KR20210116511A - 표시 장치, 표시 모듈, 및 전자 기기 - Google Patents

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KR20210116511A
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KR
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light
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light emitting
pixel electrode
emitting element
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KR1020217024894A
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타이스케 카마다
다이스케 쿠보타
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

광 검출 기능을 가지는 표시 장치를 제공한다. 편의성이 높은 표시 장치를 제공한다. 표시부에 수광 소자, 제 1 발광 소자, 및 제 2 발광 소자를 가지는 표시 장치이다. 수광 소자는 제 1 화소 전극, 활성층, 및 공통 전극을 가진다. 제 1 발광 소자는 제 2 화소 전극, 제 1 발광층, 및 공통 전극을 가진다. 제 2 발광 소자는 제 3 화소 전극, 제 2 발광층, 및 공통 전극을 가진다. 활성층은 유기 화합물을 가진다. 활성층은 제 1 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치한다. 제 1 발광층은 제 2 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치한다. 제 2 발광층은 제 3 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치한다. 제 1 발광층은 제 1 화소 전극과 공통 전극 사이 및 제 3 화소 전극과 공통 전극 사이 중 한쪽 또는 양쪽에 더 위치한다.

Description

표시 장치, 표시 모듈, 및 전자 기기
본 발명의 일 형태는 표시 장치, 표시 모듈, 및 전자 기기에 관한 것이다. 본 발명의 일 형태는 수광 소자와 발광 소자를 가지는 표시 장치에 관한 것이다.
또한 본 발명의 일 형태는 상기 기술분야에 한정되지 않는다. 본 발명의 일 형태의 기술분야로서는, 반도체 장치, 표시 장치, 발광 장치, 축전 장치, 기억 장치, 전자 기기, 조명 장치, 입력 장치(예를 들어 터치 센서 등), 입출력 장치(예를 들어 터치 패널 등), 이들의 구동 방법, 또는 이들의 제조 방법을 일례로서 들 수 있다.
근년에, 표시 장치는 다양한 용도로 응용되는 것이 기대되고 있다. 예를 들어, 대형의 표시 장치의 용도로서는, 가정용 텔레비전 장치(텔레비전 또는 텔레비전 수신기라고도 함), 디지털 사이니지(Digital Signage: 전자 간판), PID(Public Information Display) 등을 들 수 있다. 또한 휴대 정보 단말기로서, 터치 패널을 가지는 스마트폰이나 태블릿 단말기의 개발이 진행되고 있다.
표시 장치로서는, 예를 들어 발광 소자를 가지는 발광 장치가 개발되어 있다. 일렉트로루미네선스(Electroluminescence, 이하 EL이라고 기재함) 현상을 이용한 발광 소자(EL 소자라고도 기재함)는 박형 경량화가 용이하고, 입력 신호에 대한 고속 응답이 가능하고, 직류 저전압 전원을 사용한 구동이 가능하다는 등의 특징을 가지고, 표시 장치에 응용되고 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에 유기 EL 소자가 적용된 가요성을 가지는 발광 장치가 개시(開示)되어 있다.
일본 공개특허공보 특개2014-197522호
본 발명의 일 형태는 광 검출 기능을 가지는 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 편의성이 높은 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 다기능 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 개구율이 높은 액정 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 정세도(精細度)가 높은 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 신규 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다.
본 발명의 일 형태는 광 검출 기능을 가지는 표시 장치의 제작 수율을 향상시키는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 광 검출 기능을 가지는 표시 장치의 공정 수를 저감하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 광 검출 기능을 가지는 표시 장치의 제작 비용을 저감하는 것을 과제 중 하나로 한다.
또한, 이들 과제의 기재는 다른 과제의 존재를 방해하는 것이 아니다. 본 발명의 일 형태는 반드시 이들 과제 모두를 해결할 필요는 없다. 명세서, 도면, 청구항의 기재로부터 이들 외의 과제를 추출할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는, 표시부에 수광 소자, 제 1 발광 소자, 및 제 2 발광 소자를 가진다. 수광 소자는 제 1 화소 전극, 활성층, 및 공통 전극을 가진다. 제 1 발광 소자는 제 2 화소 전극, 제 1 발광층, 및 공통 전극을 가진다. 제 2 발광 소자는 제 3 화소 전극, 제 2 발광층, 및 공통 전극을 가진다. 활성층은 유기 화합물을 가진다. 활성층은 제 1 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치한다. 제 1 발광층은 제 2 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치한다. 제 2 발광층은 제 3 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치한다. 제 1 발광층은 제 1 화소 전극과 공통 전극 사이 및 제 3 화소 전극과 공통 전극 사이 중 한쪽 또는 양쪽에 더 위치한다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 표시부에 수광 소자 및 제 1 발광 소자를 가진다. 수광 소자는 제 1 화소 전극, 활성층, 제 1 발광층, 및 공통 전극을 가진다. 제 1 발광 소자는 제 2 화소 전극, 제 1 발광층, 및 공통 전극을 가진다. 활성층은 유기 화합물을 가진다. 활성층은 제 1 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치한다. 제 1 발광층은 제 1 화소 전극과 공통 전극 사이 및 제 2 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치한다.
상기 구성의 표시 장치에 있어서, 표시부는 제 2 발광 소자를 더 가지는 것이 바람직하다. 제 2 발광 소자는 제 3 화소 전극, 제 1 발광층, 제 2 발광층, 및 공통 전극을 가지는 것이 바람직하다. 제 1 발광층 및 제 2 발광층은 각각 제 3 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치하는 것이 바람직하다. 제 1 발광 소자는 제 1 발광층이 발하는 광을 사출하는 것이 바람직하다. 제 2 발광 소자는 제 2 발광층이 발하는 광을 사출하는 것이 바람직하다.
또는, 상기 구성의 표시 장치에 있어서, 제 1 발광 소자는 활성층을 더 가지는 것이 바람직하다. 활성층은 제 2 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는, 표시부에 수광 소자, 제 1 발광 소자, 제 2 발광 소자, 제 1 착색층, 및 제 2 착색층을 가진다. 수광 소자는 제 1 화소 전극, 활성층, 및 공통 전극을 가진다. 제 1 발광 소자는 제 2 화소 전극, 제 1 발광층, 및 공통 전극을 가진다. 제 2 발광 소자는 제 3 화소 전극, 제 1 발광층, 및 공통 전극을 가진다. 활성층은 유기 화합물을 가진다. 활성층은 제 1 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치한다. 제 1 발광층은 제 2 화소 전극과 공통 전극 사이 및 제 3 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치한다. 제 1 발광 소자가 사출하는 광은 제 1 착색층을 통하여 제 1 색의 광으로서 표시부로부터 추출된다. 제 2 발광 소자가 사출하는 광은 제 2 착색층을 통하여 제 2 색의 광으로서 표시부로부터 추출된다.
상기 구성의 표시 장치에 있어서, 제 1 발광 소자 및 제 2 발광 소자는 제 2 발광층을 더 가지는 것이 바람직하다. 제 2 발광층은 제 2 화소 전극과 공통 전극 사이 및 제 3 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치하는 것이 바람직하다. 제 1 발광층 및 제 2 발광층은 서로 다른 파장의 광을 발하는 것이 바람직하다.
상기 구성의 표시 장치에 있어서, 표시부는 제 3 발광 소자 및 제 3 착색층을 더 가지는 것이 바람직하다. 제 3 발광 소자는 제 4 화소 전극, 제 3 발광층, 및 공통 전극을 가지는 것이 바람직하다. 제 3 발광층은 제 2 화소 전극과 공통 전극 사이, 제 3 화소 전극과 공통 전극 사이, 및 제 4 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치하는 것이 바람직하다. 제 3 발광 소자가 사출하는 광은 제 3 착색층을 통하여 제 3 색의 광으로서 표시부로부터 추출되는 것이 바람직하다.
상기 각 구성의 표시 장치에 있어서, 수광 소자 및 제 1 발광 소자는 공통층을 더 가지는 것이 바람직하다. 공통층은 제 1 화소 전극과 공통 전극 사이 및 제 2 화소 전극과 공통 전극 사이에 위치하는 것이 바람직하다.
상기 각 구성의 표시 장치에 있어서, 표시부는 격벽을 더 가지는 것이 바람직하다. 격벽은 제 1 화소 전극의 단부 및 제 2 화소 전극의 단부를 덮는 것이 바람직하다. 격벽은 제 1 화소 전극과 제 2 화소 전극을 전기적으로 절연하는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 격벽은 제 1 발광 소자가 발한 광의 적어도 일부를 흡수하는 기능을 가지는 것이 바람직하다.
상기 각 구성의 표시 장치에 있어서, 표시부는 유색층을 더 가지는 것이 바람직하다. 유색층은 격벽의 상면 및 측면 중 한쪽 또는 양쪽에 접하는 부분을 가지는 것이 바람직하다. 유색층은 컬러 필터 또는 블랙 매트릭스를 가지는 것이 바람직하다.
상기 각 구성의 표시 장치에 있어서, 표시부는 렌즈를 더 가지는 것이 바람직하다. 렌즈는 수광 소자와 중첩되는 부분을 가지는 것이 바람직하다. 렌즈를 투과한 광이 수광 소자에 입사하는 것이 바람직하다. 표시부는 차광층을 더 가지는 것이 바람직하다. 차광층의 단부는 렌즈의 단부와 중첩되는 것이 바람직하다. 차광층은 격벽과 중첩되는 것이 바람직하다.
상기 각 구성의 표시 장치에 있어서, 표시부는 가요성을 가지는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 형태는 상술한 구성 중 어느 것을 가지는 표시 장치를 가지고, 플렉시블 프린트 회로 기판(Flexible Printed Circuit, 이하 FPC라고 기재함) 또는 TCP(Tape Carrier Package) 등의 커넥터가 제공된 모듈, 또는 COG(Chip On Glass) 방식 또는 COF(Chip On Film) 방식 등에 의하여 집적 회로(IC)가 실장된 모듈 등의 모듈이다.
본 발명의 일 형태는 상기 모듈과, 안테나, 배터리, 하우징, 카메라, 스피커, 마이크로폰, 및 조작 버튼 중 적어도 하나를 가지는 전자 기기이다.
본 발명의 일 형태에 의하여 광 검출 기능을 가지는 표시 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 편의성이 높은 표시 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 다기능 표시 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 개구율이 높은 액정 표시 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 정세도가 높은 표시 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 신규 표시 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 형태에 의하여 광 검출 기능을 가지는 표시 장치의 제작 수율을 향상시킬 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 광 검출 기능을 가지는 표시 장치의 공정 수를 저감할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 광 검출 기능을 가지는 표시 장치의 제작 비용을 저감할 수 있다.
또한 이들 효과의 기재는 다른 효과의 존재를 방해하는 것이 아니다. 본 발명의 일 형태는 반드시 이들 효과 모두를 가질 필요는 없다. 명세서, 도면, 청구항의 기재로부터 이들 외의 효과를 추출할 수 있다.
도 1의 (A) 내지 (D)는 표시 장치의 일례를 도시한 단면도이다. 도 1의 (E) 내지 (H)는 화소의 일례를 도시한 상면도이다.
도 2는 표시 장치의 일례를 도시한 단면도이다.
도 3의 (A), (B)는 표시 장치의 일례를 도시한 단면도이다.
도 4의 (A), (B)는 표시 장치의 일례를 도시한 단면도이다.
도 5의 (A), (B)는 표시 장치의 일례를 도시한 단면도이다.
도 6의 (A), (B)는 표시 장치의 일례를 도시한 단면도이다.
도 7의 (A), (B)는 표시 장치의 일례를 도시한 단면도이다.
도 8의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 일례를 도시한 단면도이다.
도 9의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 일례를 도시한 단면도이다.
도 10은 표시 장치의 일례를 도시한 사시도이다.
도 11은 표시 장치의 일례를 도시한 단면도이다.
도 12의 (A), (B)는 표시 장치의 일례를 도시한 단면도이다.
도 13의 (A)는 표시 장치의 일례를 도시한 단면도이다. 도 13의 (B)는 트랜지스터의 일례를 도시한 단면도이다.
도 14는 표시 장치의 일례를 도시한 단면도이다.
도 15의 (A), (B)는 화소 회로의 일례를 도시한 회로도이다.
도 16의 (A), (B)는 표시 장치의 구동 방법의 일례를 도시한 도면이다.
도 17의 (A), (B)는 표시 장치의 구동 방법의 일례를 도시한 도면이다.
도 18의 (A), (B)는 전자 기기의 일례를 도시한 도면이다.
도 19의 (A) 내지 (D)는 전자 기기의 일례를 도시한 도면이다.
도 20의 (A) 내지 (F)는 전자 기기의 일례를 도시한 도면이다.
도 21은 수발광 소자의 전압-휘도 특성을 나타낸 도면이다.
도 22는 수발광 소자의 휘도-외부 양자 효율 특성을 나타낸 도면이다.
도 23은 수발광 소자의 수광 감도의 파장 의존성을 나타낸 도면이다.
실시형태에 대하여 도면을 사용하여 자세히 설명한다. 다만, 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 그 범위에서 벗어남이 없이 그 형태 및 자세한 사항을 다양하게 변경할 수 있는 것은 통상의 기술자라면 용이하게 이해할 수 있다. 따라서 본 발명은 이하에 나타내는 실시형태의 기재 내용에 한정되어 해석되는 것은 아니다.
또한 이하에서 설명하는 발명의 구성에서, 동일한 부분 또는 같은 기능을 가지는 부분에는 동일한 부호를 상이한 도면 사이에서 공통적으로 사용하고, 이의 반복적인 설명은 생략한다. 또한, 같은 기능을 가지는 부분을 가리키는 경우에는, 해치 패턴을 동일하게 하고, 특별히 부호를 붙이지 않는 경우가 있다.
또한 도면에 도시된 각 구성의 위치, 크기, 범위 등은 이해를 쉽게 하기 위하여, 실제의 위치, 크기, 범위 등을 나타내지 않는 경우가 있다. 그러므로, 개시된 발명은 반드시 도면에 개시된 위치, 크기, 범위 등에 한정되지 않는다.
또한, '막'이라는 용어와 '층'이라는 말은 경우 또는 상황에 따라 서로 바꿀 수 있다. 예를 들어 '도전층'이라는 용어를 '도전막'이라는 용어로 바꿀 수 있다. 또는 예를 들어 '절연막'이라는 용어를 '절연층'이라는 용어로 바꿀 수 있다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 대하여 도 1 내지 도 13을 사용하여 설명한다.
본 실시형태의 표시 장치는 표시부에 수광 소자 및 발광 소자를 가진다. 본 실시형태의 표시 장치는 표시부에 발광 소자가 매트릭스상으로 배치되어 있고, 상기 표시부에서 화상을 표시할 수 있다. 또한, 상기 표시부에는 수광 소자가 매트릭스상으로 배치되어 있고, 표시부는 촬상 기능 및 센싱 기능 중 한쪽 또는 양쪽도 가진다. 표시부는 이미지 센서나 터치 센서에 사용할 수 있다. 즉, 표시부에서 광을 검출함으로써, 화상을 촬상하거나, 대상물(손가락이나 펜 등)의 근접 또는 접촉을 검출할 수 있다. 또한 본 실시형태의 표시 장치는 발광 소자를 센서의 광원으로서 이용할 수 있다. 따라서, 표시 장치와 별도로 수광부 및 광원을 제공하지 않아도 되기 때문에 전자 기기의 부품 점수를 삭감할 수 있다.
본 실시형태의 표시 장치에서는, 표시부가 가지는 발광 소자의 발광을 대상물이 반사한 경우에, 수광 소자가 그 반사광을 검출할 수 있기 때문에, 어두운 장소에서도 촬상이나 터치(나아가서 근접) 검출이 가능하다.
본 실시형태의 표시 장치는 발광 소자를 사용하여 화상을 표시하는 기능을 가진다. 즉, 발광 소자는 표시 소자로서 기능한다.
발광 소자로서는 OLED(Organic Light Emitting Diode)나 QLED(Quantum-dot Light Emitting Diode) 등의 EL 소자를 사용하는 것이 바람직하다. EL 소자가 가지는 발광 물질로서는, 형광을 발하는 물질(형광 재료), 인광을 발하는 물질(인광 재료), 무기 화합물(퀀텀닷(quantum dot) 재료 등), 열 활성화 지연 형광을 나타내는 물질(열 활성화 지연 형광(Thermally Activated Delayed Fluorescence: TADF) 재료) 등을 들 수 있다. 또한 발광 소자로서 마이크로 LED(Light Emitting Diode) 등의 LED를 사용할 수도 있다.
본 실시형태의 표시 장치는 수광 소자를 사용하여 광을 검출하는 기능을 가진다.
수광 소자를 이미지 센서에 사용하는 경우, 본 실시형태의 표시 장치는 수광 소자를 사용하여 화상을 촬상할 수 있다.
예를 들어, 이미지 센서를 사용하여 지문, 장문, 또는 홍채 등의 데이터를 취득할 수 있다. 즉, 본 실시형태의 표시 장치에 생체 인증용 센서를 내장시킬 수 있다. 표시 장치가 생체 인증용 센서를 내장함으로써, 표시 장치와 별도로 생체 인증용 센서를 제공하는 경우에 비하여, 전자 기기의 부품 점수를 적게 할 수 있어 전자 기기의 소형화 및 경량화가 가능하다.
또한 이미지 센서를 사용하여 사용자의 표정, 눈의 움직임, 또는 동공경의 변화 등의 데이터를 취득할 수 있다. 상기 데이터를 해석함으로써, 사용자의 신체적 및 정신적 정보를 취득할 수 있다. 상기 정보를 바탕으로 표시 및 음성 중 한쪽 또는 양쪽의 출력 내용을 변화시킴으로써, 예를 들어 VR(Virtual Reality)용 기기, AR(Augmented Reality)용 기기, 또는 MR(Mixed Reality)용 기기를 사용자가 안전하게 사용할 수 있게 된다.
또한 수광 소자를 터치 센서에 사용하는 경우, 본 실시형태의 표시 장치는 수광 소자를 사용하여 대상물의 근접 또는 접촉을 검출할 수 있다.
수광 소자로서는 예를 들어 pn형 또는 pin형의 포토다이오드를 사용할 수 있다. 수광 소자는 수광 소자에 입사하는 광을 검출하고 전하를 발생시키는 광전 변환 소자로서 기능한다. 입사하는 광량에 따라 발생하는 전하량이 결정된다.
특히 수광 소자로서 유기 화합물을 포함하는 층을 가지는 유기 포토다이오드를 사용하는 것이 바람직하다. 유기 포토다이오드는 박형화, 경량화, 및 대면적화가 용이하고, 형상 및 디자인의 자유도가 높으므로 다양한 표시 장치에 적용할 수 있다.
본 발명의 일 형태에서는, 발광 소자로서 유기 EL 소자를 사용하고, 수광 소자로서 유기 포토다이오드를 사용한다. 유기 EL 소자 및 유기 포토다이오드는 동일 기판 위에 형성할 수 있다. 따라서, 유기 EL 소자를 사용한 표시 장치에 유기 포토다이오드를 내장할 수 있다.
유기 EL 소자 및 유기 포토다이오드를 구성하는 모든 층을 따로따로 형성하려면, 성막 공정이 매우 많아진다. 유기 포토다이오드는 유기 EL 소자와 공통된 구성으로 할 수 있는 층이 많기 때문에, 공통된 구성으로 할 수 있는 층은 일괄로 성막함으로써 성막 공정 증가를 억제할 수 있다. 또한 성막 횟수가 같더라도, 일부의 소자에만 성막되는 층을 줄임으로써, 성막 패턴의 어긋남의 영향을 저감하는 것, 성막 마스크(메탈 마스크 등)에 부착된 먼지(파티클이라고 불리는 작은 이물을 포함함)의 영향을 저감하는 것 등이 가능해진다. 이에 의하여, 표시 장치의 제작 수율을 높일 수 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는, 제 1 색을 발하는 제 1 발광 소자가 가지는 발광층을 수광 소자 및 제 2 색을 발하는 제 2 발광 소자 중 한쪽 또는 양쪽에 공통적으로 제공한다. 이에 의하여, 수광 소자, 제 1 발광 소자, 및 제 2 발광 소자에서, 따로따로 형성하는 층의 개수를 저감시킬 수 있어, 표시 장치의 제작 수율을 높일 수 있다.
또한, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 적어도 하나를, 수광 소자, 제 1 발광 소자, 및 제 2 발광 소자에서 공통된 층으로 하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 성막 횟수 및 마스크 수를 저감할 수 있어, 표시 장치의 제작 공정 및 제작 비용을 삭감할 수 있다. 또한, 수광 소자, 제 1 발광 소자, 및 제 2 발광 소자가 공통적으로 가지는 층은 발광 소자에서의 기능과 수광 소자에서의 기능이 상이한 경우가 있다. 본 명세서 중에서는 발광 소자에서의 기능에 기초하여 구성 요소를 호칭한다. 예를 들어 정공 주입층은 발광 소자에서 정공 주입층으로서 기능하고, 수광 소자에서 정공 수송층으로서 기능한다. 마찬가지로, 전자 주입층은 발광 소자에서 전자 주입층으로서 기능하고, 수광 소자에서 전자 수송층으로서 기능한다.
도 1의 (A) 내지 (D)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 단면도를 도시하였다.
도 1의 (A)에 도시된 표시 장치(50A)는 기판(51)과 기판(59) 사이에 수광 소자를 가지는 층(53)과, 발광 소자를 가지는 층(57)을 가진다.
도 1의 (B)에 도시된 표시 장치(50B)는 기판(51)과 기판(59) 사이에 수광 소자를 가지는 층(53), 트랜지스터를 가지는 층(55), 및 발광 소자를 가지는 층(57)을 가진다.
표시 장치(50A) 및 표시 장치(50B)는 발광 소자를 가지는 층(57)으로부터 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B)의 광이 사출되는 구성을 가진다.
수광 소자를 가지는 층(53)에 포함되는 수광 소자는, 표시 장치(50A) 또는 표시 장치(50B)의 외부로부터 입사한 광을 검출할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 매트릭스상으로 배치된 복수의 화소를 가진다. 하나의 화소는 하나 이상의 부화소를 가진다. 하나의 부화소는 하나의 발광 소자를 가진다. 예를 들어, 화소에는, 부화소를 3개 가지는 구성(R, G, B의 3색 또는 황색(Y), 시안(C), 및 마젠타(M)의 3색 등) 또는 부화소를 4개 가지는 구성(R, G, B, 백색(W)의 4색 또는 R, G, B, Y의 4색 등)을 적용할 수 있다. 또한 화소는 수광 소자를 가진다. 수광 소자는 모든 화소에 제공되어도 좋고, 일부의 화소에 제공되어도 좋다. 또한 하나의 화소가 복수의 수광 소자를 가져도 좋다.
트랜지스터를 가지는 층(55)은 제 1 트랜지스터 및 제 2 트랜지스터를 가지는 것이 바람직하다. 제 1 트랜지스터는 수광 소자와 전기적으로 접속된다. 제 2 트랜지스터는 발광 소자와 전기적으로 접속된다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 표시 장치에 접촉되어 있는 손가락 등의 대상물을 검출하는 기능을 가져도 좋다. 예를 들어 도 1의 (C)에 도시된 바와 같이, 발광 소자를 가지는 층(57)에서 발광 소자가 발한 광을 표시 장치(50B)에 접촉한 손가락(52)이 반사함으로써, 수광 소자를 가지는 층(53)의 수광 소자가 그 반사광을 검출한다. 이로써, 표시 장치(50B)에 손가락(52)이 접촉한 것을 검출할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 도 1의 (D)에 도시된 바와 같이, 표시 장치(50B)에 근접하고 있는(접촉하고 있지 않은) 대상물을 검출 또는 촬상하는 기능을 가져도 좋다.
[화소]
도 1의 (E) 내지 (H)에 화소의 일례를 도시하였다.
도 1의 (E), (F)에 도시된 화소는 R, G, B의 3개의 부화소(3개의 발광 소자)와 수광 소자(PD)를 가진다. 도 1의 (E)는 2×2의 매트릭스상으로 3개의 부화소와 수광 소자(PD)가 배치되어 있는 예이고, 도 1의 (F)는 좌우 1열로 3개의 부화소와 수광 소자(PD)가 배치되어 있는 예이다.
도 1의 (G)에 도시된 화소는 R, G, B, W의 4개의 부화소(4개의 발광 소자)와 수광 소자(PD)를 가진다.
도 1의 (H)에 도시된 화소는 R, G, B의 3개의 부화소와, 적외광을 발하는 발광 소자(IR)와, 수광 소자(PD)를 가진다. 이때, 수광 소자(PD)는 적외광을 검출하는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 수광 소자(PD)는 가시광과 적외광의 양쪽을 검출하는 기능을 가져도 좋다. 센서의 용도에 따라, 수광 소자(PD)가 검출하는 광의 파장을 결정할 수 있다.
이하에서는, 도 2 내지 도 7을 사용하여 본 발명의 일 형태의 표시 장치가 가지는 발광 소자 및 수광 소자의 자세한 구성에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 발광 소자가 형성된 기판과는 반대 방향으로 광을 사출하는 톱 이미션형, 발광 소자가 형성된 기판 측으로 광을 사출하는 보텀 이미션형, 및 양면으로 광을 사출하는 듀얼 이미션형 중 어느 것이어도 좋다.
도 2 내지 도 7에서는 톱 이미션형 표시 장치를 예로 들어 설명한다.
또한, 본 명세서 등에 있어서, 특별히 설명되지 않는 한, 요소(발광 소자, 발광층 등)를 복수로 가지는 구성을 설명하는 경우에서도, 각각의 요소에서 공통된 사항을 설명하는 경우에는, 알파벳을 생략하여 설명한다. 예를 들어, 발광층(193R) 및 발광층(193G) 등에서 공통된 사항을 설명하는 경우에 발광층(193)이라고 기재하는 경우가 있다.
[구성예 1]
우선, 도 2, 도 3의 (A), (B)에 도시된 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 2, 도 3의 (A), (B)에 도시된 표시 장치는, 기판(151) 위에 트랜지스터를 가지는 층(55)을 개재(介在)하여 청색(B)의 광을 발하는 발광 소자(47B), 녹색(G)의 광을 발하는 발광 소자(47G), 적색(R)의 광을 발하는 발광 소자(47R), 및 수광 소자(46)를 가진다.
발광 소자(47B), 발광 소자(47G), 및 발광 소자(47R)는 각각 화소 전극(191) 및 공통 전극(115)을 가진다. 본 실시형태에서는 화소 전극(191)이 양극으로서 기능하고, 공통 전극(115)이 음극으로서 기능하는 경우를 예로 들어 설명한다.
수광 소자(46)는 화소 전극(181) 및 공통 전극(115)을 가진다. 본 실시형태에서는 발광 소자와 마찬가지로 화소 전극(181)이 양극으로서 기능하고, 공통 전극(115)이 음극으로서 기능하는 것으로 하여 설명한다. 즉, 수광 소자(46)는 화소 전극(181)과 공통 전극(115) 사이에 역바이어스를 인가하여 구동함으로써, 수광 소자(46)에 입사하는 광을 검출하여 전하를 발생시켜, 전류로서 추출할 수 있다.
화소 전극(191) 및 화소 전극(181)은 동일한 재료 및 동일한 공정으로 형성할 수 있다. 각 발광 소자가 가지는 화소 전극(191)은 서로 전기적으로 절연되어 있다(전기적으로 분리되어 있다라고도 함). 또한, 수광 소자(46)가 가지는 화소 전극(181)은 각 발광 소자가 가지는 화소 전극(191)과 전기적으로 절연되어 있다.
공통 전극(115)은 수광 소자(46), 발광 소자(47B), 발광 소자(47G), 및 발광 소자(47R)에 공통적으로 사용된다.
수광 소자(46), 발광 소자(47B), 발광 소자(47G), 및 발광 소자(47R)가 가지는 한 쌍의 전극의 재료 및 막 두께 등은 같게 할 수 있다. 이로써, 표시 장치의 제작 비용의 삭감, 및 제작 공정의 간략화가 가능하다.
도 2, 도 3의 (A), (B)에 도시된 표시 장치에서는, 발광층(193B)이 청색 광을 발하는 발광 소자(47B)뿐만 아니라, 적색 광을 발하는 발광 소자(47R), 녹색 광을 발하는 발광 소자(47G), 및 수광 소자(46)에도 제공되어 있다. 발광 소자(47R), 발광 소자(47G) 및 수광 소자(46)에 있어서, 발광층(193B)은 캐리어 수송층(본 실시형태에서는 전자 수송층)으로서 기능한다.
소자마다 따로따로 형성하는 층을 줄임으로써, 표시 장치의 제작을 간편하게 할 수 있다. 발광층(193B)을 발광 소자(47B)에만 제공하는 경우에 비하여, 다른 색을 발하는 발광 소자 및 수광 소자에도 제공하는 경우에는 발광층(193B)의 패턴의 어긋남의 영향을 저감할 수 있어, 표시 장치의 제작 수율을 높일 수 있다.
또한, 발광층(193B)이, 버퍼층(192B) 및 버퍼층(194B)과 다른 성막실에서 성막되는 경우에는, 발광층(193B)의 성막용으로서, 따로따로 마스크가 필요하다. 이때, 발광층(193B)을 수광 소자(46), 발광 소자(47B), 발광 소자(47G), 및 발광 소자(47R)에 공통적으로 사용하는 구성으로 함으로써, 성막에 필요한 마스크 수를 저감할 수 있어, 제작 비용을 저감할 수 있다.
또한, 기판과 마스크의 얼라인먼트에는 높은 정밀도가 요구되기 때문에, 마스크의 배치에 시간이 걸리는 경우나, 얼라인먼트의 어긋남이, 제작된 표시 장치의 표시 품위에 영향을 미치는 경우가 있다. 마스크 수가 적을수록, 표시 장치의 제작 시간의 단축 및 수율의 향상을 도모할 수 있어 바람직하다.
도 2에 도시된 표시 장치의 구성에 대하여 구체적으로 설명한다.
발광 소자(47B)는 화소 전극(191) 위에 버퍼층(192B), 발광층(193B), 및 버퍼층(194B)을 이 순서대로 가진다. 발광층(193B)은 청색 광을 발하는 발광 재료를 가진다. 발광 소자(47B)는 청색 광을 발하는 기능을 가진다.
발광 소자(47G)는 화소 전극(191) 위에 버퍼층(192G), 발광층(193G), 발광층(193B), 및 버퍼층(194G)을 이 순서대로 가진다. 발광층(193G)은 녹색 광을 발하는 발광 재료를 가진다. 발광 소자(47G)는 녹색 광을 발하는 기능을 가진다.
발광 소자(47R)는 화소 전극(191) 위에 버퍼층(192R), 발광층(193R), 발광층(193B), 및 버퍼층(194R)을 이 순서대로 가진다. 발광층(193R)은 적색 광을 발하는 발광 재료를 가진다. 발광 소자(47R)는 적색 광을 발하는 기능을 가진다.
수광 소자(46)는 화소 전극(181) 위에 버퍼층(182), 활성층(183), 발광층(193B), 및 버퍼층(184)을 이 순서대로 가진다. 활성층(183)은 유기 화합물을 가진다. 수광 소자(46)는 가시광 및 적외광 중 한쪽 또는 양쪽을 검출하는 기능을 가진다.
화소 전극(181), 화소 전극(191), 버퍼층(182), 버퍼층(192R), 버퍼층(192G), 버퍼층(192B), 활성층(183), 발광층(193R), 발광층(193G), 발광층(193B), 버퍼층(184), 버퍼층(194R), 버퍼층(194G), 버퍼층(194B), 및 공통 전극(115)은 각각 단층 구조이어도 좋고, 적층 구조이어도 좋다.
발광층(193B)은 발광 소자(47B), 발광 소자(47G), 발광 소자(47R), 및 수광 소자(46)에 공통적으로 제공된다. 한편, 발광층(193G), 발광층(193R), 및 활성층(183)은 소자마다 따로따로 형성되는 층이고, 발광층(193G)은 발광 소자(47G)에 제공되고, 발광층(193R)은 발광 소자(47R)에 제공되고, 활성층(183)은 수광 소자(46)에 제공된다.
버퍼층(182)은 정공 수송층을 가질 수 있다. 버퍼층(192B, 192G, 192R)은 각각, 정공 주입층 및 정공 수송층 중 한쪽 또는 양쪽을 가질 수 있다. 버퍼층(184)은 전자 수송층을 가질 수 있다. 버퍼층(184, 194B, 194G, 194R)은 각각, 전자 주입층 및 전자 수송층 중 한쪽 또는 양쪽을 가질 수 있다.
정공 주입층은 양극으로부터 발광 소자에 정공을 주입하는 층이고, 정공 주입성이 높은 재료를 포함하는 층이다. 정공 주입성이 높은 재료로서는 방향족 아민 화합물이나, 정공 수송성 재료와 억셉터성 재료(전자 수용성 재료)를 포함하는 복합 재료를 사용할 수 있다.
발광 소자에서 정공 수송층은 정공 주입층에 의하여 양극으로부터 주입된 정공을 발광층에 수송하는 층이다. 수광 소자에서 정공 수송층은 활성층에 입사한 광을 바탕으로 발생한 정공을 양극에 수송하는 층이다. 정공 수송층은 정공 수송성 재료를 포함한 층이다. 정공 수송성 재료로서는 1×10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 가진 물질이 바람직하다. 또한 전자 수송성보다 정공 수송성이 높은 물질이면 이들 외의 물질도 사용할 수 있다. 정공 수송성 재료로서는, π전자 과잉형 헤테로 방향족 화합물(예를 들어 카바졸 유도체, 싸이오펜 유도체, 퓨란 유도체 등)이나 방향족 아민(방향족 아민 골격을 가지는 화합물) 등의 정공 수송성이 높은 재료가 바람직하다.
발광 소자에서 전자 수송층은 전자 주입층에 의하여 음극으로부터 주입된 전자를 발광층에 수송하는 층이다. 수광 소자에서 전자 수송층은 활성층에 입사한 광을 바탕으로 발생한 전자를 음극에 수송하는 층이다. 전자 수송층은 전자 수송성 재료를 포함한 층이다. 또한 정공 수송성 재료로서는 1×10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 가진 물질이 바람직하다. 또한 정공 수송성보다 전자 수송성이 높은 물질이면, 이들 외의 물질도 사용할 수 있다. 전자 수송성 재료로서는, 퀴놀린 골격을 가지는 금속 착체, 벤조퀴놀린 골격을 가지는 금속 착체, 옥사졸 골격을 가지는 금속 착체, 싸이아졸 골격을 가지는 금속 착체 등 외에, 옥사다이아졸 유도체, 트라이아졸 유도체, 이미다졸 유도체, 옥사졸 유도체, 싸이아졸 유도체, 페난트롤린 유도체, 퀴놀린 배위자를 가지는 퀴놀린 유도체, 벤조퀴놀린 유도체, 퀴녹살린 유도체, 다이벤조퀴녹살린 유도체, 피리딘 유도체, 바이피리딘 유도체, 피리미딘 유도체, 그리고 질소 함유 헤테로 방향족 화합물을 포함한 π전자 부족형 헤테로 방향족 화합물 등 전자 수송성이 높은 재료를 사용할 수 있다.
전자 주입층은 음극으로부터 발광 소자에 전자를 주입하는 층이고, 전자 주입성이 높은 재료를 포함한 층이다. 전자 주입성이 높은 재료로서는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 이들의 화합물을 사용할 수 있다. 전자 주입성이 높은 재료로서는 전자 수송성 재료와 도너성 재료(전자 공여성 재료)를 포함하는 복합 재료를 사용할 수도 있다.
본 실시형태의 표시 장치가 가지는 발광 소자에는, 미소광 공진기(마이크로캐비티) 구조가 적용되어 있는 것이 바람직하다. 따라서, 발광 소자가 가지는 한 쌍의 전극 중 한쪽은 가시광에 대한 투과성 및 반사성을 가지는 전극(반투과·반반사 전극)을 가지는 것이 바람직하고, 다른 쪽은 가시광에 대한 반사성을 가지는 전극(반사 전극)을 가지는 것이 바람직하다. 발광 소자가 마이크로캐비티 구조를 가짐으로써, 발광층으로부터 얻어지는 발광을 양쪽 전극 사이에서 공진시켜, 발광 소자로부터 사출되는 광을 강하게 할 수 있다.
또한 반투과·반반사 전극은 반사 전극과 가시광에 대한 투과성을 가지는 전극(투명 전극이라고도 함)의 적층 구조로 할 수 있다. 본 명세서 등에서는 반투과·반반사 전극의 일부로서 기능하는 반사 전극을 화소 전극 또는 공통 전극이라고 기재하고, 투명 전극을 광학 조정층이라고 기재하는 경우가 있지만, 투명 전극(광학 조정층)도 화소 전극 또는 공통 전극으로서의 기능을 가진다고 할 수 있는 경우가 있다.
투명 전극의 광의 투과율은 40% 이상으로 한다. 예를 들어, 발광 소자에는, 가시광(파장 400nm 이상 750nm 미만의 광)의 투과율이 40% 이상인 전극을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 반투과·반반사 전극의 가시광의 반사율은 10% 이상 95% 이하, 바람직하게는 30% 이상 80% 이하로 한다. 반사 전극의 가시광의 반사율은 40% 이상 100% 이하, 바람직하게는 70% 이상 100% 이하로 한다. 또한 이들 전극의 저항률은 1×10-2Ωcm 이하인 것이 바람직하다. 또한 표시 장치에 근적외광을 방출하는 발광 소자를 사용하는 경우, 이들 전극의 근적외광(파장 750nm 이상 1300nm 이하의 광)의 투과율, 반사율도 상기 수치 범위인 것이 바람직하다.
버퍼층(182, 192B, 192G, 192R)은 각각 광학 조정층으로서의 기능을 가져도 좋다. 구체적으로는, 발광 소자(47B)는 한 쌍의 전극 사이의 광학 거리가 청색 광을 강하게 하는 광학 거리가 되도록, 버퍼층(192B)의 막 두께를 조정하는 것이 바람직하다. 마찬가지로, 발광 소자(47G)는 한 쌍의 전극 사이의 광학 거리가 녹색 광을 강하게 하는 광학 거리가 되도록, 버퍼층(192G)의 막 두께를 조정하는 것이 바람직하다. 그리고, 발광 소자(47R)는 한 쌍의 전극 사이의 광학 거리가 적색 광을 강하게 하는 광학 거리가 되도록, 버퍼층(192R)의 막 두께를 조정하는 것이 바람직하다. 버퍼층(192) 또는 버퍼층(194)의 막 두께를 다르게 함으로써, 각 발광 소자에서 특정한 색의 광을 강하게 하여 추출할 수 있다. 또한 반투과·반반사 전극이 반사 전극과 투명 전극의 적층 구조인 경우에는, 한 쌍의 전극 사이의 광학 거리란, 한 쌍의 반사 전극 사이의 광학 거리를 가리킨다.
도 3의 (A)에 도시된 표시 장치의 구성에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 3의 (A)에 도시된 표시 장치는 도 2에 도시된 표시 장치의 구성에 더하여 공통층(112) 및 공통층(114)을 가진다.
발광 소자 및 수광 소자를 구성하는 층 중 적어도 일부를 공통된 구성으로 함으로써, 표시 장치의 제작 공정을 삭감할 수 있어 바람직하다.
구체적으로는, 도 3의 (A)에 도시된 발광 소자(47B)는 화소 전극(191)과 버퍼층(192B) 사이에 공통층(112)을 가지고, 버퍼층(194B)과 공통 전극(115) 사이에 공통층(114)을 가진다. 마찬가지로, 도 3의 (A)에 도시된 발광 소자(47G)는 화소 전극(191)과 버퍼층(192G) 사이에 공통층(112)을 가지고, 버퍼층(194G)과 공통 전극(115) 사이에 공통층(114)을 가진다. 그리고, 도 3의 (A)에 도시된 발광 소자(47R)는 화소 전극(191)과 버퍼층(192R) 사이에 공통층(112)을 가지고, 버퍼층(194R)과 공통 전극(115) 사이에 공통층(114)을 가진다. 또한, 도 3의 (A)에 도시된 수광 소자(46)는 화소 전극(181)과 버퍼층(182) 사이에 공통층(112)을 가지고, 버퍼층(184)과 공통 전극(115) 사이에 공통층(114)을 가진다.
공통층(112) 및 공통층(114)은 각각 단층 구조이어도 좋고, 적층 구조이어도 좋다.
공통층(112)으로서는, 예를 들어 정공 주입층 및 정공 수송층 중 한쪽 또는 양쪽을 가질 수 있다. 공통층(114)으로서는 예를 들어 전자 주입층 및 전자 수송층 중 한쪽 또는 양쪽을 가질 수 있다. 공통층(112) 및 공통층(114)은, 발광 소자에서의 기능과 수광 소자에서의 기능이 다른 경우가 있다. 예를 들어 공통층(112)이 정공 주입층을 가질 때, 이 정공 주입층은 발광 소자에서 정공 주입층으로서 기능하고, 수광 소자에서 정공 수송층으로서 기능한다. 마찬가지로, 공통층(114)이 전자 주입층을 가질 때, 이 전자 주입층은 발광 소자에서 전자 주입층으로서 기능하고, 수광 소자에서 전자 수송층으로서 기능한다.
도 3의 (A)에 도시된 표시 장치의 일례로서, 공통층(112)이 정공 주입층을 가지고, 버퍼층(182, 192B, 192G, 192R)이 각각 정공 수송층을 가지고, 버퍼층(184, 194B, 194G, 194R)이 각각 전자 수송층을 가지고, 공통층(114)이 전자 주입층을 가지는 구성을 들 수 있다.
공통층(112) 및 공통층(114)은 각각 화소 전극(181) 위 및 화소 전극(191) 위에 위치한다. 공통층(112) 및 공통층(114)은 각각 수광 소자(46)와 발광 소자(47)에 공통적으로 사용되는 층이다.
도 3의 (B)에 도시된 표시 장치의 구성에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 3의 (B)에 도시된 표시 장치는 버퍼층(182, 192, 184, 194)을 가지지 않고, 공통층(112, 114)을 가지는 점에서 도 3의 (A)에 도시된 표시 장치와 상이하다.
발광 소자(47B)는 화소 전극(191)과 발광층(193B) 사이에 공통층(112)을 가지고, 발광층(193B)과 공통 전극(115) 사이에 공통층(114)을 가진다.
발광 소자(47G)는 화소 전극(191)과 발광층(193G) 사이에 공통층(112)을 가지고, 발광층(193B)과 공통 전극(115) 사이에 공통층(114)을 가진다.
발광 소자(47R)는 화소 전극(191)과 발광층(193R) 사이에 공통층(112)을 가지고, 발광층(193B)과 공통 전극(115) 사이에 공통층(114)을 가진다.
수광 소자(46)는 화소 전극(181)과 활성층(183) 사이에 공통층(112)을 가지고, 발광층(193B)과 공통 전극(115) 사이에 공통층(114)을 가진다.
도 3의 (B)에 도시된 표시 장치의 일례로서, 공통층(112)이 정공 주입층 및 정공 수송층을 가지고, 공통층(114)이 전자 수송층 및 전자 주입층을 가지는 구성을 들 수 있다.
도 3의 (B)에 도시된 표시 장치에서는, 수광 소자(46)의 활성층(183)과, 발광 소자(47R)의 발광층(193R)과, 발광 소자(47G)의 발광층(193G)을 따로따로 형성한 것 이외는 수광 소자(46)와 발광 소자(47)가 공통된 구성인 예를 나타내었다. 수광 소자(46)와 발광 소자(47)가 공통적으로 가지는 층(공통층)을 사용하여, 수광 소자(46)와 발광 소자(47)에서 따로따로 형성하는 층(버퍼층)을 줄임으로써, 제작 공정을 크게 늘리지 않고, 표시 장치에 수광 소자(46)를 내장할 수 있다.
또한, 도 3의 (B)에 도시된 표시 장치에서는, 발광 소자(47B)가, 다른 소자와 따로따로 형성되는 층을 가지지 않기 때문에, 마스크 수를 삭감할 수 있다. 이에 의하여, 표시 장치의 제작 비용을 저감할 수 있다.
[구성예 2]
다음으로, 도 4의 (A), (B), 도 5의 (A), (B)에 도시된 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 4의 (A), (B), 도 5의 (A), (B)에 도시된 표시 장치는 기판(151) 위에, 트랜지스터를 가지는 층(55)을 개재하여 청색(B)의 광을 발하는 발광 소자(47B), 녹색(G)의 광을 발하는 발광 소자(47G), 적색(R)의 광을 발하는 발광 소자(47R), 수광 소자(46), 착색층(CFG), 및 착색층(CFR)을 가진다. 도 5의 (B)에 도시된 표시 장치는 착색층(CFB)을 더 가진다.
발광 소자(47B), 발광 소자(47G), 및 발광 소자(47R)는 각각 화소 전극(191) 및 공통 전극(115)을 가진다.
수광 소자(46)는 화소 전극(181) 및 공통 전극(115)을 가진다.
공통 전극(115)은 수광 소자(46)와 각색의 광을 발하는 발광 소자(47)에서 공통적으로 사용된다.
도 4의 (A), (B), 도 5의 (A)에 도시된 표시 장치에서는 발광 소자(47R)와 발광 소자(47G)가, 공통된 발광층을 가진다. 도 4의 (A), (B)에서는, 발광 소자(47R)와 발광 소자(47G)가 적색 광을 발하는 발광층(193R) 및 녹색 광을 발하는 발광층(193G)을 가진다. 도 5의 (A)에서는, 발광 소자(47R)와 발광 소자(47G)가 황색 광을 발하는 발광층(193Y)을 가진다. 그리고, 발광 소자(47R)가 발하는 광은 착색층(CFR)을 통하여 적색 광으로서 표시 장치로부터 추출된다. 또한, 발광 소자(47G)가 발하는 광은 착색층(CFG)을 통하여 녹색 광으로서 표시 장치로부터 추출된다.
발광 소자(47R)와 발광 소자(47G)를 공통된 구성으로 함으로써, 발광 소자(47R)와 발광 소자(47G)가 서로 따로따로 형성되는 층을 가지는 구성에 비하여, 성막 공정 수 및 마스크 수를 삭감할 수 있다. 따라서, 표시 장치의 제작 공정 및 제작 비용을 삭감할 수 있다.
또한, 발광 소자(47R)와 발광 소자(47G)를 공통된 구성으로 함으로써, 발광 소자(47R)와 발광 소자(47G)가 서로 따로따로 형성되는 층을 가지는 구성에 비하여, 위치 어긋남에 대한 마진을 좁게 할 수 있다. 이에 의하여, 화소의 개구율을 높일 수 있어, 표시 장치의 광 추출 효율을 높일 수 있다. 화소의 개구율이 높을수록, 표시 장치에 있어서 어떤 휘도를 얻기 위하여 필요한 부화소의 휘도를 낮게 할 수 있다. 이에 의하여, 발광 소자의 수명을 늘릴 수 있다. 또한, 표시 장치는 높은 휘도를 표현할 수 있다. 또한 표시 장치의 고정세화도 가능하다.
도 5의 (B)에서는, 발광 소자(47R), 발광 소자(47G), 및 발광 소자(47B)가, 공통된 발광층을 가진다. 각 발광 소자는 적색 광을 발하는 발광층(193R), 녹색 광을 발하는 발광층(193G), 및 청색 광을 발하는 발광층(193B)을 가진다. 발광 소자(47R)가 발하는 광은 착색층(CFR)을 통하여 적색 광으로서 표시 장치로부터 추출된다. 또한, 발광 소자(47G)가 발하는 광은 착색층(CFG)을 통하여 녹색 광으로서 표시 장치로부터 추출된다. 그리고, 발광 소자(47B)가 발하는 광은 착색층(CFB)을 통하여 청색 광으로서 표시 장치로부터 추출된다.
발광 소자(47R), 발광 소자(47G), 및 발광 소자(47B)를 공통된 구성으로 함으로써, 발광 소자(47R), 발광 소자(47G), 및 발광 소자(47B)가 서로 따로따로 형성되는 층을 가지는 구성에 비하여, 성막 공정 수 및 마스크 수를 삭감할 수 있다. 따라서, 표시 장치의 제작 공정 및 제작 비용을 삭감할 수 있다.
또한, 발광 소자(47R), 발광 소자(47G), 및 발광 소자(47B)를 공통된 구성으로 함으로써, 발광 소자(47R), 발광 소자(47G), 및 발광 소자(47B)가 서로 따로따로 형성되는 층을 가지는 구성에 비하여, 위치 어긋남에 대한 마진을 좁게 할 수 있다. 이에 의하여, 화소의 개구율을 높일 수 있어, 표시 장치의 광 추출 효율을 높일 수 있다. 화소의 개구율이 높을수록, 표시 장치에 있어서 어떤 휘도를 얻기 위하여 필요한 부화소의 휘도를 낮게 할 수 있다. 이에 의하여, 발광 소자의 수명을 늘릴 수 있다. 또한, 표시 장치는 높은 휘도를 표현할 수 있다. 또한 표시 장치의 고정세화도 가능하다.
도 4의 (A)에 도시된 표시 장치의 구성에 대하여 구체적으로 설명한다.
발광 소자(47B)는 화소 전극(191) 위에 공통층(112), 버퍼층(192B), 발광층(193B), 및 공통층(114)을 이 순서대로 가진다. 발광층(193B)은 청색 광을 발하는 발광 재료를 가진다. 발광 소자(47B)는 청색 광을 발하는 기능을 가진다.
발광 소자(47G) 및 발광 소자(47R)는 각각 화소 전극(191) 위에 공통층(112), 버퍼층(192), 발광층(193R), 발광층(193G), 및 공통층(114)을 이 순서대로 가진다. 발광층(193R)은 적색 광을 발하는 발광 재료를 가진다. 발광층(193G)은 녹색 광을 발하는 발광 재료를 가진다. 발광 소자(47G)가 발하는 광은 착색층(CFG)을 통하여 녹색 광으로서 추출된다. 발광 소자(47R)가 발하는 광은 착색층(CFR)을 통하여 적색 광으로서 추출된다.
수광 소자(46)는 화소 전극(181) 위에 공통층(112), 버퍼층(182), 활성층(183), 및 공통층(114)을 이 순서대로 가진다. 활성층(183)은 유기 화합물을 가진다. 수광 소자(46)는 가시광 및 적외광 중 한쪽 또는 양쪽을 검출하는 기능을 가진다.
발광층(193R) 및 발광층(193G)은 발광 소자(47G) 및 발광 소자(47R)에 공통적으로 제공된다. 한편, 발광층(193B) 및 활성층(183)은 소자마다 따로따로 형성되는 층이고, 발광층(193B)은 발광 소자(47B)에 제공되고, 활성층(183)은 수광 소자(46)에 제공된다.
도 4의 (A)에 도시된 표시 장치의 일례로서, 공통층(112)이 정공 주입층을 가지고, 버퍼층(182, 192B, 192)이 각각 정공 수송층을 가지고, 공통층(114)이 전자 주입층 및 전자 수송층 중 한쪽 또는 양쪽을 가지는 구성을 들 수 있다.
또한, 도 4의 (A)에서는, 발광 소자(47G)와 발광 소자(47R)가 동일한 구성인 예를 나타내었지만, 발광 소자(47G)와 발광 소자(47R)는 각각 다른 두께의 광학 조정층을 가져도 좋다. 예를 들어, 화소 전극(191)을 반사 전극과, 반사 전극 위의 투명 전극의 적층 구조로 하고, 투명 전극의 두께를 발광 소자(47G)와 발광 소자(47R)에서 서로 다르게 함으로써, 광학 조정을 수행하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 발광 소자(47G)는 한 쌍의 전극 사이의 광학 거리가 녹색 광을 강하게 하는 광학 거리가 되도록 투명 전극이 제공되어도 좋고, 발광 소자(47R)는 한 쌍의 전극 사이의 광학 거리가 적색 광을 강하게 하는 광학 거리가 되도록 투명 전극이 제공되어도 좋다. 또한, 발광 소자(47B)는 버퍼층(192B)을 사용하여 한 쌍의 전극 사이의 광학 거리가 청색 광을 강하게 하는 광학 거리가 되도록 광학적으로 조정되어 있는 것이 바람직하다. 마찬가지로, 수광 소자(46)는 버퍼층(182)을 사용하여 한 쌍의 전극 사이의 광학 거리가, 검출하고자 하는 파장의 광을 강하게 하는 광학 거리가 되도록 광학적으로 조정되어 있는 것이 바람직하다. 또는, 발광 소자(47B) 및 수광 소자(46)에도 각각 광학 조정층(투명 전극)이 제공되어 있어도 좋다.
도 4의 (B)에 도시된 표시 장치의 구성에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 4의 (B)에 도시된 표시 장치는 발광층(193B)이, 청색 광을 발하는 발광 소자(47B)뿐만 아니라, 다른 색의 광을 발하는 발광 소자(47R, 47G), 및 수광 소자(46)에도 제공되는 점에서 도 4의 (A), 도 5의 (A)에 도시된 표시 장치와 상이하다.
발광 소자(47R, 47G) 및 수광 소자(46)에 있어서, 발광층(193B)은 캐리어 수송층(본 실시형태에서는 전자 수송층)으로서 기능한다.
구성예 1과 마찬가지로, 소자마다 따로따로 형성하는 층을 줄임으로써, 표시 장치의 제작을 간편하게 할 수 있다. 발광층(193B)을 발광 소자(47B)에만 제공하는 경우에 비하여, 각색의 광을 발하는 발광 소자 및 수광 소자에도 제공하는 경우에는 발광층(193B)의 패턴의 어긋남의 영향을 저감할 수 있어, 표시 장치의 제작 수율을 높일 수 있다.
또한, 발광층(193B)의 성막 전용의 마스크가 필요 없으므로, 제작 비용의 저감, 제작 시간의 단축, 및 수율의 향상을 도모할 수 있다.
도 5의 (A)에 도시된 표시 장치의 구성에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 5의 (A)에 도시된 표시 장치는 발광 소자(47R)와 발광 소자(47G)가 적색 광을 발하는 발광층(193R) 및 녹색 광을 발하는 발광층(193G)을 가지지 않고, 황색 광을 발하는 발광층(193Y)을 가지는 점에서 도 4의 (A)에 도시된 표시 장치와 상이하다.
발광 소자(47R)와 발광 소자(47G)가 가지는 발광층의 개수를 저감함으로써, 표시 장치의 제작 공정을 삭감할 수 있다.
또한, 도 5의 (A)에 도시된 표시 장치에 있어서도, 청색 광을 발하는 발광 소자(47B)뿐만 아니라, 다른 색의 광을 발하는 발광 소자(47R, 47G), 및 수광 소자(46)에도 발광층(193B)을 제공하는 구성으로 할 수 있다.
도 5의 (B)에 도시된 표시 장치의 구성에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 5의 (B)에 도시된 표시 장치는 발광 소자(47R), 발광 소자(47G), 및 발광 소자(47B)가 동일한 구성인 점 및 발광 소자(47B)가 발하는 광이 착색층(CFB)을 통하여 추출되는 점에서 도 4의 (A)에 도시된 표시 장치와 상이하다.
발광 소자(47R), 발광 소자(47G), 및 발광 소자(47B)는 각각 화소 전극(191) 위에 공통층(112), 버퍼층(192), 발광층(193R), 발광층(193G), 발광층(193B), 및 공통층(114)을 이 순서대로 가진다. 발광층(193R)은 적색 광을 발하는 발광 재료를 가진다. 발광층(193G)은 녹색 광을 발하는 발광 재료를 가진다. 발광층(193B)은 청색 광을 발하는 발광 재료를 가진다. 발광 소자(47R)가 발하는 광은 착색층(CFR)을 통하여 적색 광으로서 추출된다. 발광 소자(47G)가 발하는 광은 착색층(CFG)을 통하여 녹색 광으로서 추출된다. 발광 소자(47B)가 발하는 광은 착색층(CFB)을 통하여 청색 광으로서 추출된다.
또한, 발광 소자(47)는 화소 전극(191)과 공통 전극(115) 사이에 하나의 발광 유닛을 가지는 싱글 구조이어도 좋고, 복수의 발광 유닛을 가지는 탠덤 구조이어도 좋다.
수광 소자(46)는 화소 전극(181) 위에 공통층(112), 버퍼층(182), 활성층(183), 및 공통층(114)을 이 순서대로 가진다. 활성층(183)은 유기 화합물을 가진다. 수광 소자(46)는 가시광 및 적외광 중 한쪽 또는 양쪽을 검출하는 기능을 가진다.
발광층(193R), 발광층(193G), 및 발광층(193B)은 발광 소자(47R), 발광 소자(47G), 발광 소자(47B)에 공통적으로 제공된다. 발광 소자(47R), 발광 소자(47G), 및 발광 소자(47B)를 공통된 구성으로 함으로써, 발광 소자(47R), 발광 소자(47G), 및 발광 소자(47B)가 서로 따로따로 형성되는 층을 가지는 구성에 비하여, 성막 공정 수 및 마스크 수를 삭감할 수 있다. 따라서, 표시 장치의 제작 공정 및 제작 비용을 삭감할 수 있다.
또한, 도 5의 (B)에 있어서, 발광 소자(47R), 발광 소자(47G), 발광 소자(47B), 및 수광 소자(46)는 각각 다른 두께의 광학 조정층을 가져도 좋다.
[구성예 3]
다음으로, 도 6의 (A), (B), 도 7의 (A), (B)에 도시된 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 6의 (A), (B), 도 7의 (A), (B)에 도시된 표시 장치는 기판(151) 위에, 트랜지스터를 가지는 층(55)을 개재하여 청색(B)의 광을 발하는 발광 소자(47B), 녹색(G)의 광을 발하는 발광 소자(47G), 적색(R)의 광을 발하는 발광 소자(47R), 및 수광 소자(46)를 가진다.
발광 소자(47B), 발광 소자(47G), 및 발광 소자(47R)는 각각 화소 전극(191) 및 공통 전극(115)을 가진다.
수광 소자(46)는 화소 전극(181) 및 공통 전극(115)을 가진다.
공통 전극(115)은 수광 소자(46)와 각색의 광을 발하는 발광 소자(47)에서 공통적으로 사용된다.
도 6의 (A), 도 7의 (A), (B)에 도시된 표시 장치에서는, 수광 소자(46)와 발광 소자(47R)가, 공통된 발광층(193R) 및 활성층(183)을 가진다. 도 6의 (B)에 도시된 표시 장치에서는, 수광 소자(46)와 발광 소자(47G)가, 공통된 발광층(193G) 및 활성층(183)을 가진다.
여기서, 수광 소자(46)는 검출하고자 하는 광보다 장파장의 광을 발하는 발광 소자와 공통된 구성으로 할 수 있다. 예를 들어, 청색 광을 검출하는 구성의 수광 소자(46)는 발광 소자(47R) 및 발광 소자(47G) 중 한쪽 또는 양쪽과 같은 구성으로 할 수 있다. 예를 들어, 녹색 광을 검출하는 구성의 수광 소자(46)는 발광 소자(47R)와 같은 구성으로 할 수 있다.
수광 소자(46)와, 발광 소자(47R) 또는 발광 소자(47G)를 공통된 구성으로 함으로써, 수광 소자(46)와, 발광 소자(47R) 또는 발광 소자(47G)가 서로 따로따로 형성되는 층을 가지는 구성에 비하여, 성막 공정 수 및 마스크 수를 삭감할 수 있다. 따라서, 표시 장치의 제작 공정 및 제작 비용을 삭감할 수 있다.
또한, 수광 소자(46)와, 발광 소자(47R) 또는 발광 소자(47G)를 공통된 구성으로 함으로써, 수광 소자(46)와, 발광 소자(47R) 또는 발광 소자(47G)가 서로 따로따로 형성되는 층을 가지는 구성에 비하여, 위치 어긋남에 대한 마진을 좁게 할 수 있다. 이에 의하여, 화소의 개구율을 높일 수 있어, 표시 장치의 광 추출 효율을 높일 수 있다. 이에 의하여, 발광 소자의 수명을 늘릴 수 있다. 또한, 표시 장치는 높은 휘도를 표현할 수 있다. 또한 표시 장치의 고정세화도 가능하다.
도 6의 (A)에 도시된 표시 장치의 구성에 대하여 구체적으로 설명한다.
발광 소자(47B)는 화소 전극(191) 위에 공통층(112), 버퍼층(192B), 발광층(193B), 및 공통층(114)을 이 순서대로 가진다. 발광층(193B)은 청색 광을 발하는 발광 재료를 가진다. 발광 소자(47B)는 청색 광을 발하는 기능을 가진다.
발광 소자(47G)는 화소 전극(191) 위에 공통층(112), 버퍼층(192G), 발광층(193G), 및 공통층(114)을 이 순서대로 가진다. 발광층(193G)은 녹색 광을 발하는 발광 재료를 가진다. 발광 소자(47G)는 녹색 광을 발하는 기능을 가진다.
발광 소자(47R) 및 수광 소자(46)는 각각 화소 전극 위에 공통층(112), 버퍼층(182), 발광층(193R), 활성층(183), 및 공통층(114)을 이 순서대로 가진다. 발광층(193R)은 적색 광을 발하는 발광 재료를 가진다. 활성층(183)은 적색 광보다 단파장의 광(예를 들어, 녹색 광 및 청색 광 중 한쪽 또는 양쪽)을 흡수하는 유기 화합물을 가진다. 활성층(183)은 적색 광을 흡수하기 어려우면서 적색 광보다 단파장의 광을 흡수하는 유기 화합물을 가지는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 발광 소자(47R)로부터 적색 광이 효율적으로 추출되고, 수광 소자(46)는 높은 정밀도로 적색 광보다 단파장의 광을 검지할 수 있다.
또한, 도 6의 (A)에서는, 발광 소자(47R) 및 수광 소자(46)가 동일한 구성인 예를 나타내었지만, 발광 소자(47R) 및 수광 소자(46)는 각각 다른 두께의 광학 조정층을 가져도 좋다. 예를 들어, 화소 전극(191) 및 화소 전극(181)을 반사 전극과, 반사 전극 위의 투명 전극의 적층 구조로 하고, 투명 전극의 두께를 발광 소자(47R)와 수광 소자(46)에서 서로 다르게 함으로써, 광학 조정을 수행하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 발광 소자(47R)는 한 쌍의 전극 사이의 광학 거리가 적색 광을 강하게 하는 광학 거리가 되도록 투명 전극이 제공되는 것이 바람직하고, 수광 소자(46)는, 한 쌍의 전극 사이의 광학 거리가, 검출하고자 하는 파장의 광을 강하게 하는 광학 거리가 되도록 투명 전극이 제공되는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 발광 소자(47R)는 적색 광을 효율적으로 추출할 수 있고, 수광 소자(46)는 높은 정밀도로 광을 검지할 수 있다. 또한, 발광 소자(47G)는 버퍼층(192G)을 사용하여 한 쌍의 전극 사이의 광학 거리가 녹색 광을 강하게 하는 광학 거리가 되도록 광학적으로 조정되어 있는 것이 바람직하다. 마찬가지로, 발광 소자(47B)는 버퍼층(192B)을 사용하여 한 쌍의 전극 사이의 광학 거리가 청색 광을 강하게 하는 광학 거리가 되도록 광학적으로 조정되어 있는 것이 바람직하다. 또는, 발광 소자(47G) 및 발광 소자(47B)에서도, 각각, 광학 조정층(투명 전극)이 제공되어 있어도 좋다.
예를 들어, 공통층(112)은 정공 주입층을 가지고, 버퍼층(182, 192B, 192G)은 각각 정공 수송층을 가지고, 공통층(114)은 전자 주입층 및 전자 수송층 중 한쪽 또는 양쪽을 가지는 구성으로 할 수 있다.
도 6의 (B)에 도시된 표시 장치의 구성에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 6의 (B)에 도시된 발광 소자(47B)는 도 6의 (A)와 같은 구성이다.
발광 소자(47R)는 화소 전극(191) 위에 공통층(112), 버퍼층(192R), 발광층(193R), 및 공통층(114)을 이 순서대로 가진다. 발광층(193R)은 적색 광을 발하는 발광 재료를 가진다. 발광 소자(47R)는 적색 광을 발하는 기능을 가진다.
발광 소자(47G) 및 수광 소자(46)는 각각 화소 전극 위에 공통층(112), 버퍼층(182), 발광층(193G), 활성층(183), 및 공통층(114)을 이 순서대로 가진다. 발광층(193G)은 녹색 광을 발하는 발광 재료를 가진다. 활성층(183)은 녹색 광보다 단파장의 광(예를 들어, 청색 광)을 흡수하는 유기 화합물을 가진다. 활성층(183)은 적색부터 녹색까지의 광을 흡수하기 어려우면서 녹색 광보다 단파장의 광을 흡수하는 유기 화합물을 가지는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 발광 소자(47G)로부터 녹색 광이 효율적으로 추출되고, 수광 소자(46)는 높은 정밀도로 녹색 광보다 단파장의 광을 검지할 수 있다.
또한, 발광 소자(47G)와 수광 소자(46)는 화소 전극 또는 버퍼층의 두께가 서로 달라도 좋다. 구체적으로는, 발광 소자(47G)는 한 쌍의 전극 사이의 광학 거리가 녹색 광을 강하게 하는 광학 거리가 되도록 광학적으로 조정되어 있어도 좋고, 수광 소자(46)는 한 쌍의 전극 사이의 광학 거리가, 검지하고자 하는 파장의 광을 강하게 하는 광학 거리가 되도록 광학적으로 조정되어도 좋다. 이에 의하여, 발광 소자(47G)는 녹색 광을 효율적으로 추출할 수 있고, 수광 소자(46)는 높은 정밀도로 광을 검지할 수 있다.
본 실시형태의 표시 장치에서는, 수광 소자(46)의 활성층(183)에 유기 화합물을 사용한다. 수광 소자(46)는 발광 소자(47)에서의 한 쌍의 전극 사이의 구성 중 적어도 일부를 바꾸기만 하면 제작할 수 있다. 그러므로, 표시 장치의 표시부에 수광 소자(46)를 내장할 수 있다. 또한, 수광 소자를 적색 또는 녹색 광을 발하는 발광 소자와 공통된 구성으로 할 수도 있다. 이와 같이, 발광 소자 및 수광 소자를 구성하는 층 중 적어도 일부를 공통된 구성으로 함으로써, 표시 장치의 제작 공정을 삭감할 수 있다.
도 7의 (A)에 도시된 표시 장치의 구성에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 7의 (A)에 도시된 표시 장치는 발광 소자(47R) 및 수광 소자(46)가 버퍼층(182)을 가지지 않고, 또한 활성층(183) 위에 발광층(193R)이 위치하는 점에서 도 6의 (A)에 도시된 표시 장치와 상이하다.
활성층(183)과 발광층(193R)의 적층 순서는 한정되지 않는다. 활성층(183) 위에 발광층(193R)이 제공되어 있어도 좋고, 발광층(193R) 위에 활성층(183)이 제공되어 있어도 좋다.
버퍼층(192B, 192G)으로서는, 예를 들어 정공 수송층을 사용할 수 있다. 발광 소자(47R) 및 수광 소자(46)는 정공 수송층을 가지지 않아도 된다. 이와 같이, 발광 소자(47R, 47G, 47B), 및 수광 소자(46) 중 어느 소자에 제공되고, 또한 다른 소자에 제공되지 않는 층(예를 들어, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층, 정공 블록층, 전자 블록층 등)이 있어도 좋다.
도 7의 (B)에 도시된 표시 장치의 구성에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 7의 (B)에 도시된 표시 장치는 활성층(183)과 발광층(193R) 사이에 버퍼층(182)을 가지는 점에서 도 6의 (A)에 도시된 표시 장치와 상이하다.
발광층(193R)과 활성층(183)은 서로 접하여도 좋고, 이들 사이에 층이 개재되어도 좋다.
활성층(183)과 발광층(193R) 사이에 버퍼층을 제공함으로써, 발광층(193R)으로부터 활성층(183)으로 여기 에너지가 이동되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 버퍼층을 사용하여 마이크로캐비티 구조의 광로 길이(캐비티 길이)를 조정할 수도 있다. 따라서, 활성층(183)과 발광층(193R) 사이에 버퍼층을 가지는 발광 소자(47R)에서는 높은 발광 효율을 얻을 수 있다.
예를 들어, 공통층(112)은 정공 주입층을 가지고, 버퍼층(182, 192B, 192G)은 각각 정공 수송층을 가지고, 공통층(114)은 전자 주입층 및 전자 수송층 중 한쪽 또는 양쪽을 가지는 구성으로 할 수 있다. 또한, 공통층(112)은 정공 수송층을 더 가져도 좋다. 즉, 발광 소자 및 수광 소자는 각각 공통층(112)이 가지는 정공 수송층과, 버퍼층이 가지는 정공 수송층의 양쪽을 가져도 좋다.
이하에서는, 도 8 및 도 9를 사용하여 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 자세한 구성에 대하여 설명한다.
[표시 장치(10A)]
도 8의 (A)에 표시 장치(10A)의 단면도를 도시하였다. 표시 장치(10A)에는 구성예 1에서 설명한 도 3의 (B)의 구성이 적용되어 있다. 각 층의 자세한 사항은 구성예 1의 기재를 참조할 수 있다.
표시 장치(10A)는 수광 소자(110), 발광 소자(190B), 및 발광 소자(190G)를 가진다. 수광 소자(110)는 광(22)을 검출하는 기능을 가진다. 수광 소자(110)가 검출하는 광(22)의 파장은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 가시광 및 적외광 중 한쪽 또는 양쪽을 검출할 수 있다. 발광 소자(190B)는 청색 광(21B)을 발하는 기능을 가진다. 발광 소자(190G)는 녹색 광(21G)을 발하는 기능을 가진다.
발광 소자(190B)는 화소 전극(191), 공통층(112), 발광층(193B), 공통층(114), 및 공통 전극(115)을 가진다.
발광 소자(190G)는 화소 전극(191), 공통층(112), 발광층(193G), 발광층(193B), 공통층(114), 및 공통 전극(115)을 가진다.
수광 소자(110)는 화소 전극(181), 공통층(112), 활성층(183), 발광층(193B), 공통층(114), 및 공통 전극(115)을 가진다.
화소 전극(181) 및 화소 전극(191)은 절연층(214) 위에 위치한다. 화소 전극(181) 및 화소 전극(191)은 동일한 재료 및 동일한 공정으로 형성할 수 있다.
공통층(112)은 화소 전극(181) 위 및 화소 전극(191) 위에 위치한다. 공통층(112)은 수광 소자(110), 발광 소자(190B), 및 발광 소자(190G)에 공통적으로 사용되는 층이다. 공통층(112)으로서는 예를 들어 정공 주입층 및 정공 수송층 중 한쪽 또는 양쪽을 형성할 수 있다.
활성층(183)은 공통층(112)을 개재하여 화소 전극(181)과 중첩된다. 발광층(193G)은 공통층(112)을 개재하여 화소 전극(191)과 중첩된다. 발광층(193B)은 공통층(112) 및 활성층(183)을 개재하여 화소 전극(181)과 중첩된다. 발광층(193B)은 공통층(112) 및 발광층(193G)을 개재하여 발광 소자(190G)가 가진 화소 전극(191)과 중첩된다. 발광층(193B)은 공통층(112)을 개재하여 발광 소자(190B)가 가진 화소 전극(191)과 중첩된다.
공통층(114)은 발광층(193B) 위에 위치한다. 공통층(114)은 수광 소자(110), 발광 소자(190B), 및 발광 소자(190G)에 공통적으로 사용되는 층이다. 공통층(114)으로서는 예를 들어 전자 주입층 및 전자 수송층 중 한쪽 또는 양쪽을 형성할 수 있다.
공통 전극(115)은 공통층(112), 활성층(183), 발광층(193B), 및 공통층(114)을 개재하여 화소 전극(181)과 중첩되는 부분을 가진다. 또한 공통 전극(115)은 공통층(112), 발광층(193G), 발광층(193B), 및 공통층(114)을 개재하여 발광 소자(190G)가 가진 화소 전극(191)과 중첩되는 부분을 가진다. 또한 공통 전극(115)은 공통층(112), 발광층(193B), 및 공통층(114)을 개재하여 발광 소자(190B)가 가진 화소 전극(191)과 중첩되는 부분을 가진다. 공통 전극(115)은 수광 소자(110), 발광 소자(190B), 및 발광 소자(190G)에 공통적으로 사용되는 층이다.
본 실시형태의 표시 장치에서는, 수광 소자(110)의 활성층(183)에 유기 화합물을 사용한다. 수광 소자(110)는 발광 소자(190)(EL 소자)에서의 한 쌍의 전극 사이의 구성 중 적어도 일부를 바꾸기만 하면 제작할 수 있다. 즉, 발광 소자(190)와 수광 소자(110)를 동일 기판 위에 형성할 수 있다. 또한 발광 소자(190)의 형성과 병행하여 수광 소자(110)를 형성할 수 있다. 따라서 제작 공정을 크게 늘리지 않고, 표시 장치의 표시부에 수광 소자(110)를 내장할 수 있다.
표시 장치(10A)에서는 수광 소자(110)의 활성층(183)과, 발광 소자(190G)의 발광층(193G)을 따로따로 형성하는 것 이외는 수광 소자(110)와 발광 소자(190G)가 공통된 구성인 예를 나타내었다. 다만, 수광 소자(110)와 발광 소자(190G)의 구성은 이에 한정되지 않는다. 수광 소자(110)와 발광 소자(190G)는 활성층(183)과 발광층(193G) 외에도, 서로 따로따로 형성되는 층을 가져도 좋다. 수광 소자(110)와 발광 소자(190G)는 공통적으로 사용되는 층(공통층)을 1층 이상 가지는 것이 바람직하다. 이에 의하여 제작 공정을 크게 늘리지 않고, 표시 장치에 수광 소자(110)를 내장할 수 있다.
도 8의 (A)에 도시된 표시 장치(10A)에서는, 청색 광을 발하는 발광층(193B)이 청색 광을 발하는 발광 소자(190B)뿐만 아니라, 발광 소자(190G) 및 수광 소자(110)에도 제공되어 있다. 발광 소자(190G) 및 수광 소자(110)에 있어서, 발광층(193B)은 캐리어 수송층으로서 기능한다. 발광층(193B)을 각색의 광을 발하는 발광 소자 및 수광 소자에 제공함으로써, 발광층(193B)의 패턴의 어긋남의 영향을 저감할 수 있어, 표시 장치의 제작 수율을 높일 수 있다.
표시 장치(10A)는 한 쌍의 기판(기판(151) 및 기판(152)) 사이에 수광 소자(110), 발광 소자(190B), 발광 소자(190G), 트랜지스터(41), 및 트랜지스터(42) 등을 가진다.
수광 소자(110)에서, 각각 화소 전극(181) 및 공통 전극(115) 사이에 위치하는 공통층(112), 활성층(183), 및 공통층(114)은 유기층(유기 화합물을 포함하는 층)이라고도 할 수 있다. 화소 전극(181)은 가시광을 반사하는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 화소 전극(181)의 단부는 격벽(216)으로 덮여 있다. 공통 전극(115)은 가시광을 투과시키는 기능을 가진다.
수광 소자(110)는 광을 검지하는 기능을 가진다. 구체적으로는, 수광 소자(110)는 표시 장치(10A)의 외부로부터 입사하는 광(22)을 수광하고, 전기 신호로 변환하는 광전 변환 소자이다. 광(22)은 발광 소자(190)의 발광을 대상물이 반사한 광이라고도 할 수 있다. 또한 광(22)은 후술하는 렌즈를 통하여 수광 소자(110)에 입사하여도 좋다.
기판(152)의 기판(151) 측의 면에는 차광층(BM)을 제공하는 것이 바람직하다. 차광층(BM)은 수광 소자(110)와 중첩되는 위치 및 발광 소자(190)와 중첩되는 위치에 개구를 가진다. 차광층(BM)을 제공함으로써, 수광 소자(110)가 광을 검출하는 범위를 제어할 수 있다.
여기서 수광 소자(110)는 발광 소자(190)의 발광이 대상물에 의하여 반사된 광을 검출한다. 그러나 발광 소자(190)의 발광이 표시 장치(10A) 내에서 반사되고, 대상물을 통하지 않고 수광 소자(110)에 입사하는 경우가 있다. 차광층(BM)은 이와 같은 미광의 영향을 억제할 수 있다. 예를 들어 차광층(BM)이 제공되지 않은 경우, 발광 소자(190)가 발한 광(23a)은 기판(152)에서 반사되고, 반사광(23b)이 수광 소자(110)에 입사하는 경우가 있다. 차광층(BM)을 제공함으로써, 반사광(23b)이 수광 소자(110)에 입사하는 것을 억제할 수 있다. 이에 의하여, 노이즈를 저감하여, 수광 소자(110)를 사용한 센서의 감도를 높일 수 있다.
발광 소자(190)에서, 각각 화소 전극(191)과 공통 전극(115) 사이에 위치하는 공통층(112), 발광층(193), 및 공통층(114)은 EL층이라고도 할 수 있다. 화소 전극(191)은 가시광을 반사하는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 화소 전극(191)의 단부는 격벽(216)으로 덮여 있다. 화소 전극(181)과 화소 전극(191)은 격벽(216)에 의하여 서로 전기적으로 절연되어 있다("전기적으로 분리되어 있다"라고도 함). 공통 전극(115)은 가시광을 투과시키는 기능을 가진다.
발광 소자(190B)는 화소 전극(191)과 공통 전극(115) 사이에 전압을 인가함으로써 기판(152) 측에 청색 광(21B)을 사출하는 전계 발광 소자이다.
발광 소자(190G)는 화소 전극(191)과 공통 전극(115) 사이에 전압을 인가함으로써 기판(152) 측에 녹색 광(21G)을 사출하는 전계 발광 소자이다.
화소 전극(181)은 절연층(214)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(41)가 가지는 소스 또는 드레인과 전기적으로 접속된다. 화소 전극(181)의 단부는 격벽(216)으로 덮여 있다.
화소 전극(191)은 절연층(214)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(42)가 가지는 소스 또는 드레인과 전기적으로 접속된다. 화소 전극(191)의 단부는 격벽(216)으로 덮여 있다. 트랜지스터(42)는 발광 소자(190)의 구동을 제어하는 기능을 가진다.
트랜지스터(41)와 트랜지스터(42)는 동일한 층(도 8의 (A)에서는 기판(151)) 위에 접한다.
수광 소자(110)와 전기적으로 접속되는 회로 중 적어도 일부는 발광 소자(190)와 전기적으로 접속되는 회로와 동일한 재료 및 동일한 공정으로 형성되는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 2개의 회로를 따로따로 형성하는 경우에 비하여, 표시 장치의 두께를 얇게 할 수 있고, 또한 제작 공정을 간략화할 수 있다.
수광 소자(110) 및 발광 소자(190)는 각각 보호층(195)으로 덮여 있는 것이 바람직하다. 도 8의 (A)에서는 보호층(195)이 공통 전극(115) 위에 접하여 제공되어 있다. 보호층(195)을 제공함으로써, 수광 소자(110) 및 발광 소자(190)에 물 등의 불순물이 들어가는 것을 억제하고, 수광 소자(110) 및 발광 소자(190)의 신뢰성을 높일 수 있다. 또한 접착층(142)에 의하여 보호층(195)과 기판(152)이 접합되어 있다.
[표시 장치(10B)]
도 8의 (B)에 표시 장치(10B)의 단면도를 도시하였다. 표시 장치(10B)에는 구성예 2에서 설명한 구성이 적용되어 있다. 또한 표시 장치에 대한 이하의 설명에서, 앞에서 설명한 표시 장치와 같은 구성에 대해서는 설명을 생략하는 경우가 있다.
표시 장치(10B)는 수광 소자(110), 발광 소자(190R), 및 발광 소자(190G)를 가진다. 수광 소자(110)는 광(22)을 검출하는 기능을 가진다. 발광 소자(190R)는 적색 광(21R)을 발하는 기능을 가진다. 발광 소자(190G)는 녹색 광(21G)을 발하는 기능을 가진다.
발광 소자(190R)와 발광 소자(190G)는 동일한 구성을 가진다. 구체적으로, 발광 소자(190R) 및 발광 소자(190G)는 화소 전극(191), 공통층(112), 발광층(193), 공통층(114), 및 공통 전극(115)을 가진다. 발광층(193)은 단층 구조이어도 좋고 적층 구조이어도 좋다. 발광층(193)으로서는, 예를 들어, 도 4의 (A)에 도시된 바와 같이, 적색 광을 발하는 발광층(193R) 및 녹색 광을 발하는 발광층(193G)을 가지는 구성, 또는 도 5의 (A)에 도시된 바와 같이, 황색 광을 발하는 발광층(193Y)을 가지는 구성을 적용할 수 있다.
기판(152)의 기판(151) 측에는, 적색의 착색층(CFR) 및 녹색의 착색층(CFG)이 제공되어 있다. 발광 소자(190R)가 발하는 광은 착색층(CFR)을 통하여 적색 광으로서 표시 장치(10B)로부터 추출된다. 또한, 발광 소자(190G)가 발하는 광은 착색층(CFG)을 통하여 녹색 광으로서 표시 장치(10B)로부터 추출된다.
수광 소자(110)는 화소 전극(181), 공통층(112), 활성층(183), 공통층(114), 및 공통 전극(115)을 가진다.
표시 장치(10B)에서는 수광 소자(110)의 활성층(183)과, 발광 소자(190G, 190R)의 발광층(193)을 따로따로 형성하는 것 이외는 수광 소자(110), 발광 소자(190G, 190R)가 공통된 구성인 예를 나타내었다. 다만, 수광 소자(110), 발광 소자(190G, 190R)의 구성은 이에 한정되지 않는다. 수광 소자(110), 발광 소자(190G, 190R)는 활성층(183)과 발광층(193) 외에도, 서로 따로따로 형성되는 층을 가져도 좋다. 수광 소자(110), 발광 소자(190G, 190R)는 공통적으로 사용되는 층(공통층)을 1층 이상 가지는 것이 바람직하다. 이에 의하여 제작 공정을 크게 늘리지 않고, 표시 장치에 수광 소자(110)를 내장할 수 있다.
[표시 장치(10C)]
도 8의 (C)에 표시 장치(10C)의 단면도를 도시하였다. 표시 장치(10C)에는 구성예 3에서 설명한 도 6의 (A)의 구성이 적용되어 있다.
표시 장치(10C)는 수광 소자(110), 발광 소자(190R), 및 발광 소자(190G)를 가진다. 수광 소자(110)는 광(22)을 검출하는 기능을 가진다. 발광 소자(190R)는 적색 광(21R)을 발하는 기능을 가진다. 발광 소자(190G)는 녹색 광(21G)을 발하는 기능을 가진다.
발광 소자(190R)와 수광 소자(110)는 동일한 구성을 가진다. 구체적으로, 발광 소자(190R) 및 수광 소자(110)는 화소 전극, 공통층(112), 발광층(193R), 활성층(183), 공통층(114), 및 공통 전극(115)을 가진다. 또한, 도 8의 (C) 등에서는 발광층(193R)과 활성층(183)을 하나의 층으로 나타내었지만, 발광층(193R)과 활성층(183)은 서로 다른 층이다.
발광 소자(190G)는 화소 전극(191), 공통층(112), 발광층(193G), 공통층(114), 및 공통 전극(115)을 가진다.
표시 장치(10C)에서는 수광 소자(110) 및 발광 소자(190R)의 활성층(183) 및 발광층(193R)과, 발광 소자(190G)의 발광층(193G)을 따로따로 형성하는 것 이외는 수광 소자(110) 및 발광 소자(190R)와 발광 소자(190G)가 공통된 구성인 예를 나타내었다. 다만, 수광 소자(110), 발광 소자(190G, 190R)의 구성은 이에 한정되지 않는다.
[표시 장치(10D)]
도 9의 (A)에 표시 장치(10D)의 단면도를 도시하였다.
표시 장치(10D)는 보호층(195)을 가지지 않는 점 및 렌즈(149)를 가지지 않는 점에서 표시 장치(10A)와 상이하다.
본 실시형태의 표시 장치는 수광 소자(110) 위 및 발광 소자(190) 위에 보호층을 가지지 않아도 된다. 도 9의 (A)에서는, 접착층(142)에 의하여 공통 전극(115)과 기판(152)이 접합되어 있다.
본 실시형태의 표시 장치는 렌즈(149)를 가져도 좋다. 렌즈(149)는 수광 소자(110)와 중첩되는 위치에 제공되어 있다. 표시 장치(10D)에서는, 렌즈(149)가 기판(152)에 접하여 제공되어 있다. 표시 장치(10D)가 가지는 렌즈(149)는 기판(151) 측에 볼록면을 가진다.
기판(152)의 동일한 면 위에 차광층(BM)과 렌즈(149)의 양쪽을 형성하는 경우, 그 형성 순서는 불문한다. 도 9의 (A)에서는 렌즈(149)를 먼저 형성하는 예를 나타내었지만, 차광층(BM)을 먼저 형성하여도 좋다. 도 9의 (A)에서는 렌즈(149)의 단부가 차광층(BM)으로 덮여 있다.
표시 장치(10D)는 광(22)이 렌즈(149)를 통하여 수광 소자(110)에 입사하는 구성이다. 렌즈(149)를 가지면, 렌즈(149)를 가지지 않는 경우에 비하여 수광 소자(110)의 촬상 범위를 좁게 할 수 있고, 인접된 수광 소자(110)와 촬상 범위가 중첩되는 것을 억제할 수 있다. 이에 의하여 흐릿함이 적은, 선명한 화상을 촬상할 수 있다. 또한 수광 소자(110)의 촬상 범위가 같은 경우, 렌즈(149)를 가지면, 렌즈(149)를 가지지 않는 경우에 비하여 핀홀의 크기(도 9의 (A)에서는 수광 소자(110)와 중첩되는 차광층(BM)의 개구의 크기에 상당함)를 크게 할 수 있다. 따라서 렌즈(149)를 가짐으로써, 수광 소자(110)에 입사하는 광량을 증가시킬 수 있다.
또한, 기판(152) 측에 볼록면을 가지는 렌즈(149)를 보호층(195)의 상면에 접하여 제공하여도 좋다. 또한, 기판(152)의 표시면 측(기판(151) 측 면과는 반대 측)에 렌즈 어레이를 제공하여도 좋다. 렌즈 어레이가 가지는 렌즈는 수광 소자(110)와 중첩되는 위치에 제공된다. 기판(152)의 기판(151) 측 면에는 차광층(BM)이 제공되어 있는 것이 바람직하다.
본 실시형태의 표시 장치에 사용하는 렌즈의 형성 방법으로서는 기판 위 또는 수광 소자 위에 마이크로렌즈 등의 렌즈를 직접 형성하여도 좋고, 별도로 제작된 마이크로렌즈 어레이 등의 렌즈 어레이를 기판에 접합하여도 좋다.
[표시 장치(10E)]
도 9의 (B)에 표시 장치(10E)의 단면도를 도시하였다.
표시 장치(10E)는 기판(151) 및 기판(152)을 가지지 않고, 기판(153), 기판(154), 접착층(155), 및 절연층(212)을 가진다는 점에서 표시 장치(10B)와 상이하다.
기판(153)과 절연층(212)은 접착층(155)에 의하여 접합되어 있다. 기판(154)과 보호층(195)은 접착층(142)에 의하여 접합되어 있다.
표시 장치(10E)는 제작 기판 위에 형성된 절연층(212), 트랜지스터(41), 트랜지스터(42), 수광 소자(110), 및 발광 소자(190) 등을 기판(153) 위로 전치(轉置)함으로써 제작되는 구성을 가진다. 기판(153) 및 기판(154)은 각각 가요성을 가지는 것이 바람직하다. 이에 의하여 표시 장치(10E)의 가요성을 높일 수 있다. 예를 들어, 기판(153) 및 기판(154)에는 각각 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 본 실시형태의 표시 장치가 가지는 기판에는 광학 등방성이 높은 필름을 사용하여도 좋다.
[표시 장치(10F)]
도 9의 (C)에 표시 장치(10F)의 단면도를 도시하였다.
표시 장치(10F)는 격벽(216)을 가지지 않고, 격벽(217)을 가지는 점에서 표시 장치(10C)와 상이하다.
격벽(217)은 발광 소자가 발한 광을 흡수하는 것이 바람직하다. 격벽(217)으로서, 예를 들어 안료 또는 염료를 포함한 수지 재료 등을 사용하여 블랙 매트릭스를 형성할 수 있다. 또한 갈색 레지스트 재료를 사용함으로써, 착색된 절연층으로 격벽(217)을 구성할 수 있다.
발광 소자(190)가 발한 광은 기판(152) 및 격벽(217)에 의하여 반사되고, 반사광이 수광 소자(110)에 입사하는 경우가 있다. 또한 발광 소자(190)가 발한 광이 격벽(217)을 투과하여 트랜지스터 또는 배선 등에 의하여 반사됨으로써, 반사광이 수광 소자(110)에 입사하는 경우가 있다. 격벽(217)에 의하여 광이 흡수됨으로써 이와 같은 반사광이 수광 소자(110)에 입사하는 것을 억제할 수 있다. 이에 의하여, 노이즈를 저감하여, 수광 소자(110)를 사용한 센서의 감도를 높일 수 있다.
격벽(217)은 적어도 수광 소자(110)가 검지하는 광의 파장을 흡수하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 발광 소자(190G)가 발하는 녹색 광(21G)을 수광 소자(110)가 검지하는 경우, 격벽(217)은 적어도 녹색 광을 흡수하는 것이 바람직하다. 예를 들어 격벽(217)이 적색 컬러 필터를 가지면, 녹색 광을 흡수할 수 있어, 반사광이 수광 소자(110)에 입사하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 광을 투과시키는 격벽의 상면 및 측면 중 한쪽 또는 양쪽에 접하여, 광을 흡수하는 유색층을 제공하여도 좋다. 유색층은 발광 소자가 발한 광을 흡수하는 것이 바람직하다. 유색층으로서, 예를 들어 안료 또는 염료를 포함한 수지 재료 등을 사용하여 블랙 매트릭스를 형성할 수 있다. 또한 갈색 레지스트 재료를 사용함으로써, 착색된 절연층으로 유색층을 구성할 수 있다.
유색층은 적어도 수광 소자(110)가 검지하는 광의 파장을 흡수하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 발광 소자(190G)가 발하는 녹색 광(21G)을 수광 소자(110)가 검지하는 경우, 유색층은 적어도 녹색 광을 흡수하는 것이 바람직하다. 예를 들어 유색층이 적색 컬러 필터를 가지면, 녹색 광을 흡수할 수 있어, 반사광이 수광 소자(110)에 입사하는 것을 억제할 수 있다.
유색층이 표시 장치(10F) 내에서 생긴 미광을 흡수함으로써, 수광 소자(110)에 입사하는 미광의 양을 저감할 수 있다. 이에 의하여, 노이즈를 저감하여, 수광 소자(110)를 사용한 센서의 감도를 높일 수 있다.
본 실시형태의 표시 장치에 있어서, 유색층은 수광 소자(110)와 발광 소자(190) 사이에 배치된다. 이에 의하여, 발광 소자(190)로부터 수광 소자(110)에 입사하는 미광을 억제할 수 있다.
이하에서는 도 10 내지 도 14를 사용하여 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 더 자세한 구성에 대하여 설명한다. 또한, 도 10 내지 도 14에서는, 주로 구성예 1에서 설명한 도 3의 (B)의 구성이 적용된 표시 장치를 나타내었지만, 본 발명의 일 형태의 표시 장치에는 구성예 2 또는 구성예 3에서 설명한 구성을 적용할 수도 있다.
[표시 장치(100A)]
도 10은 표시 장치(100A)의 사시도를 도시한 것이고, 도 11은 표시 장치(100A)의 단면도를 도시한 것이다.
표시 장치(100A)는 기판(152)과 기판(151)이 접합된 구성을 가진다. 도 10에서는 기판(152)을 파선으로 명시하였다.
표시 장치(100A)는 표시부(162), 회로(164), 배선(165) 등을 가진다. 도 10은 표시 장치(100A)에 IC(집적 회로)(173) 및 FPC(172)가 실장된 예를 도시한 것이다. 그러므로 도 10에 도시된 구성은 표시 장치(100A), IC, 및 FPC를 가지는 표시 모듈이라고도 할 수 있다.
회로(164)로서는 예를 들어 주사선 구동 회로를 사용할 수 있다.
배선(165)은 표시부(162) 및 회로(164)에 신호 및 전력을 공급하는 기능을 가진다. 상기 신호 및 전력은 FPC(172)를 통하여 외부로부터 또는 IC(173)로부터 배선(165)에 입력된다.
도 10에는, COG(Chip On Glass) 방식 또는 COF(Chip on Film) 방식 등에 의하여 기판(151)에 IC(173)가 제공되어 있는 예를 도시하였다. IC(173)는 예를 들어 주사선 구동 회로 또는 신호선 구동 회로 등을 가지는 IC를 적용할 수 있다. 또한 표시 장치(100A) 및 표시 모듈은 IC를 제공하지 않는 구성으로 하여도 좋다. 또한 IC를 COF 방식 등에 의하여 FPC에 실장하여도 좋다.
도 11은, 도 10에 도시된 표시 장치(100A)에서 FPC(172)를 포함하는 영역의 일부, 회로(164)를 포함하는 영역의 일부, 표시부(162)를 포함하는 영역의 일부, 및 단부를 포함하는 영역의 일부를 각각 절단한 경우의 단면의 일례를 도시한 것이다.
도 11에 도시된 표시 장치(100A)는 기판(151)과 기판(152) 사이에 트랜지스터(201), 트랜지스터(205), 트랜지스터(206), 트랜지스터(207), 발광 소자(190B), 발광 소자(190G), 수광 소자(110) 등을 가진다.
기판(152)과 절연층(214)은 접착층(142)에 의하여 접착되어 있다. 발광 소자(190) 및 수광 소자(110)의 밀봉에는 고체 밀봉 구조 또는 중공 밀봉 구조 등을 적용할 수 있다. 도 11에서는, 기판(152), 접착층(142), 및 절연층(214)으로 둘러싸인 공간(143)이 불활성 가스(질소나 아르곤 등)로 충전되어 있고, 중공 밀봉 구조가 적용되어 있다. 접착층(142)은 발광 소자(190)와 중첩하여 제공되어 있어도 좋다. 또한 기판(152), 접착층(142), 및 절연층(214)으로 둘러싸인 공간(143)을 접착층(142)과는 다른 수지로 충전하여도 좋다.
발광 소자(190B)는 절연층(214) 측으로부터 화소 전극(191B), 공통층(112), 발광층(193B), 공통층(114), 및 공통 전극(115)의 순서로 적층된 적층 구조를 가진다. 화소 전극(191B)은 절연층(214)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(206)가 가지는 도전층(222b)과 접속되어 있다. 트랜지스터(206)는 발광 소자(190B)의 구동을 제어하는 기능을 가진다. 화소 전극(191B)의 단부는 격벽(216)으로 덮여 있다. 화소 전극(191B)은 가시광을 반사하는 재료를 포함하고, 공통 전극(115)은 가시광을 투과시키는 재료를 포함한다.
발광 소자(190G)는 절연층(214) 측으로부터 화소 전극(191G), 공통층(112), 발광층(193G), 발광층(193B), 공통층(114), 및 공통 전극(115)의 순서로 적층된 적층 구조를 가진다. 화소 전극(191G)은 절연층(214)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(207)가 가지는 도전층(222b)과 접속되어 있다. 트랜지스터(207)는 발광 소자(190G)의 구동을 제어하는 기능을 가진다. 화소 전극(191G)의 단부는 격벽(216)으로 덮여 있다. 화소 전극(191G)은 가시광을 반사하는 재료를 포함한다.
수광 소자(110)는 절연층(214) 측으로부터 화소 전극(181), 공통층(112), 활성층(183), 발광층(193B), 공통층(114), 및 공통 전극(115)의 순서로 적층된 적층 구조를 가진다. 화소 전극(181)은 절연층(214)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(205)가 가지는 도전층(222b)과 전기적으로 접속되어 있다. 화소 전극(181)의 단부는 격벽(216)으로 덮여 있다. 화소 전극(181)은 가시광을 반사하는 재료를 포함한다.
발광 소자(190)가 발하는 광은 기판(152) 측으로 사출된다. 또한 수광 소자(110)에는 기판(152) 및 공간(143)을 통하여 광이 입사한다. 기판(152)에는 가시광에 대한 투과성이 높은 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
화소 전극(181), 화소 전극(191B), 및 화소 전극(191G)은 동일한 재료 및 동일한 공정으로 제작할 수 있다. 공통층(112), 공통층(114), 및 공통 전극(115)은 수광 소자(110)와 각색의 발광 소자(190)에 공통적으로 사용된다. 수광 소자(110)는 발광 소자(190B)의 구성에 활성층(183)을 추가한 구성이다. 또한, 수광 소자(110)와 발광 소자(190G)는 활성층(183)과 발광층(193G)의 구성이 상이한 것 이외는 모두 공통된 구성으로 할 수 있다. 이로써, 제작 공정을 크게 늘리지 않고, 표시 장치(100A)에 수광 소자(110)를 내장할 수 있다.
기판(152)의 기판(151) 측 면에는 차광층(BM)이 제공되어 있다. 차광층(BM)은 수광 소자(110)와 중첩되는 위치 및 발광 소자(190)와 중첩되는 위치에 개구를 가진다. 차광층(BM)을 제공함으로써, 수광 소자(110)가 광을 검출하는 범위를 제어할 수 있다. 또한 차광층(BM)을 가짐으로써, 광이 대상물을 통하지 않고 발광 소자(190)로부터 수광 소자(110)에 직접 입사하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 노이즈가 적고 감도가 높은 센서를 실현할 수 있다.
트랜지스터(201), 트랜지스터(205), 트랜지스터(206), 및 트랜지스터(207)는 모두 기판(151) 위에 형성되어 있다. 이들 트랜지스터는 동일한 재료 및 동일한 공정으로 제작할 수 있다.
기판(151) 위에는 절연층(211), 절연층(213), 절연층(215), 및 절연층(214)이 이 순서대로 제공되어 있다. 절연층(211)은 그 일부가 각 트랜지스터의 게이트 절연층으로서 기능한다. 절연층(213)은 그 일부가 각 트랜지스터의 게이트 절연층으로서 기능한다. 절연층(215)은 트랜지스터를 덮어 제공된다. 절연층(214)은 트랜지스터를 덮어 제공되고, 평탄화층으로서의 기능을 가진다. 또한 게이트 절연층의 개수 및 트랜지스터를 덮는 절연층의 개수는 한정되지 않고, 각각 단층이어도 좋고 2층 이상이어도 좋다.
트랜지스터를 덮는 절연층 중 적어도 하나에는, 물이나 수소 등의 불순물이 확산되기 어려운 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이에 의하여 절연층은 배리어층으로서 기능할 수 있다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 트랜지스터에 외부로부터 불순물이 확산되는 것을 효과적으로 억제할 수 있어, 표시 장치의 신뢰성을 높일 수 있다.
절연층(211), 절연층(213), 및 절연층(215)으로서는 각각 무기 절연막을 사용하는 것이 바람직하다. 무기 절연막으로서는, 예를 들어 질화 실리콘막, 산화질화 실리콘막, 산화 실리콘막, 질화산화 실리콘막, 산화 알루미늄막, 질화 알루미늄막 등의 무기 절연막을 사용할 수 있다. 또한 산화 하프늄막, 산화 이트륨막, 산화 지르코늄막, 산화 갈륨막, 산화 탄탈럼막, 산화 마그네슘막, 산화 란타넘막, 산화 세륨막, 및 산화 네오디뮴막 등을 사용하여도 좋다. 또한 상술한 절연막을 2개 이상 적층하여 사용하여도 좋다.
여기서, 유기 절연막은 무기 절연막에 비하여 배리어성이 낮은 경우가 많다. 그러므로 유기 절연막은 표시 장치(100A)의 단부 근방에 개구를 가지는 것이 바람직하다. 이로써 표시 장치(100A)의 단부로부터 유기 절연막을 통하여 불순물이 들어오는 것을 억제할 수 있다. 또는 유기 절연막의 단부가 표시 장치(100A)의 단부보다 내측에 위치하도록 유기 절연막을 형성하고, 표시 장치(100A)의 단부에서 유기 절연막이 노출되지 않도록 하여도 좋다.
평탄화층으로서 기능하는 절연층(214)에는 유기 절연막이 적합하다. 유기 절연막에 사용할 수 있는 재료로서는, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 에폭시 수지, 폴리아마이드 수지, 폴리이미드아마이드 수지, 실록산 수지, 벤조사이클로뷰텐계 수지, 페놀 수지, 및 이들 수지의 전구체 등을 들 수 있다.
도 11에 도시된 영역(228)에서는 절연층(214)에 개구가 형성되어 있다. 이로써, 절연층(214)에 유기 절연막을 사용하는 경우에도, 절연층(214)을 통하여 외부로부터 표시부(162)에 불순물이 들어가는 것을 억제할 수 있다. 따라서 표시 장치(100A)의 신뢰성을 높일 수 있다.
트랜지스터(201), 트랜지스터(205), 트랜지스터(206), 및 트랜지스터(207)는 게이트로서 기능하는 도전층(221), 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(211), 소스 및 드레인으로서 기능하는 도전층(222a) 및 도전층(222b), 반도체층(231), 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(213), 그리고 게이트로서 기능하는 도전층(223)을 가진다. 여기서는, 동일한 도전막을 가공하여 얻어지는 복수의 층에 같은 해치 패턴을 부여하였다. 절연층(211)은 도전층(221)과 반도체층(231) 사이에 위치한다. 절연층(213)은 도전층(223)과 반도체층(231) 사이에 위치한다.
본 실시형태의 표시 장치가 가지는 트랜지스터의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 플레이너(planar)형 트랜지스터, 스태거형 트랜지스터, 역스태거형 트랜지스터 등을 사용할 수 있다. 또한 톱 게이트형 및 보텀 게이트형 중 어느 구조를 가지는 트랜지스터로 하여도 좋다. 또는 채널이 형성되는 반도체층 위아래에 게이트가 제공되어도 좋다.
트랜지스터(201), 트랜지스터(205), 트랜지스터(206), 및 트랜지스터(207)에는 채널이 형성되는 반도체층을 2개의 게이트로 협지하는 구성이 적용되어 있다. 2개의 게이트를 접속시키고 이들에 동일한 신호를 공급함으로써, 트랜지스터를 구동시켜도 좋다. 또는 2개의 게이트 중 한쪽에 문턱 전압을 제어하기 위한 전위를 공급하고, 다른 쪽에 구동시키기 위한 전위를 공급함으로써, 트랜지스터의 문턱 전압을 제어하여도 좋다.
트랜지스터에 사용되는 반도체 재료의 결정성에 대해서도 특별히 한정되지 않고, 비정질 반도체, 및 결정성을 가지는 반도체(미결정 반도체, 다결정 반도체, 단결정 반도체, 또는 일부에 결정 영역을 가지는 반도체) 중 어느 것을 사용하여도 좋다. 결정성을 가지는 반도체를 사용하면, 트랜지스터 특성의 열화를 억제할 수 있으므로 바람직하다.
트랜지스터의 반도체층은 금속 산화물(산화물 반도체라고도 함)을 가지는 것이 바람직하다. 또는 트랜지스터의 반도체층은 실리콘을 가져도 좋다. 실리콘으로서는 비정질 실리콘, 결정성 실리콘(저온 폴리실리콘, 단결정 실리콘 등) 등을 들 수 있다.
반도체층은 예를 들어 인듐과, M(M은 갈륨, 알루미늄, 실리콘, 붕소, 이트륨, 주석, 구리, 바나듐, 베릴륨, 타이타늄, 철, 니켈, 저마늄, 지르코늄, 몰리브데넘, 란타넘, 세륨, 네오디뮴, 하프늄, 탄탈럼, 텅스텐, 및 마그네슘 중에서 선택되는 1종류 또는 복수 종류)과, 아연을 가지는 것이 바람직하다. 특히 M은 알루미늄, 갈륨, 이트륨, 및 주석 중에서 선택되는 1종류 또는 복수 종류인 것이 바람직하다.
특히 반도체층으로서 인듐(In), 갈륨(Ga), 및 아연(Zn)을 포함한 산화물(IGZO라고도 표기함)을 사용하는 것이 바람직하다.
반도체층이 In-M-Zn 산화물인 경우, 상기 In-M-Zn 산화물에서의 In의 원자수비는 M의 원자수비 이상인 것이 바람직하다. 이러한 In-M-Zn 산화물의 금속 원소의 원자수비로서는 In:M:Zn=1:1:1 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=1:1:1.2 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=2:1:3 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=3:1:2 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=4:2:3 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=4:2:4.1 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=5:1:3 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=5:1:6 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=5:1:7 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=5:1:8 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=6:1:6 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=5:2:5 또는 그 근방의 조성 등을 들 수 있다. 또한 근방의 조성이란, 원하는 원자수비의 ±30%의 범위를 포함한 것이다.
예를 들어, 원자수비가 In:Ga:Zn=4:2:3 또는 그 근방의 조성이라고 기재된 경우, In의 원자수비를 4로 하였을 때, Ga의 원자수비가 1 이상 3 이하이고, Zn의 원자수비가 2 이상 4 이하인 경우를 포함한다. 또한 원자수비가 In:Ga:Zn=5:1:6 또는 그 근방의 조성이라고 기재된 경우, In의 원자수비를 5로 하였을 때, Ga의 원자수비가 0.1보다 크고 2 이하이고, Zn의 원자수비가 5 이상 7 이하인 경우를 포함한다. 또한 원자수비가 In:Ga:Zn=1:1:1 또는 그 근방의 조성이라고 기재된 경우, In의 원자수비를 1로 하였을 때, Ga의 원자수비가 0.1보다 크고 2 이하이고, Zn의 원자수비가 0.1보다 크고 2 이하인 경우를 포함한다.
회로(164)가 가지는 트랜지스터와 표시부(162)가 가지는 트랜지스터는 같은 구조이어도 좋고, 상이한 구조이어도 좋다. 회로(164)가 가지는 복수의 트랜지스터의 구조는 모두 같아도 좋고, 2종류 이상 있어도 좋다. 마찬가지로, 표시부(162)가 가지는 복수의 트랜지스터의 구조는 모두 같아도 좋고, 2종류 이상이어도 좋다.
기판(151)에서 기판(152)이 중첩되지 않은 영역에는, 접속부(204)가 제공되어 있다. 접속부(204)에서는, 배선(165)이 도전층(166) 및 접속층(242)을 통하여 FPC(172)와 전기적으로 접속되어 있다. 접속부(204)의 상면에서는, 화소 전극(191)과 동일한 도전막을 가공하여 얻어진 도전층(166)이 노출되어 있다. 이로써 접속부(204)와 FPC(172)를 접속층(242)을 통하여 전기적으로 접속할 수 있다.
기판(152)의 외측에는 각종 광학 부재를 배치할 수 있다. 광학 부재로서는, 편광판, 위상차판, 광 확산층(확산 필름 등), 반사 방지층, 및 집광 필름 등을 들 수 있다. 또한 기판(152)의 외측에는 먼지의 부착을 억제하는 대전 방지막, 오염이 부착되기 어렵게 하는 발수성의 막, 사용에 따른 손상의 발생을 억제하는 하드 코트막, 충격 흡수층 등을 배치하여도 좋다.
기판(151) 및 기판(152)에는 각각 유리, 석영, 세라믹, 사파이어, 수지 등을 사용할 수 있다. 기판(151) 및 기판(152)에 가요성을 가지는 재료를 사용하면, 표시 장치의 가요성을 높일 수 있다.
접착층으로서는 자외선 경화형 등의 광 경화형 접착제, 반응 경화형 접착제, 열 경화형 접착제, 혐기형 접착제 등 각종 경화형 접착제를 사용할 수 있다. 이들 접착제로서는, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 실리콘(silicone) 수지, 페놀 수지, 폴리이미드 수지, 이미드 수지, PVC(폴리바이닐클로라이드) 수지, PVB(폴리바이닐뷰티랄) 수지, EVA(에틸렌바이닐아세테이트) 수지 등을 들 수 있다. 특히, 에폭시 수지 등의 투습성이 낮은 재료가 바람직하다. 또한 2액 혼합형 수지를 사용하여도 좋다. 또한 접착 시트 등을 사용하여도 좋다.
접속층(242)으로서는, 이방성 도전 필름(ACF: Anisotropic Conductive Film), 이방성 도전 페이스트(ACP: Anisotropic Conductive Paste) 등을 사용할 수 있다.
발광 소자(190)는 톱 이미션형, 보텀 이미션형, 및 듀얼 이미션형 등이 있다. 광을 추출하는 측의 전극에는, 가시광을 투과시키는 도전막을 사용한다. 또한 광을 추출하지 않는 측의 전극에는, 가시광을 반사하는 도전막을 사용하는 것이 바람직하다.
발광 소자(190)는 적어도 발광층(193)을 가진다. 발광 소자(190)는 발광층(193) 이외의 층으로서, 정공 주입성이 높은 물질, 정공 수송성이 높은 물질, 정공 블로킹 재료, 전자 수송성이 높은 물질, 전자 주입성이 높은 물질, 또는 양극성의 물질(전자 수송성 및 정공 수송성이 높은 물질) 등을 포함하는 층을 더 가져도 좋다. 예를 들어, 공통층(112)은 정공 주입층 및 정공 수송층 중 한쪽 또는 양쪽을 가지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 공통층(114)은 전자 수송층 및 전자 주입층 중 한쪽 또는 양쪽을 가지는 것이 바람직하다.
공통층(112), 발광층(193), 및 공통층(114)에는 저분자계 화합물 및 고분자계 화합물 중 어느 쪽이든 사용할 수 있고, 무기 화합물을 포함하여도 좋다. 공통층(112), 발광층(193), 및 공통층(114)을 구성하는 층은 각각 증착법(진공 증착법을 포함함), 전사법, 인쇄법, 잉크젯법, 도포법 등의 방법으로 형성할 수 있다.
발광층(193)은 발광 물질을 포함한 층이다. 발광층(193)은 1종류 또는 복수 종류의 발광 물질을 가질 수 있다. 발광 물질로서는 청색, 자색, 청자색, 녹색, 황록색, 황색, 주황색, 적색 등의 발광색을 나타내는 물질을 적절히 사용한다. 또한 발광 물질로서 근적외광을 발하는 물질을 사용할 수도 있다.
수광 소자(110)의 활성층(183)은 반도체를 포함한다. 상기 반도체로서는, 실리콘 등의 무기 반도체, 및 유기 화합물을 포함하는 유기 반도체를 들 수 있다. 본 실시형태에서는 활성층이 가지는 반도체로서 유기 반도체를 사용하는 예를 나타낸다. 유기 반도체를 사용하면, 발광 소자(190)의 발광층(193)과 수광 소자(110)의 활성층(183)을 같은 방법(예를 들어 진공 증착법)으로 형성할 수 있기 때문에 제조 장치를 공통화할 수 있어 바람직하다.
활성층(183)이 가지는 n형 반도체의 재료로서는, 풀러렌(예를 들어 C60, C70 등) 또는 그 유도체 등의 전자 수용성의 유기 반도체 재료를 들 수 있다. 또한 활성층(183)이 가지는 p형 반도체의 재료로서는, 구리(II)프탈로사이아닌(Copper(II) phthalocyanine; CuPc)이나 테트라페닐다이벤조페리플란텐(Tetraphenyldibenzoperiflanthene; DBP) 등의 전자 공여성의 유기 반도체 재료를 들 수 있다.
예를 들어, 활성층(183)은 n형 반도체와 p형 반도체를 공증착하여 형성하는 것이 바람직하다.
트랜지스터의 게이트, 소스, 및 드레인 외에, 표시 장치를 구성하는 각종 배선 및 전극 등, 도전층에 사용할 수 있는 재료로서는, 알루미늄, 타이타늄, 크로뮴, 니켈, 구리, 이트륨, 지르코늄, 몰리브데넘, 은, 탄탈럼, 및 텅스텐 등의 금속, 그리고 상기 금속을 주성분으로 하는 합금 등을 들 수 있다. 이들 재료를 포함한 막을 단층으로 또는 적층 구조로 사용할 수 있다.
또한 투광성을 가지는 도전 재료로서는 산화 인듐, 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, 산화 아연, 갈륨을 포함하는 산화 아연 등의 도전성 산화물, 또는 그래핀을 사용할 수 있다. 또는, 금, 은, 백금, 마그네슘, 니켈, 텅스텐, 크로뮴, 몰리브데넘, 철, 코발트, 구리, 팔라듐, 및 타이타늄 등의 금속 재료나, 상기 금속 재료를 포함하는 합금 재료를 사용할 수 있다. 또는 상기 금속 재료의 질화물(예를 들어, 질화 타이타늄) 등을 사용하여도 좋다. 또한 금속 재료, 합금 재료(또는 이들의 질화물)를 사용하는 경우에는, 투광성을 가질 정도로 얇게 하는 것이 바람직하다. 또한 상기 재료의 적층막을 도전층으로 사용할 수 있다. 예를 들어, 은과 마그네슘의 합금과, 인듐 주석 산화물의 적층막 등을 사용하면, 도전성을 높일 수 있기 때문에 바람직하다. 이들은, 표시 장치를 구성하는 각종 배선 및 전극 등의 도전층이나, 표시 소자가 가지는 도전층(화소 전극이나 공통 전극으로서 기능하는 도전층)에도 사용할 수 있다.
각 절연층에 사용할 수 있는 절연 재료로서는, 예를 들어 아크릴 수지, 에폭시 수지 등의 수지, 산화 실리콘, 산화질화 실리콘, 질화산화 실리콘, 질화 실리콘, 산화 알루미늄 등의 무기 절연 재료를 들 수 있다.
[표시 장치(100B)]
도 12의 (A)에 표시 장치(100B)의 단면도를 도시하였다.
표시 장치(100B)는 렌즈(149) 및 보호층(195)을 가지는 점에서 표시 장치(100A)와 주로 상이하다. 표시 장치(100A)와 같은 구성에 대해서는 자세한 설명을 생략한다.
수광 소자(110) 및 발광 소자(190)를 덮는 보호층(195)을 제공함으로써, 수광 소자(110) 및 발광 소자(190)에 물 등의 불순물이 들어가는 것을 억제하고, 수광 소자(110) 및 발광 소자(190)의 신뢰성을 높일 수 있다.
표시 장치(100B)의 단부 근방의 영역(228)에서, 절연층(214)의 개구를 통하여 절연층(215)과 보호층(195)이 서로 접하는 것이 바람직하다. 특히, 절연층(215)이 가지는 무기 절연막과 보호층(195)이 가지는 무기 절연막이 서로 접촉하는 것이 바람직하다. 이로써, 유기 절연막을 통하여 외부로부터 표시부(162)에 불순물이 들어가는 것을 억제할 수 있다. 따라서 표시 장치(100B)의 신뢰성을 높일 수 있다.
도 12의 (B)에 보호층(195)이 3층 구조인 예를 나타내었다. 도 12의 (B)에 있어서, 보호층(195)은 공통 전극(115) 위의 무기 절연층(195a)과, 무기 절연층(195a) 위의 유기 절연층(195b)과, 유기 절연층(195b) 위의 무기 절연층(195c)을 가진다.
무기 절연층(195a)의 단부와 무기 절연층(195c)의 단부는 유기 절연층(195b)의 단부보다 외측으로 연장되어 있으며, 서로 접한다. 그리고 무기 절연층(195a)은 절연층(214)(유기 절연층)의 개구를 통하여 절연층(215)(무기 절연층)과 접한다. 이로써 절연층(215)과 보호층(195)으로 수광 소자(110) 및 발광 소자(190)를 둘러쌀 수 있기 때문에, 수광 소자(110) 및 발광 소자(190)의 신뢰성을 높일 수 있다.
이와 같이, 보호층(195)은 유기 절연막과 무기 절연막의 적층 구조이어도 좋다. 이때, 무기 절연막의 단부를 유기 절연막의 단부보다 외측으로 연장시키는 것이 바람직하다.
기판(152)의 기판(151) 측 면에 렌즈(149)가 제공되어 있다. 렌즈(149)는 기판(151) 측에 볼록면을 가진다. 렌즈(149)는 수광 소자(110)의 수광 영역과 중첩되어 제공된다. 이로써 수광 소자(110)를 사용한 센서의 감도 및 정밀도를 높일 수 있다.
렌즈(149)는 1.3 이상 2.5 이하의 굴절률을 가지는 것이 바람직하다. 렌즈(149)는 무기 재료 및 유기 재료 중 적어도 한쪽을 사용하여 형성할 수 있다. 예를 들어 수지를 포함하는 재료를 렌즈(149)에 사용할 수 있다. 또한, 산화물 및 황화물 중 적어도 한쪽을 포함하는 재료를 렌즈(149)에 사용할 수 있다.
구체적으로는 염소, 브로민, 또는 아이오딘을 포함하는 수지, 중금속 원자를 포함하는 수지, 방향족 고리를 포함하는 수지, 황을 포함하는 수지 등을 렌즈(149)에 사용할 수 있다. 또는 수지와, 상기 수지보다 굴절률이 높은 재료의 나노 입자를 포함하는 재료를 렌즈(149)에 사용할 수 있다. 산화 타이타늄 또는 산화 지르코늄 등을 나노 입자에 사용할 수 있다.
또한 산화 세륨, 산화 하프늄, 산화 란타넘, 산화 마그네슘, 산화 나이오븀, 산화 탄탈럼, 산화 타이타늄, 산화 이트륨, 산화 아연, 인듐과 주석을 포함하는 산화물, 또는 인듐과 갈륨과 아연을 포함하는 산화물 등을 렌즈(149)에 사용할 수 있다. 또는 황화 아연 등을 렌즈(149)에 사용할 수 있다.
또한 표시 장치(100B)에서는 보호층(195)과 기판(152)이 접착층(142)에 의하여 접합되어 있다. 접착층(142)은 수광 소자(110) 및 발광 소자(190)와 각각 중첩되어 제공되어 있고, 표시 장치(100B)에는 고체 밀봉 구조가 적용되어 있다.
[표시 장치(100C)]
도 13의 (A)에 표시 장치(100C)의 단면도를 도시하였다.
표시 장치(100C)는 트랜지스터의 구조가 표시 장치(100B)와 다르다.
표시 장치(100C)는 기판(151) 위에 트랜지스터(208), 트랜지스터(209), 및 트랜지스터(210)를 가진다.
트랜지스터(208), 트랜지스터(209), 및 트랜지스터(210)는 게이트로서 기능하는 도전층(221), 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(211), 채널 형성 영역(231i) 및 한 쌍의 저저항 영역(231n)을 가지는 반도체층, 한 쌍의 저저항 영역(231n) 중 한쪽과 접속하는 도전층(222a), 한 쌍의 저저항 영역(231n) 중 다른 쪽과 접속하는 도전층(222b), 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(225), 게이트로서 기능하는 도전층(223), 그리고 도전층(223)을 덮는 절연층(215)을 가진다. 절연층(211)은 도전층(221)과 채널 형성 영역(231i) 사이에 위치한다. 절연층(225)은 도전층(223)과 채널 형성 영역(231i) 사이에 위치한다.
도전층(222a) 및 도전층(222b)은 각각 절연층(225) 및 절연층(215)에 제공된 개구를 통하여 저저항 영역(231n)과 접속된다. 도전층(222a) 및 도전층(222b) 중 한쪽은 소스로서 기능하고, 다른 쪽은 드레인으로서 기능한다.
발광 소자(190B)의 화소 전극(191B)은 도전층(222b)을 통하여 트랜지스터(208)의 한 쌍의 저저항 영역(231n) 중 한쪽과 전기적으로 접속된다.
수광 소자(110)의 화소 전극(181)은 도전층(222b)을 통하여 트랜지스터(209)의 한 쌍의 저저항 영역(231n) 중 다른 쪽과 전기적으로 접속된다.
도 13의 (A)는 절연층(225)이 반도체층의 상면 및 측면을 덮는 예를 도시한 것이다. 한편 도 13의 (B)에서는, 절연층(225)은 반도체층(231)의 채널 형성 영역(231i)과 중첩되고, 저저항 영역(231n)과는 중첩되지 않는다. 예를 들어 도전층(223)을 마스크로 하여 절연층(225)을 가공함으로써, 도 13의 (B)에 도시된 구조를 제작할 수 있다. 도 13의 (B)에서는 절연층(225) 및 도전층(223)을 덮어 절연층(215)이 제공되고, 절연층(215)의 개구를 통하여 도전층(222a) 및 도전층(222b)이 각각 저저항 영역(231n)과 접속되어 있다. 또한 트랜지스터를 덮는 절연층(218)을 제공하여도 좋다.
[표시 장치(100D)]
도 14에 표시 장치(100D)의 단면도를 도시하였다.
표시 장치(100D)는 유색층(148a)을 가지는 점에서 표시 장치(100C)와 상이하다.
유색층(148a)은 수광 소자(110)가 가지는 화소 전극(181)의 상면에 접하는 부분과, 격벽(216)의 측면에 접하는 부분을 가진다.
유색층(148a)이 표시 장치(100D) 내에서 생긴 미광을 흡수함으로써, 수광 소자(110)에 입사하는 미광의 양을 저감할 수 있다. 이에 의하여, 노이즈를 저감하여, 수광 소자(110)를 사용한 센서의 감도를 높일 수 있다.
또한, 표시 장치(100D)는 기판(151) 및 기판(152)을 가지지 않고, 기판(153), 기판(154), 접착층(155), 및 절연층(212)을 가지는 점에서 표시 장치(100C)와 상이하다.
기판(153)과 절연층(212)은 접착층(155)에 의하여 접합되어 있다. 기판(154)과 보호층(195)은 접착층(142)에 의하여 접합되어 있다.
표시 장치(100D)는 제작 기판 위에 형성된 절연층(212), 트랜지스터(208), 트랜지스터(209), 트랜지스터(210), 수광 소자(110), 및 발광 소자(190B) 등을 기판(153) 위로 전치함으로써 제작되는 구성을 가진다. 기판(153) 및 기판(154)은 각각 가요성을 가지는 것이 바람직하다. 이에 의하여 표시 장치(100D)의 가요성을 높일 수 있다.
절연층(212)에는 절연층(211) 및 절연층(215)에 사용할 수 있는 무기 절연막을 사용할 수 있다.
또한 표시 장치(100C)에서는 렌즈(149)를 가지지 않는 예를 나타내고, 표시 장치(100D)에서는 렌즈(149)를 가지는 예를 나타내었다. 렌즈(149)는 센서의 용도 등에 따라 적절히 제공할 수 있다.
[금속 산화물]
이하에서는 반도체층에 적용할 수 있는 금속 산화물에 대하여 설명한다.
또한, 본 명세서 등에서, 질소를 가지는 금속 산화물도 금속 산화물(metal oxide)이라고 총칭하는 경우가 있다. 또한, 질소를 가지는 금속 산화물을 금속 산질화물(metal oxynitride)이라고 불러도 좋다. 예를 들어, 아연 산질화물(ZnON) 등 질소를 가지는 금속 산화물을 반도체층에 사용하여도 좋다.
또한 본 명세서 등에서 CAAC(c-axis aligned crystal) 및 CAC(Cloud-Aligned Composite)라고 기재하는 경우가 있다. CAAC는 결정 구조의 일례를 나타내고, CAC는 기능 또는 재료의 구성의 일례를 나타낸다.
예를 들어 반도체층에는 CAC(Cloud-Aligned Composite)-OS(Oxide Semiconductor)를 사용할 수 있다.
CAC-OS 또는 CAC-metal oxide는 재료의 일부에서는 도전성의 기능을 가지고, 재료의 일부에서는 절연성의 기능을 가지고, 재료 전체에서는 반도체로서의 기능을 가진다. 또한 CAC-OS 또는 CAC-metal oxide를 트랜지스터의 반도체층에 사용하는 경우, 도전성의 기능은 캐리어가 되는 전자(또는 정공)를 흘리는 기능이고, 절연성의 기능은 캐리어가 되는 전자를 흘리지 않는 기능이다. 도전성의 기능과 절연성의 기능을 각각 상보적으로 작용시킴으로써, 스위칭시키는 기능(On/Off시키는 기능)을 CAC-OS 또는 CAC-metal oxide에 부여할 수 있다. CAC-OS 또는 CAC-metal oxide에서, 각각의 기능을 분리시킴으로써 양쪽의 기능을 최대한 높일 수 있다.
또한 CAC-OS 또는 CAC-metal oxide는 도전성 영역 및 절연성 영역을 가진다. 도전성 영역은 상술한 도전성 기능을 가지고, 절연성 영역은 상술한 절연성 기능을 가진다. 또한 재료 내에서 도전성 영역과 절연성 영역은 나노 입자 레벨로 분리되어 있는 경우가 있다. 또한 도전성 영역과 절연성 영역은 각각 재료 내에 편재(偏在)하는 경우가 있다. 또한 도전성 영역은 주변이 흐릿해져 클라우드상(cloud-like)으로 연결되어 관찰되는 경우가 있다.
또한 CAC-OS 또는 CAC-metal oxide에서 도전성 영역과 절연성 영역은 각각 0.5nm 이상 10nm 이하, 바람직하게는 0.5nm 이상 3nm 이하의 크기로 재료 내에 분산되어 있는 경우가 있다.
또한 CAC-OS 또는 CAC-metal oxide는 상이한 밴드 갭을 가지는 성분으로 구성된다. 예를 들어 CAC-OS 또는 CAC-metal oxide는 절연성 영역에 기인하는 와이드 갭을 가지는 성분과 도전성 영역에 기인하는 내로 갭을 가지는 성분으로 구성된다. 이 구성의 경우, 캐리어를 흘릴 때에 내로 갭을 가지는 성분에서 주로 캐리어가 흐른다. 또한 내로 갭을 가지는 성분이 와이드 갭을 가지는 성분에 상보적으로 작용되고, 내로 갭을 가지는 성분과 연동하여 와이드 갭을 가지는 성분에도 캐리어가 흐른다. 따라서 상기 CAC-OS 또는 CAC-metal oxide를 트랜지스터의 채널 형성 영역에 사용하는 경우, 트랜지스터의 온 상태에서 높은 전류 구동력, 즉 큰 온 전류 및 높은 전계 효과 이동도를 얻을 수 있다.
즉 CAC-OS 또는 CAC-metal oxide를 매트릭스 복합재(matrix composite) 또는 금속 매트릭스 복합재(metal matrix composite)라고 부를 수도 있다.
산화물 반도체(금속 산화물)는 단결정 산화물 반도체와 그 외의 비단결정 산화물 반도체로 나누어진다. 비단결정 산화물 반도체로서는, 예를 들어 CAAC-OS(c-axis aligned crystalline oxide semiconductor), 다결정 산화물 반도체, nc-OS(nanocrystalline oxide semiconductor), a-like OS(amorphous-like oxide semiconductor), 및 비정질 산화물 반도체 등이 있다.
CAAC-OS는 c축 배향성을 가지며 a-b면 방향에서 복수의 나노 결정이 연결되고, 변형을 가지는 결정 구조를 가진다. 또한 변형이란 복수의 나노 결정이 연결되는 영역에서, 격자 배열이 정렬된 영역과 격자 배열이 정렬된 다른 영역 사이에서 격자 배열의 방향이 변화되는 부분을 가리킨다.
나노 결정은 육각형을 기본으로 하지만 정육각형에 한정되지 않고, 비정육각형인 경우가 있다. 또한 변형에서 오각형 및 칠각형 등의 격자 배열을 가지는 경우가 있다. 또한 CAAC-OS에서, 변형 근방에서도 명확한 결정립계(그레인 바운더리라고도 함)를 확인하기는 어렵다. 즉, 격자 배열의 변형에 의하여 결정립계의 형성이 억제되어 있다는 것을 알 수 있다. 이는, CAAC-OS가 a-b면 방향에서 산소 원자의 배열이 조밀하지 않거나, 금속 원소가 치환됨으로써 원자 사이의 결합 거리가 변화되는 것 등에 의하여 변형을 허용할 수 있기 때문이다.
또한 CAAC-OS는 인듐 및 산소를 포함하는 층(이하, In층)과 원소 M, 아연, 및 산소를 포함하는 층(이하, (M, Zn)층)이 적층된 층상의 결정 구조(층상 구조라고도 함)를 가지는 경향이 있다. 또한 인듐과 원소 M은 서로 치환할 수 있고, (M, Zn)층의 원소 M이 인듐으로 치환된 경우, (In, M, Zn)층이라고 나타낼 수도 있다. 또한 In층의 인듐이 원소 M으로 치환된 경우, (In, M)층이라고 나타낼 수도 있다.
CAAC-OS는 결정성이 높은 금속 산화물이다. 한편, CAAC-OS에서는 명확한 결정립계를 확인하기 어렵기 때문에, 결정립계에 기인하는 전자 이동도의 저하가 일어나기 어렵다고 할 수 있다. 또한 금속 산화물의 결정성은 불순물의 혼입이나 결함의 생성 등으로 인하여 저하되는 경우가 있기 때문에 CAAC-OS는 불순물이나 결함(산소 결손(VO: oxygen vacancy라고도 함) 등)이 적은 금속 산화물이라고도 할 수 있다. 따라서, CAAC-OS를 가지는 금속 산화물은 물리적 성질이 안정된다. 그러므로, CAAC-OS를 가지는 금속 산화물은 열에 강하고 신뢰성이 높다.
nc-OS는 미소한 영역(예를 들어, 1nm 이상 10nm 이하의 영역, 특히 1nm 이상 3nm 이하의 영역)에서 원자 배열에 주기성을 가진다. 또한 nc-OS에서는 상이한 나노 결정 간에서 결정 방위에 규칙성이 보이지 않는다. 그러므로 막 전체에서 배향성이 보이지 않는다. 따라서 nc-OS는 분석 방법에 따라서는 a-like OS나 비정질 산화물 반도체와 구별할 수 없는 경우가 있다.
또한 인듐과 갈륨과 아연을 포함한 금속 산화물의 일종인 인듐-갈륨-아연 산화물(이하 IGZO)은 상술한 나노 결정으로 함으로써 안정적인 구조를 가지는 경우가 있다. 특히, IGZO는 대기 중에서는 결정 성장이 어려운 경향이 있기 때문에 큰 결정(여기서는, 수mm의 결정 또는 수cm의 결정)보다 작은 결정(예를 들어 상술한 나노 결정)으로 하는 것이 구조적으로 더 안정되는 경우가 있다.
a-like OS는, nc-OS와 비정질 산화물 반도체의 중간의 구조를 가지는 금속 산화물이다. a-like OS는 공동(void) 또는 저밀도 영역을 가진다. 즉, a-like OS는 nc-OS 및 CAAC-OS에 비하여 결정성이 낮다.
산화물 반도체(금속 산화물)는 다양한 구조를 가지고, 각각이 상이한 특성을 가진다. 본 발명의 일 형태의 산화물 반도체는 비정질 산화물 반도체, 다결정 산화물 반도체, a-like OS, nc-OS, CAAC-OS 중 2종류 이상을 가져도 좋다.
반도체층으로서 기능하는 금속 산화물막은 불활성 가스 및 산소 가스 중 어느 한쪽 또는 양쪽을 사용하여 성막할 수 있다. 또한 금속 산화물막의 성막 시에서의 산소의 유량비(산소 분압)에 특별한 한정은 없다. 다만, 전계 효과 이동도가 높은 트랜지스터를 얻는 경우에는 금속 산화물막의 성막 시에서의 산소 유량비(산소 분압)는 0% 이상 30% 이하가 바람직하고, 5% 이상 30% 이하가 더 바람직하고, 7% 이상 15% 이하가 더욱 바람직하다.
금속 산화물은 에너지 갭이 2eV 이상인 것이 바람직하고, 2.5eV 이상인 것이 더 바람직하고, 3eV 이상인 것이 더욱 바람직하다. 이와 같이, 에너지 갭이 넓은 금속 산화물을 사용함으로써, 트랜지스터의 오프 전류를 저감할 수 있다.
금속 산화물막의 성막 시의 기판 온도는 350℃ 이하가 바람직하고, 실온 이상 200℃ 이하가 더 바람직하고, 실온 이상 130℃ 이하가 더욱 바람직하다. 금속 산화물막의 성막 시의 기판 온도가 실온이면 생산성을 높일 수 있어 바람직하다.
금속 산화물막은 스퍼터링법으로 형성할 수 있다. 그 외에, 예를 들어 PLD법, PECVD법, 열 CVD법, ALD법, 진공 증착법 등을 사용하여도 좋다.
이상과 같이, 본 실시형태의 표시 장치는 표시부에 수광 소자와 발광 소자를 가지고, 표시부는 화상을 표시하는 기능과 광을 검출하는 기능의 양쪽을 가진다. 이에 의하여 표시부의 외부 또는 표시 장치의 외부에 센서를 제공하는 경우에 비하여, 전자 기기의 소형화 및 경량화를 도모할 수 있다. 또한 표시부의 외부 또는 표시 장치의 외부에 제공하는 센서와 조합하여 더 많은 기능을 가진 전자 기기를 실현할 수도 있다.
수광 소자는, 한 쌍에 전극 사이에 제공되는 층 중 적어도 하나의 층을 발광 소자(EL 소자)와 공통된 구성으로 할 수 있다. 예를 들어, 수광 소자는 활성층 이외의 모든 층을 발광 소자(EL 소자)와 공통된 구성으로 할 수도 있다. 즉, 발광 소자의 제작 공정에 활성층을 성막하는 공정만 추가하면, 발광 소자와 수광 소자를 동일 기판 위에 형성할 수 있다. 또한 수광 소자와 발광 소자는 화소 전극과 공통 전극을 각각 동일한 재료 및 동일한 공정으로 형성할 수 있다. 또한 수광 소자에 전기적으로 접속되는 회로와, 발광 소자에 전기적으로 접속되는 회로를 동일한 재료 및 동일한 공정으로 제작함으로써, 표시 장치의 제작 공정을 간략화할 수 있다. 이와 같이, 복잡한 공정을 가지지 않아도 수광 소자를 내장하며 편리성이 높은 표시 장치를 제작할 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다. 또한 본 명세서에서, 하나의 실시형태에 복수의 구성예가 나타내어진 경우에는, 구성예를 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 대하여 도 15를 사용하여 설명한다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 수광 소자를 가지는 제 1 화소 회로와, 발광 소자를 가지는 제 2 화소 회로를 가진다. 제 1 화소 회로와 제 2 화소 회로는 각각 매트릭스상으로 배치된다.
도 15의 (A)는 수광 소자를 가지는 제 1 화소 회로의 일례를 도시한 것이고, 도 15의 (B)는 발광 소자를 가지는 제 2 화소 회로의 일례를 도시한 것이다.
도 15의 (A)에 나타낸 화소 회로(PIX1)는 수광 소자(PD), 트랜지스터(M1), 트랜지스터(M2), 트랜지스터(M3), 트랜지스터(M4), 및 용량 소자(C1)를 가진다. 여기서는, 수광 소자(PD)로서 포토다이오드를 사용한 예를 나타내었다.
수광 소자(PD)는 캐소드가 배선(V1)과 전기적으로 접속되고, 애노드가 트랜지스터(M1)의 소스 및 드레인 중 한쪽과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M1)는 게이트가 배선(TX)과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 용량 소자(C1)의 한쪽 전극, 트랜지스터(M2)의 소스 및 드레인 중 한쪽, 및 트랜지스터(M3)의 게이트와 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M2)는 게이트가 배선(RES)과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 배선(V2)과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M3)는 소스 및 드레인 중 한쪽이 배선(V3)과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 트랜지스터(M4)의 소스 및 드레인 중 한쪽과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M4)는 게이트가 배선(SE)과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 배선(OUT1)과 전기적으로 접속된다.
배선(V1), 배선(V2), 및 배선(V3)에는 각각 정전위가 공급된다. 수광 소자(PD)를 역바이어스로 구동시키는 경우에는, 배선(V2)에 배선(V1)의 전위보다 낮은 전위를 공급한다. 트랜지스터(M2)는 배선(RES)에 공급되는 신호에 의하여 제어되고, 트랜지스터(M3)의 게이트에 접속되는 노드의 전위를, 배선(V2)에 공급되는 전위로 리셋하는 기능을 가진다. 트랜지스터(M1)는 배선(TX)에 공급되는 신호에 의하여 제어되고, 수광 소자(PD)에 흐르는 전류에 따라 상기 노드의 전위가 변화하는 타이밍을 제어하는 기능을 가진다. 트랜지스터(M3)는 상기 노드의 전위에 따른 출력을 수행하는 증폭 트랜지스터로서 기능한다. 트랜지스터(M4)는 배선(SE)에 공급되는 신호에 의하여 제어되고, 상기 노드의 전위에 따른 출력을 배선(OUT1)에 접속되는 외부 회로로 판독하기 위한 선택 트랜지스터로서 기능한다.
도 15의 (B)에 나타낸 화소 회로(PIX2)는 발광 소자(EL), 트랜지스터(M5), 트랜지스터(M6), 트랜지스터(M7), 및 용량 소자(C2)를 가진다. 여기서는, 발광 소자(EL)로서 발광 다이오드를 사용한 예를 나타내었다. 특히, 발광 소자(EL)로서 유기 EL 소자를 사용하는 것이 바람직하다.
트랜지스터(M5)는 게이트가 배선(VG)과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 한쪽이 배선(VS)과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 용량 소자(C2)의 한쪽 전극, 및 트랜지스터(M6)의 게이트와 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M6)의 소스 및 드레인 중 한쪽은 배선(V4)과 전기적으로 접속되고, 다른 쪽은 발광 소자(EL)의 애노드 및 트랜지스터(M7)의 소스 및 드레인 중 한쪽과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M7)는 게이트가 배선(MS)과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 배선(OUT2)과 전기적으로 접속된다. 발광 소자(EL)의 캐소드는 배선(V5)과 전기적으로 접속된다.
배선(V4) 및 배선(V5)에는 각각 정전위가 공급된다. 발광 소자(EL)의 애노드 측을 고전위로, 캐소드 측을 애노드 측보다 저전위로 할 수 있다. 트랜지스터(M5)는 배선(VG)에 공급되는 신호에 의하여 제어되고, 화소 회로(PIX2)의 선택 상태를 제어하기 위한 선택 트랜지스터로서 기능한다. 또한 트랜지스터(M6)는 게이트에 공급되는 전위에 따라 발광 소자(EL)에 흐르는 전류를 제어하는 구동 트랜지스터로서 기능한다. 트랜지스터(M5)가 도통 상태일 때, 배선(VS)에 공급되는 전위가 트랜지스터(M6)의 게이트에 공급되고, 그 전위에 따라 발광 소자(EL)의 발광 휘도를 제어할 수 있다. 트랜지스터(M7)는 배선(MS)에 공급되는 신호에 의하여 제어되고, 트랜지스터(M6)와 발광 소자(EL) 사이의 전위를, 배선(OUT2)을 통하여 외부에 출력하는 기능을 가진다.
수광 소자(PD)의 캐소드가 전기적으로 접속되는 배선(V1)과 발광 소자(EL)의 캐소드가 전기적으로 접속되는 배선(V5)은 동일한 층 및 동일한 전위로 할 수 있다.
또한 본 실시형태의 표시 장치에서는 발광 소자를 펄스상으로 발광시킴으로써 화상을 표시하여도 좋다. 발광 소자의 구동 시간을 단축함으로써 표시 장치의 소비 전력의 저감 및 발열의 억제를 도모할 수 있다. 특히 유기 EL 소자는 주파수 특성이 우수하기 때문에 적합하다. 주파수는 예를 들어 1kHz 이상 100MHz 이하로 할 수 있다.
여기서, 화소 회로(PIX1)가 가지는 트랜지스터(M1), 트랜지스터(M2), 트랜지스터(M3), 및 트랜지스터(M4), 그리고 화소 회로(PIX2)가 가지는 트랜지스터(M5), 트랜지스터(M6), 및 트랜지스터(M7)에는 채널이 형성되는 반도체층에 금속 산화물(산화물 반도체)을 사용한 트랜지스터를 각각 적용하는 것이 바람직하다.
실리콘보다 밴드 갭이 넓고, 또한 캐리어 밀도가 작은 금속 산화물을 사용한 트랜지스터는 매우 작은 오프 전류를 실현할 수 있다. 그러므로 오프 전류가 작기 때문에, 트랜지스터에 직렬로 접속된 용량 소자에 축적된 전하가 장기간 유지될 수 있다. 그러므로 특히 용량 소자(C1) 또는 용량 소자(C2)에 직렬로 접속되는 트랜지스터(M1), 트랜지스터(M2), 및 트랜지스터(M5)에는 산화물 반도체가 적용된 트랜지스터를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 이들 외의 트랜지스터도 마찬가지로 산화물 반도체를 적용한 트랜지스터를 사용함으로써, 제작 비용을 저감할 수 있다.
또한 트랜지스터(M1) 내지 트랜지스터(M7)로서 채널이 형성되는 반도체에 실리콘을 적용한 트랜지스터를 사용할 수도 있다. 특히 단결정 실리콘이나 다결정 실리콘 등의 결정성이 높은 실리콘을 사용함으로써, 높은 전계 효과 이동도를 실현할 수 있고, 더 고속으로 동작할 수 있어 바람직하다.
또한 트랜지스터(M1) 내지 트랜지스터(M7) 중, 하나 이상에 산화물 반도체를 적용한 트랜지스터를 사용하고, 이 외에 실리콘을 적용한 트랜지스터를 사용하는 구성으로 하여도 좋다.
또한 도 15의 (A), (B)에서 트랜지스터를 n채널형 트랜지스터로서 표기하였지만, p채널형 트랜지스터를 사용할 수도 있다.
화소 회로(PIX1)가 가지는 트랜지스터와 화소 회로(PIX2)가 가지는 트랜지스터는 동일 기판 위에 나란히 형성되는 것이 바람직하다. 특히, 화소 회로(PIX1)가 가지는 트랜지스터와 화소 회로(PIX2)가 가지는 트랜지스터를 하나의 영역 내에 혼재시켜 주기적으로 배열하는 구성으로 하는 것이 바람직하다.
또한 수광 소자(PD) 또는 발광 소자(EL)와 중첩되는 위치에 트랜지스터 및 용량 소자 중 한쪽 또는 양쪽을 가지는 층을 하나 또는 복수로 제공하는 것이 바람직하다. 이에 의하여 각 화소 회로의 실효적인 점유 면적을 작게 할 수 있고, 고정세한 표시부를 실현할 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 구동 방법에 대하여 도 16 및 도 17을 참조하여 설명한다.
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태에 따른 표시 장치를 터치 패널로서 기능시키는 경우에 대하여 설명한다.
지문의 촬상에는 높은 해상도가 요구되기 때문에, 수광 소자를 사용하여 취득된 촬상 데이터는 모든 화소에 대하여 하나씩(1화소씩) 개별로 판독되는 것이 바람직하다. 한편, 터치 패널로서 기능시키는 경우에는 지문 인증에 비하여 높은 해상도가 요구되지 않지만, 판독 동작을 고속으로 수행하는 것이 요구된다.
예를 들어, 복수의 화소에서 터치 검출을 일괄로 수행함으로써, 구동 주파수를 높일 수 있다. 예를 들어, 동시에 판독하는 화소를 4화소(2×2화소), 9화소(3×3화소), 또는 16화소(4×4화소) 등 적절히 결정할 수 있다.
도 16의 (A)에 복수의 화소에 포함되는 수광 소자(PD)의 촬상 데이터를 한꺼번에 판독하는 예를 나타내었다.
하나의 화소(300)는 수광 소자(PD), 적색 광을 나타내는 부화소(R), 녹색 광을 나타내는 부화소(G), 및 청색 광을 나타내는 부화소(B)를 가진다. 도 16의 (A)에서는, 유닛(310)이, 화소(300)를 9개(3×3화소) 가지는 예를 나타내었지만, 유닛(310)이 가지는 화소의 개수를 특별히 한정되지 않는다. 같은 유닛(310)에 포함되는 화소(300)는 동시에 촬상 데이터가 판독된다. 예를 들어, 먼저 유닛(310a)의 촬상 데이터가 판독되고, 다음으로 유닛(310b)의 촬상 데이터가 판독된다. 이에 의하여, 1화소씩 개별로 촬상 데이터를 판독하는 경우와 비교하여 판독 횟수를 삭감할 수 있고, 구동 주파수를 높일 수 있다. 또한, 유닛(310a)의 촬상 데이터는 복수의 화소(300)(여기서는 9개의 화소(300))의 촬상 데이터를 더한 데이터이므로, 1화소씩 촬상하는 경우와 비교하여 감도를 높일 수 있다.
또는, 일부의 화소만을 사용하여 터치 검출을 수행하여도 좋다. 예를 들어, 터치 검출에 사용하는 화소를 4화소(2×2화소)당 1화소, 100화소(10×10화소)당 1화소, 또는 900화소(30×30화소)당 1화소 등 적절히 결정할 수 있다.
도 16의 (B)에 일부의 화소만을 사용하여 터치 검출을 수행하는 예를 나타내었다.
하나의 화소(300)는 수광 소자(PD), 적색 광을 나타내는 부화소(R), 녹색 광을 나타내는 부화소(G), 및 청색 광을 나타내는 부화소(B)를 가진다. 판독 대상이 되는 대상 화소(320)는 일점쇄선으로 둘러싼 화소(300)뿐이다. 도 16의 (B)에서는 터치 검출에 사용하는 대상 화소(320)가 9화소(3×3화소)당 1화소인 예를 나타내었지만, 대상 화소(320)의 개수는 특별히 한정되지 않는다. 먼저 대상 화소(320a)의 촬상 데이터가 판독되고, 다음으로 대상 화소(320b)의 촬상 데이터가 판독된다. 대상 화소(320a)와 대상 화소(320b) 사이에 있는 화소(300)로부터는 촬상 데이터가 판독되지 않는다. 이에 의하여, 1화소씩 모든 화소의 촬상 데이터를 판독하는 경우와 비교하여 판독 횟수를 삭감할 수 있고, 구동 주파수를 높일 수 있다.
또한, 복수의 화소(300)를 교대로 대상 화소(320)로서 사용하여도 좋다. 예를 들어, 9화소당 1화소를 대상 화소(320)로서 사용하는 경우, 대상 화소(320)가 1행 또는 1열마다 시프트되면서 3화소를 교대로 대상 화소(320)로서 사용하여도 좋다. 또한, 9화소 모두를 교대로 대상 화소(320)로서 사용하여도 좋다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는, 수광 소자의 동작 모드를 2종류 이상 가지고, 이들 동작 모드는 서로 전환할 수 있는 것이 바람직하다. 예를 들어, 모든 화소에 대하여 1화소씩 개별로 판독하는 모드와, 복수의 화소를 한꺼번에 판독하는 모드를 전환 할 수 있는 것이 바람직하다. 또는, 모든 화소에 대하여 판독하는 모드와, 일부의 화소에 대해서만 판독하는 모드를 전환할 수 있는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 지문 촬상 시에는 높은 해상도로 촬상을 수행하고, 화상 표시 시에는 높은 구동 주파수로 터치 검출을 수행할 수 있다.
또한, 터치 검출을 수행할 때는, 노이즈가 되는 주위의 광의 영향을 제거하는 것이 바람직하다.
예를 들어, 일부의 화소에서 주기적으로 발광 소자의 점등과 소등을 반복하고, 점등 시와 소등(비점등) 시의 수광 소자의 검출 강도의 차분을 취득함으로써, 주위의 광의 영향을 제거할 수 있다. 또한, 점등과 소등을 반복하는 화소는 표시 장치에서 표시하는 영상에 영향을 미치지 않는 범위에서 복수로 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 홀수 프레임과 짝수 프레임에서 점등되어 있는 화소와 소등되어 있는 화소가 서로 바뀌는 등, 1프레임마다 발광 소자의 점등과 소등을 반복하는 것이 바람직하다. 또한, 점등 시의 발광 색은 특별히 한정되지 않는다.
도 17의 (A)에서는 화소(330a), 화소(330d)가 소등되고, 또한 화소(330b), 화소(330c)가 점등되어 있고, 도 17의 (B)에서는 화소(330a), 화소(330d)가 점등되고, 또한 화소(330b), 화소(330c)가 소등되어 있다.
화소(330b)는 주위의 광을 검출하기 때문에 수광 소자의 검출 강도는 광원의 점등 시와 소등 시에서 변화되지 않는다. 한편, 화소(330d)는, 손가락(340)으로부터의 반사광을 검출하기 때문에 수광 소자의 검출 강도가 발광 소자의 점등 시와 소등 시에서 변화된다. 이 점등 시와 소등 시의 검출 강도의 차분을 이용하여, 주위의 광의 영향을 제거할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시형태의 표시 장치는 유닛마다 촬상을 수행하는 모드 및 수광 소자마다 촬상을 수행하는 모드 중 어느 모드로도 구동할 수 있다. 예를 들어, 고속 동작이 요구될 때에는 유닛마다 촬상을 수행하는 모드를 사용할 수 있다. 또한, 고해상도의 촬상이 요구될 때에는 1화소씩(수광 소자 하나씩) 촬상을 수행하는 모드를 사용할 수 있다. 용도에 따라 구동 모드를 바꿈으로써 표시 장치의 기능성을 높일 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 전자 기기에 대하여 도 18 내지 도 20을 사용하여 설명한다.
본 실시형태의 전자 기기는 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 가진다. 예를 들어, 전자 기기의 표시부에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다. 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 광을 검출하는 기능을 가지기 때문에, 표시부에서 생체 인증을 수행하거나, 또는 접촉 또는 근접을 검출할 수 있다. 이로써, 전자 기기의 기능성이나 편리성 등을 높일 수 있다.
전자 기기로서는, 예를 들어 텔레비전 장치, 데스크톱형 또는 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 컴퓨터용 등의 모니터, 디지털 사이니지, 파칭코기 등의 대형 게임기 등 비교적 큰 화면을 가지는 전자 기기 외에, 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라, 디지털 액자, 휴대 전화기, 휴대용 게임기, 휴대 정보 단말기, 음향 재생 장치 등을 들 수 있다.
본 실시형태의 전자 기기는 센서(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 광, 액체, 자기, 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도(硬度), 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새, 또는 적외선을 측정하는 기능을 포함하는 것)를 가져도 좋다.
본 실시형태의 전자 기기는 다양한 기능을 가질 수 있다. 예를 들어, 다양한 정보(정지 화상, 동영상, 텍스트 화상 등)를 표시부에 표시하는 기능, 터치 패널 기능, 달력, 날짜, 또는 시각 등을 표시하는 기능, 다양한 소프트웨어(프로그램)를 실행하는 기능, 무선 통신 기능, 기록 매체에 기록되는 프로그램 또는 데이터를 판독하는 기능 등을 가질 수 있다.
도 18의 (A)에 도시된 전자 기기(6500)는 스마트폰으로서 사용할 수 있는 휴대 정보 단말기이다.
전자 기기(6500)는 하우징(6501), 표시부(6502), 전원 버튼(6503), 버튼(6504), 스피커(6505), 마이크로폰(6506), 카메라(6507), 및 광원(6508) 등을 가진다. 표시부(6502)는 터치 패널 기능을 가진다.
표시부(6502)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 18의 (B)는 하우징(6501)의 마이크로폰(6506) 측의 단부를 포함한 단면 개략도이다.
하우징(6501)의 표시면 측에는 투광성을 가지는 보호 부재(6510)가 제공되고, 하우징(6501)과 보호 부재(6510)로 둘러싸인 공간 내에 표시 패널(6511), 광학 부재(6512), 터치 센서 패널(6513), 프린트 기판(6517), 배터리(6518) 등이 배치된다.
보호 부재(6510)에는 표시 패널(6511), 광학 부재(6512), 및 터치 센서 패널(6513)이 접착층(미도시)에 의하여 고정되어 있다.
표시부(6502)보다 외측의 영역에서 표시 패널(6511)의 일부가 접히고, 이 접힌 부분에 FPC(6515)가 접속된다. FPC(6515)에는 IC(6516)가 실장되어 있다. FPC(6515)는 프린트 기판(6517)에 제공된 단자에 접속된다.
표시 패널(6511)에는 본 발명의 일 형태의 플렉시블 디스플레이를 적용할 수 있다. 그러므로 매우 가벼운 전자 기기를 실현할 수 있다. 또한 표시 패널(6511)이 매우 얇기 때문에 전자 기기의 두께를 얇게 하면서 대용량 배터리(6518)를 탑재할 수도 있다. 또한 표시 패널(6511)의 일부를 접어 화소부의 이면 측에 FPC(6515)와의 접속부를 배치함으로써 슬림 베젤의 전자 기기를 실현할 수 있다.
도 19의 (A)에 텔레비전 장치의 일례를 나타내었다. 텔레비전 장치(7100)는 하우징(7101)에 표시부(7000)가 포함된다. 여기서는 스탠드(7103)에 의하여 하우징(7101)을 지지한 구성을 나타내었다.
표시부(7000)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 19의 (A)에 도시된 텔레비전 장치(7100)의 조작은 하우징(7101)이 가지는 조작 스위치나, 별체의 리모트 컨트롤러(7111)로 수행할 수 있다. 또는 표시부(7000)에 터치 센서를 가져도 좋고, 손가락 등으로 표시부(7000)를 터치함으로써 텔레비전 장치(7100)를 조작하여도 좋다. 리모트 컨트롤러(7111)는 상기 리모트 컨트롤러(7111)로부터 출력되는 정보를 표시하는 표시부를 가져도 좋다. 리모트 컨트롤러(7111)의 조작 키 또는 터치 패널에 의하여 채널 및 음량을 조작할 수 있고, 표시부(7000)에 표시되는 영상을 조작할 수 있다.
또한 텔레비전 장치(7100)는 수신기 및 모뎀 등을 가지는 구성으로 한다. 수신기에 의하여 일반적인 텔레비전 방송을 수신할 수 있다. 또한 모뎀을 통하여 유선 또는 무선에 의하여 통신 네트워크에 접속함으로써, 한 방향(송신자로부터 수신자) 또는 쌍방향(송신자와 수신자 사이, 또는 수신자들 사이 등)의 정보 통신을 수행할 수도 있다.
도 19의 (B)에 노트북형 퍼스널 컴퓨터의 일례를 나타내었다. 노트북형 퍼스널 컴퓨터(7200)는 하우징(7211), 키보드(7212), 포인팅 디바이스(7213), 외부 접속 포트(7214) 등을 가진다. 하우징(7211)에 표시부(7000)가 제공된다.
표시부(7000)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 19의 (C), (D)에 디지털 사이니지의 일례를 나타내었다.
도 19의 (C)에 도시된 디지털 사이니지(7300)는 하우징(7301), 표시부(7000), 및 스피커(7303) 등을 가진다. 또한 LED 램프, 조작 키(전원 스위치 또는 조작 스위치를 포함함), 접속 단자, 각종 센서, 마이크로폰 등을 가질 수 있다.
도 19의 (D)는 원기둥 형상의 기둥(7401)에 제공된 디지털 사이니지(7400)이다. 디지털 사이니지(7400)는 기둥(7401)의 곡면을 따라 제공된 표시부(7000)를 가진다.
도 19의 (C), (D)에서, 표시부(7000)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.
표시부(7000)가 넓을수록 한번에 제공할 수 있는 정보량을 늘릴 수 있다. 또한 표시부(7000)가 넓을수록 사람의 눈에 띄기 쉽고, 예를 들어, 광고의 선전(宣傳) 효과를 높일 수 있다.
표시부(7000)에 터치 패널을 적용함으로써, 표시부(7000)에 화상 또는 동영상을 표시할 뿐만 아니라, 사용자가 직관적으로 조작할 수 있어 바람직하다. 또한 노선 정보 또는 교통 정보 등의 정보를 제공하기 위한 용도로 사용하는 경우에는, 직관적인 조작에 의하여 사용성을 높일 수 있다.
또한, 도 19의 (C), (D)에 도시된 바와 같이, 디지털 사이니지(7300) 또는 디지털 사이니지(7400)는 사용자가 소유하는 스마트폰 등의 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)와 무선 통신에 의하여 연계할 수 있는 것이 바람직하다. 예를 들어, 표시부(7000)에 표시되는 광고의 정보를, 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)의 화면에 표시시킬 수 있다. 또한 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)를 조작함으로써, 표시부(7000)의 표시를 전환할 수 있다.
또한 디지털 사이니지(7300) 또는 디지털 사이니지(7400)에 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)의 화면을 조작 수단(컨트롤러)으로 한 게임을 실행시킬 수도 있다. 이에 의하여, 불특정 다수의 사용자가 동시에 게임에 참여하고 즐길 수 있다.
도 20의 (A) 내지 (F)에 도시된 전자 기기는 하우징(9000), 표시부(9001), 스피커(9003), 조작 키(9005)(전원 스위치 또는 조작 스위치를 포함함), 접속 단자(9006), 센서(9007)(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 광, 액체, 자기, 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도, 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새, 또는 적외선을 측정하는 기능을 포함하는 것), 마이크로폰(9008) 등을 가진다.
도 20의 (A) 내지 (F)에 도시된 전자 기기는 다양한 기능을 가진다. 예를 들어, 다양한 정보(정지 화상, 동영상, 텍스트 화상 등)를 표시부에 표시하는 기능, 터치 패널 기능, 달력, 날짜, 또는 시각 등을 표시하는 기능, 다양한 소프트웨어(프로그램)에 의하여 처리를 제어하는 기능, 무선 통신 기능, 기록 매체에 기록되는 프로그램 또는 데이터를 판독하여 처리하는 기능 등을 가질 수 있다. 또한 전자 기기의 기능은 이들에 한정되지 않고, 다양한 기능을 가질 수 있다. 전자 기기는 복수의 표시부를 가져도 좋다. 또한, 전자 기기에 카메라 등을 제공하여 정지 화상, 동영상을 촬영하고, 기록 매체(외부 또는 카메라에 내장)에 저장하는 기능, 촬영한 화상을 표시부에 표시하는 기능 등을 가져도 좋다.
도 20의 (A) 내지 (F)에 도시된 전자 기기의 자세한 사항에 대하여 이하에 설명한다.
도 20의 (A)는 휴대 정보 단말기(9101)를 도시한 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9101)는 예를 들어 스마트폰으로서 사용할 수 있다. 또한 휴대 정보 단말기(9101)에는 스피커(9003), 접속 단자(9006), 센서(9007) 등을 제공하여도 좋다. 또한 휴대 정보 단말기(9101)는 문자나 화상 정보를 그 복수의 면에 표시할 수 있다. 도 20의 (A)는 3개의 아이콘(9050)을 표시한 예를 도시한 것이다. 또한 파선의 직사각형으로 나타낸 정보(9051)를 표시부(9001)의 다른 면에 표시할 수도 있다. 정보(9051)의 예로서는 전자 메일, SNS, 전화 등의 착신의 알림, 전자 메일이나 SNS 등의 제목, 송신자명, 일시, 시각, 배터리의 잔량, 안테나 수신의 강도 등이 있다. 또는 정보(9051)가 표시되는 위치에는 아이콘(9050) 등을 표시하여도 좋다.
도 20의 (B)는 휴대 정보 단말기(9102)를 도시한 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9102)는 표시부(9001)의 3면 이상에 정보를 표시하는 기능을 가진다. 여기서는 정보(9052), 정보(9053), 정보(9054)가 각각 상이한 면에 표시되어 있는 예를 나타내었다. 예를 들어, 사용자는 옷의 가슴 포켓에 휴대 정보 단말기(9102)를 수납한 상태에서, 휴대 정보 단말기(9102) 위쪽에서 볼 수 있는 위치에 표시된 정보(9053)를 확인할 수 있다. 사용자는 휴대 정보 단말기(9102)를 포켓으로부터 꺼내지 않고 표시를 확인하고, 예를 들어 전화를 받을지 여부를 판단할 수 있다.
도 20의 (C)는 손목시계형의 휴대 정보 단말기(9200)를 도시한 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9200)는 예를 들어 스마트 워치로서 사용할 수 있다. 또한 표시부(9001)는 그 표시면이 만곡되어 제공되고, 만곡된 표시면을 따라 표시를 할 수 있다. 또한 휴대 정보 단말기(9200)는, 예를 들어 무선 통신 가능한 헤드세트와 상호 통신함으로써 핸즈프리로 통화할 수도 있다. 또한 휴대 정보 단말기(9200)는 접속 단자(9006)에 의하여 다른 정보 단말기와 상호로 데이터를 주고 받고 하거나 충전할 수도 있다. 또한 충전 동작은 무선 급전에 의하여 수행하여도 좋다.
도 20의 (D) 내지 (F)는 접을 수 있는 휴대 정보 단말기(9201)를 도시한 사시도이다. 또한 도 20의 (D)는 휴대 정보 단말기(9201)를 펼친 상태의 사시도이고, 도 20의 (F)는 접은 상태의 사시도이고, 도 20의 (E)는 도 20의 (D) 및 (F) 중 한쪽으로부터 다른 쪽으로 변화되는 도중의 상태의 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9201)는 접은 상태에서는 가반성이 우수하고, 펼친 상태에서는 이음매가 없고 넓은 표시 영역에 의하여 표시의 일람성(一覽性)이 우수하다. 휴대 정보 단말기(9201)가 가지는 표시부(9001)는 힌지(9055)에 의하여 연결된 3개의 하우징(9000)으로 지지된다. 예를 들어, 표시부(9001)는 곡률 반경 0.1mm 이상 150mm 이하로 구부릴 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시예 1)
본 실시예에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 사용할 수 있는 수발광 소자를 제작하고, 평가한 결과에 대하여 설명한다. 또한, 이하에서는 발광 소자와 수광 소자의 양쪽으로서 기능하는 소자를 수발광 소자라고 부른다.
본 실시예에서는, 2개의 수발광 소자(디바이스 1 및 디바이스 2)를 제작하였다. 본 실시예에서 제작한 수발광 소자는 발광 소자(유기 EL 소자)와 구조의 공통화를 도모한 구성이다.
본 실시예에서 사용하는 재료의 화학식을 이하에 나타낸다.
[화학식 1]
Figure pct00001
본 실시예의 수발광 소자의 구체적인 구성에 대하여 표 1에 나타내었다. 디바이스 1에는, 도 7의 (A)에 도시된 적색(R) 광을 발하는 발광 소자(47R)와 수광 소자(46)의 적층 구조를 적용하였다. 디바이스 1은 발광 소자의 정공 수송층을 수광 소자의 활성층으로 치환하여 제작 가능한 적층 구조를 가진다. 또한, 디바이스 2에는 도 7의 (B)에 도시된 적색(R) 광을 발하는 발광 소자(47R)와 수광 소자(46)의 적층 구조를 적용하였다. 디바이스 2는 발광 소자에 수광 소자의 활성층을 추가함으로써 제작 가능한 적층 구조를 가진다.
[표 1]
Figure pct00002
제 1 전극은 은(Ag)과 팔라듐(Pd)과 구리(Cu)의 합금(Ag-Pd-Cu(APC))을 스퍼터링법에 의하여 막 두께 100nm가 되도록 성막하고, 산화 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법에 의하여 막 두께 100nm가 되도록 성막함으로써 형성하였다.
정공 주입층은 3-[4-(9-페난트릴)-페닐]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PCPPn)과, 산화 몰리브데넘을 중량비가 PCPPn:산화 몰리브데넘=2:1이 되도록 공증착함으로써 형성하였다. 정공 주입층의 막 두께는 15nm가 되도록 형성하였다.
활성층은 풀러렌(C70)과 테트라페닐다이벤조페리플란텐(약칭: DBP)을, 중량비가 C70:DBP=9:1이 되도록 공증착함으로써 형성하였다. 활성층의 막 두께는 60nm가 되도록 형성하였다.
정공 수송층은 디바이스 1에는 제공하지 않고, 디바이스 2에는 제공하였다. 정공 수송층은 N-(1,1'-바이페닐-4-일)-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-아민(약칭: PCBBiF)을 사용하여 막 두께 70nm가 되도록 증착하여 형성하였다.
발광층은 2-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-II), PCBBiF, 및 비스{4,6-다이메틸-2-[3-(3,5-다이메틸페닐)-5-페닐-2-피라진일
Figure pct00003
]페닐
Figure pct00004
}(2,6-다이메틸-3,5-헵탄다이오네이토
Figure pct00005
)이리듐(III)(약칭: [Ir(dmdppr-P)2(dibm)])을 사용하여, 증량비가 0.8:0.2:0.06(=2mDBTBPDBq-II:PCBBiF:[Ir(dmdppr-P)2(dibm)]), 막 두께 70nm가 되도록 공증착하여 형성하였다.
전자 수송층은 2mDBTBPDBq-II의 막 두께가 10nm, 2,9-비스(나프탈렌-2-일)-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(약칭: NBPhen)의 막 두께가 10nm가 되도록 순차적으로 증착하였다.
전자 주입층은 플루오린화 리튬(LiF)을 사용하고, 막 두께 1nm가 되도록 증착하여 형성하였다.
제 2 전극은 은(Ag)과 마그네슘(Mg)의 체적비를 10:1로 하고, 막 두께 10nm가 되도록 공증착하여 형성한 후, 인듐 주석 산화물(ITO)을 스퍼터링법에 의하여 두께가 40nm가 되도록 형성하였다.
상술한 식으로, 본 실시예의 수발광 소자를 제작하였다.
[발광 소자로서의 특성]
우선, 수발광 소자의 발광 소자로서의 특성(순바이어스 인가 시의 특성)을 평가하였다. 도 21에 수발광 소자의 전압-휘도 특성을 나타내었다. 도 22에 수발광 소자의 휘도-외부 양자 효율 특성을 나타내었다.
디바이스 1 및 디바이스 2 모두에서, 발광 소자로서 정상적으로 동작하는 것이 확인되었다. 특히, 활성층과 발광층 사이에 정공 수송층을 제공한 디바이스 2에서는 높은 외부 양자 효율이 얻어졌다.
[수광 소자로서의 특성]
다음으로, 수발광 소자의 수광 소자로서의 특성(역바이어스 인가 시의 특성)을 평가하였다. 도 23에 수발광 소자의 수광 감도의 파장 의존성을 나타내었다. 측정 조건으로서는, 전압을 -6V로 하고, 광을 10μW/cm2로 조사하였다. 또한, 여기서 인가한 전압은 보통, EL 디바이스에 인가하는 바이어스를 양으로 한 경우의 값이다. 즉, 제 1 전극 측이 고전위이고 제 2 전극 측이 저전위인 경우가 양이다.
디바이스 1 및 디바이스 2 모두에서, 수광 소자로서 정상적으로 동작하는 것이 확인되었다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에서는 발광 소자(유기 EL 소자)와 구조의 공통화를 도모한 구성의 수발광 소자를 제작하고, 발광 소자와 수광 소자의 양쪽으로서 양호한 특성을 얻을 수 있었다.
본 실시예로부터, 디바이스 1 및 디바이스 2는 각각 발광 소자로서 동작할 수 있고, 또한 수광 소자로서 동작할 수 있다는 것을 알 수 있었다. 따라서, 발광 소자(47R)와 수광 소자(46)에 디바이스 1 또는 디바이스 2의 구성을 공통적으로 사용할 수 있다는 것을 알 수 있었다.
C1: 용량 소자, C2: 용량 소자, IR: 발광 소자, M1: 트랜지스터, M2: 트랜지스터, M3: 트랜지스터, M4: 트랜지스터, M5: 트랜지스터, M6: 트랜지스터, M7: 트랜지스터, OUT1: 배선, OUT2: 배선, PD: 수광 소자, PIX1: 화소 회로, PIX2: 화소 회로, V1: 배선, V2: 배선, V3: 배선, V4: 배선, V5: 배선, 10A: 표시 장치, 10B: 표시 장치, 10C: 표시 장치, 10D: 표시 장치, 10E: 표시 장치, 10F: 표시 장치, 21B: 광, 21G: 광, 21R: 광, 22: 광, 23a: 광, 23b: 반사광, 41: 트랜지스터, 42: 트랜지스터, 46: 수광 소자, 47: 발광 소자, 47B: 발광 소자, 47G: 발광 소자, 47R: 발광 소자, 50A: 표시 장치, 50B: 표시 장치, 51: 기판, 52: 손가락, 53: 수광 소자를 가지는 층, 55: 트랜지스터를 가지는 층, 57: 발광 소자를 가지는 층, 59: 기판, 100A: 표시 장치, 100B: 표시 장치, 100C: 표시 장치, 100D: 표시 장치, 110: 수광 소자, 112: 공통층, 114: 공통층, 115: 공통 전극, 142: 접착층, 143: 공간, 148a: 유색층, 149: 렌즈, 151: 기판, 152: 기판, 153: 기판, 154: 기판, 155: 접착층, 162: 표시부, 164: 회로, 165: 배선, 166: 도전층, 172: FPC, 173: IC, 181: 화소 전극, 182: 버퍼층, 183: 활성층, 184: 버퍼층, 190: 발광 소자, 190B: 발광 소자, 190G: 발광 소자, 190R: 발광 소자, 191: 화소 전극, 191B: 화소 전극, 191G: 화소 전극, 192: 버퍼층, 192B: 버퍼층, 192G: 버퍼층, 192R: 버퍼층, 193: 발광층, 193B: 발광층, 193G: 발광층, 193R: 발광층, 193Y: 발광층, 194: 버퍼층, 194B: 버퍼층, 194G: 버퍼층, 194R: 버퍼층, 195: 보호층, 195a: 무기 절연층, 195b: 유기 절연층, 195c: 무기 절연층, 201: 트랜지스터, 204: 접속부, 205: 트랜지스터, 206: 트랜지스터, 207: 트랜지스터, 208: 트랜지스터, 209: 트랜지스터, 210: 트랜지스터, 211: 절연층, 212: 절연층, 213: 절연층, 214: 절연층, 215: 절연층, 216: 격벽, 217: 격벽, 218: 절연층, 221: 도전층, 222a: 도전층, 222b: 도전층, 223: 도전층, 225: 절연층, 228: 영역, 231: 반도체층, 300: 화소, 310: 유닛, 310a: 유닛, 310b: 유닛, 320: 대상 화소, 320a: 대상 화소, 320b: 대상 화소, 330a: 화소, 330b: 화소, 330c: 화소, 330d: 화소, 340: 손가락, 231i: 채널 형성 영역, 231n: 저저항 영역, 242: 접속층, 6500: 전자 기기, 6501: 하우징, 6502: 표시부, 6503: 전원 버튼, 6504: 버튼, 6505: 스피커, 6506: 마이크로폰, 6507: 카메라, 6508: 광원, 6510: 보호 부재, 6511: 표시 패널, 6512: 광학 부재, 6513: 터치 센서 패널, 6515: FPC, 6516: IC, 6517: 프린트 기판, 6518: 배터리, 7000: 표시부, 7100: 텔레비전 장치, 7101: 하우징, 7103: 스탠드, 7111: 리모트 컨트롤러, 7200: 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 7211: 하우징, 7212: 키보드, 7213: 포인팅 디바이스, 7214: 외부 접속 포트, 7300: 디지털 사이니지, 7301: 하우징, 7303: 스피커, 7311: 정보 단말기, 7400: 디지털 사이니지, 7401: 기둥, 7411: 정보 단말기, 9000: 하우징, 9001: 표시부, 9003: 스피커, 9005: 조작 키, 9006: 접속 단자, 9007: 센서, 9008: 마이크로폰, 9050: 아이콘, 9051: 정보, 9052: 정보, 9053: 정보, 9054: 정보, 9055: 힌지, 9101: 휴대 정보 단말기, 9102: 휴대 정보 단말기, 9200: 휴대 정보 단말기, 9201: 휴대 정보 단말기

Claims (18)

  1. 표시 장치로서,
    표시부를 가지고,
    상기 표시부는 수광 소자, 제 1 발광 소자, 및 제 2 발광 소자를 가지고,
    상기 수광 소자는 제 1 화소 전극, 활성층, 및 공통 전극을 가지고,
    상기 제 1 발광 소자는 제 2 화소 전극, 제 1 발광층, 및 상기 공통 전극을 가지고,
    상기 제 2 발광 소자는 제 3 화소 전극, 제 2 발광층, 및 상기 공통 전극을 가지고,
    상기 활성층은 유기 화합물을 가지고,
    상기 활성층은 상기 제 1 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 위치하고,
    상기 제 1 발광층은 상기 제 2 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 위치하고,
    상기 제 2 발광층은 상기 제 3 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 위치하고,
    상기 제 1 발광층은 상기 제 1 화소 전극과 상기 공통 전극 사이 및 상기 제 3 화소 전극과 상기 공통 전극 사이 중 한쪽 또는 양쪽에 더 위치하는, 표시 장치.
  2. 표시 장치로서,
    표시부를 가지고,
    상기 표시부는 수광 소자 및 제 1 발광 소자를 가지고,
    상기 수광 소자는 제 1 화소 전극, 활성층, 제 1 발광층, 및 공통 전극을 가지고,
    상기 제 1 발광 소자는 제 2 화소 전극, 상기 제 1 발광층, 및 상기 공통 전극을 가지고,
    상기 활성층은 유기 화합물을 가지고,
    상기 활성층은 상기 제 1 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 위치하고,
    상기 제 1 발광층은 상기 제 1 화소 전극과 상기 공통 전극 사이 및 상기 제 2 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 위치하는, 표시 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 표시부는 제 2 발광 소자를 더 가지고,
    상기 제 2 발광 소자는 제 3 화소 전극, 상기 제 1 발광층, 제 2 발광층, 및 상기 공통 전극을 가지고,
    상기 제 1 발광층 및 상기 제 2 발광층은 각각 상기 제 3 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 위치하고,
    상기 제 1 발광 소자는 상기 제 1 발광층이 발하는 광을 사출하고,
    상기 제 2 발광 소자는 상기 제 2 발광층이 발하는 광을 사출하는, 표시 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 발광 소자는 상기 활성층을 더 가지고,
    상기 활성층은 상기 제 2 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 위치하는, 표시 장치.
  5. 표시 장치로서,
    표시부를 가지고,
    상기 표시부는 수광 소자, 제 1 발광 소자, 제 2 발광 소자, 제 1 착색층, 및 제 2 착색층을 가지고,
    상기 수광 소자는 제 1 화소 전극, 활성층, 및 공통 전극을 가지고,
    상기 제 1 발광 소자는 제 2 화소 전극, 제 1 발광층, 및 상기 공통 전극을 가지고,
    상기 제 2 발광 소자는 제 3 화소 전극, 상기 제 1 발광층, 및 상기 공통 전극을 가지고,
    상기 활성층은 유기 화합물을 가지고,
    상기 활성층은 상기 제 1 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 위치하고,
    상기 제 1 발광층은 상기 제 2 화소 전극과 상기 공통 전극 사이 및 상기 제 3 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 위치하고,
    상기 제 1 발광 소자가 사출하는 광은 상기 제 1 착색층을 통하여 제 1 색의 광으로서 상기 표시부로부터 추출되고,
    상기 제 2 발광 소자가 사출하는 광은 상기 제 2 착색층을 통하여 제 2 색의 광으로서 상기 표시부로부터 추출되는, 표시 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 발광 소자 및 상기 제 2 발광 소자는 제 2 발광층을 더 가지고,
    상기 제 2 발광층은 상기 제 2 화소 전극과 상기 공통 전극 사이 및 상기 제 3 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 위치하고,
    상기 제 1 발광층 및 상기 제 2 발광층은 서로 다른 파장의 광을 발하는, 표시 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 표시부는 제 3 발광 소자 및 제 3 착색층을 더 가지고,
    상기 제 3 발광 소자는 제 4 화소 전극, 제 3 발광층, 및 상기 공통 전극을 가지고,
    상기 제 3 발광층은 상기 제 2 화소 전극과 상기 공통 전극 사이, 상기 제 3 화소 전극과 상기 공통 전극 사이, 및 상기 제 4 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 위치하고,
    상기 제 3 발광 소자가 사출하는 광은 상기 제 3 착색층을 통하여 제 3 색의 광으로서 상기 표시부로부터 추출되는, 표시 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수광 소자 및 상기 제 1 발광 소자는 공통층을 더 가지고,
    상기 공통층은 상기 제 1 화소 전극과 상기 공통 전극 사이 및 상기 제 2 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 위치하는, 표시 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표시부는 렌즈를 더 가지고,
    상기 렌즈는 상기 수광 소자와 중첩되는 부분을 가지고,
    상기 렌즈를 투과한 광이 상기 수광 소자에 입사하는, 표시 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표시부는 격벽을 더 가지고,
    상기 격벽은 상기 제 1 화소 전극의 단부 및 상기 제 2 화소 전극의 단부를 덮고,
    상기 격벽은 상기 제 1 화소 전극과 상기 제 2 화소 전극을 전기적으로 절연하는 기능을 가지는, 표시 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 격벽은 상기 제 1 발광 소자가 발하는 광의 적어도 일부를 흡수하는 기능을 가지는, 표시 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 표시부는 유색층을 더 가지고,
    상기 유색층은 상기 격벽의 상면 및 측면 중 한쪽 또는 양쪽에 접하는 부분을 가지는, 표시 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 유색층은 컬러 필터 또는 블랙 매트릭스를 가지는, 표시 장치.
  14. 제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표시부는 렌즈를 더 가지고,
    상기 렌즈는 상기 수광 소자와 중첩되는 부분을 가지고,
    상기 렌즈를 투과한 광이 상기 수광 소자에 입사하는, 표시 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 표시부는 차광층을 더 가지고,
    상기 차광층의 단부는 상기 렌즈의 단부와 중첩되고,
    상기 차광층은 상기 격벽과 중첩되는, 표시 장치.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표시부는 가요성을 가지는, 표시 장치.
  17. 표시 모듈로서,
    제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 따른 표시 장치와, 커넥터 또는 집적 회로를 가지는, 표시 모듈.
  18. 전자 기기로서,
    제 17 항에 따른 표시 모듈과,
    안테나, 배터리, 하우징, 카메라, 스피커, 마이크로폰, 및 조작 버튼 중 적어도 하나를 가지는, 전자 기기.
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