JP6792960B2

JP6792960B2 - 表示装置

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Publication number: JP6792960B2
Application number: JP2016097999A
Authority: JP
Inventors: 正樹田中; 秋元　肇; 秋元　　肇
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Current assignee: Japan Display Inc
Priority date: 2016-05-16
Filing date: 2016-05-16
Publication date: 2020-12-02
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Description

有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬと呼ぶ。）表示装置は、各画素に発光素子が設けられ、個別に発光を制御することで画像を表示する。発光素子は、一方をアノード、他方をカソードとして区別される一対の電極間に有機ＥＬ材料を含む層（以下、「発光層」ともいう）を挟んだ構造を有している。発光層に、カソードから電子が注入され、アノードから正孔が注入されると、電子と正孔が再結合する。これにより放出される余剰なエネルギーによって発光層中の発光分子が励起し、その後脱励起することによって発光する。

有機ＥＬ表示装置においては、発光素子の各々のアノードは画素毎に画素電極として設けられ、カソードは複数の画素に跨がって共通の電位が印加される共通電極として設けられている。有機ＥＬ表示装置は、この共通電極の電位に対し、画素電極の電位を画素毎に印加することで、画素の発光を制御している。

近年、有機ＥＬ表示装置において、光検出によってタッチ検出を行うタッチセンサを設ける技術が開発されている。このようなタッチセンサにおいては、表示画面を予備用の物体でタッチした際に、当該物体で散乱された光を、有機ＥＬ表示装置の内部に設置したフォトダイオードで受光することでタッチ位置の検出を行う。

例えば特許文献１には、基板上に赤外光を発光することが可能な発光素子を含む有機発光素子と、赤外光センサとを備える有機ＥＬ表示装置が開示されている。この構成によれば、画像表示しながら赤外光を発光することが可能であり、指示物体が表示面に近接或いは接触すると、そこからの反射光の強度情報を赤外光センサが読み取り、指示物体の位置情報を取得する。

特開２００９−２８８９５６号公報

しかしながら、従来のタッチセンサを備えた有機ＥＬ表示装置においては、フォトダイオードを形成するプロセスを追加する必要があるため、製造工程及び製造コストの負荷が増大するという課題がある。

本発明は、製造工程を増加させずにフォトダイオードを追加形成することが可能な表示装置を提供することを目的の一つとする。

本発明の一実施形態に係る表示装置は、複数の画素電極と、前記複数の画素電極の各々に隣接し、前記複数の画素電極の各々と離間して設けられた複数の第１電極と、前記複数の画素電極の各々の端部、前記複数の第１電極の各々の端部、及び互いの間隙部を覆うように形成されたバンクと、前記複数の画素電極上、前記複数の第１電極上、及び前記バンク上に連続的に設けられた第１有機層と、前記第１有機層上の、前記複数の画素電極と重畳する領域に設けられた第２有機層と、前記第２有機層上、前記第１電極と重畳する前記第１有機層上、及び前記バンクと重畳する前記第１有機層上に連続的に設けられた第３有機層と、前記複数の画素電極に重畳する前記第３有機層上に設けられた対向電極と、前記第１電極に重畳する前記第３有機層上に設けられた第２電極とを備える。

本発明の一実施形態に係る表示装置は、マトリクス状に配列された複数の画素電極と、前記複数の画素電極の各々の端部、及び互いの間隙部を覆うように形成されたバンクと、前記バンク上に、前記複数の画素電極とは互いに離間して形成された複数の第１電極と、前記複数の画素電極上、前記第１電極上、及び前記バンク上に連続的に設けられた第１有機層と、前記第１有機層上であって、前記複数の画素電極と重畳する領域に設けられた第２有機層と、前記第２有機層上、前記第１電極と重畳する前記第１有機層上、及び前記バンクと重畳する前記第１有機層上に連続的に設けられた第３有機層と、前記複数の画素電極の各々に対向し、前記第３有機層上に設けられた対向電極と、前記複数の第１電極の各々に対向し、前記第３有機層上に設けられた第２電極とを備える。

本発明の一実施形態に係る表示装置の概略構成を説明する斜視図である。本発明の一実施形態に係る表示装置の回路構成を説明する回路図である。本発明の一実施形態に係る表示装置が有する画素の回路構成を説明する回路図である。本発明の一実施形態に係る表示装置の駆動方法を説明する図である。本発明の一実施形態に係る表示装置が有する画素のレイアウトを説明する平面図である。本発明の一実施形態に係る表示装置が有する画素の構成を説明する断面図である。本発明の一実施形態の一変形例に係る表示装置が有する画素のレイアウトを説明する平面図である。本発明の一実施形態に係る表示装置が有する画素の構成を説明する断面図である。本発明の一実施形態に係る表示装置が有する画素のレイアウトを説明する平面図である。本発明の一実施形態に係る表示装置が有する画素の構成を説明する断面図である。本発明の一実施形態に係る表示装置が有する画素の構成を説明する断面図である。本発明の一実施形態に係る表示装置の回路構成を説明する回路図である。本発明の一実施形態に係る表示装置が有する画素の回路構成を説明する回路図である。発光素子及び受光素子のエネルギーダイヤグラムを説明する図である。

以下、図面を参照して、本発明のいくつかの実施形態に係る表示装置について詳細に説明する。なお、本発明の表示装置は以下の実施形態に限定されることはなく、種々の変形を行ない実施することが可能である。全ての実施形態においては、同じ構成要素には同一符号を付して説明する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上、実際の比率とは異なったり、構成の一部が図面から省略されたりする場合がある。

なお、本明細書中において、図面を説明する際の「上」、「下」などの表現は、着目する構造体と他の構造体との相対的な位置関係を表現している。本明細書中では、側面視において、後述する絶縁表面から半導体層に向かう方向を「上」と定義し、その逆の方向を「下」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＞
図面を参照して、本実施形態に係る表示装置について説明する。特に、本実施形態に係る表示装置の外観の構成、回路構成、駆動方法、及び画素の構成について説明する。
［外観の構成］
図１は、本実施形態に係る表示装置１００の外観の構成を説明する斜視図である。図１を用いて、本実施形態に係る表示装置１００の外観の構成について説明する。

本実施形態に係る表示装置１００は、アレイ基板１０２と、対向基板１０６と、複数の接続端子１０９とを有している。

アレイ基板１０２は、少なくとも、第１基板１０４、複数の画素１１０を有している。

第１基板１０４は、その表面に表示領域１０４ａ及び端子領域１０４ｂを有している。第１基板１０４は、複数の画素１１０の支持体としての役割を果たす。第１基板１０４の材料としては、ガラス基板、アクリル樹脂基板、アルミナ基板、ポリイミド基板等を用いることができる。

複数の画素１１０は、第１基板１０４の表示領域１０４ａ内に配列されている。本実施形態においては、複数の画素１１０は、マトリクス状に配列されている。以下の説明においては、複数の画素１１０は、ｍ行ｎ列のマトリクス状に配列されているとして説明する。

複数の画素１１０の各々は、発光画素１１０ａと受光画素１１０ｂとの２種に分類される。発光画素１１０ａは、画像の表示を担い、受光画素１１０ｂは、タッチ位置の検出を担う。複数の発光画素１１０ａの各々は、図１には示されていないが、発光素子を有している。複数の受光画素１１０ｂの各々は、図１には示されていないが、受光素子を有している。受光素子は、入射した光によって生成されたキャリア対を検出する。受光素子は、光電変換素子と呼称する場合もある。尚、以下では、発光画素１１０ａと受光画素１１０ｂとを区別しない場合は、両者をまとめて、「画素１１０」と呼称する。

発光画素１１０ａ及び受光画素１１０ｂの各々の数及びレイアウトについては特に制限は無い。表示装置１００の輝度及び均一性を確保する観点からは、発光画素１１０ａの数が極力多く、均一に分布している程好ましい。また、タッチ位置の検出精度を確保する観点からは、受光画素１１０ｂの数が極力多く、均一に分布している程好ましい。但し、タッチ位置の検出のための解像度は、画像の表示のための解像度に比べれば低くてもよい。そのため、受光画素１１０ｂの比率は、発光画素１１０ａの比率に比べて低くてもよい。

対向基板１０６は、第２基板１０８を有している。第２基板１０８は、第１基板１０４と同様の基板を用いてもよい。第２基板１０８は、表示領域１０４ａの上面に、第１基板１０４と対向するように設けられている。第２基板１０８は表示領域１０４ａを囲むシール材１１２によって、第１基板１０４に固定されている。第１基板１０４に配置された表示領域１０４ａは、第２基板１０８とシール材１１２とによって封止されている。尚、本実施形態に係る表示装置１００は前述のような第２基板１０８を有しているが、板状の部材に限定されず、フィルム基材、樹脂等がコーティングされた封止基材に置換えられてもよい。

対向基板１０６は、図示はしないが、カラーフィルタ、遮光層、偏光板、位相板等を更に有していてもよい。カラーフィルタは、複数の発光画素１１０ａの各々に対向した位置に配置される。遮光層（ブラックマトリクスとも呼ばれる）は、複数の画素１１０の各々を区画する位置に配置される。偏光板及び位相板は、複数の画素１１０を覆い、対向基板１０６側に配置される。偏光板及び位相板は、表示装置１００に入射した外光が、画素電極で反射することによる視認性の劣化を抑制するために配置される。

複数の接続端子１０９は、端子領域１０４ｂ内に設けられている。複数の端子領域１０４ｂは、第１基板１０４の一端部、且つ第２基板１０８の外側に配置されている。複数の接続端子１０９には、映像信号を出力する機器や電源などと表示装置１００とを接続する配線基板（図示せず）が配置される。配線基板と接続する複数の接続端子１０９との接点は、外部に露出している。

以上、本実施形態に係る表示装置１００の外観の構成について説明した。次いで、図面を参照して本実施形態に係る表示装置１００の回路構成について説明する。

［回路構成］
図２は、本実施形態に係る表示装置１００の回路構成を説明する回路図である。図３は、本実施形態に係る表示装置１００が有する画素１１０の回路構成を説明する回路図である。図３では、図２の領域Ａに示す隣接した発光画素１１０ａ及び受光画素１１０ｂに配置された回路を示している。

本実施形態に係る表示装置１００は、駆動回路と、複数の第１走査信号線１２０と、複数の第２走査信号線１２２と、複数の映像信号線１２８と、複数の検出信号線１３０と、複数の画素回路１３２とを備えている。

駆動回路は、制御回路１１４、走査線駆動回路１１６及び映像線・検出線駆動回路１１８を含む。駆動回路は、複数の画素１１０の各々に設けられた画素回路１３２を駆動する。つまり、駆動回路は、複数の発光画素１１０ａの発光を制御し、複数の受光画素１１０ｂの受光を検出する。

制御回路１１４は、走査線駆動回路１１６及び映像線・検出線駆動回路１１８の動作を制御する。走査線駆動回路１１６は、複数の第１走査信号線１２０及び複数の第２走査信号線１２２に接続されている。映像線・検出線駆動回路１１８は、複数の映像信号線１２８及び複数の信号検出線に接続されている。

複数の第１走査信号線１２０は、マトリクス状に配列された複数の画素１１０の、画素行毎に配置されている。但し、一つの画素行において受光画素１１０ｂのみが配列され、発光画素１１０ａが配列されない場合は、当該画素行に第１走査信号線１２０は配置されなくてもよい。

複数の第２走査信号線１２２は、マトリクス状に配列された複数の画素１１０の、画素行毎に配置されている。但し、一つの画素行において発光画素１１０ａのみが配列され、受光画素１１０ｂが配列されない場合は、当該画素行に第２走査信号線１２２は配置されなくてもよい。

複数の映像信号線１２８は、マトリクス状に配列された複数の画素１１０の、画素列毎に配置されている。但し、一つの画素列において受光画素１１０ｂのみが配列され、発光画素１１０ａが配列されない場合は、当該画素列に映像信号線１２８は配置されなくてもよい。

複数の信号検出線は、マトリクス状に配列された複数の画素１１０の、画素列毎に配置されている。但し、一つの画素列において発光画素１１０ａのみが配列され、受光画素１１０ｂが配列されない場合は、当該画素列に信号検出線は配置されなくてもよい。

複数の画素回路１３２の各々は、複数の画素１１０の各々に配置されている。複数の画素回路１３２の各々は、発光画素回路１３２ａ又は受光画素回路１３２ｂの２種に分類される。

複数の発光画素回路１３２ａの各々は、複数の発光画素１１０ａの各々に配置され、複数の第１走査信号線１２０のいずれか及び複数の映像信号線１２８のいずれかに接続されている。複数の発光画素回路１３２ａの各々は、少なくとも第１トランジスタ１３３、第２トランジスタ１３５、発光素子１４４及び保持容量１４８を含む。

第１トランジスタ１３３は、所謂選択トランジスタとして機能する。すなわち、第１トランジスタ１３３は、オン・オフ動作により、映像信号線１２８と第２トランジスタ１３５のゲートとの導通状態を制御する。第１トランジスタ１３３は、ゲートが第１走査信号線１２０に接続され、ソースが映像信号線１２８に接続され、ドレインが第１ノードＮ１に接続されている。

第２トランジスタ１３５は、所謂駆動トランジスタとして機能する。すなわち、発光素子１４４の発光輝度を制御するトランジスタである。第２トランジスタ１３５は、ゲートが第１ノードＮ１に接続され、ソースが電源電位線ＰＶＤＤに接続され、ドレインが発光素子１４４のアノードに接続されている。

保持容量１４８は、一端が第１ノードＮ１に接続され、他端が発光素子１４４のアノードに接続されている。

発光素子１４４は、アノードが第２トランジスタ１３５のドレイン及び保持容量１４８の当該他端に接続され、カソードが共通電位線に接続されている。

複数の受光画素回路１３２ｂの各々は、複数の受光画素１１０ｂの各々に配置され、複数の第２走査信号線１２２のいずれか及び複数の検出信号線１３０のいずれかに接続されている。複数の受光画素回路１３２ｂの各々は、少なくとも第３トランジスタ１３７及び受光素子１４６を含む。

第３トランジスタ１３７は、受光を検出するためのスイッチとして機能する。すなわち、第３トランジスタ１３７は、オン・オフ動作により、検出信号線１３０と受光素子１４６のアノードとの導通状態を制御する。第３トランジスタ１３７は、ゲートが第２走査信号線１２２に接続され、ソースが受光素子１４６のアノードに接続され、ドレインが検出信号線１３０に接続されている。

受光素子１４６は、アノードが第３トランジスタ１３７のソースに接続され、カソードが共通電位線に接続されている。

以下では、発光画素回路１３２ａと受光画素回路１３２ｂとを区別しない場合は、両者をまとめて、「画素回路１３２」と呼称する。

以上、本実施形態に係る表示装置１００の回路構成について説明した。次いで、図面を参照して本実施形態に係る表示装置１００の駆動方法について説明する。

［駆動方法］
図４は、本実施形態に係る表示装置１００の駆動方法を説明する図である。本実施形態に係る表示装置１００の駆動方法は、１フレーム期間において、発光画素走査期間と、受光画素走査期間とを含む。

発光画素走査期間は、複数の発光画素１１０ａの各々に、表示画像に応じた信号を書き込む期間である。具体的には、発光画素走査期間に表示装置１００は以下に示す駆動を行う。

発光画素走査期間において、走査線駆動回路１１６は、制御回路１１４から入力されるタイミング信号に応じて複数の画素行の各々に接続された第１走査信号線１２０を順番に選択し、選択した第１走査信号線１２０に接続された発光画素回路１３２ａが含む第１トランジスタ１３３をオンにする電圧を印加する。

発光画素走査期間において、映像線・検出線駆動回路１１８は、制御回路１１４から映像信号を入力され、走査線駆動回路１１６による第１走査信号線１２０の選択に合わせて、選択された画素行の映像信号に応じた電圧を複数の映像信号線１２８の各々に出力する。当該電圧は、選択された画素行にて、第１トランジスタ１３３を介して保持容量１４８に書き込まれる。第２トランジスタ１３５は、書き込まれた電圧に応じた電流を発光素子１４４に供給する。これにより、選択された第１走査信号線１２０に対応する発光画素１１０ａの発光素子１４４が発光する。

受光画素走査期間は、複数の受光画素１１０ｂの各々が、発光画素走査期間において受光したか否かを検出する期間である。発光画素走査期間において発光画素１１０ａが発した光が、表示領域１０４ａをタッチした指等の物体で散乱されると、当該散乱された光を当該発光画素１１０ａの近傍に配置された受光画素１１０ｂが受光する。これに伴ってキャリアの対が生成され、当該受光素子１４６内に蓄積される。受光画素走査期間において、当該キャリアの対を検出することによって、タッチ位置を検出することができる。具体的には、受光画素走査期間に表示装置１００は以下のような駆動を行う。

受光画素走査期間において、走査線駆動回路１１６は、制御回路１１４から入力されるタイミング信号に応じて複数の画素行の各々を順番に選択する。このとき、走査線駆動回路１１６は、当該画素行の画素１１０に接続された第２走査信号線１２２に、第３トランジスタ１３７をオンにする電圧を出力する。

受光画素走査期間において、映像線・検出線駆動回路１１８は、走査線駆動回路１１６による画素行の選択に合わせて、定電圧を複数の信号検出線の各々に出力する。当該定電圧は、選択された画素行において、第３トランジスタ１３７を介して受光素子１４６の一端に印加される。このとき、受光素子１４６内にキャリアの対が蓄積されていると、その内の正電荷が検出信号線１３０に流れ込み、映像線・検出線駆動回路１１８によって当該蓄積された電荷が読み出される。これによって、タッチ位置を検出することができる。

以上、本実施形態に係る表示装置１００の駆動方法について説明した。次いで、図面を参照して本実施形態に係る表示装置１００が有する画素１１０の詳細な構成について説明する。

［画素の構成］
図５は、本実施形態に係る表示装置１００が有する画素１１０のレイアウトを説明する平面図である。図６は、本実施形態に係る表示装置１００が有する画素１１０の構成を説明する断面図である。図１４は、発光素子１４４及び受光素子１４６の層構造におけるエネルギーダイヤグラムを説明する図である。

本実施形態に係る表示装置１００は、複数の画素電極１５０と、複数の第１電極１５２と、バンク１５４と、第１有機層１５６と、第２有機層１５８と、第３有機層１６０と、対向電極１６２と、第２電極１６４とを備えている。

図５において、画素電極１５０はそれぞれ、マトリクス状に配列された複数の画素１１０の内、赤の発光画素１１０ａＲ、緑の発光画素１１０ａＧ、青の発光画素１１０ａＢに配置されている。画素電極１５０は、発光素子１４４のアノードとして機能する層である。第１電極１５２はそれぞれ、受講画素１１０ｂに配置されている。本実施形態においては、マトリクス状に配列された複数の画素１１０は、図５に示すように、２行２列に配列された４個の画素を一単位とし、それが更にマトリクス状に配列されている。図５において、各画素１１０の周囲の破線は、画素電極１５０又は第１電極１５２を示している。また、各画素の周縁部は、バンク１５４の端部である。また、画素電極１５０及び第１電極１５２は、これらの下層に配置される画素回路とのコンタクト部を有するが、この図ではそれらを省略している。２行２列に配列された４個の画素１１０は、赤の発光画素１１０ａＲ、緑の発光画素１１０ａＧ、青の発光画素１１０ａＢ及び受光画素１１０ｂを含む。複数の画素電極１５０は、赤の発光画素１１０ａＲ、緑の発光画素１１０ａＧ及び青の発光画素１１０ａＢに配置されている。

画素電極１５０の材料としては、発光素子１４４が発した光を対向電極１６２側に反射させるために、反射率の高い金属層を含むことが好ましい。反射率の高い金属層としては、例えば銀（Ａｇ）を用いることができる。

第１電極１５２はそれぞれ、画素電極１５０に隣接し、画素電極１５０の各々と離間して設けられている。第１電極１５２は、受光素子１４６のアノードとして機能する層である。本実施形態においては、第１電極１５２の各々は、行方向には、青の発光画素１１０ａＢに配置された画素電極１５０に隣接し、かつ、青の発光画素１１０ａＢに配置された画素電極１５０と離間して設けられている。また、第１電極１５２の各々は、列方向には、緑の発光画素１１０ａＧに配置された画素電極１５０に隣接し、かつ、緑の発光画素１１０ａＧに配置された画素電極１５０と離間して設けられている。

第１電極１５２の材料としては、上述の画素電極１５０の材料と同様のものを用いることができる。

図６において、バンク１５４は、複数の画素電極１５０の各々の端部、複数の第１電極１５２の各々の端部、及び互いの間隙部を覆うように形成されている。バンク１５４の材料としては、絶縁材料を用いることが好ましい。絶縁材料としては、無機絶縁材料又は有機絶縁材料を用いることができる。無機絶縁材料と有機絶縁材料との組み合わせを用いてもよい。

絶縁材料で形成されたバンク１５４が配置されることによって、画素電極１５０の端部において、対向電極１６２と画素電極１５０とが短絡することを防止することができる。更に、隣接する画素１１０間を確実に絶縁することができる。

第１有機層１５６は、正孔注入層と正孔輸送層とのいずれか又は両方として機能する有機である。第１有機層１５６は、複数の画素電極１５０上、複数の第１電極１５２上、及びバンク１５４上に連続的に設けられている。第１有機層１５６のレイアウトとしては、例えば、複数の画素１１０（発光画素１１０ａ及び受光画素１１０ｂを含む）に共通して、表示領域１０４ａに亘っていてもよい。

第２有機層１５８は、電流が供給されると発光する発光層として機能する有機層である。第２有機層１５８は、第１有機層１５６上に、少なくとも複数の画素電極１５０と重畳する領域に設けられている。第２有機層１５８は、複数の第１電極１５２と重畳する領域には設けられなければよい。例えば、第２有機層１５８のレイアウトとしては、複数の画素電極１５０と重畳する領域を含んで連続して設けられ、複数の第１電極１５２と重畳する領域に開口部を有していてもよい。

第３有機層１６０は、電子注入層と電子輸送層とのいずれか又は両方として機能する有機層である。第３有機層１６０は、第２有機層１５８上、第１電極１５２と重畳する第１有機層１５６上、及びバンク１５４と重畳する第１有機層１５６上に連続的に設けられている。第３有機層１６０のレイアウトとしては、例えば、複数の画素１１０（発光画素１１０ａ及び受光画素１１０ｂを含む）に共通して、表示領域１０４ａに亘っていてもよい。

対向電極１６２は、複数の画素電極１５０に重畳する第３有機層１６０上に設けられている。対向電極１６２は、発光素子１４４のカソードとして機能する層である。

対向電極１６２の材料としては、発光素子１４４が発した光を透過させるため、及び受光素子１４６に光を入射させるために、透光性を有し、且つ導電性を有する材料が好ましい。具体的には、対向電極１６２の材料としては、ＩＴＯ（酸化スズ添加酸化インジウム）やＩＺＯ（酸化インジウム・酸化亜鉛）等が好ましい。又は、対向電極１６２として、出射光が透過できる程度の膜厚を有する金属層を用いても良い。

第２電極１６４は、第１電極１５２に重畳する第３有機層１６０上に設けられている。第２電極１６４は、受光素子１４６のカソードとして機能する層である。第２電極１６４の材料としては、上述の対向電極１６２の材料と同様のものを用いることができる。

対向電極１６２及び第２電極１６４は、本実施形態のように、電気的に接続されていてもよい。本実施形態においては、表示領域１０４ａに亘って共通して配置される電極が、対向電極１６２及び第２電極１６４を兼ねる。この場合、図３に示した画素回路１３２において、発光素子１４４及び受光素子１４６のカソードには共通の電位が与えられる。

以上説明したように、発光素子１４４は、画素電極１５０、第１有機層１５６、第２有機層１５８、第３有機層１６０、及び対向電極１６２の積層によって構成される。受光素子１４６は、第１電極１５２、第１有機層１５６、第３有機層１６０、及び第２有機層１５８の積層によって構成される。発光素子１４４及び受光素子１４６は、いずれもダイオード特性を有する。

発光素子１４４及び受光素子１４６の層構造は、大まかに図１４に示すエネルギーバンド構造を有する。図１４は、第１有機層１５６、第２有機層１５８及び第３有機層のエネルギーギャップと、アノード及びカソードの伝導帯端部を模式的に示している。

受光素子１４６は、発光層（ＥＭＬ）として機能する第２有機層１５８を有さず、第１有機層１５６及び第３有機層１６０が接している。受光素子１４６が第２有機層を有していると、光吸収によって発生した光励起子が電荷に分離されず、受光素子１４６の効率(信号強度)低下を招く。有機半導体のように誘電率の低い物質の内部で発生した励起子を効率良く電荷に分離するには、最高被占軌道（ＨＯＭＯ）・最低空軌道（ＬＵＭＯ)の異なる異種材料界面を利用した電荷分離が用いられる。第２有機層１５８はＨＯＭＯ・ＬＵＭＯ準位の点から、受光素子１４６に挿入されることは好ましくない。

第１有機層１５６及び第３有機層１６０の各々のＨＯＭＯ及びＬＵＭＯは、可能な限り大きいことが好ましい。これらが小さすぎると、受光素子の効率(信号強度)低下を招く。第１有機層１５６のＨＯＭＯ、第３有機層１６０のＬＵＭＯのギャップは受光素子１４６の開放端電圧の大きさに相当するため、ギャップが小さいことは受光素子１４６の効率低下を招く。

ここで、各有機層の好ましい材料について説明する。そのために、先ず、タッチ位置を検出する大まかな流れを説明しておく。（１）発光素子１４４において、発光層として機能する第２有機層１５８が発光する。（２）第２有機層１５８が発した光が、表示装置１００をタッチした指等の物体に散乱される。（３）散乱された光が、当該発光素子１４４の近傍に配置された受光素子１４６に入射する。（３）受光素子に入射した光は、当該受光素子１４６内でキャリア対を生成することによって、電気信号に変換される。（４）当該電気信号を検出することによって、タッチ位置を検出する。

ここで、受光素子１４６が、発光素子１４４からの発光を検出するためには、発光素子１４４の発光スペクトルと、受光素子１４６の吸収スペクトルが、少なくとも一部の波長領域で重畳する必要がある。受光素子１４６において、第１有機層１５６及び第２有機層１５８のいずれか又は一方が光吸収層として機能する構成としてもよい。一方の層を光吸収層とした場合、他方の層は光吸収層でなくても構わない。

第１有機層１５６を光吸収層とする場合、第１有機層１５６の具体的な材料としては、金属フタロシアニン、又はアセン等を含むものを用いることができる。中心金属の異なるフタロシアニンを適切に選択することで、青、緑、近赤外光の波長領域を効率的に吸収することができる。

第３有機層１６０を光吸収層とする場合、第３有機層１６０の具体的な材料としては、フラーレン誘導体等を用いることができる。

以上、本実施形態に係る表示装置１００が有する画素１１０の構成について説明した。以上のような構成を有することによって、本実施形態に係る表示装置１００は、以下のような作用及び効果を奏する。

本実施形態に係る表示装置１００は、画素電極１５０及び第１電極１５２は、同じ層に設けることができる。つまり、製造工程において、画素電極１５０及び第１電極１５２を、同一の材料を用い、同一のフォトリソグラフィ工程によって同時に形成することができる。

更に、第１有機層１５６及び第３有機層１６０は、発光素子１４４及び受光素子１４６に共通して設けられる。つまり製造工程において、第１有機層１５６及び第３有機層１６０をパターニングする必要が無い。また、第２有機層１５８については、第１電極１５２に重畳する領域に配置されないよう、例えば、マスクを通した蒸着によって形成する。当該マスクは、少なくとも複数の画素電極１５０に対応する領域を開口する。または、当該マスクは、第１電極１５２に対応する領域を遮蔽する。

更に、対向電極１６２及び第２電極１６４は、同じ層に設けることができる。つまり、製造工程において、対向電極１６２及び第２電極１６４を、同一の材料を用い、同一のフォトリソグラフィ工程によって同時に形成することができる。また、両者に共通の電位を与える回路構成とする場合は、フォトリソグラフィ工程を省略することができる。

つまり、本実施形態に係る表示装置１００においては、製造工程を大幅に増やすことをせず、表示装置１００内に発光素子１４４及び受光素子１４６を形成することができる。よって、低コストで光検出によるタッチセンサを備えた表示装置１００を提供することができる。

＜変形例＞
本実施形態に係る表示装置１００の一変形例について説明する。

図７は、本変形例に係る表示装置１９０の画素１１０のレイアウトを説明する図である。図７のＩ−Ｉ´間の断面構成については、図６に示した断面構成と同様である。本変形例に係る表示装置１９０と、本実施形態に係る表示装置１００とを比較すると、複数の画素１１０のレイアウトのみが異なっている。本変形例においては、マトリクス状に配列された複数の画素１１０は、図７に示すように、２行３列に配列された６個の画素１１０を一単位とし、それが更にマトリクス状に配列されている。２行３列に配列された６個の画素１１０は、赤の発光画素１１０ａＲ、緑の発光画素１１０ａＧ、青の発光画素ａＢ及び受光画素１１０ｂを含む。ここで、２行３列に配列された６個の画素１１０の内、２個が赤の発光画素１１０ａＲであり、２個が緑の発光画素１１０ａＧであり、１個が青の発光画素１１０ａＢであり、１個が受光画素１１０ｂである。

このように、特定の色の発光画素１１０ａの一部を間引いて、それを受光画素１１０ｂに置き換えてもよい。尚、本実施形態においては、青の発光画素１１０ａＢを間引いたが、これに限られず、他の色の発光画素１１０ａを間引いてもよい。更に、複数の発光画素１１０ａと複数の受光画素１１０ｂとの比率、レイアウト等については、この例に限定されるものではない。例えば、本実施形態においては２行３列に配置された６個の画素１１０の内の一つを受光画素１１０ｂとした。つまり、この例では、発光画素１１０ａと受光画素１１０ｂとの比率は５：１である。しかし、タッチ検出のための最低限の解像度を得ることができれば、発光画素１１０ａの比率を更に増加させてもよい。例えば、発光画素１１０ａと受光画素１１０ｂとの比率が１０：１程度であってもよく、１００：１程度であってもよい。

また、本実施形態においては、受光画素１１０ｂは発光画素１１０ａに隣接する態様を示した。つまり、任意の受光画素１１０ｂは、行方向及び列方向に隣接する画素は発光画素であった。しかし、このようなレイアウトに限られるものではない。受光画素１１０ｂは、行方向又は列方向に、２個以上が連続して配置されても構わない。

＜第２実施形態＞
本実施形態に係る表示装置の構成について説明する。

図８は、本実施形態に係る表示装置２００の画素１１０の構成を説明する断面図である。本実施形態に係る表示装置２００と、第１実施形態に係る表示装置１００とを比較すると、対向電極１６２及び第２電極１６４の構成が異なっている。本実施形態においては、対向電極１６２と第２電極１６４とは、電気的に分離されている。具体的には、発光画素１１０ａと受光画素１１０ｂとを区画するバンク１５４に沿って、対向電極１６２と第２電極１６４とが分離されている。

このような構成を有することによって、発光素子１４４のカソードと、受光素子１４６のカソードとに異なる電位を供給することができる。これによって、発光素子１４４のカソードと、受光素子１４６のカソードとの各々に適した電位を供給することができ、安定した表示装置２００の駆動が可能になる。

＜第３実施形態＞
図９は、本実施形態に係る表示装置３００が有する画素１１０のレイアウトを説明する平面図である。図１０は、本実施形態に係る表示装置３００が有する画素１１０の構成を説明する断面図である。本実施形態に係る表示装置３００と、第１実施形態に係る表示装置１００とを比べると、受光画素１１０ｂの構成及び受光画素１１０ｂのレイアウトが異なっている。以下では、第１実施形態に係る表示装置１００と共通する構成については説明を省略する。

本実施形態に係る表示装置３００は、複数の画素電極１５０と、バンク１５４と、複数の第１電極１５２と、第１有機層１５６と、第２有機層１５８と、第３有機層１６０と、対向電極１６２と、第２電極１６４とを備えている。

複数の画素電極１５０は、マトリクス状に配列されている。本実施形態においては、複数の発光画素１１０ａがマトリクス状に配列され、複数の発光画素１１０ａの各々に、画素電極１５０が配列されている。

バンク１５４は、複数の画素電極１５０の各々の端部、及び互いの間隙部を覆うように形成されている。

複数の第１電極１５２は、バンク１５４上に、複数の画素電極１５０とは互いに離間して形成されている。第１電極１５２は、受光素子１４６のアノードとして機能する層である。

本実施形態においては、複数の画素電極１５０及び複数の第１電極１５２は、平面視においてバンク１５４を介して重畳する箇所を有する。

第１有機層１５６は、複数の画素電極１５０上、第１電極１５２上、及びバンク１５４上に連続的に設けられている。第１有機層１５６のレイアウトとしては、例えば、複数の発光画素１１０ａに共通して、表示領域１０４ａに亘っていてもよい。

第２有機層１５８は、第１有機層１５６上であって、複数の画素電極１５０と重畳する領域に設けられている。

第３有機層１６０は、第２有機層１５８上、第１電極１５２と重畳する第１有機層１５６上、及びバンク１５４と重畳する第１有機層１５６上に連続的に設けられている。第３有機層１６０のレイアウトとしては、例えば、複数の発光画素１１０ａに共通して、表示領域１０４ａに亘っていてもよい。

対向電極１６２は、複数の画素電極１５０の各々に対向し、第３有機層１６０上に設けられている。本実施形態においては、対向電極１６２は、複数の画素１１０に亘って電気的に接続されている。

第２電極１６４は、複数の第１電極１５２の各々に対向し、第３有機層１６０上に設けられている。

対向電極１６２及び第２電極１６４は、本実施形態のように、電気的に接続されていてもよい。本実施形態においては、対向電極１６２及び第２電極１６４は、表示領域１０４ａに亘って共通して配置される電極によって構成される。この場合、図２に示した画素回路１３２において、発光素子１４４及び受光素子１４６のカソードには共通の電位が与えられる。

以上説明したように、発光素子１４４は、画素電極１５０、第１有機層１５６、第２有機層１５８、第３有機層１６０、及び対向電極１６２の積層によって構成される。受光素子１４６は、第１電極１５２、第１有機層１５６、第３有機層１６０、及び第２有機層１５８の積層によって構成される。更に、本実施形態において受光素子１４６は、バンク１５４の上に設けられる点で第１実施形態に係る表示装置１００と異なっている。

このような構成を有することによって、表示装置３００の開口率を低下させずに、タッチセンサを形成することができる。

＜第４実施形態＞
本実施形態に係る表示装置の構成について説明する。

図１１は、本実施形態に係る表示装置４００の画素１１０の構成を説明する断面図である。本実施形態に係る表示装置４００と、第３実施形態に係る表示装置３００とを比較すると、対向電極１６２及び第２電極１６４の構成が異なっている。本実施形態においては、対向電極１６２と第２電極１６４とは、電気的に分離されている。具体的には、発光画素１１０ａと受光画素１１０ｂとを区画するバンク１５４に沿って、対向電極１６２と第２電極１６４とが分離されている。

このような構成を有することによって、発光素子１４４のカソードと、受光素子１４６のカソードとに異なる電位を供給することができる。これによって、発光素子１４４のカソードと、受光素子１４６のカソードとの各々に適した電位を供給することができ、安定した表示装置４００の駆動が可能になる。

＜第５実施形態＞
本実施形態に係る表示装置について説明する。
［回路構成］
図１２は、本実施形態に係る表示装置５００の回路構成を説明する回路図である。本実施形態に係る表示装置５００は、第１実施形態に係る表示装置１００と比べると、画素回路１３２の構成及び駆動方法が異なっている。図１３は、本実施形態に係る表示装置５００が有する画素１１０の回路構成を説明する回路図である。図１３では、図１２の領域Ａに示す隣接した発光画素１１０ａ及び受光画素１１０ｂに配置された回路を示している。以下では、本実施形態に係る表示装置５００の回路構成及び駆動方法について説明する。

本実施形態に係る表示装置５００は、駆動回路と、複数の第１走査信号線１２０と、複数の第２走査信号線１２２と、複数の第３走査信号線１２４と、複数の第４走査信号線１２６と、複数の映像信号線１２８と、複数の検出信号線１３０と、複数のリセット電源線１２７と、複数の画素回路１３２とを備えている。

これらの内、駆動回路と、複数の第１走査信号線１２０と、複数の第２走査信号線１２２と、複数の映像信号線１２８と、複数の検出信号線１３０とは、第１実施形態に係る表示装置１００において説明した構成と同様であるため、ここでの説明は省略する。

複数の第３走査信号線１２４は、マトリクス状に配列された複数の画素１１０の、画素行毎に配置されている。但し、一つの画素行において発光画素１１０ａのみが配列され、受光画素１１０ｂが配列されない場合は、当該画素行に第３走査信号線１２４は配置されなくてもよい。
複数の第４走査信号線１２６は、マトリクス状に配列された複数の画素１１０の、画素行毎に配置されている。但し、一つの画素行において発光画素１１０ａのみが配列され、受光画素１１０ｂが配列されない場合は、当該画素行に第４走査信号線１２６は配置されなくてもよい。

複数のリセット電源線１２７は、マトリクス状に配列された複数の画素１１０の、画素行毎に配置されている。但し、一つの画素行において発光画素１１０ａのみが配列され、受光画素１１０ｂが配列されない場合は、当該画素行にリセット電源線１２７は配置されなくてもよい。

複数の画素回路１３２は、発光画素回路１３２ａ又は受光画素回路１３２ｂの２種に分類される。第１実施形態に係る表示装置１００と比較すると、受光画素回路１３２ｂの構成のみが異なるため、受光画素回路１３２ｂの構成について説明する。

複数の受光画素回路１３２ｂの各々は、受光画素１１０ｂに配置され、複数の第２走査信号線１２２のいずれか、複数の第３走査信号線１２４のいずれか、複数の第４走査信号線１２６のいずれか、複数の検出信号線１３０のいずれか及び複数のリセット電源線１２７のいずれかに接続されている。受光画素回路１３２ｂは、少なくとも第３トランジスタ１３７、第４トランジスタ１３９、第５トランジスタ１４１、第６トランジスタ１４３及び受光素子１４６を含む。

第３トランジスタ１３７は、受光を検出するためのスイッチとして機能する。すなわち、第３トランジスタ１３７は、オン・オフ動作により、第４トランジスタのゲートと受光素子１４６のアノードとの導通状態を制御する。第３トランジスタ１３７は、ゲートが第２走査信号線１２２に接続され、ソースが受光素子１４６のアノードに接続され、ドレインが第２ノードＮ２に接続されている。

第４トランジスタ１３９は、受光素子１４６内で生成されたキャリアの信号を、電流として増幅するために設けられる。すなわち、受光素子１４６内で生成されたキャリアに応じた電圧がゲートに印加されると、当該電圧に応じた電流をソース・ドレイン間に流すことができる。第４トランジスタ１３９は、ゲートが第２ノードＮ２に接続され、ソースが第５トランジスタ１４１のドレインに接続され、ドレインが電源電位線に接続されている。

第５トランジスタ１４１は、増幅された信号を検出するためのスイッチとして機能する。すなわち、第５トランジスタ１４１は、オン・オフ動作により、検出信号線１３０と第４トランジスタ１３９のソースとの導通状態を制御する。第５トランジスタ１４１は、ゲートが第３走査信号線１２４に接続され、検出信号線１３０に接続され、ドレインが第４トランジスタ１３９のソースに接続されている。

第６トランジスタ１４３は、受光素子１４６内で生成されたキャリアを放出するためのスイッチとして機能する。すなわち、第６トランジスタ１４３は、オン・オフ動作により、リセット電源線１２７と第２ノードＮ２との導通状態を制御する。第６トランジスタ１４３は、ゲートが第４走査信号線１２６に接続され、ソースがリセット電源線１２７に接続され、ドレインが第２ノードＮ２に接続されている。

以上、本実施形態に係る表示装置５００の回路構成について説明した。次いで、本実施形態に係る表示装置５００の駆動方法について説明する。

［駆動方法］
本実施形態に係る表示装置５００の駆動方法は、第１実施形態に係る表示装置１００と同様に、１フレーム期間において、発光画素走査期間と、受光画素走査期間とを含む。

発光画素走査期間は、複数の発光画素１１０ａの各々に、表示画像に応じた信号を書き込む期間である。具体的な駆動方法は第１実施形態において説明したものと同様であるため、ここでは省略する。

受光画素走査期間は、複数の受光画素１１０ｂの各々が、発光画素走査期間において受光したか否かを検出する期間である。具体的には、受光画素走査期間に表示装置５００は以下のような駆動を行う。

受光素子１４６が光を吸収して受光素子１４６内にキャリアの対が蓄積されている場合、第３トランジスタ１３７がオンになると、当該キャリア対の内の正電荷が第２ノードＮ２に流れ込んで蓄積される。これによって、第４トランジスタ１３９のゲートに、第２ノードＮ２に蓄積された正電荷の量に応じた正電圧が印加される。

次いで、走査線駆動回路１１６は、当該画素行の画素１１０に接続された第３走査信号線１２４に、第５トランジスタ１４１をオンにする電圧を出力する。

第５トランジスタ１４１がオンになると、第４トランジスタ１３９のゲートに印加された正電圧に応じた電流が、第４トランジスタ１３９のソース・ドレイン間を流れる。つまり、第４トランジスタ１３９を流れる電流として、映像線・検出線駆動回路１１８によって受光素子１４６に蓄積されていた電荷が読み出される。これによって、タッチ位置を検出することができる。

次いで、第２ノードＮ２に蓄積されていた電荷を放出し、受光素子１４６を待機状態に戻す。走査線駆動回路１１６は、当該画素行の画素１１０に接続された第４走査信号線１２６に、第６トランジスタ１４３をオンにする電圧を出力する。第６トランジスタ１４３をオンになると、リセット電源線１２７から、第２ノードＮ２にリセット電位が供給される。これによって、第２ノードＮ２に蓄積されていた電荷は放出される。ここで、リセット電圧は、受光素子１４６に逆方向電圧を印加する電圧であり、共通電位線を基準として例えば−５Vである。

以上、本実施形態に係る表示装置５００の回路構成及び駆動方法について説明した。本実施形態に係る表示装置５００の回路構成及び駆動方法によれば、光検出に係る信号を増幅することができる。これによって、光検出に係る信号の比を、ノイズの比に比べて増大させることができ、タッチ検出の精度向上した表示装置５００を提供することができる。

以上、本発明の好ましい態様を説明した。しかし、これらは単なる例示に過ぎず、本発明の技術的範囲はそれらには限定されない。当業者であれば、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の変更が可能であろう。よって、それらの変更も当然に、本発明の技術的範囲に属すると解されるべきである。

表示装置・・・１００、１９０、２００、３００、４００、５００アレイ基板・・・１０２第１基板・・・１０４表示領域・・・１０４ａ端子領域・・・１０４ｂ対向基板・・・１０６第２基板・・・１０８接続端子・・・１０９画素・・・１１０発光画素・・・１１０ａ、１１０ａＲ、１１０ａＧ、１１０ａＢ受光画素・・・１１０ｂシール材・・・１１２制御回路・・・１１４走査線駆動回路・・・１１６映像線・検出線駆動回路・・・１１８第１走査信号線・・・１２０第２走査信号線・・・１２２第３走査信号線・・・１２４第４走査信号線・・・１２６リセット電源線・・・１２７映像信号線・・・１２８検出信号線・・・１３０画素回路・・・１３２発光画素回路・・・１３２ａ受光画素回路・・・１３２ｂ第１トランジスタ・・・１３３第２トランジスタ・・・１３５第３トランジスタ・・・１３７第４トランジスタ・・・１３９第５トランジスタ・・・１４１第６トランジスタ・・・１４３発光素子・・・１４４受光素子・・・１４６保持容量・・・１４８画素電極・・・１５０第１電極・・・１５２バンク・・・１５４第１有機層・・・１５６第２有機層・・・１５８第３有機層・・・１６０対向電極・・・１６２第２電極・・・１６４第１ノード・・・Ｎ１第２ノード・・・Ｎ２

Claims

複数の画素電極と、
前記複数の画素電極の各々に隣接し、前記複数の画素電極の各々と離間して設けられた複数の第１電極と、
前記複数の画素電極の各々の端部、前記複数の第１電極の各々の端部、及び互いの間隙部を覆うように形成されたバンクと、
前記複数の画素電極上、前記複数の第１電極上、及び前記バンク上に連続的に設けられた第１有機層と、
前記第１有機層上の、前記複数の画素電極と重畳する領域に設けられた第２有機層と、
前記第２有機層上、前記第１電極と重畳する前記第１有機層上、及び前記バンクと重畳する前記第１有機層上に連続的に設けられた第３有機層と、
前記複数の画素電極に重畳する前記第３有機層上に設けられた対向電極と、
前記第１電極に重畳する前記第３有機層上に設けられた第２電極とを備え、
前記画素電極、前記第１有機層、前記第２有機層、前記第３有機層、及び前記対向電極の積層によって発光素子が構成され、
前記第１電極、前記第１有機層、前記第３有機層、及び前記第２電極の積層によって光電変換素子が構成され、
前記発光素子における、前記画素電極と前記対向電極との間の積層は、前記光電変換素子における、前記第１電極と前記第２電極との間の積層に含まれる全ての層を含み、
前記複数の第１電極と前記第２電極との間に挟まれる層の積層数は、前記画素電極と前記対向電極との間に挟まれる層の積層数よりも少ない、表示装置。
マトリクス状に配列された複数の画素電極と、
前記複数の画素電極の各々の端部、及び互いの間隙部を覆うように形成されたバンクと、
前記バンク上に、前記複数の画素電極とは互いに離間して形成された複数の第１電極と、
前記複数の画素電極上、前記第１電極上、及び前記バンク上に連続的に設けられた第１有機層と、
前記第１有機層上であって、前記複数の画素電極と重畳する領域に設けられた第２有機層と、
前記第２有機層上、前記第１電極と重畳する前記第１有機層上、及び前記バンクと重畳する前記第１有機層上に連続的に設けられた第３有機層と、
前記複数の画素電極の各々に対向し、前記第３有機層上に設けられた対向電極と、
前記複数の第１電極の各々に対向し、前記第３有機層上に設けられた第２電極とを備え、
前記画素電極、前記第１有機層、前記第２有機層、前記第３有機層、及び前記対向電極の積層によって発光素子が構成され、
前記第１電極、前記第１有機層、前記第３有機層、及び前記第２電極の積層によって光電変換素子が構成され、
前記発光素子における、前記画素電極と前記対向電極との間の積層は、前記光電変換素子における、前記第１電極と前記第２電極との間の積層に含まれる全ての層を含み、
前記複数の第１電極と前記第２電極との間に挟まれる層の積層数は、前記画素電極と前記対向電極との間に挟まれる層の積層数よりも少ない、表示装置。
前記対向電極は、前記複数の画素電極の一に重畳する領域と、前記複数の画素電極の他の一に重畳する領域と、に亘って電気的に接続されていることを特徴とする請求項２記載の表示装置。
前記対向電極及び前記第２電極は、電気的に接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の表示装置。
前記複数の画素電極及び前記複数の第１電極は、平面視において前記バンクを介して重畳する箇所を有することを特徴とする請求項２記載の表示装置。
前記第１有機層は、金属フタロシアニン、又はアセンを含むことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一に記載の表示装置。