JP2018010829A - 表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】受光素子を有する表示装置、およびその作製方法を提供する【解決手段】基板と、基板上に位置し、副画素と感知素子を有する画素と、画素上のパッシベーション膜を有する表示装置が提供される。副画素は、パッシベーション膜を通して発光を与えるように構成される第1の発光素子を有する。感知素子は、基板を通して発光を与えるように構成される第2の発光素子、および基板を通して入射される光を受容するように構成される受光素子を有する。第1の発光素子と前記第2の発光素子の各々は、画素電極と、画素電極上の発光層と、発光層上の対向電極を有し、対向電極は、第1の発光素子と前記第2の発光素子に共有されてもよい。【選択図】図7
Description
本発明の実施形態の一つは、受光素子を有する表示装置に関する。
近年、タッチパネルが搭載された表示装置が広く普及している。タッチパネルを搭載することで、キーボードや入力ボタンなどの機械的な入力装置の助力を必要とすることなく、携帯電話やパーソナルコンピュータなどの電子機器へ表示装置の画面を通して直接情報を入力することができる。タッチパネルは、動作原理の相違により、抵抗膜方式、静電容量方式、光学式などに分類される。光方式の場合、種々の波長の光を用いてセンシングを行うことができるため、画面に直接接触しなくてもセンシングが行えるだけでなく、例えば指紋や掌紋、静脈などの静的な生体情報や、脈波(血管の容積変化)などの動的な生体情報も感知、測定することができる。特許文献1や2には、光学式のタッチパネルが搭載された表示装置が開示されている。これらの表示装置では、表示を担う画素内に、発光素子や液晶素子とともに受光素子としてフォトダイオードが組み込まれている。
本発明の実施形態の課題の一つは、受光素子を有する表示装置、およびその作製方法を提供することである。あるいは、生体情報を取得する機能を有する表示装置、およびそれを低コストで作製可能な方法を提供することである。
本発明の実施形態の一つは、基板と、基板上に位置し、副画素と感知素子を有する画素と、画素上のパッシベーション膜を有する表示装置である。副画素は、パッシベーション膜を通して発光を与えるように構成される第1の発光素子を有する。感知素子は、基板を通して発光を与えるように構成される第2の発光素子、および基板を通して入射される光を受容するように構成される受光素子を有する。
本発明の実施形態の一つは、基板と、基板上に位置し、副画素と感知素子を有する画素と、画素上のパッシベーション膜を有する表示装置である。副画素は、基板を通して発光を与えるように構成される第1の発光素子を有する。感知素子は、パッシベーション膜を通して発光を与えるように構成される第2の発光素子、およびパッシベーション膜を通して入射される光を受容するように構成される受光素子を有する。
本発明の実施形態の一つは、基板と、基板上に位置し、副画素と感知素子を有する画素と、画素上のパッシベーション膜を有する表示装置である。副画素は、パッシベーション膜を通して発光を与えるように構成される第1の発光素子を有する。感知素子は、パッシベーション膜を通して発光を与えるように構成される第2の発光素子、およびパッシベーション膜を通して入射される光を受容するように構成される受光素子を有する。
以下、本発明の各実施形態について、図面等を参照しつつ説明する。但し、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。本明細書と各図において、既出の図に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。
本発明において、ある一つの膜を加工して複数の膜を形成した場合、これら複数の膜は異なる機能、役割を有することがある。しかしながら、これら複数の膜は同一の工程で同一層として形成された膜に由来し、同一の層構造、同一の材料を有する。したがって、これら複数の膜は同一層に存在しているものと定義する。
本明細書および特許請求の範囲において、ある構造体の上に他の構造体を配置する態様を表現するにあたり、単に「上に」と表記する場合、特に断りの無い限りは、ある構造体に接するように、直上に他の構造体を配置する場合と、ある構造体の上方に、さらに別の構造体を介して他の構造体を配置する場合との両方を含むものとする。
(第1実施形態)
本実施形態では、本発明の実施形態の一つである表示装置100の構造に関し、図1乃至図8を用いて説明する。
本実施形態では、本発明の実施形態の一つである表示装置100の構造に関し、図1乃至図8を用いて説明する。
[1.全体構成]
図1は表示装置100の模式的斜視図である。図1に示すように、表示装置100は基板102有しており、その上には複数の画素106と駆動回路110が備えられる。画素106と駆動回路110は、基板102とその上に設けられる対向基板104との間に封止される。詳細は後述するが、各画素106には表示素子として発光素子が備えられ、発光素子の駆動は駆動回路110によって制御される。画素106からは図示しない配線が基板102の端部へ延びており、配線は端部で露出され、端子112を形成する。端子112にはフレキシブル印刷回路(FPC)基板などのコネクタ(図示せず)が接続される。外部回路(図示せず)からコネクタおよび駆動回路110を介して画素106へ種々の信号が供給され、これにより、映像が画素106によって再現される。
図1は表示装置100の模式的斜視図である。図1に示すように、表示装置100は基板102有しており、その上には複数の画素106と駆動回路110が備えられる。画素106と駆動回路110は、基板102とその上に設けられる対向基板104との間に封止される。詳細は後述するが、各画素106には表示素子として発光素子が備えられ、発光素子の駆動は駆動回路110によって制御される。画素106からは図示しない配線が基板102の端部へ延びており、配線は端部で露出され、端子112を形成する。端子112にはフレキシブル印刷回路(FPC)基板などのコネクタ(図示せず)が接続される。外部回路(図示せず)からコネクタおよび駆動回路110を介して画素106へ種々の信号が供給され、これにより、映像が画素106によって再現される。
図1では表示装置100は複数の画素106を挟むように二つの駆動回路110を有しているが、駆動回路110は一つでもよく、また、基板102上に設けなくてもよい。例えば半導体基板を用いて作製されたICチップを駆動回路として用い、これを基板102あるいはコネクタ上に設置し、外部回路からICチップを介して各種信号を画素106へ供給してもよい。
[2.画素]
図2に表示装置100の上面拡大図を模式的に示す。図2に示すように、基板102上に複数の画素106がマトリクス状に設けられる。表示装置100は、少なくとも二種類の画素(第1の画素106_1、第2の画素106_2)を有する。
図2に表示装置100の上面拡大図を模式的に示す。図2に示すように、基板102上に複数の画素106がマトリクス状に設けられる。表示装置100は、少なくとも二種類の画素(第1の画素106_1、第2の画素106_2)を有する。
第1の画素106_1は基板102上に複数設けられ、各第1の画素106_1には、異なる色を与える複数の副画素108が設けられる。副画素108が与える色は、一つの第1の画素106_1によって白色表示が実現されるよう選択することができる。例えば図2で示すように、第1の画素106_1は、赤色、青色、緑色の三原色を与える三つの副画素108R、108B、108Gを有することができる。第1の画素106_1が四つの副画素108を有し、これらによって白色表示が実現されてもよい。この場合、四つの副画素108のうち一つは白色を与えるように構成されてもよい。このような構成を有する第1の画素106_1を複数設けることで、フルカラー表示を行うことができる。
各副画素108には、発光素子(第1の発光素子)が備えられる。各副画素108が与える色は、第1の発光素子の発光色を選択する、あるいはすべての副画素108に白色発光する第1の発光素子を設け、副画素108上に異なる光学特性を有するカラーフィルタを配置することで制御することができる。前者は塗り分け方式と呼ばれ、後者は白色−カラーフィルタ方式と呼ばれる。表示装置100にはいずれの方式を採用してもよいが、以下の説明では、塗り分け方式が採用され、各第1の画素106_1には三つの副画素108R、108B、108Gが設けられる例を用いて説明を行う。
第2の画素106_2は、基板102上に少なくとも一つ設けられる。第2の画素106_2を複数設ける場合、第1の画素106_1の数が第2の画素106_2よりも多くなるよう、表示装置100を構成してもよい。第2の画素106_2は、感知素子114をさらに有している点で第1の画素106_1と異なる。感知素子114は発光素子(第2の発光素子)と、受光素子としてフォトダイオードを有している。感知素子114の存在に起因し、感知素子114に隣接する副画素108は(図2では副画素108G)、他の副画素108(図2では副画素108R、108B)よりも発光素子の面積(発光領域の面積)が小さくてもよい。発光領域の面積に関しては後述する。以下、副画素108Gが感知素子114に隣接するとして説明を行う。
第2の画素106_2では、複数の副画素108のうちいずれか一つの第1の発光素子と、感知素子114の第2の発光素子が同じ色で発光するように構成することができる。例えば、副画素108Gが有する第1の発光素子と、感知素子114内の第2の発光素子の発光色は同じでもよい。この時、これらの発光素子は同一の層構造を有してもよい。これらの発光素子は、緑色に発光するように構成されてもよい。
後述するように、第1の画素106_1と第2の画素106_2の副画素108R、108B、108Gには、第1の発光素子に接続されるトランジスタが少なくとも一つ設けられる。そしてトランジスタのスイッチング機能、および駆動回路110から送られる信号に基づき、第1の発光素子の諧調や発光のタイミングが制御される。これにより、画素106全体の色と輝度が調整され、表示装置100上に映像が再現される。したがって、第1の画素106_1、第2の画素106_2に含まれる副画素108R、108B、108Gは映像の再現に寄与する映像用副画素である。
一方、感知素子114内のフォトダイオードは、基板102、あるいは対向基板104から入射される光を感知し、第2の発光素子は、フォトダイオードの感知に必要な光を供給する。例えばフォトダイオードは、第2の発光素子から出射した光が表示装置100外で反射して戻ってきた光を感知するように構成される。したがって感知素子114は、表示装置100の外部に存在する物体を感知し、表示装置100にタッチパネルとしての機能を付与する。
詳細は後述するが、映像用副画素(副画素108R、108G、108B)内に設けられる第1の発光素子の出射方向は、感知素子114内に設けられる第2の発光素子の出射方向と異なってもよく、同一でもよい。例えば第1の発光素子からの光が対向基板104から取り出され、第2の発光素子からの光が基板102から取り出されるよう、発光素子を構成することができる。逆に、第1の発光素子からの光が基板102から取り出され、第2の発光素子からの光が対向基板104から取り出されるよう、それぞれの発光素子を構成してもよい。
さらに、第1の発光素子の駆動は、第2の発光素子の駆動と独立していてもよく、あるいは互いに同期していてもよい。ここで同期するとは、同じタイミングで同一の電位が発光素子に与えられるという意味である。
上述したように、第1の発光素子はトランジスタによって駆動されることができる。この場合、表示装置100はアクティブマトリクス型表示装置として機能する。一方、感知素子114内に設けられる第2の発光素子はトランジスタによって駆動されてもよく、トランジスタを用いずに駆動されてもよい。後者の場合、第2の発光素子は、パッシブマトリクス型の表示装置と同様の駆動方法で動作させることができる。
[3.等価回路]
副画素108R、108G、108B、ならびに感知素子114の等価回路を図3乃至図5を用いて説明する。
副画素108R、108G、108B、ならびに感知素子114の等価回路を図3乃至図5を用いて説明する。
図3(A)は、副画素108R、108Bの等価回路の一例である。副画素108R、108Bには、走査線120、映像信号線122、電流供給線124、トランジスタ126、トランジスタ128、容量素子130、第1の発光素子132、および電源線134などが設けられる。図示しないが、副画素108R、108Bには、上記以外のトランジスタや容量素子、配線などがさらに設けられていてもよい。
走査線120はトランジスタ126のゲートと電気的に接続され、トランジスタ126のオン―オフを制御するための信号を供給する。トランジスタ126の一方の端子は映像信号線122と、他方の端子はトランジスタ128のゲートと容量素子130の一方の電極と電気的に接続される。映像信号線122には映像信号が供給され、ここから映像信号がトランジスタ126を介してトランジスタ128のゲートに与えられ、その電位は容量素子130によって一定の期間保持される。電流供給線124は容量素子130の他方の電極、トランジスタ128の一方の端子と接続され、トランジスタ128の他方の端子は第1の発光素子132の一方の電極(画素電極)と電気的に接続される。第1の発光素子132の他方の電極(対向電極)は電源線134と電気的に接続される。トランジスタ128のゲートに映像信号が与えられてトランジスタ128がオンになると、電流供給線124からトランジスタ128を介して第1の発光素子132へ電流が供給され、第1の発光素子132が発光する。
図3(B)に、副画素108Gと感知素子114の等価回路の一例を示す。副画素108Gの等価回路は副画素108R、108Bのそれと同一であるので、説明を割愛する。
感知素子114には、電流供給線140、基準信号線142、出力信号線144、リセット信号線146、ゲート信号線148、第2の発光素子154、フォトダイオード156、およびトランジスタ150、152などが設けられる。感知素子114には、さらにトランジスタや容量素子、配線などが設けられてもよい。
第2の発光素子154の一方の電極(画素電極)には電流供給線140が、他方の電極(対向電極)には電源線134が接続される。したがって、第2の発光素子154は、第1の発光素子132と電源線134を共有することができる。電流供給線140と電源線134間に与えられる電位差に基づき、第2の発光素子154が発光する。すなわち第2の発光素子154は、電流供給線140と電源線134間ではトランジスタを介さずに駆動される、いわゆるパッシブ型の発光素子である。なお、第2の発光素子154の他方の電極は、副画素108R、108G、108Bの電源線134とは異なる電源線と接続されてもよい。
フォトダイオード156の一方の電極はリセット信号線146に、他方の電極はトランジスタ150のゲートに電気的に接続される。トランジスタ150の一方の端子は基準信号線142に、他方の端子はトランジスタ152の一方の端子に電気的に接続される。トランジスタ152のゲートはゲート信号線148に、他方の端子は出力信号線144に電気的に接続される。
感知素子114は、図3(B)に示した等価回路とは異なる等価回路を有することができる。その例を図4に示す。図4においては、副画素108Gの等価回路は図3(B)のそれと同一であり、フォトダイオード156やトランジスタ150、152、ならびにこれらに接続される基準信号線142、出力信号線144、リセット信号線146、ゲート信号線148などの接続関係も同一であるので、説明を割愛する。図3(B)の等価回路同様、副画素108Gには図示したトランジスタ126や容量素子130以外のトランジスタや容量素子、配線を含むことができる。
図4に示した等価回路は、第2の発光素子154がトランジスタを介して駆動される点で図3(B)に示したそれと異なる。したがって、第2の発光素子154は、いわゆるアクティブ型の発光素子である。
具体的には、感知素子114は、走査線160、信号線162、トランジスタ164、166、容量素子168、および第2の発光素子154を有している。走査線160はトランジスタ164のゲートに電気的に接続され、トランジスタ164のオン―オフを制御するための信号を供給する。トランジスタ164の一方の端子は信号線162と、他方の端子はトランジスタ166のゲートと容量素子168の一方の電極と電気的に接続される。信号線162には第2の発光素子154を制御するための信号が供給され、この信号がトランジスタ164を介してトランジスタ166のゲートに与えられ、その電位は容量素子168によって一定の期間保持される。電流供給線124は容量素子168の他方の電極、トランジスタ166の一方の端子と接続され、トランジスタ166の他方の端子は第2の発光素子154の一方の電極(画素電極)と電気的に接続される。第2の発光素子154の他方の電極(対向電極)は電源線134と電気的に接続される。したがって、電流供給線124と電源線134は、副画素108Gと感知素子114に共有される。ただし、副画素108Gと感知素子114はそれぞれ独立して電流供給線を有してもよい。トランジスタ166のゲートに信号が与えられてトランジスタ166がオンになると、電流供給線124からトランジスタ166を介して第2の発光素子154へ電流が供給され、第2の発光素子154が発光する。
上述したように、第2の発光素子の駆動は、第1の発光素子の駆動と同期していてもよい。この場合の等価回路を図5に示す。図5に示す等価回路は、第1の発光素子132と第2の発光素子154が、トランジスタ128と電源線134の間に並列に接続されている点で、図3(B)の等価回路と異なる。具体的には、第2の発光素子154の一方の電極はトランジスタ128の他方の電極に接続される。この構成により、第1の発光素子132の画素電極と第2の発光素子154の画素電極が電気的に接続され、これらの素子は同じタイミングで発光することができる。
[4.フォトダイオードの動作]
図6を用い、図3(B)に示した等価回路を有する感知素子114のフォトダイオード156の動作を説明する。
図6を用い、図3(B)に示した等価回路を有する感知素子114のフォトダイオード156の動作を説明する。
まず、出力信号線144の電位をH(High)にしてプレチャージが予め完了した状態で、時刻Aにおいてリセット信号線146の電位をH(High)に設定し、フォトダイオード156に順方向のバイアスを印加する。これによりフォトダイオード156が導通し、トランジスタ150のゲート電位がHとなる。
次に時刻Bにおいて、リセット信号線146の電位をL(Low)へ変更し、累積期間をスタートさせる。累積期間では、フォトダイオード156のオフ電流に起因し、トランジスタ150のゲート電位は下降を始める。フォトダイオード156は受光することでオフ電流が増大するため、受光量が増大するほどトランジスタ150のゲート電位降下が速くなる。
次に時刻Cにおいて、ゲート信号線148の電位をHへ変更する。これにより、選択期間を開始させる。この変更によってトランジスタ152がオン状態となり、基準信号線142と出力信号線144がトランジスタ150、152を介して導通し、これに伴い、出力信号線144の電位が低下し始める。この電位降下の速さは、トランジスタ150の端子間の電流(ソース―ドレイン電流)によって決まり、これはトランジスタ150のゲート電圧によって決まる。すなわち、この電位降下の速さは、フォトダイオード156が受容する光の量で決まる。
時刻Dにおいて、ゲート信号線148の電位をLに変更する。これにより、トランジスタ152のゲートは浮遊状態となり、出力信号線144の電位が一定となる。この時の出力信号線144の電位はフォトダイオード156が受容する光の量で決まる。したがって、出力信号線144の電位を測定することにより、フォトダイオード156が受容した光の量を見積もることができる。
[5.断面構造]
図7に、表示装置100の断面構造を模式的に示す。図7には副画素108G、108Bの一部、感知素子114が示されている。
図7に、表示装置100の断面構造を模式的に示す。図7には副画素108G、108Bの一部、感知素子114が示されている。
表示装置100は、基板102上にトランジスタ128、およびフォトダイオード156を有している。任意の構成として、アンダーコート180を基板102とトランジスタ128、フォトダイオード156の間に設けてもよい。アンダーコート180は基板102から金属イオンなどの不純物が拡散することを防ぎ、トランジスタ128やフォトダイオード156が汚染されることを防止する機能を有する。
トランジスタ128は、半導体膜182、ゲート絶縁膜184、ゲート186、および端子192、194を有する。図7に示したトランジスタ128はトップゲート型のトランジスタであるが、トランジスタ128の構造に限定はない。例えばトランジスタ128はボトムゲート型でもよく、端子192、194と半導体膜182の上下関係にも限定はない。
表示装置100は、任意の構成として、層間膜188を含むことができる。層間膜188はトランジスタ126、128、150、152やフォトダイオード156に対する保護膜としての機能を有する。図7に示すように、トランジスタ128やフォトダイオード156を覆うように第1の平坦化膜190が設けられており、これにより、トランジスタ128やフォトダイオード156に起因する凹凸を吸収し、平坦な上面を与えることができる。端子192、194は第1の平坦化膜190上に設けられ、第1の平坦化膜190や層間膜188、ゲート絶縁膜184に設けられる開口部において半導体膜182と電気的に接続される。
フォトダイオード156は、半導体膜200と一対の電極202と204を有している。半導体膜200はp型半導体膜200p、n型半導体膜200n、およびこれらに挟まれるi型半導体膜200iを有している。p型半導体膜200pにはホウ素イオンなどのp型の導電性を付与できる不純物が含まれている。n型半導体膜200nにはリンやヒ素のイオンなどのn型の導電性を付与できる不純物が含まれている。i型半導体膜200iには、上述した不純物が含まれていない、あるいはその濃度がp型半導体膜200pやn型半導体膜200nよりも低い。i型半導体膜200iは、p型半導体膜200pよりも低い濃度でp型の導電性を付与できる不純物が含まれていてもよい。フォトダイオード156は、i型半導体膜200iで光を受容し、上述した駆動方法に従い、受光量が見積もられる。
図7では、i型半導体膜200iがp型半導体膜200pとn型半導体膜200nの上に、これらの一部を覆うように設けられているが、i型半導体膜200i、p型半導体膜200p、n型半導体膜200nは同一層内に存在してもよい。この場合、i型半導体膜200i、p型半導体膜200p、n型半導体膜200nの上面は同一平面となる。あるいは、i型半導体膜200i、p型半導体膜200p、n型半導体膜200nが互いに積層してもよい。これらの半導体膜が積層された構造は第9実施形態で述べる。
第1の平坦化膜190は半導体膜200を覆う。電極202、204は第1の平坦化膜190上に設けられ、第1の平坦化膜190や層間膜188、ゲート絶縁膜184に設けられる開口部においてそれぞれp型半導体膜200p、n型半導体膜200nと電気的に接続される。任意の構成として、表示装置100には、フォトダイオード156の上に、i型半導体膜200iと重なるように、遮光膜206を設けることができる。これにより、対向基板104側から入射される光を遮蔽することができる。遮光膜206は電気的にフローティングでもよい。
図7に示すように、第1の平坦化膜190上には、電流供給線140を設けることができる。この場合、電流供給線140と遮光膜206は同一の層内に存在することができる。電流供給線140は層間膜188と第1の平坦化膜190の間、あるいは後述する第2の平坦化膜196上に設けることも可能である。
表示装置100は、端子192、194、電流供給線140、電極202、204、遮光膜206上に第2の平坦化膜196を有してもよい。第2の平坦化膜196は、これより下に設けられる種々の素子に起因する凹凸を吸収し、平坦な上面を与える機能を有する。
第1の発光素子132と第2の発光素子154の画素電極210、230が第2の平坦化膜196上に設けられる。これらは第2の平坦化膜196に設けられる開口部においてそれぞれ端子194、電流供給線140と電気的に接続される。これにより、画素電極210がトランジスタ128と電気的に接続される。
ここで副画素108Gの画素電極210は、可視光を反射する反射電極として機能するように構成することができる。これにより、第1の発光素子132内の発光層216で得られる光は画素電極210において反射し、図中矢印234で示すように、対向電極220および対向基板104を通して取り出すことができる。一方、第2の発光素子154の画素電極230は可視光を透過する光透過電極として機能するよう構成することができる。これにより、第2の発光素子154内の発光層216で得られる光は画素電極230を透過し、図中矢印236で示したように、基板102を通して取り出すことができる。すなわち、副画素108Gと感知素子114では、光の射出方向を互いに逆にすることが可能である。
図7では、画素電極210、230はそれぞれ単層構造を有するように描かれているが、これらは複数の層から形成されていてもよい。例えば図8(A)に示すように、画素電極210は、可視光を反射可能な第1の層210_1と、可視光を透過可能な第2の層210_2を第1の層210_1の上に有していてもよい。第1の層210_1は例えばチタンやアルミニウム、銀、マグネシウムなどの金属、あるいはこれらを含む合金を含有することができ、高い光反射性を画素電極210に付与するのみならず、端子194と画素電極210との電気的接触の劣化を防ぐことが可能である。第1の層210_1は、上記金属の積層構造を有してもよく、例えばチタンとアルミニウムの積層構造を含むことができる。一方、第2の層210_2は、インジウム―スズ酸化物(ITO)やインジウム―亜鉛酸化物(IZO)などの可視光を透過可能な導電性酸化物を含むことができる。導電性酸化物を用いることで、画素電極210上に設けられるEL層212へのキャリア注入障壁を低減することができる。
一方、第2の発光素子154では、画素電極230は導電性酸化物を用いて形成することができる。あるいは、銀やマグネシウム、アルミニウム、白金、パラジウム、金、ニッケルイリジウム、クロムなどの金属やこれらの合金を含む膜を、可視光が透過できる厚さ(2nmから30nm、あるいは3nmから20nm)で形成し、画素電極230を構成してもよい。あるいは図8(B)に示すように、第2の平坦化膜196の開口部を覆うように金属を含む第1の層230_1を設け、それと電気的に接続されるように、かつ第2の平坦化膜196と接するように、導電性酸化物を含む第2の層230_2を設けてもよい。第1の層230_1は、画素電極210の第1の層210_1と同様の構成を有してもよい。これにより、電流供給線140と画素電極230との電気的接触の劣化を防ぐこと、およびEL層212へのキャリア注入障壁の低減が可能である。
画素電極210、230、および第2の平坦化膜196上には隔壁198が設けられる(図7)。隔壁198は画素電極210、230の端部を覆うことで、これらに起因する凹凸を吸収することができる。隔壁198は絶縁膜であり、その開口部において画素電極210や230が露出する。
画素電極210、230、および隔壁198を覆うように、EL層212が設けられ、EL212上にはさらに、対向電極220が設けられる。EL層212は複数の層から構成されることができ、例えばキャリア注入層、キャリア輸送層、発光層、キャリア阻止層、励起子阻止層などを適宜選択して組み合わせることができる。図7では、第1の発光素子132と第2の発光素子154において、代表的な層としてキャリア注入/輸送層214、発光層216、キャリア注入/輸送層218が順次積層された構造が示されている。
画素電極210、230、および対向電極220からEL層212へキャリアが注入され、発光層216においてキャリアの再結合が生じ発光に至る。したがって、発光はEL層212が画素電極210、230、および対向電極220の両者と接する領域で生じる。すなわち、第1の発光素子132の発光領域は画素電極210が隔壁198から露出した領域である。同様に、第2の発光素子154の発光領域は画素電極230が隔壁198から露出した領域である。上述したように、感知素子114に隣接する副画素(図7では副画素108G)の発光領域は、感知素子114の発光領域よりも大きくすることができる。
図7に示したように、互いに隣接する副画素108(図7では副画素108Gと108B)では、互いに異なる発光層216、217を有することができる。これにより、隣接する副画素108間で異なる発光色を得ることができる。一方、副画素108Gの第1の発光素子132と感知素子114の第2の発光素子154は、同一の構造を有してもよい。第1の発光素子132と第2の発光素子154の構造が互いに異なる場合でも、図7に示すように、たとえば一つの発光層216を共有することができる。この場合、発光層216は、副画素108Gから隔壁198上を経由して感知素子114にわたって形成される。第1の発光素子132と第2の発光素子154が同一の発光層216を有する場合、同一の発光色を得ることができる。
対向電極220は、第1の発光素子132と第2の発光素子154に共有されるように形成することができる。対向電極220には、導電性酸化物を含む膜、あるいは画素電極210や230で使用可能な金属を含み、かつ可視光が透過できる厚さを有する膜を用いることができる。第2の発光素子154からの発光を選択的に基板102を通して取り出すため、反射電極232をEL層212と対向電極220との間、あるいは対向電極220の上に設けてもよい。反射電極232は、アルミニウムや銀などの金属を含むことができる。
表示装置100は、任意の構成として、対向電極220の上にパッシベーション膜240を有することができる。パッシベーション膜240は外部から水や酸素などの不純物が第1の発光素子132や第2の発光素子154へ浸入することを防ぐ機能を有する。図7に示すように、パッシベーション膜240は例えば第1の層242、第2の層244、第3の層246を含む多層膜として形成することができる。第1の層242と第3の層246はケイ素を含む無機化合物を含有することができる。一方、第2の層244はエポキシ樹脂やアクリル樹脂などの有機化合物を含むことができる。
表示装置100にはさらに、第1の発光素子132、第2の発光素子154上に、接着層250を介して対向基板104が設けられる。対向基板104は、基板102と同様の材料を含むことができる。
上述したように、副画素108Gや108Bから出射される光は対向基板104を通して取り出されるのに対し、感知素子114から出射される光は基板102を通して取り出される。前者の発光は映像の提供に寄与する。後者の光は、表示装置100外の物体238と反射して表示装置100へ戻るとき、フォトダイオード156のi型半導体膜200iへ入射される。また上述したように、表示装置100のフォトダイオード156は、受容した光の量を見積もることができる。このため、表示装置100は、一方の面で映像を再現できるとともに、他方の面で外部の物体238の存在やその動きを感知することができ、タッチパネルが搭載された表示装置として機能することができる。
フォトダイオード156による物体の感知は光で行われるため、表示装置100と物体238の物理的な接触の有無にかかわらず、物体238を感知することができる。このため、例えば表示装置100の基板102を皮膚などに近づける、あるいは接触させることにより、生体情報を取り込むこともできる。例えば個々の生体が有する指紋や掌紋、静脈などに関する情報を取得することができるため、生体認証デバイスとして表示装置100を利用することができる。特に基板102や対向基板104を可撓性を有する基板を用いて表示装置100を作製した場合、表示装置100をウェアラブルデバイスとして利用することができ、生体が有する種々の動的な情報(例えば脈波など)を随時モニターすることができる。例えばウェアラブルデバイスとして表示装置100を腕などに装着すれば、表示装置100の一方の面を画像を表示する腕時計として機能させると同時に、他方の面を脈波などの生体情報を取得するためのデバイスとして機能させることができる。この場合、第2の発光素子154から出射される光が生体中の血管に吸収され、血管の容積変化に伴う吸収量の変化がフォトダイオード156によって測定される。
さらに本実施形態で示した表示装置100では、後述するように、副画素108R、108B、108Gと、感知素子114を一連の工程で作製することができる。例えば図7に例示した表示装置100では、第1の発光素子132を制御するトランジスタ128と、感知素子114に設けられるフォトダイオード156を一連の工程を通じて作製することができる。また、第1の発光素子132と第2の発光素子154も同時に形成することができる。したがって、部品数が大幅に削減され、かつ、映像を再現する機能と生体情報を取得する機能を併せ持つ表示装置を低コストで製造することが可能となる。
(第2実施形態)
本実施形態では、表示装置100の作製方法を、図9乃至図18を用いて説明する。本実施形態では、表示装置100は可撓性を有する表示装置として記述する。図9乃至図18は図7に対応する、表示装置100の断面模式図である。第1実施形態と同様の構成に関しては、説明を割愛することがある。
本実施形態では、表示装置100の作製方法を、図9乃至図18を用いて説明する。本実施形態では、表示装置100は可撓性を有する表示装置として記述する。図9乃至図18は図7に対応する、表示装置100の断面模式図である。第1実施形態と同様の構成に関しては、説明を割愛することがある。
[1.トランジスタ、フォトダイオード]
図9(A)に示すように、支持基板170上にベースフィルム172を形成する。支持基板170は、トランジスタ126や128、フォトダイオード156、第1の発光素子132、第2の発光素子154などの素子を支持する。したがって、これらの素子の形成のためのプロセス温度に対する耐熱性やプロセス中で使用する薬品に対して化学的安定性があればよい。具体的には、支持基板170はガラスや石英、あるいはセラミックや金属を含むことができる。支持基板170は必ずしも可撓性を有する必要はなく、実質的に湾曲しない程度の硬さを有していてもよい。表示装置100に可撓性を付与しない場合には、支持基板170は基板102として機能するため、可視光を透過できるガラスや石英を含むことが好ましい。
図9(A)に示すように、支持基板170上にベースフィルム172を形成する。支持基板170は、トランジスタ126や128、フォトダイオード156、第1の発光素子132、第2の発光素子154などの素子を支持する。したがって、これらの素子の形成のためのプロセス温度に対する耐熱性やプロセス中で使用する薬品に対して化学的安定性があればよい。具体的には、支持基板170はガラスや石英、あるいはセラミックや金属を含むことができる。支持基板170は必ずしも可撓性を有する必要はなく、実質的に湾曲しない程度の硬さを有していてもよい。表示装置100に可撓性を付与しない場合には、支持基板170は基板102として機能するため、可視光を透過できるガラスや石英を含むことが好ましい。
ベースフィルム172は可撓性を有する基板として機能し、例えばポリイミドやポリアミド、ポリカーボナートなどを用い、インクジェット法、スピンコート法、ディップコーティング法などの湿式成膜法、あるいはラミネート法などを適用して作製することができる。
次に図9(A)に示すように、ベースフィルム172上にアンダーコート180を形成する。アンダーコート180は支持基板170やベースフィルム172からアルカリ金属などの不純物がトランジスタ126、128、150、152やフォトダイオード156などへ拡散することを防ぐ機能を有する膜であり、窒化ケイ素や酸化ケイ素、窒化酸化ケイ素、酸化窒化ケイ素などの無機絶縁体を含むことができる。アンダーコート180は化学気相成長法(CVD法)やスパッタリング法などを適用して単層、あるいは積層構造を有するように形成することができる。ベースフィルム172中の不純物濃度が低い場合、アンダーコート180は設けない、あるいはベースフィルム172の一部だけを覆うように形成してもよい。
次に半導体膜182、200を形成する(図9(B))。前者はトランジスタ128の活性層を構成し、後者はフォトダイオード156に含まれる。この段階では、フォトダイオード156に含まれる半導体膜200のうち、p型半導体膜200pとn型半導体膜200nを与える半導体膜200を形成する。半導体膜182、200は例えばケイ素などの14族元素を含むことができる。半導体膜182、200は酸化物半導体を含んでもよいが、可視光に対する吸収性を考慮すると、半導体膜200は14族元素を含むことが好ましい。酸化物半導体としては、インジウムやガリウムなどの第13族元素を含むことができ、例えばインジウムとガリウムの混合酸化物(IGO)が挙げられる。酸化物半導体はさらに12族元素を含んでもよく、一例としてインジウム、ガリウム、および亜鉛を含む混合酸化物(IGZO)が挙げられる。半導体膜182、200の結晶性に限定はなく、単結晶、多結晶、微結晶、あるいはアモルファスでもよい。半導体膜182、200内でこれらのモルフォロジーが混在していてもよい。
半導体膜182、200がケイ素を含む場合、半導体膜182、200は、シランガスなどを原料として用い、CVD法によって形成すればよい。得られるアモルファスシリコンに対して加熱処理、あるいはレーザなどの光を照射することで結晶化を行ってもよい。半導体膜182、200が酸化物半導体を含む場合、半導体膜182、200はスパッタリング法などを利用して形成することができる。
次に半導体膜182、および半導体膜200の一方を覆うようにレジストマスク174を形成する。その後ホウ素イオンなどのp型の導電性を付与する不純物を、イオン注入法やドーピング法を用いて半導体膜200に添加し、p型半導体膜200pを形成する(図9(C))。
引き続き、レジストマスク174を除去し、半導体膜182とp型半導体膜200pを覆うレジストマスク176を形成する(図10(A))。露出した半導体膜200に対し、リンやヒ素のイオンなど、n型の導電性を付与する不純物を添加し、n型半導体膜200nを形成する(図10(B))。
レジストマスク176を除去した後、CVD法やスパッタリング法などを用い、p型半導体膜200pとn型半導体膜200nの一部を覆うようにi型半導体膜200iを形成する(図10(B))。引き続き、半導体膜182、200を覆うゲート絶縁膜184を形成する。ゲート絶縁膜184は単層構造、積層構造のいずれの構造を有していてもよく、アンダーコート180と同様の手法で形成することができる。
次に、図10(C)に示すように、スパッタリング法やCVD法を用いてゲート絶縁膜184上にゲート186を形成する。ゲート186はチタンやアルミニウム、銅、モリブデン、タングステン、タンタルなどの金属やその合金などを用い、単層、あるいは積層構造を有するように形成することができる。例えばチタンやタングステン、モリブデンなどの比較的高い融点を有する金属でアルミニウムや銅などの導電性の高い金属を挟持する構造を採用することができる。副画素108が図3(A)、(B)で示した等価回路を有する場合、ゲート186は映像信号線122や電流供給線124と同時に形成することが可能である。したがって、ゲート186は映像信号線122や電流供給線124と同一の層に存在することができる。図示しないが、ゲート186をマスクとして用い、半導体膜182に対しドーピングを行い、ソース領域やドレイン領域を形成してもよい。
次にゲート186上に層間膜188、および第1の平坦化膜190を形成する(図11(A))。層間膜188は単層構造、積層構造のいずれの構造を有していてもよく、アンダーコート180と同様の手法で形成することができる。第1の平坦化膜190は有機絶縁体で形成することができる。有機絶縁体としてエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボナート、ポリシロキサンなどの高分子材料が挙げられ、上述した湿式成膜法などによって形成することができる。
次に、層間膜188と第1の平坦化膜190、およびゲート絶縁膜184に対してエッチングを行い、半導体膜182、200を露出する開口部を形成する(図11(B))。開口部は、例えばフッ素含有炭化水素を含むガス中でプラズマエッチングを行うことで形成することができる。その後、スパッタリング法やCVD法を用い、開口部を覆うように金属膜を形成し、引き続いてエッチングによって金属膜を加工することにより、第1の平坦化膜190上に、トランジスタ128の端子192、194、フォトダイオード156の電極202、204を形成する。金属膜は、ゲート186と同様の構造を有することができる。この時、遮光膜206や電流供給線140も同時に形成してもよい(図12(A))。
以上のプロセスにより、トランジスタ128、フォトダイオード156が形成される。上述したように、トランジスタ128とフォトダイオード156は、一連の工程により形成することができる。
[2.発光素子]
引き続き、第2の平坦化膜196を端子192、194や電極202、204上に形成する(図12(A))。第2の平坦化膜196は、第1の平坦化膜190と同様の手法によって形成することができる。
引き続き、第2の平坦化膜196を端子192、194や電極202、204上に形成する(図12(A))。第2の平坦化膜196は、第1の平坦化膜190と同様の手法によって形成することができる。
この後、第2の平坦化膜196に対してエッチングを行い、端子194、ならびに電流供給線140を露出する(図12(B))。エッチングは、第1の平坦化膜190に対するエッチングと同様の方法で行えばよい。
引き続き、第1の発光素子132、ならびに第2の発光素子154の画素電極210、230を、それぞれ端子194、電流供給線140と接続されるように形成する(図13(A))。画素電極210、230が図8(A)、(B)で示すような二層構造になっている場合、第1の層210_1、230_1を銀やアルミニウム、マグネシウム、チタン、あるいはこれらの合金を用いてCVD法やスパッタリング法、蒸着法などによって形成し、引き続きITOやIZOをスパッタリングすることによって第2の層210_2、230_2を形成すればよい。
次に、画素電極210、230の端部を覆うように、隔壁198を形成する(図13(A))。隔壁198により、隣接する第1の発光素子132の画素電極210同士、あるいは画素電極210と第2の発光素子154の画素電極230を互いに電気的に絶縁することができる。隔壁198はエポキシ樹脂やアクリル樹脂などを用い、湿式成膜法で形成することができる。
次に第1の発光素子132、第2の発光素子154のEL層212、および対向電極220を形成する。ここでは、キャリア注入/輸送層214を副画素108G、108Bの第1の発光素子132と感知素子114の第2の発光素子154に共有されるように、画素電極210、230および隔壁198の上に形成する(図13(B))。キャリア注入/輸送層214としては、ホール注入性、輸送性の高い材料を用いることができる。キャリア注入/輸送層214は、単層構造、あるいは積層の構造を有することができる。キャリア注入/輸送層214は、湿式法、あるいは蒸着法などを用いて形成すればよい。
その後、副画素108Gの画素電極210と第2の発光素子154の画素電極230、および副画素108Gと第2の発光素子154の間の領域に存在する隔壁198と重なるように、発光層216をキャリア注入/輸送層214上に形成する(図14(A))。これにより、副画素108Gの第1の発光素子132と第2の発光素子154は同一の発光層216を共有し、同一の色で発光することができる。発光色は、たとえば緑色である。
一方、副画素108Bでは、発光層216とは異なる材料を含む発光層217をキャリア注入/輸送層214上に形成することができる(図14(A))。これにより、副画素108G、108Bは互いに異なる色を与えることができる。副画素108Bが与える光の色は、例えば青色である。このように、隣接する副画素108B、108Bで異なる色を与えるようにするには、メタルマスクを用いて一方の副画素108を遮蔽しながら、各発光層216、217を蒸着によって形成すればよい。あるいはインクジェット法を用い、目的とする副画素108に発光層216、217に含まれる材料の溶液、あるいは懸濁液ををそれぞれ吐出すればよい。
その後、発光層216、217の上に、湿式法、あるいは蒸着法を用いてキャリア注入/輸送層218を形成する(図14(B))。キャリア注入/輸送層218は、電子注入性、輸送性の高い材料を含むことができ、単層構造、あるいは積層の構造を有することができる。図14(B)に示すように、キャリア注入/輸送層218も副画素108B、108Gの第1の発光素子132、第2の発光素子154に共有されてもよい。
引き続き、対向電極220を形成する(図14(B))。対向電極220は可視光に対して透過性を有し、例えばITOやIZOなどの透明性を有する導電性酸化物を含むことができる。この場合、対向電極220はスパッタリング法によって形成することができる。あるいは対向電極220は、アルミニウムや銀、マグネシウム、白金、パラジウム、金、ニッケル、イリジウム、クロムなどの金属を可視光を透過する程度の厚さで、蒸着することにより形成してもよい。これにより、第1の発光素子132で得られる発光を、対向電極220を通して取り出すことができる。
一方、第2の発光素子154は、画素電極230を通して発光が取り出されるように構成されるため、反射電極232を対向電極220上に形成する(図15(A))。反射電極232は可視光に対する反射性が高い金属を用いることができ、金属として、例えばアルミニウムや銀などが挙げられる。図15(A)に示すように、反射電極232と対向電極220は互いに物理的に、電気的に接することが可能であるが、反射電極232と対向電極220の間に、他の導電膜などを設けてもよい。なお、図示しないが、反射電極232が対向電極220によって覆われるように、反射電極232を対向電極220よりも先に形成してもよい。
以上の工程により、第1の発光素子132、第2の発光素子154が同一のプロセスによって形成される。
[3.パッシベーション膜]
この後、パッシベーション膜240を形成してもよい。例えば図15(B)に示すように、まず第1の層242を対向電極220、および反射電極232上に形成する。第1の層242は、例えば窒化ケイ素や酸化ケイ素、窒化酸化ケイ素、酸化窒化ケイ素などの無機材料を含むことができ、アンダーコート180と同様の手法で形成することができる。
この後、パッシベーション膜240を形成してもよい。例えば図15(B)に示すように、まず第1の層242を対向電極220、および反射電極232上に形成する。第1の層242は、例えば窒化ケイ素や酸化ケイ素、窒化酸化ケイ素、酸化窒化ケイ素などの無機材料を含むことができ、アンダーコート180と同様の手法で形成することができる。
引き続き第2の層244を形成する。第2の層244は、アクリル樹脂やエポキシ樹脂、ポリシロキサン、ポリイミド、ポリエステルなどを含む有機樹脂を含むことができる。また、図15(B)に示すように、隔壁198に起因する凹凸を吸収するよう、また、平坦な面を与えるような厚さで第2の層244を形成してもよい。第2の層は湿式成膜法によって形成することもできるが、上記高分子材料の原料となるオリゴマーを減圧下で霧状あるいはガス状にし、これを第1の層242に吹き付けて、その後オリゴマーを重合することによって形成してもよい。
その後、第3の層246を形成する(図15(B))。第3の層246は、第1の層242と同様の構造を有し、同様の方法で形成することができる。パッシベーション膜240を形成することで、不純物が表示装置100内へ侵入することを防ぎ、第1の発光素子132、第2の発光素子154の信頼性を向上させることができる。
以上の工程により、パッシベーション膜240が形成される。
[4.剥離工程]
次に剥離工程を行い、支持基板170をベースフィルム172から剥離し、可撓性を表示装置100に付与する。具体的には、図16に示すように、パッシベーション膜240上に接着層250を介して対向基板104を接着する。このとき、ポリイミドやポリエステル、ポリシロキサンなどの高分子材料を含む可撓性を有する基板を対向基板104として用いる。表示装置100に可撓性を付与しない場合、対向基板104としてガラス基板や石英基板を用設けることで表示装置100が得られる。対向基板104にタッチパネルの機能を持たせてもよい。また、対向基板104を設けない構造にしてもよい。対向基板104を設けない構造の場合、パッシベーション膜240上に円偏光板や樹脂で形成された保護フィルムを設けてもよい。
次に剥離工程を行い、支持基板170をベースフィルム172から剥離し、可撓性を表示装置100に付与する。具体的には、図16に示すように、パッシベーション膜240上に接着層250を介して対向基板104を接着する。このとき、ポリイミドやポリエステル、ポリシロキサンなどの高分子材料を含む可撓性を有する基板を対向基板104として用いる。表示装置100に可撓性を付与しない場合、対向基板104としてガラス基板や石英基板を用設けることで表示装置100が得られる。対向基板104にタッチパネルの機能を持たせてもよい。また、対向基板104を設けない構造にしてもよい。対向基板104を設けない構造の場合、パッシベーション膜240上に円偏光板や樹脂で形成された保護フィルムを設けてもよい。
対向基板104を設けた後、支持基板170をベースフィルム172から剥離する。具体的には、例えば支持基板170側からレーザなどの光を照射し、支持基板170とベースフィルム172間の接着性を低下させる(図16)。必要であれば、フォトダイオード156を遮光しながら光照射を行ってもよい。その後物理的な力を用い、接着力が低下した支持基板170―ベースフィルム172間の界面で支持基板170をベースフィルム172から剥離する(図17)。ベースフィルム172と対向基板104の可撓性に起因し、得られる表示装置100も可撓性を有することができ、フレキシブルな表示装置100が得られる。なお、必要に応じ、ベースフィルム172の下に別途第2の基板252を接着し、表示装置100を補強してもよい(図18)。第2の基板252は可撓性を有する樹脂基板であり、例えばポリイミドやポリアミド、ポリカーボナートによって形成される。対向基板104はタッチパネルの機能を持たせてもよい。
以上のプロセスにより、可撓性の表示装置100を作製することができる。表示装置100の可撓性により、表示装置100をはウェアラブルデバイスとして使用することができる。
(第3実施形態)
本実施形態では、第1、第2実施形態とは異なる構造を有する表示装置300に関し、図19を用いて説明する。第1、第2実施形態と同一の構成に関しては説明を割愛することがある。
本実施形態では、第1、第2実施形態とは異なる構造を有する表示装置300に関し、図19を用いて説明する。第1、第2実施形態と同一の構成に関しては説明を割愛することがある。
図19に示す表示装置300は、対向電極220が第1の発光素子132と第2の発光素子154に共有されていないこと、および、反射電極232が感知素子114においてEL層212と直接接している点で表示装置100と異なる。したがって、対向電極220は第2の発光素子154の発光領域において画素電極230と重ならない。また、対向電極220と反射電極232の間において、パッシベーション膜240の第1の層242がEL層212と接してもよい。図示していないが、対向電極220と反射電極232は電気的に接続されており、同一の電位が印加されるように構成されもよい。
表示装置100では、EL層212と反射電極232間に透光性の画素電極230が含まれる。このため第2の発光素子154では、発光層216から出射され、反射電極232で反射して取り出される光の光路長が、第1の発光素子132の発光層216から出射され、画素電極230で反射して取り出される光の光路長よりも大きくなる。この差は特に、第1の発光素子132において反射面がEL層212と画素電極210との界面になる場合に顕著となる。このため、第1の発光素子132と第2の発光素子154において光の干渉効果に差が生じ、発光色に大きな相違をもたらすことがある。
これに対して表示装置300では、第2の発光素子154の光路長を第1の発光素子132の光路長とほぼ同一となるように調整することができるため、同一、あるいはほぼ同一の発光色で第1の発光素子132と第2の発光素子154を発光させることができる。
(第4実施形態)
本実施形態では、第1乃至第3実施形態とは異なる構造を有する表示装置310に関し、図20を用いて説明する。第1乃至第3実施形態と同一の構成に関しては説明を割愛することがある。
本実施形態では、第1乃至第3実施形態とは異なる構造を有する表示装置310に関し、図20を用いて説明する。第1乃至第3実施形態と同一の構成に関しては説明を割愛することがある。
表示装置310が表示装置100、300と異なる点は、反射電極232が第2の発光素子154に設けられない点、および、第2の発光素子154から射出される光を基板102側へ反射させる反射膜260が第2の発光素子154の上に、第2の発光素子154から離れて設けられている点である。これにより、矢印236で示すように、第2の発光素子154の発光層216から出射した光は、対向電極220を通過したのちに反射膜260によって反射し、その後第2の発光素子154を通過し、基板102を通して取り出される。図20に示すように、反射膜260は対向基板104と接するように設けてもよく、あるいはパッシベーション膜240の第3の層246と接するように設けてもよい。したがって、反射膜260は対向電極220から電気的に独立していてもよい。反射膜260を対向基板104と接するように設ける場合には、反射膜260はスクリーン印刷で形成することも可能である。
表示装置310では、反射電極232を蒸着で形成する場合のメタルマスクの精密なアライメントが不要であるため、より簡便に低コストで表示装置を製造することが可能である。
(第5実施形態)
本実施形態では、第1乃至第4実施形態とは異なる構造を有する表示装置320に関し、図21を用いて説明する。第1乃至第4実施形態と同一の構成に関しては説明を割愛することがある。
本実施形態では、第1乃至第4実施形態とは異なる構造を有する表示装置320に関し、図21を用いて説明する。第1乃至第4実施形態と同一の構成に関しては説明を割愛することがある。
表示装置320は、第2の発光素子154がトランジスタ166によって駆動されている点が表示装置100と異なる。したがって表示装置320では、第2の発光素子154を用いても高精細な画像を再現することができる。
(第6実施形態)
本実施形態では、第1乃至第5実施形態とは異なる構造を有する表示装置330に関し、図22を用いて説明する。第1乃至第5実施形態と同一の構成に関しては説明を割愛することがある。
本実施形態では、第1乃至第5実施形態とは異なる構造を有する表示装置330に関し、図22を用いて説明する。第1乃至第5実施形態と同一の構成に関しては説明を割愛することがある。
図22に示す表示装置330は、第2の発光素子154からの発光が、基板102からのみだけでなく、対向基板104からも取り出される点で、対向基板104を設けない構造ではパッシベーション膜240の側からも取出される点で、表示装置320と異なる。したがって、表示装置320の反射電極232や遮光膜206は設置する必要がない。このため、矢印235で示すように、第2の発光素子154から対向基板104を通して出射した光が外部の物体238で反射した光をフォトダイオード156によって感知することができる。したがって、基板102側のみならず、対向基板104側にもタッチパネルとしての機能を付与することができ、ウェアラブルデバイスとしての用途を拡大することが可能である。なお、矢印235で示す光と矢印236で示す光との両方を第2の発光素子154から取り出す構造でもよいし、矢印235で示す光のみを第2の発光素子154から取り出す構造でもよい。
(第7実施形態)
本実施形態では、第1乃至第6実施形態とは異なる構造を有する表示装置340に関し、図23を用いて説明する。第1乃至第6実施形態と同一の構成に関しては説明を割愛することがある。
本実施形態では、第1乃至第6実施形態とは異なる構造を有する表示装置340に関し、図23を用いて説明する。第1乃至第6実施形態と同一の構成に関しては説明を割愛することがある。
表示装置340は、第1の発光素子132と第2の発光素子154が同期して発光する点で、表示装置100、300、310、320、330と異なる。具体的には、第2の発光素子154の画素電極230はトランジスタ128の端子194と電気的に接続され、画素電極210と同じタイミングで、同じ電圧が印加される。したがって、基板102側の表示を対向基板104側で容易に確認することができる。
(第8実施形態)
本実施形態では、第1乃至第7実施形態とは異なる構造を有する表示装置350に関し、図24を用いて説明する。第1乃至第7実施形態と同一の構成に関しては説明を割愛することがある。
本実施形態では、第1乃至第7実施形態とは異なる構造を有する表示装置350に関し、図24を用いて説明する。第1乃至第7実施形態と同一の構成に関しては説明を割愛することがある。
表示装置350は、第1の発光素子132からの発光が基板102を通して取り出される点、第2の発光素子154からの発光が対向基板104を通して取り出される点で、表示装置100、300、310、320、330、340と異なる。したがって、画素電極210は可視光を透過するように構成され、一方、画素電極230は可視光を反射するように構成される。一方、第1の発光素子132のEL層212の上には、可視光を透過可能な対向電極220を介し、可視光を反射可能な反射電極232が設けられる。第2の発光素子154のEL層212の上には、対向電極220が配置されるが、反射電極232は設けられない。図示しないが、副画素108Bや108Gにおいて、反射電極232がEL層212と接し、その上に対向電極220が設けられてもよい。
遮光膜206はフォトダイオード156の上には設置しなくてもよい。一方、フォトダイオード156の下に遮光膜206を設けてもよい。遮光膜206は、図24に示すように基板102と接するように設けられてもよく、アンダーコート180を複数の層で構成し、これら複数の層の間に位置するように設けてもよい。表示装置350では、遮光膜206はトランジスタ128の端子192、194や電流供給線140とは異なる工程で形成される。このため、遮光膜206はこれらの端子192、194や電流供給線140とは異なる材料で形成することができる。例えば遮光膜206は、クロムやモリブデンなど比較的反射率の低い金属、あるいは樹脂材料に黒色又はそれに準ずる着色材を含有させたものを用いて形成してもよい。
このような構成を有する表示装置350は、可撓性を付与する際に有利である。これは、支持基板170とベースフィルム172間の接着力を低減するための光照射において、フォトダイオード156が遮光膜206によって保護されるためであり、光照射によるフォトダイオード156の劣化を防止することが可能である。
(第9実施形態)
本実施形態では、第1乃至第8実施形態とは異なる構造を有する表示装置360に関し、図25を用いて説明する。第1乃至第8実施形態と同一の構成に関しては説明を割愛することがある。
本実施形態では、第1乃至第8実施形態とは異なる構造を有する表示装置360に関し、図25を用いて説明する。第1乃至第8実施形態と同一の構成に関しては説明を割愛することがある。
表示装置360は、フォトダイオード156が縦型の構成を有している点で、表示装置350と異なる。具体的には図25に示すように、フォトダイオード156は、電極202と、その上に積層されたp型半導体膜200p、i型半導体膜200i、n型半導体膜200n、および電極204を有している。図25ではp型半導体膜200pの上にi型半導体膜200i、その上にn型半導体膜200nが積層されているが、積層の順番はこれに限られず、n型半導体膜200nの上にi型半導体膜200iを介してp型半導体膜200pが設けられていてもよい。
フォトダイオード156の電極202は配線280を介してトランジスタ150のゲートと接続される。配線280の一部はトランジスタ150のゲートとして機能することができる。
図25に示すように、フォトダイオード156は、第1の平坦化膜190の上に、フォトダイオード156を駆動するトランジスタ150と重なるように設けることができる。このため、感知素子114の大きさを小さくすることができ、表示装置100の小型化が可能となる。
(第10実施形態)
本実施形態では、第1乃至第9実施形態とは異なる構造を有する表示装置370に関し、図26、27を用いて説明する。第1乃至第9実施形態と同一の構成に関しては説明を割愛することがある。
本実施形態では、第1乃至第9実施形態とは異なる構造を有する表示装置370に関し、図26、27を用いて説明する。第1乃至第9実施形態と同一の構成に関しては説明を割愛することがある。
表示装置370は、第1の発光素子132と第2の発光素子154の出射方向が同一である点で、表示装置100と異なる。具体的には図26の矢印234、235に示すように、第1の発光素子132、第2の発光素子154を、いずれも対向基板104から光が取り出されるように構成することができる。この場合、第1の発光素子132、第2の発光素子154の画素電極210、230はいずれも可視光を反射できるように構成すればよい。図示していないが、第1の発光素子132、第2の発光素子154がともに基板102を通して発光が取り出されるように、表示装置370を構成してもよい。
表示装置370は、任意の構成として、図27に示すように、フォトダイオード156の下に遮光膜206を備えることができる。これによりフォトダイオード156は、対向基板104から入射される光のみを選択的に感知することができる。また、基板102を光を透過させない基板にしてもよい。基板102のフォトダイオード156とは反対側の面に、光を透過させないフィルムや金属膜を配置してもよい。
表示装置370では、映像の再現と光の感知の両方を対向基板104側で行う。このため、情報の入力を表示装置370の画面を通して行うことができ、また、ユーザが直接画面に触れることでユーザの生体情報を取得することも可能である。
本発明の実施形態として上述した各実施形態は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。また、各実施形態の構成に対し、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略、もしくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
本明細書においては、開示例として主に発光素子を有する表示装置の場合を例示したが、他の適用例として、その他の自発光型表示装置、液晶表示装置、あるいは電気泳動素子などを有する電子ペーパ型表示装置など、あらゆるフラットパネル型の表示装置が挙げられる。また、中小型から大型まで、特に限定することなく適用が可能である。
上述した各実施形態の態様によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、又は、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。
100:表示装置、102:基板、104:対向基板、106:画素、106_1:第1の画素、106_2:第2の画素、108:副画素、108B:副画素、108G:副画素、108R:副画素、110:駆動回路、112:端子、114:感知素子、120:走査線、122:映像信号線、124:電流供給線、126:トランジスタ、128:トランジスタ、130:容量素子、132:第1の発光素子、134:電源線、140:電流供給線、142:基準信号線、144:出力信号線、146:リセット信号線、148:ゲート信号線、150:トランジスタ、152:トランジスタ、154:第2の発光素子、156:フォトダイオード、160:走査線、162:信号線、164:トランジスタ、166:トランジスタ、168:容量素子、170:支持基板、172:ベースフィルム、174:レジストマスク、176:レジストマスク、180:アンダーコート、182:半導体膜、184:ゲート絶縁膜、186:ゲート、188:層間膜、190:第1の平坦化膜、192:端子、194:端子、196:第2の平坦化膜、198:隔壁、200:半導体膜、200i:i型半導体膜、200n:n型半導体膜、200p:p型半導体膜、202:電極、204:電極、206:遮光膜、210:画素電極、210_1:第1の層、210_2:第2の層、212:EL層、214:キャリア注入/輸送層、216:発光層、217:発光層、218:キャリア注入/輸送層、220:対向電極、230:素電極、230_1:第1の層、230_2:第2の層、232:反射電極、234:矢印、235:矢印、236:矢印、238:物体、240:パッシベーション膜、242:第1の層、244:第2の層、246:第3の層、250:接着層、252:第2の基板、260:反射膜、280:配線、300:表示装置、310:表示装置、320:表示装置、330:表示装置、340:表示装置、350:表示装置、360:表示装置、370:表示装置
Claims (13)
- 基板と、
前記基板上に位置し、副画素と感知素子を有する画素と、
前記副画素に備えられた第1の発光素子と、
前記感知素子に備えられた第2の発光素子及び受光素子と、
前記第1の発光素子と前記第2の発光素子とを覆うパッシベーション膜を有し、
前記第1の発光素子は、前記パッシベーション膜を通して光を出射し、
前記第2の発光素子は、前記基板を通して光を出射し、
前記受光素子は、前記基板を通してを通して入射される光を受容する表示装置。 - 基板と、
前記基板上に位置し、副画素と感知素子を有する画素と、
前記副画素に備えられた第1の発光素子と、
前記感知素子に備えられた第2の発光素子及び受光素子と、
前記第1の発光素子と前記第2の発光素子とを覆うパッシベーション膜を有し、
前記第1の発光素子は、前記基板を通して光を出射し、
前記第2の発光素子は、前記パッシベーション膜を通して光を出射し、
前記受光素子は、前記パッシベーション膜を通してを通して入射される光を受容する表示装置。 - 基板と、
前記基板上に位置し、副画素と感知素子を有する画素と、
前記副画素に備えられた第1の発光素子と、
前記感知素子に備えられた第2の発光素子及び受光素子と、
前記第1の発光素子と前記第2の発光素子とを覆うパッシベーション膜を有し、
前記第1の発光素子は、前記パッシベーション膜を通して光を出射し、
前記第2の発光素子は、前記パッシベーション膜を通して光を出射し、
前記受光素子は、前記パッシベーション膜を通してを通して入射される光を受容する表示装置。 - 前記第1の発光素子と前記第2の発光素子の各々は、
画素電極と、
前記画素電極上の発光層と、
前記発光層上の対向電極を有し、
前記対向電極は、前記第1の発光素子と前記第2の発光素子に共有される、請求項1乃至3のいずれかに記載の表示装置。 - 前記第1の発光素子の発光色は、前記第2の発光素子の発光色と同じである、請求項1乃至3のいずれかに記載の表示装置。
- 前記第1の発光素子の前記画素電極の端部、および前記第2の発光素子の前記画素電極の端部を覆う絶縁膜を有する請求項4に記載の表示装置。
- 前記第1の発光素子は発光層を有し、
前記発光層は、前記第1の発光素子から前記絶縁膜の上を経由して前記第2の発光素子へ亘る、請求項6に記載の表示装置。 - 前記感知素子は、前記受光素子上に遮光膜を有する、請求項1に記載の表示装置。
- 前記感知素子は、前記受光素子下に遮光膜を有する、請求項2または3に記載の表示装置。
- トランジスタを介して前記第1の発光素子の前記画素電極と電気的に接続される第1の走査線と、
トランジスタを介することなく前記第2の発光素子の前記画素電極と電気的に接続される第2の走査線をさらに有する、請求項4に記載の表示装置。 - 第1のトランジスタを介して前記第1の発光素子の前記画素電極と電気的に接続される第1の走査線と、
第2のトランジスタを介して前記第2の発光素子の前記画素電極と電気的に接続される第2の走査線をさらに有する、請求項4に記載の表示装置。 - 前記第1の発光素子の前記画素電極と、前記第2の発光素子の前記画素電極は、電気的に接続される、請求項4に記載の表示装置。
- 前記第1の発光素子の前記基板とは反対の側に、前記基板と対向する対向基板が配置される、請求項1乃至3のいずれかに記載の表示装置。
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