KR20240004516A - 표시 장치, 표시 모듈, 및 전자 기기 - Google Patents

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KR20240004516A
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electrode
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다이스케 쿠보타
료 하츠미
타이스케 카마다
코지 쿠스노키
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

광 검출 기능을 갖는 고정세(高精細) 표시 장치를 제공한다. 수광 디바이스와 발광 디바이스를 포함하는 표시 장치이고, 수광 디바이스는 제 1 전극과, 제 1 전극 위의 활성층과, 활성층 위의 제 2 전극을 포함하고, 발광 디바이스는 제 3 전극과, 제 3 전극 위의 발광층과, 발광층 위의 제 2 전극을 포함하고, 상면에서 보았을 때 제 1 전극의 외측 및 제 3 전극의 외측에서 활성층과 발광층은 서로 부분적으로 중첩된다.

Description

표시 장치, 표시 모듈, 및 전자 기기
본 발명의 일 형태는 표시 장치, 표시 모듈, 및 전자 기기에 관한 것이다. 본 발명의 일 형태는 수광 디바이스와 발광 디바이스를 포함한 표시 장치에 관한 것이다.
또한 본 발명의 일 형태는 상기 기술분야에 한정되지 않는다. 본 발명의 일 형태의 기술분야로서는 반도체 장치, 표시 장치, 발광 장치, 축전 장치, 기억 장치, 전자 기기, 조명 장치, 입력 장치(예를 들어 터치 센서 등), 입출력 장치(예를 들어 터치 패널 등), 이들의 구동 방법, 또는 이들의 제조 방법을 일례로서 들 수 있다.
근년, 표시 장치는 다양한 용도로 응용되는 것이 기대되고 있다. 예를 들어 대형 표시 장치의 용도로서는 가정용 텔레비전 장치(텔레비전 또는 텔레비전 수신기라고도 함), 디지털 사이니지(Digital signage: 전자 간판), PID(Public Information Display) 등이 있다. 또한 휴대 정보 단말기로서 터치 패널을 포함한 스마트폰이나 태블릿 단말기의 개발이 진행되고 있다.
표시 장치로서는 예를 들어 발광 디바이스(발광 소자라고도 함)를 포함한 발광 장치가 개발되고 있다. 일렉트로루미네선스(Electroluminescence, 이하 EL이라고 표기함)를 이용한 발광 디바이스(EL 디바이스 또는 EL 소자라고도 함)는 박형 경량화가 용이하고, 입력 신호에 대한 고속 응답이 가능하고, 직류 정전압 전원을 사용한 구동이 가능하다는 등의 특징을 갖고, 표시 장치에 응용되고 있다. 예를 들어 특허문헌 1에는 유기 EL 소자가 적용된 가요성을 갖는 발광 장치가 개시(開示)되어 있다.
일본 공개특허공보 특개2014-197522호
본 발명의 일 형태는 광 검출 기능을 갖는 고정세(高精細) 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 편의성이 높은 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 다기능 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 광 검출 감도가 높은 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 신규 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다.
또한 이들 과제의 기재는 다른 과제의 존재를 방해하는 것이 아니다. 본 발명의 일 형태는 이들 과제 모두를 반드시 해결할 필요는 없는 것으로 한다. 명세서, 도면, 청구항의 기재에서 이들 이외의 과제를 추출할 수 있다.
본 발명의 일 형태는 수광 디바이스와 발광 디바이스를 포함하는 표시 장치이고, 수광 디바이스는 제 1 전극과, 제 1 전극 위의 활성층과, 활성층 위의 제 2 전극을 포함하고, 발광 디바이스는 제 3 전극과, 제 3 전극 위의 발광층과, 발광층 위의 제 2 전극을 포함하고, 상면에서 보았을 때 제 1 전극의 외측 및 제 3 전극의 외측에서 활성층과 발광층은 서로 부분적으로 중첩된다.
수광 디바이스와 발광 디바이스는 공통층을 포함하는 것이 바람직하다. 공통층은 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 위치하는 부분과, 제 1 전극과 제 3 전극 사이에 위치하는 부분을 갖는 것이 바람직하다.
발광층은 활성층 위에 위치하는 부분을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 형태는 수광 디바이스와, 제 1 발광 디바이스와, 제 2 발광 디바이스를 포함하는 표시 장치이고, 수광 디바이스는 제 1 전극과, 제 1 전극 위의 활성층과, 활성층 위의 제 2 전극을 포함하고, 제 1 발광 디바이스는 제 3 전극과, 제 3 전극 위의 제 1 발광층과, 제 1 발광층 위의 제 2 전극을 포함하고, 제 2 발광 디바이스는 제 4 전극과, 제 4 전극 위의 제 2 발광층과, 제 2 발광층 위의 제 2 전극을 포함하고, 제 1 발광층과 제 2 발광층은 서로 다른 발광 재료를 포함하고, 단면에서 보았을 때 활성층은 제 1 발광층과 제 2 발광층 사이에 위치하는 부분을 갖는다.
수광 디바이스와, 제 1 발광 디바이스와, 제 2 발광 디바이스는 공통층을 포함하는 것이 바람직하다. 공통층은 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 위치하는 부분과, 제 1 전극과 제 3 전극 사이에 위치하는 부분과, 제 4 전극과 제 3 전극 사이에 위치하는 부분을 갖는 것이 바람직하다.
상술한 구성 중 어느 것을 갖는 표시 장치는 가요성을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 형태는 상술한 구성 중 어느 것을 갖는 표시 장치를 포함하고, 가요성 인쇄 회로 기판(Flexible Printed Circuit, 이하 FPC라고 표기함) 또는 TCP(Tape Carrier Package) 등의 커넥터가 장착된 표시 모듈, 혹은 COG(Chip On Glass) 방식 또는 COF(Chip On Film) 방식 등으로 집적 회로(IC)가 실장된 표시 모듈 등의 표시 모듈이다.
본 발명의 일 형태는 상기 표시 모듈과, 하우징, 배터리, 카메라, 스피커, 및 마이크로폰 중 적어도 하나를 포함하는 전자 기기이다.
본 발명의 일 형태에 의하여 광 검출 기능을 갖는 고정세 표시 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 편의성이 높은 표시 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 다기능 표시 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 표시 품질이 높은 표시 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 광 검출 감도가 높은 표시 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 신규 표시 장치를 제공할 수 있다.
또한 이들 효과의 기재는 다른 효과의 존재를 방해하는 것이 아니다. 본 발명의 일 형태는 이들 효과 모두를 반드시 가질 필요는 없다. 명세서, 도면, 청구항의 기재에서 이들 이외의 효과를 추출할 수 있다.
도 1의 (A) 내지 (D)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다. 도 1의 (E)는 화상의 일례를 나타낸 도면이다.
도 2의 (A) 내지 (I)는 표시 장치의 화소의 일례를 나타낸 도면이다.
도 3은 표시 장치의 일례를 나타낸 상면도이다.
도 4의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 5의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 제작 방법의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 6의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 제작 방법의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 7의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 제작 방법의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 8은 표시 장치의 일례를 나타낸 사시도이다.
도 9는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 10은 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 11의 (A)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다. 도 11의 (B)는 트랜지스터의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 12의 (A) 및 (B)는 화소 회로의 일례를 나타낸 회로도이다.
도 13의 (A) 및 (B)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 14의 (A) 내지 (D)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 15의 (A) 내지 (E)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 16의 (A) 내지 (G)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
실시형태에 대하여 도면을 사용하여 자세히 설명한다. 다만 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 그 범위에서 벗어남이 없이 그 형태 및 자세한 사항을 다양하게 변경할 수 있다는 것은 통상의 기술자라면 용이하게 이해할 수 있다. 따라서 본 발명은 이하의 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것이 아니다.
또한 이하에서 설명하는 발명의 구성에서, 동일한 부분 또는 같은 기능을 갖는 부분에는 동일한 부호를 다른 도면 간에서 공통적으로 사용하고, 그 반복적인 설명은 생략한다. 또한 같은 기능을 갖는 부분을 가리키는 경우에는, 해치 패턴을 동일하게 하고, 특별히 부호를 붙이지 않는 경우가 있다.
또한 도면에 나타낸 각 구성의 위치, 크기, 및 범위 등은 이해를 쉽게 하기 위하여 실제의 위치, 크기, 및 범위 등을 나타내지 않는 경우가 있다. 그러므로 개시된 발명은 반드시 도면에 개시된 위치, 크기, 및 범위 등에 한정되지 않는다.
또한 "막"이라는 용어와 "층"이라는 용어는 경우 또는 상황에 따라 서로 바꿀 수 있다. 예를 들어 "도전층"이라는 용어를 "도전막"이라는 용어로 변경할 수 있다. 또는 예를 들어 "절연막"이라는 용어를 "절연층"이라는 용어로 변경할 수 있다.
본 명세서 등에서, 메탈 마스크 또는 FMM(파인 메탈 마스크, 고정세 메탈 마스크)을 사용하여 제작되는 디바이스를 FMM 구조의 디바이스 또는 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.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 대하여 도 1의 (A) 내지 도 11의 (B)를 사용하여 설명한다.
본 실시형태의 표시 장치는 표시부에 수광 디바이스와 발광 디바이스를 포함한다. 본 실시형태의 표시 장치에서는, 표시부에 발광 디바이스가 매트릭스로 배치되어 있고, 상기 표시부에 화상을 표시할 수 있다. 또한 상기 표시부에는 수광 디바이스가 매트릭스로 배치되어 있고, 표시부는 수광부로서의 기능도 갖는다. 수광부는 이미지 센서 및 터치 센서 중 한쪽 또는 양쪽에 사용할 수 있다. 즉 수광부로 광을 검출함으로써, 화상의 촬상, 및 대상물(손가락 또는 펜 등)의 근접 또는 접촉의 검출이 가능하다.
또한 본 실시형태의 표시 장치에서는, 발광 디바이스를 센서의 광원으로서 이용할 수 있다. 예를 들어 표시 장치에 포함되는 모든 부화소를 사용하여 화상을 표시할 뿐만 아니라, 일부의 부화소가 광원으로서의 광을 나타내고, 다른 일부의 화소가 광 검출을 수행하고, 나머지 부화소가 화상을 표시할 수도 있다. 따라서 표시 장치와 별도로 수광부 및 광원을 제공하지 않아도 되므로, 전자 기기의 부품 점수를 절감할 수 있다. 예를 들어 전자 기기에 제공되는 지문 인증 장치 또는 스크롤 등을 수행하기 위한 정전 용량 방식의 터치 패널 등을 별도로 제공할 필요가 없다. 따라서 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 사용함으로써, 제조 비용이 절감된 전자 기기를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는, 표시부에 포함되는 발광 디바이스로부터 방출된 광이 대상물에서 반사(또는 산란)될 때, 수광 디바이스가 그 반사광(또는 산란광)을 검출할 수 있기 때문에, 어두운 곳에서도 촬상 또는 터치 검출이 가능하다.
본 실시형태의 표시 장치는 발광 디바이스를 사용하여 화상을 표시하는 기능을 갖는다. 즉 발광 디바이스는 표시 디바이스(표시 소자라고도 함)로서 기능한다.
발광 디바이스로서는 예를 들어 OLED(Organic Light Emitting Diode) 또는 QLED(Quantum-dot Light Emitting Diode)를 사용하는 것이 바람직하다. 발광 디바이스에 포함되는 발광 물질(발광 재료라고도 함)로서는, 예를 들어 형광을 방출하는 물질(형광 재료), 인광을 방출하는 물질(인광 재료), 및 열 활성화 지연 형광을 나타내는 물질(열 활성화 지연 형광(TADF: Thermally Activated Delayed Fluorescence) 재료)이 있다. 또한 발광 디바이스로서 마이크로 LED(Light Emitting Diode) 등의 LED를 사용할 수도 있다. 또한 발광 디바이스에 포함되는 발광 물질로서는 무기 화합물(예를 들어 퀀텀닷(quantum dot) 재료)을 사용할 수도 있다.
본 실시형태의 표시 장치는 수광 디바이스를 사용하여 광을 검출하는 기능을 갖는다.
수광 디바이스를 이미지 센서로서 사용하는 경우, 본 실시형태의 표시 장치는 수광 디바이스를 사용하여 화상을 촬상할 수 있다. 예를 들어 본 실시형태의 표시 장치는 스캐너로서 사용할 수 있다.
예를 들어 이미지 센서를 사용하여 지문, 장문, 또는 홍채 등의 데이터를 취득할 수 있다. 즉 본 실시형태의 표시 장치에 생체 인증용 센서를 내장시킬 수 있다. 표시 장치가 생체 인증용 센서를 내장함으로써, 표시 장치와는 별도로 생체 인증용 센서를 제공하는 경우에 비하여 전자 기기의 부품 점수를 절감할 수 있기 때문에, 전자 기기의 소형화 및 경량화가 가능하다.
또한 이미지 센서를 사용하여 사용자의 표정, 눈의 움직임, 또는 동공 직경의 변화 등의 데이터를 취득할 수 있다. 상기 데이터를 해석함으로써, 사용자의 신체적 및 정신적 정보를 취득할 수 있다. 상기 정보를 바탕으로 표시 및 음성 중 한쪽 또는 양쪽의 출력 내용을 변화시킴으로써, 예를 들어 VR(Virtual Reality)용 기기, AR(Augmented Reality)용 기기, 또는 MR(Mixed Reality)용 기기를 사용자가 안전하게 사용할 수 있게 된다.
또한 수광 디바이스를 터치 센서로서 사용하는 경우, 본 실시형태의 표시 장치는 수광 디바이스를 사용하여 대상물의 근접 또는 접촉을 검출할 수 있다.
수광 디바이스로서는 예를 들어 pn형 또는 pin형 포토다이오드를 사용할 수 있다. 수광 디바이스는 수광 디바이스에 입사하는 광을 검출하고 전하를 발생시키는 광전 변환 디바이스(광전 변환 소자라고도 함)로서 기능한다. 입사하는 광량에 따라 발생하는 전하량이 결정된다.
특히 수광 디바이스로서는 유기 화합물을 포함한 층을 포함하는 유기 포토다이오드를 사용하는 것이 바람직하다. 유기 포토다이오드는 박형화, 경량화, 및 대면적화가 용이하고, 또한 형상 및 디자인의 자유도가 높기 때문에, 다양한 표시 장치에 적용할 수 있다.
본 발명의 일 형태에서는, 발광 디바이스로서 유기 EL 디바이스를 사용하고, 수광 디바이스로서 유기 포토다이오드를 사용한다. 유기 EL 디바이스 및 유기 포토다이오드는 동일한 기판 위에 형성할 수 있다. 따라서 유기 EL 디바이스를 사용한 표시 장치에 유기 포토다이오드를 내장시킬 수 있다.
유기 EL 디바이스 및 유기 포토다이오드를 구성하는 모든 층을 따로따로 형성하려면, 성막 공정이 매우 많아진다. 유기 포토다이오드는 유기 EL 디바이스와 공통된 구성으로 할 수 있는 층이 많기 때문에, 공통된 구성으로 할 수 있는 층은 일괄적으로 성막함으로써, 성막 공정 수의 증가를 억제할 수 있다. 또한 성막 횟수가 같은 경우에도, 일부의 디바이스에만 성막되는 층을 줄임으로써, 예를 들어 성막 패턴의 어긋남의 영향을 저감하거나 성막 마스크(메탈 마스크 등)에 부착된 먼지(파티클이라고 불리는 작은 이물질을 포함함)의 영향을 저감할 수 있다. 이에 의하여, 표시 장치의 제작 수율을 높일 수 있다.
예를 들어 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 수광 디바이스와 발광 디바이스에서 공유되는 층으로 하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 성막 횟수 및 마스크의 수를 줄일 수 있기 때문에, 표시 장치의 제작 공정 수 및 제작 비용을 절감할 수 있다. 또한 수광 디바이스와 발광 디바이스에서 공유되는 층은 수광 디바이스와 발광 디바이스에서 기능이 서로 다른 경우가 있다. 본 명세서에서는, 발광 디바이스에서의 기능에 기초하여 구성 요소를 호칭한다. 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 디바이스에서 공유되는 층은 발광 디바이스와 수광 디바이스에서 기능이 동일한 경우도 있다. 정공 수송층은 발광 디바이스 및 수광 디바이스의 양쪽에서 정공 수송층으로서 기능하고, 전자 수송층은 발광 디바이스 및 수광 디바이스의 양쪽에서 전자 수송층으로서 기능한다.
또한 발광 디바이스에 포함되는 발광층과 수광 디바이스에 포함되는 활성층은 각각 파인 메탈 마스크(메탈 마스크 또는 섀도 마스크라고도 함)를 사용하여 섬 형상으로 형성할 수 있다. 고정세 표시 장치를 제작하는 경우 등에는, 발광층의 단부와 활성층의 단부는 서로 부분적으로 중첩될 수도 있다. 파인 메탈 마스크를 사용함으로써, 300ppi 이상 또는 500ppi 이상이고 1000ppi 이하 또는 800ppi 이하인 고정세 표시 장치를 제작할 수 있다.
또한 서로 다른 색의 광을 방출하는 발광 디바이스에서의 발광층들이 중첩되면, 사이드 누설이 발생하여 표시 품질이 저하되는 경우가 있다. 예를 들어 적색의 광을 방출하는 발광 디바이스와 녹색의 광을 방출하는 발광 디바이스의 양쪽에 인광 발광 디바이스를 적용하는 경우에는, 적색의 발광 디바이스에서는 적색의 발광 재료를, 녹색의 발광 디바이스에서는 녹색의 발광 재료를 같은 호스트 재료에 분산시킴으로써, 각 발광층을 형성할 수 있다. 이와 같이 발광층의 구성이 유사한 경우에는, 사이드 누설이 발생하기 쉽다. 따라서 적색의 발광층과 녹색의 발광층이 직접 접하지 않는 구성 또는 적색의 발광층과 녹색의 발광층이 직접 접하는 면적이 감소된 구성으로 하는 것이 바람직하다. 그래서 적색의 발광층을 성막하는 공정과 녹색의 발광층을 성막하는 공정 사이에 활성층을 성막하는 공정이 포함되는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 적색의 발광층과 녹색의 발광층 사이에 활성층을 포함하는 부분이 생기므로, 적색의 발광층과 녹색의 발광층이 직접 접하는 면적을 감소시킬 수 있다. 따라서 서로 다른 색의 광을 방출하는 발광 디바이스 사이에서 발생하는 사이드 누설을 억제할 수 있다. 그리고 표시 품질이 높은 표시 장치를 실현할 수 있다.
[표시 장치의 구성예 1]
도 1의 (A) 내지 (D)는 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 단면도이다.
도 1의 (A)에 나타낸 표시 장치(50A)는 수광 디바이스를 포함한 층(53)과 발광 디바이스를 포함한 층(57)을 기판(51)과 기판(59) 사이에 포함한다.
도 1의 (B)에 나타낸 표시 장치(50B)는 수광 디바이스를 포함한 층(53), 트랜지스터를 포함한 층(55), 및 발광 디바이스를 포함한 층(57)을 기판(51)과 기판(59) 사이에 포함한다.
표시 장치(50A) 및 표시 장치(50B)에서는, 발광 디바이스를 포함한 층(57)으로부터 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B)의 광이 방출된다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 매트릭스로 배치된 복수의 화소를 포함한다. 하나의 화소는 하나 이상의 부화소를 포함한다. 하나의 부화소는 하나의 발광 디바이스를 포함한다. 예를 들어 화소에는 3개의 부화소를 포함하는 구성(R, G, B의 3색, 그리고 황색(Y), 시안(C), 및 마젠타(M)의 3색 등) 또는 4개의 부화소를 포함하는 구성(R, G, B, 백색(W)의 4색, R, G, B, Y의 4색, 및 R, G, B, 적외광(IR)의 4색 등)을 적용할 수 있다. 또한 화소는 수광 디바이스를 포함한다. 수광 디바이스는 모든 화소에 제공되어도 좋고, 일부의 화소에 제공되어도 좋다. 또한 하나의 화소가 복수의 수광 디바이스를 포함하여도 좋다.
트랜지스터를 포함한 층(55)은 제 1 트랜지스터 및 제 2 트랜지스터를 포함하는 것이 바람직하다. 제 1 트랜지스터는 수광 디바이스에 전기적으로 접속된다. 제 2 트랜지스터는 발광 디바이스에 전기적으로 접속된다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 표시 장치에 접촉된 손가락 등의 대상물을 검출하는 기능을 가져도 좋다. 예를 들어 도 1의 (C)에 나타낸 바와 같이, 발광 디바이스를 포함한 층(57)에서 발광 디바이스로부터 방출된 광이 표시 장치(50B)에 접촉된 손가락(52)에서 반사됨으로써, 수광 디바이스를 포함한 층(53)에서의 수광 디바이스가 그 반사광을 검출한다. 이에 의하여, 표시 장치(50B)에 손가락(52)이 접촉된 것을 검출할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 도 1의 (D)에 나타낸 바와 같이, 표시 장치(50B)에 근접한(즉 접촉되지 않는) 대상물을 검출 또는 촬상하는 기능을 가져도 좋다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치로 촬상한 지문의 화상의 예를 도 1의 (E)에 나타내었다. 도 1의 (E)에서는, 촬상 범위(226) 내에 손가락(220)의 윤곽을 파선으로 나타내고, 접촉부(224)의 윤곽을 일점쇄선으로 나타내었다. 접촉부(224) 내에서는, 수광 디바이스에 입사하는 광의 양의 차이에 의하여, 콘트라스트가 높은 지문(222)을 촬상할 수 있다.
[화소 레이아웃]
본 발명의 일 형태의 표시 장치의 화소의 레이아웃에 대하여 설명한다. 화소에 포함되는 부화소의 배열은 특별히 한정되지 않고, 다양한 방법을 적용할 수 있다. 부화소의 배열로서는, 예를 들어 스트라이프 배열, S 스트라이프 배열, 매트릭스 배열, 델타 배열, 베이어 배열, 펜타일 배열 등이 있다.
또한 부화소의 상면 형상으로서는, 예를 들어 삼각형, 사각형(직사각형, 정사각형을 포함함), 오각형, 육각형 등의 다각형, 이들 다각형의 모서리가 둥근 형상, 타원형, 또는 원형 등이 있다. 여기서 부화소의 상면 형상은 발광 디바이스의 발광 영역 또는 수광 디바이스의 수광 영역의 상면 형상에 상당한다.
도 2의 (A) 내지 (C)에 나타낸 화소는 녹색의 광을 나타내는 부화소(G), 청색의 광을 나타내는 부화소(B), 적색의 광을 나타내는 부화소(R), 및 수광 디바이스를 포함한 부화소(S)를 포함한다. 또한 부화소의 배치 순서는 특별히 한정되지 않는다. 또한 부화소(S)가 특정 색의 광을 검출하는 경우에는, 상기 색의 광을 나타내는 부화소를 부화소(S) 옆에 배치함으로써 검출 정확도를 높일 수 있기 때문에 바람직하다. 또한 신뢰성이 높은 발광 디바이스를 포함한 부화소일수록 크기를 작게 할 수 있다.
도 2의 (A)에 나타낸 화소에는 스트라이프 배열이 적용되어 있다. 도 2의 (A)에서는 부화소(R)가 부화소(B)와 부화소(S) 사이에 위치하는 예를 나타내었지만, 예를 들어 부화소(R)와 부화소(G)가 인접하여도 좋다.
도 2의 (B)에 나타낸 화소에는 매트릭스 배열이 적용되어 있다. 도 2의 (B)에서는 부화소(R)와 부화소(S)가 같은 행에 위치하고, 부화소(B)와 부화소(G)가 같은 행에 위치하는 예를 나타내었지만, 예를 들어 부화소(R)와 부화소(G) 또는 부화소(B)가 같은 행에 위치하여도 좋다. 마찬가지로 부화소(R)와 부화소(B)가 같은 열에 위치하고, 부화소(S)와 부화소(G)가 같은 열에 위치하는 예를 나타내었지만, 예를 들어 부화소(R)와 부화소(G) 또는 부화소(S)가 같은 열에 위치하여도 좋다.
도 2의 (C)에 나타낸 화소에는 S 스트라이프 배열에 제 4 부화소를 추가한 구성이 적용되어 있다. 도 2의 (C)에는 화소가 세로로 긴 부화소(B)와 가로로 긴 부화소(R, G, S)를 포함하는 예를 나타내었지만, 세로로 긴 부화소는 부화소(R), 부화소(G), 부화소(S) 중 어느 것이어도 좋고, 가로로 긴 부화소의 배치 순서도 한정되지 않는다.
도 2의 (D)에는 화소(109a)와 화소(109b)가 교대로 배치된 예를 나타내었다. 화소(109a)는 부화소(B), 부화소(G), 및 부화소(S)를 포함하고, 화소(109b)는 부화소(R), 부화소(G), 및 부화소(S)를 포함한다. 도 2의 (D)에는 화소(109a)와 화소(109b)의 양쪽에 포함되는 부화소가 부화소(G) 및 부화소(S)인 예를 나타내었지만, 이에 특별히 한정되지 않는다. 화소(109a)와 화소(109b)의 양쪽에 부화소(S)가 포함되면, 정세도가 높은 화상을 촬상할 수 있기 때문에 바람직하다. 이때 화소(109a)와 화소(109b)의 양쪽에 포함되는 부화소(도 2의 (D)에서는 부화소(G))가 나타내는 광을 부화소(S)로 검출하는 것이 바람직하다.
도 2의 (E)는 도 2의 (D)에 나타낸 화소(109a, 109b)에 포함되는 부화소가 각각 모서리가 둥근 대략 사각형의 상면 형상을 갖는 변형예를 나타낸 것이다.
도 2의 (F)에 나타낸 화소의 레이아웃에는 2차원의 육방 최조밀 쌓임(hexagonal close-packed) 구조가 적용되어 있다. 육방 최조밀 쌓임 구조가 적용된 레이아웃은 각 부화소의 개구율을 높일 수 있기 때문에 바람직하다. 도 2의 (F)에는 각 부화소가 육각형의 상면 형상을 갖는 예를 나타내었다.
도 2의 (G)는 도 2의 (F)에 나타낸 화소가 모서리가 둥근 대략 육각형의 상면 형상을 갖는 변형예를 나타낸 것이다.
또한 EL층의 상면 형상을 원하는 형상으로 하기 위하여, 설계 패턴과 전사 패턴이 일치하도록 마스크 패턴을 미리 보정하는 기술(OPC(Optical Proximity Correction: 광 근접 효과 보정) 기술)을 사용하여도 좋다. 구체적으로는, OPC 기술에서는 마스크 패턴 상의 도형의 코너부 등에 보정용 패턴을 추가한다.
도 2의 (H)는 부화소(R), 부화소(G), 및 부화소(B)가 가로 일렬로 배치되고, 그 아래에 부화소(S)가 배치된 화소의 예를 나타낸 것이다.
도 2의 (I)는 부화소(R), 부화소(G), 부화소(B), 및 부화소(X)가 가로 일렬로 배치되고, 그 아래에 부화소(S)가 배치된 화소의 예를 나타낸 것이다.
부화소(X)로서는, 예를 들어 적외광(IR)을 나타내는 부화소를 적용할 수 있다. 구체적으로는, 부화소(X)에는 적외광(IR)을 방출하는 발광 디바이스를 포함한 구성을 적용할 수 있다. 이때 부화소(S)는 적외광을 검출하는 것이 바람직하다. 예를 들어 부화소(R, G, B)를 사용하여 화상을 표시하면서, 부화소(X)를 광원으로서 사용하고, 부화소(X)가 방출하는 광의 반사광을 부화소(S)로 검출할 수 있다.
또한 부화소(X)로서는 예를 들어 백색(W)의 광을 나타내는 부화소 또는 황색(Y)의 광을 나타내는 부화소를 적용할 수 있다.
또한 부화소(X)로서는 예를 들어 수광 디바이스를 포함한 구성을 적용할 수 있다. 이때 부화소(S)와 부화소(X)가 검출하는 광의 파장 범위는 같아도 좋고, 달라도 좋고, 부분적으로 같아도 좋다. 예를 들어 부화소(S) 및 부화소(X) 중 한쪽이 주로 가시광을 검출하고, 다른 쪽이 주로 적외광을 검출하여도 좋다.
[부화소(S)]
예를 들어 부화소(S)를 사용함으로써, 지문, 장문, 홍채, 맥 형상(정맥 형상, 동맥 형상을 포함함), 또는 얼굴 등을 사용한 개인 인증을 위한 촬상을 수행할 수 있다.
부화소(S)의 수광 면적이 작을수록 촬상 범위는 좁아지므로, 촬상한 화상이 흐릿해지는 것을 억제하고, 해상도를 향상시킬 수 있다.
부화소(S)의 정세도는 예를 들어 100ppi 이상, 바람직하게는 200ppi 이상, 더 바람직하게는 300ppi 이상, 더욱 바람직하게는 400ppi 이상, 더욱더 바람직하게는 500ppi 이상이고, 2000ppi 이하, 1000ppi 이하, 또는 600ppi 이하로 할 수 있다. 특히 200ppi 이상 600ppi 이하, 바람직하게는 300ppi 이상 600ppi 이하의 정세도로 수광 디바이스를 배치함으로써, 지문의 촬상에 적합하게 사용할 수 있다. 또한 정세도가 500ppi 이상이면, NIST(National Institute of Standards and Technology) 등의 규격에 준거할 수 있기 때문에 바람직하다. 또한 수광 디바이스의 정세도를 500ppi로 가정한 경우, 1화소당 크기는 50.8μm가 되므로, 지문의 폭(대표적으로는 300μm 이상 500μm 이하)을 촬상하기에 충분한 정세도임을 알 수 있다.
수광 디바이스의 배열 간격을 지문의 2개의 융선 사이의 거리, 바람직하게는 인접한 골과 융선 사이의 거리보다 작은 간격으로 함으로써, 선명한 지문의 화상을 취득할 수 있다. 사람의 지문의 골과 융선 사이의 간격은 대략 200μm이라고 한다. 또한 사람의 지문의 폭은 300μm 이상 500μm 이하 또는 460μm±150μm 등이라고 한다. 예를 들어 수광 디바이스의 배열 간격을 400μm 이하, 바람직하게는 200μm 이하, 더 바람직하게는 150μm 이하, 더욱 바람직하게는 100μm 이하, 더욱더 바람직하게는 50μm 이하이고, 1μm 이상, 바람직하게는 10μm 이상, 더 바람직하게는 20μm 이상으로 한다.
부화소(S)에 포함되는 수광 디바이스는 가시광을 검출하는 것이 바람직하고, 청색, 자색, 청자색, 녹색, 황록색, 황색, 주황색, 적색 등의 광 중 하나 또는 복수를 검출하는 것이 바람직하다. 또한 부화소(S)에 포함되는 수광 디바이스는 적외광을 검출하여도 좋다.
또한 부화소(S)는 터치 센서(다이렉트 터치 센서라고도 함) 또는 비접촉 센서(호버 센서, 호버 터치 센서, 니어 터치 센서, 또는 터치리스 센서 등이라고도 함) 등에 사용할 수 있다. 용도에 따라 부화소(S)가 검출하는 광의 파장을 적절히 결정할 수 있다. 예를 들어 부화소(S)가 적외광을 검출할 수 있으면, 어두운 곳에서도 터치 검출을 수행할 수 있다.
여기서 터치 센서 또는 비접촉 센서는 대상물(손가락, 손, 또는 펜 등)의 근접 또는 접촉을 검출할 수 있다. 터치 센서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치가 탑재된 전자 기기와 대상물이 직접 접촉한 경우에 대상물을 검출할 수 있다. 또한 비접촉 센서는 대상물이 상기 전자 기기에 접촉하지 않아도 상기 대상물을 검출할 수 있다. 예를 들어 표시 장치(또는 전자 기기)와 대상물 사이의 거리가 0.1mm 이상 300mm 이하, 바람직하게는 3mm 이상 50mm 이하의 범위에서 표시 장치가 상기 대상물을 검출할 수 있는 구성이 바람직하다. 상기 구성으로 함으로써, 전자 기기에 대상물이 직접 접촉하지 않아도 전자 기기를 조작할 수 있고, 즉 비접촉(터치리스)으로 표시 장치를 조작할 수 있다. 상기 구성으로 함으로써, 전자 기기가 오염되거나 손상되는 리스크를 경감하거나, 전자 기기에 부착된 오염(예를 들어 먼지 또는 바이러스 등)에 대상물이 직접 접촉하지 않고 전자 기기를 조작할 수 있다.
또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는 리프레시 레이트를 가변으로 할 수 있다. 예를 들어 표시 장치에 표시되는 콘텐츠에 따라 리프레시 레이트를 조정(예를 들어 1Hz 이상 240Hz 이하의 범위에서 조정)하여 소비 전력을 절감할 수 있다. 또한 상기 리프레시 레이트에 따라 터치 센서 또는 비접촉 센서의 구동 주파수를 변화시켜도 좋다. 예를 들어 표시 장치의 리프레시 레이트가 120Hz인 경우, 터치 센서 또는 비접촉 센서의 구동 주파수를 120Hz보다 높게(대표적으로는 240Hz) 할 수 있다. 상기 구성으로 함으로써, 저소비 전력을 실현할 수 있고, 또한 터치 센서 또는 비접촉 센서의 응답 속도를 높일 수 있다.
[표시 장치의 구성예 2]
이하에서는, 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 포함되는 발광 디바이스 및 수광 디바이스의 자세한 구성에 대하여 도 3 및 도 4를 사용하여 설명한다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 발광 디바이스가 형성된 기판과는 반대 방향으로 광이 방출되는 톱 이미션형(top-emission) 구조, 발광 디바이스가 형성된 기판 측에 광이 방출되는 보텀 이미션형(bottom-emission) 구조, 양면에 광이 방출되는 듀얼 이미션형(dual-emission) 구조 중 어느 것을 가져도 좋다.
도 3 및 도 4에는 톱 이미션형 표시 장치를 예로 나타내었다.
또한 본 실시형태에서는 가시광을 방출하는 발광 디바이스와 가시광을 검출하는 수광 디바이스를 포함한 표시 장치에 대하여 주로 설명하지만, 표시 장치는 적외광을 방출하는 발광 디바이스를 더 포함하여도 좋다. 또한 수광 디바이스는 적 외광을 검출하는 기능 또는 가시광 및 적외광의 양쪽을 검출하는 기능을 가져도 좋다.
도 3은 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 상면도이다.
도 3에서 점선의 테두리로 둘러싸인 부분이 하나의 화소에 상당한다. 하나의 화소는 수광 디바이스(110), 적색 발광 디바이스(190R), 녹색 발광 디바이스(190G), 및 청색 발광 디바이스(190B)를 포함한다.
수광 디바이스(110) 및 발광 디바이스(190R, 190G, 190B)의 상면 형상은 특별히 한정되지 않는다. 도 3에 나타낸 화소의 레이아웃에는 육방 최조밀 쌓임 구조가 적용되어 있다. 육방 최조밀 쌓임 구조가 적용된 레이아웃은 수광 디바이스(110) 및 발광 디바이스(190R, 190G, 190B)의 개구율을 높일 수 있기 때문에 바람직하다. 상면에서 보았을 때, 수광 디바이스(110)의 수광 영역은 사각형이고, 발광 디바이스(190R, 190G, 190B)의 발광 영역은 각각 육각형이다.
상면에서 보았을 때("평면에서 보았을 때"라고도 할 수 있음), 녹색의 발광 디바이스(190G)와 청색의 발광 디바이스(190B) 사이에는 스페이서(219)가 제공되어 있다. 스페이서(219)를 제공하는 위치 및 스페이서(219)의 개수 등은 적절히 결정할 수 있다.
<표시 장치(10A)>
도 3에서의 일점쇄선 A1-A2를 따르는 단면도의 일례를 도 4의 (A)에 나타내고, 도 3에서의 일점쇄선 A3-A4를 따르는 단면도의 일례를 도 4의 (B)에 나타내었다.
도 4의 (A) 및 (B)에 나타낸 바와 같이, 표시 장치(10A)는 수광 디바이스(110), 적색 발광 디바이스(190R), 녹색 발광 디바이스(190G), 및 청색 발광 디바이스(190B)를 포함한다.
발광 디바이스(190R)는 화소 전극(111R), 공통층(112), 발광층(113R), 공통층(114), 및 공통 전극(115)을 포함한다. 발광층(113R)은 적색의 광(21R)을 방출하는 유기 화합물을 포함한다. 본 실시형태에서는, 화소 전극(111R)이 양극으로서 기능하고, 공통 전극(115)이 음극으로서 기능하는 경우를 예로 들어 설명한다.
발광 디바이스(190R)는 적색의 광을 방출하는 기능을 갖는다. 구체적으로는, 발광 디바이스(190R)는 화소 전극(111R)과 공통 전극(115) 사이에 전압을 인가함으로써 기판(152) 측에 광을 방출하는 전계 발광 디바이스이다(적색의 광(21R) 참조).
발광 디바이스(190G)는 화소 전극(111G), 공통층(112), 발광층(113G), 공통층(114), 및 공통 전극(115)을 포함한다. 발광층(113G)은 녹색의 광(21G)을 방출하는 유기 화합물을 포함한다. 발광 디바이스(190G)는 녹색의 광(21G)을 방출하는 기능을 갖는다.
발광 디바이스(190B)는 화소 전극(111B), 공통층(112), 발광층(113B), 공통층(114), 및 공통 전극(115)을 포함한다. 발광층(113B)은 청색의 광(21B)을 방출하는 유기 화합물을 포함한다. 발광 디바이스(190B)는 청색의 광(21B)을 방출하는 기능을 갖는다.
수광 디바이스(110)는 화소 전극(111S), 공통층(112), 활성층(113S), 공통층(114), 및 공통 전극(115)을 포함한다. 활성층(113S)은 유기 화합물을 포함한다. 수광 디바이스(110)는 가시광을 검출하는 기능을 갖는다. 본 실시형태에서는, 발광 디바이스와 마찬가지로 화소 전극(111S)이 양극으로서 기능하고, 공통 전극(115)이 음극으로서 기능하는 것으로 가정하여 설명한다. 화소 전극(111S)과 공통 전극(115) 사이에 역바이어스를 인가하여 수광 디바이스(110)를 구동함으로써, 표시 장치(10A)는 수광 디바이스(110)에 입사하는 광을 검출하고, 전하를 발생시켜 전류로서 추출할 수 있다.
수광 디바이스(110)는 광을 검출하는 기능을 갖는다. 구체적으로는, 수광 디바이스(110)는 표시 장치(10B)의 외부로부터 입사하는 광(22)을 받고 전기 신호로 변환하는 광전 변환 디바이스이다. 광(22)은 발광 디바이스로부터 방출되고 대상물에서 반사된 광이라고도 할 수 있다. 또한 광(22)은 렌즈를 통하여 수광 디바이스(110)에 입사하여도 좋다.
화소 전극(111S, 111R, 111G, 111B), 공통층(112), 활성층(113S), 발광층(113R, 113G, 113B), 공통층(114), 및 공통 전극(115)은 각각 단층 구조를 가져도 좋고, 적층 구조를 가져도 좋다.
공통층(112)은 정공 주입층, 정공 수송층, 및 전자 차단층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 공통층(112)은 발광 디바이스와 수광 디바이스(110)에서 기능이 서로 다른 경우가 있다. 예를 들어 공통층(112)이 정공 주입층을 포함하는 경우, 상기 정공 주입층은 발광 디바이스에서 정공 주입층으로서 기능하고, 수광 디바이스(110)에서 정공 수송층으로서 기능한다.
공통층(114)은 전자 주입층, 전자 수송층, 및 정공 차단층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 공통층(114)은 발광 디바이스와 수광 디바이스(110)에서 기능이 서로 다른 경우가 있다. 예를 들어 공통층(114)이 전자 주입층을 포함하는 경우, 상기 전자 주입층은 발광 디바이스에서 전자 주입층으로서 기능하고, 수광 디바이스(110)에서 전자 수송층으로서 기능한다.
본 실시형태의 표시 장치에서는, 수광 디바이스(110)의 활성층(113S)에 유기 화합물을 사용한다. 수광 디바이스(110)는 활성층(113S) 이외의 층을 발광 디바이스(EL 디바이스)와 공유할 수 있다. 그러므로 발광 디바이스의 제작 공정에 활성층(113S)의 성막 공정을 추가하는 것만으로 발광 디바이스의 형성과 병행하여 수광 디바이스(110)를 형성할 수 있다. 또한 발광 디바이스와 수광 디바이스(110)를 동일한 기판 위에 형성할 수 있다. 따라서 제작 공정 수를 크게 늘리지 않고, 표시 장치에 수광 디바이스(110)를 내장시킬 수 있다.
수광 디바이스(110)의 활성층(113S)과 발광 디바이스(190R, 190G, 190B)의 발광층(발광층(113R, 113G, 113B))을 따로따로 형성하는 것을 제외하고 수광 디바이스(110)와 발광 디바이스(190R, 190G, 190B)가 같은 구성을 갖는 표시 장치(10A)의 예에 대하여 설명한다. 다만 수광 디바이스(110)와 발광 디바이스(190R, 190G, 190B)의 구성은 이에 한정되지 않는다. 수광 디바이스(110)와 발광 디바이스(190R, 190G, 190B)는 활성층(113S)과 발광층(발광층(113R, 113G, 113B)) 이외에도 따로따로 형성하는 층을 포함하여도 좋다. 수광 디바이스(110)와 발광 디바이스(190R, 190G, 190B)는 공유되는 층(공통층)을 하나 이상 포함하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 제작 공정 수를 크게 늘리지 않고, 표시 장치에 수광 디바이스(110)를 내장시킬 수 있다.
표시 장치(10A)는 한 쌍의 기판(기판(151) 및 기판(152)) 사이에 수광 디바이스(110), 발광 디바이스(190R), 발광 디바이스(190G), 발광 디바이스(190B), 트랜지스터(42S), 트랜지스터(42R), 트랜지스터(42G), 및 트랜지스터(42B) 등을 포함한다.
화소 전극(111S, 111R, 111G, 111B)은 절연층(214) 위에 위치한다. 화소 전극(111S, 111R, 111G, 111B)은 동일한 재료를 사용하여 동일한 공정으로 형성할 수 있다. 이에 의하여, 표시 장치의 제작 비용을 절감하고 제작 공정을 간략화할 수 있다.
화소 전극(111S, 111R, 111G, 111B)의 단부는 각각 격벽(216)으로 덮여 있다. 화소 전극(111S, 111R, 111G, 111B)은 격벽(216)에 의하여 서로 전기적으로 절연되어 있다(전기적으로 분리되어 있다고도 함).
격벽(216)으로서는 유기 절연막이 적합하다. 유기 절연막에 사용할 수 있는 재료로서는, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 에폭시 수지, 폴리아마이드 수지, 폴리이미드아마이드 수지, 실록세인 수지, 벤조사이클로뷰텐계 수지, 페놀 수지, 및 이들 수지의 전구체 등을 들 수 있다. 격벽(216)은 가시광을 투과시키는 층이어도 좋고, 가시광을 차단하는 층이어도 좋다. 예를 들어 안료 또는 염료를 포함한 수지 재료, 혹은 갈색 레지스트 재료를 사용하여, 가시광을 차단하는(착색된) 격벽을 형성하여도 좋다.
화소 전극(111S)은 절연층(214)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(42S)의 소스 또는 드레인에 전기적으로 접속된다. 화소 전극(111R)은 절연층(214)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(42R)의 소스 또는 드레인에 전기적으로 접속된다. 마찬가지로, 화소 전극(111G)은 절연층(214)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(42G)의 소스 또는 드레인에 전기적으로 접속된다. 그리고 화소 전극(111B)은 절연층(214)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(42B)의 소스 또는 드레인에 전기적으로 접속된다.
트랜지스터(42R, 42G, 42B) 및 트랜지스터(42S)는 동일한 층(도 4의 (A) 및 (B)에서는 기판(151)) 위에 접한다.
수광 디바이스(110)에 전기적으로 접속되는 회로의 적어도 일부는 발광 디바이스에 전기적으로 접속되는 회로와 동일한 재료를 사용하여 동일한 공정으로 형성되는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 2개의 회로를 따로따로 형성하는 경우에 비하여 표시 장치의 두께를 얇게 할 수 있고, 또한 제작 공정을 간략화할 수 있다.
수광 디바이스(110) 및 발광 디바이스(190R, 190G, 190B)는 각각 보호층(116)으로 덮여 있는 것이 바람직하다. 도 4의 (A) 및 (B)에서는 보호층(116)이 공통 전극(115) 위에 접하여 제공되어 있다. 보호층(116)을 제공함으로써, 수광 디바이스(110) 및 발광 디바이스(190R, 190G, 190B)에 물 등의 불순물이 들어가는 것을 억제하여, 수광 디바이스(110) 및 발광 디바이스(190R, 190G, 190B)의 신뢰성을 높일 수 있다. 또한 접착층(142)에 의하여 보호층(116)과 기판(152)이 접합되어 있다.
기판(152)의 기판(151) 측의 면에는 차광층(158)이 제공되어 있다. 차광층(158)은 발광 디바이스(190R, 190G, 190B) 각각과 중첩되는 위치 및 수광 디바이스(110)와 중첩되는 위치에 개구를 갖는다. 또한 본 명세서 등에서 발광 디바이스와 중첩되는 위치란, 구체적으로는 발광 디바이스의 발광 영역과 중첩되는 위치를 가리킨다. 마찬가지로, 수광 디바이스(110)와 중첩되는 위치란, 구체적으로는 수광 디바이스(110)의 수광 영역과 중첩되는 위치를 가리킨다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는, 발광 디바이스로부터 방출되는 광이 표시면을 통하여 추출되고, 수광 디바이스에 조사되는 광이 표시면을 통과한다. 발광 디바이스로부터 방출되는 광은 차광층(158)의 개구(또는 차광층이 제공되지 않은 영역)를 통하여 표시 장치의 외부로 추출되는 것이 바람직하고, 수광 디바이스에는 차광층(158)의 개구(또는 차광층이 제공되지 않은 영역)를 통하여 광이 조사되는 것이 바람직하다.
수광 디바이스(110)는 발광 디바이스로부터 방출되고 대상물에서 반사된 광을 검출한다. 그러나 발광 디바이스로부터 방출된 광이 표시 장치 내에서 반사되고, 대상물을 거치지 않고 미광으로서 수광 디바이스(110)에 입사하는 경우가 있다. 이러한 미광은 광 검출 시에 노이즈가 되어 S/N비(Signal-to-noise ratio)를 저하시키는 요인이 된다. 차광층(158)을 제공함으로써 미광의 영향을 억제할 수 있다. 이에 의하여, 노이즈를 저감하고, 수광 디바이스(110)를 사용한 센서의 감도를 높일 수 있다.
차광층(158)에는, 발광 디바이스로부터 방출되는 광을 차단하는 재료를 사용할 수 있다. 차광층(158)은 가시광을 흡수하는 것이 바람직하다. 차광층(158)으로서는, 예를 들어 금속 재료, 혹은 안료(카본 블랙 등) 또는 염료를 포함한 수지 재료 등을 사용하여 블랙 매트릭스를 형성할 수 있다. 차광층(158)은 적색의 컬러 필터, 녹색의 컬러 필터, 및 청색의 컬러 필터의 적층 구조를 가져도 좋다.
스페이서(219)는 격벽(216) 위에 위치하고, 상면에서 보았을 때 발광 디바이스(190G)와 발광 디바이스(190B) 사이에 위치한다.
도 4의 (A)에 나타낸 바와 같이, 표시 장치(10A)에서는 격벽(216) 위에 활성층(113S)과 발광층(113R)이 이 순서대로 적층되어 있다. 또한 도 4의 (A)에는 활성층(113S) 위에 발광층(113R)이 제공된 구조를 명시하였지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 발광층(113R) 위에 활성층(113S)이 제공되어도 좋다.
표시 장치의 제작 공정에서는, 스페이서(219)가 메탈 마스크와 직접 접하는 경우가 있다. 이 경우에는, 도 4의 (B)에 나타낸 바와 같이, 스페이서(219) 위에 발광층(113G) 및 발광층(113B)은 형성되지 않는다.
<표시 장치(10B)>
도 3에서의 일점쇄선 A1-A2를 따르는 단면도의 일례를 도 4의 (C)에 나타내었다. 또한 표시 장치에 대한 이하의 설명에서, 앞에서 설명한 표시 장치와 같은 구성에 대해서는 설명을 생략하는 경우가 있다.
표시 장치(10B)는 한 쌍의 기판(기판(151) 및 기판(152)) 사이에 수광 디바이스(110), 발광 디바이스(190R), 트랜지스터(42S), 및 트랜지스터(42R) 등을 포함한다.
발광 디바이스(190R)는 화소 전극(111R), 기능층(112R), 발광층(113R), 기능층(114R), 및 공통 전극(115)을 포함한다. 발광층(113R)은 적색의 광(21R)을 방출하는 유기 화합물을 포함한다. 발광 디바이스(190R)는 적색의 광을 방출하는 기능을 갖는다.
수광 디바이스(110)는 화소 전극(111S), 기능층(112S), 활성층(113S), 기능층(114S), 및 공통 전극(115)을 포함한다. 활성층(113S)은 유기 화합물을 포함한다. 수광 디바이스(110)는 가시광을 검출하는 기능을 갖는다.
기능층(112R, 112S, 114R, 114S)은 각각 단층 구조를 가져도 좋고, 적층 구조를 가져도 좋다.
기능층(112S)은 화소 전극(111S) 위에 위치한다. 활성층(113S)은 기능층(112S)을 개재(介在)하여 화소 전극(111S)과 중첩된다. 기능층(114S)은 활성층(113S) 위에 위치한다. 활성층(113S)은 기능층(114S)을 개재하여 공통 전극(115)과 중첩된다. 기능층(112S)은 정공 수송층을 포함할 수 있다. 기능층(114S)은 전자 수송층을 포함할 수 있다.
기능층(112R)은 화소 전극(111R) 위에 위치한다. 발광층(113R)은 기능층(112R)을 개재하여 화소 전극(111R)과 중첩된다. 기능층(114R)은 발광층(113R) 위에 위치한다. 발광층(113R)은 기능층(114R)을 개재하여 공통 전극(115)과 중첩된다. 기능층(112R)은 정공 주입층, 정공 수송층, 및 전자 차단층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 기능층(114R)은 전자 주입층, 전자 수송층, 및 정공 차단층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
공통 전극(115)은 수광 디바이스(110)와 발광 디바이스(190R)에서 공유되는 층이다.
수광 디바이스(110)에서, 화소 전극(111S)과 공통 전극(115) 사이에 각각 위치하는 기능층(112S), 활성층(113S), 및 기능층(114S)은 유기층(유기 화합물을 포함한 층)이라고도 할 수 있다. 화소 전극(111S)은 가시광을 반사하는 기능을 갖는 것이 바람직하다. 공통 전극(115)은 가시광을 투과시키는 기능을 갖는다. 또한 수광 디바이스(110)가 적외광을 검출하는 경우, 공통 전극(115)은 적외광을 투과시키는 기능을 갖는다. 또한 화소 전극(111S)은 적외광을 반사하는 기능을 갖는 것이 바람직하다.
발광 디바이스(190R)에서, 화소 전극(111R)과 공통 전극(115) 사이에 각각 위치하는 기능층(112R), 발광층(113R), 및 기능층(114R)은 EL층이라고도 할 수 있다. 화소 전극(111R)은 가시광을 반사하는 기능을 갖는 것이 바람직하다. 공통 전극(115)은 가시광을 투과시키는 기능을 갖는다.
본 실시형태의 표시 장치에 포함되는 발광 디바이스에는 미소 광공진기(마이크로캐비티) 구조가 적용되어 있는 것이 바람직하다. 따라서 발광 디바이스의 한 쌍의 전극 중 한쪽은 가시광에 대한 투과성 및 반사성을 갖는 전극(반투과·반반사 전극)인 것이 바람직하고, 다른 쪽은 가시광에 대한 반사성을 갖는 전극(반사 전극)인 것이 바람직하다. 발광 디바이스가 마이크로캐비티 구조를 가짐으로써, 발광층으로부터 얻어지는 발광을 양쪽 전극 사이에서 공진시켜, 발광 디바이스로부터 방출되는 광을 강하게 할 수 있다.
또한 반투과·반반사 전극은 반사 전극과, 가시광 투과성을 갖는 전극(투명 전극이라고도 함)의 적층 구조를 가질 수 있다. 본 명세서 등에서는, 반투과·반반사 전극의 일부로서 기능하는 반사 전극을 화소 전극 또는 공통 전극이라고 기재하고, 투명 전극을 광학 조정층이라고 기재하는 경우가 있지만, 투명 전극(광학 조정층)도 화소 전극 또는 공통 전극으로서의 기능을 갖는다고 할 수 있는 경우가 있다.
투명 전극의 광 투과율은 40% 이상으로 한다. 예를 들어 발광 디바이스에는 가시광(파장 400nm 이상 750nm 미만의 광) 투과율이 40% 이상인 전극을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 반투과·반반사 전극의 가시광 반사율은 10% 이상 95% 이하, 바람직하게는 30% 이상 80% 이하로 한다. 반사 전극의 가시광 반사율은 40% 이상 100% 이하, 바람직하게는 70% 이상 100% 이하로 한다. 또한 이들 전극의 저항률은 1×10-2Ωcm 이하가 바람직하다. 또한 표시 장치에 근적외광을 방출하는 발광 디바이스를 사용하는 경우, 이들 전극의 근적외광(파장 750nm 이상 1300nm 이하의 광)의 투과율, 반사율도 상기 수치 범위에 있는 것이 바람직하다.
기능층(112R, 112S, 114R, 114S) 중 적어도 하나는 광학 조정층으로서의 기능을 가져도 좋다. 각 색의 발광 디바이스에서 기능층의 막 두께를 다르게 함으로써, 각 발광 디바이스로부터 특정 색의 광을 강하게 하여 추출할 수 있다. 또한 반투과·반반사 전극이 반사 전극과 투명 전극의 적층 구조를 갖는 경우에는, 한 쌍의 전극 사이의 광학 거리란, 한 쌍의 반사 전극 사이의 광학 거리를 가리킨다.
표시 장치(10B)에서는 격벽(216) 위에 기능층(112S), 활성층(113S), 기능층(114S), 기능층(112R), 발광층(113R), 및 기능층(114R)이 이 순서대로 적층되어 있다. 또한 이들 층의 적층 순서는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 기능층(112S), 기능층(112R), 활성층(113S), 발광층(113R), 기능층(114S), 및 기능층(114R)이 이 순서대로 적층되어도 좋다. 또한 발광층(113R) 위에 활성층(113S)이 제공되어도 좋다.
[표시 장치의 제작 방법의 예]
다음으로, 도 5 내지 도 7을 사용하여 표시 장치의 제작 방법의 예에 대하여 설명한다. 도 5의 (A) 내지 도 7의 (B)를 사용하면서, 발광 디바이스(190R, 190G, 190B), 수광 디바이스(110), 및 공통 전극(115)과 도전층의 접속부를 포함한 구조의 제작 방법에 대하여 주로 설명한다.
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 하나로서 유기 금속 화학 기상 퇴적(MOCVD: Metal Organic CVD)법이 있다.
또한 표시 장치를 구성하는 박막(절연막, 반도체막, 및 도전막 등)은 스핀 코팅, 디핑(dipping), 스프레이 코팅, 잉크젯, 디스펜싱, 스크린 인쇄, 오프셋 인쇄, 닥터 나이프법, 슬릿 코팅, 롤 코팅, 커튼 코팅, 나이프 코팅 등의 방법으로 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 기상 증착법(PVD법), 및 CVD법 등을 들 수 있다. 특히 EL층에 포함되는 기능층(정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 등)은 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(볼록판 인쇄)법, 그라비어법, 또는 마이크로 콘택트법 등) 등의 방법으로 형성될 수 있다.
또한 표시 장치를 구성하는 박막을 가공하는 경우에는, 포토리소그래피법 등을 사용할 수 있다. 또는 나노임프린트법, 샌드블라스트법, 리프트 오프법 등에 의하여 박막을 가공하여도 좋다. 또한 메탈 마스크 등의 차폐 마스크를 사용하는 성막 방법에 의하여 섬 형상의 박막을 직접 형성하여도 좋다.
포토리소그래피법에는 대표적으로는 다음 두 가지 방법이 있다. 하나는 가공하려고 하는 박막 위에 레지스트 마스크를 형성하고, 에칭 등에 의하여 상기 박막을 가공하고, 레지스트 마스크를 제거하는 방법이다. 다른 하나는 감광성을 갖는 박막을 성막한 후에, 노광, 현상을 수행하여 상기 박막을 원하는 형상으로 가공하는 방법이다.
포토리소그래피법에서 노광에 사용하는 광으로서는 예를 들어 i선(파장 365nm), g선(파장 436nm), h선(파장 405nm), 또는 이들을 혼합한 광을 사용할 수 있다. 이들 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 대신 전자 빔을 사용할 수도 있다. 극단 자외광, X선, 또는 전자 빔을 사용하면, 매우 미세한 가공을 수행할 수 있기 때문에 바람직하다. 또한 전자 빔 등의 빔을 주사하여 노광을 수행하는 경우에는 포토마스크가 불필요하다.
박막의 에칭에는 드라이 에칭법, 웨트 에칭법, 샌드블라스트법 등을 사용할 수 있다.
먼저, 기판을 준비한다. 기판으로서는 적어도 나중에 수행되는 가열 처리에 견딜 수 있을 정도의 내열성을 갖는 기판을 사용할 수 있다. 기판으로서 절연성 기판을 사용하는 경우에는 유리 기판, 석영 기판, 사파이어 기판, 세라믹 기판, 유기 수지 기판 등을 사용할 수 있다. 또한 실리콘, 탄소화 실리콘 등을 재료로서 사용한 단결정 반도체 기판, 다결정 반도체 기판, 실리콘 저마늄 등으로 이루어지는 화합물 반도체 기판, SOI 기판 등의 반도체 기판을 사용할 수 있다.
특히 기판으로서는, 트랜지스터 등의 반도체 소자를 포함한 반도체 회로가 상기 반도체 기판 또는 상기 절연성 기판 위에 형성된 기판을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 반도체 회로는 예를 들어 화소 회로, 게이트선 구동 회로(게이트 드라이버), 소스선 구동 회로(소스 드라이버) 등을 구성하는 것이 바람직하다. 또한 상기에 더하여 연산 회로, 기억 회로 등이 구성되어도 좋다.
기판의 최상부에는 절연층(105)을 제공한다. 절연층(105)에는 기판에 제공된 트랜지스터, 배선, 또는 전극 등에 도달하는 개구를 복수로 제공한다. 상기 개구는 포토리소그래피법에 의하여 형성할 수 있다.
절연층(105)에는 무기 절연 재료 또는 유기 절연 재료를 사용할 수 있다.
다음으로, 절연층(105) 위에 도전막을 성막한다. 도전막은 예를 들어 스퍼터링법 또는 진공 증착법을 사용하여 성막할 수 있다. 그리고 상기 도전막을 가공함으로써, 절연층(105) 위에 화소 전극(111R, 111G, 111B, 111S) 및 도전층(111C)을 형성한다(도 5의 (A)). 구체적으로는, 상기 도전막 위에 포토리소그래피법에 의하여 레지스트 마스크를 형성하고, 도전막에서 불필요한 부분을 에칭에 의하여 제거한다. 그 후, 레지스트 마스크를 제거함으로써, 화소 전극(111R, 111G, 111B, 111S) 및 도전층(111C)을 동일한 공정으로 형성할 수 있다.
다음으로, 화소 전극(111R, 111G, 111B, 111S) 및 도전층(111C) 각각의 단부를 덮는 격벽(216)을 형성한다(도 5의 (A)).
격벽(216)은 무기 절연막 및 유기 절연막 중 한쪽 또는 양쪽을 사용한 단층 구조 또는 적층 구조를 가질 수 있다.
다음으로, 화소 전극(111R, 111G, 111B, 111S) 위에 공통층(112)을 성막한다(도 5의 (B)).
도 5의 (B)에 나타낸 바와 같이, 공통층(112)은 도전층(111C) 위에 중첩되지 않도록 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어 성막 영역을 규정하기 위한 마스크(파인 메탈 마스크와 구별하여 에어리어 마스크 또는 러프 메탈 마스크 등이라고도 함)를 사용함으로써, 공통층(112)의 성막 범위를 제어할 수 있다.
공통층(112)은 바람직하게는 진공 증착법에 의하여 형성할 수 있다. 또한 이에 한정되지 않고, 스퍼터링법, 전사법, 인쇄법, 도포법, 또는 잉크젯법 등에 의하여 형성할 수도 있다.
다음으로, 공통층(112) 위에서 화소 전극(111G)과 중첩되는 영역을 포함하도록 섬 형상의 발광층(113G)을 형성한다.
발광층(113G)은 파인 메탈 마스크(FMM)를 사용하여 진공 증착법에 의하여 형성하는 것이 바람직하다. 또한 FMM을 사용하여 스퍼터링법 또는 잉크젯법에 의하여 섬 형상의 발광층(113G)을 형성하여도 좋다.
도 5의 (C)에는 FMM(151G)을 사용하여 발광층(113G)을 성막하는 모습을 나타내었다. 도 5의 (C)에는 피형성면이 아래쪽이 되도록 기판을 반전시킨 상태에서 성막을 수행하는, 소위 페이스 다운 방식으로 성막을 수행하는 모습을 나타내었다.
FMM을 사용한 증착법 등에서는, FMM의 개구 패턴보다 넓은 범위에 증착이 수행되는 경우가 많다. 그러므로 도 5의 (C)에서 파선으로 나타낸 바와 같이, FMM(151G)의 개구 패턴보다 넓은 범위에 발광층(113G)이 성막될 수 있다.
다음으로, FMM(151S)을 사용하여, 공통층(112) 위에서 화소 전극(111S)과 중첩되는 영역을 포함하도록 섬 형상의 활성층(113S)을 형성한다(도 6의 (A)).
활성층(113S)의 패턴은 발광층(113G)과 마찬가지로 화소 전극(111S)의 외측까지 연장되어 형성된다.
다음으로, FMM(151R)을 사용하여, 공통층(112) 위에서 화소 전극(111R)과 중첩되는 영역을 포함하도록 섬 형상의 발광층(113R)을 형성한다(도 6의 (B)).
발광층(113R)의 패턴은 발광층(113G)과 마찬가지로 화소 전극(111R)의 외측까지 연장되어 형성된다. 그 결과, 도 6의 (B)의 영역(SR)과 같이, 활성층(113S) 위에 발광층(113R)이 중첩된 부분이 형성된다. 또한 도 6의 (B)의 영역(GR)과 같이, 발광층(113G) 위에 발광층(113R)이 중첩된 부분이 형성된다.
다음으로, FMM(151B)을 사용하여, 공통층(112) 위에서 화소 전극(111B)과 중첩되는 영역을 포함하도록 섬 형상의 발광층(113B)을 형성한다(도 7의 (A)).
발광층(113B)의 패턴은 발광층(113G)과 마찬가지로 화소 전극(111B)의 외측까지 연장되어 형성된다. 그 결과, 도 7의 (A)의 영역(SB)과 같이, 활성층(113S) 위에 발광층(113B)이 중첩된 부분이 형성된다. 또한 도 7의 (A)의 영역(GB)과 같이, 발광층(113G) 위에 발광층(113B)이 중첩된 부분이 형성된다.
또한 발광층(113R, 113G, 113B) 및 활성층(113S)의 성막 순서는 특별히 한정되지 않는다. 발광층(113R, 113G, 113B) 중 어느 2층이 직접 접하여 사이드 누설이 발생할 우려가 있는 경우에는, 상기 2층 중 한쪽을 형성한 후에 활성층(113S)을 형성하고, 그 후에 상기 2층 중 다른 쪽을 형성하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 상기 2층이 접하는 영역을 감소시키고, 사이드 누설의 발생을 억제할 수 있다.
다음으로, 발광층(113R, 113G, 113B) 및 활성층(113S) 위에 공통층(114)을 성막한다(도 7의 (B)).
도 7의 (B)에 나타낸 바와 같이, 공통층(114)은 도전층(111C) 위에 중첩되지 않도록 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어 성막 영역을 규정하기 위한 마스크를 사용함으로써, 공통층(114)의 성막 범위를 제어할 수 있다.
공통층(114)은 바람직하게는 진공 증착법에 의하여 형성할 수 있다. 또한 이에 한정되지 않고, 스퍼터링법, 전사법, 인쇄법, 도포법, 또는 잉크젯법 등에 의하여 형성할 수도 있다.
다음으로, 공통층(114) 위에 공통 전극(115)을 형성한다(도 7의 (B)).
공통 전극(115)의 형성에는 예를 들어 스퍼터링법 또는 진공 증착법을 사용할 수 있다. 또는 증착법으로 형성된 막과 스퍼터링법으로 형성된 막을 적층하여도 좋다.
또한 공통 전극(115)의 성막에는 성막 영역을 규정하기 위한 마스크를 사용하여도 좋다.
그 후, 공통 전극(115) 위에 보호층(116)을 형성한다(도 7의 (B)). 또한 접착층(142)을 사용하여 보호층(116) 위에 기판(152)을 접합함으로써, 본 실시형태의 표시 장치를 제작할 수 있다.
보호층(116)의 성막 방법으로서는 진공 증착법, 스퍼터링법, CVD법, 및 ALD법 등을 들 수 있다. 보호층(116)은 서로 다른 성막 방법을 사용하여 형성된 막을 적층하여 형성하여도 좋다.
[표시 장치의 구성예 3]
이하에서는, 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 더 자세한 구성에 대하여 도 8 내지 도 11의 (B)를 사용하여 설명한다.
<표시 장치(100A)>
도 8은 표시 장치(100A)의 사시도이고, 도 9는 표시 장치(100A)의 단면도이다.
표시 장치(100A)는 기판(152)과 기판(151)이 접합된 구성을 갖는다. 도 8에서는 기판(152)을 파선으로 명시하였다.
표시 장치(100A)는 표시부(162), 회로(164), 배선(165) 등을 포함한다. 도 8에는 표시 장치(100A)에 IC(집적 회로)(173) 및 FPC(172)가 실장된 예를 나타내었다. 그러므로 도 8에 나타낸 구성은 표시 장치(100A)와, IC와, FPC를 포함하는 표시 모듈이라고도 할 수 있다.
회로(164)로서는 예를 들어 주사선 구동 회로를 사용할 수 있다.
배선(165)은 표시부(162) 및 회로(164)에 신호 및 전력을 공급하는 기능을 갖는다. 상기 신호 및 전력은 외부로부터 FPC(172)를 통하여 배선(165)에 입력되거나 IC(173)로부터 배선(165)에 입력된다.
도 8에는 COG 방식 또는 COF 방식 등으로 기판(151)에 IC(173)가 제공된 예를 나타내었다. IC(173)로서는 예를 들어 주사선 구동 회로 또는 신호선 구동 회로 등을 포함한 IC를 적용할 수 있다. 또한 표시 장치(100A) 및 표시 모듈에는 IC가 제공되지 않아도 된다. 또한 IC를 COF 방식 등으로 FPC에 실장하여도 좋다.
도 9는 표시 장치(100A)에서 FPC(172)를 포함한 영역의 일부, 회로(164)의 일부, 표시부(162)의 일부, 및 단부를 포함한 영역의 일부를 각각 절단한 경우의 단면의 일례를 나타낸 것이다.
도 9에 나타낸 표시 장치(100A)는 기판(151)과 기판(152) 사이에 트랜지스터(201), 트랜지스터(205), 트랜지스터(206), 발광 디바이스(190R), 수광 디바이스(110), 및 보호층(116) 등을 포함한다.
기판(152)과 보호층(116)은 접착층(142a) 및 접착층(142b)에 의하여 접착되어 있다. 발광 디바이스(190R) 및 수광 디바이스(110)의 밀봉에는 고체 밀봉 구조 또는 중공 밀봉 구조 등을 적용할 수 있다. 도 9에서는 기판(152), 테두리 형상의 접착층(142b), 및 기판(151)으로 둘러싸인 공간이 접착층(142a)으로 충전되어 있고, 고체 밀봉 구조가 적용되어 있다. 또한 테두리 형상의 접착층을 제공하지 않고, 기판(152)과 보호층(116)을 1종류의 접착층에 의하여 접합하여도 좋다. 또는 상기 공간이 불활성 가스(질소 또는 아르곤 등)로 충전되는, 중공 밀봉 구조를 적용하여도 좋다.
발광 디바이스(190R)는 절연층(214) 측으로부터 화소 전극(111R), 공통층(112), 적색의 광을 방출하는 발광층(113R), 공통층(114), 및 공통 전극(115)이 이 순서대로 적층된 적층 구조를 갖는다. 화소 전극(111R)은 절연층(214)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(206)에 포함되는 도전층(222b)에 접속되어 있다.
화소 전극(111R)의 단부는 격벽(216)으로 덮여 있다. 화소 전극(111R)은 가시광을 반사하는 재료를 포함하고, 공통 전극(115)은 가시광을 투과시키는 재료를 포함한다.
수광 디바이스(110)는 절연층(214) 측으로부터 화소 전극(111S), 공통층(112), 활성층(113S), 공통층(114), 및 공통 전극(115)이 이 순서대로 적층된 적층 구조를 갖는다. 화소 전극(111S)은 절연층(214)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(205)에 포함되는 도전층(222b)에 전기적으로 접속되어 있다. 화소 전극(111S)의 단부는 격벽(216)으로 덮여 있다. 화소 전극(111S)은 가시광을 반사하는 재료를 포함하고, 공통 전극(115)은 가시광을 투과시키는 재료를 포함한다.
발광 디바이스(190R)로부터 방출되는 광은 기판(152) 측에 방출된다. 또한 수광 디바이스(110)에는 기판(152) 및 접착층(142a)을 통하여 광이 입사한다. 기판(152)에는 가시광에 대한 투과성이 높은 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
화소 전극(111R) 및 화소 전극(111S)은 동일한 재료를 사용하여 동일한 공정으로 제작할 수 있다. 공통층(112), 공통층(114), 및 공통 전극(115)은 수광 디바이스(110)와 발광 디바이스(190R)의 양쪽에 사용된다. 수광 디바이스(110)와 발광 디바이스(190R)는 활성층(113S)과 발광층(113R)을 제외하고는 모두 공통된 구성을 가질 수 있다. 이에 의하여, 제작 공정을 크게 늘리지 않고 표시 장치(100A)에 수광 디바이스(110)를 내장시킬 수 있다.
격벽(216)은 화소 전극(111S)의 단부 및 화소 전극(111R)의 단부를 덮는다. 격벽(216) 위에는 발광층(113R)과 활성층(113S)이 서로 중첩된 영역(SR)이 존재한다.
수광 디바이스(110) 및 발광 디바이스(190R)를 덮는 보호층(116)을 제공함으로써, 수광 디바이스(110) 및 발광 디바이스(190R)에 물 등의 불순물이 들어가는 것을 억제하여, 수광 디바이스(110) 및 발광 디바이스(190R)의 신뢰성을 높일 수 있다.
트랜지스터(201), 트랜지스터(205), 및 트랜지스터(206)는 모두 기판(151) 위에 형성되어 있다. 이들 트랜지스터는 동일한 재료를 사용하여 동일한 공정으로 제작할 수 있다.
기판(151) 위에는 절연층(211), 절연층(213), 절연층(215), 및 절연층(214)이 이 순서대로 제공되어 있다. 절연층(211)은 그 일부가 각 트랜지스터의 게이트 절연층으로서 기능한다. 절연층(213)은 그 일부가 각 트랜지스터의 게이트 절연층으로서 기능한다. 절연층(215)은 트랜지스터를 덮어 제공된다. 절연층(214)은 트랜지스터를 덮어 제공되고, 평탄화층으로서의 기능을 갖는다. 또한 게이트 절연층의 개수 및 트랜지스터를 덮는 절연층의 개수는 한정되지 않고, 각각 하나이어도 좋고 2개 이상이어도 좋다.
트랜지스터를 덮는 절연층 중 적어도 하나에 물 및 수소 등의 불순물이 확산되기 어려운 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 절연층을 배리어층으로서 기능시킬 수 있다. 이러한 구성으로 함으로써, 외부로부터 트랜지스터로 불순물이 확산되는 것을 효과적으로 억제할 수 있어, 표시 장치의 신뢰성을 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, 및 질화 알루미늄막 등이 있다. 또한 산화 하프늄막, 산화 이트륨막, 산화 지르코늄막, 산화 갈륨막, 산화 탄탈럼막, 산화 마그네슘막, 산화 란타넘막, 산화 세륨막, 및 산화 네오디뮴막 등도 들 수 있다. 또한 상술한 절연막을 2개 이상 적층하여 사용하여도 좋다.
여기서, 유기 절연막은 무기 절연막보다 배리어성이 낮은 경우가 많다. 그러므로 유기 절연막은 표시 장치(100A)의 단부 근방에 개구를 갖는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 표시 장치(100A)의 단부로부터 유기 절연막을 통하여 불순물이 들어가는 것을 억제할 수 있다. 또는 유기 절연막의 단부가 표시 장치(100A)의 단부보다 내측에 위치하도록 유기 절연막을 형성하여, 표시 장치(100A)의 단부에서 유기 절연막이 노출되지 않도록 하여도 좋다.
평탄화층으로서 기능하는 절연층(214)에는 유기 절연막이 적합하다. 유기 절연막에 사용할 수 있는 재료로서는, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 에폭시 수지, 폴리아마이드 수지, 폴리이미드아마이드 수지, 실록세인 수지, 벤조사이클로뷰텐계 수지, 페놀 수지, 및 이들 수지의 전구체 등을 들 수 있다.
도 9에 나타낸 영역(228)에서는 절연층(214)에 개구가 형성되어 있다. 이에 의하여, 절연층(214)으로서 유기 절연막을 사용하는 경우에도 절연층(214)을 통하여 외부로부터 표시부(162)에 불순물이 들어가는 것을 억제할 수 있다. 따라서 표시 장치(100A)의 신뢰성을 높일 수 있다.
표시 장치(100A)의 단부 근방의 영역(228)에서, 절연층(214)의 개구를 통하여 절연층(215)과 보호층(116)이 서로 접하는 것이 바람직하다. 특히 절연층(215)에 포함되는 무기 절연막과 보호층(116)에 포함되는 무기 절연막이 서로 접하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 유기 절연막을 통하여 외부로부터 표시부(162)에 불순물이 들어가는 것을 억제할 수 있다. 따라서 표시 장치(100A)의 신뢰성을 높일 수 있다.
보호층(116)은 적어도 1층의 무기 절연막을 포함하는 것이 바람직하다. 보호층(116)은 단층 구조를 가져도 좋고, 2층 이상의 적층 구조를 가져도 좋다. 예를 들어 보호층(116)은 제 1 무기 절연막, 유기 절연막, 및 제 2 무기 절연막이 이 순서대로 적층된 3층 구조를 가져도 좋다.
트랜지스터(201), 트랜지스터(205), 및 트랜지스터(206)는 게이트로서 기능하는 도전층(221), 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(211), 소스 및 드레인으로서 기능하는 도전층(222a) 및 도전층(222b), 반도체층(231), 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(213), 그리고 게이트로서 기능하는 도전층(223)을 포함한다. 여기서는, 동일한 도전막을 가공하여 얻어지는 복수의 층을 같은 해치 패턴으로 표시하였다. 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 트랜지스터로 하여도 좋고, 보텀 게이트형 트랜지스터로 하여도 좋다. 또는 채널이 형성되는 반도체층의 상하에 게이트가 제공되어도 좋다.
트랜지스터(201), 트랜지스터(205), 및 트랜지스터(206)에는 채널이 형성되는 반도체층을 2개의 게이트로 끼우는 구성이 적용되어 있다. 2개의 게이트를 접속하고, 이들에 동일한 신호를 공급함으로써 트랜지스터를 구동하여도 좋다. 또는 2개의 게이트 중 한쪽에 문턱 전압을 제어하기 위한 전위를 공급하고, 다른 쪽에 구동을 위한 전위를 공급함으로써, 트랜지스터의 문턱 전압을 제어하여도 좋다.
트랜지스터에 사용하는 반도체 재료의 결정성에 대해서도 특별히 한정되지 않고, 비정질 반도체, 단결정 반도체, 단결정 이외의 결정성을 갖는 반도체(미결정 반도체, 다결정 반도체, 또는 일부에 결정 영역을 갖는 반도체) 중 어느 것을 사용하여도 좋다. 단결정 반도체 또는 결정성을 갖는 반도체를 사용하면, 트랜지스터 특성의 열화를 억제할 수 있기 때문에 바람직하다.
트랜지스터의 반도체층은 금속 산화물(산화물 반도체라고도 함)을 포함하는 것이 바람직하다. 즉 본 실시형태의 표시 장치에서는 금속 산화물을 채널 형성 영역에 사용한 트랜지스터(이하, OS 트랜지스터)를 사용하는 것이 바람직하다.
결정성을 갖는 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 포함한 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 동일한 기판 위에 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 트랜지스터보다 전계 효과 이동도가 매우 높다. 또한 OS 트랜지스터는 오프 상태에서의 소스와 드레인 사이의 누설 전류(이하, 오프 전류라고도 함)가 매우 낮기 때문에, 상기 트랜지스터에 직렬로 접속된 용량 소자에 축적된 전하는 장기간에 걸쳐 유지될 수 있다. 또한 OS 트랜지스터를 적용함으로써, 표시 장치의 소비 전력을 절감할 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 높이는 경우, 발광 디바이스에 흘리는 전류의 양을 크게 할 필요가 있다. 이를 위해서는, 화소 회로에 포함되어 있는 구동 트랜지스터의 소스와 드레인 사이의 전압을 높일 필요가 있다. OS 트랜지스터는 Si 트랜지스터보다 소스와 드레인 사이에서의 내압이 높기 때문에, OS 트랜지스터의 소스와 드레인 사이에는 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 높일 수 있다.
또한 트랜지스터가 포화 영역에서 동작하는 경우, OS 트랜지스터에서는 Si 트랜지스터에서보다 게이트와 소스 사이의 전압의 변화에 대한 소스와 드레인 사이의 전류의 변화를 작게 할 수 있다. 그러므로 화소 회로에 포함되는 구동 트랜지스터로서 OS 트랜지스터를 적용함으로써, 게이트와 소스 사이의 전압의 변화에 의하여 소스와 드레인 사이에 흐르는 전류를 정밀하게 결정할 수 있기 때문에, 발광 디바이스에 흐르는 전류의 양을 제어할 수 있다. 따라서 화소 회로에서의 계조 수를 늘릴 수 있다.
또한 트랜지스터가 포화 영역에서 동작하는 경우에 흐르는 전류의 포화 특성에 관하여, OS 트랜지스터는 소스와 드레인 사이의 전압이 서서히 높아진 경우에도 Si 트랜지스터보다 안정적인 전류(포화 전류)를 흘릴 수 있다. 그러므로 OS 트랜지스터를 구동 트랜지스터로서 사용함으로써, 예를 들어 EL 디바이스의 전류-전압 특성에 편차가 생긴 경우에도 발광 디바이스에 안정적인 전류를 흘릴 수 있다. 즉 OS 트랜지스터가 포화 영역에서 동작하는 경우, 소스와 드레인 사이의 전압을 높여도 소스와 드레인 사이의 전류는 거의 변화되지 않기 때문에, 발광 디바이스의 발광 휘도를 안정적으로 할 수 있다.
상술한 바와 같이, 화소 회로에 포함되는 구동 트랜지스터로서 OS 트랜지스터를 사용함으로써, 예를 들어 흑색 표시 부분이 밝게 표시되는 것을 억제하거나, 발광 휘도를 상승시키거나, 계조 수를 늘리거나, 발광 디바이스의 편차를 억제할 수 있다.
반도체층은 예를 들어 인듐과, M(M은 갈륨, 알루미늄, 실리콘, 붕소, 이트륨, 주석, 구리, 바나듐, 베릴륨, 타이타늄, 철, 니켈, 저마늄, 지르코늄, 몰리브데넘, 란타넘, 세륨, 네오디뮴, 하프늄, 탄탈럼, 텅스텐, 및 마그네슘 중에서 선택된 1종류 또는 복수 종류)과, 아연을 포함하는 것이 바람직하다. 특히 M은 알루미늄, 갈륨, 이트륨, 및 주석 중에서 선택된 1종류 또는 복수 종류인 것이 바람직하다.
특히 반도체층에 인듐(In), 갈륨(Ga), 및 아연(Zn)을 포함한 산화물(IGZO라고도 표기함)을 사용하는 것이 바람직하다. 또는 인듐, 주석, 및 아연을 포함한 산화물을 사용하는 것이 바람직하다. 또는 인듐, 갈륨, 주석, 및 아연을 포함한 산화물을 사용하는 것이 바람직하다. 또는 인듐(In), 알루미늄(Al), 및 아연(Zn)을 포함한 산화물(IAZO라고도 표기함)을 사용하는 것이 바람직하다. 또는 인듐(In), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 및 아연(Zn)을 포함한 산화물(IAGZO라고도 표기함)을 사용하는 것이 바람직하다.
반도체층이 In-M-Zn 산화물인 경우, 상기 In-M-Zn 산화물에서의 In의 원자수비는 M의 원자수비 이상인 것이 바람직하다. 이러한 In-M-Zn 산화물의 금속 원소의 원자수비로서는 In:M:Zn=1:1:1 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=1:1:1.2 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=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 포함한 것이다.
예를 들어 원자수비가 In:Ga:Zn=4:2:3 또는 그 근방의 조성이라고 기재된 경우, In을 4로 하였을 때, Ga이 1 이상 3 이하이고, Zn이 2 이상 4 이하인 경우를 포함한다. 또한 원자수비가 In:Ga:Zn=5:1:6 또는 그 근방의 조성이라고 기재된 경우, In을 5로 하였을 때, Ga이 0.1보다 크고 2 이하이고, Zn이 5 이상 7 이하인 경우를 포함한다. 또한 원자수비가 In:Ga:Zn=1:1:1 또는 그 근방의 조성이라고 기재된 경우, In을 1로 하였을 때, Ga이 0.1보다 크고 2 이하이고, Zn이 0.1보다 크고 2 이하인 경우를 포함한다.
회로(164)에 포함되는 트랜지스터와 표시부(162)에 포함되는 트랜지스터는 같은 구조를 가져도 좋고, 다른 구조를 가져도 좋다. 회로(164)에 포함되는 복수의 트랜지스터에는 하나의 구조를 채용하여도 좋고, 2종류 이상의 구조를 채용하여도 좋다. 마찬가지로, 표시부(162)에 포함되는 복수의 트랜지스터에는 하나의 구조를 채용하여도 좋고, 2종류 이상의 구조를 채용하여도 좋다.
표시부(162)에 포함되는 모든 트랜지스터를 OS 트랜지스터로 하여도 좋고, 표시부(162)에 포함되는 모든 트랜지스터를 Si 트랜지스터로 하여도 좋고, 표시부(162)에 포함되는 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 바람직한 예로서는, 배선들 사이의 도통, 비도통을 제어하기 위한 스위치로서 기능하는 트랜지스터 등으로서 OS 트랜지스터를 적용하고, 전류를 제어하는 트랜지스터 등으로서 LTPS 트랜지스터를 적용한다.
예를 들어 표시부(162)에 포함되는 트랜지스터 중 하나는 발광 디바이스에 흐르는 전류를 제어하기 위한 트랜지스터로서 기능하고, 구동 트랜지스터라고 부를 수도 있다. 구동 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽은 발광 디바이스의 화소 전극에 전기적으로 접속된다. 상기 구동 트랜지스터로서는 LTPS 트랜지스터를 사용하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 화소 회로에서 발광 디바이스에 흐르는 전류를 크게 할 수 있다.
한편, 표시부(162)에 포함되는 트랜지스터 중 다른 하나는 화소의 선택, 비선택을 제어하기 위한 스위치로서 기능하고, 선택 트랜지스터라고 부를 수도 있다. 선택 트랜지스터의 게이트는 게이트선에 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 한쪽은 소스선(신호선)에 전기적으로 접속된다. 선택 트랜지스터로서는 OS 트랜지스터를 적용하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 프레임 주파수를 매우 작게(예를 들어 1fps 이하) 하여도 화소의 계조를 유지할 수 있기 때문에, 정지 화상을 표시하는 경우에 드라이버를 정지함으로써, 소비 전력을 절감할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 높은 개구율과, 높은 정세도와, 높은 표시 품질과, 낮은 소비 전력을 모두 가질 수 있다.
기판(151)에서 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)에 전기적으로 접속되어 있다. 접속부(204)의 상면에서는, 화소 전극(111S)과 동일한 도전막을 가공하여 얻어진 도전층(166)이 노출되어 있다. 이에 의하여, 접속부(204)와 FPC(172)를 접속층(242)을 통하여 전기적으로 접속할 수 있다.
기판(152)의 외측에는 각종 광학 부재를 배치할 수 있다. 광학 부재로서는 편광판, 위상차판, 광 확산층(확산 필름 등), 반사 방지층, 및 집광 필름 등을 들 수 있다. 또한 기판(152)의 외측에는 먼지의 부착을 억제하는 대전 방지막, 오염이 부착되기 어렵게 하는 발수막, 사용에 따른 손상의 발생을 억제하는 하드 코트막, 충격 흡수층 등을 배치하여도 좋다.
기판(151) 및 기판(152)에는 각각 유리, 석영, 세라믹, 사파이어, 수지 등을 사용할 수 있다. 기판(151) 및 기판(152)에 가요성을 갖는 재료를 사용하면, 표시 장치의 가요성을 높이고, 플렉시블 디스플레이를 실현할 수 있다.
접착층에는, 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.
접속층(242)으로서는 이방성 도전 필름(ACF: Anisotropic Conductive Film), 이방성 도전 페이스트(ACP: Anisotropic Conductive Paste) 등을 사용할 수 있다.
본 실시형태의 표시 장치에 포함되는 발광 디바이스에는 톱 이미션형 구조, 보텀 이미션형 구조, 및 듀얼 이미션형 구조 중 어느 것을 적용하여도 좋다. 광을 추출하는 측의 전극으로서는, 가시광을 투과시키는 도전막을 사용한다. 또한 광을 추출하지 않는 측의 전극으로서는, 가시광을 반사하는 도전막을 사용하는 것이 바람직하다.
발광 디바이스는 적어도 발광층을 포함한다. 발광 디바이스는 발광층 이외의 층으로서, 정공 주입성이 높은 물질, 정공 수송성이 높은 물질(정공 수송성 재료), 정공 차단 재료, 전자 차단 재료, 전자 수송성이 높은 물질(전자 수송성 재료), 전자 주입성이 높은 물질, 또는 양극성 물질(전자 수송성 및 정공 수송성이 높은 물질) 등을 포함한 층을 더 포함하여도 좋다. 예를 들어 공통층(112)은 정공 주입층, 정공 수송층, 및 전자 차단층 중 적어도 하나를 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들어 공통층(114)은 정공 차단층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 포함하는 것이 바람직하다.
정공 주입층은 양극으로부터 정공 수송층에 정공을 주입하는 층이고, 정공 주입성이 높은 물질을 포함한다. 정공 주입성이 높은 물질로서는, 방향족 아민 화합물, 및 정공 수송성 재료와 억셉터성 재료(전자 수용성 재료)를 포함한 복합 재료 등을 들 수 있다.
정공 수송층은 정공 주입층에 의하여 양극으로부터 주입된 정공을 발광층으로 수송하는 층이다. 정공 수송층은 정공 수송성 재료를 포함한다. 정공 수송성 재료로서는 정공 이동도가 1×10-6cm2/Vs 이상인 물질이 바람직하다. 또한 전자 수송성보다 정공 수송성이 높은 물질이면, 이들 이외의 물질을 사용할 수도 있다. 정공 수송성 재료로서는 π전자 과잉형 헤테로 방향족 화합물(예를 들어 카바졸 유도체, 싸이오펜 유도체, 퓨란 유도체 등), 방향족 아민(방향족 아민 골격을 갖는 화합물) 등의 정공 수송성이 높은 물질이 바람직하다.
전자 수송층은 전자 주입층에 의하여 음극으로부터 주입된 전자를 발광층으로 수송하는 층이다. 전자 수송층은 전자 수송성 재료를 포함한다. 전자 수송성 재료로서는 전자 이동도가 1×10-6cm2/Vs 이상인 물질이 바람직하다. 또한 정공 수송성보다 전자 수송성이 높은 물질이면, 이들 이외의 물질을 사용할 수도 있다. 전자 수송성 재료로서는 퀴놀린 골격을 갖는 금속 착체, 벤조퀴놀린 골격을 갖는 금속 착체, 옥사졸 골격을 갖는 금속 착체, 싸이아졸 골격을 갖는 금속 착체 등 외에, 옥사다이아졸 유도체, 트라이아졸 유도체, 이미다졸 유도체, 옥사졸 유도체, 싸이아졸 유도체, 페난트롤린 유도체, 퀴놀린 리간드를 포함한 퀴놀린 유도체, 벤조퀴놀린 유도체, 퀴녹살린 유도체, 다이벤조퀴녹살린 유도체, 피리딘 유도체, 바이피리딘 유도체, 피리미딘 유도체, 그 외에 질소 함유 헤테로 방향족 화합물을 포함한 π전자 부족형 헤테로 방향족 화합물 등의 전자 수송성이 높은 물질을 사용할 수 있다.
전자 주입층은 음극으로부터 전자 수송층에 전자를 주입하는 층이고, 전자 주입성이 높은 물질을 포함한다. 전자 주입성이 높은 물질로서는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 이들의 화합물을 사용할 수 있다. 전자 주입성이 높은 물질로서는 전자 수송성 재료와 도너성 재료(전자 공여성 재료)를 포함한 복합 재료를 사용할 수도 있다.
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 등의 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 이들의 화합물을 사용할 수 있다. 또한 전자 주입층은 2개 이상의 층의 적층 구조를 가져도 좋다. 상기 적층 구조에서는, 예를 들어 제 1 층에 플루오린화 리튬을 사용하고, 제 2 층에 이터븀을 사용할 수 있다.
또는 전자 주입층에는 전자 수송성 재료를 사용하여도 좋다. 예를 들어 비공유 전자쌍을 갖고 전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 갖는 화합물을 전자 수송성 재료로서 사용할 수 있다. 구체적으로는, 피리딘 고리, 다이아진 고리(피리미딘 고리, 피라진 고리, 피리다진 고리), 트라이아진 고리 중 적어도 하나를 갖는 화합물을 사용할 수 있다.
또한 비공유 전자쌍을 갖는 유기 화합물의 LUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital)가 -3.6eV 이상 -2.3eV 이하인 것이 바람직하다. 또한 일반적으로 CV(사이클릭 볼타메트리), 광전자 분광법, 광 흡수 분광법, 역광전자 분광법 등에 의하여 유기 화합물의 HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital) 준위 및 LUMO 준위를 추정할 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',3d'-c]페나진(약칭: HATNA), 2,4,6-트리스[3'-(피리딘-3-일)바이페닐-3-일]-1,3,5-트라이아진(약칭: TmPPPyTz) 등을 비공유 전자쌍을 갖는 유기 화합물로서 사용할 수 있다. 또한 NBPhen은 BPhen보다 유리 전이 온도(Tg)가 높기 때문에, 내열성이 우수하다.
공통층(112), 발광층, 및 공통층(114)에는 저분자계 화합물 및 고분자계 화합물 중 어느 쪽이든 사용할 수 있고, 무기 화합물이 포함되어도 좋다. 공통층(112), 발광층, 및 공통층(114)을 구성하는 층은 각각 증착법(진공 증착법을 포함함), 전사법, 인쇄법, 잉크젯법, 도포법 등의 방법으로 형성할 수 있다.
발광층은 발광 물질을 포함하는 층이다. 발광층은 1종류 또는 복수 종류의 발광 물질을 포함할 수 있다. 발광 물질로서는 청색, 자색, 청자색, 녹색, 황록색, 황색, 주황색, 적색 등의 발광색을 나타내는 물질을 적절히 사용한다. 또한 발광 물질로서는 근적외광을 방출하는 물질을 사용할 수도 있다.
수광 디바이스는 한 쌍의 전극 사이에 적어도 광전 변환층으로서 기능하는 활성층을 포함한다. 본 명세서 등에서는 한 쌍의 전극 중 한쪽을 화소 전극이라고 기재하고, 다른 쪽을 공통 전극이라고 기재하는 경우가 있다.
수광 디바이스의 한 쌍의 전극 중 한쪽은 양극으로서 기능하고, 다른 쪽은 음극으로서 기능한다. 이하에서는, 화소 전극이 양극으로서 기능하고, 공통 전극이 음극으로서 기능하는 경우를 예로 들어 설명한다. 수광 디바이스는 화소 전극과 공통 전극 사이에 역바이어스를 인가하여 구동함으로써, 수광 디바이스에 입사하는 광을 검출하고, 전하를 발생시켜 전류로서 추출할 수 있다. 또는 화소 전극이 음극으로서 기능하고, 공통 전극이 양극으로서 기능하여도 좋다.
수광 디바이스에 포함되는 활성층은 반도체를 포함한다. 상기 반도체로서는 실리콘 등의 무기 반도체 및 유기 화합물을 포함한 유기 반도체를 들 수 있다. 본 실시형태에서는, 활성층에 포함되는 반도체로서 유기 반도체를 사용하는 예에 대하여 설명한다. 유기 반도체를 사용함으로써, 발광층과 활성층을 같은 방법(예를 들어 진공 증착법)으로 형성할 수 있기 때문에, 제조 장치를 공통화할 수 있어 바람직하다.
활성층에 포함되는 n형 반도체 재료로서는, 풀러렌(예를 들어 C60, C70 등), 풀러렌 유도체 등의 전자 수용성 유기 반도체 재료를 들 수 있다. 풀러렌은 축구공과 같은 형상을 갖고, 상기 형상은 에너지적으로 안정적이다. 풀러렌은 HOMO 준위 및 LUMO 준위 모두가 깊다(낮다). 풀러렌은 LUMO 준위가 깊기 때문에 전자 수용성(억셉터성)이 매우 높다. 일반적으로, 벤젠과 같이 평면에 π전자 공액(공명)이 확장되면, 전자 공여성(도너성)이 높아지지만, 풀러렌은 구체 형상을 갖기 때문에, π전자 공액이 크게 확장되어도 전자 수용성이 높아진다. 전자 수용성이 높으면, 전하 분리가 고속으로 효율적으로 일어나기 때문에, 수광 디바이스에 유익하다. C60, C70은 모두 가시광 영역에 넓은 흡수대를 갖고, 특히 C70은 C60보다 π전자 공액계가 크고, 장파장 영역에도 넓은 흡수대를 갖기 때문에 바람직하다. 이 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 갖는 금속 착체, 벤조퀴놀린 골격을 갖는 금속 착체, 옥사졸 골격을 갖는 금속 착체, 싸이아졸 골격을 갖는 금속 착체, 옥사다이아졸 유도체, 트라이아졸 유도체, 이미다졸 유도체, 옥사졸 유도체, 싸이아졸 유도체, 페난트롤린 유도체, 퀴놀린 유도체, 벤조퀴놀린 유도체, 퀴녹살린 유도체, 다이벤조퀴녹살린 유도체, 피리딘 유도체, 바이피리딘 유도체, 피리미딘 유도체, 나프탈렌 유도체, 안트라센 유도체, 쿠마린 유도체, 로다민 유도체, 트라이아진 유도체, 퀴논 유도체 등을 들 수 있다.
활성층에 포함되는 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 공여성 유기 반도체 재료를 들 수 있다.
또한 p형 반도체 재료로서는, 카바졸 유도체, 싸이오펜 유도체, 퓨란 유도체, 방향족 아민 골격을 갖는 화합물 등을 들 수 있다. 또한 p형 반도체 재료로서는, 나프탈렌 유도체, 안트라센 유도체, 피렌 유도체, 트라이페닐렌 유도체, 플루오렌 유도체, 피롤 유도체, 벤조퓨란 유도체, 벤조싸이오펜 유도체, 인돌 유도체, 다이벤조퓨란 유도체, 다이벤조싸이오펜 유도체, 인돌로카바졸 유도체, 포르피린 유도체, 프탈로사이아닌 유도체, 나프탈로사이아닌 유도체, 퀴나크리돈 유도체, 루브렌 유도체, 테트라센 유도체, 폴리페닐렌바이닐렌 유도체, 폴리파라페닐렌 유도체, 폴리플루오렌 유도체, 폴리바이닐카바졸 유도체, 폴리싸이오펜 유도체 등을 들 수 있다.
전자 공여성 유기 반도체 재료의 HOMO 준위는 전자 수용성 유기 반도체 재료의 HOMO 준위보다 얕은(높은) 것이 바람직하다. 전자 공여성 유기 반도체 재료의 LUMO 준위는 전자 수용성 유기 반도체 재료의 LUMO 준위보다 얕은(높은) 것이 바람직하다.
전자 수용성 유기 반도체 재료로서 구체 형상을 갖는 풀러렌을 사용하고, 전자 공여성 유기 반도체 재료로서 대략 평면 형상을 갖는 유기 반도체 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 형상이 비슷한 분자들은 응집하기 쉬운 경향이 있고, 같은 종류의 분자들이 응집하면, 분자 궤도의 에너지 준위가 서로 가깝기 때문에 캐리어 수송성을 높일 수 있다.
예를 들어 활성층은 n형 반도체와 p형 반도체를 공증착하여 형성되는 것이 바람직하다. 또는 활성층은 n형 반도체와 p형 반도체를 적층하여 형성되어도 좋다.
수광 디바이스는 활성층 이외에도, 정공 수송성이 높은 물질, 전자 수송성이 높은 물질, 또는 양극성 물질(전자 수송성 및 정공 수송성이 높은 물질) 등을 포함한 층을 더 포함하여도 좋다. 또한 상기에 한정되지 않고, 정공 주입성이 높은 물질, 정공 차단 재료, 전자 주입성이 높은 물질, 또는 전자 차단 재료 등을 포함한 층을 더 포함하여도 좋다.
수광 디바이스에는 저분자 화합물 및 고분자 화합물 중 어느 쪽이든 사용할 수 있고, 무기 화합물이 포함되어도 좋다. 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 포함하여도 좋다.
또한 활성층에 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 활성층에는 3종류 이상의 재료를 사용하여도 좋다. 예를 들어 흡수 파장 범위를 확대하는 목적으로 n형 반도체 재료와 p형 반도체 재료에 더하여 제 3 재료를 혼합하여도 좋다. 이때 제 3 재료는 저분자 화합물이어도 좋고 고분자 화합물이어도 좋다.
트랜지스터의 게이트, 소스, 및 드레인 외에, 표시 장치를 구성하는 각종 배선 및 전극 등의 도전층에 사용할 수 있는 재료로서는 알루미늄, 타이타늄, 크로뮴, 니켈, 구리, 이트륨, 지르코늄, 몰리브데넘, 은, 탄탈럼, 및 텅스텐 등의 금속, 그리고 상기 금속을 주성분으로서 포함한 합금 등을 들 수 있다. 이들 재료를 포함한 막을 단층으로 또는 적층 구조로 사용할 수 있다.
또한 광 투과성을 갖는 도전 재료로서는 산화 인듐, 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, 산화 아연, 갈륨을 포함한 산화 아연 등의 도전성 산화물 또는 그래핀을 사용할 수 있다. 또는 금, 은, 백금, 마그네슘, 니켈, 텅스텐, 크로뮴, 몰리브데넘, 철, 코발트, 구리, 팔라듐, 및 타이타늄 등의 금속 재료 및 상기 금속 재료를 포함한 합금 재료 중 하나 또는 복수를 사용할 수 있다. 또는 상기 금속 재료의 질화물(예를 들어 질화 타이타늄) 등을 사용하여도 좋다. 또한 금속 재료, 합금 재료(또는 이들의 질화물)를 사용하는 경우에는, 광 투과성을 가질 정도로 얇게 하는 것이 바람직하다. 또한 상기 재료의 적층막을 도전층으로서 사용할 수 있다. 예를 들어 은과 마그네슘의 합금과, 인듐 주석 산화물의 적층막 등을 사용하면, 도전성을 높일 수 있기 때문에 바람직하다. 이들은 표시 장치를 구성하는 각종 배선 및 전극 등의 도전층, 그리고 표시 디바이스에 포함되는 도전층(화소 전극 또는 공통 전극으로서 기능하는 도전층)에도 사용할 수 있다.
각 절연층에 사용할 수 있는 절연 재료로서는 예를 들어 아크릴 수지, 에폭시 수지 등의 수지, 산화 실리콘, 산화질화 실리콘, 질화산화 실리콘, 질화 실리콘, 산화 알루미늄 등의 무기 절연 재료가 있다.
<표시 장치(100B)>
도 10 및 도 11의 (A)는 표시 장치(100B)의 단면도이다. 표시 장치(100B)의 사시도는 표시 장치(100A)의 사시도(도 8)와 유사하다. 도 10에는 표시 장치(100B)에서 FPC(172)를 포함한 영역의 일부, 회로(164)의 일부, 및 표시부(162)의 일부를 각각 절단한 경우의 단면의 일례를 나타내었다. 도 11의 (A)에는 표시 장치(100B)에서 표시부(162)의 일부를 절단한 경우의 단면의 일례를 나타내었다. 도 10에는 표시부(162)에서 특히 수광 디바이스(110)와 적색의 광을 방출하는 발광 디바이스(190R)를 포함한 영역을 절단한 경우의 단면의 일례를 나타내었다. 도 11의 (A)에는 표시부(162)에서 특히 녹색의 광을 방출하는 발광 디바이스(190G)와 청색의 광을 방출하는 발광 디바이스(190B)를 포함한 영역을 절단한 경우의 단면의 일례를 나타내었다.
도 10 및 도 11의 (A)에 나타낸 표시 장치(100B)는 트랜지스터(203), 트랜지스터(207), 트랜지스터(208), 트랜지스터(209), 트랜지스터(210), 발광 디바이스(190R), 발광 디바이스(190G), 발광 디바이스(190B), 및 수광 디바이스(110) 등을 기판(153)과 기판(154) 사이에 포함한다. 또한 발광 디바이스(190R), 발광 디바이스(190G), 발광 디바이스(190B), 및 수광 디바이스(110) 위에 보호층을 제공하여도 좋다.
절연층(157)과 공통 전극(115)은 접착층(142)에 의하여 접착되어 있고, 표시 장치(100B)에는 고체 밀봉 구조가 적용되어 있다.
기판(153)과 절연층(212)은 접착층(155)에 의하여 접합되어 있다. 기판(154)과 절연층(157)은 접착층(156)에 의하여 접합되어 있다.
표시 장치(100B)의 제작 방법으로서는, 먼저 절연층(212), 각 트랜지스터, 수광 디바이스(110), 각 발광 디바이스 등이 제공된 제 1 제작 기판과, 절연층(157) 등이 제공된 제 2 제작 기판을 접착층(142)에 의하여 접합한다. 그리고 제 1 제작 기판을 박리하여 노출된 면에 기판(153)을 접합하고, 제 2 제작 기판을 박리하여 노출된 면에 기판(154)을 접합함으로써, 제 1 제작 기판 위 및 제 2 제작 기판 위에 형성된 각 구성 요소를 기판(153) 및 기판(154)으로 전치한다. 기판(153) 및 기판(154)은 각각 가요성을 갖는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 표시 장치(100B)의 가요성을 높일 수 있다.
기판(153) 및 기판(154)에는 각각 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), 폴리실록세인 수지, 사이클로올레핀 수지, 폴리스타이렌 수지, 폴리아마이드이미드 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리염화 바이닐 수지, 폴리염화 바이닐리덴 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 수지, ABS 수지, 셀룰로스 나노 섬유 등을 사용할 수 있다. 기판(153) 및 기판(154) 중 한쪽 또는 양쪽으로서 가요성을 가질 정도의 두께를 갖는 유리를 사용하여도 좋다.
본 실시형태의 표시 장치에 포함되는 기판으로서는, 광학 등방성이 높은 필름을 사용하여도 좋다. 광학 등방성이 높은 필름으로서는, 트라이아세틸셀룰로스(TAC, 셀룰로스트라이아세테이트라고도 함) 필름, 사이클로올레핀 폴리머(COP) 필름, 사이클로올레핀 공중합체(COC) 필름, 및 아크릴 필름 등을 들 수 있다.
절연층(212) 및 절연층(157)으로서는 각각 절연층(211), 절연층(213), 및 절연층(215)으로서 사용할 수 있는 무기 절연막을 사용할 수 있다.
발광 디바이스(190R)는 절연층(214b) 측으로부터 화소 전극(111R), 공통층(112), 발광층(113R), 공통층(114), 및 공통 전극(115)이 이 순서대로 적층된 적층 구조를 갖는다. 화소 전극(111R)은 절연층(214b)에 제공된 개구를 통하여 도전층(169R)에 접속되어 있다. 도전층(169R)은 절연층(214a)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(208)에 포함되는 도전층(222b)에 접속되어 있다. 도전층(222b)은 절연층(215)에 제공된 개구를 통하여 저저항 영역(231n)에 접속된다. 즉 화소 전극(111R)은 트랜지스터(208)에 전기적으로 접속되어 있다. 트랜지스터(208)는 발광 디바이스(190R)의 구동을 제어하는 기능을 갖는다.
마찬가지로, 발광 디바이스(190G)는 절연층(214b) 측으로부터 화소 전극(111G), 공통층(112), 발광층(113G), 공통층(114), 및 공통 전극(115)이 이 순서대로 적층된 적층 구조를 갖는다. 화소 전극(111G)은 도전층(169G) 및 트랜지스터(209)의 도전층(222b)을 통하여 트랜지스터(209)의 저저항 영역(231n)에 전기적으로 접속된다. 즉 화소 전극(111G)은 트랜지스터(209)에 전기적으로 접속되어 있다. 트랜지스터(209)는 발광 디바이스(190G)의 구동을 제어하는 기능을 갖는다.
그리고 발광 디바이스(190B)는 절연층(214b) 측으로부터 화소 전극(111B), 공통층(112), 발광층(113B), 공통층(114), 및 공통 전극(115)이 이 순서대로 적층된 적층 구조를 갖는다. 화소 전극(111B)은 도전층(169B) 및 트랜지스터(210)의 도전층(222b)을 통하여 트랜지스터(210)의 저저항 영역(231n)에 전기적으로 접속된다. 즉 화소 전극(111B)은 트랜지스터(210)에 전기적으로 접속되어 있다. 트랜지스터(210)는 발광 디바이스(190B)의 구동을 제어하는 기능을 갖는다.
수광 디바이스(110)는 절연층(214b) 측으로부터 화소 전극(111S), 공통층(112), 활성층(113S), 공통층(114), 및 공통 전극(115)이 이 순서대로 적층된 적층 구조를 갖는다. 화소 전극(111S)은 도전층(168) 및 트랜지스터(207)의 도전층(222b)을 통하여 트랜지스터(207)의 저저항 영역(231n)에 전기적으로 접속된다. 즉 화소 전극(111S)은 트랜지스터(207)에 전기적으로 접속되어 있다.
화소 전극(111S, 111R, 111G, 111B)의 단부는 격벽(216)으로 덮여 있다. 화소 전극(111S, 111R, 111G, 111B)은 가시광을 반사하는 재료를 포함하고, 공통 전극(115)은 가시광을 투과시키는 재료를 포함한다.
격벽(216) 위에는 발광층(113R)과 활성층(113S)이 서로 중첩된 영역(SR)이 존재한다. 도 11의 (A)에 나타낸 바와 같이, 격벽(216) 위에는 스페이서(219)가 제공되어 있다. 표시 장치의 제작 공정에서는, 스페이서(219)가 메탈 마스크와 직접 접하는 경우가 있다. 이 경우에는, 도 11의 (A)에 나타낸 바와 같이, 스페이서(219) 위에 발광층(113G) 및 발광층(113B)은 형성되지 않는다.
발광 디바이스(190R, 190G, 190B)로부터 방출되는 광은 기판(154) 측에 방출된다. 또한 수광 디바이스(110)에는 기판(154) 및 접착층(142)을 통하여 광이 입사한다. 기판(154)에는 가시광에 대한 투과성이 높은 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
화소 전극(111S, 111R, 111G, 111B)은 동일한 재료를 사용하여 동일한 공정으로 제작할 수 있다. 공통층(112), 공통층(114), 및 공통 전극(115)은 수광 디바이스(110) 및 발광 디바이스(190R, 190G, 190B)에서 공유된다. 수광 디바이스(110)와 각 색의 발광 디바이스는 활성층(113S)과 발광층을 제외하고는 모두 공통된 구성을 가질 수 있다. 이에 의하여, 제작 공정을 크게 늘리지 않고 표시 장치(100B)에 수광 디바이스(110)를 내장시킬 수 있다.
절연층(157)의 기판(153) 측의 면에는 차광층을 제공하여도 좋다. 차광층을 제공함으로써, 수광 디바이스(110)가 광을 검출하는 범위를 제어할 수 있다. 또한 차광층(158)을 포함함으로써, 대상물을 거치지 않고 발광 디바이스(190R, 190G, 190B)로부터 수광 디바이스(110)에 광이 입사하는 것을 억제할 수 있다. 따라서 노이즈가 적고 감도가 높은 센서를 실현할 수 있다.
기판(153)에서 기판(154)이 중첩되지 않은 영역에는 접속부(204)가 제공되어 있다. 접속부(204)에서는 배선(165)이 도전층(167), 도전층(166), 및 접속층(242)을 통하여 FPC(172)에 전기적으로 접속되어 있다. 도전층(167)은 도전층(168)과 동일한 도전막을 가공하여 얻을 수 있다. 접속부(204)의 상면에서는, 화소 전극(111S)과 동일한 도전막을 가공하여 얻어진 도전층(166)이 노출되어 있다. 이에 의하여, 접속부(204)와 FPC(172)를 접속층(242)을 통하여 전기적으로 접속할 수 있다.
트랜지스터(207), 트랜지스터(208), 트랜지스터(209), 및 트랜지스터(210)는 게이트로서 기능하는 도전층(221), 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(211), 채널 형성 영역(231i) 및 한 쌍의 저저항 영역(231n)을 포함한 반도체층, 한 쌍의 저저항 영역(231n) 중 한쪽에 접속되는 도전층(222a), 한 쌍의 저저항 영역(231n) 중 다른 쪽에 접속되는 도전층(222b), 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(225), 게이트로서 기능하는 도전층(223), 그리고 도전층(223)을 덮는 절연층(215)을 포함한다. 절연층(211)은 도전층(221)과 채널 형성 영역(231i) 사이에 위치한다. 절연층(225)은 도전층(223)과 채널 형성 영역(231i) 사이에 위치한다.
도전층(222a) 및 도전층(222b)은 각각 절연층(215)에 제공된 개구를 통하여 저저항 영역(231n)에 접속된다. 도전층(222a) 및 도전층(222b) 중 한쪽은 소스로서 기능하고, 다른 쪽은 드레인으로서 기능한다.
도 10에서는 절연층(225)은 반도체층(231)의 채널 형성 영역(231i)과 중첩되고, 저저항 영역(231n)과는 중첩되지 않는다. 예를 들어 도전층(223)을 마스크로서 사용하여 절연층(225)을 가공함으로써, 도 10에 나타낸 구조를 제작할 수 있다. 도 10에서는 절연층(225) 및 도전층(223)을 덮어 절연층(215)이 제공되고, 절연층(215)의 개구를 통하여 도전층(222a) 및 도전층(222b)이 각각 저저항 영역(231n)에 접속되어 있다. 또한 트랜지스터를 덮는 보호층(116)을 제공하여도 좋다.
한편, 도 11의 (B)에는, 절연층(225)이 반도체층의 상면 및 측면을 덮는 트랜지스터(202)의 예를 나타내었다. 도전층(222a) 및 도전층(222b)은 각각 절연층(225) 및 절연층(215)에 제공된 개구를 통하여 저저항 영역(231n)에 접속된다.
상술한 바와 같이, 본 실시형태의 표시 장치는 표시부에 수광 디바이스와 발광 디바이스를 포함하고, 표시부는 화상을 표시하는 기능과 광을 검출하는 기능의 양쪽을 갖는다. 이에 의하여, 표시부의 외부 또는 표시 장치의 외부에 센서를 제공하는 경우보다 전자 기기의 크기 및 중량을 감소시킬 수 있다. 또한 표시부의 외부 또는 표시 장치의 외부에 제공하는 센서와 조합함으로써 더 많은 기능을 갖는 전자 기기를 실현할 수도 있다.
수광 디바이스는 한 쌍의 전극 사이에 제공되는 층들 중 적어도 하나를 발광 디바이스(EL 디바이스)와 공유할 수 있다. 예를 들어 수광 디바이스는 활성층 이외의 모든 층을 발광 디바이스(EL 디바이스)와 공유할 수도 있다. 즉 발광 디바이스의 제작 공정에 활성층의 성막 공정을 추가하는 것만으로 발광 디바이스와 수광 디바이스를 동일한 기판 위에 형성할 수 있다. 또한 수광 디바이스와 발광 디바이스에서는, 화소 전극과 공통 전극을 각각 동일한 재료를 사용하여 동일한 공정으로 형성할 수 있다. 또한 수광 디바이스에 전기적으로 접속되는 회로와 발광 디바이스에 전기적으로 접속되는 회로를 동일한 재료를 사용하여 동일한 공정으로 제작함으로써 표시 장치의 제작 공정을 간략화할 수 있다. 이러한 식으로, 복잡한 공정을 거치지 않아도 수광 디바이스가 내장되고 편의성이 높은 표시 장치를 제작할 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다. 또한 본 명세서에서 하나의 실시형태에 복수의 구성예가 제시되는 경우에는, 구성예를 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 대하여 도 12의 (A) 및 (B)를 사용하여 설명한다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 수광 디바이스를 포함한 제 1 화소 회로와 발광 디바이스를 포함한 제 2 화소 회로를 포함한다. 제 1 화소 회로와 제 2 화소 회로는 각각 매트릭스로 배치된다.
도 12의 (A)는 수광 디바이스를 포함한 제 1 화소 회로의 일례를 나타낸 것이고, 도 12의 (B)는 발광 디바이스를 포함한 제 2 화소 회로의 일례를 나타낸 것이다.
도 12의 (A)에 나타낸 화소 회로(PIX1)는 수광 디바이스(PD), 트랜지스터(M1), 트랜지스터(M2), 트랜지스터(M3), 트랜지스터(M4), 및 용량 소자(C1)를 포함한다. 여기서는 수광 디바이스(PD)로서 포토다이오드를 사용한 예를 나타내었다.
수광 디바이스(PD)는 캐소드가 배선(V1)에 전기적으로 접속되고, 애노드가 트랜지스터(M1)의 소스 및 드레인 중 한쪽에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M1)는 게이트가 배선(TX)에 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 용량 소자(C1)의 한쪽 전극, 트랜지스터(M2)의 소스 및 드레인 중 한쪽, 그리고 트랜지스터(M3)의 게이트에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M2)는 게이트가 배선(RES)에 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 배선(V2)에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M3)는 소스 및 드레인 중 한쪽이 배선(V3)에 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 트랜지스터(M4)의 소스 및 드레인 중 한쪽에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M4)는 게이트가 배선(SE)에 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 배선(OUT1)에 전기적으로 접속된다.
배선(V1), 배선(V2), 및 배선(V3)에는 각각 정전위가 공급된다. 수광 디바이스(PD)를 역바이어스로 구동시키는 경우에는, 배선(V2)에 배선(V1)의 전위보다 낮은 전위를 공급한다. 트랜지스터(M2)는 배선(RES)에 공급되는 신호에 의하여 제어되고, 트랜지스터(M3)의 게이트에 접속되는 노드의 전위를 배선(V2)에 공급되는 전위로 리셋하는 기능을 갖는다. 트랜지스터(M1)는 배선(TX)에 공급되는 신호에 의하여 제어되고, 수광 디바이스(PD)에 흐르는 전류에 따라 상기 노드의 전위가 변화되는 타이밍을 제어하는 기능을 갖는다. 트랜지스터(M3)는 상기 노드의 전위에 따른 출력을 수행하는 증폭 트랜지스터로서 기능한다. 트랜지스터(M4)는 배선(SE)에 공급되는 신호에 의하여 제어되고, 상기 노드의 전위에 따른 출력을 배선(OUT1)에 접속되는 외부 회로에 의하여 판독하기 위한 선택 트랜지스터로서 기능한다.
도 12의 (B)에 나타낸 화소 회로(PIX2)는 발광 디바이스(EL), 트랜지스터(M5), 트랜지스터(M6), 트랜지스터(M7), 및 용량 소자(C2)를 포함한다. 여기서는 발광 디바이스(EL)로서 발광 다이오드를 사용한 예를 나타내었다. 특히 발광 디바이스(EL)로서는 유기 EL 디바이스를 사용하는 것이 바람직하다.
트랜지스터(M5)는 게이트가 배선(VG)에 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 한쪽이 배선(VS)에 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 용량 소자(C2)의 한쪽 전극 및 트랜지스터(M6)의 게이트에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M6)의 소스 및 드레인 중 한쪽은 배선(V4)에 전기적으로 접속되고, 다른 쪽은 발광 디바이스(EL)의 애노드, 그리고 트랜지스터(M7)의 소스 및 드레인 중 한쪽에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M7)는 게이트가 배선(MS)에 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 배선(OUT2)에 전기적으로 접속된다. 발광 디바이스(EL)의 캐소드는 배선(V5)에 전기적으로 접속된다.
배선(V4) 및 배선(V5)에는 각각 정전위가 공급된다. 발광 디바이스(EL)의 애노드 측을 고전위로 하고, 캐소드 측을 애노드 측보다 저전위로 할 수 있다. 트랜지스터(M5)는 배선(VG)에 공급되는 신호에 의하여 제어되고, 화소 회로(PIX2)의 선택 상태를 제어하기 위한 선택 트랜지스터로서 기능한다. 또한 트랜지스터(M6)는 게이트에 공급되는 전위에 따라 발광 디바이스(EL)에 흐르는 전류를 제어하는 구동 트랜지스터로서 기능한다. 트랜지스터(M5)가 도통 상태일 때, 배선(VS)에 공급되는 전위가 트랜지스터(M6)의 게이트에 공급되고, 그 전위에 따라 발광 디바이스(EL)의 발광 휘도를 제어할 수 있다. 트랜지스터(M7)는 배선(MS)에 공급되는 신호에 의하여 제어되고, 트랜지스터(M6)와 발광 디바이스(EL) 사이의 전위를, 배선(OUT2)을 통하여 외부에 출력하는 기능을 갖는다.
여기서, 화소 회로(PIX1)에 포함되는 트랜지스터(M1), 트랜지스터(M2), 트랜지스터(M3), 및 트랜지스터(M4), 그리고 화소 회로(PIX2)에 포함되는 트랜지스터(M5), 트랜지스터(M6), 및 트랜지스터(M7)에는 각각 채널이 형성되는 반도체층에 금속 산화물(산화물 반도체)을 사용한 트랜지스터를 적용하는 것이 바람직하다.
실리콘보다 밴드 갭이 넓고 캐리어 밀도가 낮은 금속 산화물을 사용한 트랜지스터는 매우 낮은 오프 전류를 실현할 수 있다. 오프 전류가 낮은 경우, 트랜지스터에 직렬로 접속된 용량 소자에 축적된 전하가 장기간에 걸쳐 유지될 수 있다. 따라서 특히 용량 소자(C1) 또는 용량 소자(C2)에 직렬로 접속되는 트랜지스터(M1), 트랜지스터(M2), 및 트랜지스터(M5)로서는 산화물 반도체가 적용된 트랜지스터를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 이들 이외의 트랜지스터로서도 산화물 반도체를 적용한 트랜지스터를 사용함으로써, 제작 비용을 절감할 수 있다.
또한 트랜지스터(M1) 내지 트랜지스터(M7)로서 채널이 형성되는 반도체에 실리콘을 적용한 트랜지스터를 사용할 수도 있다. 특히 단결정 실리콘 또는 다결정 실리콘 등의 결정성이 높은 실리콘을 사용함으로써, 높은 전계 효과 이동도를 실현할 수 있고, 더 고속으로 동작할 수 있어 바람직하다.
또한 트랜지스터(M1) 내지 트랜지스터(M7) 중 하나 이상으로서 산화물 반도체를 적용한 트랜지스터를 사용하고, 이들 이외의 트랜지스터로서 실리콘을 적용한 트랜지스터를 사용하여도 좋다.
또한 도 12의 (A), (B)에서는 트랜지스터를 n채널형 트랜지스터로서 표기하였지만, p채널형 트랜지스터를 사용할 수도 있다.
화소 회로(PIX1)에 포함되는 트랜지스터와 화소 회로(PIX2)에 포함되는 트랜지스터는 동일한 기판 위에 나란히 형성되는 것이 바람직하다. 특히 화소 회로(PIX1)에 포함되는 트랜지스터와 화소 회로(PIX2)에 포함되는 트랜지스터를 하나의 영역 내에 혼재시켜 주기적으로 배열하는 것이 바람직하다.
또한 수광 디바이스(PD) 또는 발광 디바이스(EL)와 중첩되는 위치에 트랜지스터 및 용량 소자 중 한쪽 또는 양쪽을 포함한 층을 하나 또는 복수로 제공하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 각 화소 회로의 실효적인 점유 면적을 작게 할 수 있고, 고정세의 수광부 또는 표시부를 실현할 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 전자 기기에 대하여 도 13의 (A) 내지 도 16의 (G)를 사용하여 설명한다.
본 실시형태의 전자 기기는 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 포함한다. 예를 들어 전자 기기의 표시부에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다. 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 광을 검출하는 기능을 갖기 때문에, 표시부에서 생체 인증을 수행하거나 터치 동작(접촉 또는 근접)을 검출할 수 있다. 따라서 전자 기기의 기능성 및 편의성 등을 높일 수 있다.
전자 기기로서는, 예를 들어 텔레비전 장치, 데스크톱형 또는 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 컴퓨터용 등의 모니터, 디지털 사이니지, 파친코기 등의 대형 게임기 등 비교적 큰 화면을 갖는 전자 기기 외에, 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라, 디지털 액자, 휴대 전화기, 휴대용 게임기, 휴대 정보 단말기, 음향 재생 장치 등이 있다.
본 실시형태의 전자 기기는 센서(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 광, 액체, 자기, 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도(硬度), 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새, 또는 적외선을 측정하는 기능을 갖는 것)를 포함하여도 좋다.
본 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 저장된 프로그램 또는 데이터를 판독하는 기능 등을 가질 수 있다.
도 13의 (A)에 나타낸 전자 기기(6500)는 스마트폰으로서 사용할 수 있는 휴대 정보 단말기이다.
전자 기기(6500)는 하우징(6501), 표시부(6502), 전원 버튼(6503), 버튼(6504), 스피커(6505), 마이크로폰(6506), 카메라(6507), 및 광원(6508) 등을 포함한다. 표시부(6502)는 터치 패널 기능을 갖는다.
표시부(6502)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 13의 (B)는 하우징(6501)의 마이크로폰(6506) 측의 단부를 포함한 단면 개략도이다.
하우징(6501)의 표시면 측에는 광 투과성을 갖는 보호 부재(6510)가 제공되고, 하우징(6501)과 보호 부재(6510)로 둘러싸인 공간 내에 표시 패널(6511), 광학 부재(6512), 터치 센서 패널(6513), 인쇄 기판(6517), 배터리(6518) 등이 배치되어 있다.
보호 부재(6510)에는 표시 패널(6511), 광학 부재(6512), 및 터치 센서 패널(6513)이 접착층(도시하지 않았음)에 의하여 고정되어 있다.
표시부(6502)보다 외측의 영역에서 표시 패널(6511)의 일부가 접혀 있고, 이 접힌 부분에 FPC(6515)가 접속되어 있다. FPC(6515)에는 IC(6516)가 실장되어 있다. FPC(6515)는 인쇄 기판(6517)에 제공된 단자에 접속되어 있다.
표시 패널(6511)에는 본 발명의 일 형태의 플렉시블 디스플레이를 적용할 수 있다. 그러므로 매우 가벼운 전자 기기를 실현할 수 있다. 또한 표시 패널(6511)이 매우 얇기 때문에, 전자 기기의 두께를 억제하면서 대용량 배터리(6518)를 탑재할 수도 있다. 또한 표시 패널(6511)의 일부를 접어 화소부의 이면 측에 FPC(6515)와의 접속부를 배치함으로써, 슬림 베젤의 전자 기기를 실현할 수 있다.
도 14의 (A)에 텔레비전 장치의 일례를 나타내었다. 텔레비전 장치(7100)에서는, 하우징(7101)에 표시부(7000)가 포함되어 있다. 여기서는, 스탠드(7103)에 의하여 하우징(7101)을 지지한 구성을 나타내었다.
표시부(7000)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 14의 (A)에 나타낸 텔레비전 장치(7100)의 조작은 하우징(7101)이 갖는 조작 스위치 및 별체의 리모트 컨트롤러(7111)에 의하여 수행할 수 있다. 또는 표시부(7000)에 터치 센서를 포함하여도 좋고, 손가락 등으로 표시부(7000)를 터치함으로써 텔레비전 장치(7100)를 조작하여도 좋다. 리모트 컨트롤러(7111)는 상기 리모트 컨트롤러(7111)로부터 출력되는 정보를 표시하는 표시부를 가져도 좋다. 리모트 컨트롤러(7111)가 갖는 조작 키 또는 터치 패널에 의하여 채널 및 음량을 조작할 수 있고, 표시부(7000)에 표시되는 영상을 조작할 수 있다.
또한 텔레비전 장치(7100)는 수신기 및 모뎀 등을 포함한다. 수신기에 의하여 일반적인 텔레비전 방송을 수신할 수 있다. 또한 모뎀을 통하여 유선 또는 무선으로 통신 네트워크에 접속함으로써, 한 방향(송신자로부터 수신자) 또는 쌍방향(송신자와 수신자 사이, 또는 수신자끼리 등)의 정보 통신을 수행할 수도 있다.
도 14의 (B)에 노트북형 퍼스널 컴퓨터의 일례를 나타내었다. 노트북형 퍼스널 컴퓨터(7200)는 하우징(7211), 키보드(7212), 포인팅 디바이스(7213), 외부 접속 포트(7214) 등을 포함한다. 하우징(7211)에 표시부(7000)가 포함되어 있다.
표시부(7000)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 14의 (C), (D)에 디지털 사이니지의 일례를 나타내었다.
도 14의 (C)에 나타낸 디지털 사이니지(7300)는 하우징(7301), 표시부(7000), 및 스피커(7303) 등을 포함한다. 또한 LED 램프, 조작 키(전원 스위치 또는 조작 스위치를 포함함), 접속 단자, 각종 센서, 마이크로폰 등을 포함할 수 있다.
도 14의 (D)는 원기둥 모양의 기둥(7401)에 장착된 디지털 사이니지(7400)를 나타낸 것이다. 디지털 사이니지(7400)는 기둥(7401)의 곡면을 따라 제공된 표시부(7000)를 포함한다.
도 14의 (C), (D)에서는, 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 쉽기 때문에, 예를 들어 광고의 홍보 효과를 높일 수 있다.
표시부(7000)에 터치 패널을 적용함으로써, 표시부(7000)에 화상 또는 동영상을 표시할 뿐만 아니라, 사용자가 직관적으로 조작할 수도 있어 바람직하다. 또한 노선 정보 또는 교통 정보 등의 정보를 제공하기 위한 용도로 사용하는 경우에는, 직관적인 조작에 의하여 사용성을 높일 수 있다.
또한 도 14의 (C), (D)에 나타낸 바와 같이, 디지털 사이니지(7300) 또는 디지털 사이니지(7400)는 사용자가 소유하는 스마트폰 등의 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)와 무선 통신에 의하여 연계 가능한 것이 바람직하다. 예를 들어 표시부(7000)에 표시되는 광고의 정보를 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)의 화면에 표시할 수 있다. 또한 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)를 조작함으로써, 표시부(7000)의 표시를 전환할 수 있다.
또한 디지털 사이니지(7300) 또는 디지털 사이니지(7400)에 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)의 화면을 조작 수단(컨트롤러)으로서 사용한 게임을 실행시킬 수도 있다. 이에 의하여, 불특정 다수의 사용자가 동시에 게임에 참가하여 즐길 수 있다.
도 15의 (A)에 나타낸 퍼스널 컴퓨터(2800)는 하우징(2801), 하우징(2802), 표시부(2803), 키보드(2804), 및 포인팅 디바이스(2805) 등을 포함한다. 하우징(2801)의 내측에 이차 전지(2807)를 포함하고, 하우징(2802)의 내측에 이차 전지(2806)를 포함한다. 표시부(2803)는 본 발명의 일 형태의 표시 장치가 적용되어 있고, 터치 패널 기능을 갖는다. 도 15의 (B)에 나타낸 바와 같이, 퍼스널 컴퓨터(2800)는 하우징(2801)과 하우징(2802)을 분리하고, 하우징(2802)만을 태블릿 단말기로서 사용할 수 있다.
도 15의 (C)에 나타낸 퍼스널 컴퓨터의 변형예에서는 표시부(2803)에 플렉시블 디스플레이가 적용되어 있다. 외장체에 가요성을 갖는 필름을 사용함으로써, 이차 전지(2806)를 휠 수 있는 이차 전지로 할 수 있다. 이에 의하여, 도 15의 (C)에 나타낸 바와 같이, 하우징(2802), 표시부(2803), 및 이차 전지(2806)를 접은 상태로 사용할 수 있다. 이때 도 15의 (C)에 나타낸 바와 같이, 표시부(2803)의 일부를 키보드로서 사용할 수도 있다.
또한 도 15의 (D)에 나타낸 바와 같이 표시부(2803)가 안쪽에 위치하도록 하우징(2802)을 접거나, 도 15의 (E)에 나타낸 바와 같이 표시부(2803)가 바깥쪽에 위치하도록 하우징(2802)을 접을 수도 있다.
도 16의 (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 측정하는 기능을 갖는 것), 마이크로폰(9008) 등을 포함한다.
도 16의 (A) 내지 (G)에서는, 표시부(9001)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 16의 (A) 내지 (G)에 나타낸 전자 기기는 다양한 기능을 갖는다. 예를 들어 다양한 정보(정지 화상, 동영상, 텍스트 화상 등)를 표시부에 표시하는 기능, 터치 패널 기능, 달력, 날짜, 또는 시각 등을 표시하는 기능, 다양한 소프트웨어(프로그램)에 의하여 처리를 제어하는 기능, 무선 통신 기능, 기록 매체에 저장된 프로그램 또는 데이터를 판독하여 처리하는 기능 등을 가질 수 있다. 또한 전자 기기의 기능은 이들에 한정되지 않고, 다양한 기능을 가질 수 있다. 전자 기기는 복수의 표시부를 가져도 좋다. 또한 전자 기기는 카메라 등이 제공되고, 정지 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 16의 (A) 내지 (G)에 나타낸 전자 기기의 자세한 사항에 대하여 이하에서 설명한다.
도 16의 (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 16의 (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 및 SNS 등의 제목, 송신자명, 일시, 시각, 배터리의 잔량, 전파 강도 등이 있다. 또는 정보(9051)가 표시되는 위치에는 아이콘(9050) 등을 표시하여도 좋다.
도 16의 (B)는 휴대 정보 단말기(9102)를 나타낸 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9102)는 표시부(9001)의 3면 이상에 정보를 표시하는 기능을 갖는다. 여기서는 정보(9052), 정보(9053), 정보(9054)가 각각 다른 면에 표시되어 있는 예를 나타내었다. 예를 들어 사용자는 옷의 가슴 포켓에 휴대 정보 단말기(9102)를 수납한 상태에서, 휴대 정보 단말기(9102) 위쪽에서 볼 수 있는 위치에 표시된 정보(9053)를 확인할 수도 있다. 사용자는 휴대 정보 단말기(9102)를 포켓에서 꺼내지 않고 표시를 확인하고, 예를 들어 전화를 받을지 여부를 판단할 수 있다.
도 16의 (C)는 차량의 핸들을 나타낸 사시도이다. 핸들(41)은 림(42), 허브(43), 스포크(44), 및 샤프트(45) 등을 포함한다. 허브(43)의 표면에는 표시부(20)가 제공되어 있다. 3개의 스포크(44) 중 아래쪽에 위치하는 스포크(44)에 수발광부(20b)가 제공되고, 왼쪽에 위치하는 스포크(44)에 복수의 수발광부(20c)가 제공되고, 오른쪽에 위치하는 스포크(44)에 복수의 수발광부(20d)가 제공되어 있다. 손(35)의 손가락을 수발광부(20b)에 가까이 댐으로써, 운전자의 지문의 정보를 취득하고, 이 정보를 사용하여 인증을 수행할 수 있다. 또한 수발광부(20c) 및 수발광부(20d) 등을 터치함으로써, 차량에 포함되는 내비게이션 시스템, 오디오 시스템, 및 전화 시스템 등을 조작할 수 있다. 또한 룸 미러의 조정, 사이드 미러의 조정, 차내 조명의 온/오프 조작 및 휘도 조정, 그리고 창문의 개폐 조작 등 다양한 조작이 가능하다.
도 16의 (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)가, 예를 들어 무선 통신이 가능한 헤드셋과 상호 통신함으로써, 핸즈프리로 통화를 할 수도 있다. 또한 휴대 정보 단말기(9200)는 접속 단자(9006)에 의하여 다른 정보 단말기와 상호로 데이터를 주고받거나 충전을 할 수도 있다. 또한 충전 동작은 무선 급전에 의하여 수행하여도 좋다.
도 16의 (E) 내지 (G)는 접을 수 있는 휴대 정보 단말기(9201)를 나타낸 사시도이다. 또한 도 16의 (E)는 펼친 상태의 휴대 정보 단말기(9201)를 나타낸 사시도이고, 도 16의 (G)는 접은 상태의 휴대 정보 단말기(9201)를 나타낸 사시도이고, 도 16의 (F)는 도 16의 (E) 및 (G)에 나타낸 상태 중 한쪽으로부터 다른 쪽으로 변화되는 도중의 상태의 휴대 정보 단말기(9201)를 나타낸 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9201)는 접은 상태에서는 휴대성이 뛰어나고, 펼친 상태에서는 이음매가 없고 넓은 표시 영역을 가지므로 표시의 일람성(一覽性)이 뛰어나다. 휴대 정보 단말기(9201)의 표시부(9001)는 힌지(9055)에 의하여 연결된 3개의 하우징(9000)으로 지지되어 있다. 예를 들어 표시부(9001)는 곡률 반경 0.1mm 이상 150mm 이하로 구부릴 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태 및 실시예와 적절히 조합할 수 있다.
GB: 영역, GR: 영역, MS: 배선, PD: 수광 디바이스, RES: 배선, SB: 영역, SE: 배선, SR: 영역, TX: 배선, VG: 배선, VS: 배선, 10A: 표시 장치, 10B: 표시 장치, 20b: 수발광부, 20c: 수발광부, 20d: 수발광부, 20: 표시부, 21B: 광, 21G: 광, 21R: 광, 22: 광, 35: 손, 41: 핸들, 42B: 트랜지스터, 42G: 트랜지스터, 42R: 트랜지스터, 42S: 트랜지스터, 42: 림, 43: 허브, 44: 스포크, 45: 샤프트, 50A: 표시 장치, 50B: 표시 장치, 51: 기판, 52: 손가락, 53: 층, 55: 층, 57: 층, 59: 기판, 100A: 표시 장치, 100B: 표시 장치, 105: 절연층, 109a: 화소, 109b: 화소, 110: 수광 디바이스, 111B: 화소 전극, 111C: 도전층, 111G: 화소 전극, 111R: 화소 전극, 111S: 화소 전극, 112R: 기능층, 112S: 기능층, 112: 공통층, 113B: 발광층, 113G: 발광층, 113R: 발광층, 113S: 활성층, 114R: 기능층, 114S: 기능층, 114: 공통층, 115: 공통 전극, 116: 보호층, 142a: 접착층, 142b: 접착층, 142: 접착층, 151B: FMM, 151G: FMM, 151R: FMM, 151S: FMM, 151: 기판, 152: 기판, 153: 기판, 154: 기판, 155: 접착층, 156: 접착층, 157: 절연층, 158: 차광층, 162: 표시부, 164: 회로, 165: 배선, 166: 도전층, 167: 도전층, 168: 도전층, 169B: 도전층, 169G: 도전층, 169R: 도전층, 172: FPC, 173: IC, 190B: 발광 디바이스, 190G: 발광 디바이스, 190R: 발광 디바이스, 201: 트랜지스터, 202: 트랜지스터, 203: 트랜지스터, 204: 접속부, 205: 트랜지스터, 206: 트랜지스터, 207: 트랜지스터, 208: 트랜지스터, 209: 트랜지스터, 210: 트랜지스터, 211: 절연층, 212: 절연층, 213: 절연층, 214a: 절연층, 214b: 절연층, 214: 절연층, 215: 절연층, 216: 격벽, 219: 스페이서, 220: 손가락, 221: 도전층, 222a: 도전층, 222b: 도전층, 222: 지문, 223: 도전층, 224: 접촉부, 225: 절연층, 226: 촬상 범위, 228: 영역, 231i: 채널 형성 영역, 231n: 저저항 영역, 231: 반도체층, 242: 접속층, 2800: 퍼스널 컴퓨터, 2801: 하우징, 2802: 하우징, 2803: 표시부, 2804: 키보드, 2805: 포인팅 디바이스, 2806: 이차 전지, 2807: 이차 전지, 6500: 전자 기기, 6501: 하우징, 6502: 표시부, 6503: 전원 버튼, 6504: 버튼, 6505: 스피커, 6506: 마이크로폰, 6507: 카메라, 6508: 광원, 6510: 보호 부재, 6511: 표시 패널, 6512: 광학 부재, 6513: 터치 센서 패널, 6515: FPC, 6516: IC, 6517: 인쇄 기판, 6518: 배터리, 7000: 표시부, 7100: 텔레비전 장치, 7101: 하우징, 7103: 스탠드, 7111: 리모트 컨트롤러, 7200: 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 7211: 하우징, 7212: 키보드, 7213: 포인팅 디바이스, 7214: 외부 접속 포트, 7300: 디지털 사이니지, 7301: 하우징, 7303: 스피커, 7311: 정보 단말기, 7400: 디지털 사이니지, 7401: 기둥, 7411: 정보 단말기, 9000: 하우징, 9001: 표시부, 9003: 스피커, 9005: 조작 키, 9006: 접속 단자, 9007: 센서, 9008: 마이크로폰, 9050: 아이콘, 9051: 정보, 9052: 정보, 9053: 정보, 9054: 정보, 9055: 힌지, 9101: 휴대 정보 단말기, 9102: 휴대 정보 단말기, 9200: 휴대 정보 단말기, 9201: 휴대 정보 단말기

Claims (8)

  1. 표시 장치로서,
    수광 디바이스와 발광 디바이스를 포함하고,
    상기 수광 디바이스는 제 1 전극과, 상기 제 1 전극 위의 활성층과, 상기 활성층 위의 제 2 전극을 포함하고,
    상기 발광 디바이스는 제 3 전극과, 상기 제 3 전극 위의 발광층과, 상기 발광층 위의 상기 제 2 전극을 포함하고,
    상면에서 보았을 때 상기 제 1 전극의 외측 및 상기 제 3 전극의 외측에서 상기 활성층과 상기 발광층은 서로 부분적으로 중첩되는, 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수광 디바이스와 상기 발광 디바이스는 공통층을 포함하고,
    상기 공통층은 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 위치하는 부분과, 상기 제 1 전극과 상기 제 3 전극 사이에 위치하는 부분을 갖는, 표시 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 발광층은 상기 활성층 위에 위치하는 부분을 갖는, 표시 장치.
  4. 표시 장치로서,
    수광 디바이스와, 제 1 발광 디바이스와, 제 2 발광 디바이스를 포함하고,
    상기 수광 디바이스는 제 1 전극과, 상기 제 1 전극 위의 활성층과, 상기 활성층 위의 제 2 전극을 포함하고,
    상기 제 1 발광 디바이스는 제 3 전극과, 상기 제 3 전극 위의 제 1 발광층과, 상기 제 1 발광층 위의 상기 제 2 전극을 포함하고,
    상기 제 2 발광 디바이스는 제 4 전극과, 상기 제 4 전극 위의 제 2 발광층과, 상기 제 2 발광층 위의 상기 제 2 전극을 포함하고,
    상기 제 1 발광층과 상기 제 2 발광층은 서로 다른 발광 재료를 포함하고,
    단면에서 보았을 때 상기 활성층은 상기 제 1 발광층과 상기 제 2 발광층 사이에 위치하는 부분을 갖는, 표시 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 수광 디바이스와, 상기 제 1 발광 디바이스와, 상기 제 2 발광 디바이스는 공통층을 포함하고,
    상기 공통층은 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 위치하는 부분과, 상기 제 1 전극과 상기 제 3 전극 사이에 위치하는 부분과, 상기 제 4 전극과 상기 제 3 전극 사이에 위치하는 부분을 갖는, 표시 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    가요성을 갖는, 표시 장치.
  7. 표시 모듈로서,
    제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 표시 장치와, 커넥터 및 집적 회로 중 적어도 한쪽을 포함하는, 표시 모듈.
  8. 전자 기기로서,
    제 7 항에 기재된 표시 모듈과,
    하우징, 배터리, 카메라, 스피커, 및 마이크로폰 중 적어도 하나를 포함하는, 전자 기기.
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