JP2018045034A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光発電機能を備えた表示装置の大型化を抑制すること
【解決手段】本発明の一態様における表示装置は、表示領域において、発光領域を有する発光素子と、発光素子を覆う絶縁層と、第１電極、第２電極および第１電極と第２電極とに挟まれたダイオード特性を有する半導体層を含み、絶縁層上に設けられた検出素子と、半導体層に逆方向電圧を生じるように第１電極に対して駆動信号を入力し駆動信号に応じて第２電極に生じる応答信号を取得する検出回路に、第１電極および第２電極を接続する第１接続部と、を含むことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、表示装置に関する。

薄型ディスプレイなどの表示装置において、外光を有効に使用するために太陽電池を用いた構成が検討されている。例えば、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）による表示を行うパネルと、太陽電池による発電用のパネルとを一体の筐体に収容した太陽電池パネル付き表示装置が、特許文献１に開示されている。

特開２０１４−１１５５２６号公報

中小型のディスプレイはスマートフォン等のモバイル端末に用いられることが想定されていることから、軽量化、薄型化が強く望まれている。また、表示以外の様々な機能（例えば、タッチセンサ、太陽光発電など）を表示装置として一体化することも望まれている。しかしながら、特許文献１に開示されたような技術で太陽電池を表示装置に一体化しても装置全体の大型化が避けられない。したがって、この技術によって太陽電池を一体化した表示装置をモバイル端末に採用することは困難である。

本発明の目的一つは、光発電機能を備えた表示装置の大型化を抑制することにある。

本発明の一態様は、表示領域において、発光領域を有する発光素子と、前記発光素子を覆う絶縁層と、第１電極、第２電極および前記第１電極と前記第２電極とに挟まれたダイオード特性を有する半導体層を含み、前記絶縁層上に設けられた検出素子と、前記半導体層に逆方向電圧を生じるように前記第１電極に対して駆動信号を入力し前記駆動信号に応じて前記第２電極に生じる応答信号を取得する検出回路に、前記第１電極および前記第２電極を接続する第１接続部と、を含むことを特徴とする表示装置が提供される。

本発明の第１実施形態における電子機器の構成を説明する図である。 本発明の第１実施形態における下層電極と上層電極との位置関係を説明する図である。 本発明の第１実施形態における表示装置の表示領域における断面構成（図２における断面線Ａ１−Ａ２に対応）を示す模式図である。 本発明の第１実施形態における表示装置の製造方法（薄膜トランジスタを形成する工程）を説明する図である。 本発明の第１実施形態における表示装置の製造方法（画素電極を形成する工程）を説明する図である。 本発明の第１実施形態における表示装置の製造方法（バンク層を形成する工程）を説明する図である。 本発明の第１実施形態における表示装置の製造方法（発光素子を形成する工程）を説明する図である。 本発明の第１実施形態における表示装置の製造方法（発光素子を封止する工程）を説明する図である。 本発明の第１実施形態における表示装置の製造方法（下層電極を形成する工程）を説明する図である。 本発明の第１実施形態における表示装置の製造方法（検出素子を形成する工程）を説明する図である。 本発明の第１実施形態における検出素子に関連する回路構成を説明する図である。 本発明の第２実施形態における下層電極と上層電極との位置関係を説明する図である。 本発明の第３実施形態における表示装置の表示領域における断面構成を示す模式図である。

以下に、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、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。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。

さらに、本発明の詳細な説明において、ある構成物と他の構成物の位置関係を規定する際、「上に」「下に」とは、ある構成物の直上あるいは直下に位置する場合のみでなく、特に断りの無い限りは、間にさらに他の構成物を介在する場合を含むものとする。

＜第１実施形態＞
［概略構成］
本発明の一実施形態における表示装置は、ＯＬＥＤを用いた有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示装置である。この例での有機ＥＬ表示装置は、それぞれ異なる色を放出する複数のＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を用いて、カラー表示を得ている。この例では、赤色（Ｒ）の光を放出するＯＬＥＤ、緑色（Ｇ）を放出するＯＬＥＤ、および青色（Ｂ）を放出するＯＬＥＤが用いられている。なお、白色光を放出するＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）が用いられてもよい。この場合には、ＯＬＥＤからの白色光を、カラーフィルタに通過させてカラー表示を得てもよい。

表示装置は第１基板と第２基板とが貼り合わせ材によって貼り合わされた構成になっている。第１基板には、ＯＬＥＤの発光状態を制御するための薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等の駆動素子が配置されている。第２基板は、第１基板上に形成された素子を保護するカバーとなる基板である。なお、カバーとしての第２基板は、必ずしも必須とされるものではなく、第１基板上に形成された素子を覆うようにカバー層を直接第１基板上に形成してもよい。

第１基板に配置されたＯＬＥＤからの光は、第１基板側とは反対側に放出され、第２基板を通してユーザに視認されるトップエミッション方式が用いられている。すなわち、第２基板側が表示面となる。

本発明の一実施形態における表示装置は、以下に説明するとおり、タッチセンサ機能および光発電機能を備えた電子機器としても用いられる。この電子機器においては、タッチセンサ機能と光発電機能とは切り替えて用いられる。この例では、タッチセンサ機能は、誘電体としての半導体層を挟んで、異なる層に設けられた電極対を検出電極として用い、相互容量方式により表示面への指およびスタイラス等の接触を検出する。光発電機能は、電極対と、その間に設けられた半導体層で形成されるフォトダイオードにおいて生じる光起電力によって発電をする。

［電子機器の構成］
図１は、本発明の第１実施形態における電子機器の構成を説明する図である。電子機器２０００は、例えば、スマートフォン等の端末である。電子機器２０００は、表示装置１０００および制御装置９００を含む。表示装置１０００は、第１基板１、第１基板１に貼り合わされた第２基板２、および第１基板１の接続端子１９９に接続されたＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔｓ）９５０を備える。ＦＰＣ９５０には、ドライバＩＣ９０１が実装されている。制御装置９００は、ＦＰＣ９５０を介した信号の入出力によって表示装置１０００の動作を制御する。

制御装置９００は、この例では、コントローラ９０３、電力生成回路９０５、加速度センサ９０７および操作部９０９を含む。コントローラ９０３は、表示装置１０００において用いる信号を制御し、表示装置１００において生成した信号を取得して、電子機器２０００の制御に用いる。具体的な制御の内容は、後述する。

電力生成回路９０５は、コンデンサ９０５１を備える。電力生成回路９０５は、表示装置１０００の光発電機能によって得られた電力をコンデンサ９０５１に蓄積し、蓄積した電力から電子機器２０００の各構成に必要な電力を生成する。このため、コンデンサ９０５１は、二次電池であるともいえる。この場合には、電子機器２０００から着脱可能に構成されていてもよい。

加速度センサ９０７は、電子機器２０００に生じた加速度を測定して、測定結果を示す信号をコントローラ９０３に出力する。操作部９０９は、電源ボタン等の入力装置を含む。操作部９０９は、ユーザがボタンを押すなどの操作によって入力装置に情報が入力されると、その情報を示す信号をコントローラ９０３に出力する。

続いて、表示装置１０００について説明する。表示装置１０００の第１基板１には、表示領域Ｄ１および駆動回路１０７が配置されている。表示領域Ｄ１には、第１方向（図１に示すｘ方向）に延在する走査線１０１、および第１方向とは異なる第２方向（図１に示すｙ方向）に延在するデータ信号線１０３が配置されている。走査線１０１は、第２方向に並んで配置されている。データ信号線１０３は、第１方向に並んで配置されている。

この例では、第１方向と第２方向とは垂直に交差している。走査線１０１とデータ信号線１０３との交差部に対応する位置には、画素１０５が配置されている。画素１０５は、マトリクス状に配置されている。なお、図１においては、１つの画素１０５に対して、走査線１０１およびデータ信号線１０３に沿った方向に延びる信号線がそれぞれ１本であるが、２本以上であってもよい。また、表示領域Ｄ１には電源線等の所定の電圧を供給する配線が配置されてもよい。

駆動回路１０７は、表示領域Ｄ１の周囲に配置され、走査線１０１およびデータ信号線１０３に所定の信号を供給する。この例では、ドライバＩＣ９０１は、コントローラ９０３から入力される信号に基づいて駆動回路１０７を制御する。なお、表示領域Ｄ１の周囲に、その他の駆動回路がさらに設けられていてもよい。

各画素１０５には、画素回路と発光素子（ＯＬＥＤ）とを含む表示素子が配置されている。画素回路は、例えば、薄膜トランジスタおよびコンデンサを含む。発光素子は、画素回路の制御によって発光する発光領域を含む。画素回路は、走査線１０１に供給される制御信号、およびデータ信号線１０３に供給されるデータ電圧等の各種信号によって、発光素子の発光を制御する。この発光の制御によって、表示領域Ｄ１に画像が表示される。

また、表示領域Ｄ１には、第１方向に延在する下層電極８０１および第２方向に延在する上層電極８０３を含む。下層電極８０１と上層電極８０３とが交差する部分は、タッチセンサ機能を実現するための検出素子である。この部分には、下層電極８０１と上層電極８０３とに挟まれて、ダイオード特性を有する半導体層が配置されている。なお、この例では、検出素子は、所定の波長の光を検出し、検出した光によって光起電力を発生させる光発電機能を実現することもできる。検出素子によりタッチセンサ機能を実現するか、光発電機能を実現するかは、コントローラ９０３の指示によって切り替えられる。具体的な構成については、後述する。

図２は、本発明の第１実施形態における下層電極と上層電極との位置関係を説明する図である。図２は、表示領域Ｄ１の一部（ｍ１〜ｍ５列、ｎ１〜ｎ５行の範囲の画素１０５）を拡大して表している。複数の画素１０５のそれぞれには、赤色の発光領域ＬＡ−Ｒ、緑色の発光領域ＬＡ−Ｇおよび青色の発光領域ＬＡ−Ｂのいずれかが配置されている。以下、特に色を区別しない場合には、発光領域ＬＡと記載する。この例では、各画素１０５の発光色の配置は、第２方向には同じ色が並び、第１方向には赤色、緑色、青色の順で並んでいる。このような配置は、ストライプ配置ともいう。図２に示す例では、具体的には、ｍ２、ｍ５列目が赤色、ｍ３列目が緑色、ｍ１、ｍ４列目が青色で発光するように配置されている。

図２の例では、２行の下層電極８０１−１、８０１−２が含まれ、２列の上層電極８０３−１、８０３−２が含まれている。図２においては、上層電極８０３−１、８０３−２との位置関係をわかりやすく示すために、下層電極８０１−１、８０１−２は破線で示されている。

この例では、下層電極８０１−１は、ｎ１、ｎ２行目の発光領域ＬＡを囲み、発光領域ＬＡとは重畳しないように配置されている。下層電極８０１−２は、ｎ４、ｎ５行目の発光領域ＬＡを囲み、発光領域ＬＡとは重畳しないように配置されている。すなわち、下層電極８０１−１と下層電極８０１−２とは、ｎ３行目の発光領域ＬＡを境界として分離されている。

一方、上層電極８０３−１は、ｍ１、ｍ２列目の発光領域ＬＡを囲み、発光領域ＬＡとは重畳しないように配置されている。上層電極８０３−２は、ｍ４、ｍ５列目の発光領域ＬＡを囲み、発光領域ＬＡとは重畳しないように配置されている。すなわち、上層電極８０３−１と上層電極８０３−２とは、ｍ３列目の発光領域ＬＡを境界として分離されている。

なお、上層電極８０３は下層電極８０１よりも狭い線幅を有しているが、広い線幅を有していてもよい。また、下層電極８０１と上層電極８０３とは、同じ線幅を有していてもよい。

下層電極８０１と上層電極８０３とが重畳している領域において検出素子が形成されている。これらの配置によっては、発光領域ＬＡの総面積よりも検出素子が存在する領域の総面積の方が大きくなる場合もある。

［表示装置の断面構成］
続いて、図２に示す断面線Ａ１−Ａ２における表示装置１０００の断面構成について説明する。

図３は、本発明の第１実施形態における表示装置の表示領域における断面構成（図２における断面線Ａ１−Ａ２に対応）を示す模式図である。以下に説明する断面構成は、いずれにおいても端面図として表している。第１基板１における第１支持基板１０および第２基板２は、ガラス基板である。なお、第１支持基板１０および第２基板２の一方または双方が、フレキシブル性を有する有機樹脂基板であってもよい。

第１支持基板１０上に、薄膜トランジスタ１１０が配置されている。薄膜トランジスタ１１０を覆うように、絶縁表面を有する層間絶縁層２００が配置されている。層間絶縁層２００上には画素電極３００が配置されている。層間絶縁層２００は、例えば、感光性のアクリル樹脂を塗布し、露光、現像、および焼成を経て、所望のパターンが形成された層である。なお、図２において、層間絶縁層２００は、単層で表されているが、複数の絶縁膜の積層であってもよい。この場合、複数の絶縁膜の間に配線が設けられていてもよい。この例では、層間絶縁層２００は、アクリル樹脂だけでなく、その表面側、すなわち画素電極３００と接する面側に、窒化シリコン膜（ＳｉＮ）を含む積層構造である。

画素電極３００は、画素１０５のそれぞれに対応して配置され、層間絶縁層２００に設けられたコンタクトホール２５０を介して薄膜トランジスタ１１０の導電層１１５に接続されている。導電層１１５は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）をチタン（Ｔｉ）で挟んだ積層膜で形成される。画素電極３００は、ＯＬＥＤのアノード電極として用いられる。ここで、表示装置１０００は、トップエミッション方式で画像を表示するため、画素電極３００は光透過性を有しなくてもよい。この例では、画素電極３００は、ＯＬＥＤが放出した光を反射する層（例えば、銀を含む金属）およびＯＬＥＤと接触する面に光透過性を有する導電性金属酸化物層（例えば、ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）を含んでいる。

バンク層４００は、画素電極３００の端部および隣接する画素間を覆い、画素電極３００の一部を露出する開口部を備えている。また、この例では、バンク層４００は、アクリル樹脂等の有機絶縁材料で形成されている。

発光層５０１は、ＯＬＥＤであり、画素電極３００および一部のバンク層４００を覆って、これらの構成と接触する。発光層５０１は、複数種類の有機材料を積層した積層構造を有している。この積層構造の少なくとも一部の層は、赤色、緑色および青色のそれぞれに対応して、異なる組成を有している。この例では、異なる色に対応した隣接する画素においては、発光層５０１を構成する積層構造の全ての層がバンク層４００上において分離されている。一方、例えば、発光層５０１を構成する積層構造のうち、発光色によらず共通の組成を有する層については、隣接する画素において分離されていなくてもよい。

光透過性電極５０３は、発光層５０１を覆い、ＯＬＥＤのカソード電極（画素電極３００に対する対向電極）を形成する。光透過性電極５０３は、ＯＬＥＤからの光を透過する電極であり、例えば、光が透過する程度に薄い金属層等または透明導電性金属酸化物が適用される。画素電極３００、発光層５０１および光透過性電極５０３によって、発光領域ＬＡを有する発光素子５００が形成される。この発光領域ＬＡは、バンク層４００によって露出された画素電極３００の領域に対応する。

封止層６０１、６０３、６０５は、発光素子５００を覆いつつ、表示領域の全体を覆って、発光層５０１への水分、ガス等の発光層５０１を劣化させる成分の到達を抑制するための層である。この例では、封止層６０１、６０５は、窒化シリコン等の無機絶縁層である。封止層６０３は、封止層６０１および封止層６０５に挟まれて配置されたアクリル樹脂等の有機絶縁層である。

下層電極８０１は、封止層６０５上に配置されている。半導体層８０５は、下層電極８０１上に配置され、ダイオード特性を有する層である。上層電極８０３は、半導体層８０５上に配置されている。下層電極８０１および上層電極８０３によって半導体層８０５を挟んでいる領域が、検出素子８５０として機能する。すなわち、検出素子８５０は、下層電極８０１、上層電極８０３およびこれらに挟まれた半導体層８０５によって形成されている。

この例では、半導体層８０５は、下層電極８０１側から、Ｎ層、Ｉ層、Ｐ層の順に配置されている。そのため、下層電極８０１が上層電極８０３に対して正の電位である場合に、ダイオード特性を有する半導体層８０５は逆方向電圧を生じた状態となる。また、下層電極８０１と上層電極８０３とが開放状態にあるとき、半導体層８０５への光が照射されると、光起電力として下層電極８０１には上層電極８０３に対して正の電圧が生じる。この光は、上層電極８０３側から半導体層８０５へ照射される。そのため、上層電極８０３は、このような光に対して透過性を有する導電材料で形成される。

貼り合わせ材７００は、第１基板１と第２基板２との間に充填されて、これらを貼り合わせる材料であり、例えば、光透過性を有するアクリル樹脂である。

［表示装置１０００の製造方法］
続いて、上記の表示装置１０００の製造方法について、図４から図１０を用いて説明する。

図４は、本発明の第１実施形態における表示装置の製造方法（薄膜トランジスタを形成する工程）を説明する図である。まず、第１支持基板１０に薄膜トランジスタ１１０を形成する。この例では、トランジスタ１１０のゲートと走査線１０１とが同じ層で形成され、トランジスタ１１０のソース、ドレインに接続される導電層１１５とデータ信号線１０３とは同じ層で形成されている。また、第１支持基板１０と薄膜トランジスタ１１０との間には、酸化シリコン、窒化シリコン等の絶縁層が形成されてもよい。この絶縁層によって、水分、ガス等の内部への侵入を抑制してもよい。

図５は、本発明の第１実施形態における表示装置の製造方法（画素電極を形成する工程）を説明する図である。図４の工程に続いて、薄膜トランジスタ１１０を覆うように、コンタクトホール２５０を備えた層間絶縁層２００を形成し、層間絶縁層２００上に、コンタクトホール２５０を介して導電層１１５と接続するように画素電極３００を形成する。

図６は、本発明の第１実施形態における表示装置の製造方法（バンク層を形成する工程）を説明する図である。図５の工程に続いて、バンク層４００となる材料（この例では感光性のアクリル樹脂）を塗布し、露光、現像、焼成をすることによって、所望のパターンのバンク層４００が形成される。バンク層４００は、画素電極３００の表面の一部を露出するように形成される。

図７は、本発明の第１実施形態における表示装置の製造方法（発光素子を形成する工程）を説明する図である。図６の工程に続いて、各色に対応した発光層５０１が形成され、光透過性電極５０３が形成される。これによって発光領域ＬＡを有する発光素子５００が形成される。

図８は、本発明の第１実施形態における表示装置の製造方法（発光素子を封止する工程）を説明する図である。図７の工程に続いて、光透過性電極５０３を覆うようにい、封止層６０１、６０３、６０５を順に形成する。

図９は、本発明の第１実施形態における表示装置の製造方法（下層電極を形成する工程）を説明する図である。図８の工程に続いて、封止層６０５上に下層電極８０１を形成する。下層電極８０１は、導電性材料で形成され、例えば、Ｔｉ、Ａｌなどの金属または金属化合物である。ここでは、封止層６０５上の全面に導電性材料を形成し、フォトリソグラフィを用いて、図２に例示される所望のパターンを形成すればよい。また、印刷、インクジェット方式等で所望のパターンの導電性材料を形成してもよい。

図１０は、本発明の第１実施形態における表示装置の製造方法（検出素子を形成する工程）を説明する図である。図９の工程に続いて、半導体層８０５、上層電極８０３を形成する。これによって検出素子８５０が形成される。この例では、半導体層８０５は、例えばアモルファスシリコンであって、上述したように、下層電極８０１側から順にＮ型、Ｉ型、Ｐ型で形成されている。なお、半導体層８０５は、ダイオード特性（つまり、ＰＮ接合型）を有する構造であれば、どのような層構造を有していてもよい。また、半導体層８０５は、無機材料に限らず有機材料を用いてもよい。

上層電極８０３は、光透過性の導電材料である。例えば、光が透過する程度に薄い金属層または透明導電性金属酸化物層が適用される。なお、上層電極８０３は、必ずしも可視光線の波長帯に対する光透過性を有する場合に限らず、半導体層８０５が光起電力を発生させるための吸収波長に対する光透過性を有していればよい。例えば、半導体層８０５の吸収波長が赤外光であれば、上層電極８０３は、半導体層８０５に赤外光を到達させる程度の透過性を有していればよいため、必ずしも可視光線に対する透過性を有していなくてもよい。

この例では、半導体層８０５および上層電極８０３は、同じパターンで形成される。すなわち、図２に示す上層電極８０３−１、８０３−２と同じパターンで、半導体層８０５が配置されている。下層電極８０１をパターニングした後、半導体層８０５を形成し、続けて上層電極８０３を形成する。この例では、半導体層８０５を形成した後、上層電極８０３を形成する前には、半導体層８０５をフォトリソグラフィ工程によるパターニングを行わない。この後、上層電極８０３を所望の形状にパターニングをする。この方法によれば、半導体層８０５に対するマスクとして上層電極８０３を用いることで、自己整合的に半導体層８０５をパターニングすることもできる。この後、貼り合わせ材７００によって第２基板２が貼り合わされると、図３に示す構造となる。以上が、表示装置１０００の製造方法についての説明である。

なお、下層電極８０１の材料と上層電極８０３の材料とが所定の関係にある場合、例えば、所定のエッチング処理に対して同じようなエッチングレートを有する金属層が双方に用いられている場合、特に同じ材料が双方に用いられている場合などは、上層電極８０３のパターニングを行うときに下層電極８０１が同時にエッチングされてしまう場合がある。この場合には、半導体層８０５と上層電極８０３とを異なるパターンにするとともに、下層電極８０１の全てを覆うパターンを半導体層８０５に適用することによって、上層電極８０３がエッチングされるときに下層電極８０１が露出されないようにすればよい。

［検出素子に関連する回路構成および動作］
図１１は、本発明の第１実施形態における検出素子に関連する回路構成を説明する図である。表示領域Ｄ１における下層電極８０１−１、８０１−２、・・・、８０１−ｎ（それぞれを区別しない場合は下層電極８０１という）、と上層電極８０３−１、８０３−２、・・・、８０３−ｍ（それぞれを区別しない場合には上層電極８０３という）のそれぞれの交点には、検出素子８５０が配置されている。検出素子８５０は、例えば、図１１に示す等価回路（ダイオードおよび容量）で示される。この例では、ドライバＩＣ９０１は、第１接続部９１０、第２接続部９２０、検出回路９１５および切替部９３０を含む。

切替部９３０は、下層電極８０１および上層電極８０３を、第１接続部９１０に接続（実線）するか、または第２接続部９２０に接続（点線）するか、のいずれかに切り替える。この切り替えは、コントローラ９０３から入力される切替信号ＳＳに応じて実行される。

第１接続部９１０は、切替部９３０を介して、下層電極８０１および上層電極８０３を検出回路９１５に接続する。検出回路９１５は、下層電極８０１に対して駆動信号を入力し、駆動信号に応じて上層電極８０３に生じる応答信号を取得する。駆動信号は、例えば、パルス状の電圧信号であり、下層電極８０１−１から下層電極８０１−ｎに対して順に入力される。このパルス状の電圧信号は、検出素子８５０（半導体層８０５）に対して逆方向電圧を生じる信号、すなわち、パルス期間において、下層電極８０１が上層電極８０３に対して高い電位となる信号である。

この駆動信号の入力に対して、容量結合による応答信号が上層電極８０３に現れる。ユーザの指などが表示領域Ｄ１へ接触すると、容量結合の程度に変化が生じるため応答信号が変化する。この応答信号の変化に基づいて、検出回路９１５またはコントローラ９０３において、ユーザの指が接触した位置が算出される。このように、切替部９３０が、下層電極８０１および上層電極８０３を第１接続部９１０に接続する場合には、タッチセンサ機能が実現されることになる。

第２接続部９２０は、切替部９３０を介して、下層電極８０１を第１端子９５１に接続し、上層電極８０３を第２端子９５３に接続する。このとき、２以上（この例では全て）の下層電極８０１が短絡されて第１端子９５１に接続される。また、２以上（この例では全て）の上層電極８０３が短絡されて第２端子９５３に接続される。この状態において、第１端子９５１と第２端子９５３とには、所定の電位差が発生する。この電位差は、検出素子８５０への光照射量、検出素子８５０の光起電力、および第１端子９５１と第２端子９５３との間の容量に応じた値となる。

第１端子９５１と第２端子９５３とが開放されている場合には、光照射量に応じた開放電圧（開放回路電圧ともいう）が現れる。一方、第１端子９５１と第２端子９５３との間に負荷が接続されると、負荷に応じた電圧および電流、すなわち負荷に応じた電力が負荷に供給される。第１端子９５１および第２端子９５３は、電力生成回路９０５に含まれ、例えば、充電用回路等を介してコンデンサ９０５１に接続されたり、負荷が接続されたりする。このように、切替部９３０が、下層電極８０１および上層電極８０３を第２接続部９２０に接続する場合には、光発電機能が実現されることになる。

切替信号ＳＳは、上述したようにコントローラ９０３によって生成される。コントローラ９０３は、タッチセンサ機能（第１状態）が実現されているときに第１条件を満たすと、光発電機能が実現されるように切替信号ＳＳを生成する。一方、コントローラ９０３は、光発電機能（第２状態）が実現されているときに第２条件を満たすと、タッチセンサ機能が実現されるように切替信号ＳＳを生成する。

第１条件は、例えば、タッチセンサ機能により一定時間にわたって位置検出ができなかった場合、すなわち、一定時間にわたって表示領域Ｄ１への接触が検出されなかった場合である。これは、応答信号に基づいて判定される。なお、第１条件は、ディスプレイ（表示領域Ｄ１）への映像の表示が行われなくなった場合（例えば、黒画面または特定の画面が、一定時間にわたって表示された場合でもよい）であってもよい。

第２条件は、例えば、ディスプレイ（表示領域Ｄ１）への映像の表示が行われた場合（黒画面以外または特定の画面以外が、表示された場合でもよい）である。なお、第２条件は、操作部９０９に入力がされた場合であってもよいし、加速度センサ９０７の測定結果に基づいて電子機器２０００が動かされたことを検出した場合であってもよい。また、第２条件は、表示領域Ｄ１への光照射量が減少して発電量がしきい値以下になったことを検出した場合であってもよい。これは、第１端子９５１、第２端子９５３の出力信号に基づいて判定される。

このように、本発明の第１実施形態に係る表示装置１０００は、第１基板１に形成された検出素子８５０を用いて、タッチセンサ機能および光発電機能のいずれかを切り替えながら実現することができる。表示装置１０００は、タッチセンサ機能および光発電機能を有していたとしても、従来の表示装置に比べて、大型化を抑制することができる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態においては、各画素の発光色の配置がストライプ配置ではない例について説明する。

図１２は、本発明の第２実施形態における下層電極と上層電極との位置関係を説明する図である。図１２に示すように、第２実施形態における画素１０５Ａでは、第１方向（ｘ方向）に沿って、発光領域ＬＡ−ＲおよびＬＡ−Ｇが交互に並び、また、発光領域ＬＡ−Ｂおよび検出素子８５０Ａが交互に並んでいる。また、第２方向（ｙ方向）に沿って、発光領域ＬＡ−ＲおよびＬＡ−Ｂが交互に並び、また、発光領域ＬＡ−Ｇおよび検出素子８５０Ａが交互に並んでいる。このような構成によれば、検出素子８５０Ａのサイズを大きくできることから、タッチセンサ機能における検出精度を向上させ、および光発電機能における発電量を増加させることができる。

なお、この例では、下層電極８０１Ａ−１は、下層電極８０１Ａ−２と分離されているが、接続されていてもよい。上層電極８０３Ａ−１についても、上層電極８０３Ａ−２と分離されているが、接続されていてもよい。また、この例で示すように、隣接する画素１０５Ａの間の全てにおいて、下層電極８０１Ａまたは上層電極８０３Ａが存在していなくてもよい。これは第１実施形態でも同じことがいえる。

＜第３実施形態＞
第１実施形態では、検出素子８５０は、発光領域ＬＡとは重畳しないように配置されていたが、この限りではない。第３実施形態では、発光領域ＬＡと重畳する領域を有する検出素子８５０Ｂについて説明する。

図１３は、本発明の第３実施形態における表示装置の表示領域における断面構成を示す模式図である。この例によれば、第１実施形態における検出素子８５０と比較すると、検出素子８５０Ｂが発光領域ＬＡ−Ｇと重畳する領域まで拡がっている。この場合には、下層電極８０１Ｂについても、上層電極８０３Ｂと同様に、光透過性を有する導電性材料で形成される。また、半導体層８０５Ｂについても、発光領域ＬＡ−Ｇから放出される光の波長（緑色の波長）に対して透過性を有する。なお、半導体層８０５Ｂが他の色に対しても透過性を有する場合には、対応する色の発光領域ＬＡとさらに重畳させてもよい。もちろん、緑色の波長に対して透過性を有していない半導体層８０５Ｂであれば、発光領域ＬＡ−Ｇと重畳するのではなく、別の色の発光領域と重畳するようにしてもよい。

＜変形例＞
上述した各実施形態では、検出回路９１５によって駆動信号が入力される電極（第１電極）は下層電極８０１であり、応答信号が取得される電極（第２電極）は上層電極８０３であった。一方、上層電極８０３を駆動信号が入力される電極（第１電極）とし、下層電極８０１を応答信号が取得される電極（第２電極）としてもよい。この場合には、上記実施形態とは反対の極性のダイオード特性を有する積層構造で半導体層８０５が形成されてもよいし、検出回路９１５から上層電極８０３に入力される駆動信号（パルス信号）の電圧極性が逆になるようにしてもよい。いずれにしても、半導体層８０５において逆方向電圧を生じるようになっていればよい。

本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。例えば、前述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったもの、または、工程の追加、省略若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。

１…第１基板、２…第２基板、１０…第１支持基板、１０１…走査線、１０３…データ信号線、１０５…画素、１０７…駆動回路、１１０…薄膜トランジスタ、１９９…接続端子、２００…層間絶縁層、２５０…コンタクトホール、３００…画素電極、４００…バンク層、５００…発光素子、５０１…発光層、５０３…光透過性電極、６０１，６０３，６０５…封止層、７００…貼り合わせ材、８０１…下層電極、８０３…上層電極、８０５…半導体層、８５０…検出素子、９００…制御装置、９０１…ドライバＩＣ、９０３…コントローラ、９０５…電力生成回路、９０５１…コンデンサ、９０７…加速度センサ、９０９…操作部、９１０…第１接続部、９１５…検出回路、９２０…第２接続部、９３０…切替部、９５０…ＦＰＣ、９５１…第１端子、９５３…第２端子、１０００…表示装置、２０００…電子機器

Claims (12)

1. 表示領域において、発光領域を有する発光素子と、
   前記発光素子を覆う絶縁層と、
   第１電極、第２電極および前記第１電極と前記第２電極とに挟まれたダイオード特性を有する半導体層を含み、前記絶縁層上に設けられた検出素子と、
   前記半導体層に逆方向電圧を生じるように前記第１電極に対して駆動信号を入力し前記駆動信号に応じて前記第２電極に生じる応答信号を取得する検出回路に、前記第１電極および前記第２電極を接続する第１接続部と、
   を含むことを特徴とする表示装置。
2. 前記検出素子は、前記発光領域と重畳しない位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記検出素子は、前記発光領域と重畳しないことを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
4. 前記検出素子は、前記発光領域と重畳する位置に配置され、前記発光領域からの光の波長に対して透過性を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の表示装置。
5. 前記第１電極および前記第２電極を、電力生成回路の第１端子および第２端子にそれぞれ接続するための第２接続部をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の表示装置。
6. 前記電力生成回路は、前記第１端子と前記第２端子との間に接続されたコンデンサを含むことを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
7. 前記電力生成回路は、前記第１端子と前記第２端子との間に接続された負荷を含むことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の表示装置。
8. 複数の前記第１電極が並んで配置され、
   複数の前記第２電極が並んで配置され、
   前記第２接続部は、前記第１端子に２以上の前記第１電極を接続し、前記第２端子に２以上の前記第２電極を接続することを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれかに記載の表示装置。
9. 切替信号に応じて、前記第１接続部または前記第２接続部に前記第１電極および前記第２電極を接続する切替部を含むことを特徴とする請求項５乃至請求項８のいずれかに記載の表示装置。
10. 請求項９に記載の表示装置と、
    前記第１接続部に前記第１電極および前記第２電極を接続する第１状態であるときに第１条件を満たすと、前記第２接続部に前記第１電極および前記第２電極を接続する第２状態に切り替えるための前記切替信号を前記切替部に出力し、前記第２状態であるときに第２条件を満たすと、前記第１状態に切り替えるための前記切替信号を前記切替部に出力するコントローラと、
    を含む電子機器。
11. 前記第１条件は、前記応答信号を用いて判定される条件であることを特徴とする請求項１０に記載の電子機器。
12. 前記第２条件は、前記第１端子および前記第２端子から得られる信号を用いて判定される条件であることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の電子機器。

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