표시부(162) 및 회로(164)에 신호 및 전력을 공급하는 기능을 가진다. 상기 신호 및 전력은 FPC(172)를 통하여 외부로부터 배선(165)에 입력되거나 IC(173)로부터 배선(165)에 입력된다.
도 18에는, COG(Chip On Glass) 방식 또는 COF(Chip on Film) 방식 등에 의하여 기판(151)에 IC(173)가 제공되어 있는 예를 나타내었다. IC(173)로서는, 예를 들어 주사선 구동 회로 또는 신호선 구동 회로 등을 가지는 IC를 적용할 수 있다. 또한 표시 장치(100G) 및 표시 모듈은 IC를 제공하지 않는 구성으로 하여도 좋다. 또한 IC를 COF 방식 등에 의하여 FPC에 실장하여도 좋다.
도 19에 표시 장치(100G)의, FPC(172)를 포함하는 영역의 일부, 회로(164)의 일부, 표시부(162)의 일부, 접속부(140)의 일부, 및 단부를 포함하는 영역의 일부를 각각 절단하였을 때의 단면의 일례를 나타내었다.
도 19에 나타낸 표시 장치(100G)는 기판(151)과 기판(152) 사이에 트랜지스터(201), 트랜지스터(205), 적색의 광을 발하는 발광 디바이스(130R), 청색의 광을 발하는 발광 디바이스(130B), 및 광(L)을 검출하는 수광 디바이스(150) 등을 가진다. 또한 도시하지 않았지만 앞의 실시형태와 마찬가지로 녹색의 광을 발하는 발광 디바이스도 표시 장치(100G)에 제공되어 있다.
발광 디바이스(130R, 130B) 및 수광 디바이스(150)는 화소 전극의 구성이 다른 점 이외는 각각 도 1의 (B)에 나타낸 적층 구조를 가진다. 발광 디바이스 및 수광 디바이스의 자세한 사항에 대해서는 실시형태 1을 참조할 수 있다. 예를 들어 발광 디바이스(130R)는 도 1의 (B)에 나타낸 발광 디바이스(130a)에 대응하고, 발광 디바이스(130B)는 도 1의 (B)에 나타낸 발광 디바이스(130c)에 대응하고, 수광 디바이스(150)는 도 1의 (B)에 나타낸 수광 디바이스(150)에 대응한다. 또한 도시하지 않았지만, 녹색의 광을 발하는 발광 디바이스는 도 1의 (B)에 나타낸 발광 디바이스(130b)에 대응한다.
발광 디바이스(130R)는 도전층(112a)을 가진다. 도전층(112a)을 화소 전극이라고 부를 수 있다.
또한 도전층(112a)은 2개 이상의 층을 적층시켜 구성할 수 있다. 이와 같은 경우에는 예를 들어 도전층(112a)이 가지는 층 모두를 화소 전극이라고 부를 수도 있고, 도전층(112a)이 가지는 층의 일부를 화소 전극이라고 부를 수도 있다.
발광 디바이스(130B)는 도전층(112c)을 가진다. 또한 도시하지 않았지만 녹색의 광을 발하는 발광 디바이스도 같은 구성을 가진다.
수광 디바이스(150)는 도전층(112d)을 가진다.
도전층(112a)은 절연층(214)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(205)가 가지는 도전층(222b)과 접속되어 있다.
도전층(112a)은 예를 들어 2층의 적층 구조로 할 수 있다. 이와 같은 경우에는 예를 들어 아래층으로서는 반사 전극으로서 기능하는 도전층을 사용하고, 위층으로서는 투명 전극으로서 기능하는 도전층을 사용할 수 있다.
발광 디바이스(130B)에서의 도전층(112c) 및 수광 디바이스(150)에서의 도전층(112d)에 대해서는, 발광 디바이스(130R)에서의 도전층(112a)과 같기 때문에 자세한 설명은 생략한다.
도전층(112a)의 단부는 절연층(127)으로 덮이고, 도전층(112a) 위 및 절연층(127) 위에는 층(113a)이 제공된다. 마찬가지로, 도전층(112c)의 단부는 절연층(127)으로 덮이고, 도전층(112c) 위 및 절연층(127) 위에는 층(113c)이 제공된다. 마찬가지로, 도전층(112d)의 단부는 절연층(127)으로 덮이고, 도전층(112d) 위 및 절연층(127) 위에는 층(113d)이 제공된다.
층(113a), 층(113c), 및 층(113d) 위에 공통층(114)이 제공되고, 공통층(114) 위에 공통 전극(115)이 제공되어 있다. 공통층(114) 및 공통 전극(115)은 각각 복수의 발광 디바이스 및 수광 디바이스에 공통적으로 제공되는 하나의 막이다.
또한 발광 디바이스(130R, 130G, 130B) 위에는 각각 보호층(131)이 제공되어 있다. 발광 디바이스를 덮는 보호층(131)을 제공함으로써, 발광 디바이스에 물 등의 불순물이 들어가는 것을 억제하여, 발광 디바이스의 신뢰성을 높일 수 있다.
보호층(131)과 기판(152)은 접착층(107)을 개재(介在)하여 접착되어 있다. 발광 디바이스의 밀봉에는 고체 밀봉 구조 또는 중공 밀봉 구조 등을 적용할 수 있다. 도 19에서는 기판(152)과 기판(151) 사이의 공간이 접착층(107)으로 충전되어 있고, 고체 밀봉 구조가 적용되어 있다. 또는 상기 공간을 불활성 가스(질소 또는 아르곤 등)로 충전하고, 중공 밀봉 구조를 적용하여도 좋다. 이때 접착층(107)은 발광 디바이스와 중첩되지 않도록 제공되어도 좋다. 또한 상기 공간을 테두리 형상으로 제공된 접착층(107)과는 다른 수지로 충전하여도 좋다.
접속부(140)에서는 절연층(214) 위에 도전층(123)이 제공되어 있다. 도전층(123)은 도전층(112a, 112c, 112d)과 동일한 도전막을 가공하여 얻을 수 있다. 도전층(123)의 단부는 절연층(127)으로 덮여 있다. 또한 도전층(123) 위에는 공통층(114)이 제공되고, 공통층(114) 위에는 공통 전극(115)이 제공되어 있다. 도전층(123)과 공통 전극(115)은 공통층(114)을 통하여 전기적으로 접속된다. 또한 접속부(140)에는 공통층(114)이 형성되지 않아도 된다. 이 경우, 도전층(123)과 공통 전극(115)이 직접 접하여 전기적으로 접속된다.
표시 장치(100G)는 톱 이미션형이다. 발광 디바이스가 발하는 광은 기판(152) 측으로 사출된다. 기판(152)에는 가시광에 대한 투과성이 높은 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 화소 전극은 가시광을 반사하는 재료를 포함하고, 대향 전극(공통 전극(115))은 가시광을 투과시키는 재료를 포함한다.
기판(151)으로부터 절연층(214)까지의 적층 구조가 실시형태 1에서의 기판(101)에 상당하고, 기판(101)은 트랜지스터를 포함하는 층을 가진다.
트랜지스터(201) 및 트랜지스터(205)는 모두 기판(151) 위에 형성되어 있다. 이들 트랜지스터는 동일 재료 및 동일 공정으로 제작할 수 있다.
기판(151) 위에는 절연층(211), 절연층(213), 절연층(215), 및 절연층(214)이 이 순서대로 제공되어 있다. 절연층(211)은 그 일부가 각 트랜지스터의 게이트 절연층으로서 기능한다. 절연층(213)은 그 일부가 각 트랜지스터의 게이트 절연층으로서 기능한다. 절연층(215)은 트랜지스터를 덮어 제공된다. 절연층(214)은 트랜지스터를 덮어 제공되고, 평탄화층으로서의 기능을 가진다. 또한 게이트 절연층의 개수 및 트랜지스터를 덮는 절연층의 개수는 한정되지 않고, 각각 단층이어도 좋고 2층 이상이어도 좋다.
트랜지스터를 덮는 절연층 중 적어도 하나의 층에는 물 및 수소 등의 불순물이 확산되기 어려운 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 절연층을 배리어층으로서 기능시킬 수 있다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 외부로부터 트랜지스터로 불순물이 확산되는 것을 효과적으로 억제할 수 있어, 표시 장치의 신뢰성을 높일 수 있다.
절연층(211), 절연층(213), 및 절연층(215)으로서는 각각 무기 절연막을 사용하는 것이 바람직하다. 무기 절연막으로서는 예를 들어 질화 실리콘막, 산화질화 실리콘막, 산화 실리콘막, 질화산화 실리콘막, 산화 알루미늄막, 질화 알루미늄막 등을 사용할 수 있다. 또한 산화 하프늄막, 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 적층시켜 사용하여도 좋다.
평탄화층으로서 기능하는 절연층(214)으로서는 유기 절연층이 적합하다. 유기 절연층에 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. 또한 절연층(214)을 유기 절연층과 무기 절연층의 적층 구조로 하여도 좋다. 절연층(214)의 최표층은 에칭 보호층으로서의 기능을 가지는 것이 바람직하다. 이에 의하여 도전층(112a) 등의 가공 시에, 절연층(214)에 오목부가 형성되는 것을 억제할 수 있다. 또는 절연층(214)에는 도전층(112a) 등의 가공 시에 오목부가 제공되어도 좋다.
트랜지스터(201) 및 트랜지스터(205)는 게이트로서 기능하는 도전층(221), 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(211), 소스 및 드레인으로서 기능하는 도전층(222a) 및 도전층(222b), 반도체층(231), 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(213), 그리고 게이트로서 기능하는 도전층(223)을 가진다. 여기서는 동일한 도전막을 가공하여 얻어지는 복수의 층을 같은 해칭 패턴으로 나타내었다. 절연층(211)은 도전층(221)과 반도체층(231) 사이에 위치한다. 절연층(213)은 도전층(223)과 반도체층(231) 사이에 위치한다.
본 실시형태의 표시 장치에 포함되는 트랜지스터의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 플레이너(planar)형 트랜지스터, 스태거형 트랜지스터, 역스태거형 트랜지스터 등을 사용할 수 있다. 또한 톱 게이트형 또는 보텀 게이트형 중 어느 트랜지스터 구조로 하여도 좋다. 또는 채널이 형성되는 반도체층 상하에 게이트가 제공되어도 좋다.
트랜지스터(201) 및 트랜지스터(205)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 인가하고, 다른 쪽에 구동시키기 위한 전위를 인가함으로써, 트랜지스터의 문턱 전압을 제어하여도 좋다.
트랜지스터에 사용되는 반도체 재료의 결정성에 대해서도 특별히 한정되지 않고, 비정질 반도체, 결정성을 가지는 반도체(미결정 반도체, 다결정 반도체, 단결정 반도체, 또는 일부에 결정 영역을 가지는 반도체) 중 어느 것을 사용하여도 좋다. 결정성을 가지는 반도체를 사용하면, 트랜지스터 특성의 열화를 억제할 수 있기 때문에 바람직하다.
트랜지스터의 반도체층은 금속 산화물(산화물 반도체라고도 함)을 가지는 것이 바람직하다. 즉 본 실시형태의 표시 장치에는 금속 산화물을 채널 형성 영역에 사용한 트랜지스터(이하 OS 트랜지스터)를 사용하는 것이 바람직하다.
결정성을 가지는 산화물 반도체로서는 CAAC(c-axis-aligned crystalline)-OS, nc(nanocrystalline)-OS 등을 들 수 있다.
또는 실리콘을 채널 형성 영역에 사용한 트랜지스터(Si 트랜지스터)를 사용하여도 좋다. 실리콘으로서는 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 비정질 실리콘 등을 들 수 있다. 특히 반도체층에 저온 폴리실리콘(LTPS: Low Temperature Poly Silicon)을 가지는 트랜지스터(이하 LTPS 트랜지스터라고도 함)를 사용할 수 있다. LTPS 트랜지스터는 전계 효과 이동도가 높고 주파수 특성이 양호하다.
LTPS 트랜지스터 등의 Si 트랜지스터를 적용함으로써, 고주파수로 구동할 필요가 있는 회로(예를 들어 소스 드라이버 회로)를 표시부와 동일 기판 상에 형성할 수 있다. 이에 의하여 표시 장치에 실장되는 외부 회로를 간략화할 수 있어, 부품 비용 및 실장 비용을 절감할 수 있다.
OS 트랜지스터는 비정질 실리콘을 사용한 트랜지스터와 비교하여 전계 효과 이동도가 매우 높다. 또한 OS 트랜지스터는 오프 상태에서의 소스-드레인 간의 누설 전류(이하 오프 전류라고도 함)가 현저히 작고, 상기 트랜지스터와 직렬로 접속된 용량 소자에 축적된 전하가 장기간에 걸쳐 유지될 수 있다. 또한 OS 트랜지스터를 적용함으로써 표시 장치의 소비 전력을 저감할 수 있다.
또한 실온하에서의 채널 폭 1μm당 OS 트랜지스터의 오프 전류값은 1aA(1×10-18A) 이하, 1zA(1×10-21A) 이하, 또는 1yA(1×10-24A) 이하로 할 수 있다. 또한 실온하에서의 채널 폭 1μm당 Si 트랜지스터의 오프 전류값은 1fA(1×10-15A) 이상 1pA(1×10-12A) 이하이다. 따라서 OS 트랜지스터의 오프 전류는 Si 트랜지스터의 오프 전류보다 10자릿수 정도 낮다고도 할 수 있다.
또한 화소 회로에 포함되는 발광 디바이스의 발광 휘도를 높게 하는 경우, 발광 디바이스에 흘리는 전류의 양을 크게 할 필요가 있다. 그러기 위해서는 화소 회로에 포함된 구동 트랜지스터의 소스-드레인 간 전압을 높게 할 필요가 있다. OS 트랜지스터는 Si 트랜지스터와 비교하여 소스-드레인 간에서 내압이 높기 때문에, OS 트랜지스터의 소스-드레인 간에는 높은 전압을 인가할 수 있다. 따라서 화소 회로에 포함되는 구동 트랜지스터를 OS 트랜지스터로 함으로써, 발광 디바이스에 흐르는 전류의 양을 크게 하여, 발광 디바이스의 발광 휘도를 높게 할 수 있다.
또한 트랜지스터가 포화 영역에서 동작하는 경우에서, OS 트랜지스터는 Si 트랜지스터보다 게이트-소스 간 전압의 변화에 대하여 소스-드레인 간 전류의 변화를 작게 할 수 있다. 그러므로 화소 회로에 포함되는 구동 트랜지스터로서 OS 트랜지스터를 적용함으로써 게이트-소스 간 전압의 변화에 의하여, 소스-드레인 간에 흐르는 전류를 상세하게 정할 수 있기 때문에, 발광 디바이스에 흐르는 전류의 양을 제어할 수 있다. 그러므로 화소 회로에서의 계조를 크게 할 수 있다.
또한 트랜지스터가 포화 영역에서 동작할 때 흐르는 전류의 포화 특성에서, OS 트랜지스터는 소스-드레인 간 전압이 서서히 높아진 경우에도 Si 트랜지스터보다 안정된 전류(포화 전류)를 흘릴 수 있다. 그러므로 OS 트랜지스터를 구동 트랜지스터로서 사용함으로써, 예를 들어 발광 디바이스의 전류-전압 특성에 편차가 생긴 경우에도 발광 디바이스에 안정된 전류를 흘릴 수 있다. 즉 OS 트랜지스터는 포화 영역에서 동작하는 경우에서, 소스-드레인 간 전압을 높게 하여도 소스-드레인 간 전류가 거의 변화되지 않기 때문에, 발광 디바이스의 발광 휘도를 안정적으로 할 수 있다.
상술한 바와 같이, 화소 회로에 포함되는 구동 트랜지스터에 OS 트랜지스터를 사용함으로써, "흑색 들뜸의 억제", "발광 휘도의 상승", "다계조화", 및 "발광 디바이스의 편차의 억제" 등을 할 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 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 반도체층에 인듐(In), 갈륨(Ga), 및 아연(Zn)을 포함하는 산화물(IGZO라고도 기재함)을 사용하는 것이 바람직하다. 또는 인듐, 주석, 및 아연을 포함하는 산화물을 사용하는 것이 바람직하다. 또는 인듐, 갈륨, 주석, 및 아연을 포함하는 산화물을 사용하는 것이 바람직하다. 또는 인듐(In), 알루미늄(Al), 및 아연(Zn)을 포함하는 산화물(IAZO라고도 기재함)을 사용하는 것이 바람직하다. 또는 인듐(In), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 및 아연(Zn)을 포함하는 산화물(IAGZO라고도 기재함)을 사용하는 것이 바람직하다.
반도체층이 In-M-Zn 산화물인 경우, 상기 In-M-Zn 산화물에서의 In의 원자수비는 M의 원자수비 이상인 것이 바람직하다. 이와 같은 In-M-Zn 산화물의 금속 원소의 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=1:3:2 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=1:3:4 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 포함하는 것이다.
예를 들어 원자수비가 In:Ga:Zn=4:2:3 또는 그 근방의 조성이라고 기재된 경우, In을 4로 하였을 때 Ga가 1 이상 3 이하이고 Zn이 2 이상 4 이하인 경우를 포함한다. 또한 원자수비가 In:Ga:Zn=5:1:6 또는 그 근방의 조성이라고 기재된 경우, In을 5로 하였을 때 Ga가 0.1보다 크고 2 이하이고 Zn이 5 이상 7 이하인 경우를 포함한다. 또한 원자수비가 In:Ga:Zn=1:1:1 또는 그 근방의 조성이라고 기재된 경우, In을 1로 하였을 때 Ga가 0.1보다 크고 2 이하이고 Zn이 0.1보다 크고 2 이하인 경우를 포함한다.
회로(164)가 가지는 트랜지스터와 표시부(162)가 가지는 트랜지스터는 같은 구조이어도 좋고, 다른 구조이어도 좋다. 회로(164)가 가지는 복수의 트랜지스터의 구조는 모두 같아도 좋고, 2종류 이상 있어도 좋다. 마찬가지로, 표시부(162)가 가지는 복수의 트랜지스터의 구조는 모두 같아도 좋고, 2종류 이상 있어도 좋다.
표시부(162)가 가지는 트랜지스터의 모두를 OS 트랜지스터로 하여도 좋고, 표시부(162)가 가지는 트랜지스터의 모두를 Si 트랜지스터로 하여도 좋고, 표시부(162)가 가지는 트랜지스터의 일부를 OS 트랜지스터로 하고, 나머지를 Si 트랜지스터로 하여도 좋다.
예를 들어 표시부(162)에 LTPS 트랜지스터와 OS 트랜지스터의 양쪽을 사용함으로써, 소비 전력이 낮고 구동 능력이 높은 표시 장치를 실현할 수 있다. 또한 LTPS 트랜지스터와 OS 트랜지스터를 조합한 구성을 LTPO라고 부르는 경우가 있다. 또한 더 적합한 예로서, 배선 간의 도통, 비도통을 제어하기 위한 스위치로서 기능하는 트랜지스터 등에 OS 트랜지스터를 적용하고, 전류를 제어하는 트랜지스터 등에 LTPS 트랜지스터를 적용하는 것이 바람직하다.
예를 들어 표시부(162)가 가지는 트랜지스터 중 하나는 발광 디바이스에 흐르는 전류를 제어하기 위한 트랜지스터로서 기능하며, 구동 트랜지스터라고 부를 수도 있다. 구동 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽은 발광 디바이스의 화소 전극과 전기적으로 접속된다. 상기 구동 트랜지스터에는 LTPS 트랜지스터를 사용하는 것이 바람직하다. 이에 의하여 화소 회로에서 발광 디바이스에 흐르는 전류를 크게 할 수 있다.
한편 표시부(162)가 가지는 트랜지스터의 다른 하나는 화소의 선택, 비선택을 제어하기 위한 스위치로서 기능하며, 선택 트랜지스터라고도 부를 수 있다. 선택 트랜지스터의 게이트는 게이트선과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 한쪽은 소스선(신호선)과 전기적으로 접속된다. 선택 트랜지스터에는 OS 트랜지스터를 적용하는 것이 바람직하다. 이에 의하여 프레임 주파수를 현저히 작게(예를 들어 1fps 이하로) 하여도 화소의 계조를 유지할 수 있기 때문에, 정지 화상을 표시할 때 드라이버를 정지시킴으로써 소비 전력을 저감할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 높은 개구율과, 높은 정세도와, 높은 표시 품질과, 낮은 소비 전력을 겸비할 수 있다.
또한 OS 트랜지스터의 구조는 도 19에 나타낸 구조에 한정되지 않는다. 예를 들어 도 20의 (A) 및 (B)에 나타낸 구조로 하여도 좋다.
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(231), 한 쌍의 저저항 영역(231n) 중 한쪽과 접속되는 도전층(222a), 한 쌍의 저저항 영역(231n) 중 다른 쪽과 접속되는 도전층(222b), 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(225), 게이트로서 기능하는 도전층(223), 그리고 도전층(223)을 덮는 절연층(215)을 가진다. 절연층(211)은 도전층(221)과 채널 형성 영역(231i) 사이에 위치한다. 절연층(225)은 적어도 도전층(223)과 채널 형성 영역(231i) 사이에 위치한다. 또한 트랜지스터를 덮는 절연층(218)을 제공하여도 좋다.
도 20의 (A)에 나타낸 트랜지스터(209)에서는, 절연층(225)이 반도체층(231)의 상면 및 측면을 덮는 예를 나타내었다. 도전층(222a) 및 도전층(222b)은 각각 절연층(225) 및 절연층(215)에 제공된 개구를 통하여 저저항 영역(231n)에 접속된다. 도전층(222a) 및 도전층(222b) 중 한쪽은 소스로서 기능하고, 다른 쪽은 드레인으로서 기능한다.
한편 도 20의 (B)에 나타낸 트랜지스터(210)에서는 절연층(225)이 반도체층(231)의 채널 형성 영역(231i)과 중첩되고, 저저항 영역(231n)과는 중첩되지 않는다. 예를 들어, 도전층(223)을 마스크로 하여 절연층(225)을 가공함으로써, 도 20의 (B)에 나타낸 구조를 제작할 수 있다. 도 20의 (B)에서는 절연층(225) 및 도전층(223)을 덮어 절연층(215)이 제공되고, 절연층(215)의 개구를 통하여 도전층(222a) 및 도전층(222b) 각각이 저저항 영역(231n)과 접속되어 있다.
기판(151) 중 기판(152)이 중첩되지 않은 영역에는 접속부(204)가 제공되어 있다. 접속부(204)에서는 배선(165)이 도전층(166) 및 접속층(242)을 통하여 FPC(172)와 전기적으로 접속되어 있다. 도전층(166)이 도전층(112a), 도전층(112c), 도전층(112d)과 같은 도전막을 가공하여 얻어진 예를 나타내었다. 접속부(204)의 상면에서는 도전층(166)이 노출되어 있다. 이로써 접속부(204)와 FPC(172)를 접속층(242)을 통하여 전기적으로 접속할 수 있다.
기판(152)의 기판(151) 측의 면에 차광층을 제공하는 구성으로 하여도 좋다. 상기 차광층은 인접된 발광 디바이스 사이, 접속부(140), 및 회로(164) 등에 제공할 수 있다. 또한 기판(152)의 외측에는 각종 광학 부재를 배치할 수 있다.
기판(151) 및 기판(152)에는 각각 기판(101) 및 기판(102)에 사용할 수 있는 재료를 적용할 수 있다.
접속층(242)으로서는 이방성 도전 필름(ACF: Anisotropic Conductive Film), 이방성 도전 페이스트(ACP: Anisotropic Conductive Paste) 등을 사용할 수 있다.
[트랜지스터의 구성예]
이하에서는 상기 표시 장치에 적용할 수 있는 트랜지스터로서, 채널이 형성되는 반도체층에 실리콘을 가지는 트랜지스터의 단면 구성예에 대하여 설명한다.
실리콘으로서는, 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 비정질 실리콘 등을 들 수 있다. 특히 반도체층에 저온 폴리실리콘(LTPS: Low Temperature Poly Silicon)을 가지는 트랜지스터(이하 LTPS 트랜지스터라고도 함)를 사용하는 것이 바람직하다.
또한 화소 회로에 포함되는 트랜지스터 중 적어도 하나에 OS 트랜지스터를 사용할 수 있다.
또한 화소 회로에 포함되는 트랜지스터의 일부에 LTPS 트랜지스터를 사용하고, 다른 일부에 OS 트랜지스터를 사용함으로써, 소비 전력이 낮고 구동 능력이 높은 표시 장치를 실현할 수 있다. 더 적합한 예로서는 배선 사이의 도통, 비도통을 제어하기 위한 스위치로서 기능하는 트랜지스터 등에 OS 트랜지스터를 적용하고, 전류를 제어하는 트랜지스터 등에 LTPS 트랜지스터를 적용하는 것이 바람직하다.
예를 들어 화소 회로에 제공되는 트랜지스터 중 하나는 발광 디바이스에 흐르는 전류를 제어하기 위한 트랜지스터로서 기능하며, 구동 트랜지스터라고 부를 수도 있다. 구동 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽은 발광 디바이스의 화소 전극과 전기적으로 접속된다. 상기 구동 트랜지스터에는 LTPS 트랜지스터를 사용하는 것이 바람직하다. 이에 의하여 화소 회로에서 발광 디바이스에 흐르는 전류를 크게 할 수 있다.
한편 화소 회로에 제공되는 트랜지스터 중 다른 하나는 화소의 선택, 비선택을 제어하기 위한 스위치로서 기능하며, 선택 트랜지스터라고 부를 수도 있다. 선택 트랜지스터의 게이트는 게이트선과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 한쪽은 소스선(신호선)과 전기적으로 접속된다. 선택 트랜지스터에는 OS 트랜지스터를 적용하는 것이 바람직하다. 이에 의하여 프레임 주파수를 현저히 작게(예를 들어 1fps 이하)하여도 화소의 계조를 유지할 수 있기 때문에, 정지 화상을 표시할 때 드라이버를 정지시킴으로써 소비 전력을 저감할 수 있다.
[구성예 1]
도 21의 (A)는 트랜지스터(410)를 포함하는 단면도이다.
트랜지스터(410)는 기판(401) 위에 제공되고, 반도체층에 다결정 실리콘을 적용한 트랜지스터이다.
트랜지스터(410)는 반도체층(411), 절연층(412), 도전층(413) 등을 가진다. 반도체층(411)은 채널 형성 영역(411i) 및 저저항 영역(411n)을 가진다. 반도체층(411)은 실리콘을 가진다. 반도체층(411)은 다결정 실리콘을 가지는 것이 바람직하다. 절연층(412)의 일부는 게이트 절연층으로서 기능한다. 도전층(413)의 일부는 게이트 전극으로서 기능한다.
또한 반도체층(411)은 반도체 특성을 나타내는 금속 산화물(산화물 반도체라고도 함)을 포함하는 구성으로 할 수도 있다. 이때 트랜지스터(410)는 OS 트랜지스터라고 부를 수 있다.
저저항 영역(411n)은 불순물 원소를 포함하는 영역이다. 예를 들어 트랜지스터(410)를 n채널형 트랜지스터로 하는 경우에는, 저저항 영역(411n)에 인, 비소 등을 첨가하면 좋다. 한편 p채널형 트랜지스터로 하는 경우에는, 저저항 영역(411n)에 붕소, 알루미늄 등을 첨가하면 좋다. 또한 트랜지스터(410)의 문턱 전압을 제어하기 위하여, 채널 형성 영역(411i)에 상술한 불순물을 첨가하여도 좋다.
기판(401) 위에 절연층(421)이 제공되어 있다. 반도체층(411)은 절연층(421) 위에 제공되어 있다. 절연층(412)은 반도체층(411) 및 절연층(421)을 덮어 제공되어 있다. 도전층(413)은 절연층(412) 위의, 반도체층(411)과 중첩되는 위치에 제공되어 있다.
또한 도전층(413) 및 절연층(412)을 덮어 절연층(422)이 제공된다. 절연층(422) 위에는 도전층(414a) 및 도전층(414b)이 제공된다. 도전층(414a) 및 도전층(414b)은 절연층(422) 및 절연층(412)에 제공된 개구부에서 저저항 영역(411n)과 전기적으로 접속되어 있다. 도전층(414a)의 일부는 소스 전극 및 드레인 전극 중 한쪽으로서 기능하고, 도전층(414b)의 일부는 소스 전극 및 드레인 전극 중 다른 쪽으로서 기능한다. 또한 도전층(414a), 도전층(414b), 및 절연층(422)을 덮어 절연층(423)이 제공되어 있다.
절연층(423) 위에는 도전층(431)이 제공된다. 도전층(431)은 절연층(423) 위에 제공되고, 절연층(423)에 제공된 개구에서 도전층(414b)과 전기적으로 접속되어 있다. 여기서는 생략하지만, 도전층(431) 위에는 EL층 및 공통 전극을 적층시킬 수 있다.
도전층(431)은 예를 들어 발광 디바이스 또는 수광 디바이스의 화소 전극으로서 기능할 수 있다. 예를 들어 트랜지스터(410)는 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽이 발광 디바이스 또는 수광 디바이스의 화소 전극과 전기적으로 접속되는 트랜지스터에 적합하게 사용할 수 있다.
[구성예 2]
도 21의 (B)에는 한 쌍의 게이트 전극을 가지는 트랜지스터(410a)를 나타내었다. 도 21의 (B)에 나타낸 트랜지스터(410a)는 도전층(415) 및 절연층(416)을 가지는 점에서 도 21의 (A)와 주로 상이하다.
도전층(415)은 절연층(421) 위에 제공되어 있다. 또한 도전층(415) 및 절연층(421)을 덮어 절연층(416)이 제공되어 있다. 반도체층(411)은 적어도 채널 형성 영역(411i)이 절연층(416)을 개재하여 도전층(415)과 중첩되도록 제공되어 있다.
도 21의 (B)에 나타낸 트랜지스터(410a)에서, 도전층(413)의 일부가 제 1 게이트 전극으로서 기능하고, 도전층(415)의 일부가 제 2 게이트 전극으로서 기능한다. 또한 이때 절연층(412)의 일부가 제 1 게이트 절연층으로서 기능하고, 절연층(416)의 일부가 제 2 게이트 절연층으로서 기능한다.
여기서 제 1 게이트 전극과 제 2 게이트 전극을 전기적으로 접속하는 경우, 도시하지 않은 영역에서, 절연층(412) 및 절연층(416)에 제공된 개구부를 통하여 도전층(413)과 도전층(415)을 전기적으로 접속하면 좋다. 또한 제 2 게이트 전극과 소스 또는 드레인을 전기적으로 접속하는 경우, 도시하지 않은 영역에서, 절연층(422), 절연층(412) 및 절연층(416)에 제공된 개구부를 통하여 도전층(414a) 또는 도전층(414b)과 도전층(415)을 전기적으로 접속하면 좋다.
표시 장치의 화소를 구성하는 트랜지스터 모두에 LTPS 트랜지스터를 적용하는 경우, 도 21의 (A)에서 예시한 트랜지스터(410) 또는 도 21의 (B)에서 예시한 트랜지스터(410a)를 적용할 수 있다. 이때 표시 장치의 화소를 구성하는 모든 트랜지스터에 트랜지스터(410a)를 사용하여도 좋고, 모든 트랜지스터에 트랜지스터(410)를 적용하여도 좋고, 트랜지스터(410a)와 트랜지스터(410)를 조합하여 사용하여도 좋다.
[구성예 3]
이하에서는 반도체층에 실리콘이 적용된 트랜지스터와, 반도체층에 금속 산화물이 적용된 트랜지스터의 양쪽을 가지는 구성의 예에 대하여 설명한다.
도 21의 (C)에, 트랜지스터(410a) 및 트랜지스터(450)를 포함하는 단면 개략도를 나타내었다.
트랜지스터(410a)에 대해서는 상기 구성예 1을 참조할 수 있다. 또한 여기서는 트랜지스터(410a)를 사용하는 예를 나타내었지만, 트랜지스터(410)와 트랜지스터(450)를 가지는 구성으로 하여도 좋고, 트랜지스터(410), 트랜지스터(410a), 트랜지스터(450)의 모두를 가지는 구성으로 하여도 좋다.
트랜지스터(450)는 반도체층에 금속 산화물을 적용한 트랜지스터이다.
또한 도 21의 (C)에는 트랜지스터(450)가 한 쌍의 게이트를 가지는 예를 나타내었다.
트랜지스터(450)는 도전층(455), 절연층(422), 반도체층(451), 절연층(452), 도전층(453) 등을 가진다. 도전층(453)의 일부는 트랜지스터(450)의 제 1 게이트로서 기능하고, 도전층(455)의 일부는 트랜지스터(450)의 제 2 게이트로서 기능한다. 이때 절연층(452)의 일부는 트랜지스터(450)의 제 1 게이트 절연층으로서 기능하고, 절연층(422)의 일부는 트랜지스터(450)의 제 2 게이트 절연층으로서 기능한다.
도전층(455)은 절연층(412) 위에 제공되어 있다. 절연층(422)은 도전층(455)을 덮어 제공되어 있다. 반도체층(451)은 절연층(422) 위에 제공되어 있다. 절연층(452)은 반도체층(451) 및 절연층(422)을 덮어 제공되어 있다. 도전층(453)은 절연층(452) 위에 제공되어 있고, 반도체층(451) 및 도전층(455)과 중첩되는 영역을 가진다.
또한 절연층(426)이 절연층(452) 및 도전층(453)을 덮어 제공되어 있다. 절연층(426) 위에는 도전층(454a) 및 도전층(454b)이 제공되어 있다. 도전층(454a) 및 도전층(454b)은 절연층(426) 및 절연층(452)에 제공된 개구부에서 반도체층(451)과 전기적으로 접속되어 있다. 도전층(454a)의 일부는 소스 전극 및 드레인 전극 중 한쪽으로서 기능하고, 도전층(454b)의 일부는 소스 전극 및 드레인 전극 중 다른 쪽으로서 기능한다. 또한 도전층(454a), 도전층(454b), 및 절연층(426)을 덮어 절연층(423)이 제공되어 있다.
여기서 트랜지스터(410a)와 전기적으로 접속하는 도전층(414a) 및 도전층(414b)은 도전층(454a) 및 도전층(454b)과 동일한 도전막을 가공하여 형성하는 것이 바람직하다. 도 21의 (C)에서는 도전층(414a), 도전층(414b), 도전층(454a), 및 도전층(454b)이 동일한 면 위에(즉 절연층(426)의 상면에 접하여) 형성되고, 또한 동일한 금속 원소를 포함하는 구성을 나타내었다. 이때 도전층(414a) 및 도전층(414b)은 절연층(426), 절연층(452), 절연층(422), 및 절연층(412)에 제공된 개구를 통하여 저저항 영역(411n)과 전기적으로 접속한다. 이에 의하여, 제작 공정을 간략화할 수 있기 때문에 바람직하다.
또한 트랜지스터(410a)의 제 1 게이트 전극으로서 기능하는 도전층(413)과, 트랜지스터(450)의 제 2 게이트 전극으로서 기능하는 도전층(455)은 동일한 도전막을 가공하여 형성하는 것이 바람직하다. 도 21의 (C)에서는 도전층(413)과 도전층(455)이 동일한 면 위에(즉 절연층(412)의 상면에 접하여) 형성되고, 또한 동일한 금속 원소를 포함하는 구성을 나타내었다. 이에 의하여, 제작 공정을 간략화할 수 있기 때문에 바람직하다.
도 21의 (C)에서는 트랜지스터(450)의 제 1 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(452)이 반도체층(451)의 단부를 덮는 구성으로 하였지만, 도 21의 (D)에 나타낸 트랜지스터(450a)와 같이 절연층(452)의 상면 형상과 도전층(453)의 상면 형상이 일치 또는 실질적으로 일치하도록 가공되어 있어도 좋다.
도전층(431)은 예를 들어 발광 디바이스 또는 수광 디바이스의 화소 전극으로서 기능할 수 있다. 도 21의 (C)에 나타낸 구성에서 트랜지스터(410a)는 소스 및 드레인 중 한쪽이 발광 디바이스 또는 수광 디바이스의 화소 전극과 전기적으로 접속되는 트랜지스터에 적합하게 사용할 수 있다. 표시 장치의 화소가 복수의 트랜지스터를 가지는 경우에서, 일부의 트랜지스터에 트랜지스터(410a)를 적용하고, 다른 트랜지스터에 트랜지스터(450)를 적용할 수 있다.
후술하는 도 23의 (A) 내지 (D)에서, 트랜지스터(M2)로서 트랜지스터(410) 또는 트랜지스터(410a)를 적용하고, 트랜지스터(M1)로서 트랜지스터(450) 또는 트랜지스터(450a)를 적용할 수 있다. 또는 예를 들어 트랜지스터(450) 또는 트랜지스터(450a)가 트랜지스터(M2)에 대응하는 구성으로 하여도 좋다. 이때 트랜지스터(410a)는 트랜지스터(M1), 트랜지스터(M3), 또는 그 외의 트랜지스터에 대응한다.
또한 본 명세서 등에서 "상면 형상이 실질적으로 일치"란, 적층된 층과 층 사이에서 적어도 윤곽의 일부가 중첩되는 것을 말한다. 예를 들어 위층과 아래층이 동일한 마스크 패턴, 또는 일부가 동일한 마스크 패턴을 사용하여 가공된 경우를 그 범주에 포함한다. 다만 엄밀하게 말하면 윤곽이 중첩되지 않고 위층이 아래층 내측에 위치하거나, 위층이 아래층 외측에 위치하는 경우도 있고, 이 경우도 "상면 형상이 실질적으로 일치"라고 한다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 구성예 및 그 구동 방법의 예에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 형태는 발광 디바이스와 화소 회로를 가지는 표시 장치이다. 표시 장치는 예를 들어 각각 적색(R), 녹색(G), 또는 청색(B)의 광을 발하는 3종류의 발광 디바이스와 수광 디바이스를 가짐으로써, 촬상 기능을 가지는 풀 컬러의 표시 장치를 실현할 수 있다.
도 22에 표시 장치(400)의 블록도를 나타내었다. 표시 장치(400)는 화소부(404), 구동 회로부(402), 구동 회로부(403), 제어 회로부(32), 행 드라이버 회로부(33), 판독 회로부(36), 검출 회로부(37) 등을 가진다. 화소부(404)는 표시 디바이스를 가진다. 화소부(404)를 표시부라고 부를 수도 있다. 또한 도 22에 나타낸 화소부(404)는 표시 디바이스에 더하여 수광 디바이스를 가진다. 그러므로 화소부(404)는 촬상 장치의 일부로서 기능할 수 있다. 또한 화소부(404)를 촬상부라고 부를 수도 있다. 또한 도 22에 나타낸 구성은 촬상 장치라고 불리는 경우가 있다.
화소부(404)는 매트릭스상으로 배치된 복수의 화소(430)를 가진다. 화소(430)는 부화소(405R), 부화소(405G), 부화소(405B), 및 부화소(406)를 가진다. 부화소(405R), 부화소(405G), 및 부화소(405B)는 각각 표시 디바이스로서 기능하는 발광 디바이스를 가진다. 또한 부화소(406)는 수광 디바이스를 가진다.
화소(430)는 배선(GL), 배선(SLR), 배선(SLG), 배선(SLB), 배선(43), 배선(44), 및 배선(45)과 전기적으로 접속되어 있다.
배선(SLR), 배선(SLG), 및 배선(SLB)은 각각 구동 회로부(402)에 전기적으로 접속되어 있다. 배선(GL)은 구동 회로부(403)와 전기적으로 접속되어 있다. 구동 회로부(402)는 소스선 구동 회로(소스 드라이버라고도 함)로서 기능하고, 구동 회로부(403)는 게이트선 구동 회로(게이트 드라이버라고도 함)로서 기능한다. 배선(GL)은 게이트선으로서 기능하고, 배선(SLR), 배선(SLG), 및 배선(SLB)은 각각 소스선으로서 기능한다.
배선(43) 및 배선(44)은 각각 행 드라이버 회로부(33)와 전기적으로 접속되어 있다. 배선(45)은 판독 회로부(36)와 전기적으로 접속되어 있다. 행 드라이버 회로부(33)는 촬상 데이터를 판독하는 화소(430)를 선택하는 기능을 가진다. 또한 행 드라이버 회로부(33)는 촬상 데이터를 리셋하는 화소(430)를 선택하는 기능을 가진다. 또한 행 드라이버 회로부는 게이트 드라이버 회로부 또는 스캔 드라이버 회로부라고도 한다. 판독 회로부(36)는 화소(430)로부터 출력되는 촬상 데이터를 검출 회로부(37) 등에 순차적으로 출력하는 기능을 가진다.
제어 회로부(32)는 행 드라이버 회로부(33)의 구동을 제어하기 위한 신호를 생성하는 기능을 가진다. 검출 회로부(37)는 예를 들어 판독 회로부(36)로부터 출력되는 데이터에 기초하여 물체 등의 검출을 수행하는 기능을 가진다. 검출 회로부(37)에 의한 검출 결과는 제어 회로부(32)에 공급된다. 이에 의하여, 행 드라이버 회로부(33)는 검출 회로부(37)에 의한 검출 결과에 따라 구동할 수 있다.
부화소(405R)는 적색의 광을 발하는 발광 디바이스를 가진다. 부화소(405G)는 녹색의 광을 발하는 발광 디바이스를 가진다. 부화소(405B)는 청색의 광을 발하는 발광 디바이스를 가진다. 이에 의하여, 표시 장치(400)는 풀 컬러 표시를 할 수 있다. 또한 화소(430)는 다른 색의 광을 발하는 발광 디바이스를 가지는 부화소를 가져도 좋다. 예를 들어 화소(430)는 상기 3개의 부화소에 더하여 백색의 광을 발하는 발광 디바이스를 가지는 부화소 또는 황색의 광을 발하는 발광 디바이스를 가지는 부화소 등을 가져도 좋다. 부화소(405R), 부화소(405G), 및 부화소(405B)가 가지는 발광 디바이스로서 각각 앞의 실시형태에 나타낸 발광 디바이스(130a), 발광 디바이스(130b), 및 발광 디바이스(130c)를 사용할 수 있다.
부화소(406)는 수광 디바이스를 가진다. 부화소(406)가 가지는 수광 디바이스로서 앞의 실시형태에 나타낸 수광 디바이스(150)를 사용할 수 있다.
배선(GL)은 행 방향(배선(GL)의 연장 방향)으로 배열되는 부화소(405R), 부화소(405G), 및 부화소(405B)와 전기적으로 접속되어 있다. 배선(SLR), 배선(SLG), 및 배선(SLB)은 각각 열 방향(배선(SLR) 등의 연장 방향)으로 배열되는 부화소(405R), 부화소(405G), 또는 부화소(405B)와 전기적으로 접속되어 있다. 배선(43) 및 배선(44)은 각각 행 방향(배선(43), 배선(44)의 연장 방향)으로 배열되는 부화소(406)와 전기적으로 접속되어 있다. 배선(45)은 열 방향(배선(45)의 연장 방향)으로 배열되는 부화소(406)와 전기적으로 접속되어 있다.
[화소 회로의 구성예]
도 23의 (A)에 상기 부화소(405R), 부화소(405G), 및 부화소(405B)에 적용할 수 있는 회로도의 일례를 나타내었다. 또한 이하에서 부화소(405R), 부화소(405G), 및 부화소(405B)를 통틀어 부화소(405)라고 하는 경우가 있다. 부화소(405)는 트랜지스터(M1), 트랜지스터(M2), 트랜지스터(M3), 용량 소자(C1), 및 발광 디바이스(EL)를 가진다. 또한 부화소(405)에는 배선(GL) 및 배선(SL)이 전기적으로 접속된다. 배선(SL)은 도 22에 나타낸 배선(SLR), 배선(SLG), 및 배선(SLB) 중 어느 것에 대응한다.
트랜지스터(M1)는 게이트가 배선(GL)과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 한쪽이 배선(SL)과 전기적으로 접속되고, 다른 쪽이 용량 소자(C1)의 한쪽 전극 및 트랜지스터(M2)의 게이트와 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M2)는 소스 및 드레인 중 한쪽이 배선(AL)과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 발광 디바이스(EL)의 한쪽 전극, 용량 소자(C1)의 다른 쪽 전극, 및 트랜지스터(M3)의 소스 및 드레인 중 한쪽과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M3)는 게이트가 배선(GL)과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 배선(RL)과 전기적으로 접속된다. 발광 디바이스(EL)는 다른 쪽 전극이 배선(CL)과 전기적으로 접속된다.
배선(SL)에는 데이터 전위(D)가 공급된다. 배선(GL)에는 선택 신호가 공급된다. 상기 선택 신호에는 트랜지스터를 도통 상태로 하는 전위와 비도통 상태로 하는 전위가 포함된다.
배선(RL)에는 리셋 전위가 인가된다. 배선(AL)에는 애노드 전위가 인가된다. 배선(CL)에는 캐소드 전위가 인가된다. 부화소(405)에서 애노드 전위는 캐소드 전위보다 높은 전위로 한다. 또한 배선(RL)에 인가되는 리셋 전위는 리셋 전위와 캐소드 전위의 전위차가 발광 디바이스(EL)의 문턱 전압보다 작게 되는 전위로 할 수 있다. 리셋 전위는 캐소드 전위보다 높은 전위, 캐소드 전위와 같은 전위, 또는 캐소드 전위보다 낮은 전위로 할 수 있다.
트랜지스터(M1) 및 트랜지스터(M3)는 스위치로서 기능한다. 트랜지스터(M2)는 발광 디바이스(EL)를 흐르는 전류를 제어하기 위한 트랜지스터로서 기능한다. 예를 들어 트랜지스터(M1)는 선택 트랜지스터로서 기능하고, 트랜지스터(M2)는 구동 트랜지스터로서 기능한다고도 할 수 있다.
여기서 트랜지스터(M1) 내지 트랜지스터(M3) 모두에 LTPS 트랜지스터를 적용하는 것이 바람직하다. 또는 트랜지스터(M1) 및 트랜지스터(M3)에 OS 트랜지스터를 적용하고, 트랜지스터(M2)에 LTPS 트랜지스터를 적용하는 것이 바람직하다.
또는 트랜지스터(M1) 내지 트랜지스터(M3) 모두에 OS 트랜지스터를 적용하여도 좋다. 이때 구동 회로부(402)가 가지는 복수의 트랜지스터 및 구동 회로부(403)가 가지는 복수의 트랜지스터 중 하나 이상에 LTPS 트랜지스터를 적용하고, 다른 트랜지스터에 OS 트랜지스터를 적용하는 구성으로 할 수 있다. 예를 들어 화소부(404)에 제공되는 트랜지스터에는 OS 트랜지스터를 적용하고, 구동 회로부(402) 및 구동 회로부(403)에 제공되는 트랜지스터에는 LTPS 트랜지스터를 적용할 수도 있다.
실리콘보다 밴드 갭이 넓고, 또한 캐리어 밀도가 낮은 산화물 반도체를 사용한 트랜지스터는 매우 낮은 오프 전류를 실현할 수 있다. 그러므로 오프 전류가 낮기 때문에 트랜지스터와 직렬로 접속된 용량 소자에 축적된 전하가 장기간에 걸쳐 유지될 수 있다. 그러므로 특히 용량 소자(C1)에 직렬로 접속되는 트랜지스터(M1) 및 트랜지스터(M3)에는 각각 산화물 반도체가 적용된 트랜지스터를 사용하는 것이 바람직하다. 트랜지스터(M1) 및 트랜지스터(M3)로서 산화물 반도체를 가지는 트랜지스터를 적용함으로써, 용량 소자(C1)에 유지되는 전하가 트랜지스터(M1) 또는 트랜지스터(M3)를 통하여 누설되는 것을 방지할 수 있다. 또한 용량 소자(C1)에 유지되는 전하를 장시간에 걸쳐 유지할 수 있기 때문에, 부화소(405)의 데이터를 재기록하지 않고 정지 화상을 장기간에 걸쳐 표시할 수 있게 된다.
선택 트랜지스터로서 기능하는 트랜지스터(M1)에 OS 트랜지스터를 적용함으로써, 프레임 주파수를 현저히 작게(예를 들어 1fps 이하) 하여도 화소의 계조를 유지할 수 있다. 또한 예를 들어 프레임마다 재기록할 필요가 없는 정지 화상을 표시하는 경우, 드라이버의 동작을 정지시켜도 화상을 계속 표시할 수 있다. 이와 같이 정지 화상의 표시 중에 주변 구동 회로의 동작을 정지시키는 구동 방법을 "아이들링 스톱(idling stop) 구동"이라고도 한다. 아이들링 스톱 구동을 수행함으로써 표시 장치의 소비 전력을 저감할 수 있다.
또한 도 23의 (A)에서 트랜지스터를 n채널형 트랜지스터로서 표기하였지만, p채널형 트랜지스터를 사용할 수도 있다.
또한 부화소(405)가 가지는 각 트랜지스터는 동일한 기판 위에 나란히 형성되는 것이 바람직하다.
부화소(405)가 가지는 트랜지스터로서, 반도체층을 개재하여 중첩되는 한 쌍의 게이트를 가지는 트랜지스터를 적용할 수 있다.
한 쌍의 게이트를 가지는 트랜지스터에서 한 쌍의 게이트가 서로 전기적으로 접속되고 같은 전위가 인가되는 구성으로 함으로써, 트랜지스터의 온 전류가 높아지고 포화 특성이 향상되는 등의 이점이 있다. 또한 한 쌍의 게이트 중 한쪽에 트랜지스터의 문턱 전압을 제어하는 전위를 인가하여도 좋다. 또한 한 쌍의 게이트 중 한쪽에 정전위를 인가함으로써 트랜지스터의 전기 특성의 안정성을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 트랜지스터의 한쪽 게이트가, 정전위를 공급받는 배선과 전기적으로 접속되는 구성으로 하여도 좋고, 그 자체의 소스 또는 드레인과 전기적으로 접속되는 구성으로 하여도 좋다.
도 23의 (B)에 나타낸 부화소(405)는 트랜지스터(M1) 및 트랜지스터(M3)에 한 쌍의 게이트를 가지는 트랜지스터를 적용한 경우의 예이다. 트랜지스터(M1) 및 트랜지스터(M3)는 각각 한 쌍의 게이트가 전기적으로 접속되어 있다. 이와 같은 구성으로 함으로써 부화소(405)에 대한 데이터의 기록 기간을 단축할 수 있다.
도 23의 (C)에 나타낸 부화소(405)는 트랜지스터(M1) 및 트랜지스터(M3)에 더하여 트랜지스터(M2)에도 한 쌍의 게이트(이하 제 1 게이트, 제 2 게이트라고 부르는 경우가 있음)를 가지는 트랜지스터를 적용한 예이다. 트랜지스터(M2)에는 한 쌍의 게이트가 전기적으로 접속되어 있다. 트랜지스터(M2)에 이와 같은 트랜지스터를 적용함으로써 포화 특성이 향상되기 때문에 발광 디바이스(EL)의 발광 휘도의 제어가 용이해져 표시 품질을 높일 수 있다
도 23의 (C)에서는 트랜지스터(M2)의 제 1 게이트와 제 2 게이트가 전기적으로 접속되는 경우에 대하여 나타내었지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 도 23의 (D)에 나타낸 바와 같이 트랜지스터(M2)의 제 1 게이트가 트랜지스터(M1)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽, 및 용량 소자(C1)의 한쪽 전극에 전기적으로 접속되고 트랜지스터(M2)의 제 2 게이트가 트랜지스터(M2)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽, 트랜지스터(M3)의 소스 및 드레인 중 한쪽, 용량 소자(C1)의 다른 쪽 전극, 및 발광 디바이스(EL)의 한쪽 전극과 전기적으로 접속되는 구성으로 하여도 좋다.
도 24의 (A)는 부화소(406)의 구성예를 나타낸 회로도이다. 도 24의 (A)에 나타낸 구성의 부화소(406)는 수광 디바이스(50)와, 트랜지스터(51)와, 트랜지스터(52)와, 트랜지스터(53)와, 트랜지스터(54)와, 용량 소자(56)와, 용량 소자(57)를 가진다. 또한 용량 소자(56)는 트랜지스터(52)와 배선(49)의 기생 용량이 동작하는 데 충분한 용량값을 확보할 수 있는 경우, 제공하지 않아도 된다. 또한 용량 소자(57)는 수광 디바이스(50)의 기생 용량이 동작하는 데 충분한 용량값을 확보할 수 있는 경우, 제공하지 않아도 된다. 또한 이후의 설명에서는 트랜지스터(51) 내지 트랜지스터(54)가 n채널형 트랜지스터인 것으로 하지만, 전위의 대소 관계를 적절히 역전시키는 것 등에 의하여 p채널형 트랜지스터가 포함되어 있어도 이후의 설명을 참조할 수 있다. 또한 수광 디바이스(50)에 대하여 전위의 대소 관계를 적절히 조정함으로써, 접속 방향을 역전시켜 접속할 수도 있다.
수광 디바이스(50)의 한쪽 전극은 용량 소자(57)의 한쪽 전극과 전기적으로 접속된다. 용량 소자(57)의 한쪽 전극은 트랜지스터(51)의 소스 및 드레인 중 한쪽과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(51)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽은 트랜지스터(52)의 게이트와 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(52)의 소스 및 드레인 중 한쪽은 트랜지스터(53)의 소스 및 드레인 중 한쪽과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(52)의 게이트는 트랜지스터(54)의 소스 및 드레인 중 한쪽과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(54)의 소스 및 드레인 중 한쪽은 용량 소자(56)의 한쪽 전극과 전기적으로 접속된다. 또한 트랜지스터(51)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽, 트랜지스터(52)의 게이트, 트랜지스터(54)의 소스 및 드레인 중 한쪽, 및 용량 소자(56)의 한쪽 전극이 전기적으로 접속되는 노드를 노드(FD)로 한다.
트랜지스터(51)의 게이트는 배선(41)과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(53)의 게이트는 배선(43)과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(54)의 게이트는 배선(44)과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(53)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽은 배선(45)과 전기적으로 접속된다. 수광 디바이스(50)의 다른 쪽 전극 및 용량 소자(57)의 다른 쪽 전극은 배선(46)과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(52)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽은 배선(47)과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(54)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽은 배선(48)과 전기적으로 접속된다. 용량 소자(56)의 다른 쪽 전극은 배선(49)과 전기적으로 접속된다.
배선(46) 내지 배선(49)에는 전원 전위를 공급할 수 있다. 따라서 배선(46) 내지 배선(49)은 전원선으로서의 기능을 가진다고 할 수 있다. 예를 들어, 배선(47)에는 고전위를 공급할 수 있고, 배선(49)에는 저전위를 공급할 수 있다. 또한 도 24의 (A)에 나타낸 바와 같이, 수광 디바이스(50)의 캐소드가 배선(46)과 전기적으로 접속되는 경우, 배선(46)을 고전위로 할 수 있고, 배선(48)을 저전위로 할 수 있다. 한편 수광 디바이스(50)의 애노드가 배선(46)과 전기적으로 접속되는 경우, 배선(46)을 저전위로 할 수 있고, 배선(48)을 고전위로 할 수 있다.
[표시 장치의 구동 방법예]
본 발명의 일 형태의 표시 장치를 사용하여 지문 인증을 수행하는 경우의 일례에 대하여 설명한다.
우선 화소부(404)에서 화소(430)가 가지는 발광 디바이스를 발광시킴으로써, 발광 디바이스가 발하는 광의 일부가 표시 장치의 표면과 손가락의 접촉부에서 반사된다. 반사광의 일부가 화소(430)가 가지는 수광 디바이스에 입사한다.
다음으로 화소부(404)에서 촬상 데이터를 판독한다. 이때 화소부(404)에서의 발광 디바이스의 발광은 프레임 주파수를 예를 들어 1fps 이하로 하여 수행하는 것이 바람직하다. 또한 화소부(404)에서 촬상 데이터를 판독할 때에는 화소부(404)의 표시를 하는 기능을 가지는 주변 회로, 예를 들어 구동 회로부(402), 구동 회로부(403) 등의 구동 주파수를 낮게 하거나, 구동 회로부의 동작을 정지시키는 것이 바람직하다. 구동 회로부(402), 구동 회로부(403) 등의 구동 주파수를 낮게 하거나, 동작을 정지시킴으로써, 촬상 데이터의 판독에서의 노이즈를 저감할 수 있다.
지문 인증 등을 할 때 화소부(404)에서 촬상 데이터를 판독하는 기간에서는, 화소부(404)에서의 표시는 예를 들어 아이들링 스톱 구동을 사용하여 수행할 수 있다.
[화소 회로의 구동 방법예]
도 24의 (B)는 도 24의 (A)에 나타낸 구성의 부화소(406)의 구동 방법의 일례를 설명하는 타이밍 차트이다. 여기서 배선(46)의 전위를 고전위로 하고, 배선(48)의 전위를 저전위로 한다. 또한 도 24의 (B)에서 "H"는 고전위를 나타내고, "L"은 저전위를 나타낸다. 다른 타이밍 차트에서도 같은 식으로 기재한다. 도 24의 (B)에서는 화소(430)가 가지는 부화소(406)가 구동하는 기간으로서 기간(T1)부터 기간(T5)까지를 나타내었다.
기간(T1)에서 배선(41) 및 배선(44)의 전위를 고전위로 하고, 배선(43)의 전위를 저전위로 한다. 이로써, 트랜지스터(51) 및 트랜지스터(54)가 온 상태가 되고, 트랜지스터(53)가 오프 상태가 된다. 트랜지스터(54)가 온 상태가 됨으로써, 노드(FD)의 전위가 배선(48)의 전위인 저전위가 된다. 또한 트랜지스터(54) 이외에 트랜지스터(51)가 온 상태가 됨으로써, 도 24의 (B)에는 나타내지 않았지만, 수광 디바이스(50)의 한쪽 전극의 전위도 배선(48)의 전위인 저전위가 된다. 이러한 식으로, 용량 소자(56) 및 용량 소자(57) 등에 축적된 전하가 리셋된다. 따라서 기간(T1)은 리셋 기간이고, 기간(T1)에 수행하는 동작은 리셋 동작이라고 할 수 있다.
기간(T2)에 배선(41) 및 배선(44)의 전위를 저전위로 한다. 이로써, 트랜지스터(51) 및 트랜지스터(54)가 오프 상태가 된다. 이 상태에서 수광 디바이스(50)에 광이 조사되면 상기 광에 의하여 수광 디바이스(50)에 입사하는 에너지에 따른 전하가 용량 소자(57)에 축적된다. 따라서 기간(T2)은 노광 기간이고, 기간(T2)에 수행하는 동작은 노광 동작이라고 할 수 있다.
기간(T3)에 배선(41)의 전위를 고전위로 한다. 이로써, 트랜지스터(51)가 온 상태가 되어, 용량 소자(57)에 축적된 전하가 노드(FD)에 전송(轉送)된다. 이로써, 노드(FD)의 전위가 상승된다. 따라서 기간(T3)은 전송 기간이고, 기간(T3)에 수행하는 동작은 전송 동작이라고 할 수 있다.
기간(T4)에 배선(41)의 전위를 저전위로 한다. 이로써, 트랜지스터(51)가 오프 상태가 되어, 용량 소자(57)로부터 노드(FD)로의 전하의 전송이 종료된다.
이상에 의하여 화소(430)가 가지는 부화소(406)에 의하여 촬상 데이터가 취득된다. 구체적으로는, 노드(FD)의 전위가 촬상 데이터에 대응하는 전위가 된다. 따라서 기간(T1)부터 기간(T4)은 취득 기간이고, 기간(T1)부터 기간(T4)에 수행하는 동작은 취득 동작이라고 할 수 있다.
다음으로 기간 T5에서의 구동 방법의 일례에 대하여 설명한다. 기간 T5 중에 배선(43)의 전위를 고전위로 한다. 이에 의하여, 트랜지스터(53)가 온 상태가 되고, 화소(430)가 가지는 부화소(406)가 취득한 촬상 데이터를 나타내는 신호가 배선(45)에 출력된다. 구체적으로는, 배선(45)의 전위가 노드(FD)의 전위에 대응하는 전위가 된다. 이에 의하여 화소(430)가 취득한 촬상 데이터가 판독된다.
상술한 바와 같이, 배선(43)에 고전위의 신호를 공급함으로써, 화소(430)가 취득한 촬상 데이터가 판독된다. 즉 배선(43)에 공급되는 신호에 의하여 촬상 데이터를 판독하는 화소(430)를 선택할 수 있다. 따라서 배선(43)에 공급되는 신호는 선택 신호라고 할 수 있다.
또한 촬상 데이터를 판독한 후, 배선(44)의 전위를 고전위로 한다. 이에 의하여, 트랜지스터(54)가 온 상태가 되고, 화소(430)가 가지는 부화소(406)가 취득한 촬상 데이터가 리셋된다. 구체적으로는, 노드(FD)의 전위가 배선(48)의 전위인 저전위가 된다. 여기서 트랜지스터(53)가 온 상태이기 때문에, 배선(45)의 전위도 노드(FD)의 전위 변화에 따라 변화된다. 배선(45)과 전기적으로 접속되는 판독 회로부(36)에서 상관 이중 샘플링을 수행하여도 좋다. 상관 이중 샘플링을 수행함으로써, 판독한 촬상 데이터에 포함되는 노이즈를 저감할 수 있다.
상술한 바와 같이, 배선(44)에 고전위의 신호를 공급함으로써, 화소(430)가 취득한 촬상 데이터가 리셋된다. 따라서 배선(44)에 공급되는 신호는 리셋 신호라고 할 수 있다.
다음으로 배선(44)의 전위를 저전위로 함으로써 트랜지스터(54)를 오프 상태로 하고, 또한 배선(43)의 전위를 저전위로 함으로써 트랜지스터(53)를 오프 상태로 한다.
이상이 기간 T5에서의 구동 방법의 일례이다. 기간 T5에서는 화소(430)가 취득한 촬상 데이터가 판독된다. 따라서 기간 T5는 판독 기간이고, 기간 T5에 수행하는 동작은 판독 동작이라고 할 수 있다.
화소부(404)에서의 촬상 데이터의 취득은 글로벌 셔터 방식으로 수행하는 것이 바람직하다. 여기서 글로벌 셔터 방식이란, 모든 화소에서 동시에 촬상 데이터를 취득하는 방식을 가리킨다. 글로벌 셔터 방식으로 촬상 데이터를 취득함으로써, 촬상의 동시성을 확보할 수 있기 때문에, 피사체가 고속으로 이동하는 경우에도 변형이 작은 화상을 용이하게 얻을 수 있다.
한편 화소부(404)에서의 촬상 데이터의 판독은 예를 들어 1행씩 수행한다. 따라서 촬상 데이터를 글로벌 셔터 방식으로 취득하는 경우, 촬상 데이터의 취득부터 판독까지의 기간이 길어지는 화소(430)가 생긴다. 따라서 촬상 데이터를 글로벌 셔터 방식으로 취득하는 경우, 용량 소자(57)로부터 노드(FD)에 전송된 전하를 장기간 유지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
노드(FD)에 장기간 전하를 유지하기 위해서는, 노드(FD)와 전기적으로 접속되는 트랜지스터를 오프 전류가 낮은 트랜지스터로 하면 좋다. 오프 전류가 낮은 트랜지스터로서 OS 트랜지스터를 적합하게 사용할 수 있다. 트랜지스터(51) 및 트랜지스터(54)는 OS 트랜지스터로 하는 것이 바람직하다.
트랜지스터(51) 및 트랜지스터(54)에 사용되는 트랜지스터로서, 오프 전류가 낮다면 OS 트랜지스터를 적용하지 않아도 된다. 예를 들어, 밴드 갭이 큰 반도체를 가지는 트랜지스터를 적용하여도 좋다. 밴드 갭이 큰 반도체란, 밴드 갭이 2.2eV 이상인 반도체를 가리키는 경우가 있다. 예를 들어, 탄소화 실리콘, 질화 갈륨, 다이아몬드 등을 들 수 있다.
또한 트랜지스터(51) 및 트랜지스터(54)를, 채널 형성 영역에 실리콘을 가지는 트랜지스터(이하 Si 트랜지스터) 등으로 하여도 좋다. Si 트랜지스터는 OS 트랜지스터와 비교하여 오프 전류가 높다. 그러나 용량 소자(56)의 용량값을 크게 하는 것 등에 의하여, 트랜지스터(51) 및 트랜지스터(54)의 오프 전류가 높은 경우에도, 화소부(404)에서의 촬상 데이터의 취득을 글로벌 셔터 방식으로 수행할 수 있다. 또한 화소부(404)에서의 촬상 데이터의 취득을 롤링 셔터 방식으로 수행하여도 좋다. 이 경우, 트랜지스터(51) 및 트랜지스터(54)를 오프 전류가 큰 트랜지스터로 하더라도, 용량 소자(56)의 용량값을 크게 할 필요는 없다.
또한 트랜지스터(52) 및 트랜지스터(53)는 Si 트랜지스터로 하여도 좋고, OS 트랜지스터로 하여도 좋다. 예를 들어, 트랜지스터(52) 및 트랜지스터(53)로서 결정성 실리콘(대표적으로는, 저온 폴리실리콘(LTPS라고도 부름), 단결정 실리콘 등)을 가지는 트랜지스터를 적용하면, 트랜지스터(52) 및 트랜지스터(53)의 온 전류를 높일 수 있다. 따라서 촬상 데이터의 판독을 고속으로 수행할 수 있다. 한편 트랜지스터(51) 내지 트랜지스터(54)를 모두 OS 트랜지스터로 하면, 화소(430)가 가지는 트랜지스터를 모두 동일한 층에 형성할 수 있다. 또한 트랜지스터(51) 내지 트랜지스터(54)도 포함하여, 표시 장치(400)가 가지는 모든 트랜지스터를 OS 트랜지스터로 하면, 표시 장치(400)가 가지는 트랜지스터를 모두 동일한 층에 형성할 수 있다. 이상에 의하여, 표시 장치(400)의 제작 공정을 간략화할 수 있다. 또한 트랜지스터(51) 내지 트랜지스터(54)로서 채널 형성 영역에 비정질 실리콘을 가지는 트랜지스터를 적용하여도 좋다. 또한 트랜지스터(51) 내지 트랜지스터(54)로서는 Si 트랜지스터(대표적으로는 LTPS 트랜지스터)와 OS 트랜지스터를 조합하여 사용하여도 좋다. 또한 LTPS 트랜지스터와 OS 트랜지스터를 조합하는 구성을 LTPO라고 부르는 경우가 있다. 예를 들어, 배선 사이의 도통, 비도통을 제어하기 위한 스위치로서 기능하는 트랜지스터 등에 OS 트랜지스터를 적용하고, 전류를 제어하는 트랜지스터 등에 LTPS 트랜지스터를 적용하면, 표시 품질이 높은 표시 장치를 얻을 수 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치를 사용하여 지문 인증을 수행하는 경우, 우선 행 드라이버 회로가 화소부의 특정의 행의 화소를 선택하고, 제 1 촬상 데이터를 판독한다. 이에 의하여, 예를 들어 화소부에 접촉 또는 근접하는 손가락의, 상기 화소부에서의 위치를 검출한다. 다음으로 행 드라이버 회로가, 손가락이 접촉 또는 근접하는 행 및 상기 행의 주변의 행의 화소만을 선택하고, 제 2 촬상 데이터, 즉 사용자의 지문을 판독한다. 이에 의하여, 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 지문 인증을 수행한다.
여기서 제 1 촬상 데이터를 판독하는 경우, 손가락의 위치를 검출하기만 하면 좋고, 지문 화상의 판독까지 수행할 필요는 없다. 그러므로 제 1 촬상 데이터의 판독은 반드시 화소부 내의 모든 행렬의 화소를 대상으로 수행할 필요는 없다. 예를 들어 복수 행마다 및 복수 열마다 등 한정된 수의 화소를 대상으로 수행하여도 좋다. 이에 의하여, 화소부 내의 모든 화소를 대상으로 제 1 촬상 데이터의 판독을 수행하는 경우보다, 화소 1행당 판독 기간을 짧게 할 수 있다. 한편 제 2 촬상 데이터를 판독하는 경우, 지정된 영역 내의 모든 화소를 대상으로 지문 화상의 판독을 수행할 필요가 있기 때문에, 화소 1행당 판독 기간이 제 1 촬상 데이터를 판독하는 경우보다 길어진다. 본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는 지문 인증을 위하여 제 2 촬상 데이터를 판독하는 화소를 화소부에 제공되는 화소 중 일부만으로 할 수 있다. 따라서 모든 화소로부터 제 2 촬상 데이터를 판독하는 경우보다 짧은 시간에 지문 인증을 수행할 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 5)
본 실시형태에서는 앞의 본 발명의 일 형태에서 설명한 표시 장치(표시 패널)의 다른 구성예에 대하여 설명한다. 이하에서 예시하는 표시 장치(표시 패널)는 상기 실시형태의 표시 장치에 적용할 수 있다. 이하에서 예시하는 표시 장치(표시 패널)는 트랜지스터를 가진다.
본 실시형태의 표시 장치는 고정세의 표시 장치로 할 수 있다. 예를 들어 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 손목시계형 및 팔찌형 등의 정보 단말기(웨어러블 기기)의 표시부, 그리고 헤드 마운트 디스플레이 등의 VR용 기기 및 안경형 AR용 기기 등 머리에 장착 가능한 웨어러블 기기의 표시부에 사용할 수 있다.
[표시 모듈]
도 25의 (A)에 표시 모듈(280)의 사시도를 나타내었다. 표시 모듈(280)은 표시 장치(200A)와 FPC(290)를 가진다.
표시 모듈(280)은 기판(291) 및 기판(292)을 가진다. 표시 모듈(280)은 표시부(281)를 가진다. 표시부(281)는 화상을 표시하는 영역이다.
도 25의 (B)에 기판(291) 측의 구성을 모식적으로 나타낸 사시도를 나타내었다. 기판(291) 위에는 회로부(282)와, 회로부(282) 위의 화소 회로부(283)와, 화소 회로부(283) 위의 화소부(284)가 적층되어 있다. 또한 기판(291) 위에서 화소부(284)와 중첩되지 않는 부분에 FPC(290)와 접속하기 위한 단자부(285)가 제공되어 있다. 단자부(285)와 회로부(282)는 복수의 배선으로 구성되는 배선부(286)에 의하여 전기적으로 접속된다.
화소부(284)는 주기적으로 배열된 복수의 화소(284a)를 가진다. 도 25의 (B)의 오른쪽에 하나의 화소(284a)의 확대도를 나타내었다. 화소(284a)는 적색의 광을 발하는 발광 디바이스를 가지는 부화소(110R), 녹색의 광을 발하는 발광 디바이스를 가지는 부화소(110G), 청색의 광을 발하는 발광 디바이스를 가지는 부화소(110B), 및 수광 디바이스를 가지는 부화소(110S)를 포함한다. 예를 들어 부화소(110R)가 가지는 발광 디바이스는 도 1의 (B)에 나타낸 발광 디바이스(130a)에 대응하고, 부화소(110G)가 각지는 발광 디바이스는 도 1의 (B)에 나타낸 발광 디바이스(130b)에 대응하고, 부화소(110B)가 가지는 발광 디바이스는 도 1의 (B)에 나타낸 발광 디바이스(130c)에 대응하고, 부화소(110S)가 가지는 수광 디바이스는 도 1의 (B)에 나타낸 수광 디바이스(150)에 대응한다.
화소 회로부(283)는 주기적으로 배열된 복수의 화소 회로(283a)를 가진다. 하나의 화소 회로(283a)는 하나의 화소(284a)가 가지는 발광 디바이스 및 수광 디바이스의 발광을 제어하는 회로이다. 하나의 화소 회로(283a)에 하나의 발광 디바이스(수광 디바이스)의 발광을 제어하는 회로가 4개 제공되는 구성으로 하여도 좋다. 예를 들어, 화소 회로(283a)는 하나의 발광 디바이스마다 하나의 선택 트랜지스터와, 하나의 전류 제어용 트랜지스터(구동 트랜지스터)와, 용량 소자를 적어도 가지는 구성으로 할 수 있다. 이때, 선택 트랜지스터의 게이트에는 게이트 신호가, 소스에는 소스 신호가 각각 입력된다. 이에 의하여, 액티브 매트릭스형 표시 패널이 실현되어 있다.
회로부(282)는 화소 회로부(283)의 각 화소 회로(283a)를 구동하는 회로를 가진다. 예를 들어 게이트선 구동 회로 및 소스선 구동 회로 중 한쪽 또는 양쪽을 가지는 것이 바람직하다. 이 이외에 연산 회로, 메모리 회로, 및 전원 회로 등 중 적어도 하나를 가져도 좋다. 또한 회로부(282)에 제공되는 트랜지스터가 화소 회로(283a)의 일부를 구성하여도 좋다. 즉 화소 회로(283a)가 화소 회로부(283)가 가지는 트랜지스터와, 회로부(282)가 가지는 트랜지스터로 구성되어 있어도 좋다.
FPC(290)는 외부로부터 회로부(282)에 비디오 신호 및 전원 전위 등을 공급하기 위한 배선으로서 기능한다. 또한 FPC(290) 위에 IC가 실장되어 있어도 좋다.
표시 모듈(280)은 화소부(284)의 아래쪽에 화소 회로부(283) 및 회로부(282) 중 한쪽 또는 양쪽이 적층된 구성으로 할 수 있기 때문에, 표시부(281)의 개구율(유효 표시 면적비)을 매우 높게 할 수 있다. 예를 들어 표시부(281)의 개구율은 40% 이상 100% 미만, 바람직하게는 50% 이상 95% 이하, 더 바람직하게는 60% 이상 95% 이하로 할 수 있다. 또한 화소(284a)를 매우 높은 밀도로 배치할 수 있고, 표시부(281)의 정세도를 매우 높게 할 수 있다. 예를 들어, 표시부(281)에는 2000ppi 이상, 바람직하게는 3000ppi 이상, 더 바람직하게는 5000ppi 이상, 더욱 바람직하게는 6000ppi 이상이고, 20000ppi 이하 또는 30000ppi 이하의 정세도로 화소(284a)가 배치되는 것이 바람직하다.
이와 같은 표시 모듈(280)은 매우 고정세하기 때문에, 헤드 마운트 디스플레이 등의 VR용 기기, 또는 안경형 AR용 기기에 적합하게 사용할 수 있다. 예를 들어, 렌즈를 통하여 표시 모듈(280)의 표시부를 시인하는 구성이어도, 표시 모듈(280)은 매우 고정세의 표시부(281)를 가지기 때문에, 렌즈로 표시부가 확대되어도 화소가 시인되지 않고, 몰입감이 높은 표시를 수행할 수 있다. 또한 표시 모듈(280)은 이에 한정되지 않고, 비교적 소형의 표시부를 가지는 전자 기기에 적합하게 사용할 수 있다. 예를 들어 손목시계 등의 장착형 전자 기기의 표시부에 적합하게 사용할 수 있다.
[표시 장치(200A)]
도 26에 나타낸 표시 장치(200A)는 기판(301), 적색의 광을 발하는 발광 디바이스(130R)(도시하지 않았음), 녹색의 광 LemG를 발하는 발광 디바이스(130G), 청색의 광 LemB를 발하는 발광 디바이스(130B), 광 Lin을 검출하는 수광 디바이스(150), 용량 소자(240), 트랜지스터(310), 및 트랜지스터(320)를 가진다.
기판(301)은 도 10의 (A) 및 (B)에서의 기판(291)에 상당한다.
트랜지스터(310)는 기판(301)에 채널 형성 영역을 가지는 트랜지스터이다. 기판(301)으로서는 예를 들어 단결정 실리콘 기판 등의 반도체 기판을 사용할 수 있다. 트랜지스터(310)는 기판(301)의 일부, 도전층(311), 저저항 영역(312), 절연층(313), 및 절연층(314)을 가진다. 도전층(311)은 게이트 전극으로서 기능한다. 절연층(313)은 기판(301)과 도전층(311) 사이에 위치하고, 게이트 절연층으로서 기능한다. 저저항 영역(312)은 기판(301)에 불순물이 도핑된 영역이고, 소스 및 드레인 중 한쪽으로서 기능한다. 절연층(314)은 도전층(311)의 측면을 덮어 제공된다.
또한 기판(301)에 매립되도록, 인접된 2개의 트랜지스터(310)들 사이에 소자 분리층(315)이 제공되어 있다.
또한 트랜지스터(310)를 덮어 절연층(261)이 제공되고, 절연층(261) 위에 도전층(251)이 제공되어 있다. 또한 도전층(251)을 덮어 절연층(262)이 제공되고, 절연층(262) 위에 도전층(252)이 제공되어 있다. 도전층(251) 및 도전층(252)은 각각 배선으로서 기능한다. 또한 도전층(252)을 덮어 절연층(263) 및 절연층(332)이 제공되고, 절연층(332) 위에 트랜지스터(320)가 제공되어 있다. 또한 트랜지스터(320)를 덮어 절연층(265)이 제공되고, 절연층(265) 위에 용량 소자(240)가 제공되어 있다. 용량 소자(240)와 트랜지스터(320)는 플러그(274)에 의하여 전기적으로 접속되어 있다.
트랜지스터(320)는 화소 회로를 구성하는 트랜지스터로서 사용될 수 있다. 또한 트랜지스터(310)는 화소 회로를 구성하는 트랜지스터, 또는 상기 화소 회로를 구동하기 위한 구동 회로(게이트선 구동 회로, 소스선 구동 회로)를 구성하는 트랜지스터로서 사용할 수 있다. 또한 트랜지스터(310) 및 트랜지스터(320)는 연산 회로 또는 기억 회로 등의 각종 회로를 구성하는 트랜지스터로서 사용될 수 있다.
용량 소자(240)는 도전층(241)과, 도전층(245)과, 이들 사이에 위치하는 절연층(243)을 가진다. 도전층(241)은 용량 소자(240)의 한쪽 전극으로서 기능하고, 도전층(245)은 용량 소자(240)의 다른 쪽 전극으로서 기능하고, 절연층(243)은 용량 소자(240)의 유전체로서 기능한다.
도전층(241)은 절연층(265) 위에 제공되고, 절연층(254)에 매립되어 있다. 도전층(241)은 절연층(264), 절연층(329), 및 절연층(265)에 매립된 플러그(274)에 의하여 트랜지스터(320)의 소스 및 드레인 중 한쪽과 전기적으로 접속되어 있다. 절연층(243)은 도전층(241)을 덮어 제공된다. 도전층(245)은 절연층(243)을 개재하여 도전층(241)과 중첩된 영역에 제공되어 있다.
용량 소자(240)를 덮어 절연층(255a)이 제공되어 있다.
절연층(255a) 위에 절연층(255b)이 제공되고, 절연층(255b) 위에 절연층(255c)이 제공되고, 절연층(255c) 위에 발광 디바이스(130G), 발광 디바이스(130B), 및 수광 디바이스(150)가 제공되어 있다. 발광 디바이스(130G), 발광 디바이스(130B), 및 수광 디바이스(150)의 구성에 대해서는 실시형태 1을 참조할 수 있다.
발광 디바이스(130G)의 화소 전극(111b), 발광 디바이스(130B)의 화소 전극(111c), 및 수광 디바이스(150)의 화소 전극(111d)은 절연층(255a), 절연층(255b), 및 절연층(255c)에 매립된 플러그(256), 절연층(254)에 매립된 도전층(241), 및 절연층(264), 절연층(329), 및 절연층(265)에 매립된 플러그(274)에 의하여 트랜지스터(320)의 소스 및 드레인 중 한쪽과 전기적으로 접속되어 있다. 절연층(255c)의 상면의 높이와 플러그(256)의 상면의 높이는 일치 또는 실질적으로 일치한다. 플러그에는 각종 도전 재료를 사용할 수 있다.
또한 발광 디바이스(130R), 발광 디바이스(130G), 및 수광 디바이스(150) 위에는 보호층(131)이 제공되어 있다. 보호층(131) 위에는 접착층(107)에 의하여 기판(102)이 접합되어 있다.
또한 도 26에서 트랜지스터(320)를 가지지 않는 구성으로 할 수도 있다.
트랜지스터(320)는, 채널이 형성되는 반도체층에 금속 산화물(산화물 반도체라고도 함)이 적용된 트랜지스터(OS 트랜지스터)이다.
트랜지스터(320)는 반도체층(321), 절연층(323), 도전층(324), 한 쌍의 도전층(325), 절연층(326), 및 도전층(327)을 가진다. 절연층(332)은 절연층(332)보다 아래층으로부터 물 또는 수소 등 불순물이 트랜지스터(320)로 확산되는 것, 및 반도체층(321)으로부터 절연층(332) 측으로 산소가 탈리되는 것을 방지하는 배리어층으로서 기능한다. 절연층(332)으로서는, 예를 들어 산화 알루미늄막, 산화 하프늄막, 질화 실리콘막 등의, 산화 실리콘막보다 수소 또는 산소가 확산되기 어려운 막을 사용할 수 있다.
절연층(332) 위에 도전층(327)이 제공되고, 도전층(327)을 덮어 절연층(326)이 제공되어 있다. 도전층(327)은 트랜지스터(320)의 제 1 게이트 전극으로서 기능하고, 절연층(326)의 일부는 제 1 게이트 절연층으로서 기능한다. 절연층(326)에서 적어도 반도체층(321)에 접하는 부분에는, 산화 실리콘막 등의 산화물 절연막을 사용하는 것이 바람직하다. 절연층(326)의 상면은 평탄화되어 있는 것이 바람직하다.
반도체층(321)은 절연층(326) 위에 제공된다. 반도체층(321)은 반도체 특성을 가지는 금속 산화물(산화물 반도체라고도 함)막을 가지는 것이 바람직하다. 한 쌍의 도전층(325)은 반도체층(321) 위에 접하여 제공되고, 소스 전극 및 드레인 전극으로서 기능한다.
한 쌍의 도전층(325)의 상면 및 측면, 그리고 반도체층(321)의 측면 등을 덮어 절연층(328)이 제공되고, 절연층(328) 위에 절연층(264)이 제공되어 있다. 절연층(328)은 절연층(264) 등으로부터 반도체층(321)으로 물 또는 수소 등의 불순물이 확산되는 것, 그리고 반도체층(321)으로부터 산소가 탈리되는 것을 방지하는 배리어층으로서 기능한다. 절연층(328)으로서는 상기 절연층(332)과 같은 절연막을 사용할 수 있다.
절연층(328) 및 절연층(264)에는 반도체층(321)에 도달하는 개구가 제공되어 있다. 상기 개구의 내부에는, 반도체층(321)의 상면에 접하는 절연층(323)과, 도전층(324)이 매립되어 있다. 도전층(324)은 제 2 게이트 전극으로서 기능하고, 절연층(323)은 제 2 게이트 절연층으로서 기능한다.
도전층(324)의 상면, 절연층(323)의 상면, 및 절연층(264)의 상면은 각각 높이가 일치 또는 실질적으로 일치하도록 평탄화 처리되어 있고, 이들을 덮어 절연층(329) 및 절연층(265)이 제공되어 있다.
절연층(264) 및 절연층(265)은 층간 절연층으로서 기능한다. 절연층(329)은 트랜지스터(320)에 절연층(265)으로부터 물 또는 수소 등의 불순물이 확산되는 것을 방지하는 배리어층으로서 기능한다. 절연층(329)으로서는 상기 절연층(328) 및 절연층(332)과 같은 절연막을 사용할 수 있다.
한 쌍의 도전층(325)의 한쪽과 전기적으로 접속하는 플러그(274)는 절연층(265), 절연층(329), 및 절연층(264)에 매립되도록 제공되어 있다. 여기서 플러그(274)는 절연층(265), 절연층(329), 절연층(264), 및 절연층(328) 각각의 개구의 측면, 및 도전층(325)의 상면의 일부를 덮는 도전층(274a)과, 도전층(274a)의 상면에 접하는 도전층(274b)을 가지는 것이 바람직하다. 이때 도전층(274a)으로서 수소 및 산소가 확산되기 어려운 도전 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
반도체층에 그속 산화물막을 가지는 트랜지스터는 저온 폴리실리콘을 사용한 트랜지스터와 달리, 레이저 결정화 공정이 불필요하다. 그러므로 대면적 기판을 사용한 표시 장치이어도, 제조 비용을 절감할 수 있다. 또한 울트라 하이비전("4K 해상도", "4K2K", "4K"), 슈퍼 하이비전("8K 해상도", "8K4K", "8K")과 같이 해상도가 높고, 또한 대형의 표시 장치에서, 반도체층에 CAC-OS(Cloud-Aligned Composite Oxide Semiconductor)를 가지는 트랜지스터를 구동 회로 및 표시부에 사용함으로써 단시간에 기록할 수 있고, 표시 불량을 저감할 수 있어 바람직하다. 또한 "CAC-OS"는 제 1 영역과 제 2 영역에 재료가 분리됨으로써 모자이크 형상이 되고, 상기 제 1 영역이 막 내에 분포된 구성(이하, 클라우드 형상이라고도 함)이다. 즉 CAC-OS는 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역이 혼합된 구성을 가지는 복합 금속 산화물이다. 다만 제 1 영역과 제 2 영역은 명확한 경계를 관찰하기 어려운 경우가 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 6)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 사용할 수 있는 발광 디바이스 및 수광 디바이스에 대하여 설명한다.
도 27의 (A)에 나타낸 바와 같이, 발광 디바이스는 한 쌍의 전극(하부 전극(761)과 상부 전극(762)) 사이에 EL층(763)을 가진다. EL층(763)은 층(780), 발광층(771), 및 층(790) 등의 복수의 층으로 구성할 수 있다.
발광층(771)은 적어도 발광 물질(발광 재료라고도 함)을 가진다.
하부 전극(761)이 양극이고 상부 전극(762)이 음극인 경우, 층(780)은 정공 주입성이 높은 물질을 포함하는 층(정공 주입층), 정공 수송성이 높은 물질을 포함하는 층(정공 수송층), 및 전자 차단성이 높은 물질을 포함하는 층(전자 차단층) 중 하나 또는 복수를 가진다. 또한 층(790)은 전자 주입성이 높은 물질을 포함하는 층(전자 주입층), 전자 수송성이 높은 물질을 포함하는 층(전자 수송층), 및 정공 차단성이 높은 물질을 포함하는 층(정공 차단층) 중 하나 또는 복수를 가진다. 하부 전극(761)이 음극이고, 상부 전극(762)이 양극인 경우, 층(780)과 층(790)은 서로 상기와 반대의 구성이 된다.
한 쌍의 전극 사이에 제공된 층(780), 발광층(771), 및 층(790)을 가지는 구성은 하나의 발광 유닛으로서 기능할 수 있고, 본 명세서에서는 도 27의 (A)의 구성을 싱글 구조라고 부른다.
또한 도 27의 (B)는 도 27의 (A)에 나타낸 발광 디바이스가 가지는 EL층(763)의 변형예이다. 구체적으로는 도 27의 (B)에 나타낸 발광 디바이스는 하부 전극(761) 위의 층(781)과, 층(781) 위의 층(782)과, 층(782) 위의 발광층(771)과, 발광층(771) 위의 층(791)과, 층(791) 위의 층(792)과, 층(792) 위의 상부 전극(762)을 가진다.
하부 전극(761)이 양극이고 상부 전극(762)이 음극인 경우, 예를 들어 층(781)을 정공 주입층, 층(782)을 정공 수송층, 층(791)을 전자 수송층, 층(792)을 전자 주입층으로 할 수 있다. 또한 하부 전극(761)이 음극이고, 상부 전극(762)이 양극인 경우, 층(781)을 전자 주입층, 층(782)을 전자 수송층, 층(791)을 정공 수송층, 층(792)을 정공 주입층으로 할 수 있다. 이와 같은 층 구조로 함으로써, 발광층(771)에 효율적으로 캐리어를 주입하고, 발광층(771) 내에서의 캐리어의 재결합의 효율을 높일 수 있다.
또한 도 27의 (C) 및 (D)에 나타낸 바와 같이, 층(780)과 층(790) 사이에 복수의 발광층(발광층(771, 772, 773))이 제공되는 구성도 싱글 구조의 베리에이션이다. 또한 도 27의 (C) 및 (D)에서는 발광층을 3개 가지는 예를 나타내었지만, 싱글 구조의 발광 디바이스에서의 발광층은 2개이어도 좋고, 4개 이상이어도 좋다. 또한 싱글 구조의 발광 디바이스는 2개의 발광층 사이에 버퍼층을 가져도 좋다.
또한 도 27의 (E) 및 (F)에 나타낸 바와 같이, 복수의 발광 유닛(발광 유닛(763a) 및 발광 유닛(763b))이 전하 발생층(785)(중간층이라고도 함)을 통하여 직렬로 접속된 구성을 본 명세서에서는 탠덤 구조라고 부른다. 또한 탠덤 구조를 스택 구조라고 불러도 좋다. 탠덤 구조로 함으로써, 고휘도 발광이 가능한 발광 디바이스로 할 수 있다. 또한 탠덤 구조는 싱글 구조에 비하여, 같은 휘도를 얻는 데 필요한 전류를 저감할 수 있기 때문에, 신뢰성을 높일 수 있다.
또한 도 27의 (D) 및 (F)는 표시 장치가 발광 디바이스와 중첩되는 층(764)을 가지는 예를 나타낸 것이다. 도 27의 (D)는 층(764)이 도 27의 (C)에 나타낸 발광 디바이스와 중첩되는 예를 나타낸 것이고, 도 27의 (F)는 층(764)이 도 27의 (E)에 나타낸 발광 디바이스와 중첩되는 예를 나타낸 것이다.
층(764)으로서는 색 변환층 및 착색층 중 한쪽 또는 양쪽을 사용할 수 있다.
도 27의 (C) 및 (D)에서, 발광층(771), 발광층(772), 및 발광층(773)에 같은 색의 광을 발하는 발광 물질, 나아가서는 같은 발광 물질을 사용하여도 좋다. 예를 들어 발광층(771), 발광층(772), 및 발광층(773)에 청색의 광을 발하는 발광 물질을 사용하여도 좋다. 청색의 광을 발하는 부화소에서는 발광 디바이스가 발하는 청색의 광을 추출할 수 있다. 또한 적색의 광을 발하는 부화소 및 녹색의 광을 발하는 부화소에서는 도 27의 (D)에 나타낸 층(764)으로서 색 변환층을 제공함으로써, 발광 디바이스가 발하는 청색의 광을 더 장파장의 광으로 변환하여, 적색 또는 녹색의 광을 추출할 수 있다.
또한 발광층(771), 발광층(772), 및 발광층(773)에 각각 다른 색의 광을 발하는 발광 물질을 사용하여도 좋다. 발광층(771), 발광층(772), 및 발광층(773)이 각각 발하는 광이 보색 관계에 있는 경우, 백색 발광이 얻어진다. 예를 들어 싱글 구조의 발광 디바이스는 청색의 광을 발하는 발광 물질을 가지는 발광층, 및 청색보다 장파장의 가시광을 발하는 발광 물질을 가지는 발광층을 가지는 것이 바람직하다.
예를 들어 싱글 구조의 발광 디바이스가 3층의 발광층을 가지는 경우, 적색(R)의 광을 발하는 발광 물질을 가지는 발광층, 녹색(G)의 광을 발하는 발광 물질을 가지는 발광층, 및 청색(B)의 광을 발하는 발광 물질을 가지는 발광층을 가지는 것이 바람직하다. 발광층의 적층 순서로서는, 양극 측으로부터 R, G, B로 하거나, 양극 측으로부터 R, B, G 등으로 할 수 있다. 이때 R와 G 또는 R와 B 사이에 버퍼층이 제공되어도 좋다.
또한 예를 들어 싱글 구조의 발광 디바이스가 2층의 발광층을 가지는 경우, 청색(B)의 광을 발하는 발광 물질을 가지는 발광층 및 황색(Y)의 광을 발하는 발광 물질을 가지는 발광층을 가지는 구성이 바람직하다. 상기 구성을 BY 싱글 구조의 디바이스라고 부르는 경우가 있다.
도 27의 (D)에 나타낸 층(764)으로서 착색층을 제공하여도 좋다. 백색광이 착색층을 투과함으로써 원하는 색의 광을 얻을 수 있다.
백색광을 발하는 발광 디바이스는 2종류 이상의 발광 물질을 포함하는 것이 바람직하다. 백색 발광을 얻기 위해서는, 2개 이상의 발광 물질의 각 발광이 보색 관계가 되는 발광 물질을 선택하면 좋다. 예를 들어 제 1 발광층의 발광색과 제 2 발광층의 발광색이 보색 관계가 되도록 함으로써, 발광 디바이스 전체로서 백색 발광하는 발광 디바이스를 얻을 수 있다. 또한 발광층을 3개 이상 가지는 발광 디바이스의 경우도 마찬가지이다.
또한 도 27의 (E) 및 (F)에서 발광층(771)과 발광층(772)에 같은 색의 광을 발하는 발광 물질, 나아가서는 같은 발광 물질을 사용하여도 좋다.
예를 들어 각 색의 광을 발하는 부화소가 가지는 발광 디바이스에서, 발광층(771)과 발광층(772)에 각각 청색의 광을 발하는 발광 물질을 사용하여도 좋다. 청색의 광을 발하는 부화소에서는 발광 디바이스가 발하는 청색의 광을 추출할 수 있다. 또한 적색의 광을 발하는 부화소 및 녹색의 광을 발하는 부화소에서는 도 27의 (F)에 나타낸 층(764)으로서 색 변환층을 제공함으로써, 발광 디바이스가 발하는 청색의 광을 더 장파장의 광으로 변환하여, 적색 또는 녹색의 광을 추출할 수 있다.
또한 각 색의 광을 발하는 부화소에 도 27의 (E) 또는 (F)에 나타낸 구성의 발광 디바이스를 사용하는 경우, 부화소마다 다른 발광 물질을 사용하여도 좋다. 구체적으로는, 적색의 광을 발하는 부화소가 가지는 발광 디바이스에서, 발광층(771)과 발광층(772)에 각각 적색의 광을 발하는 발광 물질을 사용하여도 좋다. 마찬가지로, 녹색의 광을 발하는 부화소가 가지는 발광 디바이스에서 발광층(771)과 발광층(772)에 각각 녹색의 광을 발하는 발광 물질을 사용하여도 좋다. 청색의 광을 발하는 부화소가 가지는 발광 디바이스에서, 발광층(771)과 발광층(772)에 각각 청색의 광을 발하는 발광 물질을 사용하여도 좋다. 이와 같은 구성의 표시 장치에는 탠덤 구조의 발광 디바이스가 적용되어 있고, 또한 SBS 구조라고 할 수 있다. 그러므로 탠덤 구조의 이점과 SBS 구조의 이점 양쪽을 가질 수 있다. 이에 의하여, 고휘도 발광이 가능하고 신뢰성이 높은 발광 디바이스를 실현할 수 있다.
또한 도 27의 (E) 및 (F)에서, 발광층(771)과 발광층(772)에 서로 다른 색의 광을 발하는 발광 물질을 사용하여도 좋다. 발광층(771)이 발하는 광과 발광층(772)이 발하는 광이 보색 관계에 있는 경우, 백색 발광이 얻어진다. 도 27의 (F)에 나타낸 층(764)으로서 착색층을 제공하여도 좋다. 백색광이 착색층을 투과함으로써 원하는 색의 광을 얻을 수 있다.
또한 도 27의 (E) 및 (F)에서 발광 유닛(763a)이 하나의 발광층(771)을 가지고, 발광 유닛(763b)이 하나의 발광층(772)을 가지는 예를 나타내었지만, 이에 한정되지 않는다. 발광 유닛(763a) 및 발광 유닛(763b)은 각각 2층 이상의 발광층을 가져도 좋다.
또한 도 27의 (E) 및 (F)에서는 발광 유닛을 2개 가지는 발광 디바이스를 예시하였지만, 이에 한정되지 않는다. 발광 디바이스는 발광 유닛을 3개 이상 가져도 좋다.
구체적으로는, 도 28의 (A) 내지 (C)에 나타낸 발광 디바이스의 구성을 들 수 있다.
도 28의 (A)는 발광 유닛을 3개 가지는 구성을 나타낸 것이다. 또한 발광 유닛을 2개 가지는 구성을 2단 탠덤 구조라고 부르고, 발광 유닛을 3개 가지는 구성을 3단 탠덤 구조라고 불러도 좋다.
또한 도 28의 (A)에 나타낸 구성에서는 복수의 발광 유닛(발광 유닛(763a), 발광 유닛(763b), 및 발광 유닛(763c))이 전하 발생층(785)을 통하여 각각 직렬로 접속되어 있다. 또한 발광 유닛(763a)은 층(780a)과, 발광층(771)과, 층(790a)을 가지고, 발광 유닛(763b)은 층(780b)과, 발광층(772)과, 층(790b)을 가지고, 발광 유닛(763c)은 층(780c)과, 발광층(773)과, 층(790c)을 가진다.
또한 도 28의 (A)에 나타낸 구성에서는 발광층(771), 발광층(772), 및 발광층(773)은 각각 같은 색의 광을 발하는 발광 물질을 가지는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 발광층(771), 발광층(772), 및 발광층(773)이 각각 적색(R)의 발광 물질을 가지는 구성(소위 R＼R＼R의 3단 탠덤 구조), 발광층(771), 발광층(772), 및 발광층(773)이 각각 녹색(G)의 발광 물질을 가지는 구성(소위 G＼G＼G의 3단 탠덤 구조), 또는 발광층(771), 발광층(772), 및 발광층(773)이 각각 청색(B)의 발광 물질을 가지는 구성(소위 B＼B＼B의 3단 탠덤 구조)으로 할 수 있다.
또한 각각 같은 색의 광을 발하는 발광 물질은 상기 구성에 한정되지 않는다. 예를 들어 도 28의 (B)에 나타낸 바와 같이 복수의 발광 물질을 가지는 발광 유닛을 적층시킨 탠덤형 발광 디바이스로 하여도 좋다. 도 28의 (B)는 복수의 발광 유닛(발광 유닛(763a) 및 발광 유닛(763b))이 전하 발생층(785)을 통하여 각각 직렬로 접속된 구성이다. 또한 발광 유닛(763a)은 층(780a), 발광층(771a), 발광층(771b), 발광층(771c), 및 층(790a)을 가지고, 발광 유닛(763b)은 층(780b)과, 발광층(772a), 발광층(772b), 발광층(772c), 및 층(790b)을 가진다.
도 28의 (B)에서는 발광층(771a), 발광층(771b), 및 발광층(771c)에 보색 관계에 있는 발광 물질을 선택하여 백색 발광(W)이 가능한 구성으로 한다. 또한 발광층(772a), 발광층(772b), 및 발광층(772c)에 보색 관계에 있는 발광 물질을 선택하여 백색 발광(W)이 가능한 구성으로 한다. 즉 도 28의 (C)에 나타낸 구성은 W＼W의 2단 탠덤 구조이다. 또한 발광층(771a), 발광층(771b), 및 발광층(771c)에서의, 보색 관계에 있는 발광 물질의 적층 순서는 특별히 한정되지 않는다. 실시자가 적절히 최적의 적층 순서를 선택할 수 있다. 또한 도시하지 않았지만, W＼W＼W의 3단 탠덤 구조 또는 4단 이상의 탠덤 구조로 하여도 좋다.
또한 탠덤 구조의 발광 디바이스를 사용하는 경우, 황색(Y)의 광을 발하는 발광 유닛과, 청색(B)의 광을 발하는 발광 유닛을 가지는 B＼Y의 2단 탠덤 구조, 적색(R)과 녹색(G)의 광을 발하는 발광 유닛과, 청색(B)의 광을 발하는 발광 유닛을 가지는 RG＼B의 2단 탠덤 구조, 청색(B)의 광을 발하는 발광 유닛과, 황색(Y)의 광을 발하는 발광 유닛과, 청색(B)의 광을 발하는 발광 유닛을 이 순서대로 가지는 B＼Y＼B의 3단 탠덤 구조, 청색(B)의 광을 발하는 발광 유닛과, 황록색(YG)의 광을 발하는 발광 유닛과, 청색(B)의 광을 발하는 발광 유닛을 이 순서대로 가지는 B＼YG＼B의 3단 탠덤 구조, 청색(B)의 광을 발하는 발광 유닛과, 녹색(G)의 광을 발하는 발광 유닛과, 청색(B)의 광을 발하는 발광 유닛을 이 순서대로 가지는 B＼G＼B의 3단 탠덤 구조 등을 들 수 있다.
또한 도 28의 (C)에 나타낸 바와 같이, 하나의 발광 물질을 가지는 발광 유닛과, 복수의 발광 물질을 가지는 발광 유닛을 조합하여도 좋다.
구체적으로는, 도 28의 (C)에 나타낸 구성에서는 복수의 발광 유닛(발광 유닛(763a), 발광 유닛(763b), 및 발광 유닛(763c))이 전하 발생층(785)을 통하여 각각 직렬로 접속되어 있다. 또한 발광 유닛(763a)은 층(780a)과, 발광층(771)과, 층(790a)을 가지고, 발광 유닛(763b)은 층(780b), 발광층(772a), 발광층(772b), 발광층(772c), 및 층(790b)을 가지고, 발광 유닛(763c)은 층(780c), 발광층(773), 및 층(790c)을 가진다.
예를 들어, 도 28의 (C)에 나타낸 구성에서 발광 유닛(763a)이 청색(B)의 광을 발하는 발광 유닛이고, 발광 유닛(763b)이 적색(R), 녹색(G), 및 황록색(YG)의 광을 발하는 발광 유닛이고, 발광 유닛(763c)이 청색(B)의 광을 발하는 발광 유닛인, B＼R·G·YG＼B의 3단 탠덤 구조 등을 적용할 수 있다.
예를 들어 발광 유닛의 적층 수와 색의 순서로서는 양극 측으로부터 B, Y의 2단 구조, B와 발광 유닛 X의 2단 구조, B, Y, B의 3단 구조, B, X, B의 3단 구조를 들 수 있고, 발광 유닛 X에서의 발광층의 적층 수와 색의 순서로서는 양극 측으로부터 R, Y의 2층 구조, R, G의 2층 구조, G, R의 2층 구조, G, R, G의 3층 구조, 또는 R, G, R의 3층 구조 등으로 할 수 있다. 또한 2개의 발광층 사이에 다른 층이 제공되어도 좋다.
또한 도 27의 (C), (D)에서도, 도 27의 (B)에 나타낸 바와 같이 층(780)과 층(790)을 각각 독립적으로 2층 이상의 층으로 이루어지는 적층 구조로 하여도 좋다.
또한 도 27의 (E) 및 (F)에서 발광 유닛(763a)은 층(780a), 발광층(771), 및 층(790a)을 가지고, 발광 유닛(763b)은 층(780b), 발광층(772), 및 층(790b)을 가진다.
하부 전극(761)이 양극이고 상부 전극(762)이 음극인 경우, 층(780a) 및 층(780b)은 각각 정공 주입층, 정공 수송층, 및 전자 차단층 중 하나 또는 복수를 가진다. 또한 층(790a) 및 층(790b)은 각각 전자 주입층, 전자 수송층, 및 정공 차단층 중 하나 또는 복수를 가진다. 하부 전극(761)이 음극이고 상부 전극(762)이 양극인 경우, 층(780a)과 층(790a)은 서로 상기와 반대의 구성이 되고, 층(780b)과 층(790b)도 서로 상기와 반대의 구성이 된다.
하부 전극(761)이 양극이고 상부 전극(762)이 음극인 경우, 예를 들어 층(780a)은 정공 주입층과, 정공 주입층 위의 정공 수송층을 가지고, 정공 수송층 위의 전자 차단층을 더 가져도 좋다. 또한 층(790a)은 전자 수송층을 가지고, 발광층(771)과 전자 수송층 사이의 정공 차단층을 가져도 좋다. 또한 층(780b)은 정공 수송층을 가지고, 정공 수송층 위의 전자 차단층을 더 가져도 좋다. 또한 층(790b)은 전자 수송층과, 전자 수송층 위의 전자 주입층을 가지고, 발광층(772)과 전자 수송층 사이의 정공 차단층을 더 가져도 좋다. 하부 전극(761)이 음극이고 상부 전극(762)이 양극인 경우, 예를 들어 층(780a)은 전자 주입층과, 전자 주입층 위의 전자 수송층을 가지고, 전자 수송층 위의 정공 차단층을 더 가져도 좋다. 또한 층(790a)은 정공 수송층을 가지고, 발광층(771)과 정공 수송층 사이의 전자 차단층을 더 가져도 좋다. 또한 층(780b)은 전자 수송층을 가지고, 전자 수송층 위의 정공 차단층을 더 가져도 좋다. 또한 층(790b)은 정공 수송층과, 정공 수송층 위의 정공 주입층을 가지고, 발광층(772)과 정공 수송층 사이의 전자 차단층을 더 가져도 좋다.
또한 탠덤 구조의 발광 디바이스를 제작하는 경우, 2개의 발광 유닛은 전하 발생층(785)을 개재하여 적층된다. 전하 발생층(785)은 적어도 전하 발생 영역을 가진다. 전하 발생층(785)은 한 쌍의 전극 사이에 전압을 인가하였을 때 2개의 발광 유닛 중 한쪽에 전자를 주입하고, 다른 쪽에 정공을 주입하는 기능을 가진다.
다음으로 발광 디바이스에 사용할 수 있는 재료에 대하여 설명한다.
하부 전극(761) 및 상부 전극(762) 중 광을 추출하는 측의 전극에는 가시광을 투과시키는 도전막을 사용한다. 또한 광을 추출하지 않는 측의 전극으로서는, 가시광을 반사하는 도전막을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 표시 장치가 적외광을 발하는 발광 디바이스를 가지는 경우에는 광을 추출하는 측의 전극에는 가시광 및 적외광을 투과시키는 도전막을 사용하고, 광을 추출하지 않는 측의 전극에는 가시광 및 적외광을 반사하는 도전막을 사용하는 것이 바람직하다.
또한 광을 추출하지 않는 측의 전극에도 가시광을 투과시키는 도전막을 사용하여도 좋다. 이 경우, 반사층과 EL층(763) 사이에 상기 전극을 배치하는 것이 바람직하다. 즉 EL층(763)의 발광은 상기 반사층에서 반사되어, 표시 장치로부터 추출되어도 좋다.
발광 디바이스의 한 쌍의 전극을 형성하는 재료로서는 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 적절히 사용할 수 있다. 상기 재료로서 구체적으로는 알루미늄, 타이타늄, 크로뮴, 망가니즈, 철, 코발트, 니켈, 구리, 갈륨, 아연, 인듐, 주석, 몰리브데넘, 탄탈럼, 텅스텐, 팔라듐, 금, 백금, 은, 이트륨, 네오디뮴 등의 금속, 및 이들을 적절히 조합하여 포함하는 합금을 들 수 있다. 또한 상기 재료로서는 인듐 주석 산화물(In-Sn 산화물, ITO라고도 함), In-Si-Sn 산화물(ITSO라고도 함), 인듐 아연 산화물(In-Zn 산화물), 및 In-W-Zn 산화물 등을 들 수 있다. 또한 상기 재료로서는 알루미늄, 니켈, 및 란타넘의 합금(Al-Ni-La) 등의 알루미늄을 포함하는 합금(알루미늄 합금), 및 은과 팔라듐과 구리의 합금(Ag-Pd-Cu, APC라고도 기재함)을 들 수 있다. 그 외에 상기 재료로서는, 위에서 예시하지 않은 원소 주기율표의 1족 또는 2족에 속하는 원소(예를 들어 리튬, 세슘, 칼슘, 스트론튬), 유로퓸, 이터븀 등의 희토류 금속 및 이들을 적절히 조합하여 포함하는 합금, 그래핀 등을 들 수 있다.
발광 디바이스에는 미소 광공진기(마이크로캐비티) 구조가 적용되어 있는 것이 바람직하다. 따라서 발광 디바이스가 가지는 한 쌍의 전극 중 한쪽은 가시광에 대한 투과성 및 반사성을 가지는 전극(반투과·반반사 전극)인 것이 바람직하고, 다른 쪽은 가시광에 대한 반사성을 가지는 전극(반사 전극)인 것이 바람직하다. 발광 디바이스가 마이크로캐비티 구조를 가짐으로써, 발광층으로부터 얻어지는 발광을 양쪽 전극 사이에서 공진시켜, 발광 디바이스로부터 방출되는 광을 강하게 할 수 있다.
또한 반투과·반반사 전극은 반사 전극으로서 사용할 수 있는 도전층과, 가시광에 대한 투과성을 가지는 전극(투명 전극이라고도 함)으로서 사용할 수 있는 도전층의 적층 구조로 할 수 있다.
투명 전극의 광 투과율은 40% 이상으로 한다. 예를 들어 발광 디바이스의 투명 전극에는 가시광(파장 400nm 이상 750nm 미만의 광) 투과율이 40% 이상인 전극을 사용하는 것이 바람직하다. 반투과·반반사 전극의 가시광 반사율은 10% 이상 95% 이하, 바람직하게는 30% 이상 80% 이하로 한다. 반사 전극의 가시광 반사율은 40% 이상 100% 이하, 바람직하게는 70% 이상 100% 이하로 한다. 또한 이들 전극의 저항률은 1×10-2Ωcm 이하가 바람직하다.
발광 디바이스는 적어도 발광층을 가진다. 또한 발광 디바이스는 발광층 이외의 층으로서, 정공 주입성이 높은 물질, 정공 수송성이 높은 물질, 정공 차단 재료, 전자 수송성이 높은 물질, 전자 차단 재료, 전자 주입성이 높은 물질, 또는 양극성 물질(전자 수송성 및 정공 수송성이 높은 물질) 등을 포함하는 층을 더 가져도 좋다. 예를 들어 발광 디바이스는 발광층 외에 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 차단층, 전하 발생층, 전자 차단층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 1층 이상을 가지는 구성으로 할 수 있다.
발광 디바이스에는 저분자 화합물 및 고분자 화합물 중 어느 쪽이든 사용할 수 있고, 무기 화합물이 포함되어도 좋다. 발광 디바이스를 구성하는 층은 각각 증착법(진공 증착법을 포함함), 전사법, 인쇄법, 잉크젯법, 도포법 등의 방법으로 형성할 수 있다.
발광층은 1종류 또는 복수 종류의 발광 물질을 가진다. 발광 물질로서는, 청색, 자색, 청자색, 녹색, 황록색, 황색, 주황색, 또는 적색 등의 발광색을 나타내는 물질을 적절히 사용한다. 또한 발광 물질로서, 근적외광을 방출하는 물질을 사용할 수도 있다.
발광 물질로서는 형광 재료, 인광 재료, TADF 재료, 및 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, 및 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, 및 희토류 금속 착체 등이 있다.
발광층은 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 수송성이 높은 물질(정공 수송성 재료) 및 전자 수송성이 높은 물질(전자 수송성 재료) 중 한쪽 또는 양쪽을 사용할 수 있다. 정공 수송성 재료로서는, 후술하는 정공 수송층에 사용할 수 있는 정공 수송성이 높은 재료를 사용할 수 있다. 전자 수송성 재료로서는, 후술하는 전자 수송층에 사용할 수 있는 전자 수송성이 높은 재료를 사용할 수 있다. 또한 1종류 또는 복수 종류의 유기 화합물로서, 양극성 재료 또는 TADF 재료를 사용하여도 좋다.
발광층은 예를 들어 인광 재료와, 들뜬 복합체를 형성하기 쉬운 정공 수송성 재료와 전자 수송성 재료의 조합을 포함하는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 들뜬 복합체로부터 발광 물질(인광 재료)로의 에너지 이동인 ExTET(Exciplex-Triplet Energy Transfer)를 사용한 발광을 효율적으로 얻을 수 있다. 발광 물질의 가장 낮은 에너지 측의 흡수대의 파장과 중첩되는 발광을 나타내는 들뜬 복합체를 형성하는 조합을 선택함으로써, 에너지 이동이 원활해져 발광을 효율적으로 얻을 수 있다. 이 구성에 의하여, 발광 디바이스의 고효율, 저전압 구동, 장수명을 동시에 실현할 수 있다.
정공 주입층은 양극으로부터 정공 수송층에 정공을 주입하는 층이고, 정공 주입성이 높은 재료를 포함하는 층이다. 정공 주입성이 높은 재료로서는 방향족 아민 화합물, 및 정공 수송성 재료와 억셉터성 재료(전자 수용성 재료)를 포함하는 복합 재료 등을 사용할 수 있다.
정공 수송성 재료로서는, 후술하는 정공 수송층에 사용할 수 있는 정공 수송성이 높은 재료를 사용할 수 있다.
억셉터성 재료로서는 예를 들어 원소 주기율표에서의 4족 내지 8족에 속하는 금속의 산화물을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 산화 몰리브데넘, 산화 바나듐, 산화 나이오븀, 산화 탄탈럼, 산화 크로뮴, 산화 텅스텐, 산화 망가니즈, 및 산화 레늄을 들 수 있다. 이 중에서도 특히, 산화 몰리브데넘은 대기 중에서도 안정적이고, 흡습성이 낮아 취급하기 쉽기 때문에 바람직하다. 또한 플루오린을 포함하는 유기 억셉터성 재료를 사용할 수도 있다. 또한 퀴노다이메테인 유도체, 클로라닐 유도체, 및 헥사아자트라이페닐렌 유도체 등의 유기 억셉터성 재료를 사용할 수도 있다.
예를 들어 정공 주입성이 높은 재료로서 정공 수송성 재료와, 상술한 원소 주기율표에서의 4족 내지 8족에 속하는 금속의 산화물(대표적으로는 산화 몰리브데넘)을 포함하는 재료를 사용하여도 좋다.
정공 수송층은 정공 주입층에 의하여 양극으로부터 주입된 정공을 발광층으로 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 이외의 물질을 사용할 수도 있다. 정공 수송성 재료로서는 π전자 과잉형 헤테로 방향족 화합물(예를 들어 카바졸 유도체, 싸이오펜 유도체, 퓨란 유도체 등), 방향족 아민(방향족 아민 골격을 가지는 화합물) 등의 정공 수송성이 높은 재료가 바람직하다.
전자 차단층은 발광층에 접하여 제공된다. 전자 차단층은 정공 수송성을 가지고, 또한 전자를 차단할 수 있는 재료를 포함하는 층이다. 전자 차단층에는 상기 정공 수송성 재료 중 전자 차단성을 가지는 재료를 사용할 수 있다.
전자 차단층은 정공 수송성을 가지기 때문에, 정공 수송층이라고 부를 수도 있다. 또한 정공 수송층 중 전자 차단성을 가지는 층을 전자 차단층이라고 부를 수도 있다.
전자 수송층은 전자 주입층에 의하여 음극으로부터 주입된 전자를 발광층에 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 이외의 물질을 사용할 수도 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 외에, 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, 그 외에 질소 함유 헤테로 방향족 화합물을 포함하는 π전자 부족형 헤테로 방향족 화합물 등의 전자 수송성이 높은 재료를 사용할 수 있다.
정공 차단층은 발광층에 접하여 제공된다. 정공 차단층은 전자 수송성을 가지고, 또한 정공을 차단할 수 있는 재료를 포함하는 층이다. 정공 차단층에는 상기 전자 수송성 재료 중 정공 차단성을 가지는 재료를 사용할 수 있다.
정공 차단층은 전자 수송성을 가지기 때문에, 전자 수송층이라고 부를 수도 있다. 또한 전자 수송층 중 정공 차단성을 가지는 층을 정공 차단층이라고 부를 수도 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.
또한 전자 주입성이 높은 재료의 LUMO 준위는 음극에 사용하는 재료의 일함수와의 차이가 작은(구체적으로는 0.5eV 이하) 것이 바람직하다.
전자 주입층에는 예를 들어 리튬, 세슘, 이터븀, 플루오린화 리튬(LiF), 플루오린화 세슘(CsF), 플루오린화 칼슘(CaFX, X는 임의의 수), 8-(퀴놀리놀레이토)리튬(약칭: Liq), 2-(2-피리딜)페놀레이토리튬(약칭: LiPP), 2-(2-피리딜)-3-피리디놀레이토리튬(약칭: LiPPy), 4-페닐-2-(2-피리딜)페놀레이토리튬(약칭: LiPPP), 리튬 산화물(LiOx), 탄산 세슘 등과 같은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 이들의 화합물을 사용할 수 있다. 또한 전자 주입층은 2층 이상의 적층 구조로 하여도 좋다. 상기 적층 구조로서는 예를 들어 첫 번째 층에 플루오린화 리튬을 사용하고, 두 번째 층에 이터븀을 제공하는 구성이 있다.
전자 주입층은 전자 수송성 재료를 가져도 좋다. 예를 들어 비공유 전자쌍을 가지고, 전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 가지는 화합물을 전자 수송성 재료에 사용할 수 있다. 구체적으로는, 피리딘 고리, 다이아진 고리(피리미딘 고리, 피라진 고리, 피리다진 고리), 트라이아진 고리 중 적어도 하나를 가지는 화합물을 사용할 수 있다.
또한 비공유 전자쌍을 가지는 유기 화합물의 최저 비점유 궤도(LUMO: Lowest Unoccupied Molecular Orbital) 준위는 -3.6eV 이상 -2.3eV 이하인 것이 바람직하다. 또한 일반적으로 CV(사이클릭 볼타메트리), 광전자 분광법, 광 흡수 분광법, 역 광전자 분광법 등에 의하여, 유기 화합물의 최고 피점유 궤도(HOMO: Highest Occupied Molecular Orbital) 준위 및 LUMO 준위를 추산할 수 있다.
예를 들어 4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(약칭: BPhen), 2,9-다이(나프탈렌-2-일)-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(약칭: NBPhen), 다이퀴녹살리노[2,3-a:2',3'-c]페나진(약칭: HATNA), 2,4,6-트리스[3'-(피리딘-3-일)바이페닐-3-일]-1,3,5-트라이아진(약칭: TmPPPyTz) 등을, 비공유 전자쌍을 가지는 유기 화합물에 사용할 수 있다. 또한 NBPhen은 BPhen과 비교하여 높은 유리 전이 온도(Tg)를 가지고, 내열성이 우수하다.
전하 발생층은 상술한 바와 같이 적어도 전하 발생 영역을 가진다. 전하 발생 영역은 억셉터성 재료를 포함하는 것이 바람직하고, 예를 들어 상술한 정공 주입층에 적용할 수 있는 정공 수송성 재료와 억셉터성 재료를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 전하 발생층은 전자 주입성이 높은 재료를 포함하는 층을 가지는 것이 바람직하다. 상기 층은 전자 주입 버퍼층이라고 부를 수도 있다. 전자 주입 버퍼층은 전하 발생 영역과 전자 수송층 사이에 제공되는 것이 바람직하다. 전자 주입 버퍼층을 제공함으로써, 전하 발생 영역과 전자 수송층 사이의 주입 장벽을 완화할 수 있기 때문에, 전하 발생 영역에서 발생한 전자를 전자 수송층에 용이하게 주입할 수 있다.
전자 주입 버퍼층은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 포함하는 것이 바람직하고, 예를 들어 알칼리 금속의 화합물 또는 알칼리 토금속의 화합물을 포함하는 구성으로 할 수 있다. 구체적으로는, 전자 주입 버퍼층은 알칼리 금속과 산소를 포함하는 무기 화합물, 또는 알칼리 토금속과 산소를 포함하는 무기 화합물을 가지는 것이 바람직하고, 리튬과 산소를 포함하는 무기 화합물(산화 리튬(Li2O) 등)을 가지는 것이 더 바람직하다. 그 외에, 전자 주입 버퍼층에는 상술한 전자 주입층에 적용할 수 있는 재료를 적합하게 사용할 수 있다.
전하 발생층은 전자 수송성이 높은 재료를 포함하는 층을 가지는 것이 바람직하다. 상기 층을 전자 릴레이층이라고 부를 수도 있다. 전자 릴레이층은 전하 발생 영역과 전자 주입 버퍼층 사이에 제공되는 것이 바람직하다. 전하 발생층이 전자 주입 버퍼층을 가지지 않는 경우, 전자 릴레이층은 전하 발생 영역과 전자 수송층 사이에 제공되는 것이 바람직하다. 전자 릴레이층은 전하 발생 영역과 전자 주입 버퍼층(또는 전자 수송층)의 상호 작용을 방지하고, 전자를 원활하게 주고받는 기능을 가진다.
전자 릴레이층으로서는 구리(II)프탈로사이아닌(약칭: CuPc) 등의 프탈로사이아닌계 재료, 또는 금속-산소 결합과 방향족 배위자를 가지는 금속 착체를 사용하는 것이 바람직하다.
또한 상술한 전하 발생 영역, 전자 주입 버퍼층, 및 전자 릴레이층은 단면 형상 또는 특성 등에 따라 명확히 구별할 수 없는 경우가 있다.
또한 전하 발생층은 억셉터성 재료 대신에 도너성 재료를 가져도 좋다. 예를 들어 전하 발생층으로서는 상술한 전자 주입층에 적용할 수 있는 전자 수송성 재료와 도너성 재료를 포함하는 층을 가져도 좋다.
발광 유닛을 적층시킬 때, 2개의 발광 유닛 사이에 전하 발생층을 제공함으로써 구동 전압의 상승을 억제할 수 있다.
도 29의 (A) 내지 (E)에 표시 장치에 적용할 수 있는 수광 디바이스의 구성예를 나타내었다. 도 29의 (A) 내지 (E)에 나타낸 구성 요소에서, 도 27에 나타낸 구성 요소와 같은 것에 대해서는 같은 부호를 붙여 나타내었다.
도 29의 (A)에 나타낸 수광 디바이스는 한 쌍의 전극(하부 전극(761), 상부 전극(762)) 사이에 PS층(787)을 가진다. 하부 전극(761)은 화소 전극으로서 기능하고, 수광 디바이스마다 제공된다. 상부 전극(762)은 공통 전극으로서 기능하고, 복수의 발광 디바이스와 수광 디바이스에 공통적으로 제공된다.
도 29의 (A)에 나타낸 PS층(787)은 각각 섬 형상의 층으로서 형성할 수 있다. 즉 도 29의 (A)에 나타낸 PS층(787)은 도 1의 (B) 등에 나타낸 층(113d)에 상당한다. 또한 수광 디바이스는 수광 디바이스(150)에 상당한다. 또한 하부 전극(761)은 화소 전극(111d)에 상당한다. 또한 상부 전극(762)은 공통 전극(115)에 상당한다.
PS층(787)은 층(781), 층(782), 광전 변환층(783), 층(791), 층(792) 등을 가진다. 층(781), 층(782), 층(791), 및 층(792) 등은 상기 발광 디바이스에 사용한 것과 같다. 여기서 층(792) 및 상부 전극(762)은 발광 디바이스 및 수광 디바이스에 공통적으로 제공할 수 있다.
광전 변환층(783)은 반도체를 포함한다. 상기 반도체로서는, 실리콘 등의 무기 반도체, 및 유기 화합물을 포함하는 유기 반도체를 들 수 있다. 본 실시형태에서는 광전 변환층(783)이 가지는 반도체로서 유기 반도체를 사용하는 예를 나타낸다. 유기 반도체를 사용함으로써, 발광층과 광전 변환층(783)을 같은 방법(예를 들어 진공 증착법)으로 형성할 수 있기 때문에, 제조 장치를 공통화할 수 있어 바람직하다.
광전 변환층(783)으로서는 예를 들어, pn형 또는 pin형 포토다이오드를 사용할 수 있다. 이하에서 광전 변환층(783)으로서 사용할 수 있는 n형 반도체 재료 및 p형 반도체 재료를 나타낸다. n형 반도체 재료 및 p형 반도체 재료는 각각을 층상으로 하여 적층시켜 사용하여도 좋고, 혼합하여 하나의 층으로 하여 사용하여도 좋다.
광전 변환층(783)이 가지는 n형 반도체 재료로서는, 풀러렌(예를 들어 C60, C70 등), 풀러렌 유도체 등의 전자 수용성의 유기 반도체 재료를 들 수 있다. 풀러렌은 축구공과 같은 형상을 가지고, 상기 형상은 에너지적으로 안정적이다. 풀러렌은 HOMO 준위 및 LUMO 준위 모두가 깊다(낮다). 풀러렌은 LUMO 준위가 깊기 때문에, 전자 수용성(억셉터성)이 매우 높다. 일반적으로, 벤젠과 같이 평면에 π전자 공액(공명)이 확장되면, 전자 공여성(도너성)이 높아지지만, 풀러렌은 구체 형상을 가지기 때문에, π전자 공액이 크게 확장되어 있음에도 불구하고 전자 수용성이 높다. 전자 수용성이 높으면 전하 분리를 고속으로 효율적으로 일으키기 때문에 수광 디바이스로서 유익하다. C60, C70은 모두 가시광 영역에 넓은 흡수대를 가지고, 특히 C70은 C60보다 π전자 공액계가 크고, 장파장 영역에도 넓은 흡수대를 가지기 때문에 바람직하다. 그 외에 풀러렌 유도체로서는 [6,6]-페닐-C71-뷰티르산 메틸 에스터(약칭: PC70BM), [6,6]-페닐-C61-뷰티르산 메틸 에스터(약칭: PC60BM), 1',1'',4',4''-테트라하이드로-다이[1,4]메타노나프탈레노[1,2:2',3',56,60:2'',3''][5,6]풀러렌-C60(약칭: ICBA) 등을 들 수 있다.
또한 n형 반도체 재료로서는 예를 들어 N,N'-다이메틸-3,4,9,10-페릴렌테트라카복실산다이이미드(약칭: Me-PTCDI) 등의 페릴렌테트라카복실산 유도체가 있다.
또한 n형 반도체 재료로서는 예를 들어 2,2'-(5,5'-(티에노[3,2-b]싸이오펜-2,5-다이일)비스(싸이오펜-5,2-다이일))비스(메테인-1-일-1-일리덴)다이말로노나이트릴(약칭: FT2TDMN)이 있다.
또한 n형 반도체 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.
광전 변환층(783)이 가지는 p형 반도체 재료로서는, 구리(II) 프탈로사이아닌(Copper(II) phthalocyanine; CuPc), 테트라페닐다이벤조페리플란텐(Tetraphenyldibenzoperiflanthene; DBP), 아연 프탈로사이아닌(Zinc Phthalocyanine; ZnPc), 주석 프탈로사이아닌(SnPc), 퀴나크리돈, 루브렌 등의 전자 공여성의 유기 반도체 재료를 들 수 있다.
또한 p형 반도체 재료로서는 카바졸 유도체, 싸이오펜 유도체, 퓨란 유도체, 방향족 아민 골격을 가지는 화합물 등을 들 수 있다. 또한 p형 반도체 재료로서는 나프탈렌 유도체, 안트라센 유도체, 피렌 유도체, 트라이페닐렌 유도체, 플루오렌 유도체, 피롤 유도체, 벤조퓨란 유도체, 벤조싸이오펜 유도체, 인돌 유도체, 다이벤조퓨란 유도체, 다이벤조싸이오펜 유도체, 인돌로카바졸 유도체, 포르피린 유도체, 프탈로사이아닌 유도체, 나프탈로사이아닌 유도체, 퀴나크리돈 유도체, 루브렌 유도체, 테트라센 유도체, 폴리페닐렌바이닐렌 유도체, 폴리파라페닐렌 유도체, 폴리플루오렌 유도체, 폴리바이닐카바졸 유도체, 폴리싸이오펜 유도체 등을 들 수 있다.
전자 공여성의 유기 반도체 재료의 HOMO 준위는 전자 수용성의 유기 반도체 재료의 HOMO 준위보다 얕은(높은) 것이 바람직하다. 전자 공여성의 유기 반도체 재료의 LUMO 준위는 전자 수용성의 유기 반도체 재료의 LUMO 준위보다 얕은(높은) 것이 바람직하다.
전자 수용성의 유기 반도체 재료로서 구체 형상의 풀러렌을 사용하고, 전자 공여성의 유기 반도체 재료로서 대략 평면 형상의 유기 반도체 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 비슷한 형상의 분자들은 응집하기 쉬운 경향이 있고, 같은 종류의 분자들이 응집하면, 분자 궤도의 에너지 준위가 서로 가깝기 때문에 캐리어 수송성을 높일 수 있다.
예를 들어 광전 변환층(783)은 n형 반도체와 p형 반도체를 공증착하여 형성하는 것이 바람직하다. 또는 광전 변환층(783)은 n형 반도체와 p형 반도체를 적층시켜 형성하여도 좋다.
발광 디바이스 및 수광 디바이스에는 저분자계 화합물 및 고분자계 화합물 중 어느 쪽이든 사용할 수 있고, 무기 화합물이 포함되어도 좋다. 발광 디바이스 및 수광 디바이스를 구성하는 층은 각각 증착법(진공 증착법을 포함함), 전사법, 인쇄법, 잉크젯법, 도포법 등의 방법으로 형성할 수 있다.
예를 들어 정공 수송성 재료 또는 전자 차단 재료로서, 폴리(3,4-에틸렌다이옥시싸이오펜)/폴리(스타이렌설폰산)(PEDOT/PSS) 등의 고분자 화합물, 및 몰리브데넘 산화물, 아이오딘화 구리(CuI) 등의 무기 화합물을 사용할 수 있다. 또한 전자 수송성 재료 또는 정공 차단 재료로서, 산화 아연(ZnO) 등의 무기 화합물, 폴리에틸렌이민에톡시레이트(PEIE) 등의 유기 화합물을 사용할 수 있다. 수광 디바이스는 예를 들어 PEIE와 ZnO의 혼합막을 가져도 좋다.
또한 광전 변환층(783)에, 도너로서 기능하는 폴리[[4,8-비스[5-(2-에틸헥실)-2-싸이엔일]벤조[1,2-b:4,5-b']다이싸이오펜-2,6-다이일]-2,5-싸이오펜다이일[5,7-비스(2-에틸헥실)-4,8-다이옥소-4H,8H-벤조[1,2-c:4,5-c']다이싸이오펜-1,3-다이일]]폴리머(약칭: PBDB-T), 또는 PBDB-T 유도체 등의 고분자 화합물을 사용할 수 있다. 예를 들어 PBDB-T 또는 PBDB-T 유도체에 억셉터 재료를 분산시키는 방법 등을 사용할 수 있다.
또한 광전 변환층(783)은 3종류 이상의 재료를 혼합하여도 좋다. 예를 들어 파장 영역을 확대하기 위하여, n형 반도체 재료와 p형 반도체 재료에 더하여 제 3 재료를 혼합하여도 좋다. 이때 제 3 재료는 저분자 화합물이어도 고분자 화합물이어도 좋다.
PS층(787)은 도 29의 (A)에 나타낸 바와 같이 층(781)(정공 주입층), 층(782)(정공 수송층), 광전 변환층(783), 층(791)(전자 수송층), 층(792)(전자 주입층)의 순서로 적층시킬 수 있다. 이것은 도 27의 (B)에 나타낸 EL층(763)과 같은 적층 순서이다. 이 경우, 발광 디바이스 및 수광 디바이스 중 어느 쪽에서도 하부 전극(761)을 양극으로서 기능시키고, 상부 전극(762)을 음극으로서 기능시킬 수 있다. 즉 하부 전극(761)과 상부 전극(762) 사이에 역바이어스를 인가하여 수광 디바이스를 구동함으로써, 수광 디바이스에 입사하는 광을 검출하고, 전하를 발생시켜 전류로서 추출할 수 있다.
다만 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 층(781)이 전자 주입층을 가지고, 층(782)이 전자 수송층을 가지고, 층(791)이 정공 수송층을 가지고, 층(792)이 정공 주입층을 가지는 구성으로 하여도 좋다. 이 경우, 수광 디바이스에서는 하부 전극(761)을 음극으로서 기능시키고, 상부 전극(762)을 양극으로서 기능시킬 수 있다. 앞의 실시형태에서 나타낸 바와 같이, 본 발명에서는 발광 디바이스와 수광 디바이스를 각각 개별적으로 형성할 수 있다. 그러므로 발광 디바이스와 수광 디바이스의 구성이 크게 달라도 비교적 용이하게 제작할 수 있다.
또한 도 29의 (A)에 나타낸 층(781), 층(782), 층(791), 및 층(792)은 반드시 모두를 제공할 필요는 없다. 예를 들어 도 29의 (B)에 나타낸 바와 같이 정공 주입층을 가지는 층(781)을 제공하지 않고 정공 주입층을 가지는 층(782)이 하부 전극(761)에 접하는 구성으로 하여도 좋다. 또한 도 29의 (A) 및 (B)에 나타낸 바와 같이 광전 변환층(783)에 접하여 정공 수송층을 가지는 층(782) 및 전자 수송층을 가지는 층(791) 중 적어도 한쪽을 제공하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 수광 디바이스에서 하부 전극(761)과 상부 전극(762) 사이에 누설 전류가 발생하여, 촬상의 감도가 저하되는 것을 억제할 수 있다.
또한 층(782) 및 층(791) 중 어느 한쪽을 제공하지 않는 구성으로 할 수도 있다. 예를 들어 도 29의 (C)에 나타낸 바와 같이 전자 수송층을 가지는 층(791)을 제공하지 않고 광전 변환층(783)이 층(792)에 접하는 구성으로 하여도 좋다.
또한 PS층(787)을 광전 변환층(783)만으로 이루어지는 구성으로 할 수도 있다. 예를 들어 도 29의 (D)에 나타낸 바와 같이 정공 수송층을 가지는 층(782)을 제공하지 않고 광전 변환층(783)이 하부 전극(761)에 접하는 구성으로 하여도 좋다.
또한 층(792)을 공통층으로 하지 않고 발광 디바이스마다 제공하는 경우, 수광 디바이스에 층(792)을 제공하지 않는 구성으로 할 수도 있다. 예를 들어 도 29의 (E)에 나타낸 바와 같이 전자 주입층을 가지는 층(792)을 제공하지 않고 광전 변환층(783)이 상부 전극(762)에 접하는 구성으로 하여도 좋다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 7)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 전자 기기에 대하여 도 30 내지 도 32를 사용하여 설명한다.
본 실시형태의 전자 기기는 표시부에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 포함한다. 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 고정세화 및 고해상도화가 용이하고, 또한 높은 표시 품질을 실현할 수 있다. 따라서 다양한 전자 기기의 표시부에 사용할 수 있다. 또한 앞의 실시형태에 나타낸 바와 같이 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 높은 개구율을 가지고 터치 센서가 제공될 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.
특히, 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 정세도를 높일 수 있기 때문에, 비교적 작은 표시부를 가지는 전자 기기에 적합하게 사용할 수 있다. 이와 같은 전자 기기로서는, 예를 들어 손목시계형 및 팔찌형 정보 단말기(웨어러블 기기), 그리고 헤드 마운트 디스플레이 등의 VR용 기기, 안경형 AR용 기기, 및 MR용 기기 등 머리에 장착할 수 있는 웨어러블 기기 등이 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 HD(화소수 1280×720), FHD(화소수 1920×1080), WQHD(화소수 2560×1440), WQXGA(화소수 2560×1600), 4K(화소수 3840×2160), 8K(화소수 7680×4320) 등으로 해상도가 매우 높은 것이 바람직하다. 특히 4K, 8K, 또는 이들 이상의 해상도로 하는 것이 바람직하다. 또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치에서의 화소 밀도(정세도)는 100ppi 이상이 바람직하고, 300ppi 이상이 더 바람직하고, 500ppi 이상이 더 바람직하고, 1000ppi 이상이 더 바람직하고, 2000ppi 이상이 더 바람직하고, 3000ppi 이상이 더 바람직하고, 5000ppi 이상이 더 바람직하고, 7000ppi 이상이 더 바람직하다. 이와 같이 높은 해상도 및 높은 정세도 중 한쪽 또는 양쪽을 가지는 표시 장치를 사용함으로써, 휴대용 또는 가정용 등 개인 용도를 위한 전자 기기의 임장감 및 깊이감 등을 더 높일 수 있다. 또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 화면 비율(종횡비)은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 표시 장치는 1:1(정사각형), 4:3, 16:9, 16:10 등 다양한 화면 비율에 대응할 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 30의 (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 30의 (B)는 하우징(6501)의 마이크로폰(6506) 측의 단부를 포함하는 단면 개략도이다.
하우징(6501)의 표시면 측에는 투광성을 가지는 보호 부재(6510)가 제공되고, 하우징(6501)과 보호 부재(6510)로 둘러싸인 공간 내에 표시 장치(6511), 광학 부재(6512), 터치 센서 패널(6513), 인쇄 기판(6517), 배터리(6518) 등이 배치된다. 또한 앞의 실시형태에 나타낸 바와 같이 표시부(6502) 내에 터치 센서가 제공된 구성으로 하는 경우, 터치 센서 패널(6513)을 제공하지 않는 구성으로 할 수 있다.
보호 부재(6510)에는 표시 장치(6511), 광학 부재(6512), 및 터치 센서 패널(6513)이 접착층(도시하지 않았음)에 의하여 고정되어 있다.
표시부(6502)보다 외측의 영역에서 표시 장치(6511)의 일부가 접히고, 이 접힌 부분에 FPC(6515)가 접속되어 있다. FPC(6515)에는 IC(6516)가 실장되어 있다. FPC(6515)는 인쇄 기판(6517)에 제공된 단자에 접속되어 있다.
표시 장치(6511)에는 본 발명의 일 형태의 플렉시블 디스플레이를 적용할 수 있다. 그래서 매우 가벼운 전자 기기를 실현할 수 있다. 또한 표시 장치(6511)가 매우 얇기 때문에 전자 기기의 두께를 늘리지 않고 대용량 배터리(6518)를 탑재할 수도 있다. 또한 표시 장치(6511)의 일부를 접어 화소부의 이면 측에 FPC(6515)와의 접속부를 배치함으로써 슬림 베젤의 전자 기기를 실현할 수 있다.
또한 도 30의 (A) 및 (B)에 나타낸 전자 기기(6500)에서는 표시부(6502)에 노치를 제공하여 카메라(6507)를 배치하는 구성으로 하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 도 30의 (C) 및 (D)에 나타낸 바와 같이, 표시부(6502)에 중첩시켜 카메라(6507)를 제공하는 구성으로 하여도 좋다. 또한 도 30의 (C)는 도 30의 (A)에, 도 30의 (D)는 도 30의 (B)에 대응하고, 같은 부호의 구성에 대해서는 도 30의 (A) 및 (B)의 기재를 참조할 수 있다.
도 30의 (D)에 나타낸 바와 같이, 배터리(6518) 위에 하우징(6519)을 제공하고, 하우징(6519) 위에 카메라(6507)를 구성하는 센서부(6520)를 제공하면 좋다. 센서부(6520)로서는 이미지 센서 칩을 내장한 패키지, 또는 센서 모듈 등을 사용할 수 있다. 센서부(6520)의 자세한 구조에 대해서는 후술하는 실시형태를 참조할 수 있다. 이와 같은 카메라(6507)를 제공함으로써, 사용자가 표시부(6502)를 본 상태에서 화상 데이터의 촬영을 수행할 수 있다. 또한 사용자의 얼굴을 촬상하여 개인 인증을 수행할 수 있다.
여기서 표시부(6502)에 도 6의 (A) 또는 (B)에 나타낸 표시 장치를 사용하는 것이 바람직하다. 상술한 바와 같이, 도 6의 (A) 또는 (B)에 나타낸 표시 장치는 원편광판 등의 광학 부재를 사용하지 않아도 외광 반사를 억제할 수 있다. 따라서 전자 기기(6500)에서 광학 부재(6512)의 적어도 일부(예를 들어 원편광판 등)를 제공하지 않는 구성으로 할 수 있다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 센서부(6520)에 입사하는 광이 원편광판 등에 의하여 감쇠하는 것을 억제할 수 있다. 이에 의하여, 표시부(6502) 아래에 센서부(6520)를 배치하여도 센싱을 충분히 수행할 수 있다.
또한 표시부(6502)의 센서부(6520)와 중첩되는 영역에서 화소수가 저감되는 구성으로 하여도 좋다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 센서부(6520)에 입사하는 광의 강도를 향상시키고 센싱의 감도를 향상시킬 수 있다.
또한 센서부(6520)는 하우징(6519)에 고정되어 제공되는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 센서부(6520)의 수광부의 위치가 고정되기 때문에, 센싱을 더 정밀하게 수행할 수 있다. 또한 하우징(6519)은 하우징(6501)에 고정되어 있어도 좋고, 하우징(6519)과 하우징(6501)이 일체로 형성되어 있어도 좋다.
도 30의 (C) 및 (D)에 나타낸 구성으로 함으로써, 전자 기기(6500)에서는 표시부(6502)에 노치를 제공하지 않고 카메라(6507)를 배치할 수 있다.
또한 도 2에 나타낸 바와 같이 본 발명의 일 형태에 따른 표시부(6502)에서는 지문 인증을 수행할 수 있다. 따라서 전자 기기(6500)에서는 얼굴 인증과 지문 인증을 수행할 수 있다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 보안의 수준에 따라 얼굴 인증과 지문 인증을 조합하여 사용할 수 있다. 예를 들어 일반적인 수준의 보안 처리(예를 들어 화면 잠금의 해제 등)에서는 얼굴 인증을 수행하고, 더 높은 수준의 보안이 요구되는 처리(예를 들어 물품의 구입 등)에서는 지문 인증을 더 수행할 수 있다.
도 31의 (A)에 텔레비전 장치의 일례를 나타내었다. 텔레비전 장치(7100)는 하우징(7101)에 표시부(7000)가 제공되어 있다. 여기서는 스탠드(7103)에 의하여 하우징(7101)을 지탱한 구성을 나타내었다.
표시부(7000)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 31의 (A)에 나타낸 텔레비전 장치(7100)는, 하우징(7101)이 가지는 조작 스위치, 및 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)의 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 수신자끼리 등)의 정보 통신을 수행할 수도 있다.
도 31의 (B)에 노트북형 퍼스널 컴퓨터의 일례를 나타내었다. 노트북형 퍼스널 컴퓨터(7200)는 하우징(7211), 키보드(7212), 포인팅 디바이스(7213), 외부 접속 포트(7214) 등을 가진다. 하우징(7211)에 표시부(7000)가 제공되어 있다.
표시부(7000)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 31의 (C) 및 (D)에 디지털 사이니지의 일례를 나타내었다.
도 31의 (C)에 나타낸 디지털 사이니지(7300)는 하우징(7301), 표시부(7000), 및 스피커(7303) 등을 가진다. 또한 LED 램프, 조작 키(전원 스위치 또는 조작 스위치를 포함함), 접속 단자, 각종 센서, 마이크로폰 등을 가질 수 있다.
도 31의 (D)는 원기둥 형상의 기둥(7401)에 제공된 디지털 사이니지(7400)이다. 디지털 사이니지(7400)는 기둥(7401)의 곡면을 따라 제공된 표시부(7000)를 가진다.
도 31의 (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 31의 (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 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 참여하여 즐길 수 있다.
도 32의 (A) 내지 (G)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 32의 (A) 내지 (G)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 동영상을 촬영하고 기록 매체(외부 기록 매체 또는 카메라에 내장된 기록 매체)에 저장하는 기능, 촬영한 화상을 표시부에 표시하는 기능 등을 가져도 좋다.
도 32의 (A) 내지 (G)에 나타낸 전자 기기의 자세한 사항에 대하여 아래에서 설명한다.
도 32의 (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 및 화상 정보를 그 복수의 면에 표시할 수 있다. 도 32의 (A)에는 3개의 아이콘(9050)을 표시한 예를 나타내었다. 또한 파선의 직사각형으로 나타낸 정보(9051)를 표시부(9001)의 다른 면에 표시할 수도 있다. 정보(9051)의 예로서는 전자 메일, SNS, 전화 등의 착신의 알림, 전자 메일 또는 SNS 등의 제목, 송신자명, 일시, 시각, 배터리의 잔량, 전파 강도 등이 있다. 또는 정보(9051)가 표시되는 위치에는 아이콘(9050) 등을 표시하여도 좋다.
도 32의 (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 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 수 있다. 사용자는 휴대 정보 단말기(9102)를 포켓에서 꺼내지 않고 표시를 확인하고, 예를 들어 전화를 받을지 여부를 판단할 수 있다.
도 32의 (C)는 태블릿 단말기(9103)를 나타낸 사시도이다. 태블릿 단말기(9103)는 일례로서 이동 전화, 전자 메일, 문장 열람 및 작성, 음악 재생, 인터넷 통신, 컴퓨터 게임 등의 각종 애플리케이션의 실행이 가능하다. 태블릿 단말기(9103)는 하우징(9000)의 정면에 표시부(9001), 카메라(9002), 마이크로폰(9008), 스피커(9003)를 가지고, 하우징(9000)의 왼쪽 측면에는 조작용 버튼으로서의 조작 키(9005)를 가지고, 바닥면에는 접속 단자(9006)를 가진다.
도 32의 (D)는 손목시계형 휴대 정보 단말기(9200)를 나타낸 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9200)는 예를 들어 스마트워치(등록 상표)로서 사용할 수 있다. 또한 표시부(9001)는 그 표시면이 만곡되어 제공되고, 만곡된 표시면을 따라 표시를 할 수 있다. 또한 휴대 정보 단말기(9200)를 예를 들어 무선 통신이 가능한 헤드세트와 상호 통신시킴으로써 핸즈프리로 통화를 할 수도 있다. 또한 휴대 정보 단말기(9200)는 접속 단자(9006)에 의하여 다른 정보 단말기와 상호적으로 데이터를 수수하는 것 및 충전하는 것이 가능하다. 또한 충전 동작은 무선 급전에 의하여 수행하여도 좋다.
도 32의 (E) 내지 (G)는 접을 수 있는 휴대 정보 단말기(9201)를 나타낸 사시도이다. 또한 도 32의 (E)는 펼신 상태의 휴대 정보 단말기(9201)를 나타낸 사시도이고, 도 32의 (G)는 접은 상태의 휴대 정보 단말기(9201)를 나타낸 사시도이고, 도 32의 (F)는 도 32의 (E) 및 (G) 중 한쪽으로부터 다른 쪽으로 변화되는 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.
또한 표시부(9001)에 도 6의 (A) 또는 (B)에 나타낸 표시 장치를 사용하는 구성으로 하여도 좋다. 이에 의하여, 표시부(9001)에 원편광판 등의 광학 부재를 제공하지 않고 휴대 정보 단말기(9201)를 제작할 수 있다. 표시부(9001)에 막 두께가 비교적 두꺼운 원편광판을 제공하지 않는 구성으로 함으로써, 상기 곡률 반경을 저감시킬 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 8)
본 실시형태에서는 이미지 센서 칩을 내장한 패키지 및 센서 모듈의 일례에 대하여 설명한다. 이미지 센서 칩을 내장한 패키지 및 센서 모듈은 도 30의 (D)에 나타낸 센서부(6520) 등에 사용할 수 있다.
여기서 이미지 센서 칩은 복수의 수광 디바이스가 매트릭스상으로 배치된 화소부와, 상기 화소부를 제어하는 구동 회로 등을 가진다. 수광 디바이스로서는 광전 변환층이 실리콘 기판에 형성된 포토다이오드 등을 형성할 수 있다.
또한 포토다이오드를 화합물 반도체로 형성할 수도 있다. 화합물 반도체는 구성 원소의 조합 및 그 원자수비에 따라 밴드 갭을 변화시킬 수 있기 때문에, 적외광에 감도를 가지는 포토다이오드를 형성할 수 있다. 예를 들어 가시광에서 중적외광까지의 광에 감도를 가지는 포토다이오드를 형성하기 위해서는, 광전 변환층에 InGaAs 등을 사용할 수 있다.
도 33의 (A1)은 이미지 센서 칩을 내장한 패키지의 상면 측의 외관 사시도이다. 상기 패키지는 이미지 센서 칩(650)을 고정하는 패키지 기판(610), 커버 유리(620), 및 이들을 접착시키는 접착제(630) 등을 가진다.
도 33의 (A2)는 상기 패키지의 하면 측의 외관 사시도이다. 패키지의 하면에는 땜납 볼을 범프(640)로 한 BGA(Ball Grid Array)가 제공되어 있다. 또한 BGA에 한정되지 않고, LGA(Land Grid Array) 또는 PGA(Pin Grid Array) 등을 가져도 좋다.
도 33의 (A3)은 커버 유리(620) 및 접착제(630)의 일부를 생략하여 도시한 패키지의 사시도이다. 패키지 기판(610) 위에는 전극 패드(660)가 형성되고, 전극 패드(660)와 범프(640)는 스루 홀(through hole)을 통하여 전기적으로 접속되어 있다. 전극 패드(660)는 와이어(670)에 의하여 이미지 센서 칩(650)에 전기적으로 접속되어 있다.
또한 도 33의 (B1)은 렌즈 일체형의 패키지에 이미지 센서 칩을 내장한 센서 모듈의 상면 측의 외관 사시도이다. 상기 센서 모듈은 이미지 센서 칩(651)을 고정하는 패키지 기판(611), 렌즈 커버(621), 및 렌즈(635) 등을 가진다. 또한 패키지 기판(611)과 이미지 센서 칩(651) 사이에는 수광 디바이스의 구동 회로 및 신호 변환 회로 등의 기능을 가지는 IC칩(690)도 제공되어 있고, SiP(System in package)로서의 구성을 가진다.
도 33의 (B2)는 상기 센서 모듈의 하면 측의 외관 사시도이다. 패키지 기판(611)의 하면 및 측면에는 실장용 랜드(641)가 제공된 QFN(Quad flat no-lead package)의 구성을 가진다. 또한, 상기 구성은 일례이고, QFP(Quad flat package) 또는 상술한 BGA가 제공되어도 좋다.
도 33의 (B3)은 렌즈 커버(621) 및 렌즈(635)의 일부를 생략하여 도시한 모듈의 사시도이다. 랜드(641)는 전극 패드(661)에 전기적으로 접속되고, 전극 패드(661)는 와이어(671)에 의하여 이미지 센서 칩(651) 또는 IC칩(690)에 전기적으로 접속되어 있다.
상술한 바와 같은 형태의 패키지에 이미지 센서 칩을 내장함으로써, 인쇄 기판 등으로의 실장이 용이하게 되어, 다양한 반도체 장치, 전자 기기에 이미지 센서 칩을 제공할 수 있다.
또한 입사광이 간섭함으로써 이미지 센서 칩의 출력에서 노이즈가 발생하는 경우가 있다. 이 경우, 이미지 센서 칩의 출력에 화상 처리를 수행하여 노이즈를 저감하는 것이 바람직하다. 상기 화상 처리는 예를 들어 AI 등을 사용하여 수행하면 좋다.
본 실시형태는 다른 실시형태의 기재와 적절히 조합할 수 있다.
AL: 배선
CL: 배선
FD: 노드
GL: 배선
Lem_a: 광
Lem_b: 광
Lem_c: 광
LemB: 광
LemG: 광
Lin: 광
RL: 배선
SL: 배선
SLB: 배선
SLG: 배선
SLR: 배선
32: 제어 회로부
33: 행 드라이버 회로부
36: 판독 회로부
37: 검출 회로부
41: 배선
43: 배선
44: 배선
45: 배선
46: 배선
47: 배선
48: 배선
49: 배선
50: 수광 디바이스
51: 트랜지스터
52: 트랜지스터
53: 트랜지스터
54: 트랜지스터
56: 용량 소자
57: 용량 소자
100G: 표시 장치
100: 표시 장치
101: 기판
102: 기판
107: 접착층
108: 차광층
110a: 부화소
110b: 부화소
110c: 부화소
110d: 부화소
110e: 부화소
110: 화소
111a: 화소 전극
111b: 화소 전극
111c: 화소 전극
111d: 화소 전극
112a: 도전층
112c: 도전층
112d: 도전층
113a: 층
113b: 층
113c: 층
113d: 층
113dF: 막
114: 공통층
115: 공통 전극
118a: 절연층
118b: 절연층
118F: 절연막
118: 절연층
123: 도전층
124a: 화소
124b: 화소
127: 절연층
130a: 발광 디바이스
130B: 발광 디바이스
130b: 발광 디바이스
130c: 발광 디바이스
130G: 발광 디바이스
130R: 발광 디바이스
130: 발광 디바이스
131: 보호층
140: 접속부
150: 수광 디바이스
151K: 파인 메탈 마스크
151M: 파인 메탈 마스크
151N: 파인 메탈 마스크
151: 기판
152: 기판
162: 표시부
164: 회로
165: 배선
166: 도전층
172: FPC
173: IC
180a: 레지스트 마스크
180b: 레지스트 마스크
180c: 레지스트 마스크
190: 손가락
191: 접촉부
192: 지문
193: 촬상 범위
200A: 표시 장치
201: 트랜지스터
204: 접속부
205: 트랜지스터
209: 트랜지스터
210: 트랜지스터
211: 절연층
213: 절연층
214: 절연층
215: 절연층
218: 절연층
221: 도전층
222a: 도전층
222b: 도전층
223: 도전층
225: 절연층
231i: 채널 형성 영역
231n: 저저항 영역
231: 반도체층
240: 용량 소자
241: 도전층
242: 접속층
243: 절연층
245: 도전층
251: 도전층
252: 도전층
254: 절연층
255a: 절연층
255b: 절연층
255c: 절연층
256: 플러그
261: 절연층
262: 절연층
263: 절연층
264: 절연층
265: 절연층
271: 플러그
274a: 도전층
274b: 도전층
274: 플러그
280: 표시 모듈
281: 표시부
282: 회로부
283a: 화소 회로
283: 화소 회로부
284a: 화소
284: 화소부
285: 단자부
286: 배선부
290: FPC
291: 기판
292: 기판
301: 기판
310: 트랜지스터
311: 도전층
312: 저저항 영역
313: 절연층
314: 절연층
315: 소자 분리층
320: 트랜지스터
321: 반도체층
323: 절연층
324: 도전층
325: 도전층
326: 절연층
327: 도전층
328: 절연층
329: 절연층
332: 절연층
400: 표시 장치
401: 기판
402: 구동 회로부
403: 구동 회로부
404: 화소부
405B: 부화소
405G: 부화소
405R: 부화소
405: 부화소
406: 부화소
410a: 트랜지스터
410: 트랜지스터
411i: 채널 형성 영역
411n: 저저항 영역
411: 반도체층
412: 절연층
413: 도전층
414a: 도전층
414b: 도전층
415: 도전층
416: 절연층
421: 절연층
422: 절연층
423: 절연층
426: 절연층
430: 화소
431: 도전층
450a: 트랜지스터
450: 트랜지스터
451: 반도체층
452: 절연층
453: 도전층
454a: 도전층
454b: 도전층
455: 도전층
610: 패키지 기판
611: 패키지 기판
620: 커버 유리
621: 렌즈 커버
630: 접착제
635: 렌즈
640: 범프
641: 랜드
650: 이미지 센서 칩
651: 이미지 센서 칩
660: 전극 패드
661: 전극 패드
670: 와이어
671: 와이어
690: IC칩
761: 하부 전극
762: 상부 전극
763a: 발광 유닛
763b: 발광 유닛
763c: 발광 유닛
763: EL층
764: 층
771a: 발광층
771b: 발광층
771c: 발광층
771: 발광층
772a: 발광층
772b: 발광층
772c: 발광층
772: 발광층
773: 발광층
780a: 층
780b: 층
780c: 층
780: 층
781: 층
782: 층
783: 광전 변환층
785: 전하 발생층
787: PS층
790a: 층
790b: 층
790c: 층
790: 층
791: 층
792: 층
6500: 전자 기기
6501: 하우징
6502: 표시부
6503: 전원 버튼
6504: 버튼
6505: 스피커
6506: 마이크로폰
6507: 카메라
6508: 광원
6510: 보호 부재
6511: 표시 장치
6512: 광학 부재
6513: 터치 센서 패널
6515: FPC
6516: IC
6517: 인쇄 기판
6518: 배터리
6519: 하우징
6520: 센서부
7000: 표시부
7100: 텔레비전 장치
7101: 하우징
7103: 스탠드
7111: 리모트 컨트롤러
7200: 노트북형 퍼스널 컴퓨터
7211: 하우징
7212: 키보드
7213: 포인팅 디바이스
7214: 외부 접속 포트
7300: 디지털 사이니지
7301: 하우징
7303: 스피커
7311: 정보 단말기
7400: 디지털 사이니지
7401: 기둥
7411: 정보 단말기
9000: 하우징
9001: 표시부
9002: 카메라
9003: 스피커
9005: 조작 키
9006: 접속 단자
9007: 센서
9008: 마이크로폰
9050: 아이콘
9051: 정보
9052: 정보
9053: 정보
9054: 정보
9055: 힌지
9101: 휴대 정보 단말기
9102: 휴대 정보 단말기
9103: 태블릿 단말기
9200: 휴대 정보 단말기
9201: 휴대 정보 단말기

Claims (17)

  1. 촬상 장치로서,
    제 1 화소 전극;
    상기 제 1 화소 전극 위의 제 1 층;
    상기 제 1 층의 상면의 일부를 덮는 제 1 절연층; 및
    상기 제 1 층 및 상기 제 1 절연층을 덮는 공통 전극을 포함하고,
    상기 제 1 층은 광전 변환층을 포함하는, 촬상 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제 2 화소 전극; 및
    상기 제 2 화소 전극 위의 제 2 층을 더 포함하고,
    상기 제 1 절연층은 상기 제 1 층의 상면의 일부 및 상기 제 2 층의 상면의 일부를 덮고,
    상기 공통 전극은 상기 제 1 층, 상기 제 2 층, 및 상기 제 1 절연층을 덮고,
    상기 제 2 층은 광전 변환층을 포함하는, 촬상 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 절연층은 무기 재료를 포함하고,
    상기 무기 재료는 산화물, 질화물, 산화질화물, 또는 질화산화물을 포함하는, 촬상 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 절연층은 산화 하프늄, 산화 알루미늄, 산화 실리콘, 산화 갈륨, 산화 저마늄, 산화 이트륨, 산화 지르코늄, 산화 란타넘, 산화 네오디뮴, 산화 탄탈럼, 질화 실리콘, 질화 알루미늄, 산화질화 실리콘, 산화질화 알루미늄, 질화산화 실리콘, 및 질화산화 알루미늄 중 적어도 하나를 포함하는, 촬상 장치.
  5. 표시 장치로서,
    제 1 항에 따른 촬상 장치를 포함하고,
    상기 촬상 장치는,
    제 2 화소 전극; 및
    상기 제 2 화소 전극 위의 제 2 층을 더 포함하고,
    상기 제 1 절연층은 상기 제 1 층의 상면의 일부 및 상기 제 2 층의 상면의 일부를 덮고,
    상기 공통 전극은 상기 제 1 층, 상기 제 2 층, 및 상기 제 1 절연층을 덮고,
    상기 제 2 층은 발광층을 포함하는, 표시 장치.
  6. 표시 장치로서,
    제 1 항에 따른 촬상 장치를 포함하고,
    상기 촬상 장치는,
    제 2 화소 전극; 및
    상기 제 2 화소 전극 위의 제 2 층을 더 포함하고,
    상기 제 1 절연층은 상기 제 1 화소 전극 위, 상기 제 2 화소 전극 위, 상기 제 1 층 위, 및 상기 제 2 층 위에 배치되고,
    상기 공통 전극은 상기 제 1 층, 상기 제 2 층, 및 상기 제 1 절연층을 덮고,
    상기 제 2 층은 발광층을 포함하고,
    상기 제 1 절연층은 제 1 개구부를 포함하고,
    상기 제 1 개구부는 상기 제 1 화소 전극, 상기 제 1 층, 및 상기 공통 전극과 중첩되는, 표시 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 절연층은 무기 재료를 포함하고,
    상기 무기 재료는 산화물, 질화물, 산화질화물, 또는 질화산화물인, 표시 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 절연층은 산화 하프늄, 산화 알루미늄, 산화 실리콘, 산화 갈륨, 산화 저마늄, 산화 이트륨, 산화 지르코늄, 산화 란타넘, 산화 네오디뮴, 산화 탄탈럼, 질화 실리콘, 질화 알루미늄, 산화질화 실리콘, 산화질화 알루미늄, 질화산화 실리콘, 및 질화산화 알루미늄 중 적어도 하나를 포함하는, 표시 장치.
  9. 제 6 항이 있어서,
    상기 제 1 절연층은 무기 재료를 포함하고,
    상기 무기 재료는 산화물, 질화물, 산화질화물, 또는 질화산화물인, 표시 장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 절연층은 산화 하프늄, 산화 알루미늄, 산화 실리콘, 산화 갈륨, 산화 저마늄, 산화 이트륨, 산화 지르코늄, 산화 란타넘, 산화 네오디뮴, 산화 탄탈럼, 질화 실리콘, 질화 알루미늄, 산화질화 실리콘, 산화질화 알루미늄, 질화산화 실리콘, 및 질화산화 알루미늄 중 적어도 하나를 포함하는, 표시 장치.
  11. 표시 장치로서,
    제 1 항에 따른 촬상 장치를 포함하고,
    상기 촬상 장치는,
    제 2 화소 전극;
    상기 제 1 화소 전극의 상면의 일부 및 상기 제 2 화소 전극의 상면의 일부를 덮는 제 2 절연층;
    상기 제 1 화소 전극 위 및 상기 제 2 절연층 위의 상기 제 1 층; 및
    상기 제 2 화소 전극 위 및 제 2 절연층 위의 제 2 층을 더 포함하고,
    상기 제 1 절연층은 상기 제 1 층의 상면의 일부 및 상기 제 2 층의 상면의 일부를 덮고, 상기 제 2 절연층과 중첩되는 영역을 포함하고,
    상기 공통 전극은 상기 제 1 층, 상기 제 2 층, 및 상기 제 1 절연층을 덮고,
    상기 제 1 층은 광전 변환층을 포함하고,
    상기 제 2 층은 발광층을 포함하는, 표시 장치.
  12. 제 11 항에 이어서,
    상기 제 1 층은 상기 제 1 화소 전극 및 상기 공통 전극과 중첩되고, 상기 제 1 절연층 및 상기 제 2 절연층과는 중첩되지 않는 제 1 영역을 포함하고,
    상기 제 2 층은 상기 제 2 화소 전극 및 상기 공통 전극과 중첩되고, 상기 제 1 절연층 및 상기 제 2 절연층과는 중첩되지 않는 제 2 영역을 포함하는, 표시 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 절연층은 유기 재료를 포함하고,
    상기 제 1 절연층은 무기 재료를 포함하고,
    상기 무기 재료는 산화물, 질화물, 산화질화물, 또는 질화산화물인, 표시 장치.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 절연층은 아크릴 수지, 에폭시 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아마이드 수지, 폴리이미드아마이드 수지, 폴리실록산 수지, 벤조사이클로뷰텐계 수지, 및 페놀 수지 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 제 1 절연층은 산화 하프늄, 산화 알루미늄, 산화 실리콘, 산화 갈륨, 산화 저마늄, 산화 이트륨, 산화 지르코늄, 산화 란타넘, 산화 네오디뮴, 산화 탄탈럼, 질화 실리콘, 질화 알루미늄, 산화질화 실리콘, 산화질화 알루미늄, 질화산화 실리콘, 및 질화산화 알루미늄 중 적어도 하나를 포함하는, 표시 장치.
  15. 표시 장치의 제작 방법으로서,
    기판 위에 제 1 도전층 및 제 2 도전층을 형성하는 단계;
    상기 제 1 도전층의 단부 및 상기 제 2 도전층의 단부를 덮도록 제 1 절연층을 형성하는 단계;
    제 1 메탈 마스크를 사용하여 상기 제 1 도전층 위에 광전 변환층을 포함하는 제 1 층을 형성하는 단계;
    제 2 메탈 마스크를 사용하여 상기 제 2 도전층 위에 발광층을 포함하는 제 2 층을 형성하는 단계;
    제 3 메탈 마스크를 사용하여 상기 제 1 층의 상면의 일부 및 상기 제 2 층의 상면의 일부를 덮도록 제 2 절연층을 형성하는 단계; 및
    상기 제 1 층, 상기 제 2 층, 및 상기 제 2 절연층을 덮도록 제 3 도전층을 형성하는 단계를 포함하는, 표시 장치의 제작 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 절연층은 유기 재료를 포함하고,
    상기 제 2 절연층은 무기 재료를 포함하고,
    상기 무기 재료는 산화물, 질화물, 산화질화물, 또는 질화산화물인, 표시 장치의 제작 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 절연층은 아크릴 수지, 에폭시 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아마이드 수지, 폴리이미드아마이드 수지, 폴리실록산 수지, 벤조사이클로뷰텐계 수지, 및 페놀 수지 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 제 2 절연층은 산화 하프늄, 산화 알루미늄, 산화 실리콘, 산화 갈륨, 산화 저마늄, 산화 이트륨, 산화 지르코늄, 산화 란타넘, 산화 네오디뮴, 산화 탄탈럼, 질화 실리콘, 질화 알루미늄, 산화질화 실리콘, 산화질화 알루미늄, 질화산화 실리콘, 및 질화산화 알루미늄 중 적어도 하나를 포함하는, 표시 장치의 제작 방법.
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