JP2023032244A - 表示装置、光電変換装置、電子機器、照明装置、移動体、および、ウェアラブルデバイス - Google Patents

Abstract

【課題】発光素子の輝度を検出するのに有利な技術を提供する。【解決手段】複数の画素が配された基板を含む表示装置であって、前記複数の画素のそれぞれは、前記基板の第１面の上に配された発光素子と、前記第１面と前記基板の前記第１面とは反対の側の第２面との間に配された受光素子と、を含み、前記発光素子は、第１電極と、前記第１面と前記第１電極との間に配された第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に配された発光層と、を含み、前記第１面に対する正射影において、前記第２電極と前記受光素子との少なくとも一部が重なっている。【選択図】図５

Description

本発明は、表示装置、光電変換装置、電子機器、照明装置、移動体、および、ウェアラブルデバイスに関する。

有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子などの自発光素子を用いた表示装置への関心が高まっている。表示装置に表示される画像などに起因して、表示領域内における発光素子の劣化に分布が生じる場合がある。特許文献１には、発光素子を受光素子としても機能させ、隣接する発光素子の発光量を検出し、検出された受光信号に基づいて発光素子を発光させる際の入力映像データを補正することが示されている。

特開２００６－２５１２０１号公報

発光素子を受光素子として使用する場合、外部から入射する光の影響によって、補正の効果が低減してしまう可能性がある。

本発明は、発光素子の輝度を検出するのに有利な技術を提供することを目的とする。

上記課題に鑑みて、本発明の実施形態に係る表示装置は、複数の画素が配された基板を含む表示装置であって、前記複数の画素のそれぞれは、前記基板の第１面の上に配された発光素子と、前記第１面と前記基板の前記第１面とは反対の側の第２面との間に配された受光素子と、を含み、前記発光素子は、第１電極と、前記第１面と前記第１電極との間に配された第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に配された発光層と、を含み、前記第１面に対する正射影において、前記第２電極と前記受光素子との少なくとも一部が重なっていることを特徴とする。

本発明によれば、発光素子の輝度を検出するのに有利な技術を提供することができる。

本実施形態にかかる表示装置の構成例を示す図。 図１の表示装置の画素の構成例を示す回路図。 図１の表示装置の１水平走査期間におけるタイミング図。 図１の表示装置の１垂直走査期間におけるタイミング図。 図１の表示装置の画素の構成例を示す平面図。 図１の表示装置の画素の構成例を示す断面図。 図１の表示装置の画素の構成例を示す平面図。 図１の表示装置の画素の構成例を示す断面図。 図１の表示装置の画素の構成例を示す平面図。 図１の表示装置の画素の構成例を示す断面図。 図１の表示装置の画素の構成例を示す断面図。 図１の表示装置の画素の構成例を示す平面図。 図１の表示装置の画素の構成例を示す平面図。 図１の表示装置の画素の構成例を示す平面図。 図１の表示装置の画素の構成例を示す平面図。 本実施形態の表示装置の応用例を示す図。 本実施形態の表示装置を用いた光電変換装置の一例を示す図。 本実施形態の表示装置を用いた電子機器の一例を示す図。 本実施形態の表示装置の応用例を示す図。 本実施形態の表示装置を用いた照明装置の一例を示す図。 本実施形態の表示装置を用いた移動体の一例を示す図。 本実施形態の表示装置を用いたウェアラブルデバイスの一例を示す図。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

図１～１５を参照して、本開示の実施形態による表示装置について説明する。図１は、本実施形態の表示装置１０１の構成例を示す概略図である。図１に示されるように、表示装置１０１は、画素アレイ１０３と、画素アレイ１０３の周辺に配された駆動回路と、を含む。画素アレイ１０３は、行列状に２次元配置された複数の画素１０２を備える。複数の画素１０２のそれぞれは、発光素子と、受光素子と、を含む。詳細は、図２を用いて説明するが、発光素子は、本実施形態において、有機ＥＬ素子などの自発光素子である。この場合、発光素子２０１は、陽極と陰極と間に発光層を含む有機層を備える。有機層は、発光層以外に、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層のうち１つ以上を適宜、備えていてもよい。

駆動回路は、それぞれの画素１０２を駆動するための回路である。駆動回路は、例えば、垂直走査回路１０４、信号出力回路１０５、読出回路１０６を含む。画素アレイ１０３には、行方向（図１において横方向）に沿って、走査線１０７～１１０が、画素行ごとに配されている。また、画素アレイ１０３には、列方向（図１において縦方向）に沿って、信号線１１１、垂直出力線１１２が、画素列ごとに配されている。

走査線１０７～１１０は、垂直走査回路１０４の対応する画素行の出力端にそれぞれ接続されている。信号線１１１は、信号出力回路１０５の対応する画素列の出力端にそれぞれ接続されている。垂直出力線１１２は、読出回路１０６の対応する画素列の入力端にそれぞれ接続されている。

画素アレイ１０３に配されたそれぞれの画素１０２への映像信号の書込時において、垂直走査回路１０４から走査線１０７へ制御信号が入力される。また、画素１０２への映像信号の書込時において、信号出力回路１０５は、輝度情報に応じた電圧を有する輝度信号を出力する。

また、垂直走査回路１０４は、画素アレイ１０３に配されたそれぞれの画素１０２からの信号の出力時において、走査線１０８～１１０に各種の制御信号を供給する。制御信号を供給された走査線１０８～１１０に接続された画素１０２は、対応する垂直出力線１１２に画素信号を出力する。垂直走査回路１０４が、走査線１０８～１１０に制御信号を順番に入力にすることによって、それぞれの画素１０２からの画素信号が、順番に垂直出力線１１２に出力される。

図２は、図１の表示装置１０１に配された画素１０２の構成例を示す回路図である。図２に示されるように、画素１０２は、発光素子２０１、駆動トランジスタ２０２、書込みトランジスタ２０３、容量素子２０４、受光素子２０５、転送トランジスタ２０６、リセットトランジスタ２０７、増幅トランジスタ２０８、選択トランジスタ２０９を含む。ここで、発光素子２０１を駆動するために配される駆動トランジスタ２０２、書込みトランジスタ２０３、容量素子２０４を含む回路を、発光回路と呼ぶ場合がある。また、受光素子２０５を駆動するために配される転送トランジスタ２０６、リセットトランジスタ２０７、増幅トランジスタ２０８、選択トランジスタ２０９を含む回路を、受光回路と呼ぶ場合がある。

本実施形態において、発光素子２０１の陽極に駆動トランジスタ２０２が接続され、発光素子２０１の駆動に関わるトランジスタが全てＰ型トランジスタ、受光素子２０５の駆動に関わるトランジスタが全てＮ型トランジスタである場合について説明する。しかしながら、トランジスタの組み合わせは、図２に示される構成に限定されることはない。発光素子や受光素子、トランジスタの極性、および、導電型が、一部または全て逆であってもよい。適宜、発光素子や受光素子、トランジスタの極性および導電型に併せて、供給される電位や接続を変更すればよい。つまり、トランジスタや容量素子の総数や、トランジスタの導電型の組み合わせは、あくまで一例に過ぎず、表示装置１０１に必要とされる仕様などに応じて適宜、変更することが可能である。

ここで、本明細書において、素子Ａと素子Ｂとの間にトランジスタが接続される、と表現した場合、素子Ａにトランジスタの２つの主端子（ソースまたはドレイン）のうち一方が接続され、素子Ｂにトランジスタの２つの主端子のうち他方が接続される。つまり、素子Ａと素子Ｂとの間にトランジスタが接続される、と表現した場合、素子Ａおよび素子Ｂのうち少なくとも一方に、トランジスタの制御端子（ゲート電極）が接続さる場合を含まない。

画素１０２の具体的な構成として、駆動トランジスタ２０２の２つの主端子のうち一方は、発光素子２０１の２つの主端子のうち一方（陽極）に接続されている。駆動トランジスタ２０２の２つの主端子のうち他方は、電源電位２１２（例えば、Ｖｄｄ）に接続されている。したがって、駆動トランジスタ２０２は、発光素子２０１と電源電位２１２との間に接続されている、と言える。発光素子２０１の２つの主端子のうち他方（陰極）は、電源電位２１１（例えば、Ｖｓｓ）に接続されている。

書込みトランジスタ２０３の２つの主端子のうち一方は、駆動トランジスタ２０２の制御端子に接続され、他方は、信号線１１１に接続されている。したがって、書込みトランジスタ２０３は、駆動トランジスタ２０２と信号線１１１との間に接続されている。書込みトランジスタ２０３の制御端子は、走査線１０７に接続されている。駆動トランジスタ２０２の制御端子と２つの主端子のうち他方（ソース）との間には、発光素子２０１を発光させる輝度に応じた輝度信号（輝度信号電圧Ｖｓｉｇ）を保持する容量素子２０４が接続されている。

転送トランジスタ２０６の２つの主端子のうち一方は、受光素子２０５の主端子のうち一方（陰極）に接続され、他方は、増幅トランジスタ２０８の制御端子に接続されている。増幅トランジスタ２０８の２つの主端子のうち一方は、電源電位２１３に接続され、他方は、選択トランジスタ２０９の２つの主端子のうち一方に接続されている。電源電位２１３は、電源電位２１２と同じ電位（例えば、Ｖｄｄ）であってもよいし、異なる電位であってもよい。リセットトランジスタ２０７の２つの主端子のうち一方は、増幅トランジスタ２０８の制御端子および転送トランジスタ２０６の２つの主端子のうち他方に接続され、他方は、電源電位２１３に接続されている。選択トランジスタ２０９の２つの主端子のうち他方は、垂直出力線１１２に接続されており、選択トランジスタ２０９の制御端子は、走査線１１０に接続されている。受光素子２０５の２つの主端子のうち他方（陽極）は、電源電位２１１に接続されている。増幅トランジスタ２０８の制御端子とリセットトランジスタ２０７の２つの主端子のうち一方との接続ノードには、容量２１０（浮遊拡散容量）が接続され、受光素子２０５で生成された電荷の保持部としての機能を備える。容量２１０は、転送トランジスタ２０６、リセットトランジスタ２０７、増幅トランジスタ２０８やこれらのトランジスタを接続する配線パターンの寄生容量であってもよい。図２には、容量２１０は、容量素子として示されている。

図３は、図２に示される画素１０２の１つの水平走査期間における動作例を示すタイミング図である。ここで、図３は、線順次発光動作および線順次受光動作を表したものである。時刻ｔ１以前は、（ｎ－１）フレームにおける発光素子２０１の発光期間および受光素子２０５の受光期間である。時刻ｔ１～ｔ１０において、ｎフレームの発光素子２０１への輝度情報の書込みを実施するとともに、（ｎ－１）フレームにおける発光素子２０１の発光量に応じた信号電荷を、受光素子２０５は垂直出力線１１２へ出力する。

時刻ｔ１において、垂直走査回路１０４が走査線１０９をＬｏｗ信号からＨｉｇｈ信号へ遷移させることによって、リセットトランジスタ２０７がオン状態になり、容量２１０に蓄積された電荷が電源電位２１３に排出される。

次いで、時刻ｔ２において、輝度情報に応じた輝度信号電圧Ｖｓｉｇが、信号出力回路１０５から信号線１１１に設定される。

輝度信号電圧Ｖｓｉｇが信号線１１１に設定されると、時刻ｔ３において、垂直走査回路１０４が走査線１０７をＨｉｇｈ信号からＬｏｗ信号へ遷移させることによって、書込みトランジスタ２０３をオン状態にし、駆動トランジスタ２０２の制御端子に輝度信号電圧Ｖｓｉｇが書き込まれる。これによって、輝度信号電圧Ｖｓｉｇに応じた駆動電流が、駆動トランジスタ２０２から発光素子２０１へ流れる。

次いで、時刻ｔ４において、垂直走査回路１０４が走査線１０９をＨｉｇｈ信号からＬｏｗ信号へ遷移させることによって、リセットトランジスタ２０７がオフ状態になる。これによって、容量２１０のリセットが完了する。

容量２１０のリセットが完了すると、時刻ｔ５において、垂直走査回路１０４が走査線１１０をＬｏｗ信号からＨｉｇｈ信号へ遷移させることによって、選択トランジスタ２０９をオン状態にし、増幅トランジスタ２０８と垂直出力線１１２とが電気的に接続される。これによって、増幅トランジスタ２０８によってバッファされた容量２１０のリセット電位（Ｎ信号）が、垂直出力線１１２に出力される。

次に、時刻ｔ６において、垂直走査回路１０４が走査線１０８をＬｏｗ信号からＨｉｇｈ信号へ遷移させることによって、転送トランジスタ２０６をオン状態にし、受光素子２０５に蓄積された電荷を容量２１０へ転送する。受光素子２０５は、概ね発光素子２０１の発光量に比例した信号電荷を光電変換し蓄積しているため、受光素子２０５の電荷を読み出すことによって、発光素子２０１の劣化や欠陥などの補正に用いるデータが取得できる。

時刻ｔ７において、垂直走査回路１０４が走査線１０８をＨｉｇｈ信号からＬｏｗ信号へ遷移させることによって、転送トランジスタ２０６をオフ状態にし、容量２１０への電荷の転送が完了する。

時刻ｔ８において、受光素子２０５に蓄積された信号電荷を増幅トランジスタ２０８によって電圧（Ｓ信号）に変換し、垂直出力線１１２から読み出す。時刻ｔ５で得たＮ信号とＳ信号との差分を取ることによって、ノイズ成分が抑制された信号を取得することができる。

次いで、時刻ｔ９において、垂直走査回路１０４が走査線１１０をＨｉｇｈ信号からＬｏｗ信号へ遷移させることによって、選択トランジスタ２０９がオフ状態になり、垂直出力線１１２と増幅トランジスタ２０８との電気的な接続が切断される。

時刻ｔ１０において、垂直走査回路１０４が走査線１０７をＬｏｗ信号からＨｉｇｈ信号へと遷移させることによって、書込みトランジスタ２０３をオフ状態にし、駆動トランジスタ２０２の制御端子への輝度信号電圧Ｖｓｉｇの書込みが完了する。輝度信号電圧Ｖｓｉｇに応じた電位が、駆動トランジスタ２０２のゲート－ソース間に接続されている容量素子２０４に保持される。

図４は、図２に示される画素１０２の１つの垂直走査期間における動作例を示すタイミング図である。時刻ｔ１１において、１行目に配された発光素子２０１への輝度信号電圧Ｖｓｉｇの書込み、および、１行目に配された受光素子２０５からＮ信号およびＳ信号の読出しが実施される。時刻ｔ１２から時刻ｔＮにおいて、時刻ｔ１１と同様に、それぞれ対応する行に配された、発光素子２０１への輝度信号電圧Ｖｓｉｇの書込み、受光素子２０５からのＮ信号およびＳ信号の読出しが実施される。発光素子２０１への輝度信号電圧Ｖｓｉｇの書込み、および、受光素子２０５からＮ信号およびＳ信号の読出しは、図３を用いて上述したように動作する。

受光素子２０５から出力される信号は、概ね発光素子２０１の発光輝度に応じた値である。そのため、表示装置１０１に入力された発光素子２０１への輝度情報と受光素子２０５から出力される信号とを比較することによって、発光素子２０１の劣化や画素アレイ１０３の面内における輝度ムラなどの情報を取得することができる。発光素子２０１の劣化や輝度ムラなどの情報を用いて、表示装置１０１へ入力される輝度情報のデータに補正を実施することによって、発光素子２０１の劣化や輝度むらなどを補正した画像表示が可能になる。つまり、表示装置１０１に表示される画像の画質の劣化を抑制できる。

図４において、発光素子２０１と受光素子２０５の駆動行は同期しているが、これに限定されるものではない。例えば、表示装置１０１において、発光素子２０１を高い輝度で発光させる場合、受光素子２０５が信号飽和してしまい、補正データを得られない可能性がある。その場合、受光素子２０５の駆動周期を発光素子２０１の駆動周期よりも速くし、信号を蓄積する時間を短くすることによって、受光素子２０５が信号飽和してしまうことを抑制してもよい。

次に、上述のような動作を行う表示装置１０１の画素１０２のレイアウトについて説明する。図５、６は、それぞれ画素１０２の構成例を示す平面図および断面図である。図６には、図５の平面図のＡ－Ａ’間の断面が示されている。図５には１つの画素１０２の平面レイアウトのみを示しているが、実際には、行方向および列方向に所定のピッチで、図５に示されるレイアウトが周期的に繰り返される。

駆動トランジスタ２０２は、ゲート電極５０２、Ｐ型拡散層５１２（ドレイン）、Ｐ型拡散層５２２（ソース）を含み構成されている。書込みトランジスタ２０３は、ゲート電極５０３、Ｐ型拡散層５１３（ドレイン）、Ｐ型拡散層５２３（ソース）を含み構成されている。ゲート電極５０６は転送トランジスタ２０６のゲート電極、ゲート電極５０７はリセットトランジスタ２０７のゲート電極、ゲート電極５０８は増幅トランジスタ２０８のゲート電極、ゲート電極５０９は選択トランジスタ２０９のゲート電極を、それぞれ示している。

画素１０２は、基板６１０に形成される。基板６１０には、例えば、シリコン（Ｓｉ）を用いたシリコン基板が用いられてもよい。図６に示されるように、発光素子２０１は、基板６１０の２つの主面のうち面６５１の上に配され、受光素子２０５は、面６５１と面６５１とは反対の側の面６５２との間に配される。

受光素子２０５は、基板６１０のＰ^＋ウェル６０１に形成され、基板６１０の面６５１に接するＰ型の半導体領域６０３と、Ｐ型の半導体領域６０３の下部に設けられたＮ型の半導体領域６０４と、を含む埋め込みフォトダイオードである。半導体領域６０４は、受光素子２０５で生じた信号電荷（電子）を蓄積するための電荷蓄積層である。

基板６１０の面６５１の上には、層間絶縁膜６２２が配され、層間絶縁膜６２２内には、１層以上の金属配線層６２３が配されている。図６に示される構成では、３層の金属配線層６２３が配されているが、これに限られることはなく、２層以下であってもよいし、４層以上であってもよい。金属配線層６２３間や、金属配線層６２３と基板６１０に形成された上述のトランジスタなどとの間、金属配線層６２３と発光素子２０１との間には、適宜、導電プラグ６２４が配され、電気的に接続されている。層間絶縁膜６２２には、酸化シリコンや窒化シリコンなどの各種の誘電体材料が用いられる。層間絶縁膜６２２には、無機材料だけでなく有機材料が用いられてもよい。また、層間絶縁膜６２２は、基板６１０の面６５１からの距離に応じて、異なる材料が用いられていてもよい。つまり、層間絶縁膜６２２は、積層構造を有していてもよい。金属配線層６２３や導電プラグ６２４には、例えば、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）などが用いられる。

基板６１０の面６５１の側には、受光素子２０５を駆動するＮ型トランジスタ（例えば、転送トランジスタ２０６）、発光素子２０１を駆動するＮ型の半導体ウェル６０２内のＰ型トランジスタ（例えば、駆動トランジスタ２０２、書込みトランジスタ２０３）が配される。それぞれのトランジスタは、一般的なＣＭＯＳプロセスで形成されるＣＭＯＳトランジスタであってもよい。

容量素子２０４は、電極５０４と電極５１４の間に、層間絶縁膜６２２（例えば、酸化シリコン膜）を備える構造である。電極５０４は、駆動トランジスタ２０２のＰ型拡散層５２２（ソース）に接続され、電極５１４は、駆動トランジスタ２０２のゲート電極５０２に接続される。

発光素子２０１は、電極６２０（陰極）と、基板６１０の面６５１と電極６２０との間に配された電極５０１（陽極）と、電極６２０と電極５０１との間に配された発光層６２１と、を含む。電極６２０および発光層６２１は、図６に示されるように、複数の画素１０２で共有されていてもよい。例えば、画素アレイ１０３の全面に一体の電極６２０および発光層６２１が形成されていてもよい。一方、電極５０１は、発光素子２０１（画素１０２）ごとに配され、個別電極と呼ばれうる。発光素子２０１（画素１０２）ごとに配される電極５０１によって、発光素子２０１の発光位置および発光形状が決定されうる。電極６２０には、発光層６２１で生成された光を透過するための透明導電材料が使用されうる。透明導電材料として、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化錫インジウム（ＩＴＯ）、酸化亜鉛インジウムなどの金属酸化物が使用できる。電極５０１には、例えば、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）などの金属材料が用いられる。基板６１０の面６５１と電極５０１との間には、上述の層間絶縁膜６２２が配されている。また、本実施形態において、電極５０１の外縁を覆うように、誘電体によって構成されたバンク６２５が配されている。バンク６２５は、電極５０１と電極６２０との間を流れる電流が、隣接する画素１０２へ漏れることを抑制する。

図５、６に示されるように、基板６１０の面６５１に対する正射影において、電極５０１と受光素子２０５との少なくとも一部が重なっている。受光素子２０５の上に電極５０１を重ねるように配することによって、受光素子２０５に外光が入射することに起因する影響を低減できる。発光素子２０１が発する光は、表示装置１０１から外（空気）へ伝搬する成分と、発光層６２１と電極６２０との間や電極６２０と空気との間（電極６２０上に保護層やカラーフィルタなどがある場合、それぞれの層の間）の屈折率差によって反射し発光層６２１の側に戻る成分と、がある。反射する成分（反射光）の一部６５０は、図６に示されるように、基板６１０の面６５１に対する正射影において電極５０１と受光素子２０５とが重なっていない領域を通り、受光素子２０５へ入射する。発光素子２０１の輝度に応じた反射光の一部６５０が受光素子２０５へ入射するため、発光素子２０１の輝度に応じた信号出力を受光素子２０５から得ることができる。

特許文献１のように、発光素子を受光素子としても機能させる場合、例えば、発光素子が低輝度で発光しているときに外光の影響を受け、発光素子の発光量を正確に見積もれず、検出された信号に基づく補正の精度が低下してしまう可能性がある。一方、本実施形態において、基板６１０の面６５１に対する正射影において、電極５０１と受光素子２０５とが重なっている。また、基板６１０の面６５１と直交する面（断面）に対する正射影において、発光素子２０１と受光素子２０５とが、重なっていない。それによって、受光素子２０５に入射する外光の影響を抑制しながら、発光素子２０１が発する光に応じた信号を得ることができる。また、図５、６に示される構成において、基板６１０の面６５１に対する正射影において、受光素子２０５と発光回路の容量素子２０４とが重ならない位置に配されている。そのため、発光素子２０１が発した光のうち反射光の一部６５０が、受光素子２０５と容量素子２０４とが重なる場合と比較して、受光素子２０５に入射しやすくなる。つまり、本実施形態に示される画素１０２の構造を用いることによって、発光素子２０１の劣化や画素アレイ１０３の面内の輝度ムラなどの補正を、効果的に実施することが可能になる。結果として、表示装置１０１に表示される表示画像の画質を向上させることが可能になる。

次に、図７、８を参照しながら、画素１０２の変形例について説明する。図７は、画素１０２の平面図、図８は、図７のＡ－Ａ’間の断面図である。以下、図５、６に示されるレイアウトと異なる構成を中心に説明する。図５、６に示される構成において、互いに隣接する発光素子２０１間に受光素子２０５が配されているため、隣接する発光素子２０１から光が入射し受光素子２０５で検出される可能性がある。

そこで、図７、８に示されるように、基板６１０の面６５１に対する正射影において、層間絶縁膜６２２のうち複数の画素１０２のそれぞれの画素１０２の外縁部と重なる領域に遮光層７０１が配されている。互いに隣り合う画素１０２間に遮光層７０１が配されることによって、発光素子２０１が発した光が隣接する画素１０２の受光素子２０５へ入射してしまう光学クロストークを低減する効果が得られる。

遮光層７０１は、金属配線層６２３、導電プラグ６２４と同じ材料で構成されうる。つまり、金属配線層６２３および導電プラグ６２４を形成する際に、同時に形成されうる。このような工程を用いることによって、遮光層７０１を設けることによる工程数の増加が抑制できる。遮光層７０１は、基板６１０の面６５１と交差する方向に対して、基板６１０の直上の金属配線層６２３から発光素子２０１の電極５０１と同層のパターンまで接続された導電プラグ６２４で接続された構成になっていてもよい。

図９、１０を参照しながら、画素１０２のさらなる変形例について説明する。図９は、画素１０２の平面図、図１０は、図９のＡ－Ａ’間の断面図である。以下、図７、８に示されるレイアウトと異なる構成を中心に説明する。図７に示される構成において、互いに隣接する画素１０２間の光学クロストークは抑制可能であるが、遮光層７０１からの反射光が、受光素子２０５以外の領域に入射してしまい、受光素子２０５の感度が低下してしまう可能性がある。

そこで、図９、１０に示されるように、画素１０２は、基板６１０の面６５１に対する正射影において、層間絶縁膜６２２のうち受光素子２０５と重なる領域に光導波路９０１が配されている。光導波路９０１は、基板６１０の側の底部が受光素子２０５と対向するように配される。光導波路９０１は、周囲の層間絶縁膜６２２よりも屈折率が高い材料を円錐台形状に形成したものであり、発光素子２０１が発した光のうち反射光の一部６５０を受光素子２０５へ導く機能を有する。例えば、層間絶縁膜６２２に酸化シリコンなどを用いた場合、光導波路９０１には窒化シリコンなどの材料が用いられてもよい。

光導波路９０１が配されることによって、遮光層７０１で反射された光を効率よく受光素子２０５に導くことが可能になる。これによって、発光素子２０１から発せられた光に対する受光素子２０５の感度を向上させることが可能になる。結果として、受光素子２０５に対する外光の影響を低減でき、検出したい発光素子２０１の発光輝度を高い精度で検出できる。

ここまで説明した画素１０２の構造において、１つの基板６１０に、発光素子２０１を駆動するための発光回路と、受光素子２０５を駆動するための受光回路と、がそれぞれ配されている。１つの基板６１０に対して、駆動トランジスタ２０２などの受光回路および転送トランジスタ２０６などの発光回路が配されるため、画素１０２の微細化に限界がある。そこで、２つの基板に受光回路および発光回路を構成するそれぞれの素子を分散して配することによって画素１０２の微細化を達成することについて説明する。

図１１は、２つの基板６１０、６６０を積層させた構造を備える表示装置１０１の画素１０２の断面図である。基板６１０には、上述と同様に、例えば、シリコン（Ｓｉ）を用いたシリコン基板が用いられる。基板６１０の面６５２に対向するように配された基板６６０には、例えば、シリコン（Ｓｉ）やガラスなどが用いられてもよい。本実施形態において、基板６６０には、基板６１０と同様に、シリコン（Ｓｉ）を用いたシリコン基板が用いられる。

図１１に示される画素１０２は、基板６１０の面６５１の上に配された発光素子２０１と、基板６１０の面６５１と面６５２との間に配された受光素子２０５を含む。発光素子２０１は、電極６２０と、基板６１０の面６５１と電極６２０との間に配された電極５０１と、電極６２０と電極５０１との間に配された発光層６２１と、を含む。上述の各構成と同様に、電極６２０および発光層６２１は、図１１に示されるように、複数の画素１０２で共有されていてもよく、また、電極５０１は、発光素子２０１（画素１０２）ごとに分割されていてもよい。また、上述と同様に、電極５０１の外縁を覆うように、誘電体によって構成されたバンク６２５が配されていてもよい。基板６１０と電極５０１との間には、基板６１０と電極５０１との間を電気的に独立させるための層間絶縁膜６２７が配されうる。

基板６１０には、受光素子２０５が配されている。また、図１１に示されるように、転送トランジスタ２０６が、基板６１０の面６５２に配されている。本実施形態においても、基板６１０の面６５１に対する正射影において、電極５０１と受光素子２０５との少なくとも一部が重なっている。

基板６１０の基板６６０の側の面６５２の上には、層間絶縁膜６２２が配され、層間絶縁膜６２２内には、１層以上の金属配線層６２３が配されている。金属配線層６２３間や、金属配線層６２３と基板６１０に形成されたトランジスタなどとの間、金属配線層６２３と発光素子２０１との間には、適宜、導電プラグ６２４が配され、電気的に接続されている。基板６６０は、基板６６０の基板６１０の側の面６６１と面６６１とは反対の側の面６６２とを有する。基板６６０の面６６１の上には、層間絶縁膜６７２が配され、層間絶縁膜６７２内には、１層以上の金属配線層６７３が配されている。金属配線層６７３間や、金属配線層６７３と基板６６０に形成されたトランジスタなどとの間には、適宜、導電プラグ６７４が配され、電気的に接続されている。

層間絶縁膜６２２、６７２には、酸化シリコンや窒化シリコンなどの各種の誘電体材料が用いられる。層間絶縁膜６２２、６７２には、無機材料だけでなく有機材料が用いられてもよい。また、層間絶縁膜６２２、６７２は、基板６１０の面６５１からの距離に応じて、異なる材料が用いられていてもよい。つまり、層間絶縁膜６２２、６７２は、積層構造を有していてもよい。金属配線層６２３、６７３や導電プラグ６２４、６７４には、例えば、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）などが用いられる。

基板６１０の金属配線層６２３と基板６６０の金属配線層６７３とは、一部の領域で金属配線層６２３と金属配線層６７３とが直接接合されることによって、電気的に接続されている。例えば、それぞれ最上層の金属配線層６２３と金属配線層６７３とが、Ｃｕ－Ｃｕ接合によって電気的に接続されていてもよい。

基板６１０の面６５２の側には、基板６１０内に形成された受光素子２０５を駆動するＮ型トランジスタ（例えば、転送トランジスタ２０６）が配される。基板６６０の面６６１の側には、発光素子２０１を駆動するＮ型の半導体ウェルにＰ型トランジスタ（例えば、駆動トランジスタ２０２、書込みトランジスタ２０３）が配される。それぞれのトランジスタは、一般的なＣＭＯＳプロセスで形成されるＣＭＯＳトランジスタであってもよい。転送トランジスタ２０６などの受光回路のうち基板６１０に配されたトランジスタのゲート絶縁膜厚と、駆動トランジスタ２０２などの発光回路のうち基板６６０に配されたトランジスタのゲート絶縁膜厚と、は同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。２つの基板６１０、６６０にトランジスタを形成するため、それぞれのトランジスタに必要な仕様に合わせて、トランジスタを２つの基板６１０、６６０の何れかに割り振り、異なるゲート絶縁膜厚を備えるトランジスタを容易に形成することができる。

本実施形態において、基板６１０に受光素子２０５を駆動する受光回路のトランジスタを配し、基板６６０に発光素子２０１を駆動する発光回路のトランジスタを配している。しかしながら、これに限定されるものではない。基板６１０に発光回路を構成するトランジスタの一部が配されていてもよいし、基板６６０に受光回路を構成するトランジスタの一部が配されていてもよい。表示装置１０１の画素１０２の仕様や、受光回路および発光回路を構成するそれぞれのトランジスタに要求される仕様に応じて、各構成要素は、２つの基板６１０、６６０に適宜、分散して配されればよい。

図１２（ａ）～１２（ｃ）は、図１１に示される表示装置１０１の１つの画素１０２に相当する平面図である。実際には、行方向および列方向に所定のピッチで、図１２に示されるレイアウトが周期的に繰り返される。

図１２（ａ）は、基板６６０に配された発光素子２０１を駆動するための発光回路（駆動トランジスタ２０２、書込みトランジスタ２０３、容量素子２０４）の平面配置の例である。駆動トランジスタ２０２は、ゲート電極５０２、Ｐ型拡散層５１２（ドレイン）、Ｐ型拡散層５２２（ソース）を含み構成されている。書込みトランジスタ２０３は、ゲート電極５０３、Ｐ型拡散層５１３（ドレイン）、Ｐ型拡散層５２３（ソース）を含み構成されている。容量素子２０４は、基板６６０の面６６１に対する正射影において、駆動トランジスタ２０２および書込みトランジスタ２０３と一部が重なるように配されている。

図１２（ｂ）は、基板６１０に配された受光素子２０５および受光素子を駆動するための受光回路（転送トランジスタ２０６、リセットトランジスタ２０７、増幅トランジスタ２０８、選択トランジスタ２０９）の平面配置の例である。ゲート電極５０６は転送トランジスタ２０６のゲート電極、ゲート電極５０７はリセットトランジスタ２０７のゲート電極、ゲート電極５０８は増幅トランジスタ２０８のゲート電極、ゲート電極５０９は選択トランジスタ２０９のゲート電極を、それぞれ示している。

基板６１０の面６５１に対する正射影において、発光素子２０１の電極５０１と、受光素子２０５と、は少なくとも一部が重なっている。受光素子２０５の上に電極５０１を重ねて配することによって、上述の各構成と同様に、受光素子２０５への外光の影響を抑制することができる。

図１２（ａ）の平面図と図１２（ｂ）の平面図とを重ね、各素子を積層した際の関係が、図１２（ｃ）に示されている。発光回路の容量素子２０４は、基板６１０の面６５２と基板６６０の面６６１との間に配され、図１２に示されるように、基板６１０の面６５１に対する正射影において、受光素子２０５と容量素子２０４との少なくとも一部が重なっていてもよい。

発光素子２０１が発する光は、表示装置１０１から外（空気）へ伝搬する成分と、発光層６２１と電極６２０との間や電極６２０と空気との間（電極６２０上に保護層やカラーフィルタなどがある場合、それぞれの層の間）の屈折率差によって反射し発光層６２１の側に戻る成分と、がある。反射する成分（反射光）の一部は、基板６１０の面６５１に対する正射影において電極５０１と受光素子２０５とが重なっていない領域を通り、受光素子２０５へ入射する。発光素子２０１の輝度に応じた反射光の一部が受光素子２０５へ入射されるため、発光素子２０１の輝度に応じた信号出力を受光素子２０５から得ることができる。

図１１、１２（ａ）～１２（ｃ）に示される基板６１０と基板６６０とを積層させ、微細化させた画素１０２を備える表示装置１０１においても、受光素子２０５に入射する外光の影響を抑制しながら、発光素子２０１が発する光に応じた信号を得ることができる。つまり、図１１、１２（ａ）～１２（ｃ）に示される画素１０２の構造を用いることによって、発光素子２０１の劣化や画素アレイ１０３の面内の輝度ムラなどの補正を、効果的に実施することが可能になる。結果として、表示装置１０１に表示される表示画像の画質を向上させることが可能になる。

次に、図１３（ａ）～１３（ｃ）を用いて図１２（ａ）～１２（ｃ）に示される画素１０２の変形例について説明する。受光回路と発光回路との基板６１０、６６０に対する専有面積を比較した場合、基板６１０の面６５１に対する正射影において、受光素子２０５および受光回路が占める面積が、発光回路が占める面積よりも大きくなりうる。これは、受光素子２０５が、比較的大きな面積を必要とするためである。したがって、受光回路の素子数を削減することは、画素１０２の面積の縮小に対して有効に機能する。

図１３（ａ）は、図１２（ａ）に示される発光素子２０１を駆動するための発光回路を３素子分（例えば、赤色発光素子、緑色発光素子、青色発光素子用の発光回路）記載した例である。この場合、図１３（ｂ）の平面図に示されるように、受光素子２０５ａ～２０５ｃおよび受光素子２０５ａ～２０５ｃにそれぞれ対応する転送トランジスタ２０６ａ～２０６ｃ（図１３（ｂ）において、ゲート電極５０６ａ～５０６ｃとして示されている。）は、それぞれ独立して配される。一方、複数の画素１０２において、容量２１０（浮遊拡散容量）以降のリセットトランジスタ２０７、増幅トランジスタ２０８、選択トランジスタ２０９（図１３（ｂ）において、ゲート電極５０７～５０９として示されている。）を共有することによって、受光回路の面積を縮小することが可能になる。図１３（ｃ）は、図１３（ａ）の平面図と図１３（ｂ）の平面図とを重ね、各素子を積層した際の関係を示した図である。

このように、２つ以上の画素１０２に配されている受光素子２０５（図１３（ｂ）に示される構成において、受光素子２０５ａ～２０５ｃ。）が、１つの受光回路（図１３（ｂ）に示される構成において、リセットトランジスタ２０７、増幅トランジスタ２０８、選択トランジスタ２０９。）を共有していてもよい。また、この場合、１つの受光回路を共有する２つ以上の画素１０２が、同じ色の光を発光する画素であってもよいし、互いに異なる色の光を発光する画素であってもよい。ここで、異なる色の発光とは、発光素子２０１の発光層６２１自体が、互いに異なる色の光を発してもよい。また、発光層６２１は同じ色の光を発するが、発光層６２１の上にカラーフィルタなどが配されることによって、表示装置１０１の画素１０２として異なる色の光を発してもよい。

発光色が異なる画素１０２は、色温度によってホワイトバランスをとるための輝度比が変化する。色温度が高くなるにつれ、青色の輝度は高く赤色の輝度は低くなる。色温度が高い場合、他の色と比較し、赤色の輝度が低くなるため赤色の光の輝度を検出する受光素子２０５に蓄積される信号電荷は少なく、他の色に比較して補正精度が低下する可能性がある。そのため、色温度に応じて各色に応じた受光素子２０５の感度が調整されていてもよい。表示装置１０１は、互いに異なる色の光を発光する２つ以上（例えば、赤色発光、緑色発光、青色発光の３種類。）の画素１０２を含み、ある画素１０２に配された受光素子２０５の受光感度と、当該画素１０２とは別の色で発光する画素に配された受光素子２０５の受光感度と、が互いに異なっていてもよい。

例えば、発光色が互いに異なる画素１０２において、受光素子２０５の面積が互いに異なっていてもよい。受光素子２０５の面積は、表示装置１０１の設計上のホワイトバランスに応じて、適宜、設計することができる。また、ホワイトバランスを調整可能な表示装置１０１の場合、読出回路１０６に配されるアンプの増幅率などを適宜、調整可能な構成にすることによって、受光素子２０５の受光感度を変化させることが可能になる。特にホワイトバランスで規定される各色の発光強度に対して、逆順の大きさで受光素子２０５の感度を設定することによって、発光素子２０１の劣化や画素アレイ１０３の面内の輝度ムラなどの補正の精度の低下を防ぐことができる。

次に、図１４（ａ）～１４（ｃ）を用いて図１２（ａ）～１２（ｃ）に示される画素１０２のさらなる変形例について説明する。上述のように、受光回路と発光回路との基板６１０、６６０に対する専有面積を比較した場合、受光素子２０５および受光回路が占める面積が、発光回路が占める面積よりも大きくなりうる。そこで、表示装置１０１の高精細化を進めるために、受光回路の繰返しピッチと発光回路の繰返しピッチが異なっていてもよい。

図１４（ａ）は、図１２（ａ）に示される発光素子２０１を駆動するための発光回路を３素子分（例えば、赤色発光素子、緑色発光素子、青色発光素子用の発光回路）記載した例である。この場合、図１４（ｂ）に示されるように、３つの発光素子２０１を駆動するための発光回路に対して、１つの受光素子２０５および受光回路（図１４（ｂ）において、ゲート電極５０６～５０９として示されている、転送トランジスタ２０６、リセットトランジスタ２０７、増幅トランジスタ２０８、選択トランジスタ２０９）が配されている。つまり、複数の画素１０２が、１つの受光素子２０５および受光回路を共有していてもよい。このように、受光回路および発光回路を配することによって、発光回路が繰り返し配されるピッチと、受光回路が繰り返し配されるピッチと、が異なってくる。図１４（ｃ）は、図１４（ａ）の平面図と図１４（ｂ）の平面図とを重ね、各素子を積層した際の関係を示した図である。

図１４（ａ）～１４（ｃ）に示される構成の場合、３つの発光素子２０１の輝度を１つの受光素子２０５で検出することになる。例えば、表示画像の補正を実施する場合、３つの発光素子２０１の合成光量を受光回路から信号出力（出力像）として読み出し、表示予定の画像と出力像とを比較し、差分を計算する。それによって、それぞれの発光素子２０１の劣化などに対する補正データを得ることが可能である。また、例えば、表示装置１０１の起動時に、特定の色の画素１０２を発光させ、輝度を受光素子２０５で検出する。これを各色の分、繰り返すことによって、画素１０２の発光素子２０１の入力データに対する発光量を取得し、画像を表示する際の表示装置１０１への入力データの補正係数を取得することが可能である。

ここで、発光素子２０１が発光する際の輝度が極端に低い場合など、受光素子への入射光量が少ないために、外光などのノイズの影響を受けやすく、十分な補正の精度が維持できないという問題が発生する可能性がある。また、発光素子が発光する際の輝度が低い場合、受光素子２０５の出力信号の立ち上がりが遅くなり（応答速度が遅くなり）、輝度を測定するまでの時間が長くなるという問題も生じる。受光素子２０５による測定時間が短い場合に、発光素子２０１が、入力データに応じた発光輝度に到達する前に測定を行ってしまい、その結果、正しい補正が行われない可能性もある。以上の問題を解決するための電極５０１の構造について、図１５を用いて説明する。

図１５は、図１２（ｂ）の平面図に対して、発光素子２０１の電極５０１に開口部５５１が設けられている。開口部５５１には、発光層６２１の一部または光透過部材が充填されていてもよい。発光素子２０１が発光すると、発光素子２０１が発する光の一部は開口部５５１を通過し受光素子２０５へ入射する。そのため、発光素子２０１の輝度が低い場合であっても、図１２に示される電極５０１と比較して、受光素子２０５へ入射される光量が増えるため、補正データの精度を維持できる。また、開口部５５１の大きさを変化させることによって、上述した色ごとの受光素子２０５の受光感度を変化させてもよい。

図１５に示されるように、電極５０１に開口部５５１を設け、発光層６２１の一部または光透過部材を充填する場合、開口部５５１の周縁部に段差が生じうる。この段差によって発光層６２１に断線などが発生した場合など、表示装置１０１（発光素子２０１）の信頼性へ影響を及ぼす可能性がある。開口部５５１の周縁部に生じる段差を小さくするために、電極５０１が、透明電極と開口部５５１が設けられた金属層などの遮光膜との積層構造を備えていてもよい。金属層は、比較的膜厚が薄い場合であっても遮光膜として機能する。例えば、金属層の上に透明電極を所定の抵抗値になるように積層することによって、開口部５５１の段差を小さくすることができる。

また、発光素子２０１が発する光の少なくとも一部を透過する材料を電極５０１として使用することによって、開口部５５１を設けない構造にしてもよい。つまり、電極５０１が、発光層で生成された光の一部を透過してもよい。電極５０１に採用可能な透明材料として、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化錫インジウム（ＩＴＯ）、酸化亜鉛インジウムなどの金属酸化物が使用できるが、これらに限定されるものではない。

表示装置１０１から出射される光量の低下、および、外光の影響を防ぎつつ、発光素子２０１の劣化など補正のための情報を得るために、電極５０１の光の透過率は、高い透過率である必要はなく、比較的に低い透過率であってもよい。例えば、電極５０１の光の透過率は、２０％以下であってもよいし、さらに、１０％以下であってもよい。また、例えば、輝度５００ｃｄ／ｍ^２程度の表示装置１０１の場合、電極５０１の光の透過率は、１％以上であれば、受光素子２０５のノイズに埋もれることなく、発光素子２０１の補正に必要な情報を得ることができる。つまり、電極５０１の発光層６２１で生成された光に対する透過率が、１％以上かつ２０％以下であってもよい。

図１２（ａ）～１５を用いて説明したように、基板６１０、６６０を積層した構成を用いることによって、外光の影響を抑制しつつ、１つの基板６１０を用いた場合よりも画素１０２の面積を縮小（微細化）することができる。結果として、表示装置１０１の高精細化が達成できる。

ここで、本実施形態の表示装置１０１の実際の応用例や、表示装置１０１を光電変換装置、電子機器、照明装置、移動体、および、ウェアラブルデバイスに適用した例について図１６～図２２（ｂ）を用いて説明する。他にも、表示装置１０１には、電子写真方式の画像形成装置の露光光源や液晶表示装置のバックライト、白色光源にカラーフィルタを有する発光デバイスなどの用途がある。表示装置１０１は、エリアＣＣＤ、リニアＣＣＤ、メモリーカードなどからの画像情報を入力する画像入力部を有し、入力された情報を処理する情報処理部を有し、入力された画像を表示部に表示する画像情報処理装置でもよい。また、カメラやインクジェットプリンタが有する表示部は、タッチパネル機能を有していてもよい。このタッチパネル機能の駆動方式は、赤外線方式でも、静電容量方式でも、抵抗膜方式であっても、電磁誘導方式であってもよく、特に限定されない。また表示装置はマルチファンクションプリンタの表示部に用いられてもよい。

図１６は、本実施形態の表示装置１０１を用いた表示装置の応用例を表す模式図である。表示装置１０００は、上部カバー１００１と、下部カバー１００９と、の間に、タッチパネル１００３、表示パネル１００５、フレーム１００６、回路基板１００７、バッテリー１００８を有していてもよい。タッチパネル１００３および表示パネル１００５は、フレキシブルプリント回路ＦＰＣ１００２、１００４が接続されている。回路基板１００７には、トランジスタなどの能動素子が配される。バッテリー１００８は、表示装置１０００が携帯機器でなければ、設けなくてもよいし、携帯機器であっても、この位置に設ける必要はない。表示パネル１００５に、上述の表示装置１０１の画素アレイ１０３が適用できる。表示パネル１００５として機能する表示装置１０１は、回路基板１００７に配されたトランジスタなどの能動素子と接続され動作する。回路基板１００７は、例えば、上述の駆動回路の各構成に対応していてもよい。

図１６に示される表示装置１０００は、複数のレンズを有する光学部と、当該光学部を通過した光を受光し電気信号に光電変換する撮像素子とを有する光電変換装置（撮像装置）の表示部に用いられてもよい。光電変換装置は、撮像素子が取得した情報を表示する表示部を有してもよい。また、表示部は、光電変換装置の外部に露出した表示部であっても、ファインダ内に配置された表示部であってもよい。光電変換装置は、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラであってもよい。

図１７は、本実施形態の表示装置１０１を用いた光電変換装置の一例を表す模式図である。光電変換装置１１００は、ビューファインダ１１０１、背面ディスプレイ１１０２、操作部１１０３、筐体１１０４を有してよい。光電変換装置１１００は、撮像装置とも呼ばれうる。表示部であるビューファインダ１１０１に、上述の表示装置１０１が適用できる。この場合、表示装置１０１は、撮像する画像のみならず、環境情報、撮像指示などを表示してもよい。環境情報には、外光の強度、外光の向き、被写体の動く速度、被写体が遮蔽物に遮蔽される可能性などであってよい。

撮像に適するタイミングはわずかな時間である場合が多いため、少しでも早く情報を表示した方がよい。したがって、発光素子２０１として有機ＥＬ素子などの有機発光材料を含む表示装置１０１がビューファインダ１１０１に用いられうる。有機発光材料は応答速度が速いためである。有機発光材料を用いた表示装置１０１は、表示速度が求められる、これらの装置に、液晶表示装置よりも適して用いることができる。

光電変換装置１１００は、不図示の光学部を有する。光学部は複数のレンズを有し、光学部を通過した光を受光する筐体１１０４内に収容されている光電変換素子（不図示）に結像する。複数のレンズは、その相対位置を調整することで、焦点を調整することができる。この操作を自動で行うこともできる。

表示装置１０１、は、電子機器の表示部に適用されてもよい。その際には、表示機能と操作機能との双方を有してもよい。携帯端末としては、スマートフォンなどの携帯電話、タブレット、ヘッドマウントディスプレイなどが挙げられる。

図１８は、本実施形態の表示装置１０１を用いた電子機器の一例を表す模式図である。電子機器１２００は、表示部１２０１と、操作部１２０２と、筐体１２０３を有する。筐体１２０３には、回路、当該回路を有するプリント基板、バッテリー、通信部、を有してよい。操作部１２０２は、ボタンであってもよいし、タッチパネル方式の反応部であってもよい。操作部１２０２は、指紋を認識してロックの解除等を行う、生体認識部であってもよい。通信部を有する携帯機器は通信機器ということもできる。表示部１２０１に、上述の表示装置１０１が適用できる。

図１９（ａ）、１９（ｂ）は、本実施形態の表示装置１０１を用いた表示装置の応用例を表す模式図である。図１９（ａ）は、テレビモニタやＰＣモニタなどの表示装置である。表示装置１３００は、額縁１３０１を有し表示部１３０２を有する。表示部１３０２に、上述の表示装置１０１の画素アレイ１０３が適用できる。表示装置１３００は、額縁１３０１と表示部１３０２とを支える土台１３０３を有していてもよい。土台１３０３は、図１９（ａ）の形態に限られない。例えば、額縁１３０１の下辺が土台１３０３を兼ねていてもよい。また、額縁１３０１および表示部１３０２は、曲がっていてもよい。その曲率半径は、５０００ｍｍ以上６０００ｍｍ以下であってよい。

図１９（ｂ）は、本実施形態の表示装置１０１を用いた表示装置の他の応用例を表す模式図である。図１９（ｂ）の表示装置１３１０は、折り曲げ可能に構成されており、いわゆるフォルダブルな表示装置である。表示装置１３１０は、第１表示部１３１１、第２表示部１３１２、筐体１３１３、屈曲点１３１４を有する。第１表示部１３１１と第２表示部１３１２とには、上述の表示装置１０１の画素アレイ１０３が適用できる。第１表示部１３１１と第２表示部１３１２とは、つなぎ目のない１枚の表示装置であってよい。第１表示部１３１１と第２表示部１３１２とは、屈曲点で分けることができる。第１表示部１３１１と第２表示部１３１２とは、それぞれ異なる画像を表示してもよいし、第１表示部と第２表示部とで１つの画像を表示してもよい。

図２０は、本実施形態の表示装置１０１を用いた照明装置の一例を表す模式図である。照明装置１４００は、筐体１４０１と、光源１４０２と、回路基板１４０３と、光学フィルム１４０４と、光拡散部１４０５と、を有していてもよい。光源１４０２には、上述の表示装置１０１が適用できる。光学フィルム１４０４は光源の演色性を向上させるフィルタであってよい。光拡散部１４０５は、ライトアップなど、光源の光を効果的に拡散し、広い範囲に光を届けることができる。必要に応じて、最外部にカバーを設けてもよい。照明装置１４００は、光学フィルム１４０４と光拡散部１４０５との両方を有していてもよいし、何れか一方のみを有していてもよい。

照明装置１４００は例えば室内を照明する装置である。照明装置１４００は白色、昼白色、その他青から赤のいずれの色を発光するものであってよい。それらを調光する調光回路を有してよい。照明装置１４００は、光源１４０２として機能する表示装置１０１に接続される電源回路を有していてもよい。電源回路は、交流電圧を直流電圧に変換する回路である。また、白とは色温度が４２００Ｋで昼白色とは色温度が５０００Ｋである。また、照明装置１４００は、カラーフィルタを有してもよい。また、照明装置１４００は、放熱部を有していてもよい。放熱部は装置内の熱を装置外へ放出するものであり、比熱の高い金属、液体シリコンなどが挙げられる。

図２１は、本実施形態の表示装置１０１を用いた車両用の灯具の一例であるテールランプを有する自動車の模式図である。自動車１５００は、テールランプ１５０１を有し、ブレーキ操作などを行った際に、テールランプ１５０１を点灯する形態であってもよい。本実施形態の表示装置１０１は、車両用の灯具としてヘッドランプに用いられてもよい。自動車は移動体の一例であり、移動体は船舶やドローン、航空機、鉄道車両、産業用ロボットなどであってもよい。移動体は、機体とそれに設けられた灯具を有してよい。灯具は機体の現在位置を知らせるものであってもよい。

テールランプ１５０１に、上述の表示装置１０１が適用できる。テールランプ１５０１は、テールランプ１５０１として機能する表示装置１０１を保護する保護部材を有してよい。保護部材は、ある程度高い強度を有し、透明であれば材料は問わないが、ポリカーボネートなどで構成されてもよい。また、保護部材は、ポリカーボネートにフランジカルボン酸誘導体、アクリロニトリル誘導体などを混ぜてよい。

自動車１５００は、車体１５０３、それに取り付けられている窓１５０２を有してもよい。窓は、自動車の前後を確認するための窓であってもよいし、透明なディスプレイであってもよい。当該透明なディスプレイは、発光層６２１が有機発光材料を含み発光装置として機能する上述の表示装置１０１が用いられてもよい。この場合、表示装置１０１が有する電極などの構成材料は透明な部材で構成される。

図２２（ａ）、２２（ｂ）を参照して、上述の各実施形態の表示装置１０１のさらなる適用例について説明する。表示装置１０１は、例えばスマートグラス、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）、スマートコンタクトのようなウェアラブルデバイスとして装着可能なシステムに適用できる。このような適用例に使用される撮像表示装置は、可視光を光電変換可能な撮像装置と、可視光を発光可能な発光装置とを有する。

図２２（ａ）は、１つの適用例に係る眼鏡１６００（スマートグラス）を説明する。眼鏡１６００のレンズ１６０１の表面側に、ＣＭＯＳセンサやＳＰＡＤのような撮像装置１６０２が設けられている。また、レンズ１６０１の裏面側には、上述した各実施形態の表示装置１０１が設けられている。

眼鏡１６００は、制御装置１６０３をさらに備える。制御装置１６０３は、撮像装置１６０２と各実施形態に係る表示装置１０１に電力を供給する電源として機能する。また、制御装置１６０３は、撮像装置１６０２と表示装置１０１の動作を制御する。レンズ１６０１には、撮像装置１６０２に光を集光するための光学系が形成されている。

図２２（ｂ）は、１つの適用例に係る眼鏡１６１０（スマートグラス）を説明する。眼鏡１６１０は、制御装置１６１２を有しており、制御装置１６１２に、撮像装置１６０２に相当する撮像装置と、表示装置１０１が搭載される。レンズ１６１１には、制御装置１６１２内の撮像装置と、表示装置１０１からの発光を投影するための光学系が形成されており、レンズ１６１１には画像が投影される。制御装置１６１２は、撮像装置および表示装置１０１に電力を供給する電源として機能するとともに、撮像装置および表示装置１０１の動作を制御する。制御装置１６１２は、装着者の視線を検知する視線検知部を有してもよい。視線の検知は赤外線を用いてよい。赤外発光部は、表示画像を注視しているユーザーの眼球に対して、赤外光を発する。発せられた赤外光の眼球からの反射光を、受光素子を有する撮像部が検出することで眼球の撮像画像が得られる。平面視における赤外発光部から表示部への光を低減する低減手段を有することで、画像品位の低下を低減する。

赤外光の撮像により得られた眼球の撮像画像から表示画像に対するユーザーの視線を検出する。眼球の撮像画像を用いた視線検出には任意の公知の手法が適用できる。一例として、角膜での照射光の反射によるプルキニエ像に基づく視線検出方法を用いることができる。

より具体的には、瞳孔角膜反射法に基づく視線検出処理が行われる。瞳孔角膜反射法を用いて、眼球の撮像画像に含まれる瞳孔の像とプルキニエ像とに基づいて、眼球の向き（回転角度）を表す視線ベクトルが算出されることにより、ユーザーの視線が検出される。

本実施形態に係る表示装置１０１は、受光素子を有する撮像装置を有し、撮像装置からのユーザーの視線情報に基づいて表示画像を制御してよい。

具体的には、表示装置１０１は、視線情報に基づいて、ユーザーが注視する第１の視界領域と、第１の視界領域以外の第２の視界領域とを決定される。第１の視界領域、第２の視界領域は、表示装置１０１の制御装置が決定してもよいし、外部の制御装置が決定したものを受信してもよい。表示装置１０１の表示領域において、第１の視界領域の表示解像度を第２の視界領域の表示解像度よりも高く制御してよい。つまり、第２の視界領域の解像度を第１の視界領域よりも低くしてよい。

また、表示領域は、第１の表示領域、第１の表示領域とは異なる第２の表示領域とを有し、視線情報に基づいて、第１の表示領域および第２の表示領域から優先度が高い領域を決定される。第１の視界領域、第２の視界領域は、表示装置１０１の制御装置が決定してもよいし、外部の制御装置が決定したものを受信してもよい。優先度の高い領域の解像度を、優先度が高い領域以外の領域の解像度よりも高く制御してよい。つまり優先度が相対的に低い領域の解像度を低くしてよい。

なお、第１の視界領域や優先度が高い領域の決定には、ＡＩを用いてもよい。ＡＩは、眼球の画像と当該画像の眼球が実際に視ていた方向とを教師データとして、眼球の画像から視線の角度、視線の先の目的物までの距離を推定するよう構成されたモデルであってよい。ＡＩプログラムは、表示装置１０１が有しても、撮像装置が有しても、外部装置が有してもよい。外部装置が有する場合は、通信を介して、表示装置１０１に伝えられる。

視認検知に基づいて表示制御する場合、外部を撮像する撮像装置を更に有するスマートグラスに好ましく適用できる。スマートグラスは、撮像した外部情報をリアルタイムで表示することができる。

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神および範囲から離脱することなく、様々な変更および変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

１０１：表示装置、１０２：画素、２０１：発光素子、２０５：受光素子、５０１，６２０：電極、６１０：基板、６２１：発光層、６５１，６５２：面

Claims (26)

1. 複数の画素が配された基板を含む表示装置であって、
   前記複数の画素のそれぞれは、前記基板の第１面の上に配された発光素子と、前記第１面と前記基板の前記第１面とは反対の側の第２面との間に配された受光素子と、を含み、
   前記発光素子は、第１電極と、前記第１面と前記第１電極との間に配された第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に配された発光層と、を含み、
   前記第１面に対する正射影において、前記第２電極と前記受光素子との少なくとも一部が重なっていることを特徴とする表示装置。
2. 前記第１面と直交する第３面に対する正射影において、前記発光素子と前記受光素子とが、重なっていないことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記第２電極が、前記発光層で生成された光の一部を透過することを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。
4. 前記第２電極の前記発光層で生成された光に対する透過率が、１％以上かつ２０％以下であることを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
5. 前記第２電極に開口部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の表示装置。
6. 前記開口部に、前記発光層の一部または光透過部材が充填されていることを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
7. 前記第２電極が、透明電極と前記開口部が設けられた遮光膜との積層構造を備えることを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
8. 前記複数の画素は、互いに異なる色の光を発光する第１画素と第２画素とを含み、
   前記第１画素に配された前記受光素子の受光感度と、前記第２画素に配された前記受光素子の受光感度と、が互いに異なることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の表示装置。
9. 前記第１面に対する正射影において、前記第１画素に配された前記受光素子の面積と、前記第２画素に配された前記受光素子の面積と、が互いに異なることを特徴する請求項８に記載の表示装置。
10. 前記基板に、前記発光素子を駆動するための発光回路と、前記受光素子を駆動するための受光回路と、がさらに配されることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の表示装置。
11. 前記発光回路が、前記発光素子を発光させる輝度に応じた輝度信号を保持する容量素子を含み、
    前記第１面に対する正射影において、前記受光素子と前記容量素子とが重ならないことを特徴とする請求項１０に記載の表示装置。
12. 前記第１面と前記第１電極との間に層間絶縁膜が配され、
    前記第１面に対する正射影において、前記層間絶縁膜のうち前記複数の画素のそれぞれの画素の外縁部と重なる領域に遮光層が配されていることを特徴とする請求項１０または１１に記載の表示装置。
13. 前記第１面に対する正射影において、前記層間絶縁膜のうち前記受光素子と重なる領域に光導波路が配されていることを特徴とする請求項１２に記載の表示装置。
14. 前記第１面と前記第１電極との間に層間絶縁膜が配され、
    前記第１面に対する正射影において、前記層間絶縁膜のうち前記受光素子と重なる領域に光導波路が配されていることを特徴とする請求項１０または１１に記載の表示装置。
15. 前記基板を第１基板として、前記第２面に対向するように配された第２基板をさらに含み、
    前記第１基板に、前記受光素子を駆動するための受光回路のうち少なくとも一部が配され、
    前記第２基板に、前記発光素子を駆動するための発光回路のうち少なくとも一部が配されることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の表示装置。
16. 前記発光回路が、前記発光素子を発光させる輝度に応じた輝度信号を保持する容量素子を含み、
    前記容量素子は、前記第２面と前記第２基板との間に配され、
    前記第１面に対する正射影において、前記受光素子と前記容量素子との少なくとも一部が重なっていることを特徴とする請求項１５に記載の表示装置。
17. 前記第１面に対する正射影において、前記受光素子および受光回路が占める面積が、前記発光回路が占める面積よりも大きいことを特徴とする請求項１５または１６に記載の表示装置。
18. 前記受光回路のうち前記第１基板に配されたトランジスタのゲート絶縁膜厚と、前記発光回路のうち前記第２基板に配されたトランジスタのゲート絶縁膜厚と、が互いに異なることを特徴とする請求項１５乃至１７の何れか１項に記載の表示装置。
19. 前記複数の画素は、第３画素と第４画素とを含み、
    前記第３画素に配された前記受光素子と、前記第４画素に配された前記受光素子と、が１つの前記受光回路を共有していることを特徴とする請求項１５乃至１８の何れか１項に記載の表示装置。
20. 前記複数の画素は、第３画素と第４画素とを含み、
    前記第３画素と前記第４画素とが、１つの前記受光素子を共有していることを特徴とする請求項１５乃至１８の何れか１項に記載の表示装置。
21. 前記第３画素と前記第４画素とが、互いに異なる色の光を発光することを特徴とする請求項１９または２０に記載の表示装置。
22. 複数のレンズを有する光学部と、前記光学部を通過した光を受光する撮像素子と、画像を表示する表示部と、を有し、
    前記表示部は、前記撮像素子が撮像した画像を表示する表示部であり、かつ、請求項１乃至２１の何れか１項に記載の表示装置を有することを特徴とする光電変換装置。
23. 表示部が設けられた筐体と、前記筐体に設けられ、外部と通信する通信部と、を有し、
    前記表示部は、請求項１乃至２１の何れか１項に記載の表示装置を有することを特徴とする電子機器。
24. 光源と、光拡散部および光学フィルムの少なくとも一方と、を有する照明装置であって、
    前記光源は、請求項１乃至２１の何れか１項に記載の表示装置を有することを特徴とする照明装置。
25. 機体と、前記機体に設けられている灯具と、を有する移動体であって、
    前記灯具は、請求項１乃至２１の何れか１項に記載の表示装置を有することを特徴とする移動体。
26. 画像を表示するための表示装置を有するウェアラブルデバイスであって、
    前記表示装置は、請求項１乃至２１の何れか１項に記載の表示装置を有することを特徴とするウェアラブルデバイス。

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