TW202201366A - 顯示裝置及電子裝置 - Google Patents

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楠紘慈
久保田大介
渡邊一徳
川島進
吉本智史
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日商半導體能源研究所股份有限公司
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Abstract

提供一種具有非接觸式輸入功能的顯示裝置。顯示裝置具有如下功能:使用受光器件檢測被位於顯示部外部的光源照射而被指示物體遮蔽的光並識別指示物體的指示位置的第一功能;使用受光器件檢測被位於顯示部內部或外部的光源照射而被指示物體反射的光並識別指示物體的指示位置的第二功能。顯示裝置可以根據來自顯示部外部的光源所照射的光的強度切換第一功能和第二功能而進行工作。

Description

顯示裝置及電子裝置
本發明的一個實施方式係關於一種顯示裝置。
注意,本發明的一個實施方式不侷限於上述技術領域。作為本發明的一個實施方式的技術領域的一個例子,可以舉出半導體裝置、顯示裝置、發光裝置、蓄電裝置、記憶體裝置、照明設備、輸入裝置(例如觸控感測器等)、輸入輸出裝置(例如觸控面板等)、電子裝置及上述裝置的驅動方法或製造方法。
注意,在本說明書等中,半導體裝置是指能夠利用半導體特性而工作的所有裝置。電晶體、半導體電路為半導體裝置的一個實施方式。此外,記憶體裝置、顯示裝置、攝像裝置、電子裝置有時包括半導體裝置。
近年來,顯示裝置被應用於各種用途。例如,作為大型顯示裝置的用途,可以舉出家用電視機、數位看板、公共資訊顯示器(PID:Public Information Display)等。另外,作為中小型顯示裝置的用途,可以舉出智慧手機及平板終端等的可攜式資訊終端。
作為顯示裝置,例如對包括發光器件的發光裝置已在進行研發。利用電致發光(以下記載為EL)現象的發光器件具有可進行薄型輕量化、高速回應及低電壓驅動等特徵。例如,專利文獻1公開了具有撓性的發光裝置。
[專利文獻1]日本專利申請公開第2014-197522號公報
如上所述,由於包括顯示裝置的電子裝置能夠應用於各種用途,所以被期待高功能化。例如,藉由具備使用者介面功能、攝像功能等,可以實現方便性更高的電子裝置。將觸控面板等的輸入功能用於使用者介面的情況較多。
觸控面板具有方便的功能,即可以藉由使手指等身體的一部分接觸面板的表面而進行操作。另一方面,如果面板位於不能物理接觸的位置,則無法進行操作。此外,存在不能充分地對面板表面的衛生方面(例如塵埃、細菌或病毒的附著等)進行管理的問題。
因此,本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種具有非接觸式輸入功能的電子裝置。另外,本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種具有光檢測功能的電子裝置。另外,本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種新穎的電子裝置。此外,本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種新穎的半導體裝置等。
注意,上述目的的記載不妨礙其他目的的存在。並且,本發明的一個實施方式不需要實現所有上述目的。上述目的以外的目的可以顯而易見地從說明書、圖式、申請專利範圍等的描述中看出,並且可以從該描述中抽取上述目的以外的目的。
本發明的一個實施方式是一種顯示部包括受光器件的顯示裝置及包括該顯示裝置的電子裝置。
本發明的一個實施方式是一種顯示部包括多個發光器件及受光器件的顯示裝置,當指示物體在顯示部上時,具有如下功能:發光器件不照射光,使用受光器件檢測被指示物體遮蔽而衰減的光並識別指示物體的指示位置的第一功能;從發光器件照射光,使用受光器件檢測被指示物體反射的光並識別指示物體的指示位置的第二功能。
顯示裝置可以根據在發光器件不照射光時受光器件所檢測的光的強度切換第一功能和第二功能而進行工作。
從發光器件照射的光可以是紅外光。
在第一功能中,顯示裝置可以將被設置有檢測出第一強度以上的光的受光器件的第一區域所圍繞的設置有檢測出小於第一強度的光的受光器件的第二區域及其附近識別為指示物體的指示位置。
另外,在第二功能中,顯示裝置可以將被設置有檢測出第二強度以下的光的受光器件的第三區域所圍繞的設置有檢測出大於第二強度的光的受光器件的第四區域及其附近識別為指示物體的指示位置。
受光器件較佳為包括光電轉換層且光電轉換層包含有機化合物。
顯示部包括顯示器件,顯示器件可以發射紅色、綠色、藍色和白色中的任意光。
在第二功能中,較佳的是,在顯示器件為非發光工作時進行由受光器件進行的光的檢測工作。
顯示器件及受光器件具有二極體的結構,顯示器件的陰極與受光器件的陽極可以電連接。另外,顯示器件的陰極與受光器件的陰極可以電連接。
較佳的是,顯示器件及受光器件與多個電晶體電連接,多個電晶體中的一個以上在通道形成區域包含金屬氧化物,金屬氧化物包含In、Zn及M(M為Al、Ti、Ga、Ge、Sn、Y、Zr、La、Ce、Nd或Hf)。
即使指示物體位於不與顯示部接觸的位置,也可以識別指示位置。
本發明的其他一個實施方式是一種包括上述顯示裝置及光感測器的電子裝置,該電子裝置根據光感測器檢測出的光的強度而切換檢測指示物體的指示位置的工作。
根據本發明的一個實施方式,可以提供一種具有非接觸式輸入功能的顯示裝置。另外,可以提供一種具有光檢測功能的顯示裝置。另外,可以提供一種新穎的顯示裝置。此外,可以提供一種新穎的半導體裝置等。
注意,這些效果的記載不妨礙其他效果的存在。本發明的一個實施方式並不需要具有所有上述效果。可以從說明書、圖式、申請專利範圍的記載中抽取上述效果以外的效果。
參照圖式對實施方式進行詳細說明。注意,本發明不侷限於以下說明,而所屬技術領域的通常知識者可以很容易地理解一個事實就是其方式及詳細內容在不脫離本發明的精神及其範圍的情況下可以被變換為各種各樣的形式。因此,本發明不應該被解釋為僅限定在以下所示的實施方式所記載的內容中。注意,在下面所說明的發明的結構中,在不同的圖式中共同使用相同的元件符號來表示相同的部分或具有相同功能的部分,而省略其重複說明。注意,有時在不同的圖式中適當地省略或改變相同組件的陰影。
另外,即使在電路圖上為一個要素,如果在功能上沒有問題,該要素也可以使用多個要素構成。例如,有時被用作開關的多個電晶體可以串聯或並聯連接。此外,有時也可以對電容器進行分割並將其配置在多個位置上。
另外,有時一個導電體具有佈線、電極及端子等多個功能,在本說明書中,有時對同一要素使用多個名稱。此外,即使在電路圖上示出要素之間直接連接的情況,有時實際上該要素之間透過一個以上的導電體連接,本說明書中這種結構也包括在直接連接的範疇內。
實施方式1 在本實施方式中,對本發明的一個實施方式的顯示裝置進行說明。
本發明的一個實施方式是一種無論接觸還是非接觸都能夠進行輸入工作的顯示裝置。顯示裝置的顯示部包括顯示器件(也稱為顯示元件)、發光器件(也稱為發光元件)及受光器件(也稱為受光元件)。
顯示裝置具有如下第一功能:使用受光器件檢測被位於顯示部外部的光源照射而被指示物體遮蔽的光並識別指示物體的指示位置。此外,顯示裝置具有如下第二功能:使用受光器件檢測被位於顯示部內部或外部的光源照射而被指示物體反射的光並識別指示物體的指示位置。
顯示裝置可以根據來自顯示部外部的光源所照射的光的強度切換第一功能和第二功能而進行工作。換言之,不管周圍的照度如何,都可以識別位於顯示部上的指示物體的指示位置。
圖1是說明包括本發明的一個實施方式的顯示裝置的電子裝置30的圖。
在圖1中,雖然作為電子裝置30示出智慧手機,但是對電子裝置30所具有的功能沒有特別的限制,例如除了電視機、桌上型電腦或筆記型電腦、平板型電腦、用於電腦等的顯示器、數位看板、彈珠機等的大型遊戲機等這些螢幕較大的電子裝置之外,還可以舉出數位相機、數位攝影機、數位相框、可攜式遊戲機、可攜式資訊終端及聲音再生裝置等。
另外,電子裝置30也可以包括感測器(該感測器具有檢測如下因素的功能:力、位移、位置、速度、加速度、角速度、旋轉數、距離、光、液、磁、溫度、化學物質、聲音、時間、硬度、電場、電流、電壓、電力、輻射線、流量、濕度、傾斜度、振動、氣味或紅外線)。
利用這些感測器可以進行本發明的一個實施方式的顯示裝置的輸入功能的切換或校正等。例如,可以根據電子裝置30包括的光感測器所檢測出的照度的變化而對顯示裝置的輸入方法進行切換等。另外,可以使用電子裝置30所包括的傾斜感測器87(例如加速度感測器、地磁感測器、陀螺儀感測器等的組合)檢測顯示裝置的角度及方向並進行輸入的校正等。
電子裝置30可以具有各種功能。例如,可以具有如下功能:在顯示部顯示各種資訊(靜態影像、動態影像、文字影像等)的功能;顯示日曆、日期或時間等的功能;執行各種軟體(程式)的功能;進行無線通訊的功能;讀出儲存在存儲介質中的程式或資料的功能;等。
此外,電子裝置30包括顯示部61、外殼62、照相機63、光感測器64、電源按鈕65、按鈕66、揚聲器67、麥克風68、光源69、傾斜感測器87等。注意,雖然在圖1中示出設置多個按鈕66的結構,但是不侷限於此。例如,也可以採用設置一個按鈕66的結構。
在圖1中,示出指示物體81位於電子裝置30所包括的顯示裝置的顯示部61和光源82之間,而指示物體81的陰影83的一部分遮住顯示部61所顯示的圖示71的狀態。注意,光源82是能夠照射具有用來生成指示物體81的陰影的照度的光的光源,例如燈泡、日光燈、LED、陽光及這些的反射光等,並且能夠發射顯示部61中的受光器件對其波長具有靈敏度的光即可。作為該光,例如可以使用可見光、紅外光或包含可見光和紅外光的兩者的光。
另外,指示物體為用來使物件執行指示工作的物體,在此示出指示物體為手指的例子。作為指示物體81,還可以使用筆、觸控筆或除了手指以外的身體的一部分等能夠遮光的物體。此外,該物體的表面較佳為可以使光反射。
本發明的一個實施方式的顯示裝置的顯示部61具有受光功能,藉由該受光功能,可以檢測出指示物體81的陰影83的位置及形狀並識別顯示部61上的指示位置。顯示裝置例如可以在所識別的指示位置顯示指標72。使用者可以藉由指標72看到指示位置並容易地進行圖示71的選擇等。此外,當光源82所發射的光為紅外光時,由於不能看到陰影83,所以指標72的顯示尤其有效。
注意,根據顯示部61、指示物體81及光源82間的位置關係陰影83不均勻,如圖2A所示,會產生濃淡。一般而言,光源82位於與顯示部61和指示物體81的距離相比離得更遠的位置,當光源82發射的光照射到指示物體81時,在其端部產生繞射。因此,陰影的端部變淡。另外,也可以說由於光的繞射,指示物體81的與顯示部61距離近的部位的陰影變深,而距離相對較遠的部位的陰影變淡。陰影83因與光源82之間的指示物體81遮光而產生,但如上述那樣產生光的繞射而沒有完全遮光。也就是說,可以將陰影83的部分稱為照射衰減的光的部分。
因此,可以將陰影的濃部84整體、濃部84的中心、重心或這些位置的附近作為指示位置進行識別並顯示指標72。注意,有時也可以將陰影83整體作為指示位置進行識別。
使用者可以藉由移動指示物體81來操作指標72。例如,藉由上下移動指示物體81並改變陰影的濃部84的面積或其濃度,可以在觸控面板上進行點按操作或保持操作。另外,如圖2B所示,如果在保持操作之後移動指標72,則可以進行滑動操作。就是說,藉由移動指示物體81,可以改變顯示部61的顯示。
作為上述“改變顯示”,可以舉出藉由移動指示物體81而進行切換顯示部61所顯示的影像或使顯示裝置為關閉狀態的工作等,諸如啟動程式、捲動畫面、在顯示部顯示照片或視頻及暫時使顯示部61為關燈狀態的工作等。
另外,如圖3A所示,本發明的一個實施方式的顯示裝置在顯示部61具有發光功能,藉由該發光功能,可以將光21照射到指示物體81,並且藉由受光功能,接收所反射的光22並識別指示物體81的指示位置。與檢測陰影83的位置的情況相同,可以將指標72顯示在顯示部61上識別出的指示位置。
尤其是在沒有能夠對顯示部61照射充分的光的光源的環境下,上述從顯示部61發射光21並接收所反射的光22的功能也有效。例如,在夜晚的室外、雖然是室內但沒有充分的照度或逆光的情況,可以使用該功能。
光21較佳為紅外光。由於紅外光為非可見光,所以不會妨礙顯示的可見度。雖然可以使用從近紅外光到遠紅外光的紅外光,但是由於在使用遠紅外光的情況下熱源等會成為雜訊,所以較佳的是使用在近紅外光(波長720至2500nm)具有峰的光。
另外,較佳為在顯示部61為非顯示狀態(也稱為黑色顯示、插黑)的期間進行來自顯示部61的紅外光(光21)的照射及在顯示部61的光22的受光工作。在使用有機EL元件或液晶元件等的顯示器件的顯示方法中,為了防止殘像殘存,如圖3B所示,在連續的圖框中的每個影像(影像P1、影像P2、影像P3)之間設置非顯示狀態(插入全黑色顯示的影像PB)的期間。
由於顯示部61所具備的受光器件對可見光及紅外光具有敏感度,所以顯示器件所發射的光(可見光)成為雜訊。因此,較佳為在顯示部61為非顯示的期間內進行在顯示部61的發光工作及受光工作。
如上所述,由於本發明的一個實施方式的電子裝置30使用受光器件以光學方式進行相當於觸控面板的觸摸操作的工作,所以可以進行非接觸的操作。因此,當顯示裝置31位於手觸摸不到的位置時也能進行電子裝置30的操作。此外,由於手指等身體的一部分不需要直接接觸顯示部61等,所以可以衛生地使用電子裝置。
注意,在圖1至圖3的說明中,用了“使用受光器件檢測陰影或反射光”的表述進行了說明,但是作為實際的工作,首先從顯示部61的大致整個區域獲取拍攝資料。然後從該拍攝資料中抽出相當於陰影或反射光的部分的位置及形狀。
圖4A及圖4B是說明抽出陰影的圖。圖4A示出指示物體81位於顯示部61之上且在其上方設置有光源82的狀態。圖4B示出在圖4A的狀態下所獲取的拍攝資料。
圖4B所示的拍攝資料相當於影像。影像整體分為被指示物體81遮光的區域91和其他區域90。與區域90相比,區域91被作為較暗的區域拍攝。可以將區域91進一步分階段地分為暗部92和明部93等。
暗部92和明部93因上述光的繞射而生成,可以將暗部92視為陰影最深的區域(指示物體81中與顯示部61最近的部位)。因此,暗部92、暗部92的中心或重心或者其附近可為指示位置。
換言之,可以將被設置有檢測出第一強度以上的光的受光器件的第一區域所圍繞的設置有檢測出小於第一強度的光的受光器件的第二區域及其附近識別為指示物體81的指示位置。
在下個步驟中,可以獲取相同的拍攝資料並檢測暗部92的移動或面積的變化等,與按住(hold)、敲擊(tap)等操作聯動。注意,也可以藉由檢測區域91整體的移動等來進行掃動(swipe)及捲動(scroll)等操作。
此外,如圖4B所示,例如也可以將區域91或暗部92的位置校正為不同的位置(位置A)。根據顯示裝置相對於光源的方向及使用時的傾斜度等,有時陰影會出現在與使用者的感覺不同的位置。在這種情況下,可以使用電子裝置所包括的傾斜感測器87檢測顯示裝置的傾斜度及方向並根據該資訊進行上述校正。藉由上述校正,可以在位置A顯示指標72從而提高使用者的操作性。
圖4C及圖4D是說明抽出反射光的圖。圖4C示出指示物體81位於顯示部61之上且顯示部61中的光源發光的狀態。圖4D示出在圖4C的狀態下獲取的拍攝資料。
圖4D所示的拍攝資料相當於影像。光照射指示物體81使影像整體分為接收其反射光的區域96和其他區域95。與區域95相比,區域96被作為較亮的區域拍攝。可以將區域96進一步分階段地分為明部97和暗部98等。
明部97、暗部98因從光源到達指示物體81的光的衰減、以及被指示物體81反射並到達受光器件的光的衰減而生成,可推測明部97為反射光最強的區域(指示物體81中與顯示部61最近的部位)。因此,可以將明部97、明部97的中心或重心或者其附近設為指示位置。
換言之,可以將被設置有檢測出小於第二強度的光的受光器件的第一區域所圍繞的設置有檢測出大於第二強度的光的受光器件的第二區域及其附近識別為指示物體81的指示位置。
在下個步驟中,可以獲取相同的拍攝資料且檢測明部97的移動或面積的變化等,與按住、敲擊等操作聯動。注意,也可以藉由檢測區域96整體的移動等來進行掃動及捲動等操作。
此外,雖未圖示,但是可以按照與圖4B相同的步驟校正明部97等的位置並在該位置顯示指標72。
顯示裝置可以切換第一功能和第二功能,第一功能為利用遮住顯示部的陰影來檢測指示物體81的指示位置的功能,第二功能為利用反射光來檢測指示物體81的指示位置的功能。例如,使用受光器件檢測來自位於顯示部外部的光源所照射的光,可以進行如下控制:當檢測出預定的強度的光時,利用第一功能進行檢測工作;當檢測出比其小的強度的光時,利用第二功能進行檢測工作等。也可以使用電子裝置所包括的光感測器進行相同的工作。
圖5是說明本發明的一個實施方式的顯示裝置的圖。像素10可以包括子像素11、12、13。例如,子像素11具有發射用來進行顯示的光的功能。子像素12具有發射照射指示物體的光的功能。子像素13具有檢測子像素12所發射並被指示物體反射的光的功能。
注意,在本說明書中,雖然為了方便起見將一個“像素”中進行獨立工作的最小單位定義為“子像素”而進行說明,但是也可以將“像素”換成“區域”,將“子像素”換成“像素”。
子像素11包括發射可見光的顯示器件。另外,子像素12包括發射紅外光的發光器件。
作為顯示器件及發光器件,較佳為使用OLED(Organic Light Emitting Diode)或QLED(Quantum-dot Light Emitting Diode)等EL元件。作為EL元件所包含的發光物質,可以舉出:發射螢光的物質(蛍光材料)、發射磷光的物質(磷光材料)、呈現熱活化延遲螢光的物質(熱活化延遲螢光(Thermally activated delayed fluorescence:TADF)材料)、無機化合物(量子點材料等)等。此外,作為發光器件,也可以使用Micro LED(Light Emitting Diode)等LED。
子像素13包括對可見光及紅外光具有靈敏度的受光器件。可以將檢測入射的光並產生電荷的光電轉換元件用於受光器件。受光器件根據入射的光量決定產生的電荷量。作為受光器件,例如可以使用pn型或pin型的光電二極體。
作為受光器件,較佳為使用在光電轉換層包含有機化合物的有機光電二極體。有機光電二極體容易進行薄型化、輕量化及大面積化。另外,由於形狀及設計的彈性較高,所以可以適用於各種顯示裝置。此外,可以將使用結晶矽(單晶矽、多晶矽、微晶矽等)的光電二極體用於受光器件。
在本發明的一個實施方式中,作為發光器件使用有機EL元件,作為受光器件使用有機光電二極體。有機光電二極體中可以以與有機EL元件相同的結構形成的層很多。因此,可以在不需大幅度增加製程的情況下在顯示裝置內設置受光器件。例如,也可以分別形成受光器件的光電轉換層及發光器件的發光層,而其他層則是受光器件和發光器件共同使用。
電路15及電路16是用來驅動子像素11、12的驅動電路。電路15可以用作源極驅動器,電路16可以用作閘極驅動器。例如作為電路15及電路16,可以使用移位暫存器電路等。
另外,也可以將子像素11、12的驅動電路分開。由於子像素12的主要功能為對指示物體81照射光,所以也可以在像素陣列14內的所有子像素12發射相同亮度的光。因此,作為相當於源極驅動器及閘極驅動器的電路也可以不使用高功能的時序電路等而使用簡化的電路。
電路17及電路18是用來驅動子像素13的驅動電路。電路17可以用作列驅動器,電路18可以用作行驅動器。例如作為電路17及電路18,可以使用移位暫存器電路或解碼器電路等。
電路19是子像素13所輸出的資料的讀出電路。例如,電路19包括A/D轉換電路並具有將從子像素13輸出的類比資料轉換為數位資料的功能。此外,電路19也可以包括對輸出資料進行相關雙取樣處理的CDS電路。
子像素12及子像素13可以用作輸入介面。子像素13可以接收從外部的光源發射的可見光、紅外光或包含可見光及紅外光的光。另外,可以從子像素12發射紅外光並使用子像素13接收靠近顯示裝置的指示物體的反射光。因此,藉由設置子像素13所檢測的光的受光量的臨界值,可以將其用作感測器開關。由此,能夠以非接觸的方式實現與觸控感測器相同的功能。此外,可以以接觸或非接觸的方式進行指標等的工作。
另外,可以使用受光器件獲取指紋、掌紋或虹膜等的拍攝資料。就是說,可以對顯示裝置附加生物識別功能。注意,也可以使指示物體與顯示裝置接觸從而獲取拍攝資料。
此外,可以使用受光器件獲取使用者的表情、眼球運動或瞳孔直徑的變化等的拍攝資料。藉由分析該影像資料,可以獲取使用者的身心資訊。可以根據使用者的身心狀態進行工作,例如根據上述資訊改變顯示裝置所輸出的顯示和聲音中的一者或兩者等。這些工作對例如VR(Virtual Reality:虛擬實境)用設備、AR(Augmented Reality:增強現實)用設備或MR(Mixed Reality:混合現實)用設備有效。
圖6A至圖6G是說明像素10內的子像素的佈局的例子。如圖6A及圖6B所示,可以在水平方向(閘極線延伸的方向)上排列各子像素。另外,如圖5、圖6C及圖6D所示,也可以在水平方向及垂直方向(源極線延伸的方向)上排列各子像素。
此外,如圖6E及圖6F所示,一個像素10也可以不包括子像素13或子像素12。在這種情況下,例如,如圖6H所示,可以將圖6E所示的像素10和圖6F所示的像素10交替排列。再者,也可以使用圖6G所示的僅由子像素11所構成的像素10。在這種情況下,如圖6I所示,在圖6E所示的像素10和圖6F所示的像素10之間可以包括多個圖6G所示的像素10。在圖6H或圖6I所示的配置中,由於可以使子像素11的總數多於子像素12及子像素13的總數,所以可以提高顯示品質。
另一方面,在使用圖6E至圖6G所示的像素10時,由於用來照射指示物體的光源及受光器件變少,所以有時檢測指示物體的靈敏度下降。因此,根據目的考慮子像素的結構及配置即可。注意,在圖6H或圖6I所示的配置中,圖6E所示的像素10和圖6F所示的像素10的數量也可以不同。
子像素11除了發射單色光以外,還可以是圖6J及圖6K所示的發射不同顏色的子像素的集合。圖6J是示出子像素11由包括發射紅色的發光器件的子像素11R、包括發射綠色的發光器件的子像素11G及包括發射藍色的發光器件的子像素11B所構成的例子的圖。藉由使用具有該結構的子像素11,可以進行彩色顯示。
再者,如圖6K所示,也可以設置包括發射白色的發光器件的子像素11W。由子像素11W可以單獨發射白色光,所以在白色或接近白色的顯示中能夠抑制其他顏色的子像素的發光亮度。因此,可以以低功耗進行顯示。
另外,如圖7A所示,也可以將子像素11及子像素13作為像素10的基本結構來構成顯示裝置。在這種情況下,將用來照射指示物體的光源12E設置在像素陣列14(顯示部)的外側。作為光源12E,可以使用發射高亮度的近紅外光的LED等。由於光源12E設置在像素陣列14的外側,所以也可以以與顯示裝置不同的控制進行點亮。此外,如圖7B及圖7C中的配置例子所示,不需要子像素12且可以增加子像素13的數量,因此可以提高檢測指示物體的靈敏度。
注意,圖7A所示的光源12E的配置位置及數量只是一個例子,不侷限於此。光源12E可以是包括本發明的一個實施方式的顯示裝置的設備的組件之一。另外,光源12E與包括本發明的一個實施方式的顯示裝置的設備也可以是不同的設備。例如,作為光源12E,可以使用圖1所示的電子裝置30所包括的光源69。
注意,像素及子像素的結構不侷限於上述結構,也可以採用各種各樣的配置形態。
接著,對本發明的一個實施方式的顯示裝置的更具體的例子進行說明。
圖8及圖9示出本發明的一個實施方式的顯示裝置50A的剖面示意圖。圖8示出顯示裝置50A所發射的光21照射到指示物體81而顯示裝置50A接收反射的光22的形態。此外,圖9示出顯示裝置50A接收由光源82所發射並被指示物體81遮擋而衰減的光23的形態。
顯示裝置50A包括受光器件110、發光器件190及顯示器件180。受光器件110相當於子像素13所包括的有機光電二極體。發光器件190相當於子像素12所包括的有機EL元件(發射紅外光)。顯示器件180相當於子像素11所包括的有機EL元件(發射可見光)。
子像素11所包括的有機EL元件(顯示器件180)及子像素12所包括的有機EL元件(發光器件190)除了發光層以外可以採用相同的結構。因此,在此詳細說明發光器件190而省略顯示器件180的說明。
受光器件110包括像素電極111、公共層112、光電轉換層113、公共層114及共用電極115。發光器件190包括像素電極191、公共層112、發光層193、公共層114及共用電極115。另外,顯示器件180包括與發光層193不同的發光層183。
像素電極111、像素電極191、公共層112、光電轉換層113、發光層193、公共層114及共用電極115均既可具有單層結構又可具有疊層結構。
像素電極111及像素電極191位於絕緣層214上。像素電極111及像素電極191可以使用同一材料及同一製程形成。
公共層112位於像素電極111上及像素電極191上。公共層112是受光器件110與發光器件190共同使用的層。
光電轉換層113具有隔著公共層112與像素電極111重疊的區域。發光層193具有隔著公共層112與像素電極191重疊的區域。光電轉換層113包含第一有機化合物。發光層193包含與第一有機化合物不同的第二有機化合物。
公共層114位於公共層112上、光電轉換層113上及發光層193上。公共層114是受光器件110與發光器件190共同使用的層。
共用電極115具有隔著公共層112、光電轉換層113及公共層114與像素電極111重疊的區域。此外,共用電極115具有隔著公共層112、發光層193及公共層114與像素電極191重疊的區域。共用電極115是受光器件110與發光器件190共同使用的層。
在本實施方式的顯示裝置中,受光器件110的光電轉換層113使用有機化合物。受光器件110的光電轉換層113以外的層可以採用與發光器件190(有機EL元件)相同的結構。由此,只要在發光器件190的製程中追加形成光電轉換層113的製程,就可以在形成發光器件190的同時形成受光器件110。此外,發光器件190與受光器件110可以形成在同一基板上。因此,可以在不需大幅度增加製程的情況下在顯示裝置內設置受光器件110。
在顯示裝置50A中,只有受光器件110的光電轉換層113及發光器件190的發光層193是分別形成的,而受光器件110與發光器件190的結構的其他部分是共同的。但是,受光器件110及發光器件190的結構不侷限於此。除了光電轉換層113及發光層193以外,受光器件110及發光器件190還可以具有其他分別形成的層(參照後述的顯示裝置50C、顯示裝置50D及顯示裝置50E)。受光器件110與發光器件190較佳為共同使用一層以上的層(公共層)。由此,可以在不需大幅度增加製程的情況下在顯示裝置內設置受光器件110。
顯示裝置50A在一對基板(基板151及基板152)之間包括受光器件110、發光器件190、電晶體41及電晶體42等。
在受光器件110中,位於像素電極111與共用電極115之間的公共層112、光電轉換層113及公共層114各自可以被稱為有機層(包含有機化合物的層)。像素電極111較佳為具有反射可見光及紅外光的功能。共用電極115具有透射可見光及紅外光的功能。
受光器件110具有檢測光的功能。明確而言,受光器件110是將入射的光22(可見光、紅外光或者包含可見光和紅外光兩者的光)轉換為電信號的光電轉換元件。
基板152的基板151一側的表面設置有遮光層148。遮光層148在與受光器件110重疊的位置及與發光器件190重疊的位置具有開口部。藉由設置遮光層148,可以控制受光器件110檢測光的範圍。
作為遮光層148,可以使用遮擋發光器件190所發射的光的材料。遮光層148較佳為吸收可見光及紅外光。作為遮光層148,例如,可以使用金屬材料或包含顏料(碳黑等)或染料的樹脂材料等形成。遮光層148也可以採用紅色濾光片、綠色濾光片及藍色濾光片的疊層結構。
另外,在遮光層148的與受光器件110重疊的位置上設置的開口部中,也可以設置遮蔽比可見光位於短波長一側的光的濾光片149。作為濾光片149,例如可以使用遮蔽比可見光位於短波長一側的光(紫外光)的長通濾光片等。作為遮蔽紫外光的濾光片,除了樹脂膜等,可以使用無機絕緣膜。藉由設置濾光片149,可以抑制入射到受光器件110的紫外光並以低雜訊檢測可見光及紅外光。
注意,如圖10A所示,也可以將濾光片149和受光器件110層疊地設置。
此外,如圖10B所示,濾光片149也可以為透鏡型的形狀。透鏡型的濾光片149為在基板151一側具有凸面的凸透鏡。注意,也可以以使基板152一側為凸面的方式配置。
在將遮光層148和透鏡型的濾光片149的兩者形成在基板152的同一面上的情況下,對它們的形成順序沒有限制。雖然在圖10B中示出先形成透鏡型的濾光片149的例子,但是也可以先形成遮光層148。在圖10B中,透鏡型的濾光片149的端部被遮光層148覆蓋。
圖10B示出光22透過透鏡型的濾光片149入射到受光器件110的結構。藉由使濾光片149為透鏡型,可以縮小受光器件110的拍攝範圍並抑制與相鄰的受光器件110拍攝範圍重疊。由此,可以拍攝模糊少的清晰影像。另外,藉由使濾光片149為透鏡型,可以擴大受光器件110上的遮光層148的開口。由此,可以增大入射到受光器件110的光量並提高光的檢測靈敏度。
可以在基板152上或受光器件110上直接形成透鏡型的濾光片149。或者,又可將另外製作的微透鏡陣列等貼合在基板152上。
此外,如圖10C所示,也可以不設置濾光片149。在受光器件110的特性中,在對紫外光沒有靈敏度或者可見光及紅外光的靈敏度比紫外光的靈敏度足夠高的情況下,可以省略濾光片149。在此情況下,也可以重疊地設置與圖10B所示的透鏡型的濾光片149相同形狀的透鏡和受光器件110。
在此,如圖8所示,受光器件110可以檢測出來自發光器件190的光21中的被手指等的指示物體81所反射的光22。但是,有時來自發光器件190的光的一部分在顯示裝置50A內被反射而以不經指示物體81的方式入射到受光器件110。
遮光層148可以減少這種雜散光的影響。例如,在沒有設置遮光層148的情況下,有時發光器件190所發射的光23a被基板152等反射,由此反射光23b入射到受光器件110。藉由設置遮光層148,可以抑制反射光23b入射到受光器件110。由此,可以減少雜訊來提高受光器件110的光檢測精度。
在發光器件190中,位於像素電極191與共用電極115之間的公共層112、發光層193及公共層114各自可以被稱為EL層。像素電極191較佳為具有至少反射紅外光的功能。
發光器件190具有發射紅外光的功能。明確而言,發光器件190是電壓被施加到像素電極191與共用電極115之間時向基板152一側發射光21的電致發光器件。
像素電極111隔著設置在絕緣層214中的開口電連接到電晶體41的源極或汲極。像素電極111的端部被分隔壁216覆蓋。
像素電極191隔著設置在絕緣層214中的開口電連接到電晶體42的源極或汲極。像素電極191的端部被分隔壁216覆蓋。電晶體42具有控制發光器件190的驅動的功能。
電晶體41及電晶體42接觸於同一層(圖8中的基板151)上。
電連接於受光器件110的電路中的至少一部分較佳為使用與電連接於發光器件190的電路相同的材料及製程而形成。由此,與分別形成兩個電路的情況相比,可以減小顯示裝置的厚度,並可以簡化製程。
受光器件110及發光器件190較佳為被保護層195覆蓋。圖8示出保護層195設置在共用電極115上並與該共用電極115接觸的例子。藉由設置保護層195,可以抑制水等雜質混入受光器件110及發光器件190,由此可以提高受光器件110及發光器件190的可靠性。此外,使用黏合層142貼合保護層195和基板152。
此外,如圖11A所示,受光器件110及發光器件190上也可以不設有保護層195。在此情況下,使用黏合層142貼合共用電極115和基板152。
此外,如圖11B所示,也可以不設置遮光層148。由此,可以增大發光器件190對外部發射的光量及受光器件110的受光量,因此可以檢測靈敏度。
此外,本發明的一個實施方式的顯示裝置也可以是圖12A所示的顯示裝置50B的結構。顯示裝置50B與顯示裝置50A的不同之處在於:包括基板153、基板154、黏合層155、絕緣層212及分隔壁217,而不包括基板151、基板152及分隔壁216。
基板153和絕緣層212由黏合層155貼合。基板154和保護層195由黏合層142貼合。
顯示裝置50B將形成在製造基板上的絕緣層212、電晶體41、電晶體42、受光器件110及發光器件190等轉置在基板153上而形成。基板153和基板154較佳為具有撓性。由此,可以使顯示裝置50B具有撓性。例如,基板153和基板154較佳為使用樹脂。
作為基板153及基板154,可以使用如下材料:聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等聚酯樹脂、聚丙烯腈樹脂、丙烯酸樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯樹脂、聚碳酸酯(PC)樹脂、聚醚碸(PES)樹脂、聚醯胺樹脂(尼龍、芳香族聚醯胺等)、聚矽氧烷樹脂、環烯烴樹脂、聚苯乙烯樹脂、聚醯胺-醯亞胺樹脂、聚氨酯樹脂、聚氯乙烯樹脂、聚偏二氯乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、聚四氟乙烯(PTFE)樹脂、ABS樹脂以及纖維素奈米纖維等。基板153和基板154中的一者或兩者也可以使用其厚度為具有撓性程度的玻璃。
本實施方式的顯示裝置所具有的基板可以使用光學各向同性高的薄膜。作為光學各向同性高的薄膜,可以舉出三乙酸纖維素(TAC,也被稱為三醋酸纖維素)薄膜、環烯烴聚合物(COP)薄膜、環烯烴共聚物(COC)薄膜及丙烯酸樹脂薄膜等。
分隔壁217較佳為可以吸收發光器件190所發射的光。作為分隔壁217,例如可以使用包含顏料或染料的樹脂材料等形成。
發光器件190所發射的光23c的一部分有時被基板152及分隔壁217反射。反射光23d入射到受光器件110。此外,光23c有時透過分隔壁217被電晶體或佈線等反射,使得反射光入射到受光器件110。藉由由分隔壁217吸收光23c,可以抑制反射光23d入射到受光器件110。由此,可以減少雜訊來提高受光器件110的光檢測靈敏度。
分隔壁217較佳為至少吸收受光器件110能夠檢測出的波長的光。例如,在受光器件110檢測出發光器件190所發射的紅外光的情況下,分隔壁217較佳為可以至少吸收紅外光,進一步吸收可見光。
在上文中,說明了發光器件和受光器件具有兩個公共層的例子,但是不侷限於此。下面說明公共層的結構不同的例子。
圖12B示出顯示裝置50C的剖面示意圖。顯示裝置50C與顯示裝置50A的不同之處在於:包括緩衝層184及緩衝層194,而不包括公共層114。緩衝層184及緩衝層194既可具有單層結構又可具有疊層結構。
在顯示裝置50C中,受光器件110包括像素電極111、公共層112、光電轉換層113、緩衝層184及共用電極115。此外,在顯示裝置50C中,發光器件190包括像素電極191、公共層112、發光層193、緩衝層194及共用電極115。
在顯示裝置50C中,示出分別形成共用電極115與光電轉換層113之間的緩衝層184及共用電極115與發光層193之間的緩衝層194的例子。作為緩衝層184及緩衝層194,例如,可以形成電子注入層和電子傳輸層中的一者或兩者。
圖13A示出顯示裝置50D的剖面示意圖。顯示裝置50D與顯示裝置50A的不同之處在於:包括緩衝層182及緩衝層192,而不包括公共層112。緩衝層182及緩衝層192既可具有單層結構又可具有疊層結構。
在顯示裝置50D中,受光器件110包括像素電極111、緩衝層182、光電轉換層113、公共層114及共用電極115。此外,在顯示裝置50D中,發光器件190包括像素電極191、緩衝層192、發光層193、公共層114及共用電極115。
在顯示裝置50D中,示出分別形成像素電極111與光電轉換層113之間的緩衝層182及像素電極191與發光層193之間的緩衝層192的例子。作為緩衝層182及緩衝層192的例子,例如,可以形成電洞注入層和電洞傳輸層中的一者或兩者。
圖13B示出顯示裝置50E的剖面示意圖。顯示裝置50E與顯示裝置50A的不同之處在於:包括緩衝層182、緩衝層184、緩衝層192及緩衝層194,而不包括公共層112及公共層114。
在顯示裝置50E中,受光器件110包括像素電極111、緩衝層182、光電轉換層113、緩衝層184及共用電極115。此外,在顯示裝置50E中,發光器件190包括像素電極191、緩衝層192、發光層193、緩衝層194及共用電極115。
在受光器件110及發光器件190的製程中,不但可以分別形成光電轉換層113及發光層193,而且還可以分別形成其他層。
在顯示裝置50E中,示出受光器件110和發光器件190在一對電極(像素電極111或像素電極191與共用電極115)之間沒有公共層的例子。在顯示裝置50E所包括的受光器件110及發光器件190的製程中,首先在絕緣層214上使用相同的材料及相同的製程形成像素電極111和像素電極191。然後,在像素電極111上形成緩衝層182、光電轉換層113及緩衝層184,在像素電極191上形成緩衝層192、發光層193及緩衝層194,以覆蓋緩衝層184及緩衝層194等的方式形成共用電極115。
對緩衝層182、光電轉換層113及緩衝層184的疊層結構、緩衝層192、發光層193及緩衝層194的疊層結構的形成順序沒有特別的限制。例如,也可以在形成緩衝層182、光電轉換層113及緩衝層184之後,形成緩衝層192、發光層193及緩衝層194。與此相反,也可以在形成緩衝層182、光電轉換層113及緩衝層184之前,形成緩衝層192、發光層193及緩衝層194。此外,也可以按照緩衝層182、緩衝層192、光電轉換層113、發光層193等的順序交替形成。
以下說明本發明的一個實施方式的顯示裝置的更具體的結構例子。
圖14示出顯示裝置100A的立體圖。顯示裝置100A具有貼合基板151與基板152的結構。在圖14中,以虛線表示基板152。
顯示裝置100A包括顯示部162、電路164a、電路164b、佈線165a及佈線165b等。圖14示出在顯示裝置100A中安裝有IC(積體電路)173a、FPC172a、IC173b及FPC172b的例子。因此,也可以將圖14所示的結構稱為包括顯示裝置100A、IC及FPC的顯示模組。
作為電路164a,可以使用用來進行顯示的閘極驅動器。作為電路164b,可以使用用來進行拍攝(光檢測)的行驅動器。
佈線165a具有對子像素11、12及電路164a供應信號及電力的功能。該信號及電力從外部經由FPC172a或者從IC173a輸入到佈線165a。
另外,佈線165b具有對子像素12及電路164b供應信號及電力的功能。該信號及電力從外部經由FPC172b或者從IC173b輸入到佈線165b。
雖然圖14示出以COG(Chip On Glass:晶粒玻璃接合)方式在基板151上設置IC173a、173b的例子,但是也可以使用TCP(Tape Carrier Package:捲帶式封裝)方式或COF(Chip On Film:覆晶薄膜封裝)方式等。例如,可以將具有作為與子像素11、12連接的源極驅動器的功能的IC用作IC173a。此外,例如可以將具有作為與子像素12連接的列驅動器及A/D轉換器的功能的IC用作IC173b。
注意,上述驅動電路也可以與構成像素電路的電晶體等同樣地設置在基板151上。
圖15示出圖14所示的顯示裝置100A中包括FPC172a的區域的一部分、包括電路164a的區域的一部分、包括顯示部162的區域的一部分及包括端部的區域的一部分的剖面的一個例子。
圖15所示的顯示裝置100A在基板151和基板152之間包括電晶體201、電晶體205、電晶體206、發光器件190及受光器件110等。
基板152及絕緣層214藉由黏合層142黏合。作為對發光器件190及受光器件110的密封,可以採用固體密封結構或中空密封結構等。由基板152、黏合層142及絕緣層214圍繞的空間143填充有惰性氣體(氮或氬等),採用中空密封結構。黏合層142也可以與發光器件190重疊。此外,由基板152、黏合層142及絕緣層214圍繞的區域也可以填充有與黏合層142不同的樹脂。
發光器件190具有從絕緣層214一側依次層疊有像素電極191、公共層112、發光層193、公共層114及共用電極115的疊層結構。像素電極191透過形成在絕緣層214中的開口與電晶體206所包括的導電層222b連接。電晶體206具有控制發光器件190的驅動的功能。分隔壁216覆蓋像素電極191的端部。
受光器件110具有從絕緣層214一側依次層疊有像素電極111、公共層112、光電轉換層113、公共層114及共用電極115的疊層結構。像素電極111透過形成在絕緣層214中的開口與電晶體205所包括的導電層222b電連接。分隔壁216覆蓋像素電極111的端部。
發光器件190所發射的光射出到基板152一側。此外,受光器件110透過基板152及空間143接收光。基板152較佳為使用對可見光及紅外光的透過性高的材料。
像素電極111及像素電極191可以使用同一材料及同一製程形成。公共層112、公共層114及共用電極115用於受光器件110和發光器件190的兩者。除了光電轉換層113及發光層193以外,受光器件110和發光器件190可以共同使用其他層。由此,可以在不需大幅度增加製程的情況下在顯示裝置100A內設置受光器件110。
基板152的基板151一側的表面設置有遮光層148。遮光層148在與受光器件110重疊的位置及與發光器件190重疊的位置具有開口。此外,與受光器件110重疊的位置設置有遮蔽紫外光的濾光片149。注意,也可以不設置濾光片149。
電晶體201、電晶體205及電晶體206都設置在基板151上。這些電晶體可以使用同一材料及同一製程形成。
在基板151上依次設置有絕緣層211、絕緣層213、絕緣層215及絕緣層214。絕緣層211的一部分用作各電晶體的閘極絕緣層。絕緣層213的一部分用作各電晶體的閘極絕緣層。絕緣層215以覆蓋電晶體的方式設置。絕緣層214以覆蓋電晶體的方式設置,並被用作平坦化層。此外,對閘極絕緣層的個數及覆蓋電晶體的絕緣層的個數沒有特別的限制,既可以為一個,又可以為兩個以上。
較佳的是,將水或氫等雜質不容易擴散的材料用於覆蓋電晶體的絕緣層中的至少一層。由此,可以將絕緣層用作障壁層。藉由採用這種結構,可以有效地抑制雜質從外部擴散到電晶體中,從而可以提高顯示裝置的可靠性。
作為絕緣層211、絕緣層213及絕緣層215較佳為使用無機絕緣膜。作為無機絕緣膜,例如可以使用氮化矽膜、氧氮化矽膜、氧化矽膜、氮氧化矽膜、氧化鋁膜或氮化鋁膜等無機絕緣膜。此外,也可以使用氧化鉿膜、氧化釔膜、氧化鋯膜、氧化鎵膜、氧化鉭膜、氧化鎂膜、氧化鑭膜、氧化鈰膜或氧化釹膜。此外,也可以層疊上述絕緣膜中的兩個以上。
用作平坦化層的絕緣層214較佳為使用有機絕緣膜。作為能夠用於有機絕緣膜的材料,例如可以使用丙烯酸樹脂、聚醯亞胺樹脂、環氧樹脂、聚醯胺樹脂、聚醯亞胺醯胺樹脂、矽氧烷樹脂、苯并環丁烯類樹脂、酚醛樹脂及這些樹脂的前驅物等。
這裡,有機絕緣膜的雜質阻擋性在很多情況下低於無機絕緣膜。因此,有機絕緣膜較佳為在顯示裝置100A的端部附近包括開口。由此,可以抑制從顯示裝置100A的端部透過有機絕緣膜擴散雜質。此外,也可以以其端部位於顯示裝置100A的端部的內側的方式形成有機絕緣膜,以使有機絕緣膜不暴露於顯示裝置100A的端部。
在圖15所示的區域228中,在絕緣層214中形成有開口。由此,即使在作為絕緣層214使用有機絕緣膜的情況下,也可以抑制雜質從外部透過絕緣層214擴散到顯示部162。由此,可以提高顯示裝置100A的可靠性。
電晶體201、電晶體205及電晶體206包括:用作閘極的導電層221;用作閘極絕緣層的絕緣層211;用作源極及汲極的導電層222a及導電層222b;半導體層231;用作閘極絕緣層的絕緣層213;以及用作閘極的導電層223。在此,對藉由同一導電膜進行加工而得到的多個層附有相同的陰影線。絕緣層211位於導電層221與半導體層231之間。絕緣層213位於導電層223與半導體層231之間。
對本實施方式的顯示裝置所包括的電晶體結構沒有特別的限制。例如,可以採用平面型電晶體、交錯型電晶體或反交錯型電晶體等。此外,電晶體可以具有頂閘極結構或底閘極結構。或者,也可以在形成通道的半導體層上下設置有閘極。
作為電晶體201、電晶體205及電晶體206,採用兩個閘極夾著形成通道的半導體層的結構。此外,也可以連接兩個閘極,並藉由對該兩個閘極供應同一信號來驅動電晶體。或者,也可以對兩個閘極中的一個施加用來控制臨界電壓的電位,對另一個施加用來進行驅動的電位。
對用於電晶體的半導體材料的結晶性也沒有特別的限制,可以使用非晶半導體、單晶半導體或者單晶半導體以外的具有結晶性的半導體(微晶半導體、多晶半導體或其一部分具有結晶區域的半導體)。當使用單晶半導體或具有結晶性的半導體時,可以抑制電晶體的特性劣化,所以是較佳的。
電晶體的半導體層較佳為包含金屬氧化物(也稱為氧化物半導體)。此外,電晶體的半導體層也可以包含矽。作為矽,可以舉出非晶矽、結晶矽(低溫多晶矽、單晶矽等)等。
例如,半導體層較佳為包含銦、M(M為選自鎵、鋁、矽、硼、釔、錫、銅、釩、鈹、鈦、鐵、鎳、鍺、鋯、鉬、鑭、鈰、釹、鉿、鉭、鎢及鎂中的一種或多種)和鋅。尤其是,M較佳為選自鋁、鎵、釔及錫中的一種或多種。
尤其是,作為半導體層,較佳為使用包含銦(In)、鎵(Ga)及鋅(Zn)的氧化物(也記載為IGZO)。
當利用濺射法形成In-M-Zn氧化物膜時,濺射靶材中的In的原子數比較佳為M的原子數比以上。作為這種濺射靶材的金屬元素的原子數比,可以舉出In:M:Zn=1:1:1、In:M:Zn=1:1:1.2、In:M:Zn=2:1:3、In:M:Zn=3:1:2、In:M:Zn=4:2:3、In:M:Zn=4:2:4.1、In:M:Zn=5:1:6、In:M:Zn=5:1:7、In:M:Zn=5:1:8、In:M:Zn=6:1:6、In:M:Zn=5:2:5等。
作為濺射靶材較佳為使用含有多晶氧化物的靶材,由此可以易於形成具有結晶性的半導體層。注意,所形成的半導體層的原子數比包含上述濺射靶材中的金屬元素的原子數比的±40%範圍的變動。例如,在被用於半導體層的濺射靶材的組成為In:Ga:Zn=4:2:4.1[原子數比]時,所形成的半導體層的組成有時為In:Ga:Zn=4:2:3[原子數比]附近。
當記載為原子數比為In:Ga:Zn=4:2:3或其附近時,包括如下情況:In的原子數比為4時,Ga的原子數比為1以上且3以下,Zn的原子數比為2以上且4以下。此外,當記載為原子數比為In:Ga:Zn=5:1:6或其附近時包括如下情況:In的原子數比為5時,Ga的原子數比大於0.1且為2以下,Zn的原子數比為5以上且7以下。此外,當記載為原子數比為In:Ga:Zn=1:1:1或其附近時包括如下情況:In的原子數比為1時,Ga的原子數比大於0.1且為2以下,Zn的原子數比大於0.1且為2以下。
電路164a所包括的電晶體和顯示部162所包括的電晶體既可以具有相同的結構,又可以具有不同的結構。電路164a所包括的多個電晶體既可以具有相同的結構,又可以具有兩種以上的不同的結構。與此同樣,顯示部162所包括的多個電晶體既可以具有相同的結構,又可以具有兩種以上的結構。
基板151與基板152不重疊的區域中設置有連接部204。在連接部204中,佈線165透過導電層166及連接層242與FPC172a電連接。在連接部204的頂面上露出對與像素電極191相同的導電膜進行加工而獲得的導電層166。因此,透過連接層242可以使連接部204與FPC172a電連接。
可以在基板152的外側配置各種光學構件。作為光學構件,可以使用偏光板、相位差板、光擴散層(擴散薄膜等)、防反射層及聚光薄膜(condensing film)等。此外,在基板152的外側也可以配置抑制塵埃的附著的抗靜電膜、不容易被弄髒的具有拒水性的膜、抑制隨著使用而導致的損傷的硬塗膜、衝擊吸收層等。
基板151及基板152可以使用玻璃、石英、陶瓷、藍寶石以及樹脂等。
作為黏合層,可以使用紫外線硬化型黏合劑等光硬化型黏合劑、反應硬化型黏合劑、熱固性黏合劑、厭氧黏合劑等各種硬化型黏合劑。作為這些黏合劑,可以舉出環氧樹脂、丙烯酸樹脂、矽酮樹脂、酚醛樹脂、聚醯亞胺樹脂、醯亞胺樹脂、PVC(聚氯乙烯)樹脂、PVB(聚乙烯醇縮丁醛)樹脂、EVA(乙烯-醋酸乙烯酯)樹脂等。尤其是,較佳為使用環氧樹脂等透濕性低的材料。此外,也可以使用兩液混合型樹脂。此外,也可以使用黏合薄片等。
作為連接層242,可以使用異方性導電膜(ACF:Anisotropic Conductive Film)、異方性導電膏(ACP:Anisotropic Conductive Paste)等。
發光器件190具有頂部發射結構、底部發射結構或雙面發射結構等。在本發明的一個實施方式中,雖然較佳為採用頂部發射結構,但是藉由使發光器件190的光的發射面和受光器件110的光的入射面為同一方向,也可以採用其他結構。
發光器件190至少包括發光層193。作為發光層193以外的層,發光器件190還可以包括包含電洞注入性高的物質、電洞傳輸性高的物質、電洞阻擋材料、電子傳輸性高的物質、電子注入性高的物質或雙極性的物質(電子傳輸性及電洞傳輸性高的物質)等的層。例如,公共層112較佳為具有電洞注入層和電洞傳輸層中的一者或兩者。例如,公共層114較佳為具有電子傳輸層和電子注入層中的一者或兩者。
公共層112、發光層193及公共層114可以使用低分子化合物或高分子化合物,還可以包含無機化合物。構成公共層112、發光層193及公共層114的層可以藉由蒸鍍法(包括真空蒸鍍法)、轉印法、印刷法、噴墨法、塗佈法等的方法形成。
發光層193作為發光材料也可以包含量子點等無機化合物。
受光器件110的光電轉換層113包含半導體。作為該半導體,可以使用矽等無機半導體或包含有機化合物的有機半導體。在本實施方式中,示出使用有機半導體作為光電轉換層113包含的半導體的例子。藉由使用有機半導體,可以以同一方法(例如真空蒸鍍法)形成發光器件190的發光層193和受光器件110的光電轉換層113,並可以共同使用製造設備,所以是較佳的。
作為光電轉換層113含有的n型半導體的材料,可以舉出富勒烯(例如C60 、C70 等)或其衍生物等具有電子接受性的有機半導體材料。此外,作為光電轉換層113含有的p型半導體的材料,可以舉出銅(II)酞青(Copper(II) phthalocyanine:CuPc)、四苯基二苯并二茚并芘(Tetraphenyldibenzoperiflanthene:DBP)、酞青鋅(Zinc Phthalocyanine:ZnPc)等具有電子供給性的有機半導體材料。
例如,可以共蒸鍍n型半導體和p型半導體形成光電轉換層113。
作為可用於電晶體的閘極、源極及汲極和構成顯示裝置的各種佈線及電極等導電層的材料,可以舉出鋁、鈦、鉻、鎳、銅、釔、鋯、鉬、銀、鉭或鎢等金屬或者以上述金屬為主要成分的合金等。可以使用包含這些材料的膜的單層或疊層。
此外,作為具有透光性的導電材料,可以使用氧化銦、銦錫氧化物、銦鋅氧化物、氧化鋅、包含鎵的氧化鋅等導電氧化物或石墨烯。或者,可以使用金、銀、鉑、鎂、鎳、鎢、鉻、鉬、鐵、鈷、銅、鈀或鈦等金屬材料、包含該金屬材料的合金材料。或者,還可以使用該金屬材料的氮化物(例如,氮化鈦)等。此外,當使用金屬材料、合金材料(或者它們的氮化物)時,較佳為將其形成得薄到具有透光性。此外,可以使用上述材料的疊層膜作為導電層。例如,藉由使用銀和鎂的合金與銦錫氧化物的疊層膜等,可以提高導電性,所以是較佳的。上述材料也可以用於構成顯示裝置的各種佈線及電極等的導電層、顯示元件所包括的導電層(被用作像素電極或共用電極的導電層)。
作為可用於各絕緣層的絕緣材料,例如可以舉出丙烯酸樹脂或環氧樹脂等樹脂、無機絕緣材料諸如氧化矽、氧氮化矽、氮氧化矽、氮化矽或氧化鋁等。
圖16A示出顯示裝置100B的剖面圖。顯示裝置100B與顯示裝置100A的不同之處主要在於包括保護層195。
藉由設置覆蓋受光器件110及發光器件190的保護層195,可以抑制水等雜質擴散到受光器件110及發光器件190,由此可以提高受光器件110及發光器件190的可靠性。
在顯示裝置100B的端部附近的區域228中,較佳為絕緣層215與保護層195透過絕緣層214的開口彼此接觸。尤其是,特別較佳為絕緣層215含有的無機絕緣膜與保護層195含有的無機絕緣膜彼此接觸。由此,可以抑制雜質從外部透過有機絕緣膜擴散到顯示部162。因此,可以提高顯示裝置100B的可靠性。
圖16B示出保護層195具有三層結構的例子。保護層195包括共用電極115上的無機絕緣層195a、無機絕緣層195a上的有機絕緣層195b及有機絕緣層195b上的無機絕緣層195c。
無機絕緣層195a的端部及無機絕緣層195c的端部延伸到有機絕緣層195b的端部的外側,並且它們彼此接觸。此外,無機絕緣層195a透過絕緣層214(有機絕緣層)的開口與絕緣層215(無機絕緣層)接觸。由此,可以使用絕緣層215及保護層195包圍受光器件110及發光器件190,可以提高受光器件110及發光器件190的可靠性。
像這樣,保護層195也可以具有有機絕緣膜和無機絕緣膜的疊層結構。此時,無機絕緣膜的端部較佳為延伸到有機絕緣膜的端部的外側。
此外,在顯示裝置100B中,保護層195和基板152藉由黏合層142貼合。黏合層142與受光器件110及發光器件190重疊,顯示裝置100B採用固體密封結構。
圖17A示出顯示裝置100C的剖面圖。顯示裝置100C與顯示裝置100B的主要不同之處在於電晶體的結構不同以及不包括遮光層148。
顯示裝置100C在基板151上包括電晶體208、電晶體209及電晶體210。
電晶體208、電晶體209及電晶體210包括:用作閘極的導電層221;用作閘極絕緣層的絕緣層211;包含通道形成區域231i及一對低電阻區域231n的半導體層;與一對低電阻區域231n中的一個連接的導電層222a;與一對低電阻區域231n中的另一個連接的導電層222b;用作閘極絕緣層的絕緣層225;用作閘極的導電層223;以及覆蓋導電層223的絕緣層215。絕緣層211位於導電層221與通道形成區域231i之間。絕緣層225位於導電層223與通道形成區域231i之間。
導電層222a及導電層222b透過設置在絕緣層225及絕緣層215中的開口與低電阻區域231n連接。導電層222a及導電層222b中的一個用作源極,另一個用作汲極。
發光器件190的像素電極191透過導電層222b與電晶體208的一對低電阻區域231n中的一個電連接。
受光器件110的像素電極111透過導電層222b與電晶體209的一對低電阻區域231n中的另一個電連接。
圖17A示出絕緣層225覆蓋半導體層的頂面及側面的例子。圖17B示出絕緣層225與半導體層231的通道形成區域231i重疊而不與低電阻區域231n重疊的例子。例如,藉由以導電層223為遮罩加工絕緣層225,可以形成圖17B所示的結構。在圖17B中,絕緣層215覆蓋絕緣層225及導電層223,並且導電層222a及導電層222b分別透過絕緣層215的開口與低電阻區域231n連接。再者,還可以設置有覆蓋電晶體的絕緣層218。
圖18示出顯示裝置100D的剖面圖。顯示裝置100D與顯示裝置100C的主要不同之處在於基板的結構。
顯示裝置100D包括基板153、基板154、黏合層155及絕緣層212而不包括基板151及基板152。
基板153和絕緣層212由黏合層155貼合。基板154和保護層195由黏合層142貼合。
顯示裝置100D將形成在製造基板上的絕緣層212、電晶體208、電晶體209、受光器件110及發光器件190等轉置在基板153上而形成。基板153和基板154較佳為具有撓性。由此,可以使顯示裝置100D具有撓性。
作為絕緣層212,可以使用可以用於絕緣層211、絕緣層213及絕緣層215的無機絕緣膜。或者,作為絕緣層212,也可以採用有機絕緣膜和無機絕緣膜的疊層膜。此時,電晶體209一側的膜較佳為無機絕緣膜。
以上是對顯示裝置的結構例子的說明。
本實施方式的顯示裝置在顯示部包括受光器件及發光器件,該顯示部具有顯示影像的功能及檢測光的功能的兩者。由此,與感測器設置在顯示部的外部或顯示裝置的外部的情況相比,可以實現電子裝置的小型化及輕量化。此外,也可以與設置在顯示部的外部或顯示裝置的外部的感測器組合來實現更多功能的電子裝置。
受光器件的光電轉換層以外的至少一個層可以與發光器件(EL元件)相同。此外,受光器件的光電轉換層以外的所有層也可以與發光器件(EL元件)相同。例如,只要對發光器件的製程追加形成光電轉換層的製程,就可以在同一基板上形成發光器件及受光器件。此外,受光器件及發光器件可以使用同一材料及同一製程形成像素電極及共用電極。此外,藉由使用同一材料及同一製程製造電連接於受光器件的電路及電連接於發光器件的電路,可以簡化顯示裝置的製程。由此,可以在不經複雜的製程的情況下製造內置有受光器件且方便性高的顯示裝置。
以下,對可用於電晶體的半導體層的金屬氧化物進行說明。
在本說明書等中,有時將包含氮的金屬氧化物也統稱為金屬氧化物(metal oxide)。此外,也可以將包含氮的金屬氧化物稱為金屬氧氮化物(metal oxynitride)。例如,也可以將鋅氧氮化物(ZnON)等含有氮的金屬氧化物用於半導體層。
在本說明書等中,有時記載為CAAC(c-axis aligned crystal)或CAC(Cloud-Aligned Composite)。CAAC是指結晶結構的一個例子,CAC是指功能或材料構成的一個例子。
例如,作為半導體層,可以使用CAC(Cloud-Aligned Composite)-OS(Oxide Semiconductor)。
CAC-OS或CAC-metal oxide在材料的一部分中具有導電性的功能,在材料的另一部分中具有絕緣性的功能,作為材料的整個部分具有半導體的功能。此外,在將CAC-OS或CAC-metal oxide用於電晶體的半導體層的情況下,導電性的功能是使被用作載子的電子(或電洞)流過的功能,絕緣性的功能是不使被用作載子的電子流過的功能。藉由導電性的功能和絕緣性的功能的互補作用,可以使CAC-OS或CAC-metal oxide具有開關功能(開啟/關閉的功能)。藉由在CAC-OS或CAC-metal oxide中使各功能分離,可以最大限度地提高各功能。
此外,CAC-OS或CAC-metal oxide包括導電性區域及絕緣性區域。導電性區域具有上述導電性的功能,絕緣性區域具有上述絕緣性的功能。此外,在材料中,導電性區域和絕緣性區域有時以奈米粒子級分離。此外,導電性區域和絕緣性區域有時在材料中不均勻地分佈。此外,有時觀察到其邊緣模糊而以雲狀連接的導電性區域。
此外,在CAC-OS或CAC-metal oxide中,導電性區域和絕緣性區域有時以0.5nm以上且10nm以下,較佳為0.5nm以上且3nm以下的尺寸分散在材料中。
此外,CAC-OS或CAC-metal oxide由具有不同能帶間隙的成分構成。例如,CAC-OS或CAC-metal oxide由具有起因於絕緣性區域的寬隙的成分及具有起因於導電性區域的窄隙的成分構成。在該構成中,當使載子流過時,載子主要在具有窄隙的成分中流過。此外,具有窄隙的成分藉由與具有寬隙的成分互補作用,與具有窄隙的成分聯動而使載子流過具有寬隙的成分。因此,在將上述CAC-OS或CAC-metal oxide用於電晶體的通道形成區域時,在電晶體的導通狀態中可以得到高電流驅動力,亦即,大通態電流及高場效移動率。
就是說,也可以將CAC-OS或CAC-metal oxide稱為基質複合材料(matrix composite)或金屬基質複合材料(metal matrix composite)。
氧化物半導體(金屬氧化物)被分為單晶氧化物半導體和非單晶氧化物半導體。作為非單晶氧化物半導體例如有CAAC-OS(c-axis aligned crystalline oxide semiconductor)、多晶氧化物半導體、nc-OS(nanocrystalline oxide semiconductor)、a-like OS(amorphous-like oxide semiconductor)及非晶氧化物半導體等。
CAAC-OS具有c軸配向性,其多個奈米晶在a-b面方向上連結而結晶結構具有畸變。注意,畸變是指在多個奈米晶連結的區域中晶格排列一致的區域與其他晶格排列一致的區域之間的晶格排列的方向變化的部分。
雖然奈米晶基本上是六角形,但是並不侷限於正六角形,有不是正六角形的情況。此外,在畸變中有時具有五角形或七角形等晶格排列。此外,在CAAC-OS中,即使在畸變附近也難以觀察到明確的晶界(grain boundary)。就是說,可知由於晶格排列畸變,可抑制晶界的形成。這是由於CAAC-OS因為a-b面方向上的氧原子排列的低密度或因金屬元素被取代而使原子間的鍵合距離產生變化等而能夠包容畸變。
CAAC-OS有具有層狀結晶結構(也稱為層狀結構)的傾向,在該層狀結晶結構中層疊有包含銦及氧的層(下面稱為In層)和包含元素M、鋅及氧的層(下面稱為(M,Zn)層)。此外,銦和元素M彼此可以取代,在用銦取代(M,Zn)層中的元素M的情況下,也可以將該層表示為(In,M,Zn)層。此外,在用元素M取代In層中的銦的情況下,也可以將該層表示為(In,M)層。
CAAC-OS是結晶性高的金屬氧化物。另一方面,在CAAC-OS中不容易觀察明確的晶界,因此不容易發生起因於晶界的電子移動率的下降。此外,金屬氧化物的結晶性有時因雜質的進入或缺陷的生成等而降低,因此可以說CAAC-OS是雜質或缺陷(氧空位(也稱為VO (oxygen vacancy))等)少的金屬氧化物。因此,包含CAAC-OS的金屬氧化物的物理性質穩定。因此,包含CAAC-OS的金屬氧化物具有高耐熱性及高可靠性。
在nc-OS中,微小的區域(例如1nm以上且10nm以下的區域,特別是1nm以上且3nm以下的區域)中的原子排列具有週期性。此外,nc-OS在不同的奈米晶之間觀察不到結晶定向的規律性。因此,在膜整體中觀察不到配向性。所以,有時nc-OS在某些分析方法中與a-like OS或非晶氧化物半導體沒有差別。
此外,在包含銦、鎵和鋅的金屬氧化物的一種的銦-鎵-鋅氧化物(以下稱之為IGZO)有時在由上述奈米晶構成時具有穩定的結構。尤其是,IGZO有在大氣中不容易進行晶體生長的傾向,所以有時與在IGZO由大結晶(在此,幾mm的結晶或者幾cm的結晶)形成時相比在IGZO由小結晶(例如,上述奈米結晶)形成時在結構上穩定。
a-like OS是具有介於nc-OS與非晶氧化物半導體之間的結構的金屬氧化物。a-like OS包含空洞或低密度區域。也就是說,a-like OS的結晶性比nc-OS及CAAC-OS的結晶性低。
氧化物半導體(金屬氧化物)具有各種結構及各種特性。本發明的一個實施方式的氧化物半導體也可以包括非晶氧化物半導體、多晶氧化物半導體、a-like OS、nc-OS、CAAC-OS中的兩種以上。
用作半導體層的金屬氧化物膜可以藉由使用惰性氣體和氧氣體中的任一個或兩個的濺射法形成。注意,對形成金屬氧化物膜時的氧流量比(氧分壓)沒有特別的限制。但是,在要獲得場效移動率高的電晶體的情況下,形成金屬氧化物膜時的氧流量比(氧分壓)較佳為0%以上且30%以下,更佳為5%以上且30%以下,進一步較佳為7%以上且15%以下。
金屬氧化物的能隙較佳為2eV以上,更佳為2.5eV以上,進一步較佳為3eV以上。如此,藉由使用能隙寬的金屬氧化物,可以減少電晶體的關態電流。
使用上述金屬氧化物的電晶體可以呈現極低的關態電流特性,如僅為幾yA/µm(每通道寬度1µm的電流值)。與使用Si的電晶體不同,使用金屬氧化物的電晶體不會發生碰撞電離、突崩潰、短通道效應等,因此能夠形成高可靠性的電路。此外,使用Si的電晶體所引起的起因於結晶性的不均勻的電特性偏差不容易產生在使用金屬氧化物的電晶體中。
形成金屬氧化物膜時的基板溫度較佳為350℃以下,更佳為室溫以上且200℃以下,進一步較佳為室溫以上且130℃以下。形成金屬氧化物膜時的基板溫度較佳為室溫,由此可以提高生產率。
金屬氧化物膜可以利用濺射法、PLD法、PECVD法、熱CVD法、MOCVD法、ALD法、真空蒸鍍法等形成。
以上是對金屬氧化物的說明。
本實施方式的至少一部分可以與本說明書所記載的其他實施方式適當地組合而實施。
實施方式2 在本實施方式中,對本發明的一個實施方式的顯示裝置所包括的像素的電路進行說明。
本發明的一個實施方式的顯示裝置的像素包括子像素11、子像素12及子像素13。子像素11的像素電路包括發射可見光的顯示器件。子像素12的像素電路包括發射紅外光的發光器件。子像素13的像素電路包括受光器件。
圖19A示出可用於子像素11及子像素12的像素電路PIX1的一個例子。像素電路PIX1包括發光器件EL1、電晶體M1、電晶體M2、電晶體M3及電容器C1。在此,示出作為發光器件EL1使用發光二極體的例子。較佳為將發射可見光的有機EL元件或發射紅外光的有機EL元件用於發光器件EL1。
電晶體M1的閘極與佈線G1電連接,源極和汲極中的一個與佈線S1電連接,源極和汲極中的另一個與電容器C1的一個電極及電晶體M2的閘極電連接。電晶體M2的源極和汲極中的一個與佈線V2電連接,源極和汲極中的另一個與發光器件EL1的陽極及電晶體M3的源極和汲極中的一個電連接。電晶體M3的閘極與佈線G2電連接,源極和汲極中的另一個與佈線V0電連接。發光器件EL1的陰極與佈線V1電連接。
佈線V1及佈線V2各自被供應恆電位。藉由將發光器件EL1的陽極一側和陰極一側分別設定為高電位和低電位,可以進行發光。電晶體M1被供應到佈線G1的信號控制,用作用來控制像素電路PIX1的選擇狀態的選擇電晶體。此外,電晶體M2用作根據供應到閘極的電位控制流過發光器件EL1的電流的驅動電晶體。
當電晶體M1處於導通狀態時,供應到佈線S1的電位被供應到電晶體M2的閘極,可以根據該電位控制發光器件EL1的發光亮度。電晶體M3被供應到佈線G2的信號控制。由此,可以將電晶體M3和發光器件EL1之間的電位重設為從佈線V0供給的固定電位,並且可以在電晶體M2的源極電位穩定化的狀態下進行對電晶體M2的閘極的電位寫入。
圖19B示出與像素電路PIX1不同的像素電路PIX2的一個例子。像素電路PIX2具有升壓功能。像素電路PIX2包括發光器件EL2、電晶體M4、電晶體M5、電晶體M6、電晶體M7、電容器C2及電容器C3。在此,示出作為發光器件EL2使用發光二極體的例子。可以將像素電路PIX2用於像素10所包括的所有子像素11(子像素11R、子像素11G及子像素11B)及子像素12。此外,也可以將像素電路PIX2用於子像素11R、子像素11G及子像素11B中的任意一個或兩個。
電晶體M4的閘極與佈線G1電連接,源極和汲極中的一個與佈線S4電連接,源極和汲極中的另一個與電容器C2的一個電極、電容器C3的一個電極及電晶體M6的閘極電連接。電晶體M5的閘極與佈線G3電連接,源極和汲極中的一個與佈線S5電連接,源極和汲極中的另一個與電容器C3的另一個電極電連接。
電晶體M6的源極和汲極中的一個與佈線V2電連接,源極和汲極中的另一個與發光器件EL2的陽極及電晶體M7的源極和汲極中的一個電連接。電晶體M7的閘極與佈線G2電連接,源極和汲極中的另一個與佈線V0電連接。發光器件EL2的陰極與佈線V1電連接。
電晶體M4被供應到佈線G1的信號控制,電晶體M5被供應到佈線G3的信號控制。電晶體M6用作根據供應到閘極的電位控制流過發光器件EL2的電流的驅動電晶體。
可以根據供應到電晶體M6的閘極的電位控制發光器件EL2的發光亮度。電晶體M7被供應到佈線G2的信號控制。可以將電晶體M6和發光器件EL2之間的電位重設為從佈線V0供給的固定電位,並且可以在電晶體M6的源極電位穩定化的狀態下進行對電晶體M6的閘極的電位寫入。此外,藉由將從佈線V0供應的電位設定為與佈線V1相同的電位或比其低的電位,可以抑制發光器件EL2的發光。
下面對像素電路PIX2所具有的升壓功能進行說明。
首先,經過電晶體M4對電晶體M6的閘極供應佈線S4的電位“D1”,與此同時經過電晶體M5對電容器C3的另一個電極供應參考電位“Vref ”。此時,電容器C3保持“D1-Vref ”。然後,使電晶體M6的閘極處於浮動狀態,經過電晶體M5對電容器C3的另一個電極供應佈線S5的電位“D2”。在此,電位“D2”是合併用電位。
此時,如果將電容器C3的電容值設為C3 ,電容器C2的電容值設為C2 ,電晶體M6的閘極的電容值設為CM6 時,則電晶體M6的閘極的電位為D1+(C3 /(C3 +C2 +CM6 ))×(D2-Vref ))。在此,在假設C3 的值比C2 +CM6 的值充分大的情況下,C3 /(C3 +C2 +CM6 )近似於1。因此,可以說電晶體M6的閘極的電位近似於“D1+(D2-Vref )”。並且,如果D1=D2且Vref =0,則“D1+(D2-Vref ))”=“2D1”。
換言之,如果適當地設計電路,則能夠對電晶體M6的閘極供應從佈線S4或S5可輸入的電位的約二倍的電位。
藉由該作用,即便使用通用驅動器IC也可以生成高電壓。因此,可以降低輸入的電壓,並且可以降低功耗。
此外,像素電路PIX2也可以為圖19C所示的結構。圖19C所示的像素電路PIX2與圖19B所示的像素電路PIX2的不同之處在於包括電晶體M8。電晶體M8的閘極與佈線G1電連接,源極和汲極中的一個與電晶體M5的源極和汲極中的另一個及電容器C3的另一個電極電連接,源極和汲極中的另一個與佈線V0電連接。另外,電晶體M5的源極和汲極中的一個與佈線S4連接。
如上述那樣,在圖19B所示的像素電路PIX2中,進行經過電晶體M5對電容器C3的另一個電極供應參考電位及合併用電位的工作。此時,需要佈線S4、S5這兩個佈線,在佈線S5中需要交替改寫參考電位和合併用電位。
在圖19C所示的像素電路PIX2中,雖然增加了電晶體M8,但是設置有用來供應參考電位的專用路徑,因此可以省略佈線S5。另外,由於電晶體M8的閘極可以與佈線G1連接,且作為供應參考電位的佈線可以使用佈線V0,因此不會增加與電晶體M8連接的佈線。此外,由於不會在一個佈線中交替改寫參考電位和合併用電位,所以可以以低功耗進行高速工作。
注意,在圖19B及圖19C中,作為參考電位“Vref ”也可以使用“D1”的反相電位“D1B”。此時,能夠對電晶體M6的閘極供應從佈線S4或S5可輸入的電位的約三倍的電位。注意,“反相電位”是指與某一參考電位的差的絕對值相同(或大致相同)且與原來的電位不同的電位。如果將原來的電位設為“D1”,反相電位設為“D1B”,參考電位設為V0 ,則成為V0 =(D1+D1B)/2的關係即可。
在本實施方式的顯示裝置中,也可以使發光器件以脈衝方式發光,以顯示影像。藉由縮短發光器件的驅動時間,可以降低顯示裝置的耗電量並抑制發熱。尤其是,有機EL元件的頻率特性優異,所以是較佳的。例如,頻率可以為1kHz以上且100MHz以下。
圖19D示出子像素13的像素電路PIX3的一個例子。像素電路PIX3包括受光器件PD、電晶體M9、電晶體M10、電晶體M11、電晶體M12及電容器C4。在此,示出作為受光器件PD使用光電二極體的例子。
受光器件PD的陰極與佈線V1電連接,陽極與電晶體M9的源極和汲極中的一個電連接。電晶體M9的閘極與佈線G4電連接,源極和汲極中的另一個與電容器C4的一個電極、電晶體M10的源極和汲極中的一個及電晶體M11的閘極電連接。電晶體M10的閘極與佈線G5電連接,源極和汲極中的另一個與佈線V3電連接。電晶體M11的源極和汲極中的一個與佈線V4電連接,源極和汲極中的另一個與電晶體M12的源極和汲極中的一個電連接。電晶體M12的閘極與佈線G6電連接,源極和汲極中的另一個與佈線OUT電連接。
佈線V1、佈線V3及佈線V4各自被供應恆電位。當以反向偏壓驅動受光器件PD時,將低於佈線V1的電位供應到佈線V3。電晶體M10被供應到佈線G5的信號所控制,具有使連接於電晶體M11的閘極的節點的電位重設至供應到佈線V3的電位的功能。電晶體M9被供應到佈線G4的信號所控制,具有根據流過受光器件PD的電流而控制上述節點的電位變化的時序的功能。電晶體M11用作根據上述節點的電位進行輸出的放大電晶體。電晶體M12被供應到佈線G6的信號所控制並用作選擇電晶體,以在連接於佈線OUT的外部電路讀出對應於上述節點的電位的輸出。
在此,像素電路PIX1至PIX3所包括的電晶體M1至M12較佳為使用形成其通道的半導體層含有金屬氧化物(氧化物半導體)的電晶體。
使用其能帶間隙比矽寬且載子密度低的金屬氧化物的電晶體可以實現極低的關態電流。由於其關態電流低,因此能夠長期間保持儲存於與電晶體串聯連接的電容器中的電荷。
因此,尤其是,源極和汲極中的一個或另一個與電容器C1、電容器C2、電容器C3或電容器C4連接的電晶體M1、電晶體M4、電晶體M5、電晶體M8、電晶體M9及電晶體M10較佳為使用含有氧化物半導體的電晶體。另外,藉由將含有氧化物半導體的電晶體用於子像素13,可以採用在所有的像素中同時進行電荷儲存工作的全局快門方式而無需採用複雜的電路結構及工作方式。
此外,除此以外的電晶體也同樣使用含有氧化物半導體的電晶體,由此可以降低製造成本。
此外,電晶體M1至電晶體M12也可以使用形成其通道的半導體含有矽的電晶體。特別是,在使用單晶矽或多晶矽等結晶性高的矽時可以實現高場效移動率及更高速的工作,所以是較佳的。
此外,也可以採用如下結構:電晶體M1至電晶體M12中的一個以上使用含有氧化物半導體的電晶體,除此以外的電晶體使用含有矽的電晶體。藉由在連接於保持資料的節點的電晶體使用含有氧化物半導體的電晶體,可以在該節點長時間保持資料。因此,可以減少資料的寫入次數等並且可以降低顯示裝置的功耗。
注意,雖然圖19A至圖19D示出使用n通道型電晶體的例子,但是也可以使用p通道型電晶體。
像素電路PIX1所包括的電晶體、像素電路PIX2所包括的電晶體及像素電路PIX3所包括的電晶體較佳為排列形成在同一基板上。另外,在連接於像素電路PIX1至PIX3的佈線中,也可以將在圖19A至圖19D中使用相同符號表示的佈線用作公共佈線。
此外,較佳為在與受光器件PD、發光器件EL1或發光器件EL2重疊的位置設置一個或多個包括電晶體和電容器中的一者或兩者的層。由此,可以減少各像素電路的實效佔有面積,從而可以實現高清晰度的受光部或顯示部。
圖20為像素10中的子像素11(子像素11R、子像素11G及子像素11B)、子像素12、子像素13的電路圖的例子。佈線G1及佈線G2可以與閘極驅動器(圖5中的電路16)電連接。另外,佈線G3至佈線G5可以與行驅動器(圖5中的電路18)電連接。佈線S1至S4可以與源極驅動器(圖5中的電路15)電連接。佈線OUT可以與列驅動器(圖5中的電路17)及讀出電路(圖5中的電路19)電連接。
佈線V0至V4可以與供應恆電位的電源電路電連接,並且可以對佈線V0、V1及V3供應低電位而對佈線V2及V4供應高電位。此時,可以對佈線V3供應比供應到佈線V1的電位還低的電位。
此外,如圖21所示,也可以採用如下結構:子像素13的受光器件PD的陽極與佈線V1電連接,電晶體M10的源極和汲極中的另一個與佈線V3電連接。此時,可以對佈線V3供應比供應到佈線V1的電位還高的電位。
在本發明的一個實施方式中,子像素11、子像素12及子像素13可以共同使用電源線等。
本實施方式的至少一部分可以與本說明書所記載的其他實施方式適當地組合而實施。
C1:電容器 C2:電容器 C3:電容器 C4:電容器 G1:佈線 G2:佈線 G3:佈線 G4:佈線 G5:佈線 G6:佈線 M1:電晶體 M2:電晶體 M3:電晶體 M4:電晶體 M5:電晶體 M6:電晶體 M7:電晶體 M8:電晶體 M9:電晶體 M10:電晶體 M11:電晶體 M12:電晶體 P1:影像 P2:影像 P3:影像 PIX1:像素電路 PIX2:像素電路 PIX3:像素電路 S1:佈線 S4:佈線 S5:佈線 V0:佈線 V1:佈線 V2:佈線 V3:佈線 V4:佈線 10:像素 11:子像素 11B:子像素 11G:子像素 11R:子像素 11W:子像素 12:子像素 12E:光源 13:子像素 14:像素陣列 15:電路 16:電路 17:電路 18:電路 19:電路 21:光 22:光 23:光 23a:光 23b:反射光 23c:光 23d:反射光 30:電子裝置 31:顯示裝置 41:電晶體 42:電晶體 50A:顯示裝置 50B:顯示裝置 50C:顯示裝置 50D:顯示裝置 50E:顯示裝置 61:顯示部 62:外殼 63:照相機 64:光感測器 65:電源按鈕 66:按鈕 67:揚聲器 68:麥克風 69:光源 71:圖示 72:指針 81:指示物體 82:光源 83:影 84:濃部 87:感測器 90:區域 91:區域 92:暗部 93:明部 95:區域 96:區域 97:明部 98:暗部 100A:顯示裝置 100B:顯示裝置 100C:顯示裝置 100D:顯示裝置 110:受光器件 111:像素電極 112:公共層 113:光電轉換層 114:公共層 115:共用電極 142:黏合層 143:空間 148:遮光層 149:濾光片 151:基板 152:基板 153:基板 154:基板 155:黏合層 162:顯示部 164a:電路 164b:電路 165:佈線 165a:佈線 165b:佈線 166:導電層 172a:FPC 172b:FPC 173a:IC 173b:IC 180:顯示器件 182:緩衝層 183:發光層 184:緩衝層 190:發光器件 191:像素電極 192:緩衝層 193:發光層 194:緩衝層 195:保護層 195a:無機絕緣層 195b:有機絕緣層 195c:無機絕緣層 201:電晶體 204:連接部 205:電晶體 206:電晶體 208:電晶體 209:電晶體 210:電晶體 211:絕緣層 212:絕緣層 213:絕緣層 214:絕緣層 215:絕緣層 216:分隔壁 217:分隔壁 218:絕緣層 221:導電層 222a:導電層 222b:導電層 223:導電層 225:絕緣層 228:區域 231:半導體層 231i:通道形成區域 231n:低電阻區域 242:連接層
[圖1]是說明電子裝置的圖。 [圖2A]及[圖2B]是說明電子裝置的圖。 [圖3A]是說明電子裝置的圖,[圖3B]是說明非顯示狀態(插黑)的圖。 [圖4A]至[圖4D]是說明顯示部所獲取的拍攝資料(影像)的圖。 [圖5]是說明顯示裝置的圖。 [圖6A]至[圖6K]是說明子像素的圖。 [圖7A]是說明顯示裝置的圖,[圖7B]及[圖7C]是說明子像素的圖。 [圖8]是說明顯示裝置的剖面圖。 [圖9]是說明顯示裝置的剖面圖。 [圖10A]至[圖10C]是說明顯示裝置的剖面圖。 [圖11A]及[圖11B]是說明顯示裝置的剖面圖。 [圖12A]及[圖12B]是說明顯示裝置的剖面圖。 [圖13A]及[圖13B]是說明顯示裝置的剖面圖。 [圖14]是說明顯示裝置的立體圖。 [圖15]是說明顯示裝置的剖面圖。 [圖16A]及[圖16B]是說明顯示裝置的剖面圖。 [圖17A]是說明顯示裝置的剖面圖,[圖17B]是說明電晶體的剖面圖。 [圖18]是說明顯示裝置的剖面圖。 [圖19A]至[圖19D]是說明像素的電路的圖。 [圖20]是說明像素的電路的圖。 [圖21]是說明像素的電路的圖。
30:電子裝置
31:顯示裝置
61:顯示部
62:外殼
63:照相機
64:光感測器
65:電源按鈕
66:按鈕
67:揚聲器
68:麥克風
69:光源
71:圖示
72:指針
81:指示物體
82:光源
83:影
87:感測器

Claims (13)

  1. 一種顯示部包括多個發光器件及受光器件的顯示裝置, 當指示物體在該顯示部上時,具有如下功能: 該發光器件不照射光,使用受光器件檢測被該指示物體遮蔽而衰減的光並識別該指示物體的指示位置的第一功能;以及 從該發光器件照射光,使用該受光器件檢測被該指示物體反射的光並識別該指示物體的指示位置的第二功能。
  2. 如請求項1之顯示裝置, 其中根據在該發光器件不照射光時該受光器件所檢測的光的強度切換該第一功能和該第二功能而進行工作。
  3. 如請求項1或2之顯示裝置, 其中該發光器件照射的光是紅外光。
  4. 如請求項1至3中任一項之顯示裝置, 其中在該第一功能中, 將被設置有檢測出第一強度以上的光的該受光器件的第一區域所圍繞的設置有檢測出小於該第一強度的光的該受光器件的第二區域及其附近識別為該指示物體的指示位置。
  5. 如請求項1至4中任一項之顯示裝置, 其中在第二功能中, 將被設置有檢測出第二強度以下的光的該受光器件的第三區域所圍繞的設置有檢測出大於該第二強度的光的該受光器件的第四區域及其附近識別為該指示物體的指示位置。
  6. 如請求項1至5中任一項之顯示裝置, 其中該受光器件包括光電轉換層且該光電轉換層包含有機化合物。
  7. 如請求項1至6中任一項之顯示裝置, 其中該顯示部包括顯示器件, 並且該顯示器件可以發射紅色、綠色、藍色和白色中的任意光。
  8. 如請求項7之顯示裝置, 其中在該第二功能中, 在該顯示器件為非發光工作時進行由該受光器件進行的光的檢測工作。
  9. 如請求項7或8之顯示裝置, 其中該顯示器件及該受光器件具有二極體的結構, 並且該顯示器件的陰極與該受光器件的陽極電連接。
  10. 如請求項7或8之顯示裝置, 其中該顯示器件及該受光器件具有二極體的結構, 並且該顯示器件的陰極與該受光器件的陰極電連接。
  11. 如請求項7至10中任一項之顯示裝置, 其中該顯示器件及該受光器件與多個電晶體電連接, 該多個電晶體中的一個以上在通道形成區域包含金屬氧化物, 並且該金屬氧化物包含In、Zn及M, M為Al、Ti、Ga、Ge、Sn、Y、Zr、La、Ce、Nd或Hf。
  12. 如請求項1至11中任一項之顯示裝置, 其中即使該指示物體位於不與該顯示部接觸的位置,也可以識別該指示位置。
  13. 一種電子裝置,包括: 請求項1至12中任一項之顯示裝置;以及 光感測器, 其中,根據該光感測器檢測出的光的強度而切換檢測指示物體的指示位置的工作。
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