KR20240036690A - 표시 장치, 표시 모듈, 및 전자 기기 - Google Patents

표시 장치, 표시 모듈, 및 전자 기기 Download PDF

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타츠야 오누키
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

신규 구성을 갖는 표시 장치를 제공한다. 제 1 부화소와, 제 2 부화소와, 제 1 부화소를 주사하는 제 1 선택 신호가 공급되는 제 1 게이트선과, 제 2 부화소를 주사하는 제 2 선택 신호가 공급되는 제 2 게이트선을 갖는 표시부와, 게이트선 구동 회로와, 게이트선 구동 회로가 출력하는 제 1 선택 신호 또는 제 2 선택 신호를 제 1 게이트선 또는 제 2 게이트선으로 배분하여 출력하는 전환부와, 전환부를 제어하는 타이밍 제어 회로를 갖는 구동 제어 회로를 갖는다. 타이밍 제어 회로는 제 1 동작 모드에서 게이트선 구동 회로는 제 1 프레임 주파수의 제 1 선택 신호와, 제 1 선택 신호보다 선택 기간이 긴 제 2 선택 신호를 출력한다. 타이밍 제어 회로는 제 2 동작 모드에서 제 1 프레임 주파수보다 낮은 제 2 프레임 주파수를 갖는 제 1 선택 신호 및 제 2 선택 신호를 출력한다.

Description

표시 장치, 표시 모듈, 및 전자 기기
본 발명의 일 형태는 반도체 장치, 표시 장치, 표시 모듈, 및 전자 기기에 관한 것이다. 본 발명의 일 형태는 표시 장치의 제작 방법에 관한 것이다.
또한 본 발명의 일 형태는 상기 기술분야에 한정되지 않는다. 본 발명의 일 형태의 기술분야로서, 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.
근년의 기술 혁신의 결과로서 스마트폰 등의 정보 단말 기기에 사용되는 표시 장치의 코모디티화가 진행되는 가운데, 경쟁력을 확보하기 위하여 부가 가치가 더 높은 제품이 요구되고 있다. 예를 들어 표시 장치는 사진 또는 동영상을 표시할 뿐만 아니라, 얼굴 인증, 지문 인증, 및 정맥 인증 등의 생체 인증, 또는 터치 센서 또는 모션 센서 등의 수광 디바이스 등으로의 응용 등이 있다. 특허문헌 1에는 지문 인증을 수행할 수 있는 스마트폰 등의 전자 기기에 대하여 개시(開示)되어 있다.
일본 공개특허공보 특개2019-79415호
수광 디바이스를 구동하여 수행되는 검출 동작은 표시 동작들 사이에서 수행된다. 표시 동작에 의하여 표시 품질을 향상시키기 위해서는, 표시의 프레임 주파수를 높이는 것이 바람직하다. 표시 동작과 검출 동작을 번갈아 수행하는 경우, 표시 동작의 빈도를 높이고 검출 동작의 빈도를 낮게 함으로써 표시의 프레임 주파수를 높일 수 있다. 그러나 표시 동작을 수행할 때의 발광 디바이스를 갖는 부화소의 주사와, 검출 동작을 수행할 때의 수광 디바이스를 갖는 부화소의 주사를 상이한 타이밍에서 제어하는 경우, 구동 회로마다 제어하기 위한 신호를 공급하기 때문에, 구동 회로의 회로 규모가 증대되는 등의 우려가 있다.
수광 디바이스를 구동하여 수행되는 검출 동작의 정밀도를 높이는 경우, 검출 동작의 빈도를 높이고 표시 동작의 빈도를 낮게 하는 것이 바람직하다. 표시 동작에 의한 표시 품질의 향상과 검출 동작의 정밀도를 양립하기 위해서는, 표시의 프레임 주파수가 높은 상태와 검출 동작의 빈도가 높은 상태를 전환할 수 있는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 또한 수광 디바이스를 갖는 부화소를 주사하는 선택 신호의 개수를 늘림으로써 검출 동작의 정밀도를 더 높일 수 있다. 그러나 수광 디바이스를 갖는 부화소를 주사하는 선택 신호의 개수가 많은 경우, 검출 동작의 빈도를 가변으로 하면, 불필요한 검출 동작을 계속 수행하는 것으로 인하여 소비 전력이 증가되는 등의 우려가 있다.
본 발명의 일 형태는 신규 구성을 갖는 표시 장치 등을 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는 본 발명의 일 형태는 회로 규모의 증대를 저감할 수 있는, 신규 구성을 갖는 표시 장치 등을 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는 본 발명의 일 형태는 소비 전력의 증대를 억제할 수 있는, 신규 구성을 갖는 표시 장치 등을 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는 본 발명의 일 형태는 검출 동작과 표시 동작을 번갈아 수행하는 표시 장치의 구성에 있어서, 회로 규모의 증대 및 저소비 전력화를 도모할 수 있는, 신규 구성을 갖는 표시 장치 등을 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다.
또한 이들 과제의 기재는 다른 과제의 존재를 방해하는 것은 아니다. 본 발명의 일 형태는 반드시 이들 과제 모두를 해결할 필요는 없는 것으로 한다. 명세서, 도면, 청구항의 기재에서 이들 이외의 과제를 추출할 수 있다.
본 발명의 일 형태는 발광 디바이스를 갖는 제 1 부화소와, 수광 디바이스를 갖는 제 2 부화소와, 제 1 부화소를 주사하는 제 1 선택 신호가 공급되는 제 1 게이트선과, 제 2 부화소를 주사하는 제 2 선택 신호가 공급되는 제 2 게이트선을 갖는 표시부와, 게이트선 구동 회로가 출력하는 제 1 선택 신호 또는 제 2 선택 신호를 제 1 게이트선 또는 제 2 게이트선으로 배분하여 출력하는 제 1 전환부와, 제 1 선택 신호 또는 제 2 선택 신호를 출력하는 게이트선 구동 회로와, 게이트선 구동 회로가 출력하는 제 1 선택 신호 또는 제 2 선택 신호를 배분하여 출력하는 제 2 전환부와, 제 1 전환부 및 제 2 전환부를 제어하는 타이밍 제어 회로를 갖는 구동 제어 회로를 갖고, 타이밍 제어 회로는 제 1 동작 모드와 제 2 동작 모드를 전환하는 기능을 갖고, 제 1 동작 모드에서 게이트선 구동 회로는 제 1 프레임 주파수를 갖는 제 1 선택 신호와, 제 1 선택 신호보다 선택 기간이 긴 제 2 선택 신호를 출력하고, 제 2 동작 모드에서 제 1 프레임 주파수보다 낮은 제 2 프레임 주파수를 갖는 제 1 선택 신호 및 제 2 선택 신호를 출력하는 표시 장치이다.
본 발명의 일 형태에 있어서, 제 1 전환부 및 제 2 전환부는 각각 게이트선 구동 회로와, 제 1 게이트선 또는 제 2 게이트선 사이에 제공되는 아날로그 스위치를 갖는 표시 장치인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 형태에 있어서, 화상 프로세서를 갖고, 화상 프로세서는 수광 디바이스에서의 물체의 검지 상태 또는 물체의 비검지 상태에 따라 제 1 동작 모드와 제 2 동작 모드를 전환하는 기능을 갖는 표시 장치인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 형태에 있어서, 발광 디바이스는 가시광을 사출하는 기능을 갖고, 수광 디바이스는 가시광을 검출하는 기능을 갖는 표시 장치인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 형태에 있어서, 발광 디바이스는 적외광을 사출하는 기능을 갖고, 수광 디바이스는 적외광을 검출하는 기능을 갖는 표시 장치인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 형태는 상술한 표시 장치와, 커넥터 및 집적 회로 중 적어도 한쪽을 갖는 표시 모듈이다.
본 발명의 일 형태는 상술한 표시 모듈과, 하우징, 배터리, 카메라, 스피커, 및 마이크로폰 중 적어도 하나를 갖는 전자 기기이다.
본 발명의 일 형태는 신규 구성을 갖는 표시 장치 등을 제공할 수 있다. 또는 본 발명의 일 형태는 회로 규모의 증대를 저감할 수 있는, 신규 구성을 갖는 표시 장치 등을 제공할 수 있다. 또는 본 발명의 일 형태는 소비 전력의 증대를 억제할 수 있는, 신규 구성을 갖는 표시 장치 등을 제공할 수 있다. 또는 본 발명의 일 형태는 검출 동작과 표시 동작을 번갈아 수행하는 표시 장치의 구성에 있어서, 회로 규모의 증대 및 저소비 전력화를 도모할 수 있는, 신규 구성을 갖는 표시 장치 등을 제공할 수 있다.
또한 이들 효과의 기재는 다른 효과의 존재를 방해하는 것은 아니다. 본 발명의 일 형태는 이들 효과 모두를 반드시 가질 필요는 없다. 명세서, 도면, 청구항의 기재에서 이들 이외의 효과를 추출할 수 있다.
도 1의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 2는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 3의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 4는 표시 장치의 동작예를 나타낸 흐름도이다.
도 5는 표시 장치의 동작예를 나타낸 도면이다.
도 6은 표시 장치의 동작예를 나타낸 도면이다.
도 7은 표시 장치의 동작예를 나타낸 타이밍 차트이다.
도 8은 표시 장치의 동작예를 나타낸 타이밍 차트이다.
도 9는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 10은 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 11의 (A) 내지 (D)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 12의 (A) 내지 (D)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 13의 (A) 내지 (E)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 14의 (A), (B) 및 (D)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다. 도 14의 (C) 및 (E)는 표시 장치로 촬상한 화상의 예를 나타낸 도면이다.
도 15는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 16의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 17의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 18의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 일례를 나타낸 도면이다.
도 19의 (A) 내지 (C)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 20의 (A)는 표시 장치의 일례를 나타낸 상면도이다. 도 20의 (B)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 21의 (A) 내지 (I)는 화소의 일례를 나타낸 상면도이다.
도 22의 (A) 내지 (E)는 화소의 일례를 나타낸 상면도이다.
도 23의 (A) 및 (B)는 화소의 일례를 나타낸 상면도이다.
도 24의 (A) 및 (B)는 화소의 일례를 나타낸 상면도이다.
도 25의 (A) 및 (B)는 화소의 일례를 나타낸 상면도이다.
도 26의 (A) 및 (B)는 화소의 일례를 나타낸 상면도이다.
도 27의 (A) 및 (B)는 화소의 일례를 나타낸 상면도이다.
도 28은 표시 장치의 일례를 나타낸 사시도이다.
도 29의 (A)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다. 도 29의 (B) 및 (C)는 트랜지스터의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 30은 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 31의 (A) 및 (B)는 표시 모듈의 일례를 나타낸 사시도이다.
도 32는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 33의 (A) 및 (B)는 표시 모듈의 일례를 나타낸 사시도이다.
도 34는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 35는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 36은 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 37은 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 38의 (A) 내지 (D)는 트랜지스터의 일례를 나타낸 도면이다.
도 39의 (A) 및 (B)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 40의 (A) 내지 (D)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 41의 (A) 내지 (F)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
실시형태에 대하여 도면을 사용하여 자세히 설명한다. 다만 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않으며, 본 발명의 취지 및 그 범위로부터 벗어남이 없이 그 형태 및 자세한 사항을 다양하게 변경할 수 있는 것은 통상의 기술자라면 용이하게 이해할 수 있다. 따라서 본 발명은 이하에 나타내는 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다.
또한 이하에서 설명하는 발명의 구성에서, 동일한 부분 또는 같은 기능을 갖는 부분에는 동일한 부호를 상이한 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.
도면에 나타낸 각 구성의 위치, 크기, 범위 등은 이해를 쉽게 하기 위하여, 실제의 위치, 크기, 범위 등을 나타내지 않는 경우가 있다. 그러므로 개시(開示)된 발명은 반드시 도면에 개시된 위치, 크기, 범위 등에 한정되지 않는다.
또한 '막'이라는 말과 '층'이라는 말은 경우 또는 상황에 따라 서로 바꿀 수 있다. 예를 들어 '도전층'이라는 용어를 '도전막'이라는 용어로 바꿀 수 있다. 또는 예를 들어 '절연막'이라는 용어를 '절연층'이라는 용어로 바꿀 수 있다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 대하여 설명한다. 본 실시형태에서는 특히 표시 장치의 화소가 갖는 회로 구성에 대하여 설명한다.
<표시 장치의 블록도>
표시 장치(10)의 블록도를 도 1의 (A)에 나타내었다. 표시 장치(10)는 표시부(71), 신호선 구동 회로(72), 게이트선 구동 회로(73), 제어선 구동 회로(74), 신호 판독 회로(75), 및 타이밍 제어 회로(21) 등을 갖는다.
표시부(71)는 매트릭스로 배치된 복수의 화소(80)를 갖는다. 화소(80)는 부화소(81R), 부화소(81G), 부화소(81B), 및 부화소(82PS)를 갖는다. 부화소(81R), 부화소(81G), 및 부화소(81B)는 각각 표시 디바이스로서 기능하는 발광 디바이스를 갖는다. 부화소(82PS)는 광전 변환 소자로서 기능하는 수광 디바이스를 갖는다.
발광 디바이스는 표시 디바이스(표시 소자라고도 함)로서 기능한다. 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 표시부에 발광 디바이스가 매트릭스로 배치되고 상기 표시부에 화상을 표시할 수 있다. 또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 수광 디바이스를 사용하여 광을 검출하는 기능을 갖는다.
발광 디바이스는 OLED(Organic Light Emitting Diode), QLED(Quantum-dot Light Emitting Diode) 등의 EL 디바이스를 사용하는 것이 바람직하다. EL 디바이스가 갖는 발광 물질로서, 형광을 발하는 물질(형광 재료), 인광을 발하는 물질(인광 재료), 무기 화합물(퀀텀닷(quantum dot) 재료 등), 열 활성화 지연 형광을 나타내는 물질(열 활성화 지연 형광(Thermally Activated Delayed Fluorescence: TADF) 재료) 등을 들 수 있다. 또한 발광 디바이스로서 마이크로 LED(Light Emitting Diode) 등의 LED를 사용할 수도 있다. 또한 TADF 재료로서 단일항 들뜬 상태와 삼중항 들뜬 상태가 열 평형 상태에 있는 재료를 사용하여도 좋다. 이러한 TADF 재료는 발광 수명(들뜬 수명)이 짧아지기 때문에, 발광 디바이스의 고휘도 영역에서의 효율 저하를 억제할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치의 표시부에는 수광 디바이스가 매트릭스로 배치되어 있고, 표시부는 화소 표시 기능에 더하여 촬상 기능 및 센싱 기능 중 한쪽 또는 양쪽을 갖는다. 표시부는 이미지 센서 또는 터치 센서에 사용할 수 있다. 즉 표시부에서 광을 검출함으로써 화상을 촬상하거나, 대상물(손가락, 손, 또는 펜 등)의 근접 또는 접촉을 검출할 수 있다. 또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는, 발광 디바이스를 센서의 광원으로서 이용할 수 있다. 따라서 표시 장치와는 별도로 수광부 및 광원을 제공하지 않아도 되기 때문에, 전자 기기의 부품 점수를 삭감할 수 있다.
수광 디바이스를 이미지 센서로서 사용하는 경우, 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 등의 생체 정보에 따른 데이터를 취득할 수 있다. 즉 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 적게 할 수 있기 때문에, 전자 기기의 소형화 및 경량화가 가능하다.
수광 디바이스를 터치 센서로서 사용하는 경우, 표시 장치는 수광 디바이스를 사용하여 대상물의 근접 또는 접촉을 검출할 수 있다.
화소(80)는 배선(GL), 배선(SLR), 배선(SLG), 배선(SLB), 배선(RL), 배선(RS), 및 배선(WX) 등과 전기적으로 접속되어 있다. 배선(SLR), 배선(SLG), 배선(SLB)은 신호선 구동 회로(72)와 전기적으로 접속되어 있다. 배선(GL)은 게이트선 구동 회로(73)와 전기적으로 접속되어 있다. 신호선 구동 회로(72)는 소스선 구동 회로(소스 드라이버라고도 함)로서 기능한다. 게이트선 구동 회로(73)를 게이트 드라이버라고 하는 경우가 있다.
화소(80)는 발광 디바이스를 갖는 부화소로서 부화소(81R), 부화소(81G), 및 부화소(81B)를 갖는다. 예를 들어 부화소(81R)는 적색을 나타내는 부화소이고, 부화소(81G)는 녹색을 나타내는 부화소이고, 부화소(81B)는 청색을 나타내는 부화소이다. 이로써 표시 장치(10)는 풀 컬러 표시를 수행할 수 있다. 또한 여기서는 화소(80)가 3색의 부화소를 갖는 예를 나타내었지만, 4색 이상의 부화소를 가져도 좋다.
부화소(81R)는 적색광을 나타내는 발광 디바이스를 갖는다. 부화소(81G)는 녹색광을 나타내는 발광 디바이스를 갖는다. 부화소(81B)는 청색광을 나타내는 발광 디바이스를 갖는다. 또한 화소(80)는 다른 색의 광을 나타내는 발광 디바이스를 갖는 부화소를 가져도 좋다. 예를 들어 화소(80)는 상기 3개의 부화소에 더하여 백색광을 나타내는 발광 디바이스를 갖는 부화소 또는 황색광을 나타내는 발광 디바이스를 갖는 부화소 등을 가져도 좋다.
또한 본 명세서 등에서는, 하나의 '화소' 중에서 독립된 동작이 수행되는 최소 단위를 편의상 '부화소'로 정의하여 설명하지만, '부화소'를 '화소'라고 부르는 경우가 있다.
배선(GL)은 행 방향(배선(GL)의 연장 방향)으로 배열되는 부화소(81R), 부화소(81G), 및 부화소(81B)와 전기적으로 접속되어 있다. 배선(SLR), 배선(SLG), 및 배선(SLB)은 각각 열 방향(배선(SLR) 등의 연장 방향)으로 배열되는 부화소(81R), 부화소(81G), 또는 부화소(81B)와 전기적으로 접속되어 있다.
화소(80)가 갖는 부화소(82PS)에는 배선(RL), 배선(RS), 및 배선(WX)이 전기적으로 접속되어 있다. 배선(RL)은 게이트선 구동 회로(73)와 전기적으로 접속된다. 배선(RS)은 제어선 구동 회로(74)와 전기적으로 접속된다. 배선(WX)은 신호 판독 회로(75)와 전기적으로 접속된다.
제어선 구동 회로(74)는 부화소(82PS)를 구동시키기 위한 신호를 생성하고, 배선(RS)을 통하여 부화소(82PS)에 출력하는 기능을 갖는다. 신호 판독 회로(75)는 부화소(82PS)로부터 배선(WX)을 통하여 출력되는 신호를 수신하고, 화상 데이터로서 외부에 출력하는 기능을 갖는다. 신호 판독 회로(75)는 화상 데이터의 판독을 수행하는 회로로서 기능한다.
본 발명의 일 형태의 구성에서는 게이트선 구동 회로(73)에 있어서, 발광 디바이스를 갖는 부화소로서 부화소(81R), 부화소(81G), 및 부화소(81B)를 선택하는 선택 신호(주사 신호, 제 1 선택 신호라고도 함)와, 수광 디바이스를 갖는 부화소로서 부화소(82PS)를 선택하는 선택 신호(제 2 선택 신호라고도 함)가 출력된다. 즉 게이트선 구동 회로(73)는 상이한 타이밍에서 제어되는, 표시 동작을 수행할 때의 발광 디바이스를 갖는 부화소의 주사와, 검출 동작을 수행할 때의 수광 디바이스를 갖는 부화소의 주사를 전환할 수 있다. 상기 구성으로 함으로써 상이한 타이밍에서 제어하는 신호를 하나의 회로로부터 출력할 수 있어, 구동 회로의 회로 규모를 축소할 수 있다.
타이밍 제어 회로(21)는 표시 동작을 수행할 때의 발광 디바이스를 갖는 부화소의 주사와, 검출 동작을 수행할 때의 수광 디바이스를 갖는 부화소의 주사를 전환하기 위한 제어 신호(TS)를 출력한다. 타이밍 제어 회로(21)는 예를 들어 애플리케이션 프로세서 또는 터치 컨트롤러로부터의 신호에 기초하여, 표시 동작을 수행할 때의 발광 디바이스를 갖는 부화소의 주사와, 검출 동작을 수행할 때의 수광 디바이스를 갖는 부화소의 주사를 전환하는 동작 상태를 제어할 수 있다.
게이트선 구동 회로(73)의 구성예, 및 게이트선 구동 회로(73)와 접속되는 배선(GL) 및 배선(RL)의 구성예에 대하여 도 1의 (B)를 사용하여 설명한다.
도 1의 (B)에 게이트선 구동 회로(73)가 갖는 구성으로서, 표시부 구동 회로(31) 및 센서부 구동 회로(32)를 갖는 구동 회로부(30), 및 아날로그 스위치(41)를 갖는 전환부(40)를 나타내었다. 또한 도 1의 (B)에 게이트선 구동 회로(73)와 접속되는 배선(GL) 및 배선(RL)이 제공되는 표시부(71)의 구성으로서 부화소(81) 및 부화소(82)를 나타내었다. 또한 도 1의 (B)에 배선(GL) 및 배선(RL)과 접속되는 구성으로서, 아날로그 스위치(51)를 갖는 전환부(50), 및 아날로그 스위치(63)를 갖는 전환부(60)를 나타내었다. 또한 도 1의 (B)에 전환부(40), 전환부(50), 전환부(60)가 갖는 각 아날로그 스위치를 제어하는 제어 신호(TS)를 공급하는 타이밍 제어 회로(21)를 나타내었다.
표시부 구동 회로(31)는 배선(GL)에 출력되는 선택 신호(GP)를 생성한다. 센서부 구동 회로(32)는 배선(RL)에 출력되는 선택 신호(RP)를 생성한다. 선택 신호(GP)는 표시 동작 시에 부화소(81)를 선택하기 위한 신호이다. 또한 선택 신호(RP)는 검출 동작 시에 부화소(82)를 선택하기 위한 신호이다. 또한 부화소(81)는 부화소(81R), 부화소(81G), 및 부화소(81B)에 대응하고, 부화소(82)는 부화소(82PS)에 대응한다. 또한 표시부 구동 회로(31) 및 센서부 구동 회로(32)는 공통되는 시프트 레지스터로부터 출력되는 신호에 기초하여 선택 신호(GP) 또는 선택 신호(RP)를 전환하여 출력하는 구성으로 함으로써, 구동 회로부(30)의 회로 규모의 증대를 억제할 수 있다.
전환부(40), 전환부(50)는 아날로그 스위치(41) 및 아날로그 스위치(51)의 온 또는 오프를 전환하여, 구동 회로부(30)로부터 출력되는 선택 신호(GP) 또는 선택 신호(RP)를 배선(GL) 및 배선(RL)으로 배분하여 출력하는 기능을 갖는다. 전환부(40), 전환부(50)를 가짐으로써 구동 회로부(30)와 표시부(71) 사이의 단자 수를 삭감할 수 있다. 전환부(60)는 배선(GL)의 전위 및 배선(RL)의 전위를 접지 전위 등의 정전위로 설정하는 기능을 갖는다. 타이밍 제어 회로(21)가 출력하는 제어 신호(TS)에 의한 전환부(40), 전환부(50), 전환부(60)의 제어로, 상이한 타이밍에서 구동 회로부(30)로부터 출력되는 신호를 표시 동작과 검출 동작 시이에서 전환하여 부화소(81) 또는 부화소(82)에 공급할 수 있다.
도 2에는 도 1의 (A)에 나타낸 블록도의 구성에 화상 프로세서(22) 및 애플리케이션 프로세서(23)를 추가한 구성을 나타내었다. 또한 도 2에는 화상 프로세서(22)가 타이밍 제어 회로(21)를 제어하기 위하여 출력하는 모드 전환 신호(MC), 및 화상 프로세서(22)에 있어서 검출 동작으로 얻어지는 신호에 기초하여 애플리케이션 프로세서(23)에 출력되는 센서 정보 데이터(XD)를 나타내었다.
화상 프로세서(22)는 검출 동작을 실행하였을 때에 물체의 검지 상태 또는 비검지 상태에 따라 타이밍 제어 회로(21)를 제어하는 모드 전환 신호(MC)를 출력한다. 타이밍 제어 회로(21)는 모드 전환 신호(MC)에 따라 표시 동작 또는 검출 동작을 전환할 수 있다. 그러므로 표시 장치(10)의 사용 상태에 따른 동작 모드의 전환을 수행할 수 있다. 화상 프로세서(22)는 신호 판독 회로(75)로 얻어지는 화상 데이터, 즉 물체를 검지함으로써 얻어지는 데이터에 기초하여 표시 동작 또는 검출 동작을 전환하는 모드 전환 신호(MC)를 출력할 수 있다.
애플리케이션 프로세서(23)는 화상 프로세서(22)로부터의 표시 동작 또는 검출 동작에 대응하는 센서 정보 데이터(XD)에 따라 타이밍 제어 회로(21) 또는 신호 판독 회로(75) 등의 표시 장치(10)가 갖는 각 회로를 제어하기 위한 연산 처리를 수행할 수 있다.
또한 도 2에 나타낸 바와 같이, 표시 장치(10)에 있어서, 게이트선 구동 회로(73), 신호 판독 회로(75), 타이밍 제어 회로(21), 및 화상 프로세서(22)를 집적화하여 집적 회로인 구동 제어 회로(20)로 하는 것이 바람직하다. 집적화된 집적 회로, 즉 하나의 IC칩으로서 각 회로를 집적화함으로써 구동 회로의 회로 규모를 축소할 수 있다.
<표시 장치의 동작예>
도 3의 (A) 내지 도 5를 사용하여 물체의 검지 상태 또는 비검지 상태에 따른 표시 동작 또는 검출 동작을 수행하는 표시 장치의 동작예에 대하여 설명한다.
도 3의 (A)는 물체의 검지 상태 또는 비검지 상태에 따른 표시 동작 또는 검출 동작을 전환하는 상태를 나타낸 상태 전이도이다. 도 3의 (A)에 나타낸 바와 같이, 상술한 표시 장치(10)는 물체의 검지 상태에서는 표시 동작으로부터 검출 동작으로 전이하고, 물체의 비검지 상태에서는 검출 동작으로부터 표시 동작으로 전이한다. 또한 표시 동작을 제 1 동작 모드라고 하는 경우가 있다. 또한 검출 동작을 제 2 동작 모드라고 하는 경우가 있다.
표시 동작에 대하여 도 3의 (B)에 동작 모드의 모식도를 나타내었다. 표시 동작에서는 1프레임 기간(1frame)에 화상 데이터의 기록 동작(write)과, 기록 동작보다 기간이 짧은 촬상 데이터의 판독 동작(read)을 번갈아 수행한다. 표시 동작에서의 1프레임 기간을 짧은 기간으로 하는 것이 바람직하고, 예를 들어 1/120s로 한다. 표시 동작에서의 1프레임 기간의 프레임 주파수를 제 1 프레임 주파수라고도 한다.
표시 동작에서의 1프레임 기간 내에서의 기록 동작은 1프레임 기간보다 짧은 기간이고, 판독 동작은 더 짧은 기간이다. 기록 동작 시에, 게이트 구동 회로의 선택 신호를 출력하는 배선(GL)은 모든 행에 1행씩 출력을 수행한다. 기록 동작 시에 게이트 구동 회로의 선택 신호의 펄스폭(선택 기간)이 짧아진다.
또한 표시 동작에서의 판독 동작 시에 게이트 구동 회로의 선택 신호를 출력하는 배선(RL)을 복수 행에 총괄적으로 출력을 수행하는 구성(저해상도 판독)으로 함으로써, 판독 동작의 기간이 짧아도 디바이스 전체를 촬상할 수 있다. 판독 동작이 간이적인 물체 검지를 목적으로 하는 경우, 화상을 수광 디바이스의 최대 해상도로 촬상할 필요는 없다. 복수 행에 출력하는 구성이면, 배선(RL)에 출력되는 게이트 구동 회로의 선택 신호의 펄스폭(선택 기간)은 배선(RL)에 1행씩 출력하는 경우에 비하여 커진다. 바꿔 말하면 배선(RL)에 출력되는 게이트 구동 회로의 선택 신호는 판독 동작 시에 충분한 선택 기간을 확보할 수 있다.
도 3의 (B)에 나타낸 표시 동작 시에 높은 프레임 주파수에 의한 표시와, 검지 상태인지 비검지 상태인지를 판단하기 위한 판독 동작을 정기적으로 수행할 수 있다. 그러므로 표시 품질을 저하시키지 않고 검출 동작으로의 이행을 수행할 수 있다.
검출 동작에 대하여 도 3의 (C)에 동작 모드의 모식도를 나타내었다. 검출 동작에서는 1프레임 기간(1frame)에 화상 데이터의 기록 동작(write)과, 촬상 데이터의 판독 동작(read)을 번갈아 수행한다. 검출 동작에서의 1프레임 기간을 표시 동작 시보다 긴 기간으로 하는 것이 바람직하고, 예를 들어 1/60s로 한다. 검출 동작에서의 1프레임 기간의 프레임 주파수를 제 2 프레임 주파수라고도 한다.
검출 동작에서의 1프레임 기간 내에서의 기록 동작을 게이트 구동 회로의 선택 신호를 출력하는 배선(GL)의 모든 행에 1행씩 출력이 수행되는 구성으로 한다. 또한 검출 동작에서의 1프레임 기간은 표시 동작에서의 1프레임 기간보다 길기 때문에 기록 동작의 빈도가 낮아진다.
또한 검출 동작에서의 판독 동작 시에 게이트 구동 회로의 선택 신호를 출력하는 배선(RL)은 신호를 모든 행에 1행씩 출력한다. 판독 동작 시에 배선(RL)에 출력되는 게이트 구동 회로의 선택 신호는 게이트 구동 회로의 선택 신호의 펄스폭(선택 기간)이 기록 동작 시와 동등하다. 그러므로 기록 동작 시 및 판독 동작 시에, 배선(GL) 및 배선(RL)에 출력되는 게이트 구동 회로의 선택 신호는 표시 동작 시보다 낮은 프레임 주파수로 출력되는 신호에 의하여 순차적으로 각 행의 부화소를 선택한다.
도 3의 (C)에 나타낸 검출 동작 시에는 표시와 화상 데이터의 기록 동작(write)을 수행하면서, 촬상 데이터의 판독 동작(read)을 1행씩 수행할 수 있다. 그러므로 검지 상태에서 검지한 물체의 상태를 높은 정밀도로 검출할 수 있다.
도 4는 표시 동작 또는 검지 동작으로의 이행의 트리거가 되는 물체의 감지 상태 또는 비검지 상태를 설명하기 위한 흐름도이다.
또한 도 5는 표시 동작 또는 검출 동작으로의 이행을 설명하기 위한 모식도이다. 도 5에는 화상 데이터를 기록하는 신호선 구동 회로(72) 및 게이트선 구동 회로(73)를 'SD/GD'로, 촬상 데이터를 판독하는 게이트선 구동 회로(73), 제어선 구동 회로(74), 및 신호 판독 회로(75)를 'CD/RD'로 나타내었다. 또한 촬상 데이터에 기초하여 물체의 검지 또는 비검지를 판단하는 화상 프로세서(22)의 판단을 '22'로 나타내었다. 화상 프로세서(22)는 동작 모드를 전환하는 모드 전환 신호(MC)를 출력하고, 물체의 검지 또는 비검지, 및 촬상 처리를 수행할 수 있다.
우선 표시 동작(단계 S11)에서는 도 3의 (B)를 사용하여 설명한 바와 같이 표시 장치에서의 화상 표시를 수행하면서, 복수 행을 동시에 주사하여 촬상 데이터를 취득한다. 이때 도 5에 나타낸 바와 같이 SD/GD에서 화상 데이터의 기록 동작, CD/RD에서 촬상 데이터의 판독 동작이 수행된다. 기록 동작 및 판독 동작은 도 3의 (B)를 사용하여 설명한 바와 같이 1/120s(시각 T01과 시각 T02 사이의 기간) 수행된다.
이어서 물체 검지의 판단을 수행한다(단계 S12). 상기 판단은 단계 S11에서 취득된 촬상 데이터에 기초하여 수행된다. 이때 도 5에 나타낸 화상 프로세서(22)에서 검지 또는 비검지를 촬상 데이터에 기초하여 판단한다. 표시 동작에서의 촬상 데이터의 취득은 표시 장치에 근접한 물체의 유무의 검출을 수행하는 목적으로 수행된다. 표시 장치에 근접한 물체가 없는 경우(NO), 단계 S11을 계속한다.
표시 장치에 근접한 물체가 있는 경우(YES), 검출 동작(단계 S13)으로 이행한다. 도 5에서는 시각 T02 직전에 화상 프로세서(22)에서 촬상 데이터에 기초하여 물체의 검지를 판단함으로써 모드 전환이 수행된다. 그러므로 시각 T02에 모드 전환 신호(MC)에 의하여 표시 동작으로부터 검출 동작으로 전환된다. 검출 동작에서의 기록 동작 및 판독 동작은 도 3의 (C)를 사용하여 설명한 바와 같이 1/60s(시각 T02와 시각 T03 사이의 기간)에서 수행된다. 취득한 촬상 데이터에 기초하여 수행되는 촬상 처리는 검출 동작에서의 기록 동작의 기간 및 판독 동작의 기간에 걸쳐 수행된다. 그러므로 물체의 상태를 높은 정밀도로 검출할 수 있다.
물체 검지의 판단을 다시 수행한다(단계 S14). 상기 판단은 단계 S13에서의 촬상 데이터의 판독에 기초하여 수행된다. 표시 장치에 근접한 물체가 있는 경우(YES), 단계 S13을 계속한다.
표시 장치에 근접한 물체가 없는 경우(NO), 표시 동작으로 이행한다. 상기 이행은 예를 들어 화상 프로세서(22)에서 촬상 데이터에 기초한 비검지가 복수의 프레임 기간에 걸쳐 계속하는 경우 등에 수행되도록 설정한다. 도 5에는 시각 T04에 화상 프로세서(22)에서 촬상 데이터에 기초한 물체의 비검지의 판단하고, 검출 동작으로부터 표시 동작으로의 모드 전환이 수행되는 상태를 나타내었다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 물체의 검지 또는 비검지에 기초하여 검출 동작과 표시 동작의 전환을 수행할 수 있다. 그러므로 검출 동작의 정밀도를 높이는 경우, 검출 동작의 기간을 길게 하고 표시 동작의 기간을 짧게 하도록 전환할 수 있다. 검출 동작 시에 수광 디바이스를 갖는 부화소를 주사하는 선택 신호의 개수를 늘림으로써 검출 동작의 해상도를 높일 수 있다. 표시 동작 시에 물체 검지의 해상도를 낮춤으로써 불필요한 검출 동작을 억제할 수 있기 때문에, 소비 전력의 증가를 억제할 수 있다.
<구동 회로부의 동작>
이어서 도 6 내지 도 10을 사용하여 상술한 표시 장치(10)가 갖는 구동 회로부(30)의 구성예 및 그 동작에 대하여 설명한다.
도 6에는 구동 회로부(30)가 갖는 구동 회로(34)를 나타내었다. 또한 도 6에는 일례로서 클록 신호(CLK), 스타트 펄스 신호(SP), 시프트 레지스터 회로(SR), 및 그 출력 신호(SHIFT[1]), 출력 신호(SHIFT[2]), 제어 신호(PWC[1]) 내지 제어 신호(PWC[4]), AND 회로(33), 그리고 레벨 시프트 회로(LS)를 나타내었다. 구동 회로부(30)는 배선(GL[1]) 내지 배선(GL[8]) 및 배선(RL[1]) 내지 배선(RL[8])에 공급하는 선택 신호를 출력할 수 있다.
또한 복수의 요소에 같은 부호를 사용하는 경우, 특히 이들을 구별할 필요가 있는 경우에는 부호에 '_1', '_2', '[n]', '[m, n]' 등의 식별용 부호를 부기하여 기재한다. 예를 들어 두 번째 배선(GL)은 배선(GL[2])이라고 기재한다.
출력 신호(SHIFT[1])는 클록 신호(CLK) 및 스타트 펄스 신호(SP)가 입력됨으로써 첫 번째 단의 시프트 레지스터 회로(SR)가 출력하는 펄스 신호이다. 출력 신호(SHIFT[2])는 클록 신호(CLK) 및 출력 신호(SHIFT[1])가 입력됨으로써 두 번째 단의 시프트 레지스터 회로(SR)가 출력하는 펄스 신호이다. 제어 신호(PWC[1]) 내지 제어 신호(PWC[4])는 시프트 레지스터 회로(SR)가 출력하는 펄스 신호의 선택 기간을 제어하기 위한 신호이다. AND 회로(33)는 제어 신호(PWC[1]) 내지 제어 신호(PWC[4]) 중 어느 하나와 시프트 레지스터 회로(SR)가 출력하는 펄스 신호의 논리곱에 따른 신호를 출력하는 회로이다. 레벨 시프트 회로(LS)는 입력 신호의 진폭 전압을 소정의 진폭 전압으로 변환한 신호를 배선(GL)(배선(GL[1]) 내지 배선(GL[8])) 및 배선(RL)(배선(RL[1]) 내지 배선(RL[8]))에 출력하는 회로이다. 또한 배선(GL) 및 배선(RL) 중 어느 것에 신호를 출력할지는 전환부(40), 전환부(50)가 갖는 아날로그 스위치의 온 또는 오프의 전환에 의하여 전환할 수 있다.
도 7 및 도 8에는 도 6의 구동 회로부(30)의 각종 신호의 타이밍 차트를 나타내었다. 도 7에는 배선(GL)에 선택 신호를 출력하는, 표시 동작 시에서의 타이밍 차트를 나타내었다. 또한 도 8에는 배선(RL)에 선택 신호를 출력하는, 검출 동작 시에서의 타이밍 차트를 나타내었다.
도 7에 나타낸 바와 같이 표시 동작 시에는 각 행의 배선(GL)에 선택 신호를 순차적으로 출력할 수 있다. 시프트 레지스터 회로(SR)가 출력하는 출력 신호(SHIFT[1]) 및 출력 신호(SHIFT[2])는 도 7에 나타낸 제어 신호(PWC[1]) 내지 제어 신호(PWC[4])에 따라 선택 기간이 짧은 신호로서 출력할 수 있다.
도 8에 나타낸 바와 같이 검출 동작 시에는 복수 행의 배선(RL)에 같은 선택 신호를 순차적으로 출력할 수 있다. 시프트 레지스터 회로(SR)가 출력하는 출력 신호(SHIFT[1]) 및 출력 신호(SHIFT[2])는 도 8에 나타낸 제어 신호(PWC[1]) 내지 제어 신호(PWC[4])에 따라 선택 기간이 긴 신호로서 출력할 수 있다.
또한 배선(GL)에 공급하는 선택 신호와 배선(RL)에 공급하는 선택 신호를 다른 진폭 전압으로 하는 것이 바람직하다. 도 9에는 AND 회로(33)로부터 출력되는 신호를 배선(GL) 또는 배선(RL)으로 배분할 때에 상이한 레벨 시프트 회로인 레벨 시프트 회로(35)(GDLS), 레벨 시프트 회로(36)(RDLS)를 통하여 선택 신호(GP) 또는 선택 신호(RP)를 출력하는 구성예에 대하여 나타내었다. 레벨 시프트 회로(35)에는 전압(GVDD), 전압(GVSS)이 공급되어, 상기 전압에 따른 진폭 전압의 선택 신호(GP)를 출력할 수 있다. 레벨 시프트 회로(36)에는 전압(GVDD), 전압(GVSS)과 상이한 전압(RVDD), 전압(RVSS)이 공급되어, 상기 전압에 따른 진폭 전압의 선택 신호(RP)를 출력할 수 있다.
표시 동작 또는 검지 동작에 따른 배선에 출력하는 신호의 배분은 신호선 구동 회로(72) 및 신호 판독 회로(75)를 갖는 구동 제어 회로와 접속되는 배선(SL) 및 배선(WX)에 적용하여도 좋다.
도 10에 나타낸 구동 제어 회로(20A)에는 신호선 구동 회로(72) 및 신호 판독 회로(75) 이외에, 아날로그 스위치(41)를 갖는 전환부(40)를 나타내었다. 또한 도 10에는 구동 제어 회로(20A)와 표시부(71) 사이에 아날로그 스위치(51)를 갖는 전환부(50)를 나타내었다. 또한 도 10에 전환부(40), 전환부(50)가 갖는 각 아날로그 스위치를 제어하는 제어 신호(TS)를 공급하는 타이밍 제어 회로(21)를 나타내었다.
도 10에 나타낸 구동 제어 회로(20A)에서는, 예를 들어 표시 동작 시에 신호선 구동 회로(72)로부터 출력되는 부화소(81)에 공급하는 데이터 신호를 출력하도록 전환부(40), 전환부(50)의 아날로그 스위치를 전환할 수 있다. 또한 도 10에 나타낸 구동 제어 회로(20A)에서는 예를 들어 검출 동작 시에 신호 판독 회로(75)에 입력되는 부화소(82)로부터의 판독 신호를 감지 증폭기 회로(SA)를 통하여 선택적으로 판독하도록 전환부(40), 전환부(50)의 아날로그 스위치를 전환할 수 있다.
<화소 회로의 구성예>
부화소(81R), 부화소(81G), 및 부화소(81B)에 적용할 수 있는 화소 회로의 회로도의 일례를 도 11의 (A) 내지 (D) 및 도 12의 (A) 내지 (D)에 나타내었다.
도 11의 (A)에 나타낸 화소 회로(81_1)는 트랜지스터(55A), 트랜지스터(55B), 및 용량 소자(56)를 갖는다. 또한 도 11의 (A)에는 화소 회로(81_1)와 접속되는 발광 디바이스(61)를 나타내었다. 또한 도 11의 (A)에는 배선(SL), 배선(GL), 배선(ANO), 및 배선(VCOM)을 나타내었다.
트랜지스터(55A)는 게이트가 배선(GL)과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 한쪽이 배선(SL)과 전기적으로 접속되고, 다른 쪽이 트랜지스터(55B)의 게이트 및 용량 소자(56)의 한쪽 전극과 각각 전기적으로 접속되어 있다. 트랜지스터(55B)에서, 소스 및 드레인 중 한쪽은 배선(ANO)과 전기적으로 접속되고, 다른 쪽은 발광 디바이스(61)의 애노드와 전기적으로 접속되어 있다. 용량 소자(56)의 다른 쪽 전극은 발광 디바이스(61)의 애노드와 전기적으로 접속되어 있다. 발광 디바이스(61)의 캐소드는 배선(VCOM)과 전기적으로 접속되어 있다.
트랜지스터(55A)는 스위치로서 기능한다. 트랜지스터(55B)는 발광 디바이스(61)를 흐르는 전류를 제어하기 위한 트랜지스터로서 기능한다.
여기서 트랜지스터(55A) 및 트랜지스터(55B)에 채널 형성 영역에 실리콘을 갖는 트랜지스터(이하 Si 트랜지스터라고 기재함)를 적용하는 것이 바람직하다. 또는 트랜지스터(55A)에 채널 형성 영역에 금속 산화물(산화물 반도체라고도 함)을 갖는 트랜지스터(이하 OS 트랜지스터라고 기재함)를 적용하고, 트랜지스터(55B)에 Si 트랜지스터를 적용하는 것이 바람직하다.
실리콘으로서는 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 비정질 실리콘 등을 들 수 있다. Si 트랜지스터는 전계 효과 이동도가 높고 주파수 특성이 양호하다. 예를 들어 채널 형성 영역에 저온 폴리실리콘(LTPS: Low Temperature Poly Silicon)을 갖는 트랜지스터(이하 LTPS 트랜지스터라고 기재함)를 사용할 수 있다.
Si 트랜지스터를 적용함으로써, 고주파수로 구동할 필요가 있는 회로(예를 들어 소스 드라이버 회로)를 표시부와 동일한 기판 위에 제공할 수 있다. 이로써 표시 장치에 실장되는 외부 회로를 간략화할 수 있고, 부품 비용 및 실장 비용을 절감할 수 있다.
산화물 반도체는 예를 들어 인듐과, 금속 M(M은 갈륨, 알루미늄, 실리콘, 붕소, 이트륨, 주석, 구리, 바나듐, 베릴륨, 타이타늄, 철, 니켈, 저마늄, 지르코늄, 몰리브데넘, 란타넘, 세륨, 네오디뮴, 하프늄, 탄탈럼, 텅스텐, 및 마그네슘에서 선택된 1종류 또는 복수 종류)과, 아연을 갖는 것이 바람직하다. 특히 M은 알루미늄, 갈륨, 이트륨, 및 주석에서 선택된 1종류 또는 복수 종류인 것이 바람직하다. 특히 OS 트랜지스터의 반도체층에는 인듐, 갈륨, 및 아연을 포함하는 산화물(IGZO라고도 표기함)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.
실리콘보다 밴드 갭이 넓고 캐리어 밀도가 낮은 산화물 반도체를 사용한 OS 트랜지스터는 매우 낮은 오프 전류를 실현할 수 있다. 오프 전류가 낮은 경우, OS 트랜지스터와 직렬로 접속된 용량 소자에 축적된 전하가 장기간에 걸쳐 유지될 수 있다. 그러므로 특히 용량 소자(56)에 직렬로 접속되는 트랜지스터(55A)로서는 OS 트랜지스터를 사용하는 것이 바람직하다. 트랜지스터(55A)로서 OS 트랜지스터를 적용함으로써, 용량 소자(56)에 유지되는 전하가 트랜지스터(55A)를 통하여 누설되는 것을 방지할 수 있다. 또한 용량 소자(56)에 유지되는 전하가 장시간에 걸쳐 유지될 수 있기 때문에, 화소 회로(81_1)의 데이터를 재기록하지 않고 정지 화상을 장기간에 걸쳐 표시할 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 낮다고 할 수도 있다.
예를 들어 트랜지스터(55A) 및 트랜지스터(55B)에 LTPS 트랜지스터와 OS 트랜지스터의 양쪽을 사용함으로써, 소비 전력이 낮고 구동 능력이 높은 표시 장치를 실현할 수 있다. 또한 LTPS 트랜지스터와 OS 트랜지스터를 조합하는 구성을 LTPO라고 부르는 경우가 있다. 또한 더 적합한 예로서는, 배선 간의 도통, 비도통을 제어하기 위한 스위치로서 기능하는 트랜지스터 등에 OS 트랜지스터를 적용하고, 전류를 제어하는 트랜지스터 등에 LTPS 트랜지스터를 적용하는 것이 바람직하다.
발광 디바이스(61)는 광을 발하는 기능(이하, 발광 기능이라고도 표기함)을 갖는다. 발광 디바이스(61)는 유기 EL 디바이스(유기 전계 발광 디바이스)인 것이 바람직하다.
도 11의 (B)에 나타낸 화소 회로(81_2)는 화소 회로(81_1)에 트랜지스터(55C)를 추가한 구성을 갖는다. 또한 화소 회로(81_2)에는 정전위를 공급하는 배선(V0)이 전기적으로 접속되어 있다.
도 11의 (C)에 나타낸 화소 회로(81_3)는 상기 화소 회로(81_3)의 트랜지스터(55A) 및 트랜지스터(55B)로서 한 쌍의 게이트를 갖는 트랜지스터를 적용한 경우의 예이다. 또한 도 11의 (D)에 나타낸 화소 회로(81_4)는 화소 회로(81_2)에 상기 트랜지스터를 적용한 경우의 예이다. 또한 여기서는 모든 트랜지스터로서 한 쌍의 게이트를 갖는 트랜지스터를 적용하였지만, 이에 한정되지 않는다.
한 쌍의 게이트를 갖는 트랜지스터에 있어서, 한 쌍의 게이트가 서로 전기적으로 접속되고 같은 전위가 공급되는 경우, 트랜지스터의 온 전류가 높아지고 포화 특성이 향상되는 등의 이점이 있다. 또한 한 쌍의 게이트 중 한쪽에 트랜지스터의 문턱 전압을 제어하는 전위를 공급하여도 좋다. 또한 한 쌍의 게이트 중 한쪽에 정전위를 공급함으로써 트랜지스터의 전기 특성의 안정성을 향상시킬 수 있다. 예를 들어 트랜지스터의 한쪽 게이트가 정전위를 공급받는 배선과 전기적으로 접속되어도 좋고, 트랜지스터의 소스 또는 드레인과 전기적으로 접속되어도 좋다.
도 12의 (A)에 나타낸 화소 회로(81_5)는 상기 화소 회로(81_2)에 트랜지스터(55D)를 추가한 구성을 갖는다. 또한 화소 회로(81_5)에는 3개의 게이트선으로서 기능하는 배선(배선(GL1), 배선(GL2), 및 배선(GL3))이 전기적으로 접속되어 있다.
트랜지스터(55D)는 게이트가 배선(GL3)과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 한쪽이 트랜지스터(55B)의 게이트와 전기적으로 접속되고, 다른 쪽이 배선(V0)과 전기적으로 접속되어 있다. 또한 트랜지스터(55A)의 게이트가 배선(GL1)과 전기적으로 접속되고, 트랜지스터(55C)의 게이트가 배선(GL2)과 전기적으로 접속되어 있다.
트랜지스터(55C)와 트랜지스터(55D)를 동시에 도통 상태로 함으로써, 트랜지스터(55B)의 소스와 게이트가 같은 전위가 되어 트랜지스터(55B)를 비도통 상태로 할 수 있다. 이로써 발광 디바이스(61)를 흐르는 전류를 강제적으로 차단할 수 있다. 이러한 화소 회로는 표시 기간과 소등 기간을 번갈아 제공하는 표시 방법을 사용하는 경우에 적합하다.
도 12의 (B)의 화소 회로(81_6)는 상기 화소 회로(81_5)에 용량 소자(56A)를 추가한 경우의 예를 나타낸 것이다. 용량 소자(56A)는 유지 용량으로서 기능한다.
도 12의 (C)의 화소 회로(81_7) 및 도 12의 (D)의 화소 회로(81_8)는 각각 상기 화소 회로(81_5) 또는 화소 회로(81_6)로서 한 쌍의 게이트를 갖는 트랜지스터를 적용한 경우의 예를 나타낸 것이다. 트랜지스터(55A), 트랜지스터(55C), 트랜지스터(55D)로서는 한 쌍의 게이트가 전기적으로 접속된 트랜지스터가 적용되고, 트랜지스터(55B)로서는 한쪽의 게이트가 소스와 전기적으로 접속된 트랜지스터가 적용되어 있다.
이어서 부화소(82PS)에 적용할 수 있는 화소 회로의 회로도의 일례를 도 13의 (A) 내지 (E)에 나타내었다. 또한 도 13의 (A) 내지 (E)에 배선(RL) 및 배선(WX) 이외에, 배선(RS) 및 배선(TX)을 나타내었다. 예를 들어 배선(RL)은 화소 회로로부터의 데이터를 판독하기 위한 선택 신호를 전달하는 배선이다. 예를 들어 배선(RS)은 화소 회로를 초기화하는 리셋 신호를 전달하는 배선이다. 예를 들어 배선(WX)은 화소 회로로부터 판독되는 신호를 전달하는 배선이다. 예를 들어 배선(TX)은 수광 디바이스(62)를 흐르는 전류를 제어하는 전송(轉送) 신호를 전달하는 배선이다. 또한 부화소(82PS)에 적용할 수 있는 화소 회로는 정전위를 전달하는 배선과 접속된다.
도 13의 (A)에 나타낸 화소 회로(82_1)는 트랜지스터(57A), 트랜지스터(57B), 트랜지스터(57C), 및 용량 소자(58)를 갖고, 도 13의 (A)에 나타낸 바와 같이 트랜지스터 및 용량 소자가 접속된다. 또한 도 13의 (A)에는 화소 회로(82_1)와 접속되는 수광 디바이스(62)를 나타내었다.
수광 디바이스(62)는 광을 검출하는 기능(이하, 수광 기능이라고도 기재함)을 갖는다. 수광 디바이스(62)에는, 예를 들어 pn형 또는 pin형 포토다이오드를 사용할 수 있다. 수광 디바이스(62)는 가시광을 검출하는 기능을 갖는다. 수광 디바이스(62)는 가시광에 감도를 갖는다. 수광 디바이스(62)는 가시광 및 적외광을 검출하는 기능을 갖는 것이 바람직하다. 수광 디바이스(62)는 가시광 및 적외광 중 적어도 어느 한쪽에 감도를 갖는 것이 바람직하다.
또한 본 명세서 등에 있어서, 청색(B)의 파장 영역은 400nm 이상 490nm 미만이고, 청색(B)의 광은 상기 파장 영역에 적어도 하나의 발광 스펙트럼의 피크를 갖는다. 녹색(G)의 파장 영역은 490nm 이상 580nm 미만이고, 녹색(G)의 광은 상기 파장 영역에 적어도 하나의 발광 스펙트럼의 피크를 갖는다. 적색(R)의 파장 영역은 580nm 이상 700nm 미만이고, 적색(R)의 광은 상기 파장 영역에 적어도 하나의 발광 스펙트럼의 피크를 갖는다. 또한 본 명세서 등에서의 가시광의 파장 영역은 400nm 이상 700nm 미만이고, 가시광은 상기 파장 영역에 적어도 하나의 발광 스펙트럼의 피크를 갖는다. 적외광(IR)의 파장 영역은 700nm 이상 900nm 미만이고, 적외(IR)광은 상기 파장 영역에 적어도 하나의 발광 스펙트럼의 피크를 갖는다.
수광 디바이스(62)가 갖는 활성층은 반도체를 포함한다. 상기 반도체로서 실리콘 등의 무기 반도체, 및 유기 화합물을 포함하는 유기 반도체를 들 수 있다. 특히 수광 디바이스(62)로서, 유기 반도체를 포함하는 층을 갖는 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. 또한 유기 반도체를 사용함으로써, 발광 디바이스(61)가 갖는 EL층과, 수광 디바이스(62)가 갖는 수광층을 같은 방법(예를 들어 진공 증착법)으로 형성할 수 있어, 공통의 제조 장치를 사용할 수 있기 때문에 바람직하다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는 발광 디바이스(61)로서 유기 EL 디바이스를 사용하고, 수광 디바이스(62)로서 유기 포토다이오드를 적합하게 사용할 수 있다. 유기 EL 디바이스 및 유기 포토다이오드는 동일한 기판 위에 형성할 수 있다. 따라서 유기 EL 디바이스를 사용한 표시 장치에 유기 포토다이오드를 내장할 수 있다. 본 발명의 일 형태인 표시 장치는 화상을 표시하는 기능에 더하여, 촬상 기능 및 센싱 기능 중 한쪽 또는 양쪽도 갖는다.
도 13의 (B)에 나타낸 화소 회로(82_2)에서는 화소 회로(82_1)에서의 트랜지스터(57B)를 한 쌍의 게이트를 갖는 트랜지스터로 한다. 도 13의 (C)에 나타낸 화소 회로(82_3)는, 상기 화소 회로(82_2)의 트랜지스터(57A) 내지 트랜지스터(57C)에 한 쌍의 게이트를 갖는 트랜지스터를 적용한 경우의 예이다. 또한 도 13의 (D)에 나타낸 화소 회로(82_4)는 트랜지스터(57C)의 배치를 변경한 경우의 예이다. 또한 도 13의 (E)에 나타낸 화소 회로(82_5)는 트랜지스터(57D)를 추가한 경우의 예이다.
상술한 바와 같이 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 발광 디바이스를 갖는 부화소를 선택하는 선택 신호와, 수광 디바이스를 갖는 부화소를 선택하는 선택 신호를 출력한다. 즉 게이트선 구동 회로에서는 상이한 타이밍에서 제어되는, 표시 동작을 수행할 때의 발광 디바이스를 갖는 부화소의 주사와, 검출 동작을 수행할 때의 수광 디바이스를 갖는 부화소의 주사를 전환할 수 있다. 상기 구성으로 함으로써 상이한 타이밍에서 제어하는 신호를 하나의 회로로부터 출력할 수 있어, 구동 회로의 회로 규모를 축소할 수 있다.
또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 물체의 검지 또는 비검지에 기초하여 검출 동작과 표시 동작의 전환을 수행할 수 있다. 그러므로 검출 동작의 정밀도를 높이는 경우, 검출 동작의 기간을 길게 하고 표시 동작의 기간을 짧게 하도록 전환할 수 있다. 검출 동작 시에 수광 디바이스를 갖는 부화소를 주사하는 선택 신호의 개수를 늘림으로써 검출 동작의 해상도를 높일 수 있다. 표시 동작 시에 물체 검지의 해상도를 낮춤으로써 불필요한 검출 동작을 억제할 수 있기 때문에, 소비 전력의 증가를 억제할 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 앞의 실시형태에서 설명한 발광 디바이스 및 수광 디바이스를 갖는 표시 장치의 이용 형태 등에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치의 모식도를 도 14의 (A)에 나타내었다. 도 14의 (A)에 나타낸 표시 장치(200)는 기판(201), 기판(202), 발광 디바이스(211R), 발광 디바이스(211G), 발광 디바이스(211B), 수광 디바이스(212PS), 및 기능층(203) 등을 갖는다.
발광 디바이스(211R), 발광 디바이스(211G), 발광 디바이스(211B), 및 수광 디바이스(212PS)는 기판(201)과 기판(202) 사이에 제공되어 있다. 발광 디바이스(211R), 발광 디바이스(211G), 발광 디바이스(211B)는 각각 적색(R), 녹색(G), 또는 청색(B)의 광을 발한다. 발광 디바이스(211R), 발광 디바이스(211G), 및 발광 디바이스(211B)로서는 상술한 발광 디바이스를 사용할 수 있다. 수광 디바이스(212PS)로서는 상술한 수광 디바이스를 사용할 수 있다. 또한 이하에서는 발광 디바이스(211R), 발광 디바이스(211G), 및 발광 디바이스(211B)를 특별히 구별하지 않는 경우에 발광 디바이스(211)라고 표기하는 경우가 있다.
도 14의 (A)에는 기판(202)의 표면에 손가락(220)이 접촉된 상태를 나타내었다. 발광 디바이스(예를 들어 발광 디바이스(211G))가 발하는 광의 일부는 기판(202)과 손가락(220)의 접촉부에서 반사된다. 그리고 반사광의 일부가 수광 디바이스(212PS)에 입사함으로써 손가락(220)이 기판(202)에 접촉된 것을 검출할 수 있다. 즉 표시 장치(200)는 터치 패널로서 기능할 수 있다.
기능층(203)은 발광 디바이스(211R), 발광 디바이스(211G), 발광 디바이스(211B)를 구동하는 회로, 및 수광 디바이스(212PS)를 구동하는 회로를 갖는다. 기능층(203)에는 스위치, 트랜지스터, 용량 소자, 배선 등이 제공된다. 또한 발광 디바이스(211R), 발광 디바이스(211G), 발광 디바이스(211B), 및 수광 디바이스(212PS)를 패시브 매트릭스 방식으로 구동시키는 경우에는 스위치 및 트랜지스터를 제공하지 않는 구성으로 하여도 좋다.
표시 장치(200)는 예를 들어 손가락(220)의 지문을 검출할 수 있다. 도 14의 (B)에는, 기판(202)과 손가락(220)의 접촉부의 확대도를 모식적으로 나타내었다. 또한 도 14의 (B)에는 번갈아 배열된 발광 디바이스(211)와 수광 디바이스(212)를 나타내었다.
손가락(220)에는 오목부 및 볼록부에 의하여 지문이 형성되어 있다. 그러므로 도 14의 (B)에 나타낸 바와 같이 지문의 볼록부가 기판(202)에 접촉된다.
어떤 표면 또는 계면에서 반사되는 광에는 정반사와 확산 반사가 있다. 정반사광은 입사각과 반사각이 일치하는, 지향성이 높은 광이고, 확산 반사광은 강도의 각도 의존성이 낮은, 지향성이 낮은 광이다. 손가락(220)의 표면에서 반사되는 광은 정반사와 확산 반사 중, 확산 반사의 성분이 지배적이다. 한편으로, 기판(202)과 대기의 계면에서 반사되는 광은 정반사의 성분이 지배적이다.
손가락(220)과 기판(202)의 접촉면 또는 비접촉면에서 반사되고, 이들의 직하에 위치하는 수광 디바이스(212)에 입사하는 광의 강도는 정반사광과 확산 반사광을 합한 것이다. 상술한 바와 같이, 손가락(220)의 오목부에서는 기판(202)과 손가락(220)이 접촉되지 않기 때문에 정반사광(실선 화살표로 나타냄)이 지배적이고, 볼록부에서는 이들이 접촉되기 때문에 손가락(220)으로부터의 확산 반사광(파선 화살표로 나타냄)이 지배적이다. 따라서 오목부의 직하에 위치하는 수광 디바이스(212)에서 수광하는 광의 강도는 볼록부의 직하에 위치하는 수광 디바이스(212)보다 높아진다. 이로써 손가락(220)의 지문을 촬상할 수 있다.
수광 디바이스(212)의 배열 간격은 지문의 2개의 볼록부 사이의 거리, 바람직하게는 인접한 오목부와 볼록부 사이의 거리보다 짧은 간격으로 함으로써, 선명한 지문의 화상을 취득할 수 있다. 사람의 지문의 오목부와 볼록부의 간격은 대략 200μm임에 의거하여, 예를 들어 수광 디바이스(212)의 배열 간격을 400μm 이하로, 바람직하게는 200μm 이하로, 더 바람직하게는 150μm 이하로, 더 바람직하게는 100μm 이하로, 더 바람직하게는 50μm 이하로 하고, 1μm 이상으로, 바람직하게는 10μm 이상으로, 더 바람직하게는 20μm 이상으로 한다.
표시 장치(200)로 촬상한 지문의 화상의 예를 도 14의 (C)에 나타내었다. 도 14의 (C)에서는 촬상 범위(227) 내에 손가락(220)의 윤곽을 파선으로 나타내고, 접촉부(224)의 윤곽을 일점쇄선으로 나타내었다. 접촉부(224) 내에서, 수광 디바이스(212)에 입사하는 광량의 차이에 의하여 콘트라스트가 높은 지문(222)을 촬상할 수 있다.
표시 장치(200)는 터치 패널 또는 펜 태블릿으로서도 기능시킬 수 있다. 도 14의 (D)에는 스타일러스(229)의 선단을 기판(202)에 접촉시킨 상태로 파선 화살표의 방향으로 슬라이드하는 상태를 나타내었다.
도 14의 (D)에 나타낸 바와 같이, 스타일러스(229)의 선단과 기판(202)의 접촉면에서 확산되는 확산 반사광이 상기 접촉면과 중첩되는 부분에 위치하는 수광 디바이스(212)에 입사함으로써, 스타일러스(229)의 선단의 위치를 높은 정밀도로 검출할 수 있다.
도 14의 (E)에는 표시 장치(200)로 검출한 스타일러스(229)의 궤적(226)의 예를 나타내었다. 표시 장치(200)는 스타일러스(229) 등의 피검출체의 위치를 높은 위치 정밀도로 검출할 수 있기 때문에, 묘화 애플리케이션 등에서 고정세(高精細)의 묘화를 수행할 수도 있다. 또한 정전 용량식 터치 센서, 전자기 유도형 터치펜 등을 사용한 경우와 달리, 절연성이 높은 피검출체이어도 위치를 검출할 수 있기 때문에, 스타일러스(229)의 선단부의 재료를 불문하고 다양한 필기구(예를 들어 붓, 유리펜, 깃펜)를 사용할 수도 있다.
수광 디바이스(212PS)는 터치 센서(디렉트 터치 센서라고도 함) 또는 니어 터치 센서(호버 센서, 호버 터치 센서, 비접촉 센서, 터치리스 센서라고도 함)에 사용할 수 있다. 도 15에는 발광 디바이스(예를 들어 발광 디바이스(211G))로부터 사출된 광(191)이 대상물(예를 들어 손가락(220))에서 반사되고, 그 반사된 광(192)이 수광 디바이스(212PS)에 입사하는 상태를 나타내었다. 대상물은 표시 장치(200)와 접촉하지 않았지만, 수광 디바이스(212PS)를 사용하여 대상물을 검출할 수 있다. 또한 수광 디바이스(212PS)는 용도에 따라, 검출하는 광의 파장을 적절히 결정하여도 좋다.
터치 센서 또는 니어 터치 센서는 대상물(손가락, 손, 또는 펜 등)의 근접 또는 접촉을 검출할 수 있다. 터치 센서는 표시 장치와 대상물이 직접 접촉한 경우에 대상물을 검출할 수 있다. 또한 니어 터치 센서는 대상물이 표시 장치와 접촉하지 않아도 상기 대상물을 검출할 수 있다. 예를 들어 표시 장치와 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, 표시 장치와 대상물이 직접 접촉하지 않아도 표시 장치를 조작할 수 있고, 즉 비접촉(터치리스)으로 표시 장치를 조작할 수 있게 된다. 상기 구성으로 함으로써, 표시 장치가 오염되거나 손상되는 리스크를 경감하거나, 또는 표시 장치에 부착된 오염(예를 들어 먼지 또는 바이러스)과 대상물이 직접 접촉하지 않고 표시 장치를 조작할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 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 저감할 수 있다. 또한 상기 리프레시 레이트에 따라 터치 센서 또는 니어 터치 센서의 구동 주파수를 변화시켜도 좋다. 예를 들어 표시 장치의 리프레시 레이트가 120Hz인 경우, 터치 센서 또는 니어 터치 센서의 구동 주파수를 120Hz보다 높게(대표적으로는 240Hz) 할 수 있다. 상기 구성으로 함으로써, 저소비 전력을 실현할 수 있고, 터치 센서 또는 니어 터치 센서의 응답 속도를 높일 수 있다.
수광 디바이스(212PS)는 표시 장치가 갖는 모든 화소에 제공되어 있는 것이 바람직하다. 모든 화소에 수광 디바이스(212PS)를 제공함으로써 높은 정밀도로 터치를 검출할 수 있다. 또한 일부의 화소에 수광 디바이스(212PS)를 제공하는 구성으로 하여도 좋다. 예를 들어 발광 디바이스 및 수광 디바이스를 제공한 화소와, 수광 디바이스를 제공한(발광 디바이스만을 제공하지 않는) 화소를 갖는 표시 장치로 하여도 좋다.
상술한 표시 장치(200)와 상이한 구성예를 도 16의 (A)에 나타내었다. 도 16의 (A)에 나타낸 표시 장치(200A)는 기판(201), 기판(202), 발광 디바이스(211R), 발광 디바이스(211G), 발광 디바이스(211B), 발광 디바이스(211IR), 수광 디바이스(212PS), 및 기능층(203) 등을 갖는다. 표시 장치(200A)는 발광 디바이스(211IR)를 갖는 점에서 상술한 표시 장치(200)와 주로 상이하다.
발광 디바이스(211R), 발광 디바이스(211G), 발광 디바이스(211B), 및 수광 디바이스(212PS)는 기판(201)과 기판(202) 사이에 제공되어 있다. 발광 디바이스(211IR)는 적외광을 발한다. 발광 디바이스(211IR)로서는 상술한 발광 디바이스를 사용할 수 있다.
도 16의 (A)에는 기판(202)의 표면에 손가락(220)이 접촉된 상태를 도시하였다. 발광 디바이스(발광 디바이스(211IR))가 발하는 광의 일부는 기판(202)과 손가락(220)의 접촉부에서 반사된다. 그리고 반사광의 일부가 수광 디바이스(212PS)에 입사함으로써 손가락(220)이 기판(202)에 접촉된 것을 검출할 수 있다. 예를 들어 발광 디바이스(211IR)로부터 적외선을 사출하고 수광 디바이스(212PS)로 적외광을 검출함으로써, 어두운 곳에서도 터치 검출이 가능하게 된다.
표시 장치(200A)는 발광 디바이스(211R), 발광 디바이스(211G), 및 발광 디바이스(211B)를 사용하여 표시부에 화상을 표시하면서, 발광 디바이스(211IR) 및 수광 디바이스(212PS)를 사용하여 표시부에서 터치 검출을 수행할 수 있다. 또한 표시 장치(200A)는 표시부에 화상을 표시하면서, 표시부에서 촬상을 수행할 수 있다.
도 16의 (B)에는 발광 디바이스(211G)로부터 사출된 광(191)이 대상물(예를 들어 손가락(220))에서 반사되고, 그 반사된 광(192)이 수광 디바이스(212PS)에 입사하는 상태를 나타내었다. 도 16의 (C)에는 발광 디바이스(211IR)로부터 사출된 광(191)이 대상물(예를 들어 손가락(220))에서 반사되고, 그 반사된 광(192)이 수광 디바이스(212PS)에 입사하는 상태를 나타내었다. 대상물은 표시 장치(200A)와 접촉하지 않았지만, 수광 디바이스(212PS)를 사용하여 대상물을 검출할 수 있다.
상술한 표시 장치(200A)와 상이한 구성예를 도 17의 (A)에 나타내었다. 도 17의 (A)에 나타낸 표시 장치(200B)는 기판(201), 기판(202), 발광 디바이스(211R), 발광 디바이스(211G), 발광 디바이스(211B), 발광 디바이스(211IR), 수광 디바이스(212PS), 수광 디바이스(212IRS), 및 기능층(203) 등을 갖는다. 표시 장치(200B)는 수광 디바이스의 구성이 상이한 점에서 상술한 표시 장치(200A)와 주로 상이하다.
발광 디바이스(211R), 발광 디바이스(211G), 발광 디바이스(211B), 수광 디바이스(212PS), 및 수광 디바이스(212IRS)는 기판(201)과 기판(202) 사이에 제공되어 있다. 수광 디바이스(212PS)는 가시광을 수광한다. 수광 디바이스(212IRS)는 적외광을 수광한다. 수광 디바이스(212PS) 및 수광 디바이스(212IRS)로서는 상술한 수광 디바이스를 사용할 수 있다.
도 17의 (A)에는 기판(202)의 표면에 손가락(220)이 접촉된 상태를 도시하였다. 발광 디바이스(발광 디바이스(211IR))가 발하는 광의 일부는 기판(202)과 손가락(220)의 접촉부에서 반사된다. 그리고 반사광의 일부가 수광 디바이스(212IRS)에 입사함으로써 손가락(220)이 기판(202)에 접촉된 것을 검출할 수 있다.
도 17의 (B)에는 발광 디바이스(211IR)로부터 사출된 광(191)이 대상물(예를 들어 손가락(220))에서 반사되고, 그 반사된 광(192)이 수광 디바이스(212IRS)에 입사하는 상태를 나타내었다. 도 17의 (C)에는 발광 디바이스(211G)로부터 사출된 광(191)이 대상물(예를 들어 손가락(220))에서 반사되고, 그 반사된 광(192)이 수광 디바이스(212PS)에 입사하는 상태를 나타내었다. 대상물은 표시 장치(200B)와 접촉되지 않았지만, 수광 디바이스(212PS) 또는 수광 디바이스(212IRS)를 사용하여 대상물을 검출할 수 있다.
수광 디바이스(212PS)의 수광 영역의 면적(이하 수광 면적이라고도 기재함)은 수광 디바이스(212IRS)의 수광 면적보다 작은 것이 바람직하다. 수광 디바이스(212PS)의 수광 면적을 작게, 즉 촬상 범위를 좁게 함으로써, 수광 디바이스(212PS)는 수광 디바이스(212IRS)에 비하여 정세도가 높은 촬상을 수행할 수 있다. 이때 수광 디바이스(212PS)는 지문, 장문, 홍채, 맥 형상(정맥 형상, 동맥 형상을 포함함), 또는 얼굴 등을 사용한 개인 인증을 위한 촬상 등에 사용할 수 있다. 또한 수광 디바이스(212PS)는 용도에 따라 검출하는 광의 파장을 적절히 결정하여도 좋다.
수광 디바이스(212PS)와 수광 디바이스(212IRS)의 검출 정밀도에 차이가 있기 때문에, 기능에 따라 대상물의 검출 방법을 선택하여도 좋다. 예를 들어 표시 화면의 스크롤 기능은 수광 디바이스(212IRS)를 사용한 니어 터치 센서 기능에 의하여 실현하고, 화면에 표시된 키보드로의 입력 기능은 수광 디바이스(212PS)를 사용한 고정세의 터치 센서 기능에 의하여 실현하여도 좋다.
하나의 화소에 2종류의 수광 디바이스를 탑재함으로써, 표시 기능에 더하여 2개의 기능을 추가할 수 있어, 다기능의 표시 장치를 실현할 수 있다.
또한 고정세의 촬상을 수행하기 위하여, 수광 디바이스(212PS)는 표시 장치가 갖는 모든 화소에 제공되어 있는 것이 바람직하다. 한편으로 터치 센서 또는 니어 터치 센서 등에 사용하는 수광 디바이스(212IRS)는 수광 디바이스(212PS)를 사용한 검출에 비하여 높은 정밀도가 요구되지 않기 때문에, 표시 장치가 갖는 일부 화소에 제공되어도 좋다. 표시 장치가 갖는 수광 디바이스(212IRS)의 개수를 수광 디바이스(212PS)의 개수보다 적게 함으로써 검출 속도를 높일 수 있다.
상기와 같이, 본 실시형태의 표시 장치는 하나의 화소에 발광 디바이스 및 수광 디바이스를 탑재함으로써 다기능의 표시 장치로 할 수 있다. 예를 들어 고정세의 촬상 기능, 및 터치 센서 또는 니어 터치 센서 등의 센싱 기능을 갖는 표시 장치를 실현할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 특정 색의 광을 사출하고, 대상물에서 반사한 반사광을 수광하여도 좋다. 도 18의 (A)에서는 표시 장치로부터 사출되는 적색광과, 대상물(여기서는 손가락(220))에서 반사됨으로써 표시 장치에 입사한 적색광을 각각 화살표로 모식적으로 나타내었다. 도 18의 (B)에서는 표시 장치로부터 사출되는 적외광과, 대상물(여기서는 손가락(220))에서 반사됨으로써 표시 장치에 입사한 적외광을 각각 화살표로 모식적으로 나타내었다.
대상물이 표시 장치에 접촉 또는 근접한 상태에서, 적색광을 사출하고, 대상물로부터의 반사광이 표시 장치에 입사함으로써 대상물의 적색광에 대한 투과율을 측정할 수 있다. 마찬가지로 대상물이 표시 장치에 접촉 또는 근접한 상태에서, 적외광을 사출하고, 대상물로부터의 반사광이 표시 장치에 입사함으로써 대상물의 적외광에 대한 투과율을 측정할 수 있다.
도 18의 (A)의 일점쇄선으로 나타낸 영역(P)의 확대도를 도 18의 (C)에 나타내었다. 발광 디바이스(211R)로부터 사출된 광(191)은 손가락(220)의 표면 및 내부의 생체 조직에 의하여 산란하고, 산란광의 일부가 생체 내부로부터 수광 디바이스(212PS) 방향으로 진행한다. 이 산란광이 혈관(91)을 투과하고, 그 투과한 광(192)이 수광 디바이스(212PS)에 입사한다.
마찬가지로 발광 디바이스(211IR)로부터 사출된 적외광은 손가락(220)의 표면 및 내부의 생체 조직에 의하여 산란하고, 산란한 적외광의 일부가 생체 내부로부터 수광 디바이스(212IRS) 방향으로 진행한다. 이 산란한 적외광이 혈관(91)을 투과하고, 그 투과한 적외광이 수광 디바이스(212IRS)에 입사한다.
여기서 광(192)은 생체 조직(93) 및 혈관(91)(동맥 및 정맥)을 거친 광이다. 동맥혈은 심박에 의하여 맥동하기 때문에, 동맥에 의한 광의 흡수는 심박에 따라 변동된다. 한편으로 생체 조직(93) 및 정맥은 심박의 영향을 받지 않기 때문에, 생체 조직(93)에 의한 광의 흡수, 및 정맥에 의한 광의 흡수는 일정하다. 따라서 표시 장치에 입사한 광(192)에서 일정한 성분을 경시(經時)적으로 제외함으로써 동맥의 광 투과율을 산출할 수 있다. 또한 적색광 투과율은 산소와 결합된 헤모글로빈(산소화 헤모글로빈이라고도 함)에 비하여 산소와 결합되지 않은 헤모글로빈(환원 헤모글로빈이라고도 함)이 낮다. 적외광 투과율은 산소화 헤모글로빈과 환원 헤모글로빈에서 같은 정도이다. 적색광에 대한 동맥의 투과율과, 적외광에 대한 동맥의 투과율을 측정함으로써, 산소화 헤모글로빈과 환원 헤모글로빈의 총합에 대한 산소화 헤모글로빈의 비율, 즉 산소 포화도(이하 경피적 산소 포화도(SpO2: Peripheral Oxygen Saturation)라고도 함)를 산출할 수 있다. 이와 같이 본 발명의 일 형태인 표시 장치는 반사형 펄스 옥시미터로서의 기능을 가질 수 있다.
예를 들어 표시 장치의 표시부에 손가락이 접촉하였을 때에, 손가락이 접촉한 영역의 위치 정보를 취득한다. 그 후 손가락이 접촉한 영역 및 그 근방의 화소로부터 적색광을 사출하여 적색광에 대한 동맥의 투과율을 측정한다. 이어서 적외광을 사출하여 적외광에 대한 동맥의 투과율을 측정함으로써 산소 포화도를 산출할 수 있다. 또한 적색광에 대한 투과율과, 적외광에 대한 투과율을 측정하는 순서는 특별히 한정되지 않는다. 적외광에 대한 투과율을 측정한 후에 적색광에 대한 투과율을 측정하여도 좋다. 또한 여기서는 손가락을 사용하여 산소 포화도를 산출하는 예를 나타내었지만, 본 발명의 일 형태는 이에 한정되지 않는다. 손가락 이외의 부분으로 산소 포화도를 산출할 수도 있다. 예를 들어 표시 장치의 표시부에 손바닥을 접촉시킨 상태에서 적색광에 대한 동맥의 투과율과, 적외광에 대한 동맥의 투과율을 측정함으로써 산소 포화도를 산출할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용한 전자 기기의 일례를 도 19의 (A)에 나타내었다. 도 19의 (A)에 나타낸 휴대 정보 단말기(400)는 예를 들어 스마트폰으로서 사용할 수 있다. 휴대 정보 단말기(400)는 하우징(402)과 표시부(404)를 갖는다. 표시부(404)에는 상술한 표시 장치를 적용할 수 있다. 표시부(404)에는 예를 들어 상술한 표시 장치(200B)를 적합하게 사용할 수 있다.
도 19의 (A)에는 휴대 정보 단말기(400)의 표시부(404)에 손가락(406)과 접촉한 상태를 나타내었다. 도 19의 (A)에서는 터치를 검출한 영역 및 그 근방인 영역(408)을 이점쇄선으로 나타내었다.
휴대 정보 단말기(400)는 영역(408)의 화소로부터 적색광을 사출하고, 표시부(404)에 입사한 적색광을 검출한다. 마찬가지로 영역(408)의 화소로부터 적외광을 사출하고, 표시부(404)에 입사한 적외광을 검출함으로써 손가락(406)의 산소 포화도를 측정할 수 있다. 도 19의 (B)에는 영역(408)의 화소를 점등하는 상태를 나타내었다. 도 19의 (B)에서는 손가락(406)을 투과시켜, 윤곽만을 파선으로 나타내고, 영역(408)에 해칭을 넣었다. 도 19의 (B)에 나타낸 바와 같이 점등된 영역(408)은 손가락(406)으로 가려져 사용자에게 시인(視認)되기 어렵다. 그러므로 사용자에게 스트레스를 주지 않고 산소 포화도를 측정할 수 있다. 또한 휴대 정보 단말기(400)는 표시부(404) 내의 어느 위치에서도 산소 포화도를 측정할 수 있다.
얻어진 산소 포화도를 표시부(404)에 표시하여도 좋다. 도 19의 (C)에는 영역(407)에 산소 포화도를 나타내는 화상(409)을 표시하는 상태를 나타내었다. 도 19의 (C)에는 화상(409)의 예로서 "SpO2 97%"라는 문자를 나타내었다. 또한 화상(409)은 화상이어도 좋고, 화상 및 문자를 포함하여도 좋다. 또한 영역(407)은 표시부(404)의 임의의 위치에 제공하는 것이 바람직하다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다. 또한 본 명세서에서 하나의 실시형태에 복수의 구성예가 제시되는 경우에는 구성예를 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치와 그 제작 방법에 대하여 도 20 내지 도 27을 사용하여 설명한다.
발광 디바이스 및 수광 디바이스를 갖는 표시 장치를 제작하는 경우, 발광층 및 활성층을 각각 섬 형상으로 형성할 필요가 있다.
예를 들어 메탈 마스크(섀도 마스크라고도 함)를 사용한 진공 증착법에 의하여 섬 형상의 발광층 및 활성층을 성막할 수 있다. 그러나 이 방법으로는 메탈 마스크의 정밀도, 메탈 마스크와 기판의 위치의 어긋남, 메탈 마스크의 휨, 및 증기의 산란 등으로 인한 성막되는 막의 윤곽의 확장 등 다양한 영향에 의하여, 섬 형상의 발광층 및 활성층의 형상, 그리고 위치가 설계 시와 달라질 수 있기 때문에, 표시 장치의 고정세화 및 고개구율화가 어렵다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치의 제작 방법에서는 섬 형상의 화소 전극(하부 전극이라고도 할 수 있음)을 형성하고, EL층이 되는 제 1 층을 전체 면에 형성한 후, 제 1 층 위에 제 1 마스크층을 형성한다. 그리고 제 1 마스크층 위에 제 1 레지스트 마스크를 형성하고, 제 1 레지스트 마스크를 사용하여 제 1 층과 제 1 마스크층을 가공함으로써 섬 형상의 EL층을 형성한다. 마찬가지로 수광층이 되는 제 2 층을 제 2 마스크층 및 제 2 레지스트 마스크를 사용하여 섬 형상의 수광층으로 형성한다.
이와 같이, 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 제작 방법에서는, 섬 형상의 EL층은 메탈 마스크의 패턴에 의하여 형성되는 것이 아니라, EL층이 되는 층을 전체 면에 성막한 후에 가공함으로써 형성된다. 마찬가지로 섬 형상의 수광층은 메탈 마스크의 패턴에 의하여 형성되는 것이 아니라, 수광층이 되는 층을 전체 면에 성막한 후에 가공함으로써 형성된다. 따라서 지금까지 실현되기 어려웠던 정세도가 높거나 개구율이 높은 표시 장치를 실현할 수 있다. 또한 EL층을 각색으로 구분 형성할 수 있기 때문에, 매우 선명하고, 콘트라스트가 높고, 표시 품질이 높은 표시 장치를 실현할 수 있다. 또한 화소 내에 수광 디바이스를 제공할 수 있기 때문에, 고정세의 촬상 기능, 및 터치 센서 또는 니어 터치 센서 등의 센싱 기능을 갖는 표시 장치를 실현할 수 있다. 또한 EL층 위 및 수광층 위에 마스크층을 제공함으로써, 표시 장치의 제작 공정 중에 EL층 및 수광층이 받는 대미지를 저감하여 발광 디바이스 및 수광 디바이스의 신뢰성을 높일 수 있다.
인접한 발광 디바이스 및 수광 디바이스의 간격은 예를 들어 메탈 마스크를 사용한 형성 방법으로는 10μm 미만으로 하기가 어렵지만, 상기 방법에 따르면 3μm 이하, 2μm 이하, 또는 1μm 이하까지 좁힐 수 있다. 또한 예를 들어 LSI용 노광 장치를 사용함으로써 500nm 이하, 200nm 이하, 100nm 이하, 나아가서는 50nm 이하까지 간격을 좁힐 수도 있다. 이로써 화소에서 차지하는 발광 영역의 면적(이하 발광 면적이라고도 기재함) 및 수광 면적을 확대할 수 있어, 개구율을 100%에 가깝게 할 수 있다. 예를 들어 개구율 50% 이상, 60% 이상, 70% 이상, 80% 이상, 또는 90% 이상이며, 100% 미만을 실현할 수도 있다.
메탈 마스크를 사용한 경우에 비하여, EL층 및 수광층 자체의 패턴도 매우 작게 할 수 있다. 예를 들어 EL층 및 수광층을 구분하여 형성하기 위하여 메탈 마스크를 사용한 경우에는 패턴의 중앙부와 단부 사이에서 두께가 불균일하게 되기 때문에, 패턴 전체의 면적에 대하여 발광 영역 또는 수광 영역으로서 사용할 수 있는 유효 면적은 작아진다. 한편으로 상기 제작 방법에서는 균일한 두께로 성막한 막을 가공함으로써 패턴을 형성하기 때문에, 패턴 내에서 두께를 균일하게 할 수 있고, 미세한 패턴이어도 대부분의 영역을 발광 영역 또는 수광 영역으로서 사용할 수 있다. 그러므로 높은 정세도와 높은 개구율을 겸비한 표시 장치를 제작할 수 있다.
<표시 장치의 구성예>
본 발명의 일 형태의 표시 장치를 도 20의 (A) 및 (B)에 나타내었다.
도 20의 (A)는 표시 장치(100)의 상면도이다. 표시 장치(100)는 복수의 화소(110)가 매트릭스로 배치된 표시부와, 표시부의 외측의 접속부(140)를 갖는다.
도 20의 (A)에 나타낸 화소(110)에는 스트라이프 배열이 적용되어 있다. 도 20의 (A)에 나타낸 화소(110)는 부화소(110a), 부화소(110b), 부화소(110c), 및 부화소(110d)의 4개의 부화소로 구성된다. 부화소(110a), 부화소(110b), 및 부화소(110c)는 상이한 파장 영역의 광을 발하는 발광 디바이스를 갖는다. 상기 발광 디바이스로서, 상술한 발광 디바이스를 사용할 수 있다. 부화소(110a), 부화소(110b), 및 부화소(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. 부화소(110d)는 수광 디바이스를 갖는다. 상기 수광 디바이스로서, 상술한 수광 디바이스를 사용할 수 있다.
도 20의 (A)에는, 각 부화소가 X 방향으로 나란히 배치되어 있고, 같은 종류의 부화소가 Y 방향으로 나란히 배치되어 있는 예를 나타내었다. 또한 상이한 종류의 부화소가 Y 방향으로 나란히 배치되고, 같은 종류의 부화소가 X 방향으로 나란히 배치되어 있어도 좋다.
도 20의 (A)에는 상면에서 보았을 때 접속부(140)가 표시부의 아래쪽에 위치하는 예를 나타내었지만, 특별히 한정되지 않는다. 접속부(140)는 상면에서 보았을 때 표시부의 위쪽, 오른쪽, 왼쪽, 아래쪽 중 적어도 하나의 부분에 제공되어 있으면 좋고, 표시부의 4변을 둘러싸도록 제공되어 있어도 좋다. 또한 접속부(140)는 단수이어도 좋고 복수이어도 좋다.
도 20의 (A)에서의 일점쇄선 X1-X2 간의 단면도를 도 20의 (B)에 나타내었다.
도 20의 (B)에 나타낸 바와 같이, 표시 장치(100)에서는 트랜지스터를 포함하는 층(101) 위에 발광 디바이스(130a), 발광 디바이스(130b), 발광 디바이스(130c), 및 수광 디바이스(130d)가 제공되어 있다. 또한 이들 발광 디바이스 및 수광 디바이스를 덮도록 보호층(131) 및 보호층(132)이 제공된다. 보호층(132) 위에는 수지층(122)으로 기판(120)이 접합되어 있다. 또한 인접한 발광 디바이스 및 수광 디바이스 사이의 영역에는 절연층(125)과, 절연층(125) 위의 절연층(127)이 제공되어 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 발광 디바이스가 형성된 기판과 반대 방향으로 광을 사출하는 상면 사출(top-emission) 방식, 발광 디바이스가 형성된 기판 측으로 광을 사출하는 배면 사출(bottom-emission) 방식, 양면으로 광을 사출하는 양면 사출(dual-emission) 방식 중 어느 것이어도 좋다.
트랜지스터를 포함하는 층(101)에서는, 예를 들어 기판에 복수의 트랜지스터가 제공되고, 이들 트랜지스터를 덮도록 절연층이 제공된 적층 구조를 적용할 수 있다. 트랜지스터를 포함하는 층(101)은 인접한 발광 디바이스 사이에 오목부를 가져도 좋다. 예를 들어 트랜지스터를 포함하는 층(101)의 최표면에 위치하는 절연층에 오목부가 제공되어 있어도 좋다.
발광 디바이스(130a), 발광 디바이스(130b), 및 발광 디바이스(130c)는 상이한 파장 영역의 광을 발한다. 발광 디바이스(130a), 발광 디바이스(130b), 및 발광 디바이스(130c)는 예를 들어 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 3색의 광을 발하는 조합인 것이 바람직하다.
발광 디바이스(130a)는 트랜지스터를 포함하는 층(101) 위의 화소 전극(111a)과, 화소 전극(111a) 위의 섬 형상의 EL층(113a)과, 섬 형상의 EL층(113a) 위의 공통층(114)과, 공통층(114) 위의 공통 전극(115)을 갖는다.
발광 디바이스(130b)는 트랜지스터를 포함하는 층(101) 위의 화소 전극(111b)과, 화소 전극(111b) 위의 섬 형상의 EL층(113b)과, 섬 형상의 EL층(113b) 위의 공통층(114)과, 공통층(114) 위의 공통 전극(115)을 갖는다.
발광 디바이스(130c)는 트랜지스터를 포함하는 층(101) 위의 화소 전극(111c)과, 화소 전극(111c) 위의 섬 형상의 EL층(113c)과, 섬 형상의 EL층(113c) 위의 공통층(114)과, 공통층(114) 위의 공통 전극(115)을 갖는다.
수광 디바이스(130d)는 트랜지스터를 포함하는 층(101) 위의 화소 전극(111d)과, 화소 전극(111d) 위의 섬 형상의 수광층(113d)과, 섬 형상의 수광층(113d) 위의 공통층(114)과, 공통층(114) 위의 공통 전극(115)을 갖는다.
각 색의 발광 디바이스 및 수광 디바이스는 공통 전극으로서 동일한 막을 공유한다. 공통 전극은 접속부(140)에 제공된 도전층과 전기적으로 접속된다. 이로써 각 색의 발광 디바이스 및 수광 디바이스가 갖는 공통 전극에는 같은 전위가 공급된다.
발광 디바이스 및 수광 디바이스의 한 쌍의 전극(화소 전극과 공통 전극)으로서 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 적절히 사용할 수 있다. 구체적으로는 인듐 주석 산화물(In-Sn 산화물, ITO라고도 함), In-Si-Sn 산화물(ITSO라고도 함), 인듐 아연 산화물(In-Zn 산화물), In-W-Zn 산화물, 알루미늄, 니켈, 및 란타넘의 합금(Al-Ni-La) 등의 알루미늄을 포함하는 합금(알루미늄 합금), 그리고 은과 팔라듐과 구리의 합금(Ag-Pd-Cu, APC라고도 기재함)을 들 수 있다. 그 이외에는, 알루미늄(Al), 타이타늄(Ti), 크로뮴(Cr), 망가니즈(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 갈륨(Ga), 아연(Zn), 인듐(In), 주석(Sn), 몰리브데넘(Mo), 탄탈럼(Ta), 텅스텐(W), 팔라듐(Pd), 금(Au), 백금(Pt), 은(Ag), 이트륨(Y), 네오디뮴(Nd) 등의 금속, 및 이들을 적절히 조합하여 포함하는 합금을 사용할 수도 있다. 그 이외에는, 위에서 예시하지 않은 원소 주기율표의 1족 또는 2족에 속하는 원소(예를 들어 리튬(Li), 세슘(Cs), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr)), 유로퓸(Eu), 이터븀(Yb) 등의 희토류 금속, 이들을 적절히 조합하여 포함하는 합금, 및 그래핀 등을 사용할 수 있다.
발광 디바이스에는 미소 공진(마이크로캐비티) 구조가 적용되어 있는 것이 바람직하다. 따라서 발광 디바이스 및 수광 디바이스가 갖는 한 쌍의 전극 중 한쪽은 가시광에 대한 투과성 및 반사성을 갖는 전극(반투과·반반사 전극)을 갖는 것이 바람직하고, 다른 쪽은 가시광에 대한 반사성을 갖는 전극(반사 전극)을 갖는 것이 바람직하다. 발광 디바이스가 마이크로캐비티 구조를 가짐으로써, 발광층으로부터 얻어지는 발광을 양쪽 전극 사이에서 공진시켜, 발광 디바이스로부터 사출되는 광을 강하게 할 수 있다.
또한 반투과·반반사 전극은 가시광에 대한 반사성을 갖는 전극과 가시광에 대한 투과성을 갖는 전극(투명 전극이라고도 함)의 적층 구조를 가질 수 있다.
투명 전극의 광 투과율은 40% 이상으로 한다. 예를 들어 발광 디바이스에는 가시광 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. 또한 발광 디바이스가 적외광을 발하는 경우, 이들 전극의 적외광의 투과율 또는 반사율은 가시광의 투과율 또는 반사율과 마찬가지로 상기 수치 범위를 만족시키는 것이 바람직하다.
EL층(113a), EL층(113b), EL층(113c), 및 수광층(113d)은 각각 섬 형상으로 제공된다. EL층(113a), EL층(113b), 및 EL층(113c)은 각각 발광층을 갖는다. EL층(113a), EL층(113b), 및 EL층(113c)은 상이한 파장 영역의 광을 발하는 발광층을 갖는 것이 바람직하다. 수광층(113d)은 활성층을 갖는다.
발광층은 발광 물질을 포함하는 층이다. 발광층은 1종류 또는 복수 종류의 발광 물질을 가질 수 있다. 발광 물질로서는, 청색, 자색, 청자색, 녹색, 황록색, 황색, 주황색, 적색 등의 발광색을 나타내는 물질을 적절히 사용한다. 또한 발광 물질로서, 적외광을 발하는 물질을 사용할 수도 있다.
발광 물질로서는 형광 재료, 인광 재료, TADF 재료, 퀀텀닷 재료 등을 들 수 있다.
형광 재료로서는, 예를 들어 피렌 유도체, 안트라센 유도체, 트라이페닐렌 유도체, 플루오렌 유도체, 카바졸 유도체, 다이벤조싸이오펜 유도체, 다이벤조퓨란 유도체, 다이벤조퀴녹살린 유도체, 퀴녹살린 유도체, 피리딘 유도체, 피리미딘 유도체, 페난트렌 유도체, 나프탈렌 유도체 등이 있다.
인광 재료로서는, 예를 들어 4H-트라이아졸 골격, 1H-트라이아졸 골격, 이미다졸 골격, 피리미딘 골격, 피라진 골격, 또는 피리딘 골격을 갖는 유기 금속 착체(특히 이리듐 착체), 전자 흡인기를 갖는 페닐피리딘 유도체를 리간드로 하는 유기 금속 착체(특히 이리듐 착체), 백금 착체, 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 수송성 재료 및 전자 수송성 재료 중 한쪽 또는 양쪽을 사용할 수 있다. 또한 1종류 또는 복수 종류의 유기 화합물로서, 양극성 재료 또는 TADF 재료를 사용하여도 좋다.
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.
들뜬 복합체를 형성하는 재료의 조합으로서는 정공 수송성 재료의 HOMO 준위(최고 점유 분자 궤도 준위)가 전자 수송성 재료의 HOMO 준위 이상의 값인 것이 바람직하다. 정공 수송성 재료의 LUMO 준위(최저 비점유 분자 궤도 준위)가 전자 수송성 재료의 LUMO 준위 이상의 값인 것이 바람직하다. 재료의 LUMO 준위 및 HOMO 준위는 사이클릭 볼타메트리(CV) 측정에 의하여 측정되는 재료의 전기 화학 특성(환원 전위 및 산화 전위)으로부터 도출할 수 있다.
들뜬 복합체의 형성은 예를 들어 정공 수송성 재료의 발광 스펙트럼, 전자 수송성 재료의 발광 스펙트럼, 및 이들 재료를 혼합한 혼합막의 발광 스펙트럼을 비교하여, 혼합막의 발광 스펙트럼이 각 재료의 발광 스펙트럼보다 장파장 측으로 시프트하는(또는 장파장 측에 새로운 피크를 갖는) 현상을 관측함으로써 확인할 수 있다. 또는 정공 수송성 재료의 과도 포토루미네선스(PL), 전자 수송성 재료의 과도 PL, 및 이들 재료를 혼합한 혼합막의 과도 PL을 비교하여, 혼합막의 과도 PL 수명이 각 재료의 과도 PL 수명보다 장수명 성분을 갖거나, 지연 성분의 비율이 커지는 등의 과도 응답의 차이를 관측함으로써 확인할 수 있다. 또한 상술한 과도 PL은 과도 일렉트로루미네선스(EL)라고 바꿔 읽어도 좋다. 즉, 정공 수송성 재료의 과도 EL, 전자 수송성을 갖는 재료의 과도 EL, 및 이들의 혼합막의 과도 EL을 비교하여, 과도 응답의 차이를 관측하는 것에 의해서도 들뜬 복합체의 형성을 확인할 수 있다.
EL층(113a), EL층(113b), 및 EL층(113c)은 발광층 이외의 층으로서, 정공 주입성이 높은 물질, 정공 수송성이 높은 물질, 정공 차단 재료, 전자 수송성이 높은 물질, 전자 주입성이 높은 물질, 전자 차단 재료, 또는 양극성 물질(전자 수송성 및 정공 수송성이 높은 물질) 등을 포함한 층을 더 가져도 좋다.
발광 디바이스에는 저분자계 화합물 및 고분자계 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.
예를 들어 EL층(113a), EL층(113b), 및 EL층(113c)은 각각 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 차단층, 전자 차단층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 하나 이상을 가져도 좋다.
EL층 중 각 색의 발광 디바이스에서 공유되도록 형성되는 층으로서는 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 차단층, 전자 차단층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 하나 이상을 적용할 수 있다. 예를 들어 공통층(114)으로서 캐리어 주입층(정공 주입층 또는 전자 주입층)을 형성하여도 좋다. 또한 EL층의 모든 층을 색마다 구분 형성하여도 좋다. 즉 EL층은 각 색의 발광 디바이스에서 공유되도록 형성되는 층을 갖지 않아도 된다.
EL층(113a), EL층(113b), 및 EL층(113c)은 각각 발광층과, 발광층 위의 캐리어 수송층을 포함하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 표시 장치(100)의 제작 공정 중에 발광층이 가장 바깥쪽으로 노출되는 것이 억제되어, 발광층이 받는 대미지를 저감할 수 있다. 이에 의하여, 발광 디바이스의 신뢰성을 높일 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 들 수 있다.
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 갖는 것이 바람직하다. 또한 전자 수송성보다 정공 수송성이 높은 물질이면 이들 이외의 물질도 사용할 수 있다. 정공 수송성 재료로서는 π전자 과잉형 헤테로 방향족 화합물(예를 들어 카바졸 유도체, 싸이오펜 유도체, 퓨란 유도체 등), 방향족 아민 화합물(방향족 아민 골격을 갖는 화합물) 등의 정공 수송성이 높은 재료가 바람직하다.
전자 수송층은 전자 주입층에 의하여 음극으로부터 주입된 전자를 발광층으로 수송하는 층이다. 전자 수송층은 전자 수송성 재료를 포함하는 층이다. 전자 수송성 재료로서는 1×10-6cm2/Vs 이상의 전자 이동도를 갖는 물질이 바람직하다. 또한 정공 수송성보다 전자 수송성이 높은 물질이면 이들 이외의 물질도 사용할 수 있다. 전자 수송성 재료로서는 퀴놀린 골격을 갖는 금속 착체, 벤조퀴놀린 골격을 갖는 금속 착체, 옥사졸 골격을 갖는 금속 착체, 싸이아졸 골격을 갖는 금속 착체 등 이외에, 옥사다이아졸 유도체, 트라이아졸 유도체, 이미다졸 유도체, 옥사졸 유도체, 싸이아졸 유도체, 페난트롤린 유도체, 퀴놀린 배위자를 갖는 퀴놀린 유도체, 벤조퀴놀린 유도체, 퀴녹살린 유도체, 다이벤조퀴녹살린 유도체, 피리딘 유도체, 바이피리딘 유도체, 피리미딘 유도체, 그 이외에 질소 함유 헤테로 방향족 화합물을 포함하는 π전자 부족형 헤테로 방향족 화합물 등 전자 수송성이 높은 재료를 사용할 수 있다.
전자 주입층은 음극으로부터 전자 수송층에 전자를 주입하는 층이고, 전자 주입성이 높은 재료를 포함하는 층이다. 전자 주입성이 높은 재료로서는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 이들의 화합물을 사용할 수 있다. 전자 주입성이 높은 재료로서는 전자 수송성 재료와 도너성 재료(전자 공여성 재료)를 포함하는 복합 재료를 사용할 수도 있다.
전자 주입층으로서는 예를 들어 리튬, 세슘, 이터븀, 플루오린화 리튬(LiF), 플루오린화 세슘(CsF), 플루오린화 칼슘(CaFx, X는 임의의 수임), 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 제 1 층에 플루오린화 리튬을 사용하고, 제 2 층에 이터븀을 사용하는 구성으로 할 수 있다.
또는 전자 주입층으로서는 전자 수송성 재료를 사용하여도 좋다. 예를 들어 비공유 전자쌍을 갖고, 전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 갖는 화합물을 전자 수송성 재료에 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 최저 비점유 분자 궤도(LUMO: Lowest Unoccupied Molecular Orbital) 준위가 -3.6eV 이상 -2.3eV 이하인 것이 바람직하다. 또한 일반적으로 CV(사이클릭 볼타메트리), 광전자 분광법, 광 흡수 분광법, 역광전자 분광법 등에 의하여 유기 화합물의 최고 점유 분자 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 갖는 유기 화합물에 사용할 수 있다. 또한 NBPhen은 BPhen에 비하여 유리 전이 온도(Tg)가 높기 때문에 내열성이 우수하다.
탠덤 구조의 발광 디바이스를 제작하는 경우, 2개의 발광 유닛 사이에 중간층을 제공한다. 중간층은 한 쌍의 전극 사이에 전압을 인가한 경우에, 2개의 발광 유닛 중 한쪽에 전자를 주입하고, 다른 쪽에 정공을 주입하는 기능을 갖는다.
중간층으로서는 예를 들어 리튬 등의 전자 주입층에 적용할 수 있는 재료를 적합하게 사용할 수 있다. 또한 중간층으로서는 예를 들어 정공 주입층에 적용할 수 있는 재료를 적합하게 사용할 수 있다. 또한 중간층에는 정공 수송성 재료와 억셉터성 재료(전자 수용성 재료)를 포함하는 층을 사용할 수 있다. 또한 중간층에는 전자 수송성 재료와 도너성 재료를 포함하는 층을 사용할 수 있다. 이러한 층을 갖는 중간층을 형성함으로써, 발광 유닛이 적층된 경우에서의 구동 전압의 상승을 억제할 수 있다.
활성층은 반도체를 포함한다. 상기 반도체로서는 실리콘 등의 무기 반도체 및 유기 화합물을 포함하는 유기 반도체를 들 수 있다. 본 실시형태에서는 활성층이 갖는 반도체로서 유기 반도체를 사용하는 예를 나타낸다. 유기 반도체를 사용함으로써, 발광층과 활성층을 같은 방법(예를 들어 진공 증착법)으로 형성할 수 있어, 제조 장치를 공통화할 수 있기 때문에 바람직하다.
활성층이 갖는 n형 반도체의 재료로서는 풀러렌(예를 들어 C60, C70 등), 풀러렌 유도체 등의 전자 수용성의 유기 반도체 재료를 들 수 있다. 풀러렌은 축구공과 같은 형상을 갖고, 상기 형상은 에너지적으로 안정적이다. 풀러렌은 HOMO 준위 및 LUMO 준위의 양쪽이 깊다(낮다). 풀러렌은 LUMO 준위가 깊기 때문에, 전자 수용성(억셉터성)이 매우 높다. 일반적으로 벤젠과 같이 평면에 π전자 공액(공명)이 확장되면 전자 공여성(도너성)이 높아지지만, 풀러렌은 구체 형상이기 때문에 π전자 공액이 크게 퍼짐에도 불구하고, 전자 수용성이 높아진다. 전자 수용성이 높으면 전하 분리가 고속으로, 효율적으로 일어나기 때문에, 수광 디바이스에 었어 유익하다. C60, C70은 모두 가시광 영역에 넓은 흡수대를 갖고, 특히 C70은 C60에 비하여 π전자 공액계가 크고, 장파장 영역에도 넓은 흡수대를 갖기 때문에 바람직하다. 그 이외에 풀러렌 유도체의 다른 예로서는, [6,6]-페닐-C71-뷰티르산 메틸(약칭: PC70BM), [6,6]-페닐-C61-뷰티르산 메틸(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 반도체의 재료로서는 예를 들어 N,N'-다이메틸-3,4,9,10-페릴렌테트라카복실산 다이이미드(약칭: Me-PTCDI) 등의 페릴렌테트라카복실산 유도체, 및 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.
n형 반도체의 재료로서 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.
활성층이 갖는 p형 반도체의 재료로서는 구리(II)프탈로사이아닌(Copper(II) phthalocyanine; CuPc), 테트라페닐다이벤조페리플란텐(Tetraphenyldibenzoperiflanthene; DBP), 아연 프탈로사이아닌(Zinc Phthalocyanine; ZnPc), 주석 프탈로사이아닌(SnPc), 퀴나크리돈, 루브렌 등 전자 공여성의 유기 반도체 재료를 들 수 있다.
p형 반도체의 재료로서 카바졸 유도체, 싸이오펜 유도체, 퓨란 유도체, 방향족 아민 골격을 갖는 화합물 등을 들 수 있다. 또한 p형 반도체의 재료로서는 나프탈렌 유도체, 안트라센 유도체, 피렌 유도체, 트라이페닐렌 유도체, 플루오렌 유도체, 피롤 유도체, 벤조퓨란 유도체, 벤조싸이오펜 유도체, 인돌 유도체, 다이벤조퓨란 유도체, 다이벤조싸이오펜 유도체, 인돌로카바졸 유도체, 포르피린 유도체, 프탈로사이아닌 유도체, 나프탈로사이아닌 유도체, 퀴나크리돈 유도체, 폴리페닐렌바이닐렌 유도체, 폴리파라페닐렌 유도체, 폴리플루오렌 유도체, 폴리바이닐카바졸 유도체, 폴리싸이오펜 유도체 등을 들 수 있다.
전자 공여성의 유기 반도체 재료의 HOMO 준위는 전자 수용성의 유기 반도체 재료의 HOMO 준위보다 얕은(높은) 것이 바람직하다. 전자 공여성의 유기 반도체 재료의 LUMO 준위는 전자 수용성의 유기 반도체 재료의 LUMO 준위보다 얕은(높은) 것이 바람직하다.
전자 수용성의 유기 반도체 재료로서 구형인 풀러렌을 사용하고, 전자 공여성의 유기 반도체 재료로서 평면에 가까운 형상의 유기 반도체 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 비슷한 형상의 분자들은 모이기 쉬운 경향이 있고 같은 종류의 분자가 응집되면, 분자 궤도의 에너지 준위가 가깝기 때문에 캐리어 수송성을 높일 수 있다.
예를 들어 활성층은 n형 반도체와 p형 반도체를 공증착하여 형성하는 것이 바람직하다. 또는 활성층은 n형 반도체와 p형 반도체를 적층하여 형성하여도 좋다.
발광 디바이스 및 수광 디바이스에는 저분자 화합물 및 고분자 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 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 재료로서, 산화 아연(ZnO) 등의 무기 화합물을 사용할 수 있다.
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.
활성층에 3종류 이상의 재료를 혼합하여도 좋다. 예를 들어 파장 영역을 확대하는 목적으로 n형 반도체 재료와 p형 반도체 재료에 더하여 제 3 재료를 혼합하여도 좋다. 이때 제 3 재료는 저분자 화합물이어도 좋고 고분자 화합물이어도 좋다.
화소 전극(111a), 화소 전극(111b), 화소 전극(111c), 화소 전극(111d), EL층(113a), EL층(113b), EL층(113c), 및 수광층(113d) 각각의 측면은 절연층(125) 및 절연층(127)으로 덮여 있다. 이로써 공통층(114)(또는 공통 전극(115))이 화소 전극(111a), 화소 전극(111b), 화소 전극(111c), 화소 전극(111d), EL층(113a), EL층(113b), EL층(113c), 및 수광층(113d) 중 어느 것의 측면과 접촉하는 것을 억제하여 발광 디바이스의 단락 및 수광 디바이스의 단락을 억제할 수 있다.
절연층(125)은 적어도 화소 전극(111a), 화소 전극(111b), 화소 전극(111c), 및 화소 전극(111d) 각각의 측면을 덮는 것이 바람직하다. 또한 절연층(125)은 EL층(113a), EL층(113b), EL층(113c), 및 수광층(113d) 각각의 측면을 덮는 것이 바람직하다. 절연층(125)은 화소 전극(111a), 화소 전극(111b), 화소 전극(111c), 화소 전극(111d), EL층(113a), EL층(113b), EL층(113c), 및 수광층(113d) 각각의 측면과 접촉할 수 있다.
절연층(127)은 절연층(125)에 형성된 오목부를 충전하도록 절연층(125) 위에 제공된다. 절연층(127)은 절연층(125)을 개재(介在)하여 화소 전극(111a), 화소 전극(111b), 화소 전극(111c), 화소 전극(111d), EL층(113a), EL층(113b), EL층(113c), 및 수광층(113d) 각각의 측면과 접촉할 수 있다.
또한 절연층(125) 및 절연층(127) 중 어느 한쪽을 제공하지 않아도 된다. 예를 들어 절연층(125)을 제공하지 않는 경우, 절연층(127)은 EL층(113a), EL층(113b), EL층(113c), 및 수광층(113d) 각각의 측면과 접촉할 수 있다. 발광 디바이스가 갖는 EL층과 수광 디바이스가 갖는 수광층 사이를 충전하도록 층(101) 위에 절연층(127)을 제공할 수 있다.
공통층(114) 및 공통 전극(115)은 EL층(113a) 위, EL층(113b) 위, EL층(113c) 위, 수광층(113d) 위, 절연층(125) 위, 및 절연층(127) 위에 제공된다. 절연층(125) 및 절연층(127)을 제공하기 전의 단계에서는, 화소 전극이 제공되는 영역과, 화소 전극이 제공되지 않는 영역(발광 디바이스와 수광 디바이스 사이의 영역) 사이에서 단차가 생긴다. 본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는, 절연층(125) 및 절연층(127)을 가짐으로써 상기 단차를 평탄하게 할 수 있어, 공통층(114)의 피복성 및 공통 전극(115)의 피복성을 향상시킬 수 있다. 따라서 공통 전극(115)의 단절로 인한 접속 불량을 억제할 수 있다. 또는 단차로 인하여 공통 전극(115)이 국소적으로 얇아져 전기 저항이 상승되는 것을 억제할 수 있다.
공통층(114)의 형성면의 평탄성 및 공통 전극(115)의 형성면의 평탄성을 향상시키기 위하여, 절연층(125)의 상면 및 절연층(127)의 상면의 높이는 각각 EL층(113a), EL층(113b), EL층(113c), 및 수광층(113d) 중 적어도 하나의 상면의 높이와 일치하거나 실질적으로 일치하는 것이 바람직하다. 또한 절연층(127)의 상면은 평탄한 형상을 갖는 것이 바람직하고, 볼록부 또는 오목부를 가져도 좋다.
절연층(125)은 EL층(113a)의 측면, EL층(113b)의 측면, EL층(113c)의 측면, 및 수광층(113d)의 측면과 접촉하는 영역을 갖고, EL층(113a), EL층(113b), EL층(113c), 및 수광층(113d)의 보호 절연층으로서 기능한다. 절연층(125)을 제공함으로써, EL층(113a)의 측면, EL층(113b)의 측면, EL층(113c)의 측면, 및 수광층(113d)의 측면으로부터 내부로 불순물(산소, 수분 등)이 침입하는 것을 억제할 수 있어, 신뢰성이 높은 표시 장치로 할 수 있다.
단면에서 보았을 때 EL층(113a)의 측면, EL층(113b)의 측면, EL층(113c)의 측면, 및 수광층(113d)의 측면과 접하는 영역에서의 절연층(125)의 폭(두께)이 크면, EL층(113a), EL층(113b), EL층(113c), 및 수광층(113d)의 간격이 커져 개구율이 저하되는 경우가 있다. 또한 절연층(125)의 폭(두께)이 작으면, EL층(113a)의 측면, EL층(113b)의 측면, EL층(113c)의 측면, 및 수광층(113d)의 측면으로부터 내부로 불순물이 침입하는 것을 억제하는 효과가 저하되는 경우가 있다.
EL층(113a)의 측면, EL층(113b)의 측면, EL층(113c)의 측면, 및 수광층(113d)의 측면과 접촉하는 영역에서의 절연층(125)의 폭(두께)은 3nm 이상 200nm 이하인 것이 바람직하고, 3nm 이상 150nm 이하인 것이 더 바람직하고, 5nm 이상 150nm 이하인 것이 더 바람직하고, 5nm 이상 100nm 이하인 것이 더 바람직하고, 10nm 이상 100nm 이하인 것이 더 바람직하고, 10nm 이상 50nm 이하인 것이 더 바람직하다. 절연층(125)의 폭(두께)을 상술한 범위로 함으로써, 개구율이 및 신뢰성이 높은 표시 장치로 할 수 있다.
절연층(125)은 무기 재료를 가질 수 있다. 절연층(125)에는 예를 들어 산화 절연막, 질화 절연막, 산화질화 절연막, 및 질화산화 절연막 등의 무기 절연막을 사용할 수 있다. 절연층(125)은 단층 구조를 가져도 좋고, 적층 구조를 가져도 좋다
절연층(125)의 형성은 스퍼터링법, 화학 기상 퇴적(CVD: Chemical Vapor Deposition)법, 펄스 레이저 퇴적(PLD: Pulsed Laser Deposition)법, 원자층 퇴적(ALD: Atomic Layer Deposition)법 등을 사용할 수 있다. 절연층(125)은 피복성이 양호한 ALD법을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. ALD법은 피형성면에 대한 성막 대미지가 작기 때문에 적합하게 사용할 수 있다.
산화 절연막으로서 산화 실리콘막, 산화 알루미늄막, 산화 마그네슘막, 인듐 갈륨 아연 산화물막, 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, 산화질화 알루미늄막 등을 들 수 있다. 질화산화 절연막으로서는 질화산화 실리콘막, 질화산화 알루미늄막 등을 들 수 있다. 특히 산화 알루미늄은 에칭 시에 EL층에 대한 선택비가 높고, 후술하는 절연층(127)의 형성 시에 EL층을 보호하는 기능을 갖기 때문에 바람직하다. 특히 ALD법에 의하여 형성한 산화 알루미늄막, 산화 하프늄막, 산화 실리콘막 등의 무기 절연막을 절연층(125)에 적용함으로써, 핀홀이 적고, EL층을 보호하는 기능이 우수한 절연층(125)을 형성할 수 있다.
또한 본 명세서 등에 있어서 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 나타낸다.
절연층(125) 위에 제공되는 절연층(127)은 인접한 발광 디바이스 사이에 형성된 절연층(125)의 오목부를 평탄화하는 기능을 갖는다. 바꿔 말하면 절연층(127)은 공통 전극(115)의 형성면의 평탄성을 향상시키는 효과를 갖는다. 절연층(127)으로서는 유기 재료를 갖는 절연층을 적합하게 사용할 수 있다. 예를 들어 절연층(127)으로서 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 에폭시 수지, 이미드 수지, 폴리아마이드 수지, 폴리이미드아마이드 수지, 실리콘(silicone) 수지, 실록산 수지, 벤조사이클로뷰텐계 수지, 페놀 수지, 및 이들 수지의 전구체 등의 유기 재료를 적용할 수 있다. 또한 절연층(127)으로서 폴리바이닐알코올(PVA), 폴리바이닐뷰티랄, 폴리바이닐피롤리돈, 폴리에틸렌글라이콜, 폴리글리세린, 풀루란, 수용성 셀룰로스, 또는 알코올 가용성 폴리아마이드 수지 등의 유기 재료를 사용하여도 좋다. 또한 절연층(127)으로서 감광성 수지를 사용할 수 있다. 감광성 수지로서는 포토레지스트를 사용하여도 좋다. 감광성 수지로서는 포지티브형 재료 또는 네거티브형 재료를 사용할 수 있다.
절연층(127)의 상면의 높이와 EL층(113a), EL층(113b), EL층(113c), 및 수광층(113d) 중 어느 것의 상면의 높이의 차이는 예를 들어 절연층(127)의 두께의 0.5배 이하인 것이 바람직하고, 0.3배 이하인 것이 더 바람직하다. 또한 예를 들어 EL층(113a), EL층(113b), EL층(113c), 및 수광층(113d) 중 어느 것의 상면이 절연층(127)의 상면보다 높아지도록 절연층(127)을 제공하여도 좋다. 또한 예를 들어 절연층(127)의 상면이 EL층(113a), EL층(113b), 및 EL층(113c)에 포함되는 발광층의 상면보다 높고, 또한 수광층(113d)이 갖는 활성층의 상면보다 높아지도록 절연층(127)을 제공하여도 좋다.
발광 디바이스(130a) 위, 발광 디바이스(130b) 위, 발광 디바이스(130c) 위, 및 발광 디바이스(130d) 위에 보호층(131) 및 보호층(132)을 갖는 것이 바람직하다. 보호층(131) 및 보호층(132)을 제공함으로써 발광 디바이스의 신뢰성 및 수광 디바이스의 신뢰성을 높일 수 있다.
보호층(131)의 도전성 및 보호층(132)의 도전성은 불문한다. 보호층(131) 및 보호층(132)으로서는 절연막, 반도체막, 및 도전막 중 적어도 1종류를 사용할 수 있다.
보호층(131) 및 보호층(132)이 무기막을 가지면, 공통 전극(115)의 산화를 방지하거나 발광 디바이스(130a), 발광 디바이스(130b), 발광 디바이스(130c), 및 발광 디바이스(130d)에 불순물(수분, 산소 등)이 들어가는 것이 억제되어 발광 디바이스의 열화 및 수광 디바이스의 열화를 억제할 수 있기 때문에, 표시 장치의 신뢰성을 높일 수 있다.
보호층(131) 및 보호층(132)에는 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, 산화질화 알루미늄막 등을 들 수 있다. 질화산화 절연막으로서는 질화산화 실리콘막, 질화산화 알루미늄막 등을 들 수 있다.
보호층(131) 및 보호층(132)은 각각 질화 절연막 또는 질화산화 절연막을 갖는 것이 바람직하고, 질화 절연막을 갖는 것이 더 바람직하다.
보호층(131) 및 보호층(132)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 디바이스로부터의 광의 사출 및 수광 디바이스에 대한 광의 입사를 보호층(131) 및 보호층(132)을 통하여 추출하는 경우, 보호층(131), 보호층(132)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) 및 보호층(132)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 들어가는 불순물(물, 산소 등)을 억제할 수 있다.
또한 보호층(131) 및 보호층(132)은 유기막을 가져도 좋다. 예를 들어 보호층(132)은 유기막과 무기막의 양쪽을 가져도 좋다.
보호층(131)과 보호층(132)으로 상이한 성막 방법을 사용하여도 좋다. 구체적으로는 ALD법을 사용하여 보호층(131)을 형성하고, 스퍼터링법을 사용하여 보호층(132)을 형성하여도 좋다.
화소 전극(111a), 화소 전극(111b), 화소 전극(111c), 및 화소 전극(111d) 각각의 상면 단부는 절연층으로 덮여 있지 않다. 그러므로 인접한 발광 디바이스 및 수광 디바이스의 간격을 매우 좁힐 수 있다. 따라서 고정세 또는 고해상도의 표시 장치로 할 수 있다.
본 명세서 등에서 메탈 마스크 또는 FMM(파인 메탈 마스크, 고정세의 메탈 마스크)을 사용하여 제작된 디바이스를 MM(메탈 마스크) 구조의 디바이스라고 부르는 경우가 있다. 또한 본 명세서 등에서 메탈 마스크 또는 FMM을 사용하지 않고 제작된 디바이스를 MML(메탈 마스크리스) 구조의 디바이스라고 부르는 경우가 있다.
또한 본 명세서 등에 있어서, 각 색의 발광 디바이스(여기서는 청색(B), 녹색(G), 및 적색(R))에서 발광층을 구분하여 형성하는 구조 또는 발광층을 구분하여 도포하는 구조를 SBS(Side By Side) 구조라고 부르는 경우가 있다. SBS 구조는 발광 디바이스마다 재료 및 구성을 최적화할 수 있기 때문에 재료 및 구성의 선택 자유도가 높아, 휘도 및 신뢰성의 향상을 도모하는 것이 용이하다.
본 명세서 등에 있어서, 백색광을 발할 수 있는 발광 디바이스를 백색 발광 디바이스라고 부르는 경우가 있다. 또한 백색 발광 디바이스는 착색층(예를 들어 컬러 필터)과 조합함으로써, 풀 컬러 표시의 표시 장치를 실현할 수 있다.
여기서 발광 디바이스는 싱글 구조와 탠덤 구조로 크게 나눌 수 있다. 싱글 구조의 디바이스는 한 쌍의 전극 사이에 하나의 발광 유닛을 갖고, 상기 발광 유닛은 하나 이상의 발광층을 포함하는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 백색 발광을 얻기 위해서는 2개 이상의 발광층 각각의 발광이 보색 관계가 되는 발광층을 선택하면 좋다. 예를 들어 제 1 발광층의 발광색과 제 2 발광층의 발광색을 보색 관계가 되도록 함으로써, 발광 디바이스 전체로서 백색을 발광하는 구성을 얻을 수 있다. 또한 발광 디바이스가 3개 이상의 발광층을 갖는 경우에는 각 발광층의 발광색의 혼합에 의하여 백색 발광하는 구성으로 할 수 있다.
탠덤 구조의 디바이스는 한 쌍의 전극 사이에 2개 이상의 복수의 발광 유닛을 갖고, 각 발광 유닛은 하나 이상의 발광층을 포함하는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 백색 발광을 얻기 위해서는 복수의 발광 유닛의 발광층으로부터의 광을 합성시켜 백색 발광이 얻어지는 구성으로 하면 좋다. 또한 백색 발광이 얻어지는 구성에 대해서는, 싱글 구조의 구성과 마찬가지이다. 또한 탠덤 구조의 디바이스에 있어서, 복수의 발광 유닛 사이에는, 전하 발생층 등의 중간층을 제공하는 것이 바람직하다.
상술한 백색 발광 디바이스(싱글 구조 또는 탠덤 구조)와, SBS 구조의 발광 디바이스를 비교한 경우, SBS 구조의 발광 디바이스는 백색 발광 디바이스보다 소비 전력을 낮출 수 있다. 소비 전력을 낮게 하고자 하는 경우에는, SBS 구조의 발광 디바이스를 사용하는 것이 바람직하다. 한편으로 백색 발광 디바이스는 제조 공정이 SBS 구조의 발광 디바이스보다 간단하기 때문에 제조 비용을 낮출 수 있거나 제조 수율을 높일 수 있어 적합하다.
본 실시형태의 표시 장치는 발광 디바이스들 간의 거리를 좁힐 수 있다. 구체적으로는 발광 디바이스들 간의 거리, EL층들 간의 거리, 또는 화소 전극들 간의 거리를 10μm 미만, 5μm 이하, 3μm 이하, 2μm 이하, 1μm 이하, 500nm 이하, 200nm 이하, 100nm 이하, 90nm 이하, 70nm 이하, 50nm 이하, 30nm 이하, 20nm 이하, 15nm 이하, 또는 10nm 이하로 할 수 있다. 바꿔 말하면 EL층(113a)의 측면과 EL층(113b)의 측면의 간격 또는 EL층(113b)의 측면과 EL층(113c)의 측면의 간격이 1μm 이하인 영역을 갖고, 바람직하게는 0.5μm(500nm) 이하인 영역을 갖고, 더 바람직하게는 100nm 이하인 영역을 갖는다.
마찬가지로 본 실시형태의 표시 장치는 수광 디바이스들 간의 거리를 좁힐 수 있다. 구체적으로는 수광 디바이스들 간의 거리, 수광층들 간의 거리, 또는 화소 전극들 간의 거리를 10μm 미만, 5μm 이하, 3μm 이하, 2μm 이하, 1μm 이하, 500nm 이하, 200nm 이하, 100nm 이하, 90nm 이하, 70nm 이하, 50nm 이하, 30nm 이하, 20nm 이하, 15nm 이하, 또는 10nm 이하로 할 수 있다. 바꿔 말하면 수광층의 측면과 인접한 수광층의 측면의 간격이 1μm 이하인 영역을 갖고, 바람직하게는 0.5μm(500nm) 이하인 영역을 갖고, 더 바람직하게는 100nm 이하인 영역을 갖는다.
본 실시형태의 표시 장치는 발광 디바이스와 수광 디바이스 간의 거리를 좁힐 수 있다. 구체적으로는 발광 디바이스와 수광 디바이스 간의 거리, EL층과 수광층 간의 거리, 또는 화소 전극 간의 거리를 20μm 미만, 10μm 이하, 5μm 이하, 3μm 이하, 2μm 이하, 1μm 이하, 500nm 이하, 200nm 이하, 100nm 이하, 90nm 이하, 70nm 이하, 50nm 이하, 30nm 이하, 20nm 이하, 15nm 이하, 또는 10nm 이하로 할 수 있다. 바꿔 말하면 EL층(113a)의 측면과 수광층(113d)의 측면의 간격, EL층(113b)의 측면과 수광층(113d)의 측면의 간격, 또는 EL층(113c)의 측면과 수광층(113d)의 측면의 간격이 1μm 이하인 영역을 갖고, 바람직하게는 0.5μm(500nm) 이하인 영역을 갖고, 더 바람직하게는 100nm 이하인 영역을 갖는다.
기판(120)의 수지층(122) 측의 면에는 차광층을 제공하여도 좋다. 또한 기판(120)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(120)의 외측에는 먼지의 부착을 억제하는 대전 방지막, 오염이 부착되기 어렵게 하는 발수성의 막, 사용에 따른 손상의 발생을 억제하는 하드 코트막, 충격 흡수층 등을 배치하여도 좋다.
기판(120)에는 유리, 석영, 세라믹, 사파이어, 수지, 금속, 합금, 반도체 등을 사용할 수 있다. 발광 디바이스로부터의 광을 추출하는 측의 기판에는 상기 광을 투과시키는 재료를 사용한다. 기판(120)에 가요성을 갖는 재료를 사용하면 표시 장치의 가요성을 높일 수 있다. 또한 기판(120)으로서 편광판을 사용하여도 좋다.
기판(120)으로서는 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), 폴리실록산 수지, 사이클로올레핀 수지, 폴리스타이렌 수지, 폴리아마이드이미드 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리염화바이닐 수지, 폴리염화바이닐리덴 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 수지, ABS 수지, 셀룰로스 나노섬유 등을 사용할 수 있다. 기판(120)에는 가요성을 가질 정도의 두께를 갖는 유리를 사용하여도 좋다.
또한 표시 장치에 원편광판을 중첩시키는 경우, 표시 장치가 갖는 기판에는 광학적 등방성이 높은 기판을 사용하는 것이 바람직하다. 광학적 등방성이 높은 기판은 복굴절이 작다(복굴절량이 작다고 할 수도 있음).
광학적 등방성이 높은 기판의 위상차(retardation)값의 절댓값은 30nm 이하가 바람직하고, 20nm 이하가 더 바람직하고, 10nm 이하가 더욱 바람직하다.
광학적 등방성이 높은 필름으로서는 트라이아세틸셀룰로스(TAC, 셀룰로스트라이아세테이트라고도 함) 필름, 사이클로올레핀 폴리머(COP) 필름, 사이클로올레핀 공중합체(COC) 필름, 및 아크릴 수지 필름 등을 들 수 있다.
기판으로서 필름을 사용하는 경우, 필름이 흡수(吸水)함으로써, 표시 패널에 주름이 생기는 등 형상 변화가 일어날 우려가 있다. 그러므로 기판에는 흡수율이 낮은 필름을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어 흡수율이 1% 이하인 필름을 사용하는 것이 바람직하고, 0.1% 이하인 필름을 사용하는 것이 더 바람직하고, 0.01% 이하인 필름을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
수지층(122)으로서는 자외선 경화형 등의 광 경화형 접착제, 반응 경화형 접착제, 열 경화형 접착제, 혐기형 접착제 등 각종 경화형 접착제를 사용할 수 있다. 이들 접착제로서 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.
트랜지스터의 게이트, 소스, 및 드레인 이외에, 표시 장치를 구성하는 각종 배선 및 전극 등, 도전층에 사용할 수 있는 재료로서는 알루미늄, 타이타늄, 크로뮴, 니켈, 구리, 이트륨, 지르코늄, 몰리브데넘, 은 탄탈럼, 및 텅스텐 등의 금속, 그리고 상기 금속을 주성분으로 하는 합금 등을 들 수 있다. 이들 재료를 포함하는 막을 단층으로 또는 적층 구조로 사용할 수 있다.
투광성을 갖는 도전 재료로서 산화 인듐, 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, 산화 아연, 갈륨을 포함하는 산화 아연 등의 도전성 산화물, 또는 그래핀을 사용할 수 있다. 또는 금, 은, 백금, 마그네슘, 니켈, 텅스텐, 크로뮴, 몰리브데넘, 철, 코발트, 구리, 팔라듐, 및 타이타늄 등의 금속 재료, 또는 상기 금속 재료를 포함하는 합금 재료를 사용할 수 있다. 또는 상기 금속 재료의 질화물(예를 들어 질화 타이타늄) 등을 사용하여도 좋다. 또한 금속 재료 또는 합금 재료(또는 이들의 질화물)를 사용하는 경우에는 투광성을 가질 정도로 얇게 하는 것이 바람직하다. 또한 상기 재료의 적층막을 도전층으로서 사용할 수 있다. 예를 들어 은과 마그네슘의 합금과, 인듐 주석 산화물의 적층막 등을 사용하면 도전성을 높일 수 있기 때문에 바람직하다. 이들은 표시 장치를 구성하는 각종 배선 및 전극 등의 도전층, 및 발광 디바이스가 갖는 도전층(화소 전극 또는 공통 전극으로서 기능하는 도전층)에도 사용할 수 있다.
각 절연층에 사용할 수 있는 절연 재료로서 예를 들어 아크릴 수지, 에폭시 수지 등의 수지, 산화 실리콘, 산화질화 실리콘, 질화산화 실리콘, 질화 실리콘, 산화 알루미늄 등의 무기 절연 재료가 있다.
또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 OS 트랜지스터를 갖고, 또한 MML(메탈 마스크리스) 구조의 발광 디바이스를 갖는 구성으로 할 수 있다. 상기 구성으로 함으로써, 트랜지스터에 흐를 수 있는 누설 전류 및 인접한 발광 디바이스 사이에 흐를 수 있는 누설 전류(가로 누설 전류, 사이드 누설 전류 등이라고도 함)를 매우 낮게 할 수 있다. 또한 상기 구성으로 함으로써, 표시 장치에 화상을 표시한 경우에 관찰자가 화상의 선명함, 화상의 날카로움, 및 높은 콘트라스트비 중 어느 하나 또는 복수를 느낄 수 있다. 또한 트랜지스터에 흐를 수 있는 누설 전류 및 발광 디바이스들 사이의 가로 누설 전류가 매우 낮은 구성으로 함으로써, 흑색 표시 시에 발생할 수 있는 광 누설 등이 최대한 억제된 표시(깊은 흑색 표시라고도 함)로 할 수 있다.
<화소의 레이아웃>
화소의 레이아웃에 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 배열, 펜타일 배열 등이 있다.
부화소의 상면 형상으로서는, 예를 들어 삼각형, 사각형(장방형, 정방형을 포함함), 오각형 등의 다각형, 이들 다각형의 모서리가 둥근 형상, 타원형, 또는 원형 등이 있다. 여기서 부화소의 상면 형상은 발광 디바이스의 발광 영역의 상면 형상 또는 수광 디바이스의 수광 영역의 상면 형상에 상당한다.
도 21의 (A) 내지 (C)에 나타낸 화소(110)에는 스트라이프 배열이 적용되어 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치의 표시부는 복수의 화소를 갖고, 화소는 행 방향 및 열 방향으로 매트릭스로 배치된다. 도 21의 (A) 내지 (C)에 나타낸 화소의 레이아웃을 적용한 표시부는 행 방향으로 부화소(110a), 부화소(110b), 부화소(110c), 및 부화소(110d)가 이 순서대로 반복하여 배치되는 제 1 배열을 갖는다. 또한 열 방향으로 제 1 배열이 반복하여 배치된다.
상기 표시부는 열 방향으로 부화소(110a)가 반복하여 배치되는 제 2 배열과, 열 방향으로 부화소(110b)가 반복하여 배치되는 제 3 배열과, 열 방향으로 부화소(110c)가 반복하여 배치되는 제 4 배열과, 열 방향으로 부화소(110d)가 반복하여 배치되는 제 5 배열을 갖는다. 또한 행 방향으로 제 2 배열, 제 3 배열, 제 4 배열, 및 제 5 배열이 이 순서대로 반복하여 배치된다.
본 실시형태 등에서는 화소의 레이아웃을 이해하기 쉽게 설명하기 위하여 도면의 가로 방향을 행 방향, 세로 방향을 열 방향으로 하였지만 이에 한정되지 않고, 행 방향과 열 방향은 교체될 수 있다. 따라서 본 명세서 등에 있어서 행 방향 및 열 방향 중 한쪽을 제 1 방향이라고 기재하고, 행 방향 및 열 방향 중 다른 쪽을 제 2 방향이라고 기재하는 경우가 있다. 제 2 방향은 제 1 방향과 직교한다. 또한 표시부의 상면 형상이 직사각형인 경우, 제 1 방향 및 제 2 방향은 각각 표시부의 윤곽의 직선 부분과 평행을 이루지 않아도 된다. 또한 표시부의 상면 형상은 직사각형에 한정되지 않고, 다각형, 또는 곡선을 갖는 형상(원형, 타원형 등)이어도 좋고, 제 1 방향 및 제 2 방향은 표시부에 대하여 임의의 방향으로 할 수 있다.
본 실시형태 등에서는 화소의 레이아웃을 이해하기 쉽게 설명하기 위하여 도면의 왼쪽부터 부화소의 순서를 나타내었지만 이에 한정되지 않고, 오른쪽부터의 순서로 바꿀 수 있다. 마찬가지로 도면의 위부터 부화소의 순서를 나타내었지만 이에 한정되지 않고, 아래부터의 순서로 바꿀 수 있다.
본 명세서 등에 있어서 반복하여 배치된다란, 부화소의 순서의 최소 단위가 2번 이상 배치되는 것을 가리킨다.
도 21의 (A)는 각 부화소가 직사각형의 상면 형상을 갖는 예이고, 도 21의 (B)는 각 부화소가 2개의 반원과 직사각형이 연결된 상면 형상을 갖는 예이고, 도 21의 (C)는 각 부화소가 타원형의 상면 형상을 갖는 예이다.
포토리소그래피법에서는 가공하는 패턴이 미세화될수록 광 회절의 영향을 무시할 수 없게 되기 때문에, 노광에 의하여 포토마스크의 패턴을 전사할 때 충실(忠實)성이 낮아져 레지스트 마스크를 원하는 형상으로 가공하기 어려워진다. 그러므로 포토마스크의 패턴이 직사각형이어도 모서리가 둥근 패턴이 형성되기 쉽다. 따라서 부화소의 상면 형상이 다각형이며 모서리가 둥근 형상, 타원형, 또는 원형 등이 될 경우가 있다.
또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 제작 방법에서는, 레지스트 마스크를 사용하여 EL층 또는 수광층을 섬 형상으로 가공한다. EL층 위 또는 수광층 위에 형성한 레지스트막은 EL층의 내열 온도 또는 수광층의 내열 온도보다 낮은 온도에서 경화시킬 필요가 있다. 그러므로 EL층의 재료의 내열 온도, 수광층의 재료의 내열 온도, 및 레지스트 재료의 경화 온도에 따라서는 레지스트막의 경화가 불충분해질 경우가 있다. 경화가 불충분한 레지스트막은 가공 시에 원하는 형상과 다른 형상이 될 경우가 있다. 그 결과, EL층의 상면 형상 및 수광층의 상면 형상이 다각형이며 모서리가 둥근 형상, 타원형, 또는 원형 등이 될 경우가 있다. 예를 들어 상면 형상이 정사각형인 레지스트 마스크를 형성하는 경우에, 상면 형상이 원형인 레지스트 마스크가 형성되어 EL층의 상면 형상 및 수광층의 상면 형상이 원형이 될 경우가 있다.
또한 EL층의 상면 형상 및 수광층의 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. 구체적으로, OPC 기술에서는 마스크 패턴상의 도형의 모서리 부분 등에 보정용 패턴을 추가한다.
도 21의 (D) 내지 (F)에 나타낸 화소(110)에는 매트릭스 배열이 적용되어 있다.
도 21의 (D) 내지 (F)에 나타낸 화소의 레이아웃을 적용한 표시 장치의 표시부는 행 방향으로 부화소(110a) 및 부화소(110b)가 번갈아 반복하여 배치되는 제 1 배열과, 행 방향으로 부화소(110c) 및 부화소(110d)가 번갈아 반복하여 배치되는 제 2 배열을 갖는다. 또한 열 방향으로 제 1 배열 및 제 2 배열이 이 순서대로 반복하여 배치된다.
상기 표시부는 열 방향으로 부화소(110a) 및 부화소(110c)가 번갈아 반복하여 배치되는 제 3 배열과, 열 방향으로 부화소(110b) 및 부화소(110d)가 번갈아 반복하여 배치되는 제 4 배열을 갖는다. 또한 행 방향으로 제 3 배열 및 제 4 배열이 번갈아 반복하여 배치된다.
도 21의 (D)는 각 부화소가 정사각형의 상면 형상을 갖는 예이고, 도 21의 (E)는 각 부화소가 모서리가 둥근 대략 정사각형의 상면 형상을 갖는 예이고, 도 21의 (F)는 각 부화소가 원형의 상면 형상을 갖는 예이다.
도 21의 (G)에는 하나의 화소(110)가 2행 3열로 구성되어 있는 예를 도시하였다. 화소(110)는 위의 행(첫 번째 행)에 3개의 부화소(부화소(110a), 부화소(110b), 부화소(110c))를 갖고, 아래의 행(두 번째 행)에 하나의 부화소(부화소(110d))를 갖는다. 바꿔 말하면 화소(110)는 왼쪽 열(첫 번째 열)에 부화소(110a)를 갖고, 중앙의 열(두 번째 열)에 부화소(110b)를 갖고, 오른쪽 열(세 번째 열)에 부화소(110c)를 갖고, 또한 이 3열에 걸쳐 부화소(110d)를 갖는다.
도 21의 (G)에 나타낸 바와 같이, 부화소마다 크기를 상이하게 하여도 좋다. 도 21의 (G)에는 부화소(110d)가 부화소(110a) 내지 부화소(110c)보다 큰 구성을 나타내었다. 도 21의 (H)에는 부화소(110b) 및 부화소(110c)가 부화소(110a)보다 크고, 부화소(110a)가 부화소(110d)보다 큰 구성을 나타내었다. 도 21의 (H)에 나타낸 바꿔 말하면 화소(110)는 왼쪽 열(첫 번째 열)에 2개의 부화소(부화소(110a), 부화소(110d))를 갖고, 중앙의 열(두 번째 열)에 부화소(110b)를 갖고, 오른쪽 열(세 번째 열)에 부화소(110c)를 갖는다.
도 21의 (G)에 나타낸 화소의 레이아웃을 적용한 표시 장치의 표시부는 행 방향으로 부화소(110a), 부화소(110b), 및 부화소(110c)가 이 순서대로 반복하여 배치되는 제 1 배열과, 행 방향으로 부화소(110d)가 반복하여 배치되는 제 2 배열을 갖는다. 또한 열 방향으로 제 1 배열 및 제 2 배열이 번갈아 반복하여 배치된다.
상기 표시부는 열 방향으로 부화소(110a) 및 부화소(110d)가 번갈아 반복하여 배치되는 제 3 배열과, 열 방향으로 부화소(110b) 및 부화소(110d)가 번갈아 반복하여 배치되는 제 4 배열과, 열 방향으로 부화소(110c) 및 부화소(110d)가 번갈아 반복하여 배치되는 제 5 배열을 갖는다. 또한 행 방향으로 제 3 배열, 제 4 배열, 및 제 5 배열이 이 순서대로 반복하여 배치된다.
도 21의 (H)에 나타낸 화소의 레이아웃을 적용한 표시 장치의 표시부는 행 방향으로 부화소(110a), 부화소(110b), 및 부화소(110c)가 이 순서대로 반복하여 배치되는 제 1 배열과, 행 방향으로 부화소(110d), 부화소(110b), 및 부화소(110c)가 이 순서대로 반복하여 배치되는 제 2 배열을 갖는다. 또한 열 방향으로 제 1 배열 및 제 2 배열이 번갈아 반복하여 배치된다.
상기 표시부는 열 방향으로 부화소(110a) 및 부화소(110d)가 번갈아 반복하여 배치되는 제 3 배열과, 열 방향으로 부화소(110b)가 반복하여 배치되는 제 4 배열과, 열 방향으로 부화소(110c)가 반복하여 배치되는 제 5 배열을 갖는다. 또한 행 방향으로 제 3 배열, 제 4 배열, 및 제 5 배열이 이 순서대로 반복하여 배치된다.
도 21의 (I)에는 하나의 화소(110)가 2행 3열로 구성되어 있는 예를 도시하였다. 화소(110)는 부화소(110a), 부화소(110b), 부화소(110c), 및 3개의 부화소(110d)를 갖는다. 화소(110)는 위의 행(첫 번째 행)에 3개의 부화소(부화소(110a), 부화소(110b), 부화소(110c))를 갖고, 아래의 행(두 번째 행)에 3개의 부화소(3개의 부화소(110d))를 갖는다. 바꿔 말하면 화소(110)는 왼쪽 열(첫 번째 열)에 2개의 부화소(부화소(110a), 부화소(110d))를 갖고, 중앙의 열(두 번째 열)에 2개의 부화소(부화소(110b), 부화소(110d))를 갖고, 오른쪽 열(세 번째 열)에 2개의 부화소(부화소(110c), 부화소(110d))를 갖는다.
도 21의 (I)에 나타낸 화소의 레이아웃을 적용한 표시 장치의 표시부는 행 방향으로 부화소(110a), 부화소(110b), 및 부화소(110c)가 이 순서대로 반복하여 배치되는 제 1 배열과, 행 방향으로 부화소(110d)가 반복하여 배치되는 제 2 배열을 갖는다. 또한 열 방향으로 제 1 배열 및 제 2 배열이 번갈아 반복하여 배치된다.
상기 표시부는 열 방향으로 부화소(110a) 및 부화소(110d)가 번갈아 반복하여 배치되는 제 3 배열과, 열 방향으로 부화소(110b) 및 부화소(110d)가 번갈아 반복하여 배치되는 제 4 배열과, 열 방향으로 부화소(110c) 및 부화소(110d)가 번갈아 반복하여 배치되는 제 5 배열을 갖는다. 또한 행 방향으로 제 3 배열, 제 4 배열, 및 제 5 배열이 이 순서대로 반복하여 배치된다.
도 21의 (A) 내지 (I)에 나타낸 화소(110)는 부화소(110a), 부화소(110b), 부화소(110c), 부화소(110d)의 4개의 부화소로 구성된다. 부화소(110a), 부화소(110b), 부화소(110c), 부화소(110d)는 상이한 파장 영역의 광을 발하는 발광 디바이스, 또는 수광 디바이스를 갖는다. 예를 들어 도 22의 (A) 내지 (E)에 나타낸 바와 같이, 부화소(110a)를 적색광을 사출하는 기능을 갖는 부화소(R), 부화소(110b)를 녹색광을 사출하는 기능을 갖는 부화소(G), 부화소(110c)를 청색광을 사출하는 기능을 갖는 부화소(B), 부화소(110d)를 수광 기능을 갖는 부화소(PS)로 할 수 있다.
도 22의 (A)에 나타낸 화소의 레이아웃을 적용한 표시부는 행 방향으로 부화소(R), 부화소(G), 부화소(B), 및 부화소(PS)가 이 순서대로 반복하여 배치되는 제 1 배열을 갖는다. 또한 열 방향으로 제 1 배열이 반복하여 배치된다.
상기 표시부는 열 방향으로 부화소(R)가 반복하여 배치되는 제 2 배열과, 열 방향으로 부화소(G)가 반복하여 배치되는 제 3 배열과, 열 방향으로 부화소(B)가 반복하여 배치되는 제 4 배열과, 열 방향으로 부화소(PS)가 반복하여 배치되는 제 5 배열을 갖는다. 또한 행 방향으로 제 2 배열, 제 3 배열, 제 4 배열, 및 제 5 배열이 이 순서대로 반복하여 배치된다.
도 22의 (B)에 나타낸 화소의 레이아웃을 적용한 표시 장치의 표시부는 행 방향으로 부화소(R) 및 부화소(G)가 번갈아 반복하여 배치되는 제 1 배열과, 행 방향으로 부화소(B) 및 부화소(PS)가 번갈아 반복하여 배치되는 제 2 배열을 갖는다. 또한 열 방향으로 제 1 배열 및 제 2 배열이 이 순서대로 반복하여 배치된다.
상기 표시부는 열 방향으로 부화소(R) 및 부화소(B)가 번갈아 반복하여 배치되는 제 3 배열과, 열 방향으로 부화소(G) 및 부화소(PS)가 번갈아 반복하여 배치되는 제 4 배열을 갖는다. 또한 행 방향으로 제 3 배열 및 제 4 배열이 번갈아 반복하여 배치된다.
도 22의 (C)에 나타낸 화소의 레이아웃을 적용한 표시 장치의 표시부는 행 방향으로 부화소(R), 부화소(G), 및 부화소(B)가 이 순서대로 반복하여 배치되는 제 1 배열과, 행 방향으로 부화소(PS)가 반복하여 배치되는 제 2 배열을 갖는다. 또한 열 방향으로 제 1 배열 및 제 2 배열이 번갈아 반복하여 배치된다.
상기 표시부는 열 방향으로 부화소(R) 및 부화소(PS)가 번갈아 반복하여 배치되는 제 3 배열과, 열 방향으로 부화소(G) 및 부화소(PS)가 번갈아 반복하여 배치되는 제 4 배열과, 열 방향으로 부화소(B) 및 부화소(PS)가 번갈아 반복하여 배치되는 제 5 배열을 갖는다. 또한 행 방향으로 제 3 배열, 제 4 배열, 및 제 5 배열이 이 순서대로 반복하여 배치된다.
도 22의 (D)에 나타낸 화소의 레이아웃을 적용한 표시 장치의 표시부는 행 방향으로 부화소(R), 부화소(G), 및 부화소(B)가 이 순서대로 반복하여 배치되는 제 1 배열과, 행 방향으로 부화소(PS), 부화소(G), 및 부화소(B)가 이 순서대로 반복하여 배치되는 제 2 배열을 갖는다. 또한 열 방향으로 제 1 배열 및 제 2 배열이 번갈아 반복하여 배치된다.
상기 표시부는 열 방향으로 부화소(R) 및 부화소(PS)가 번갈아 반복하여 배치되는 제 3 배열과, 열 방향으로 부화소(G)가 반복하여 배치되는 제 4 배열과, 열 방향으로 부화소(B)가 반복하여 배치되는 제 5 배열을 갖는다. 또한 행 방향으로 제 3 배열, 제 4 배열, 및 제 5 배열이 이 순서대로 반복하여 배치된다.
도 22의 (E)에 나타낸 화소의 레이아웃을 적용한 표시 장치의 표시부는 행 방향으로 부화소(R), 부화소(G), 및 부화소(B)가 이 순서대로 반복하여 배치되는 제 1 배열과, 행 방향으로 부화소(PS)가 반복하여 배치되는 제 2 배열을 갖는다. 또한 열 방향으로 제 1 배열 및 제 2 배열이 번갈아 반복하여 배치된다.
상기 표시부는 열 방향으로 부화소(R) 및 부화소(PS)가 번갈아 반복하여 배치되는 제 3 배열과, 열 방향으로 부화소(G) 및 부화소(PS)가 번갈아 반복하여 배치되는 제 4 배열과, 열 방향으로 부화소(B) 및 부화소(PS)가 번갈아 반복하여 배치되는 제 5 배열을 갖는다. 또한 행 방향으로 제 3 배열, 제 4 배열, 및 제 5 배열이 이 순서대로 반복하여 배치된다.
발광 디바이스를 갖는 부화소(R), 부화소(G), 및 부화소(B)의 발광 면적은 서로 같아도 좋고 서로 상이하여도 좋다. 예를 들어 발광 디바이스를 갖는 부화소의 발광 면적은 발광 디바이스의 수명에 따라 결정할 수 있다. 수명이 짧은 발광 디바이스의 부화소의 발광 면적을 다른 부화소의 발광 면적보다 크게 하는 것이 바람직하다.
도 22의 (D)에는 부화소(G)의 발광 면적 및 부화소(B)의 발광 면적이 부화소(R)의 발광 면적보다 큰 예를 나타내었다. 이 구성은 녹색광을 발하는 발광 디바이스의 수명 및 청색광을 발하는 발광 디바이스의 수명이 적색광을 발하는 발광 디바이스의 수명보다 짧은 경우에 적합하게 사용할 수 있다. 발광 면적이 큰 부화소(G) 및 부화소(B)에 있어서, 각 부화소가 갖는 녹색광을 발하는 발광 디바이스 및 청색광을 발하는 발광 디바이스에 가해지는 전류 밀도는 낮기 때문에 상기 발광 디바이스의 수명을 길게 할 수 있다. 즉 신뢰성이 높은 표시 장치로 할 수 있다.
도 21의 (A) 내지 (I) 및 도 22의 (A) 내지 (E)와 상이한 화소의 레이아웃의 예를 도 23의 (A) 및 (B)에 나타내었다.
도 23의 (A)에는 4개의 화소를 나타내고, 인접한 2개의 화소(110A)와 화소(110B)가 상이한 부화소를 갖는 구성을 나타내었다. 화소(110A)는 부화소(110a), 부화소(110b), 및 부화소(110d)의 3개의 부화소를 갖고, 화소(110A)와 인접한 화소(110B)는 부화소(110b), 부화소(110c), 및 부화소(110d)를 갖는다. 즉 열 방향 및 행 방향에서, 부화소(110a)를 포함하는 화소(110A)와 부화소(110a)를 포함하지 않는 화소(110B)가 번갈아 반복하여 배치된다. 마찬가지로 열 방향 및 행 방향에서, 부화소(110c)를 포함하지 않는 화소(110A)와 부화소(110c)를 포함하는 화소(110B)가 번갈아 반복하여 배치된다.
화소(110A)는 2행 2열로 구성되고, 왼쪽 열(첫 번째 열)에 2개의 부화소(부화소(110b), 부화소(110d))를 갖고, 오른쪽 열(두 번째 열)에 하나의 부화소(부화소(110a))를 갖는다. 바꿔 말하면 화소(110A)는 위의 행(첫 번째 행)에 2개의 부화소(부화소(110a), 부화소(110b))를 갖고, 아래의 행(두 번째 행)에 2개의 부화소(부화소(110a), 부화소(110d))를 갖고, 또한 이 2행에 걸쳐 부화소(110a)를 갖는다.
화소(110B)는 2행 2열로 구성되고, 왼쪽 열(첫 번째 열)에 2개의 부화소(부화소(110b), 부화소(110d))를 갖고, 오른쪽 열(두 번째 열)에 하나의 부화소(부화소(110c))를 갖는다. 바꿔 말하면 화소(110A)는 위의 행(첫 번째 행)에 2개의 부화소(부화소(110b), 부화소(110c))를 갖고, 아래의 행(두 번째 행)에 2개의 부화소(부화소(110c), 부화소(110d))를 갖고, 또한 이 2행에 걸쳐 부화소(110c)를 갖는다.
도 23의 (A)에 나타낸 화소는 화소(110A)와 화소(110B)의 2개의 화소가 부화소(110a), 부화소(110b), 부화소(110c), 및 부화소(110d)의 4종류의 부화소를 갖는 구성을 갖는다. 화소(110A)와 화소(110B)의 2개의 화소가 하나의 부화소(110a), 2개의 부화소(110b), 하나의 부화소(110c), 2개의 부화소(110d)를 갖는다. 이러한 구성으로 함으로써, 의사적으로 높은 정세도를 유지하면서 부화소의 면적을 확대할 수 있기 때문에, 요구되는 가공 정밀도를 낮출 수 있다. 즉 같은 가공 정밀도로 비교하면, 정세도가 더 높은 표시 장치를 제작하할 수 있다. 또한 면적당 트랜지스터의 개수를 줄일 수 있기 때문에 생산성을 높일 수 있다. 따라서 정세도가 의사적으로 높은 표시 장치를 높은 생산성으로 제작할 수 있다.
도 23의 (A)에 나타낸 화소의 레이아웃을 적용한 표시 장치의 표시부는 행 방향으로 부화소(110b), 부화소(110a), 부화소(110b), 및 부화소(110c)가 이 순서대로 반복하여 배치되는 제 1 배열(ARR1)과, 행 방향으로 부화소(110d), 부화소(110a), 부화소(110d), 및 부화소(110c)가 이 순서대로 반복하여 배치되는 제 2 배열(ARR2)을 갖는다. 또한 열 방향으로 제 1 배열(ARR1) 및 제 2 배열(ARR2)이 번갈아 반복하여 배치된다.
상기 표시부는 열 방향으로 부화소(110b) 및 부화소(110d)가 번갈아 반복하여 배치되는 제 3 배열(ARR3)과, 열 방향으로 부화소(110a) 및 부화소(110c)가 번갈아 반복하여 배치되는 제 4 배열(ARR4)을 갖는다. 또한 행 방향으로 제 3 배열(ARR3) 및 제 4 배열(ARR4)이 번갈아 반복하여 배치된다.
화소(110A)에 있어서 부화소(110a)는 부화소(110b) 및 부화소(110d) 중 어느 것보다 면적이 크고, 화소(110B)에 있어서 부화소(110c)는 부화소(110b) 및 부화소(110d) 중 어느 것보다 면적이 큰 것이 바람직하다. 또한 화소(110A)에서 가장 면적이 큰 부화소(여기서는 부화소(110a))와, 화소(110B)에서 가장 면적이 큰 부화소(여기서는 부화소(110c))가 상이한 것이 바람직하다.
또한 본 명세서 등에 있어서, 발광 디바이스를 갖는 부화소에서의 발광 면적을 부화소의 면적이라고 기재하는 경우가 있다. 마찬가지로 수광 디바이스를 갖는 부화소에서의 수광 면적을 부화소의 면적이라고 기재하는 경우가 있다.
도 23의 (A)에는 부화소(110a)의 면적과 부화소(110c)의 면적이 같고, 부화소(110b)의 면적과 부화소(110d)의 면적이 같은 예를 나타내었지만, 본 발명의 일 형태는 이에 한정되지 않는다. 부화소(110a)의 면적과 부화소(110c)의 면적이 상이하여도 좋다. 또한 부화소(110b)의 면적과 부화소(110d)의 면적이 상이하여도 좋다. 도 23의 (B)에는 부화소(110b)의 면적이 부화소(110d)의 면적보다 큰 예를 나타내었다. 또한 화소(110A)와 화소(110B)에서, 부화소(110b)의 면적이 상이하여도 좋고, 부화소(110d)의 면적이 상이하여도 좋다.
부화소(110a), 부화소(110b), 및 부화소(110c)는 상이한 파장 영역의 광을 발하는 발광 디바이스를 갖고, 부화소(110d)는 수광 디바이스를 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어 도 24의 (A) 및 (B)에 나타낸 바와 같이, 부화소(110a)를 적색광을 사출하는 기능을 갖는 부화소(R)로, 부화소(110b)를 녹색광을 사출하는 기능을 갖는 부화소(G)로, 부화소(110c)를 청색광을 사출하는 기능을 갖는 부화소(B)로, 부화소(110d)를 수광 기능을 갖는 부화소(PS)로 할 수 있다.
적색(R), 녹색(G), 및 청색(B)의 3색의 발광 디바이스 중 2색의 발광 디바이스로 하나의 화소를 구성할 수 있다. 수광 디바이스를 모든 화소에 제공할 수 있다. 도 24의 (A) 및 (B)에는 화소(110A)가 적색광을 사출하는 기능을 갖는 부화소(R), 녹색광을 사출하는 기능을 갖는 부화소(G), 및 수광 기능을 갖는 부화소(PS)를 갖고, 화소(110B)가 청색광을 사출하는 기능을 갖는 부화소(B), 녹색광을 사출하는 기능을 갖는 부화소(G), 및 수광 기능을 갖는 부화소(PS)를 갖는 구성을 나타내었다.
도 24의 (A) 및 (B)에 나타낸 화소의 레이아웃을 적용한 표시 장치의 표시부는 행 방향으로 부화소(G), 부화소(R), 부화소(G), 및 부화소(B)가 이 순서대로 반복하여 배치되는 제 1 배열(ARR1)과, 행 방향으로 부화소(PS), 부화소(R), 부화소(PS), 및 부화소(B)가 이 순서대로 반복하여 배치되는 제 2 배열(ARR2)을 갖는다. 또한 열 방향으로 제 1 배열(ARR1) 및 제 2 배열(ARR2)이 번갈아 반복하여 배치된다.
상기 표시부는 열 방향으로 부화소(G) 및 부화소(PS)가 번갈아 반복하여 배치되는 제 3 배열(ARR3)과, 열 방향으로 부화소(R) 및 부화소(B)가 번갈아 반복하여 배치되는 제 4 배열(ARR4)을 갖는다. 또한 행 방향으로 제 3 배열(ARR3) 및 제 4 배열(ARR4)이 번갈아 반복하여 배치된다.
또한 도 24의 (A) 및 (B)에는 화소(110A)와 화소(110B)의 양쪽에 수광 디바이스를 갖는 부화소(PS)를 제공하는 예를 나타내었지만, 본 발명의 일 형태는 이에 한정되지 않는다. 수광 기능에 높은 정밀도가 요구되지 않는 경우에는 부화소(PS)를 포함하지 않는 화소를 제공하여도 좋다. 즉 부화소(PS)를 포함하는 화소와 부화소(PS)를 포함하지 않는 화소를 제공하는 구성으로 하여도 좋다.
도 24의 (A) 및 (B)에 나타낸 바와 같이, 녹색광을 사출하는 기능을 갖는 부화소(G)의 면적은 적색광을 사출하는 기능을 갖는 부화소(R) 및 청색광을 사출하는 기능을 갖는 부화소(B) 중 어느 것의 면적보다 작은 것이 바람직하다. 녹색에 대한 사람의 시감도는 적색 및 청색에 비하여 높기 때문에, 부화소(G)의 면적을 부화소(R)의 면적 및 부화소(B)의 면적보다 작게 함으로써 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B)의 밸런스가 우수한, 시인성이 높은 표시 장치로 할 수 있다.
도 24의 (A) 및 (B)에는 부화소(G)의 면적이 부화소(R) 및 부화소(B)의 면적보다 작은 구성을 나타내었지만, 본 발명의 일 형태는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 부화소(R)의 면적이 부화소(G)의 면적 및 부화소(B)의 면적보다 작은 구성으로 하여도 좋다. 또한 상술한 바와 같이, 발광 디바이스를 갖는 부화소의 면적은 각 색의 발광 디바이스의 수명에 따라 결정하여도 좋다.
도 23의 (A)의 변형예를 도 25의 (A) 및 (B)에 나타내었다.
도 25의 (A)에 나타낸 화소의 레이아웃을 적용한 표시 장치의 표시부는 행 방향으로 부화소(110b), 부화소(110a), 부화소(110b), 및 부화소(110c)가 이 순서대로 반복하여 배치되는 제 1 배열(ARR1)과, 행 방향으로 부화소(110d), 부화소(110a), 부화소(110d), 및 부화소(110c)가 이 순서대로 반복하여 배치되는 제 2 배열(ARR2)을 갖는다. 또한 열 방향으로 제 1 배열(ARR1) 및 제 2 배열(ARR2)이 번갈아 반복하여 배치된다.
상기 표시부는 열 방향으로 부화소(110b), 부화소(110d), 및 부화소(110a)가 이 순서대로 반복하여 배치되는 제 3 배열(ARR3)과, 열 방향으로 부화소(110b), 부화소(110d), 및 부화소(110c)가 이 순서대로 반복하여 배치되는 제 4 배열(ARR4)을 갖는다. 또한 행 방향으로 제 3 배열(ARR3), 제 3 배열(ARR3), 제 4 배열(ARR4), 및 제 4 배열(ARR4)이 이 순서대로 반복하여 배치된다.
도 25의 (B)에 나타낸 화소의 레이아웃을 적용한 표시 장치의 표시부는 행 방향으로 부화소(110b), 부화소(110a), 부화소(110d), 및 부화소(110a)가 이 순서대로 반복하여 배치되는 제 1 배열(ARR1)과, 행 방향으로 부화소(110d), 부화소(110a), 부화소(110b), 및 부화소(110c)가 이 순서대로 반복하여 배치되는 제 2 배열(ARR2)과, 행 방향으로 부화소(110b), 부화소(110c), 부화소(110d), 및 부화소(110c)가 이 순서대로 반복하여 배치되는 제 3 배열(ARR3)과, 행 방향으로 부화소(110d), 부화소(110c), 부화소(110b), 및 부화소(110a)가 이 순서대로 반복하여 배치되는 제 4 배열(ARR4)을 갖는다. 또한 열 방향으로 제 1 배열(ARR1), 제 2 배열(ARR2), 제 3 배열(ARR3), 및 제 4 배열(ARR4)이 이 순서대로 반복하여 배치된다.
상기 표시부는 열 방향으로 부화소(110b) 및 부화소(110d)가 번갈아 반복하여 배치되는 제 5 배열(ARR5)과, 열 방향으로 부화소(110a) 및 부화소(110c)가 번갈아 반복하여 배치되는 제 6 배열(ARR6)을 갖는다. 또한 행 방향으로 제 5 배열(ARR5) 및 제 6 배열(ARR6)이 번갈아 반복하여 배치된다.
도 25의 (A) 및 (B)에 나타낸 부화소(110a)에 적색광을 사출하는 기능을 갖는 부화소(R)를 적용하고, 부화소(110b)에 녹색광을 사출하는 기능을 갖는 부화소(G)를 적용하고, 부화소(110c)에 청색광을 사출하는 기능을 갖는 부화소(B)를 적용하고, 부화소(110d)에 수광 기능을 갖는 부화소(PS)를 적용한 구성예를 도 26의 (A) 및 (B)에 나타내었다.
도 26의 (A)에 나타낸 화소의 레이아웃을 적용한 표시 장치의 표시부는 행 방향으로 부화소(G), 부화소(R), 부화소(G), 및 부화소(B)가 이 순서대로 반복하여 배치되는 제 1 배열(ARR1)과, 행 방향으로 부화소(PS), 부화소(R), 부화소(PS), 및 부화소(B)가 이 순서대로 반복하여 배치되는 제 2 배열(ARR2)을 갖는다. 또한 열 방향으로 제 1 배열(ARR1) 및 제 2 배열(ARR2)이 번갈아 반복하여 배치된다.
상기 표시부는 열 방향으로 부화소(G), 부화소(PS), 및 부화소(R)가 이 순서대로 반복하여 배치되는 제 3 배열(ARR3)과, 열 방향으로 부화소(G), 부화소(PS), 및 부화소(B)가 이 순서대로 반복하여 배치되는 제 4 배열(ARR4)을 갖는다. 또한 행 방향으로 제 3 배열(ARR3), 제 3 배열(ARR3), 제 4 배열(ARR4), 및 제 4 배열(ARR4)이 이 순서대로 반복하여 배치된다.
도 26의 (B)에 나타낸 화소의 레이아웃을 적용한 표시 장치의 표시부는 행 방향으로 부화소(G), 부화소(R), 부화소(PS), 및 부화소(R)가 이 순서대로 반복하여 배치되는 제 1 배열(ARR1)과, 행 방향으로 부화소(PS), 부화소(R), 부화소(G), 및 부화소(B)가 이 순서대로 반복하여 배치되는 제 2 배열(ARR2)과, 행 방향으로 부화소(G), 부화소(B), 부화소(PS), 및 부화소(B)가 이 순서대로 반복하여 배치되는 제 3 배열(ARR3)과, 행 방향으로 부화소(PS), 부화소(B), 부화소(G), 및 부화소(R)가 이 순서대로 반복하여 배치되는 제 4 배열(ARR4)을 갖는다. 또한 열 방향으로 제 1 배열(ARR1), 제 2 배열(ARR2), 제 3 배열(ARR3), 및 제 4 배열(ARR4)이 이 순서대로 반복하여 배치된다.
상기 표시부는 열 방향으로 부화소(G) 및 부화소(PS)가 번갈아 반복하여 배치되는 제 5 배열(ARR5)과, 열 방향으로 부화소(R) 및 부화소(B)가 번갈아 반복하여 배치되는 제 6 배열(ARR6)을 갖는다. 또한 행 방향으로 제 5 배열(ARR5) 및 제 6 배열(ARR6)이 번갈아 반복하여 배치된다.
도 26의 (A)의 변형예를 도 27의 (A)에 나타내었다.
도 27의 (A)에 나타낸 화소의 레이아웃을 적용한 표시 장치의 표시부는 행 방향으로 부화소(110b), 부화소(110a), 부화소(110b), 및 부화소(110c)가 이 순서대로 반복하여 배치되는 제 1 배열(ARR1)과, 행 방향으로 부화소(110d), 부화소(110a), 부화소(110d), 및 부화소(110c)가 이 순서대로 반복하여 배치되는 제 2 배열(ARR2)을 갖는다. 또한 열 방향으로 제 1 배열(ARR1) 및 제 2 배열(ARR2)이 번갈아 반복하여 배치된다. 또한 상기 표시부는 행 방향으로 부화소(110a) 및 부화소(110c)가 번갈아 반복하여 배치되는 제 3 배열(ARR3)을 가져도 좋다. 또한 도 27의 (A)에 나타낸 화소의 레이아웃을 다이아몬드 배치라고 불러도 좋다.
상기 표시부는 열 방향으로 부화소(110b) 및 부화소(110d)가 번갈아 반복하여 배치되는 제 4 배열(ARR4)과, 열 방향으로 부화소(110a) 및 부화소(110c)가 번갈아 반복하여 배치되는 제 5 배열(ARR5)을 갖는다. 또한 행 방향으로 제 4 배열(ARR4) 및 제 5 배열(ARR5)이 번갈아 반복하여 배치된다. 또한 상기 표시부는 열 방향으로 부화소(110b), 부화소(110a), 부화소(110d), 부화소(110b), 부화소(110c), 및 부화소(110d)가 이 순서대로 반복하여 배치되는 제 6 배열(ARR6)을 가져도 좋다.
또한 도 27의 (A)에는 부화소(110a)의 상면 형상 및 부화소(110c)의 상면 형상이 모서리가 둥근 사각형이고, 부화소(110b)의 상면 형상 및 부화소(110d)의 상면 형상이 모서리가 둥근 삼각형인 구성을 나타내었지만, 부화소의 상면 형상은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 부화소(110b)의 상면 형상 및 부화소(110d)의 상면 형상은 모서리가 둥근 사각형이어도 좋고, 원형이어도 좋다.
도 27의 (A)에 나타낸 부화소(110a)에 적색광을 사출하는 기능을 갖는 부화소(R)를 적용하고, 부화소(110b)에 녹색광을 사출하는 기능을 갖는 부화소(G)를 적용하고, 부화소(110c)에 청색광을 사출하는 기능을 갖는 부화소(B)를 적용하고, 부화소(110d)에 수광 기능을 갖는 부화소(PS)를 적용한 구성예를 도 27의 (B)에 나타내었다.
도 27의 (B)에 나타낸 화소의 레이아웃을 적용한 표시 장치의 표시부는 행 방향으로 부화소(G), 부화소(R), 부화소(G), 및 부화소(B)가 이 순서대로 반복하여 배치되는 제 1 배열(ARR1)과, 행 방향으로 부화소(PS), 부화소(R), 부화소(PS), 및 부화소(B)가 이 순서대로 반복하여 배치되는 제 2 배열(ARR2)을 갖는다. 상기 표시부는 행 방향으로 부화소(R) 및 부화소(B)가 번갈아 반복하여 배치되는 제 3 배열(ARR3)을 가져도 좋다.
상기 표시부는 열 방향으로 부화소(G), 부화소(R), 부화소(PS), 부화소(G), 부화소(B), 및 부화소(PS)가 이 순서대로 반복하여 배치되는 제 4 배열(ARR4)을 갖는다. 상기 표시부는 열 방향으로 부화소(R) 및 부화소(B)가 번갈아 반복하여 배치되는 제 5 배열(ARR5)을 가져도 좋고, 열 방향으로 부화소(G) 및 부화소(PS)가 번갈아 반복하여 배치되는 제 6 배열(ARR6)을 가져도 좋다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다. 또한 본 명세서에서 하나의 실시형태에 복수의 구성예가 제시되는 경우에는 구성예를 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 대하여 도 28 내지 도 30을 사용하여 설명한다.
본 실시형태의 표시 장치는 고해상도의 표시 장치 또는 대형 표시 장치로 할 수 있다. 따라서 본 실시형태의 표시 장치는 예를 들어 텔레비전 장치, 데스크톱형 또는 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 컴퓨터용 등의 모니터, 디지털 사이니지, 파칭코기 등의 대형 게임기 등 비교적 큰 화면을 갖는 전자 기기 이외에, 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라, 디지털 액자, 휴대 전화기, 휴대용 게임기, 휴대 정보 단말기, 음향 재생 장치의 표시부에 사용할 수 있다.
본 명세서 등에 있어서, 표시 장치의 일 형태인 표시 패널은 표시면에 화상 등을 표시(출력)하는 기능을 갖는 것이다. 따라서 표시 패널은 출력 장치의 일 형태이다.
본 명세서 등에 있어서, 표시 장치에 플렉시블 인쇄 회로 기판(FPC: Flexible Printed Circuit) 또는 TCP(Tape Carrier Package) 등의 커넥터가 제공된 것, 혹은 COG(Chip On Glass) 방식 또는 COF(Chip On Film) 방식 등에 의하여 집적 회로(IC)가 실장된 것을 표시 패널 모듈, 표시 모듈, 또는 단순히 표시 패널 등이라고 부르는 경우가 있다.
<표시 장치(100A)>
도 28에 표시 장치(100A)의 사시도를 나타내고, 도 29의 (A)에 표시 장치(100A)의 단면도를 나타내었다.
표시 장치(100A)는 기판(152)과 기판(151)이 접합된 구성을 갖는다. 도 28에서는 기판(152)을 파선으로 명시하였다.
표시 장치(100A)는 표시부(162), 회로(164), 배선(165) 등을 갖는다. 도 28에서는 표시 장치(100A)에 IC(173) 및 FPC(172)가 실장되어 있는 예를 나타내었다. 그러므로 도 28에 나타낸 구성은 표시 장치(100A), IC(집적 회로), 및 FPC를 갖는 표시 모듈이라고 할 수도 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 FPC(172)를 통하여 외부로부터 또는 IC(173)로부터 배선(165)에 입력된다.
도 28에서는 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 갖는 IC를 적용할 수 있다. 또한 표시 장치(100A) 및 표시 모듈은 IC를 제공하지 않는 구성으로 하여도 좋다. 또한 IC를 COF 방식 등에 의하여 FPC에 실장하여도 좋다.
도 29의 (A)에 표시 장치(100A)의 FPC(172)를 포함하는 영역의 일부, 회로(164)의 일부, 표시부(162)의 일부, 및 단부를 포함하는 영역의 일부를 각각 절단한 경우의 단면의 일례를 나타내었다.
표시 장치(100A)는 기판(151)과 기판(152) 사이에 발광 디바이스, 수광 디바이스, 트랜지스터(207), 트랜지스터(205) 등을 갖는다. 도 29의 (A)에는 발광 디바이스 및 수광 디바이스로서, 적색광을 발하는 발광 디바이스(130a), 녹색광을 발하는 발광 디바이스(130b), 및 수광 디바이스(130d)를 나타내었다.
여기서 표시 장치의 화소가 상이한 색을 발하는 발광 디바이스를 갖는 부화소를 3종류 갖는 경우, 상기 3개의 부화소로서는 R, G, B의 3색의 부화소, 황색(Y), 시안(C), 및 마젠타(M)의 3색의 부화소 등을 들 수 있다. 상기 부화소를 4개 갖는 경우, 상기 4개의 부화소로서는 R, G, B, 백색(W)의 4색의 부화소, R, G, B, Y의 4색의 부화소 등을 들 수 있다.
발광 디바이스(130a) 및 발광 디바이스(130b)는 화소 전극과 EL층 사이에 광학 조정층을 갖고, 수광 디바이스(130d)는 화소 전극과 수광층 사이에 광학 조정층을 갖는다. 광학 조정층으로서 발광 디바이스(130a)는 도전층(126a)을 갖고, 발광 디바이스(130b)는 도전층(126b)을 갖고, 발광 디바이스(130d)는 도전층(126d)을 갖는다. 발광 디바이스의 자세한 내용 및 수광 디바이스의 자세한 내용에 대해서는 실시형태 1을 참조할 수 있다. 화소 전극(111a), 화소 전극(111b), 화소 전극(111d), 도전층(126a), 도전층(126b), 도전층(126d), EL층(113a), EL층(113b), 및 수광층(113d) 각각의 측면은 절연층(125), 절연층(127)으로 덮여 있다. EL층(113a) 위, EL층(113b) 위, 수광층(113d) 위, 및 절연층(125) 위, 절연층(127) 위에 공통층(114)이 제공되고, 공통층(114) 위에 공통 전극(115)이 제공되어 있다. 또한 발광 디바이스(130a) 위, 발광 디바이스(130b) 위, 및 수광 디바이스(130d) 위에는 각각 보호층(131)이 제공되어 있다. 보호층(131) 위에는 보호층(132)이 제공되어 있다.
보호층(132)과 기판(152)은 접착층(142)을 개재하여 접착되어 있다. 발광 디바이스의 밀봉에는 고체 밀봉 구조 또는 중공 밀봉 구조 등을 적용할 수 있다. 도 29의 (A)에서는 기판(152)과 기판(151) 사이의 공간이 접착층(142)으로 충전되는, 고체 밀봉 구조가 적용되어 있다. 또는 상기 공간이 불활성 가스(질소 또는 아르곤 등)로 충전되는, 중공 밀봉 구조를 적용하여도 좋다. 이때 접착층(142)은 발광 디바이스와 중첩되지 않도록 제공되어 있어도 좋다. 또한 상기 공간을 테두리 형상으로 제공된 접착층(142)과는 상이한 수지로 충전하여도 좋다.
화소 전극(111a), 화소 전극(111b), 화소 전극(111d)은 각각 절연층(214)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(205)가 갖는 도전층(222b)과 접속되어 있다.
화소 전극(111a), 화소 전극(111b), 화소 전극(111d)에는 절연층(214)에 제공된 개구를 덮도록 오목부가 형성된다. 상기 오목부에는 층(128)이 매립되어 있는 것이 바람직하다. 그리고 화소 전극(111a) 위 및 층(128) 위에 도전층(126a)을 형성하고, 화소 전극(111b) 위 및 층(128) 위에 도전층(126b)을 형성하고, 화소 전극(111d) 위 및 층(128) 위에 도전층(126d)을 형성하는 것이 바람직하다. 도전층(126a), 도전층(126b), 및 도전층(126d)은 화소 전극이라고 부를 수도 있다.
층(128)은 화소 전극(111a)의 오목부, 화소 전극(111b)의 오목부, 화소 전극(111d)의 오목부를 평탄화하는 기능을 갖는다. 층(128)을 제공함으로써, EL층 및 수광층의 피형성면의 요철을 저감하고 피복성을 향상시킬 수 있다. 또한 화소 전극(111a) 위, 화소 전극(111b) 위, 화소 전극(111d) 위, 및 층(128) 위에 화소 전극(111a), 화소 전극(111b), 화소 전극(111d)과 전기적으로 접속되는 도전층(126a), 도전층(126b), 도전층(126d)을 제공함으로써, 화소 전극(111a)의 오목부, 화소 전극(111b)의 오목부, 화소 전극(111d)의 오목부와 중첩되는 영역도 발광 영역으로서 사용할 수 있는 경우가 있다. 이로써 화소의 개구율을 높일 수 있다.
층(128)은 절연층이어도 좋고 도전층이어도 좋다. 층(128)에는 각종 무기 절연 재료, 유기 절연 재료, 및 도전 재료를 적절히 사용할 수 있다. 특히 층(128)은 절연 재료를 사용하여 형성되는 것이 바람직하다.
층(128)으로서는 유기 재료를 갖는 절연층을 적합하게 사용할 수 있다. 예를 들어 층(128)으로서 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 에폭시 수지, 폴리아마이드 수지, 폴리이미드아마이드 수지, 실록산 수지, 벤조사이클로뷰텐계 수지, 페놀 수지, 및 이들 수지의 전구체 등을 적용할 수 있다. 또한 층(128)으로서 감광성 수지를 사용할 수 있다. 감광성 수지로서는 포지티브형 재료 또는 네거티브형 재료를 사용할 수 있다.
감광성 수지를 사용함으로써 노광 공정 및 현상 공정만으로 층(128)을 제작할 수 있어, 드라이 에칭 또는 웨트 에칭 등으로 인한 화소 전극(111a)의 표면, 화소 전극(111b)의 표면, 및 화소 전극(111d)의 표면에 대한 영향을 저감할 수 있다. 또한 네거티브형 감광성 수지를 사용하여 층(128)을 형성함으로써, 절연층(214)의 개구의 형성에 사용하는 포토마스크(노광 마스크)와 동일한 포토마스크를 사용하여, 층(128)을 형성할 수 있는 경우가 있다.
도전층(126a)은 화소 전극(111a) 위 및 층(128) 위에 제공된다. 도전층(126a)은 화소 전극(111a)의 상면과 접촉하는 제 1 영역과, 층(128)의 상면과 접촉하는 제 2 영역을 갖는다. 제 1 영역과 접촉하는 화소 전극(111a)의 상면의 높이와 제 2 영역과 접촉하는 층(128)의 상면의 높이는 일치하거나 실질적으로 일치하는 것이 바람직하다.
마찬가지로 도전층(126b)은 화소 전극(111b) 위 및 층(128) 위에 제공된다. 도전층(126b)은 화소 전극(111b)의 상면과 접촉하는 제 1 영역과, 층(128)의 상면과 접촉하는 제 2 영역을 갖는다. 제 1 영역과 접촉하는 화소 전극(111b)의 상면의 높이와 제 2 영역과 접촉하는 층(128)의 상면의 높이는 일치하거나 실질적으로 일치하는 것이 바람직하다.
도전층(126d)은 화소 전극(111d) 위 및 층(128) 위에 제공된다. 도전층(126d)은 화소 전극(111d)의 상면과 접촉하는 제 1 영역과, 층(128)의 상면과 접촉하는 제 2 영역을 갖는다. 제 1 영역과 접촉하는 화소 전극(111d)의 상면의 높이와 제 2 영역과 접촉하는 층(128)의 상면의 높이는 일치하거나 실질적으로 일치하는 것이 바람직하다.
화소 전극은 가시광을 반사하는 재료를 포함하고, 상대 전극은 가시광을 투과시키는 재료를 포함한다.
표시 장치(100A)는 톱 이미션형 구조를 갖는다. 발광 디바이스가 발하는 광은 기판(152) 측에 사출된다. 기판(152)에는 가시광 투과성이 높은 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 기판(152)에는 가시광 및 적외광에 대한 투과성이 높은 재료를 사용하는 것이 더 바람직하다. 수광 디바이스에는 기판(152)을 통하여 광이 입사한다.
기판(151)으로부터 절연층(214)까지의 적층 구조가 실시형태 2 등에서 설명한 트랜지스터를 포함하는 층(101)에 상당한다.
트랜지스터(207) 및 트랜지스터(205)는 모두 기판(151) 위에 형성되어 있다. 이들 트랜지스터는 동일한 재료 및 동일한 공정으로 제작할 수 있다.
기판(151) 위에는 절연층(217), 절연층(213), 절연층(215), 및 절연층(214)이 이 순서대로 제공되어 있다. 절연층(217)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 2층 이상이어도 좋다.
트랜지스터를 덮는 절연층 중 적어도 하나의 층에 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(217), 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 적층하여 사용하여도 좋다.
여기서 유기 절연막은 무기 절연막에 비하여 배리어성이 낮은 경우가 많다. 그러므로 유기 절연막은 표시 장치(100A)의 단부 근방에 개구를 갖는 것이 바람직하다. 이로써, 표시 장치(100A)의 단부로부터 유기 절연막을 통하여 불순물이 들어가는 것을 억제할 수 있다. 또는 유기 절연막의 단부가 표시 장치(100A)의 단부보다 내측에 위치하도록 유기 절연막을 형성하고, 표시 장치(100A)의 단부에서 유기 절연막이 노출되지 않도록 하여도 좋다.
평탄화층으로서 기능하는 절연층(214)에는 유기 절연막이 적합하다. 유기 절연막에 사용할 수 있는 재료로서는 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 에폭시 수지, 폴리아마이드 수지, 폴리이미드아마이드 수지, 실록산 수지, 벤조사이클로뷰텐계 수지, 페놀 수지, 및 이들 수지의 전구체 등을 들 수 있다. 또한 절연층(214)은 유기 절연막과 무기 절연막의 적층 구조를 가져도 좋다. 절연층(214)의 최표층은 에칭 보호막으로서의 기능을 갖는 것이 바람직하다. 이로써 화소 전극(111a) 또는 도전층(126a) 등의 가공 시에 절연층(214)에 오목부가 형성되는 것을 억제할 수 있다. 또는 절연층(214)에는 화소 전극(111a) 또는 도전층(126a) 등의 가공 시에 오목부가 제공되어도 좋다.
도 29의 (A)에 나타낸 영역(228)에서는 절연층(214)에 개구가 형성되어 있다. 이로써, 절연층(214)에 유기 절연막을 사용하는 경우에도, 절연층(214)을 통하여 외부로부터 표시부(162)에 불순물이 들어가는 것을 억제할 수 있다. 따라서 표시 장치(100A)의 신뢰성을 높일 수 있다.
트랜지스터(207) 및 트랜지스터(205)는 게이트로서 기능하는 도전층(221), 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(217), 소스 및 드레인으로서 기능하는 도전층(222a) 및 도전층(222b), 반도체층(231), 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(213), 그리고 게이트로서 기능하는 도전층(223)을 갖는다. 여기서는 동일한 도전막을 가공하여 얻어지는 복수의 층에 같은 해치 패턴을 부여하였다. 절연층(217)은 도전층(221)과 반도체층(231) 사이에 위치한다. 절연층(213)은 도전층(223)과 반도체층(231) 사이에 위치한다.
본 실시형태의 표시 장치가 갖는 트랜지스터의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 플레이너(planar)형 트랜지스터, 스태거형 트랜지스터, 역스태거형 트랜지스터 등을 사용할 수 있다. 또한 톱 게이트형 및 보텀 게이트형 중 어느 쪽의 트랜지스터 구조로 하여도 좋다. 또는 채널이 형성되는 반도체층 상하에 게이트가 제공되어 있어도 좋다.
트랜지스터(207) 및 트랜지스터(205)에는 채널이 형성되는 반도체층을 2개의 게이트로 협지하는 구성이 적용되어 있다. 2개의 게이트를 접속하고 이들에 동일한 신호를 공급함으로써, 트랜지스터를 구동하여도 좋다. 또는 2개의 게이트 중 한쪽에 문턱 전압을 제어하기 위한 전위를 인가하고, 다른 쪽에 구동시키기 위한 전위를 인가함으로써, 트랜지스터의 문턱 전압을 제어하여도 좋다.
트랜지스터에 사용하는 반도체 재료의 결정성에 대해서도 특별히 한정되지 않고 비정질 반도체, 결정성을 갖는 반도체(미결정 반도체, 다결정 반도체, 단결정 반도체, 또는 일부에 결정 영역을 갖는 반도체) 중 어느 것을 사용하여도 좋다. 결정성을 갖는 반도체를 사용하면 트랜지스터 특성의 열화를 억제할 수 있기 때문에 바람직하다.
트랜지스터의 반도체층은 금속 산화물(산화물 반도체라고도 함)을 갖는 것이 바람직하다. 즉 본 실시형태의 표시 장치에는 금속 산화물을 채널 형성 영역에 사용한 트랜지스터(이하 OS 트랜지스터)를 사용하는 것이 바람직하다. 또는 트랜지스터의 반도체층은 실리콘을 가져도 좋다. 실리콘으로서는 비정질 실리콘, 결정성 실리콘(저온 폴리실리콘, 단결정 실리콘 등) 등을 들 수 있다.
반도체층은 예를 들어 인듐과, M(M은 갈륨, 알루미늄, 실리콘, 붕소, 이트륨, 주석, 구리, 바나듐, 베릴륨, 타이타늄, 철, 니켈, 저마늄, 지르코늄, 몰리브데넘, 란타넘, 세륨, 네오디뮴, 하프늄, 탄탈럼, 텅스텐, 및 마그네슘 중에서 선택된 1종류 또는 복수 종류)과, 아연을 갖는 것이 바람직하다. 특히 M은 알루미늄, 갈륨, 이트륨, 및 주석 중에서 선택된 1종류 또는 복수 종류인 것이 바람직하다.
특히 반도체층으로서 인듐(In), 갈륨(Ga), 및 아연(Zn)을 포함하는 산화물(IGZO라고도 기재함)을 사용하는 것이 바람직하다. 또는 반도체층으로서 인듐(In), 알루미늄(Al), 및 아연(Zn)을 포함하는 산화물(IAZO라고도 기재함)을 사용하여도 좋다. 또는 반도체층으로서 인듐(In), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 및 아연(Zn)을 포함하는 산화물(IAGZO)을 사용하여도 좋다.
반도체층이 In-M-Zn 산화물인 경우, 상기 In-M-Zn 산화물에서의 In의 원자수비는 M의 원자수비 이상인 것이 바람직하다. 이러한 In-M-Zn 산화물의 금속 원소의 원자수비로서 In:M:Zn=1:1:1 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=1:1:1.2 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=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, In의 원자수비를 4로 하였을 때, Ga의 원자수비가 1 이상 3 이하이고, Zn의 원자수비가 2 이상 4 이하인 경우를 포함한다. 또한 원자수비가 In:Ga:Zn=5:1:6 또는 그 근방의 조성이라고 기재된 경우, In의 원자수비를 5로 하였을 때, Ga의 원자수비가 0.1보다 크고 2 이하이고, Zn의 원자수비가 5 이상 7 이하인 경우를 포함한다. 또한 원자수비가 In:Ga:Zn=1:1:1 또는 그 근방의 조성이라고 기재된 경우, In의 원자수비를 1로 하였을 때, Ga의 원자수비가 0.1보다 크고 2 이하이고, Zn의 원자수비가 0.1보다 크고 2 이하인 경우를 포함한다.
회로(164)가 갖는 트랜지스터와 표시부(162)가 갖는 트랜지스터는 같은 구조이어도 좋고, 상이한 구조이어도 좋다. 회로(164)가 갖는 복수의 트랜지스터의 구조는 모두 같아도 좋고, 2종류 이상 있어도 좋다. 마찬가지로, 표시부(162)가 갖는 복수의 트랜지스터의 구조는 모두 같아도 좋고, 2종류 이상 있어도 좋다.
도 29의 (B) 및 (C)에 트랜지스터의 다른 구성예를 나타내었다.
트랜지스터(209) 및 트랜지스터(210)는 게이트로서 기능하는 도전층(221), 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(217), 채널 형성 영역(231i) 및 한 쌍의 저저항 영역(231n)을 갖는 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 갖는다. 절연층(217)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 29의 (B)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)과 접속된다. 도전층(222a) 및 도전층(222b) 중 한쪽은 소스로서 기능하고, 다른 쪽은 드레인으로서 기능한다.
한편으로 도 29의 (C)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 마스크로서 사용하여 절연층(225)을 가공함으로써, 도 29의 (C)에 나타낸 구조를 제작할 수 있다. 도 29의 (C)에서는 절연층(225) 및 도전층(223)을 덮어 절연층(215)이 제공되고, 절연층(215)의 개구를 통하여 도전층(222a) 및 도전층(222b)이 각각 저저항 영역(231n)과 접속되어 있다.
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)와 전기적으로 접속되어 있다. 도전층(166)이 화소 전극(111a), 화소 전극(111b), 및 화소 전극(111d)과 동일한 도전막을 가공하여 얻어진 도전막과, 도전층(126a), 도전층(126b), 및 도전층(126d)과 동일한 도전막을 가공하여 얻어진 도전막의 적층 구조를 갖는 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 면에는 차광층(117)을 제공하는 것이 바람직하다. 또한 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 발수성의 막, 사용에 따른 손상의 발생을 억제하는 하드 코트막, 충격 흡수층 등을 배치하여도 좋다.
발광 디바이스를 덮는 보호층(131) 및 보호층(132)을 제공함으로써, 발광 디바이스에 물 등의 불순물이 들어가는 것을 억제하여 발광 디바이스의 신뢰성을 높일 수 있다.
표시 장치(100A)의 단부 근방의 영역(228)에서, 절연층(214)의 개구를 통하여 절연층(215)과 보호층(131) 또는 보호층(132)이 서로 접촉하는 것이 바람직하다. 특히 무기 절연막들이 서로 접촉하는 것이 바람직하다. 이로써 유기 절연막을 통하여 외부로부터 표시부(162)에 불순물이 들어가는 것을 억제할 수 있다. 따라서 표시 장치(100A)의 신뢰성을 높일 수 있다.
기판(151) 및 기판(152)에는 각각 유리, 석영, 세라믹, 사파이어, 수지, 금속, 합금, 반도체 등을 사용할 수 있다. 발광 디바이스로부터의 광을 추출하는 측의 기판에는 상기 광을 투과시키는 재료를 사용한다. 기판(151) 및 기판(152)에 가요성을 갖는 재료를 사용하면 표시 장치의 가요성을 높일 수 있다. 또한 기판(151) 또는 기판(152)으로서 편광판을 사용하여도 좋다.
기판(151) 및 기판(152)으로서는 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), 폴리실록산 수지, 사이클로올레핀 수지, 폴리스타이렌 수지, 폴리아마이드이미드 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리염화바이닐 수지, 폴리염화바이닐리덴 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 수지, ABS 수지, 셀룰로스 나노섬유 등을 사용할 수 있다. 기판(151) 및 기판(152) 중 한쪽 또는 양쪽에는 가요성을 가질 정도의 두께를 갖는 유리를 사용하여도 좋다.
또한 표시 장치에 원편광판을 중첩시키는 경우, 표시 장치가 갖는 기판에는 광학적 등방성이 높은 기판을 사용하는 것이 바람직하다. 광학적 등방성이 높은 기판은 복굴절이 작다(복굴절량이 작다고 할 수도 있음).
광학적 등방성이 높은 기판의 위상차값의 절댓값은 30nm 이하가 바람직하고, 20nm 이하가 더 바람직하고, 10nm 이하가 더욱 바람직하다.
광학적 등방성이 높은 필름으로서는 트라이아세틸셀룰로스(TAC, 셀룰로스트라이아세테이트라고도 함) 필름, 사이클로올레핀 폴리머(COP) 필름, 사이클로올레핀 공중합체(COC) 필름, 및 아크릴 수지 필름 등을 들 수 있다.
기판으로서 필름을 사용하는 경우, 필름이 흡수(吸水)함으로써, 표시 패널에 주름이 생기는 등 형상 변화가 일어날 우려가 있다. 그러므로 기판에는 흡수율이 낮은 필름을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어 흡수율이 1% 이하인 필름을 사용하는 것이 바람직하고, 0.1% 이하인 필름을 사용하는 것이 더 바람직하고, 0.01% 이하인 필름을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
접착층으로서는 자외선 경화형 등의 광 경화형 접착제, 반응 경화형 접착제, 열 경화형 접착제, 혐기형 접착제 등 각종 경화형 접착제를 사용할 수 있다. 이들 접착제로서는 에폭시 수지, 아크릴 수지, 실리콘(silicone) 수지, 페놀 수지, 폴리이미드 수지, 이미드 수지, PVC(폴리바이닐클로라이드) 수지, PVB(폴리바이닐뷰티랄) 수지, EVA(에틸렌바이닐아세테이트) 수지 등을 들 수 있다. 특히 에폭시 수지 등의 투습성이 낮은 재료가 바람직하다. 또한 2액 혼합형 수지를 사용하여도 좋다. 또한 접착 시트 등을 사용하여도 좋다.
접속층(242)으로서는 이방성 도전 필름(ACF: Anisotropic Conductive Film), 이방성 도전 페이스트(ACP: Anisotropic Conductive Paste) 등을 사용할 수 있다.
트랜지스터의 게이트, 소스, 및 드레인 이외에, 표시 장치를 구성하는 각종 배선 및 전극 등, 도전층에 사용할 수 있는 재료로서는 알루미늄, 타이타늄, 크로뮴, 니켈, 구리, 이트륨, 지르코늄, 몰리브데넘, 은 탄탈럼, 및 텅스텐 등의 금속, 그리고 상기 금속을 주성분으로 하는 합금 등을 들 수 있다. 이들 재료를 포함하는 막을 단층으로 또는 적층 구조로 사용할 수 있다.
투광성을 갖는 도전 재료로서는 산화 인듐, 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, 산화 아연, 갈륨을 포함하는 산화 아연 등의 도전성 산화물, 또는 그래핀을 사용할 수 있다. 또는 금, 은, 백금, 마그네슘, 니켈, 텅스텐, 크로뮴, 몰리브데넘, 철, 코발트, 구리, 팔라듐, 및 타이타늄 등의 금속 재료, 또는 상기 금속 재료를 포함하는 합금 재료를 사용할 수 있다. 또는 상기 금속 재료의 질화물(예를 들어 질화 타이타늄) 등을 사용하여도 좋다. 또한 금속 재료 또는 합금 재료(또는 이들의 질화물)를 사용하는 경우에는 투광성을 가질 정도로 얇게 하는 것이 바람직하다. 또한 상기 재료의 적층막을 도전층으로서 사용할 수 있다. 예를 들어 은과 마그네슘의 합금과, 인듐 주석 산화물의 적층막 등을 사용하면 도전성을 높일 수 있기 때문에 바람직하다. 이들은 표시 장치를 구성하는 각종 배선 및 전극 등의 도전층, 및 발광 디바이스가 갖는 도전층(화소 전극 또는 공통 전극으로서 기능하는 도전층)에도 사용할 수 있다.
각 절연층에 사용할 수 있는 절연 재료로서는 예를 들어 아크릴 수지, 에폭시 수지 등의 수지, 산화 실리콘, 산화질화 실리콘, 질화산화 실리콘, 질화 실리콘, 산화 알루미늄 등의 무기 절연 재료가 있다.
<표시 장치(100B)>
도 30에 나타낸 표시 장치(100B)는 보텀 이미션형 구조를 갖는 점에서 표시 장치(100A)와 주로 상이하다. 또한 표시 장치(100A)와 같은 부분에 대해서는 설명을 생략한다.
발광 디바이스가 발하는 광은 기판(151) 측에 사출된다. 기판(151)에는 가시광 투과성이 높은 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 기판(151)에는 가시광 및 적외광에 대한 투과성이 높은 재료를 사용하는 것이 더 바람직하다. 한편으로 기판(152)에 사용하는 재료의 투광성은 한정되지 않는다. 수광 디바이스에는 기판(151)을 통하여 광이 입사한다.
기판(151)과 트랜지스터(207) 사이, 기판(151)과 트랜지스터(205) 사이에는 차광층(117)을 형성하는 것이 바람직하다. 도 30에는 기판(151) 위에 차광층(117)이 제공되고, 차광층(117) 위에 절연층(153)이 제공되고, 절연층(153) 위에 트랜지스터(207), 트랜지스터(205) 등이 제공되어 있는 예를 나타내었다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 5)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 대하여 도 31 내지 도 38을 사용하여 설명한다.
본 실시형태의 표시 장치는 고정세의 표시 장치로 할 수 있다. 따라서 본 실시형태의 표시 장치는 예를 들어 손목시계형, 팔찌형 등의 정보 단말기(웨어러블 기기), 및 헤드 마운트 디스플레이 등의 VR용 기기, 안경형 AR용 기기 등, 두부에 장착할 수 있는 웨어러블 기기의 표시부에 사용할 수 있다.
<표시 모듈>
도 31의 (A)에 표시 모듈(280)의 사시도를 나타내었다. 표시 모듈(280)은 표시 장치(100C)와 FPC(290)를 갖는다. 또한 표시 모듈(280)이 갖는 표시 장치는 표시 장치(100C)에 한정되지 않고 후술하는 표시 장치(100D) 또는 표시 장치(100E) 중 어느 것이어도 좋다.
표시 모듈(280)은 기판(291) 및 기판(292)을 갖는다. 표시 모듈(280)은 표시부(281)를 갖는다. 표시부(281)는 표시 모듈(280)에서의 화상을 표시하는 영역이고, 후술하는 화소부(284)에 제공되는 각 화소로부터의 광을 시인할 수 있는 영역이다.
도 31의 (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 않은 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 접속되어 있다.
화소부(284)는 주기적으로 배열된 복수의 화소(284a)를 포함한다. 도 31의 (B)의 오른쪽에 하나의 화소(284a)의 확대도를 나타내었다. 화소(284a)는 발광색이 상이한 발광 디바이스(130a), 발광 디바이스(130b), 발광 디바이스(130c), 및 수광 디바이스(130d)를 갖는다. 발광 디바이스 및 수광 디바이스는 도 31의 (B)에 나타낸 바와 같이 스트라이프 배열로 배치할 수 있다. 또한 델타 배열 또는 펜타일 배열 등 다양한 발광 디바이스의 배열 방법을 적용할 수 있다.
화소 회로부(283)는 주기적으로 배열된 복수의 화소 회로(283a)를 갖는다.
하나의 화소 회로(283a)는 하나의 화소(284a)가 갖는 발광 디바이스의 발광 및 수광 디바이스의 수광을 제어하는 회로이다. 예를 들어 하나의 화소(284a)가 3개의 발광 디바이스 및 하나의 수광 디바이스를 갖는 경우, 하나의 화소 회로(283a)는 3개의 발광 디바이스의 발광 및 하나의 수광 디바이스의 수광을 제어하는 회로이다. 하나의 화소 회로(283a)는 하나의 발광 디바이스의 발광을 제어하는 회로가 3개 제공되고, 하나의 수광 디바이스의 수광을 제어하는 회로가 하나 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 갖는 구성으로 할 수 있다. 이때 선택 트랜지스터의 게이트에는 게이트 신호가, 소스 및 드레인 중 한쪽에는 소스 신호가 각각 입력된다. 이로써 액티브 매트릭스형 표시 장치가 실현된다. 화소 회로(283a)에는 예를 들어 실시형태 1에 기재된 화소 회로를 적용할 수 있다.
회로부(282)는 화소 회로부(283)의 각 화소 회로(283a)를 구동하는 회로를 갖는다. 예를 들어 게이트선 구동 회로 및 소스선 구동 회로 중 한쪽 또는 양쪽을 갖는 것이 바람직하다. 이 이외에, 연산 회로, 메모리 회로, 및 전원 회로 등 중 적어도 하나를 가져도 좋다.
FPC(290)는 외부로부터 회로부(282)에 비디오 신호 또는 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% 미만으로, 바람직하게는 50% 이상 95% 이하로, 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 500ppi 이상, 바람직하게는 1000ppi 이상, 더 바람직하게는 2000ppi 이상, 더 바람직하게는 3000ppi 이상, 더 바람직하게는 5000ppi 이상, 더 바람직하게는 6000ppi 이상이고, 20000ppi 이하 또는 30000ppi 이하의 정세도로 화소(284a)가 배치되는 것이 바람직하다.
이러한 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 고정세한 표시부(281)를 갖기 때문에, 렌즈로 표시부가 확대되어도 화소가 시인되지 않고, 몰입감이 높은 표시를 수행할 수 있다. 또한 표시 모듈(280)은 이에 한정되지 않고, 비교적 소형의 표시부를 갖는 전자 기기에 적합하게 사용할 수 있다. 예를 들어 손목시계 등의 장착형 전자 기기의 표시부에 적합하게 사용할 수 있다.
<표시 장치(100C)>
도 32에 나타낸 표시 장치(100C)는 기판(301), 발광 디바이스(130a), 발광 디바이스(130b), 발광 디바이스(130c), 수광 디바이스(130d), 용량 소자(240), 및 트랜지스터(310)를 갖는다.
기판(301)은 도 31의 (A) 및 (B)에서의 기판(291)에 상당한다.
트랜지스터(310)는 기판(301)에 채널 형성 영역을 갖는 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 갖는다. 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 제공되고, 절연층으로서 기능한다.
기판(301)에 매립되도록, 인접한 2개의 트랜지스터(310) 사이에 소자 분리층(315)이 제공되어 있다.
트랜지스터(310)를 덮어 절연층(261)이 제공되고, 절연층(261) 위에 용량 소자(240)가 제공되어 있다.
용량 소자(240)는 도전층(241)과, 도전층(245)과, 이들 사이에 위치하는 절연층(243)을 갖는다. 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(261) 위에 제공되고, 절연층(254)에 매립되어 있다. 도전층(241)은 절연층(261)에 매립된 플러그(271)에 의하여 트랜지스터(310)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 중첩되는 영역에 제공되어 있다.
용량 소자(240)를 덮어 절연층(255a)이 제공되고, 절연층(255a) 위에 절연층(255b)이 제공되고, 절연층(255b) 위에 발광 디바이스(130a), 발광 디바이스(130b), 발광 디바이스(130c), 수광 디바이스(130d) 등이 제공되어 있다. 인접한 발광 소자 사이의 영역에는 절연물이 제공된다. 예를 들어 도 32에서는 상기 영역에 절연층(125)과, 절연층(125) 위의 절연층(127)이 제공되어 있다.
발광 디바이스(130a)가 갖는 EL층(113a) 위에는 마스크층(118a)이 위치하고, 발광 디바이스(130b)가 갖는 EL층(113b) 위에는 마스크층(118b)이 위치하고, 발광 디바이스(130c)가 갖는 EL층(113c) 위에는 마스크층(118c)이 위치하고, 수광 디바이스(130d)가 갖는 수광층(113d) 위에는 마스크층(118d)이 위치한다.
도전층(111a), 도전층(111b), 도전층(111c), 및 도전층(111d)은 절연층(243), 절연층(255a), 및 절연층(255b)에 매립된 플러그(256), 절연층(254)에 매립된 도전층(241), 및 절연층(261)에 매립된 플러그(271)에 의하여 트랜지스터(310)의 소스 및 드레인 중 한쪽과 전기적으로 접속되어 있다. 절연층(255b)의 상면의 높이와 플러그(256)의 상면의 높이는 일치 또는 실질적으로 일치한다. 플러그에는 각종 도전 재료를 사용할 수 있다.
또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는 발광 소자의 화소 전극을 복수의 층의 적층 구성으로 한다. 예를 들어 도 2의 (A)에 나타낸 예에서는 발광 디바이스의 화소 전극을 도전층(111a), 도전층(111b), 도전층(111c), 및 도전층(111d)과, 도전층(112a), 도전층(112b), 도전층(112c), 및 도전층(112d)의 적층 구성으로 하였다. 예를 들어 표시 장치(100C)를 톱 이미션형으로 하고 발광 디바이스의 화소 전극이 양극으로서 기능하는 경우, 도전층(111a), 도전층(111b), 도전층(111c), 및 도전층(111d)을 예를 들어 도전층(112a), 도전층(112b), 도전층(112c), 및 도전층(112d)보다 가시광에 대한 반사율이 높은 층으로 하고, 도전층(112a), 도전층(112b), 도전층(112c), 및 도전층(112d)을 예를 들어 도전층(111a), 도전층(111b), 도전층(111c), 및 도전층(111d)보다 일함수가 큰 층으로 할 수 있다. 화소 전극의 가시광에 대한 반사율이 높을수록 EL층이 발하는 광이 화소 전극을 투과하는 것을 억제할 수 있기 때문에, 표시 장치(100C)가 톱 이미션형인 경우, EL층이 발하는 광의 추출 효율이 높아진다. 또한 화소 전극이 양극으로서 기능하는 경우, 화소 전극의 일함수가 클수록 EL층의 발광 효율이 높아진다. 이상으로부터 발광 소자의 화소 전극을 가시광에 대한 반사율이 높은 도전층(111a), 도전층(111b), 도전층(111c), 및 도전층(111d)과, 일함수가 큰 도전층(112a), 도전층(112b), 도전층(112c), 및 도전층(112d)의 적층 구성으로 함으로써 발광 소자를 광 추출 효율이 높고, 또한 발광 효율이 높은 발광 소자로 할 수 있다.
도전층(111a), 도전층(111b), 도전층(111c), 및 도전층(111d)을 도전층(112a), 도전층(112b), 도전층(112c), 및 도전층(112d)보다 가시광에 대한 반사율이 높은 층으로 하는 경우, 도전층(111a), 도전층(111b), 도전층(111c), 및 도전층(111d)의 가시광에 대한 반사율을 예를 들어 40% 이상 100% 이하, 70% 이상 100% 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한 도전층(112a), 도전층(112b), 도전층(112c), 및 도전층(112d)을 투명 전극으로 할 수 있고, 가시광에 대한 투과율을 예를 들어 40% 이상으로 할 수 있다.
또한 발광 디바이스가 갖는 도전층(111a), 도전층(111b), 도전층(111c), 및 도전층(111d)을 EL층이 발하는 광에 대한 반사율이 높은 층으로 한다. 예를 들어 EL층이 적외광을 발하는 경우, 도전층(111a), 도전층(111b), 도전층(111c), 및 도전층(111d)을 적외광에 대한 반사율이 높은 층으로 할 수 있다. 또한 발광 디바이스의 화소 전극이 음극으로서 기능하는 경우, 도전층(112a), 도전층(112b), 도전층(112c), 및 도전층(112d)을 예를 들어 도전층(111a), 도전층(111b), 도전층(111c), 및 도전층(111d)보다 일함수가 작은 층으로 할 수 있다.
한편으로 화소 전극을 복수 층의 적층 구성으로 하는 경우, 예를 들어 상기 복수의 층간의 반응에 의하여 화소 전극이 변질되는 경우가 있다. 예를 들어 표시 장치(100C)의 제작에 있어서, 화소 전극의 형성 후에 형성한 막을 웨트 에칭법에 의하여 제거하는 경우, 약액이 화소 전극과 접촉하는 경우가 있다. 화소 전극을 복수의 층의 적층 구성으로 하는 경우, 상기 복수의 층이 약액과 접촉함으로써 갈바닉 부식( corrosion)이 발생하는 경우가 있다. 이로써 화소 전극을 구성하는 층의 적어도 하나가 변질되는 경우가 있다. 따라서 표시 장치의 수율이 저하되고, 표시 장치의 제작 비용이 높아지는 경우가 있다. 또한 표시 장치의 신뢰성이 저하되는 경우가 있다.
그러므로 표시 장치(100C)에서는 도전층(111a), 도전층(111b), 도전층(111c), 및 도전층(111d)의 상면 및 측면을 덮도록 도전층(112a), 도전층(112b), 도전층(112c), 및 도전층(112d)을 형성한다. 이로써 예를 들어 도전층(111a), 도전층(111b), 도전층(111c), 및 도전층(111d)과, 도전층(112a), 도전층(112b), 도전층(112c), 및 도전층(112d)을 갖는 화소 전극의 형성 후에 형성한 막을 웨트 에칭법에 의하여 제거하는 경우에도, 약액이 도전층(111a), 도전층(111b), 도전층(111c), 및 도전층(111d)과 접촉하는 것을 억제할 수 있다. 따라서 예를 들어 화소 전극에서의 갈바닉 부식의 발생을 억제할 수 있다. 따라서 표시 장치(100C)를 수율이 높은 방법으로 제작할 수 있기 때문에, 저렴한 표시 장치로 할 수 있다. 또한 표시 장치(100C)에 불량이 발생하는 것을 억제할 수 있기 때문에, 표시 장치(100C)를 신뢰성이 높은 표시 장치로 할 수 있다.
도전층(111a), 도전층(111b), 도전층(111c), 및 도전층(111d)으로서 예를 들어 금속 재료를 사용할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어 알루미늄(Al), 타이타늄(Ti), 크로뮴(Cr), 망가니즈(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 갈륨(Ga), 아연(Zn), 인듐(In), 주석(Sn), 몰리브데넘(Mo), 탄탈럼(Ta), 텅스텐(W), 팔라듐(Pd), 금(Au), 백금(Pt), 은(Ag), 이트륨(Y), 네오디뮴(Nd) 등의 금속, 및 이들을 적절히 조합하여 포함하는 합금을 사용할 수도 있다.
도전층(112a), 도전층(112b), 도전층(112c), 및 도전층(112d)으로서 인듐, 주석, 아연, 갈륨, 타이타늄, 알루미늄, 및 실리콘에서 선택되는 어느 하나 또는 복수를 갖는 산화물을 사용할 수 있다. 예를 들어 산화 인듐, 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, 산화 아연, 갈륨을 포함하는 산화 아연, 산화 타이타늄, 갈륨을 포함하는 인듐 아연 산화물, 알루미늄을 포함하는 인듐 아연 산화물, 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물, 및 실리콘을 포함하는 인듐 아연 산화물 등 중 어느 하나 또는 복수를 포함하는 도전성 산화물을 사용하는 것이 바람직하다. 특히 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물은 일함수가 예를 들어 4.0eV 이상으로 크기 때문에 도전층(112a), 도전층(112b), 도전층(112c), 및 도전층(112d)으로서 적합하게 사용할 수 있다.
또한 도 32에 나타낸 예에서는 발광 디바이스(130a)가 갖는 EL층(113a) 위에는 마스크층(118a)이 위치하고, 발광 디바이스(130a)가 갖는 EL층(113b) 위에는 마스크층(118b)이 위치하고, 발광 디바이스(130c)가 갖는 EL층(113c) 위에는 마스크층(118c)이 위치하고, 수광 디바이스(130d)가 갖는 수광층(113d) 위에는 마스크층(118d)이 위치한다. 마스크층(118a)은 EL층(113a)을 가공할 때 EL층(113a)의 상면과 접촉하도록 제공한 마스크층의 일부가 잔존한 것이다. 마스크층(118b), 마스크층(118c), 마스크층(118d)에 대해서도 마스크층(118a)과 마찬가지이다. 이와 같이 표시 장치(100C)를 제작할 때에 EL층을 보호하기 위하여 사용되는 마스크층이 일부 잔존하여도 좋다. 또한 이하에서는 마스크층(118a), 마스크층(118b), 마스크층(118c), 및 마스크층(118d)을 통틀어 마스크층(118)이라고 부르는 경우가 있다.
도 32에서 마스크층(118a)의 한쪽 단부는 EL층(113a)의 단부 및 도전층(112a)의 단부와 일치하거나 실질적으로 일치한다. 즉 도전층(112a)의 단부는 EL층(113a)의 단부와 일치하거나 실질적으로 일치한다. 마스크층(118b), 마스크층(118c), 마스크층(118d)에 대해서도 마스크층(118a)과 마찬가지이다.
또한 마스크층(118a)의 다른 쪽 단부는 EL층(113a) 위에 위치한다. 여기서 마스크층(118a)의 다른 쪽 단부는 도전층(111a)과 중첩되는 것이 바람직하다. 이 경우 마스크층(118a)의 다른 쪽 단부가 EL층(113a)의 대략 평탄한 면에 형성되기 쉬워진다. 마스크층(118b), 마스크층(118c), 마스크층(118d)에 대해서도 마스크층(118a)과 마찬가지이다.
또한 단부가 일치하거나 실질적으로 일치하는 경우, 및 상면 형상이 일치하거나 실질적으로 일치하는 경우, 상면에서 보았을 때 적층된 층과 층에서 적어도 윤곽의 일부가 중첩된다고 할 수 있다. 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 아래층의 내측에 위치하거나 위층이 아래층의 외측에 위치하는 경우도 있고, 이 경우도 단부가 실질적으로 일치한다, 또는 상면 형상이 실질적으로 일치한다고 한다.
EL층(113R), EL층(113G), 및 EL층(113B) 각각의 측면은 절연층(125)으로 덮여 있다. 절연층(127)은 절연층(125)을 개재하여 EL층(113R), EL층(113G), 및 EL층(113B) 각각의 측면과 중첩된다.
또한 EL층(113a), EL층(113b), EL층(113c), 수광층(113d) 각각의 상면의 일부는 마스크층(118a), 마스크층(118b), 마스크층(118c), 마스크층(118d)으로 덮여 있다. 절연층(125) 및 절연층(127)은 마스크층(118a), 마스크층(118b), 마스크층(118c), 마스크층(118d)을 개재하여 EL층(113a), EL층(113b), EL층(113c), 수광층(113d) 각각의 상면의 일부와 중첩된다.
EL층(113a), EL층(113b), EL층(113c), 수광층(113d)의 상면의 일부 및 측면이, 절연층(125), 절연층(127), 및 마스크층(118)(마스크층(118a), 마스크층(118b), 마스크층(118c), 마스크층(118d)) 중 적어도 하나로 덮임으로써, 공통층(114) 또는 공통 전극(115)이 EL층(113a)의 측면, EL층(113b)의 측면, EL층(113c)의 측면, 및 수광층(113d)의 측면과 접촉하는 것을 억제하여, 발광 디바이스(130)(발광 디바이스(130a), 발광 디바이스(130b), 발광 디바이스(130c), 수광 디바이스(130d))의 단락을 억제할 수 있다. 이로써 발광 디바이스(130) 등의 신뢰성을 높일 수 있다.
EL층(113a), EL층(113b), EL층(113c), 수광층(113d) 각각의 막 두께를 상이하게 할 수 있다. 예를 들어 EL층(113R), EL층(113G), 및 EL층(113B) 각각이 발하는 광을 강하게 하는 광로 길이에 따라 막 두께를 설정하는 것이 바람직하다. 이로써 마이크로캐비티 구조를 실현하고, 부화소(110)로부터 사출되는 광의 색 순도를 높일 수 있다.
절연층(125)은 EL층(113a), EL층(113b), EL층(113c), 수광층(113d) 각각의 측면과 접촉하는 것이 바람직하다. 이로써 EL층(113a), EL층(113b), EL층(113c), 수광층(113d)의 막 박리를 방지할 수 있다. 절연층(125)과 EL층(113a), EL층(113b), EL층(113c), 수광층(113d)을 밀착시킴으로써 인접한 EL층(113R) 등이 절연층(125)에 의하여 고정되거나 접착되는 효과를 갖는다. 이로써 발광 디바이스(130)의 신뢰성을 높일 수 있다. 또한 발광 디바이스의 제작 수율을 높일 수 있다.
또한 도 32에 나타낸 바와 같이, 절연층(125) 및 절연층(127)이 EL층(113a), EL층(113b), EL층(113c), 수광층(113d)의 상면의 일부 및 측면을 덮음으로써, EL층(113)의 막 박리를 더 방지할 수 있고, 발광 디바이스(130)의 신뢰성을 높일 수 있다. 또한 발광 디바이스(130)(발광 디바이스(130a) 내지 발광 디바이스(130c), 및 수광 디바이스(130d))의 제작 수율을 더 높일 수 있다.
도 32에는 도전층(112R)의 단부 위에 EL층(113R), 마스크층(118a), 절연층(125), 및 절연층(127)의 적층 구조가 위치하는 예를 나타내었다. 마찬가지로 도전층(112b)의 단부 위에 EL층(113b), 마스크층(118b), 절연층(125), 및 절연층(127)의 적층 구조가 위치하고, 도전층(112c)의 단부 위에 EL층(113c), 마스크층(118c), 절연층(125), 및 절연층(127)의 적층 구조가 위치한다.
절연층(127)은 절연층(125)에 형성된 오목부를 충전하도록 절연층(125) 위에 제공된다. 절연층(127)은 절연층(125)을 개재하여 EL층(113a), EL층(113b), EL층(113c), 수광층(113d) 각각의 상면의 일부 및 측면과 중첩될 수 있다. 절연층(127)은 절연층(125)의 측면의 적어도 일부를 덮는 것이 바람직하다.
절연층(125) 및 절연층(127)을 제공함으로써 인접한 섬 형상의 층 사이를 매립할 수 있기 때문에 섬 형상의 층 위에 제공하는 층(예를 들어 캐리어 주입층 및 공통 전극 등)의 피형성면의 극단한 요철을 저감하여 더 평탄하게 할 수 있다. 따라서 캐리어 주입층 및 공통 전극 등의 피복성을 높일 수 있다.
또한 발광 디바이스(130a) 위, 발광 디바이스(130b) 위, 발광 디바이스(130c) 위, 수광 디바이스(130d) 위에는 보호층(131)이 제공되어 있다. 보호층(131) 위에는 수지층(122)에 의하여 기판(120)이 접합되어 있다. 발광 디바이스부터 기판(120)까지의 구성 요소의 자세한 사항에 대해서는 앞의 기재를 참조할 수 있다.
절연층(255a), 절연층(255b)으로서는 각각 산화 절연막, 질화 절연막, 산화질화 절연막, 및 질화산화 절연막 등의 각종 무기 절연막을 적합하게 사용할 수 있다. 절연층(255a)으로서는 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)으로서 산화 실리콘막을 사용하고, 절연층(255b)으로서 질화 실리콘막을 사용하는 것이 바람직하다. 절연층(255b)은 에칭 보호막으로서의 기능을 갖는 것이 바람직하다. 또는 절연층(255a)으로서 질화 절연막 또는 질화산화 절연막을 사용하고, 절연층(255b)으로서 산화 절연막 또는 산화질화 절연막을 사용하여도 좋다. 본 실시형태에서는 절연층(255b)에 오목부가 제공되어 있는 예를 나타내지만 절연층(255b)에 오목부가 제공되지 않아도 된다.
발광 디바이스의 화소 전극은 절연층(255a), 절연층(255b)에 매립된 플러그(256), 절연층(254)에 매립된 도전층(241), 및 절연층(261)에 매립된 플러그(271)를 통하여 트랜지스터(310)의 소스 및 드레인 중 한쪽과 전기적으로 접속되어 있다. 절연층(255b)의 상면의 높이와 플러그(256)의 상면의 높이는 일치하거나 실질적으로 일치한다. 플러그에는 각종 도전 재료를 사용할 수 있다.
도 33의 (A)에는 도 32에서의 도전층(111)(111a 내지 111d)의 단부와 중첩되는 영역에 있어서 절연층(255b)의 측면(도 33의 (A)에서의 파선으로 둘러싼 부분)이 수직인 예를 나타내었다. 도 33의 (B)에는 절연층(127)의 상면이 단면에서 보았을 때 중앙 및 그 근방이 오목한 형상, 즉 오목 곡면을 갖는 형상을 갖는 예를 나타내었다. 또한 도 33의 (B)에 나타낸 바와 같이 절연층(127)의 중앙부에 오목 곡면을 갖는 구성으로 함으로써, 절연층(127)의 응력을 완화할 수 있다. 더 구체적으로는 절연층(127)의 중앙부에 오목 곡면을 갖는 구성으로 함으로써, 절연층(127)의 단부에 생기는 국소적인 응력을 완화하여, EL층(113a) 및 EL층(113b)과 마스크층(118a) 및 마스크층(118b) 사이의 막 박리, 마스크층(118a) 및 마스크층(118b)과 절연층(125) 사이의 막 박리, 그리고 절연층(125)과 절연층(127) 사이의 막 박리 중 어느 하나 또는 복수를 억제할 수 있다.
또한 도 33의 (B)에 나타낸 바와 같은 절연층(127)의 중앙부에 오목 곡면을 갖는 구성으로 하기 위해서는 다계조 마스크(대표적으로는 하프톤 마스크 또는 그레이톤 마스크)를 사용하여 노광하는 것이 바람직하다. 또한 다계조 마스크란 노광 부분, 중간 노광 부분, 및 미노광 부분에 3개의 노광 레벨을 수행하는 것이 가능한 마스크이고, 투과시킨 광이 복수의 강도가 되는 노광 마스크이다. 하나의 포토마스크(한 번의 노광 및 현상 공정)에 의하여 복수(대표적으로는 2종류)의 두께의 영역을 갖는 절연층(127)을 형성할 수 있다. 또는 절연층(127)의 중앙부에 오목 곡면을 갖는 구성으로 하기 위해서는, 오목 곡면에 위치하는 마스크의 선폭을 노광 부분의 선폭보다 작게 함으로써, 복수의 두께의 영역을 갖는 절연층(127)을 형성할 수 있다.
또한 절연층(127)의 중앙부에서의 오목 곡면의 형성 방법은 상기에 한정되지 않는다. 예를 들어 2개의 포토마스크를 사용하여 노광 부분과 중간 노광 부분을 따로따로 제작하여도 좋다. 또는 절연층(127)에 사용하는 수지 재료의 점도를, 구체적으로는 10cP 이하, 바람직하게는 1cP 이상 5cP 이하로 조정한다.
또한 도 33의 (B)에서는 나타내지 않았지만, 절연층(127)의 중앙부의 오목 곡면은 반드시 연속될 필요는 없고, 인접한 발광 소자 사이에서 끊겨도 좋다. 이 경우, 도 33의 (B)에 나타낸 절연층(127)의 중앙부에 있어서, 절연층(127)의 일부가 소실되어, 절연층(125)의 표면이 노출된다. 상기 구성으로 하는 경우, 절연층(127)을 공통층(114) 및 공통 전극(115)으로 피복할 수 있는 형상으로 하는 것이 바람직하다.
<표시 장치(100D)>
도 34에 나타낸 표시 장치(100D)는 트랜지스터의 구성이 상이한 점에서 표시 장치(100C)와 주로 상이하다. 또한 표시 장치(100C)와 같은 부분에 대해서는 설명을 생략하는 경우가 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 갖는다.
기판(331)은 도 31의 (A) 및 (B)에서의 기판(291)에 상당한다. 기판(331)으로부터 절연층(255b)까지의 적층 구조가 실시형태 1에서의 트랜지스터를 포함하는 층(101)에 상당한다. 기판(331)으로서는 절연성 기판 또는 반도체 기판을 사용할 수 있다.
기판(331) 위에 절연층(332)이 제공되어 있다. 절연층(332)은 기판(331)으로부터 물 또는 수소 등의 불순물이 트랜지스터(320)로 확산되는 것, 및 반도체층(321)으로부터 절연층(332) 측에 산소가 이탈되는 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)과 접촉하는 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 갖는 금속 산화물(산화물 반도체라고도 함)막을 갖는 것이 바람직하다.
한 쌍의 도전층(325)은 반도체층(321) 위에 접촉하여 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, 및 반도체층(321)으로부터 산소가 이탈되는 것을 방지하는 배리어층으로서 기능한다. 절연층(328)으로서는 상기 절연층(332)과 같은 절연막을 사용할 수 있다.
절연층(328) 및 절연층(264)에, 반도체층(321)에 도달하는 개구가 제공되어 있다. 상기 개구의 내부에서, 도전층(324)과, 절연층(264)의 측면, 절연층(328)의 측면, 및 도전층(325)의 측면, 그리고 반도체층(321)의 상면과 접촉하는 절연층(323)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 일치하거나 실질적으로 일치하도록 평탄화 처리되고, 이들을 덮어 절연층(329) 및 절연층(265)이 제공되어 있다.
절연층(264) 및 절연층(265)은 층간 절연층으로서 기능한다. 절연층(329)은 절연층(265) 등으로부터 트랜지스터(320)로 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) 중 한쪽과 전기적으로 접속되는 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 상면과 접촉하는 도전층(274b)을 갖는 것이 바람직하다. 이때, 도전층(274a)으로서 수소 및 산소가 확산되기 어려운 도전 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
표시 장치(100D)에서의 절연층(254)으로부터 기판(120)까지의 구성은 표시 장치(100C)와 마찬가지이다.
<표시 장치(100E)>
도 35에 나타낸 표시 장치(100E)는 기판(301)에 채널이 형성되는 트랜지스터(310)와, 채널이 형성되는 반도체층에 금속 산화물을 포함하는 트랜지스터(320)가 적층된 구성을 갖는다. 또한 표시 장치(100C), 표시 장치(100D)와 같은 부분에 대해서는 설명을 생략하는 경우가 있다.
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 사용될 수 있다. 또한 트랜지스터(310) 및 트랜지스터(320)는 연산 회로 또는 기억 회로 등의 각종 회로를 구성하는 트랜지스터로서 사용될 수 있다.
이러한 구성으로 함으로써, 발광 디바이스 직하에 화소 회로뿐만 아니라 구동 회로 등도 형성할 수 있기 때문에, 표시 영역의 주변에 구동 회로를 제공하는 경우에 비하여 표시 장치를 소형화할 수 있다.
<표시 장치(100F)>
도 36에 나타낸 표시 장치(100F)는 각각 반도체 기판에 채널이 형성되는 트랜지스터(310A)와 트랜지스터(310B)가 적층된 구성을 갖는다.
표시 장치(100F)는 트랜지스터(310B), 용량 소자(240), 및 각 발광 디바이스가 제공된 기판(301B)과, 트랜지스터(310A)가 제공된 기판(301A)이 접합된 구성을 갖는다.
기판(301B)에는 기판(301B)을 관통하는 플러그(343)가 제공된다. 또한 플러그(343)는 기판(301B)의 이면(기판(120) 측과는 반대 측의 표면)에 제공되는 도전층(342)과 전기적으로 접속되어 있다. 한편으로 기판(301A)에서는 절연층(261) 위에 도전층(341)이 제공되어 있다.
도전층(341)과 도전층(342)이 접합됨으로써 기판(301A)과 기판(301B)이 전기적으로 접속된다.
도전층(341) 및 도전층(342)에는 같은 도전성 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어 Al, Cr, Cu, Ta, Ti, Mo, W에서 선택된 원소를 포함하는 금속막, 또는 상술한 원소를 성분으로 하는 금속 질화물막(질화 타이타늄막, 질화 몰리브데넘막, 질화 텅스텐막) 등을 사용할 수 있다. 특히 도전층(341) 및 도전층(342)에 구리를 사용하는 것이 바람직하다. 이로써 Cu-Cu 직접 접합 기술(Cu(구리)의 패드들을 접속함으로써 전기적 도통을 도모하는 기술)을 적용할 수 있다. 또한 도전층(341)과 도전층(342)은 범프를 개재하여 접합되어도 좋다.
<표시 장치(100G)>
도 37에 나타낸 표시 장치(100G)는 각각 채널이 형성되는 반도체에 산화물 반도체를 갖는 트랜지스터(320A)와 트랜지스터(320B)가 적층된 구성을 갖는다.
트랜지스터(320A), 트랜지스터(320B), 및 그 주변의 구성에 대해서는 상기 표시 장치(100D)에 관한 기재를 원용할 수 있다.
또한 여기서는 산화물 반도체를 갖는 트랜지스터를 2개 적층하는 구성으로 하였지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 3개 이상의 트랜지스터를 적층하는 구성으로 하여도 좋다.
<트랜지스터의 구성예>
이하에서는 상기 표시 장치에 적용할 수 있는 트랜지스터의 단면 구성예에 대하여 설명한다.
도 38의 (A)는 트랜지스터(410)를 포함하는 단면도이다.
트랜지스터(410)는 기판(401) 위에 제공되고, 반도체층에 다결정 실리콘을 적용한 트랜지스터이다. 예를 들어 트랜지스터(410)는 도 41의 (B)에 나타낸 화소 회로(81_2)의 트랜지스터(55B)에 상당한다. 즉 도 38의 (A)는 트랜지스터(410)의 소스 및 드레인 중 한쪽이 발광 디바이스의 도전층(431)과 전기적으로 접속되어 있는 예를 나타낸 것이다.
트랜지스터(410)는 반도체층(411), 절연층(412), 도전층(413) 등을 갖는다. 반도체층(411)은 채널 형성 영역(411i) 및 저저항 영역(411n)을 갖는다. 반도체층(411)은 실리콘을 갖는다. 반도체층(411)은 다결정 실리콘을 갖는 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 포함할 수도 있다. 이때 트랜지스터(410)를 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. 한편으로 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 불순물이 첨가되어도 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) 위에서 반도체층(411)과 중첩되는 위치에 제공되어 있다.
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 화소 전극으로서 기능하는 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 적층할 수 있다.
도 38의 (B)에는 한 쌍의 게이트 전극을 갖는 트랜지스터(410a)를 나타내었다. 도 38의 (B)에 나타낸 트랜지스터(410a)는 도전층(415) 및 절연층(416)을 갖는 점에서 도 38의 (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 38의 (B)에 나타낸 트랜지스터(410a)에 있어서, 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, 나타내지 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, 나타내지 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.
부화소(81)를 구성하는 모든 트랜지스터에 LTPS 트랜지스터를 적용하는 경우, 도 38의 (A)에서 예시한 트랜지스터(410) 또는 도 38의 (B)에서 예시한 트랜지스터(410a)를 적용할 수 있다. 이때 부화소(81)를 구성하는 모든 트랜지스터에 트랜지스터(410a)를 사용하여도 좋고, 모든 트랜지스터에 트랜지스터(410)를 사용하여도 좋고, 트랜지스터(410a)와 트랜지스터(410)를 조합하여 사용하여도 좋다.
이하에서는 반도체층에 실리콘이 적용된 트랜지스터와, 반도체층에 금속 산화물이 적용된 트랜지스터의 양쪽을 갖는 구성의 예에 대하여 설명한다.
도 38의 (C)는 트랜지스터(410a) 및 트랜지스터(450)를 포함하는 단면 개략도이다.
트랜지스터(410a)에 대해서는 상기 구성예 1을 원용할 수 있다. 또한 여기서는 트랜지스터(410a)를 사용하는 예를 나타내었지만, 트랜지스터(410)와 트랜지스터(450)를 갖는 구성으로 하여도 좋고, 트랜지스터(410), 트랜지스터(410a), 트랜지스터(450) 모두를 갖는 구성으로 하여도 좋다.
트랜지스터(450)는 반도체층에 금속 산화물을 적용한 트랜지스터이다. 도 38의 (C)에 나타낸 구성은 예를 들어 트랜지스터(450)가 화소 회로(81_2)의 트랜지스터(55A)에 상당하고, 트랜지스터(410a)가 트랜지스터(55B)에 상당하는 예이다. 즉 도 38의 (C)는 트랜지스터(410a)의 소스 및 드레인 중 한쪽이 도전층(431)과 전기적으로 접속되어 있는 예를 나타낸 것이다.
도 38의 (C)에는 트랜지스터(450)가 한 쌍의 게이트를 갖는 예를 나타내었다.
트랜지스터(450)는 도전층(455), 절연층(422), 반도체층(451), 절연층(452), 도전층(453) 등을 갖는다. 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 제공되고, 반도체층(451) 및 도전층(455)과 중첩되는 영역을 갖는다.
절연층(426)이 절연층(452) 및 도전층(453)을 덮어 제공되어 있다. 절연층(426) 위에는 도전층(454a) 및 도전층(454b)이 제공된다. 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 접속되는 도전층(414a) 및 도전층(414b)은 도전층(454a) 및 도전층(454b)과 동일한 도전막을 가공하여 형성하는 것이 바람직하다. 도 38의 (C)에는 도전층(414a), 도전층(414b), 도전층(454a), 및 도전층(454b)이 동일한 면 위에(즉 절연층(426)의 상면과 접촉하여) 형성되고, 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 접속된다. 이로써 제작 공정을 간략화할 수 있기 때문에 바람직하다.
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 38의 (C)에는 도전층(413)과 도전층(455)이 동일한 면 위에(즉 절연층(412)의 상면과 접촉하여) 형성되고, 동일한 금속 원소를 포함하는 구성을 나타내었다. 이로써 제작 공정을 간략화할 수 있기 때문에 바람직하다.
도 38의 (C)에서는 트랜지스터(450)의 제 1 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(452)이 반도체층(451)의 단부를 덮어 있지만, 도 38의 (D)에 나타낸 트랜지스터(450a)와 같이 절연층(452)은 도전층(453)과 상면 형상이 일치하거나 실질적으로 일치하도록 가공되어 있어도 좋다.
또한 본 명세서 등에 있어서 '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 아래층의 내측에 위치하거나 위층이 아래층의 외측에 위치하는 경우도 있고, 이 경우도 '상면 형상이 실질적으로 일치'라고 한다.
또한 여기서는 트랜지스터(410a)가 트랜지스터(55B)에 상당하고, 화소 전극과 전기적으로 접속되는 예에 대하여 설명하였지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 트랜지스터(450) 또는 트랜지스터(450a)가 트랜지스터(55B)에 상당하는 구성으로 하여도 좋다. 이때 트랜지스터(410a)는 트랜지스터(55A), 트랜지스터(55C), 또는 이들 이외의 트랜지스터에 상당한다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 6)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 전자 기기에 대하여 도 39 내지 도 41을 사용하여 설명한다.
본 실시형태의 전자 기기는 표시부에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 갖는다. 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 고정세화 및 고해상도화가 용이하다. 따라서 다양한 전자 기기의 표시부에 사용할 수 있다.
전자 기기로서, 예를 들어 텔레비전 장치, 데스크톱형 또는 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 컴퓨터용 등의 모니터, 디지털 사이니지, 파칭코기 등의 대형 게임기 등 비교적 큰 화면을 갖는 전자 기기 이외에, 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라, 디지털 액자, 휴대 전화기, 휴대용 게임기, 휴대 정보 단말기, 음향 재생 장치 등이 있다.
특히 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 정세도를 높일 수 있기 때문에, 비교적 작은 표시부를 갖는 전자 기기에 적합하게 사용할 수 있다. 이러한 전자 기기로서, 예를 들어 손목시계형 및 팔찌형 정보 단말기(웨어러블 기기), 그리고 헤드 마운트 디스플레이 등의 VR용 기기, 안경형 AR용 기기, 및 MR용 기기 등, 두부에 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) 등 매우 높은 해상도를 갖는 것이 바람직하다. 특히 4K, 8K, 또는 그 이상의 해상도로 하는 것이 바람직하다. 또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치에서의 화소 밀도(정세도)는 100ppi 이상이 바람직하고, 300ppi 이상이 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 갖는 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(硬度), 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새, 또는 적외선을 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 기록된 프로그램 또는 데이터를 판독하는 기능 등을 가질 수 있다.
도 39의 (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 갖는다. 표시부(6502)는 터치 패널 기능을 갖는다.
표시부(6502)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 39의 (B)는 하우징(6501)의 마이크로폰(6506) 측의 단부를 포함하는 단면 개략도이다.
하우징(6501)의 표시면 측에는 투광성을 갖는 보호 부재(6510)가 제공되고, 하우징(6501)과 보호 부재(6510)로 둘러싸인 공간 내에 표시 패널(6511), 광학 부재(6512), 터치 센서 패널(6513), 인쇄 기판(6517), 배터리(6518) 등이 배치된다.
보호 부재(6510)에는 표시 패널(6511), 광학 부재(6512), 및 터치 센서 패널(6513)이 접착층(도시하지 않았음)에 의하여 고정되어 있다.
표시부(6502)보다 외측의 영역에서 표시 패널(6511)의 일부가 접히고, 이 접힌 부분에 FPC(6515)가 접속되어 있다. FPC(6515)에는 IC(6516)가 실장되어 있다. FPC(6515)는 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 40의 (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 지지한 구성을 나타내었다.
표시부(7000)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 40의 (A)에 나타낸 텔레비전 장치(7100)는 하우징(7101)이 갖는 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)가 갖는 조작 키 또는 터치 패널에 의하여 채널 및 음량을 조작할 수 있고, 표시부(7000)에 표시되는 영상을 조작할 수 있다.
또한 텔레비전 장치(7100)는 수신기 및 모뎀 등을 갖는 구성으로 한다. 수신기에 의하여 일반적인 텔레비전 방송을 수신할 수 있다. 또한 모뎀을 통하여 유선 또는 무선으로 통신 네트워크에 접속함으로써, 한 방향(송신자로부터 수신자) 또는 쌍방향(송신자와 수신자 사이, 또는 수신자들 사이 등)의 정보 통신을 수행할 수도 있다.
도 40의 (B)에 노트북형 퍼스널 컴퓨터의 일례를 나타내었다. 노트북형 퍼스널 컴퓨터(7200)는 하우징(7211), 키보드(7212), 포인팅 디바이스(7213), 외부 접속 포트(7214) 등을 갖는다. 하우징(7211)에 표시부(7000)가 제공되어 있다.
표시부(7000)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 40의 (C) 및 (D)에 디지털 사이니지의 일례를 나타내었다.
도 40의 (C)에 나타낸 디지털 사이니지(7300)는 하우징(7301), 표시부(7000), 및 스피커(7303) 등을 갖는다. 또한 LED 램프, 조작 키(전원 스위치 또는 조작 스위치를 포함함), 접속 단자, 각종 센서, 마이크로폰 등을 가질 수 있다.
도 40의 (D)는 원주상 기둥(7401)에 제공된 디지털 사이니지(7400)이다. 디지털 사이니지(7400)는 기둥(7401)의 곡면을 따라 제공된 표시부(7000)를 갖는다.
도 40의 (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.
도 40의 (C) 및 (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 표시시킬 수 있다. 또한 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)를 조작함으로써, 표시부(7000)의 표시를 전환할 수 있다.
디지털 사이니지(7300) 또는 디지털 사이니지(7400)에 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)의 화면을 조작 수단(컨트롤러)으로 한 게임을 실행시킬 수도 있다. 이로써, 불특정 다수의 사용자가 동시에 게임에 참가하여 즐길 수 있다.
도 41의 (A) 내지 (F)에 나타낸 전자 기기는 하우징(9000), 표시부(9001), 스피커(9003), 조작 키(9005)(전원 스위치 또는 조작 스위치를 포함함), 접속 단자(9006), 센서(9007)(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 광, 액체, 자기, 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도, 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새, 또는 적외선을 측정하는 기능을 포함하는 것), 마이크로폰(9008) 등을 갖는다.
도 41의 (A) 내지 (F)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 기록된 프로그램 또는 데이터를 판독하여 처리하는 기능 등을 가질 수 있다. 또한 전자 기기의 기능은 이들에 한정되지 않고, 다양한 기능을 가질 수 있다. 전자 기기는 복수의 표시부를 가져도 좋다. 또한 전자 기기에 카메라 등을 제공하여, 정지 화상 또는 동영상을 촬영하고 기록 매체(외부 또는 카메라에 내장)에 저장하는 기능, 촬영한 화상을 표시부에 표시하는 기능 등을 가져도 좋다.
이하에서 도 41의 (A) 내지 (F)에 나타낸 전자 기기의 자세한 사항에 대하여 설명한다.
도 41의 (A)는 휴대 정보 단말기(9101)를 나타낸 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9101)는 예를 들어 스마트폰으로서 사용할 수 있다. 또한 휴대 정보 단말기(9101)에는 스피커(9003), 접속 단자(9006), 센서(9007) 등을 제공하여도 좋다. 또한 휴대 정보 단말기(9101)는 문자 또는 화상 정보를 그 복수의 면에 표시할 수 있다. 도 41의 (A)에서는 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 예로서 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 41의 (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)의 위쪽에서 볼 수 있는 위치에 표시된 정보(9053)를 확인할 수도 있다. 사용자는 휴대 정보 단말기(9102)를 포켓으로부터 꺼내지 않고 표시를 확인하고, 예를 들어 전화를 받을지 여부를 판단할 수 있다.
도 41의 (C)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 수행할 수 있다. 또한 휴대 정보 단말기(9200)는 예를 들어 무선 통신 가능한 헤드셋과 상호 통신함으로써 핸즈프리로 통화할 수도 있다. 또한 휴대 정보 단말기(9200)는 접속 단자(9006)에 의하여 다른 정보 단말기와 상호로 데이터를 주고받거나 충전할 수도 있다. 또한 충전 동작은 무선 급전에 의하여 수행하여도 좋다.
도 41의 (D) 내지 (F)는 접을 수 있는 휴대 정보 단말기(9201)를 나타낸 사시도이다. 또한 도 41의 (D)는 휴대 정보 단말기(9201)가 펼친 상태의 사시도이고, 도 41의 (F)는 접은 상태의 사시도이고, 도 41의 (E)는 도 41의 (D) 및 (F) 중 한쪽으로부터 다른 쪽으로 변화되는 도중의 상태의 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9201)는 접은 상태에서는 가반성이 우수하고, 펼친 상태에서는 이음매가 없고 넓은 표시 영역에 의하여 표시의 일람성(一覽性)이 우수하다. 휴대 정보 단말기(9201)가 갖는 표시부(9001)는 힌지(9055)에 의하여 연결된 3개의 하우징(9000)으로 지지되어 있다. 예를 들어 표시부(9001)는 곡률 반경 0.1mm 이상 150mm 이하로 구부릴 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
<본 명세서 등의 기재에 관한 부기>
앞의 실시형태 및 실시형태에서의 각 구성의 설명에 대하여 이하에서 부기한다.
각 실시형태에 기재된 구성은 다른 실시형태에 기재된 구성과 적절히 조합하여 본 발명의 일 형태로 할 수 있다. 또한 하나의 실시형태에 복수의 구성예가 제시되는 경우에는 구성예를 적절히 조합할 수 있다.
또한 어떤 하나의 실시형태에서 기재하는 내용(일부 내용이어도 좋음)은, 그 실시형태에서 설명하는 다른 내용(일부 내용이어도 좋음) 및/또는 하나 또는 복수의 다른 실시형태에서 설명하는 내용(일부 내용이어도 좋음)에 대하여 적용, 조합, 또는 치환 등을 수행할 수 있다.
또한 실시형태에서 설명하는 내용이란, 각 실시형태에서 다양한 도면을 사용하여 설명하는 내용, 또는 명세서에 기재되는 문장을 사용하여 설명하는 내용을 말한다.
또한 어떤 하나의 실시형태에서 설명하는 도면(일부이어도 좋음)은, 그 도면의 다른 부분, 그 실시형태에서 설명하는 다른 도면(일부이어도 좋음), 및/또는 하나 또는 복수의 다른 실시형태에서 설명하는 도면(일부이어도 좋음)과 조합함으로써, 더 많은 도면을 구성할 수 있다.
또한 본 명세서 등에서 블록도에서는 구성 요소를 기능마다 분류하고, 서로 독립적인 블록으로서 나타내었다. 그러나 실제의 회로 등에서는, 구성 요소를 기능마다 분류하기가 어려우므로, 하나의 회로에 복수의 기능이 관련되는 경우 또는 복수의 회로에 하나의 기능이 관련되는 경우가 있을 수 있다. 따라서 블록도의 블록은, 명세서에서 설명한 구성 요소에 한정되지 않고, 상황에 따라 적절히 환언할 수 있다.
또한 도면에서 크기, 층의 두께, 또는 영역은 설명의 편의상 임의의 크기로 나타낸 것이다. 따라서 반드시 그 스케일에 한정되지는 않는다. 또한 도면은 명확성을 위하여 모식적으로 나타낸 것이고, 도면에 나타낸 형상 또는 값 등에 한정되지 않는다. 예를 들어 노이즈로 인한 신호, 전압, 또는 전류의 편차, 혹은 타이밍의 어긋남으로 인한 신호, 전압, 또는 전류의 편차 등을 포함할 수 있다.
본 명세서 등에서 트랜지스터의 접속 관계를 설명하는 경우, '소스 및 드레인 중 한쪽'(또는 제 1 전극 또는 제 1 단자), '소스 및 드레인 중 다른 쪽'(또는 제 2 전극 또는 제 2 단자)이라는 표기를 사용한다. 이는, 트랜지스터의 소스와 드레인은 트랜지스터의 구조 또는 동작 조건 등에 따라 바뀌기 때문이다. 또한 트랜지스터의 소스와 드레인의 호칭에 대해서는 소스(드레인) 단자 또는 소스(드레인) 전극 등, 상황에 따라 적절히 환언할 수 있다.
또한 본 명세서 등에서 '전극' 및 '배선'이라는 용어는, 이들 구성 요소를 기능적으로 한정하는 것이 아니다. 예를 들어 '전극'은 '배선'의 일부로서 사용되는 경우가 있고, 그 반대도 마찬가지이다. 또한 '전극' 및 '배선'이라는 용어는, 복수의 '전극' 및 '배선'이 일체가 되어 형성되어 있는 경우 등도 포함한다.
또한 본 명세서 등에서 전압과 전위는 적절히 환언할 수 있다. 전압은 기준이 되는 전위로부터의 전위차를 가리키고, 예를 들어 기준이 되는 전위를 그라운드 전압(접지 전압)으로 하면, 전압을 전위로 환언할 수 있다. 그라운드 전위는 반드시 0V를 뜻하는 것은 아니다. 또한 전위는 상대적인 것이고, 기준이 되는 전위에 따라서는 배선 등에 공급되는 전위를 변화시키는 경우가 있다.
또한 본 명세서 등에서 '막', '층' 등이라는 말은, 경우에 따라 또는 상황에 따라 서로 교체할 수 있다. 예를 들어 '도전층'이라는 용어를 '도전막'이라는 용어로 변경할 수 있는 경우가 있다. 또는 예를 들어 '절연막'이라는 용어를 '절연층'이라는 용어로 변경할 수 있는 경우가 있다.
본 명세서 등에서 스위치란, 도통 상태(온 상태) 또는 비도통 상태(오프 상태)가 되어 전류를 흘릴지 여부를 제어하는 기능을 갖는 것을 말한다. 또는 스위치란, 전류를 흘리는 경로를 선택하고 전환하는 기능을 갖는 것을 말한다.
본 명세서 등에서 채널 길이란 예를 들어 트랜지스터의 상면도에서 반도체(또는 트랜지스터가 온 상태일 때 반도체 내에서 전류가 흐르는 부분)와 게이트가 중첩되는 영역, 또는 채널이 형성되는 영역에서의 소스와 드레인 사이의 거리를 말한다.
본 명세서 등에서 채널 폭이란 예를 들어 반도체(또는 트랜지스터가 온 상태일 때 반도체 내에서 전류가 흐르는 부분)와 게이트 전극이 중첩되는 영역, 또는 채널이 형성되는 영역에서의 소스와 드레인이 대향하는 부분의 길이를 말한다.
본 명세서 등에서, A와 B가 접속되어 있다고 하는 것은, A와 B가 직접 접속되어 있는 것 외에, 전기적으로 접속되어 있는 것을 포함하는 것으로 한다. 여기서 A와 B가 전기적으로 접속되어 있다는 것은, A와 B 사이에 어떤 전기적 작용을 갖는 대상물이 존재할 때, A와 B 사이에서 전기 신호를 주고받을 수 있게 하는 것을 말한다.
10: 표시 장치, 21: 타이밍 제어 회로, 22: 화상 프로세서, 23: 애플리케이션 프로세서, 30: 구동 회로부, 31: 표시부 구동 회로, 32: 센서부 구동 회로, 40: 전환부, 41: 아날로그 스위치, 50: 전환부, 51: 아날로그 스위치, 60: 전환부, 61: 발광 디바이스, 62: 수광 디바이스, 63: 아날로그 스위치, 71: 표시부, 72: 신호선 구동 회로, 73: 게이트선 구동 회로, 74: 제어선 구동 회로, 75: 신호 판독 회로, 80: 화소, 81B: 부화소, 81G: 부화소, 81R: 부화소, 82PS: 부화소

Claims (7)

  1. 표시 장치로서,
    발광 디바이스를 갖는 제 1 부화소와, 수광 디바이스를 갖는 제 2 부화소와, 상기 제 1 부화소를 주사하는 제 1 선택 신호가 공급되는 제 1 게이트선과, 상기 제 2 부화소를 주사하는 제 2 선택 신호가 공급되는 제 2 게이트선을 갖는 표시부와,
    상기 게이트선 구동 회로가 출력하는 상기 제 1 선택 신호 또는 상기 제 2 선택 신호를 상기 제 1 게이트선 또는 상기 제 2 게이트선으로 배분하여 출력하는 제 1 전환부와,
    상기 제 1 선택 신호 또는 상기 제 2 선택 신호를 출력하는 게이트선 구동 회로와, 상기 게이트선 구동 회로가 출력하는 상기 제 1 선택 신호 또는 상기 제 2 선택 신호를 배분하여 출력하는 제 2 전환부와, 상기 제 1 전환부 및 상기 제 2 전환부를 제어하는 타이밍 제어 회로를 갖는 구동 제어 회로를 갖고,
    상기 타이밍 제어 회로는 제 1 동작 모드와 제 2 동작 모드를 전환하는 기능을 갖고,
    상기 제 1 동작 모드에서 상기 게이트선 구동 회로는 제 1 프레임 주파수를 갖는 상기 제 1 선택 신호와, 상기 제 1 선택 신호보다 선택 기간이 긴 상기 제 2 선택 신호를 출력하고,
    상기 제 2 동작 모드에서 상기 제 1 프레임 주파수보다 낮은 제 2 프레임 주파수를 갖는 상기 제 1 선택 신호 및 상기 제 2 선택 신호를 출력하는, 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전환부 및 상기 제 2 전환부는 각각 상기 게이트선 구동 회로와, 상기 제 1 게이트선 또는 상기 제 2 게이트선 사이에 제공되는 아날로그 스위치를 갖는, 표시 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    화상 프로세서를 갖고,
    상기 화상 프로세서는 상기 수광 디바이스에서의 물체의 검지 상태 또는 물체의 비검지 상태에 따라 상기 제 1 동작 모드와 상기 제 2 동작 모드를 전환하는 기능을 갖는, 표시 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광 디바이스는 가시광을 사출하는 기능을 갖고,
    상기 수광 디바이스는 가시광을 검출하는 기능을 갖는, 표시 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광 디바이스는 적외광을 사출하는 기능을 갖고,
    상기 수광 디바이스는 적외광을 검출하는 기능을 갖는, 표시 장치.
  6. 표시 모듈로서,
    제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 표시 장치와,
    커넥터 및 집적 회로 중 적어도 한쪽을 갖는, 표시 모듈.
  7. 전자 기기로서,
    제 6 항에 기재된 표시 모듈과,
    하우징, 배터리, 카메라, 스피커, 및 마이크로폰 중 적어도 하나를 갖는, 전자 기기.
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