KR20210153081A - 표시 장치 및 시스템 - Google Patents

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KR20210153081A
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료 하츠미
타이스케 카마다
유지 이와키
준페이 모모
슌페이 야마자키
šœ페이 야마자키
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

광 검출 기능을 가지는 표시 장치를 제공한다. 지문 인증으로 대표되는 생체 인증 기능을 가지는 표시 장치를 제공한다. 터치 패널 기능과 생체 인증 기능을 겸비하는 표시 장치를 제공한다. 표시 장치는 제 1 기판과, 도광판과, 제 1 발광 소자와, 제 2 발광 소자와, 수광 소자를 가진다. 제 1 기판과 도광판은 대향하여 제공된다. 제 1 발광 소자와 수광 소자는 제 1 기판과 도광판 사이에 제공된다. 제 1 발광 소자는 도광판을 통하여 제 1 광을 사출하는 기능을 가진다. 제 2 발광 소자는 도광판의 측면에 대하여 제 2 광을 사출하는 기능을 가진다. 수광 소자는 제 1 광을 수광하고 전기 신호로 변환하는 기능과, 제 2 광을 수광하고 전기 신호로 변환하는 기능을 가진다. 또한 제 1 광은 가시광을 포함하고, 제 2 광은 적외광을 포함한다.

Description

표시 장치 및 시스템
본 발명의 일 형태는 표시 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 형태는 발광 소자와 수광 소자를 가지는 표시 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 형태는 인증 기능을 가지는 표시 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 형태는 터치 패널에 관한 것이다. 본 발명의 일 형태는 표시 장치를 가지는 시스템에 관한 것이다.
또한 본 발명의 일 형태는 상기 기술분야에 한정되지 않는다. 본 명세서 등에서 개시(開示)하는 본 발명의 일 형태의 기술분야의 일례로서는 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 들 수 있다. 반도체 장치란 반도체 특성을 이용함으로써 기능할 수 있는 장치 전반을 가리킨다.
근년에, 표시 장치는 다양한 용도로의 응용이 기대되고 있다. 예를 들어, 대형 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 개발되고 있다. 일렉트로루미네선스(Electroluminescence, 이하 EL이라고 나타냄) 현상을 이용한 발광 소자(EL 소자라고도 나타냄)는 박형 경량화가 용이하고, 입력 신호에 대하여 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. 또는 지문 인증으로 대표되는 생체 인증 기능을 가지는 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는 터치 패널 기능과 생체 인증 기능을 겸비하는 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는 편리성이 높은 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는 다기능의 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는 신규 구성을 가지는 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다.
또한 본 발명의 일 형태는 사용자의 건강 상태를 취득하는 기능을 가지는 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는 사용자의 건강 관리를 수행할 수 있는 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다.
또한 이들 과제의 기재는 다른 과제의 존재를 방해하는 것은 아니다. 또한 본 발명의 일 형태는 이들 과제 모두를 해결할 필요는 없다. 또한 이들 외의 과제는 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 추출할 수 있다.
본 발명의 일 형태는 제 1 기판과, 도광판과, 제 1 발광 소자와, 제 2 발광 소자와, 수광 소자를 가지는 표시 장치이다. 제 1 기판과 도광판은 대향하여 제공된다. 제 1 발광 소자와 수광 소자는 제 1 기판과 도광판 사이에 제공된다. 제 1 발광 소자는 도광판을 통하여 제 1 광을 사출하는 기능을 가진다. 제 2 발광 소자는 도광판의 측면에 대하여 제 2 광을 사출하는 기능을 가진다. 수광 소자는 제 1 광을 수광하고 전기 신호로 변환하는 기능과, 제 2 광을 수광하고 전기 신호로 변환하는 기능을 가진다. 또한 제 1 광은 가시광을 포함하고, 제 2 광은 적외광을 포함한다.
또한 본 발명의 다른 일 형태는 제 1 기판과, 제 2 기판과, 도광판과, 제 1 발광 소자와, 제 2 발광 소자와, 수광 소자를 가지는 표시 장치이다. 제 1 기판과 도광판은 제 2 기판을 끼워 대향하여 제공된다. 제 1 발광 소자와 수광 소자는 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 제공된다. 제 1 발광 소자는 도광판을 통하여 제 1 광을 사출하는 기능을 가진다. 제 2 발광 소자는 도광판의 측면에 대하여 제 2 광을 사출하는 기능을 가진다. 수광 소자는 제 1 광을 수광하고 전기 신호로 변환하는 기능과, 제 2 광을 수광하고 전기 신호로 변환하는 기능을 가진다. 제 1 광은 가시광을 포함하고, 제 2 광은 적외광을 포함한다. 또한 제 2 기판은 800nm 내지 1000nm의 파장 범위의 광에 대한 굴절률이 도광판보다 낮다.
또한 본 발명의 다른 일 형태는 제 1 기판과, 수지층과, 도광판과, 제 1 발광 소자와, 제 2 발광 소자와, 수광 소자를 가지는 표시 장치이다. 제 1 기판과 도광판은 수지층을 끼워 대향하여 제공된다. 제 1 발광 소자와 수광 소자는 제 1 기판과 수지층 사이에 제공된다. 제 1 발광 소자는 도광판을 통하여 제 1 광을 사출하는 기능을 가진다. 제 2 발광 소자는 도광판의 측면에 대하여 제 2 광을 사출하는 기능을 가진다. 수광 소자는 제 1 광을 수광하고 전기 신호로 변환하는 기능과, 제 2 광을 수광하고 전기 신호로 변환하는 기능을 가진다. 제 1 광은 가시광을 포함하고, 제 2 광은 적외광을 포함한다. 수지층은 도광판과 접촉하여 제공되고, 제 1 기판과 도광판을 접착하는 기능을 가지며, 800nm 내지 1000nm의 파장 범위의 광에 대한 굴절률이 도광판보다 낮다.
또한 상기에서, 가시광을 투과시키는 도전층을 가지는 것이 바람직하다. 이때, 도전층은 도광판과 접촉하여 제공되며, 800nm 내지 1000nm의 파장 범위의 광에 대한 굴절률이 도광판보다 높은 것이 바람직하다. 또한 도전층은 정전 용량 방식의 터치 센서의 전극으로서 기능하는 것이 바람직하다.
또한 상기에서, 제 1 발광 소자는 제 1 화소 전극, 발광층, 및 제 1 전극을 가지는 것이 바람직하다. 또한 수광 소자는 제 2 화소 전극, 활성층, 및 제 2 전극을 가지는 것이 바람직하다. 이때, 발광층과 활성층은 서로 다른 유기 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 또한 제 1 화소 전극과 제 2 화소 전극은 동일한 면 위에 제공되어 있는 것이 바람직하다.
또는 상기에서, 제 1 발광 소자는 제 1 화소 전극, 발광층, 및 공통 전극을 가지는 것이 바람직하다. 또한 수광 소자는 제 2 화소 전극, 활성층, 및 공통 전극을 가지는 것이 바람직하다. 이때, 발광층과 활성층은 서로 다른 유기 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 또한 제 1 화소 전극과 제 2 화소 전극은 동일한 면 위에 제공되고, 공통 전극은 발광층을 개재(介在)하여 제 1 화소 전극과 중첩된 부분과, 활성층을 개재하여 제 2 화소 전극과 중첩된 부분을 가지는 것이 바람직하다.
또는 상기에서, 제 1 발광 소자는 제 1 화소 전극, 공통층, 발광층, 및 공통 전극을 가지는 것이 바람직하다. 또한 수광 소자는 제 2 화소 전극, 공통층, 활성층, 및 공통 전극을 가지는 것이 바람직하다. 이때, 발광층과 활성층은 서로 다른 유기 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 또한 제 1 화소 전극과 제 2 화소 전극은 동일한 면 위에 제공되는 것이 바람직하다. 또한 공통층은 제 1 화소 전극 및 발광층과 중첩된 부분과, 제 2 화소 전극 및 활성층과 중첩된 부분을 가지는 것이 바람직하다. 또한 공통 전극은 공통층 및 발광층을 개재하여 제 1 화소 전극과 중첩된 부분과, 공통층 및 활성층을 개재하여 제 2 화소 전극과 중첩된 부분을 가지는 것이 바람직하다.
또는 상기에서, 제 1 발광 소자는 제 1 화소 전극, 발광층, 및 제 1 전극을 가지는 것이 바람직하다. 또한 수광 소자는 제 2 화소 전극, 활성층, 및 제 2 전극을 가지는 것이 바람직하다. 이때, 제 1 화소 전극과 제 2 화소 전극은 상이한 면 위에 제공되는 것이 바람직하다. 또한 발광층은 유기 화합물을 포함하고, 활성층은 실리콘을 포함하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 일 형태는 상술한 표시 장치 중 어느 것과, 연산부와, 기억부를 가지는 시스템이다. 표시 장치는 사용자의 지문의 정보 또는 정맥의 정보를 포함한 제 1 생체 정보를 취득하는 기능과, 사용자의 산소 포화도의 정보, 혈당치의 정보, 또는 중성 지방 농도의 정보를 포함한 제 2 생체 정보를 취득하는 기능을 가진다. 기억부는 제 1 학습 모델 및 제 2 학습 모델을 저장하는 기능을 가진다. 연산부는 제 1 학습 모델과 제 1 생체 정보에 기초하여 인증을 실행하는 기능과, 제 2 학습 모델과 제 2 생체 정보에 기초하여 이상 검지를 실행하는 기능을 가진다.
본 발명의 일 형태에 따르면, 광 검출 기능을 가지는 표시 장치를 제공할 수 있다. 또는 지문 인증으로 대표되는 생체 인증 기능을 가지는 표시 장치를 제공할 수 있다. 또는 터치 패널 기능과 생체 인증 기능을 겸비하는 표시 장치를 제공할 수 있다. 또는 편리성이 높은 표시 장치를 제공할 수 있다. 또는 다기능의 표시 장치를 제공할 수 있다. 또는 신규 구성을 가지는 표시 장치를 제공할 수 있다.
또한 본 발명의 일 형태에 따르면, 사용자의 건강 상태를 취득하는 기능을 가지는 표시 장치를 제공할 수 있다. 또는 사용자의 건강 관리를 수행할 수 있는 표시 장치를 제공할 수 있다.
또한 이들 효과의 기재는 다른 효과의 존재를 방해하는 것은 아니다. 또한 본 발명의 일 형태는 이들 효과 모두를 반드시 가질 필요는 없다. 또한 이들 외의 효과는 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 추출할 수 있다.
도 1의 (A), (B), (D), (F) 내지 (H)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다. 도 1의 (C) 및 (E)는 화상의 예를 나타낸 도면이다.
도 2의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 3의 (A) 내지 (D)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 4의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 5의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 6의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 7의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 8은 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 9는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 10의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 11의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 12는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 13은 전자 기기의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 14의 (A) 및 (B)는 전자 기기의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 15의 (A) 및 (B)는 전자 기기의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 16의 (A) 및 (B)는 전자 기기의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 17은 시스템의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 18은 시스템의 동작 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 19의 (A) 및 (B)는 화소 회로의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 20의 (A) 및 (B)는 전자 기기의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 21의 (A) 내지 (D)는 전자 기기의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 22의 (A) 내지 (F)는 전자 기기의 구성예를 나타낸 도면이다.
아래에서 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 다만 실시형태는 많은 상이한 형태로 실시할 수 있고, 취지 및 그 범위에서 벗어남이 없이 그 형태 및 자세한 사항을 다양하게 변경할 수 있다는 것은 통상의 기술자라면 용이하게 이해할 수 있다. 따라서 본 발명은 아래의 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다.
또한 아래에서 설명하는 발명의 구성에서, 동일한 부분 또는 같은 기능을 가지는 부분에는 동일한 부호를 상이한 도면 간에서 공통적으로 사용하고, 이에 대한 반복적인 설명은 생략한다. 또한 같은 기능을 가지는 부분을 가리키는 경우에는, 해치 패턴을 동일하게 하고, 특별히 부호를 붙이지 않는 경우가 있다.
또한 본 명세서에서 설명하는 각 도면에서 각 구성요소의 크기, 층의 두께, 또는 영역은 명료화를 위하여 과장되어 있는 경우가 있다. 따라서, 반드시 그 스케일에 한정되는 것은 아니다.
또한 본 명세서 등에서의 '제 1', '제 2' 등의 서수사는, 구성 요소의 혼동을 피하기 위하여 붙이는 것이며, 수적으로 한정하는 것이 아니다.
본 명세서 등에서 표시 장치의 일 형태인 표시 패널은 표시면에 화상 등을 표시(출력)하는 기능을 가지는 것이다. 따라서 표시 패널은 출력 장치의 일 형태이다.
또한 본 명세서 등에서는, 표시 패널의 기판에 예를 들어 FPC(Flexible Printed Circuit) 또는 TCP(Tape Carrier Package) 등의 커넥터가 장착된 것, 또는 기판에 COG(Chip On Glass) 방식 등에 의하여 IC가 실장된 것을 표시 패널 모듈, 표시 모듈, 또는 단순히 표시 패널 등이라고 부르는 경우가 있다.
또한 본 명세서 등에서, 표시 장치의 일 형태인 터치 패널은 표시면에 화상 등을 표시하는 기능과, 표시면에 손가락이나 스타일러스 등의 피검출체가 접촉하거나, 가압하거나, 또는 근접하는 것 등을 검출하는 터치 센서 기능을 가진다. 따라서 터치 패널은 입출력 장치의 일 형태이다.
터치 패널은 예를 들어 터치 센서를 가지는 표시 패널(또는 표시 장치), 터치 센서 기능을 가지는 표시 패널(또는 표시 장치)이라고도 부를 수 있다. 터치 패널은 표시 패널과 터치 센서 패널을 가지는 구성으로 할 수도 있다. 또는 표시 패널의 내부 또는 표면에 터치 센서 기능을 가지는 구성으로 할 수도 있다.
또한 본 명세서 등에서는, 터치 패널의 기판에 커넥터나 IC가 실장된 것을 터치 패널 모듈, 표시 모듈, 또는 단순히 터치 패널 등이라고 부르는 경우가 있다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 구성예에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 가시광을 나타내는 표시 소자와, 적외광을 수광하는 수광 소자(수광 디바이스)를 가진다. 상기 표시 소자는 발광 소자(제 1 발광 소자(발광 디바이스)라고도 함)인 것이 바람직하다. 또한 수광 소자는 광전 변환 소자인 것이 바람직하다.
또한 표시 장치는 기판(제 1 기판이라고도 함)과 도광판을 가진다. 표시 소자 및 수광 소자는 제 1 기판과 도광판 사이에 배치된다. 또한 표시 장치는 도광판의 측면에 대하여 적외광을 발하는 발광 소자(제 2 발광 소자라고도 함)를 가진다.
표시 소자로부터 발해진 가시광은 도광판을 통하여 외부로 사출된다. 표시 장치가 매트릭스상으로 배열된 복수의 상기 표시 소자를 가짐으로써 화상을 표시할 수 있다.
도광판의 측면으로부터 입사한 적외광은 도광판 내에서 전반사를 반복하면서 확산된다. 여기서, 도광판의 표면(제 1 기판과는 반대 측의 면)에 물체가 접촉하면, 도광판과 물체의 계면에서 적외광이 산란되고, 그 산란광의 일부가 수광 소자에 입사한다. 수광 소자는 적외광을 수광하면 그 강도에 따른 전기 신호로 변환하고 출력할 수 있다. 표시 장치가 매트릭스상으로 배열된 복수의 수광 소자를 가짐으로써 도광판과 접촉한 물체의 위치 정보, 형상 등을 검출할 수 있다. 즉 표시 장치는 이미지 센서 패널, 터치 센서 패널 등으로서 기능할 수 있다.
또한 도광판 내에서 확산되는 광으로서 사용자에게 보이지 않는 적외광을 사용함으로써, 표시 화상의 시인성을 저하시키지 않고 수광 소자에 의한 촬상 또는 센싱을 수행할 수 있다.
제 2 발광 소자가 발하는 광은 적외광을 포함하는 것이 바람직하고, 근적외광을 포함하는 것이 더 바람직하다. 특히 파장 700nm 이상 2500nm 이하의 범위에 하나 이상의 피크를 가지는 근적외광을 적합하게 사용할 수 있다. 특히 파장 750nm 이상 1000nm 이하의 범위에 하나 이상의 피크를 가지는 광을 사용함으로써, 수광 소자의 활성층에 사용하는 재료의 선택의 폭이 넓어지기 때문에 바람직하다.
표시 장치의 도광판에 손끝이 접촉하면 지문의 형상이 촬상될 수 있다. 지문에는 오목부와 볼록부가 있고, 손가락이 도광판과 접촉하면, 도광판과 접촉하는 지문의 볼록부에서는 적외광이 산란되기 쉽다. 그러므로 지문의 볼록부와 중첩되는 수광 소자에 입사하는 적외광의 강도는 크고, 오목부와 중첩되는 수광 소자에 입사하는 적외광의 강도는 작다. 이것을 이용하여 지문을 촬상할 수 있다. 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 가지는 디바이스는 촬상된 지문의 화상을 이용하여 생체 인증의 하나인 지문 인증을 수행할 수 있다.
또한 표시 장치는 손가락이나 손 등의 혈관, 특히 정맥을 촬상할 수도 있다. 예를 들어 파장 760nm 및 그 근방의 광은 정맥 중의 환원 헤모글로빈에 흡수되지 않기 때문에 손바닥이나 손가락 등으로부터의 반사광을 수광 소자로 수광하여 화상화함으로써 정맥의 위치를 검출할 수 있다. 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 가지는 디바이스는 촬상된 정맥의 화상을 이용하여 생체 인증의 하나인 정맥 인증을 수행할 수 있다.
또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 가지는 디바이스는 지문 인증과 정맥 인증을 동시에 수행할 수도 있다. 이에 의하여, 부품 점수를 늘리지 않고 보안 수준이 더 높은 생체 인증을 실행할 수 있다.
특히 수광 소자는 적외광뿐만 아니라 가시광도 수광할 수 있는 소자인 것이 바람직하다. 이에 의하여, 제 1 발광 소자를 발광시켰을 때 사용자의 손가락에 의하여 반사된 반사광을 수광 소자로 수광함으로써 지문의 형상을 촬상할 수 있다. 또한 적외광을 사용하여 정맥의 형상을 촬상할 수 있다. 이에 의하여 지문 인증과 정맥 인증의 양쪽을 하나의 표시 장치로 실행할 수 있다. 또한 지문의 촬상과 정맥의 촬상을 각각 다른 타이밍에 실행하여도 좋고, 동시에 실행하여도 좋다. 지문의 촬상과 정맥의 촬상을 동시에 수행함으로써 지문의 형상의 정보와 정맥의 형상의 정보의 양쪽이 포함된 화상 데이터를 취득할 수 있어 정밀도가 더 높은 생체 인증을 실현할 수 있다.
또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 사용자의 건강 상태를 검출하는 기능을 가져도 좋다. 예를 들어 혈중의 산소 포화도의 변화에 따라 가시광 및 적외광에 대한 반사율 및 투과율이 변화되는 것을 이용하여 상기 산소 포화도의 시간 변조를 취득함으로써 심박수를 측정할 수 있다. 또한 진피 중의 글루코스 농도나 혈액 중의 중성 지방 농도 등도 적외광 또는 가시광에 의하여 측정할 수 있다. 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 가지는 디바이스는 사용자의 건강 상태의 지표가 되는 정보를 취득할 수 있는 헬스케어 기기로서 사용할 수 있다.
또한 제 1 기판과 도광판 사이에 제 2 기판이 제공되어 있어도 좋다. 예를 들어 제 2 기판으로서, 발광 소자를 밀봉하기 위한 밀봉 기판 또는 보호 필름 등을 사용할 수 있다. 또한 제 1 기판과 도광판 사이에 이들을 접착하는 수지층을 가져도 좋다. 이때, 수지층에 제 2 발광 소자가 발하는 적외광에 대한 굴절률이 도광판보다 낮은 재료를 사용함으로써, 도광판 내에서 확산되는 적외광이 수지층 측으로 투과하고 수광 소자에 입사하는 것을 억제할 수 있다.
또한 가시광을 투과시키는 도전층이 도광판과 접촉하여 제공되어 있어도 좋다. 이때 도전층에, 제 2 발광 소자가 발하는 적외광에 대한 굴절률이 도광판보다 높은 재료를 사용함으로써, 상기 저외광이 도전층 내에서도 확산될 수 있으므로 바람직하다. 도광판과 접촉하여 제공되는 상기 도전층은 예를 들어 정전 차폐막으로서 사용할 수 있다. 또한 상기 도전층을 예를 들어 정전 용량 방식의 터치 센서의 전극으로서 기능시킬 수도 있다. 그 외에, 상기 도전층을 각종 센서나 기능 소자의 전극 또는 배선으로서 사용할 수도 있다.
여기서 표시 소자로서 발광 소자를 사용하는 경우에는 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), 열 활성화 지연 형광을 나타내는 물질(열 활성화 지연 형광(Thermally activated delayed fluorescence: TADF) 재료), 무기 화합물(퀀텀닷(quantum dot) 재료 등) 등을 들 수 있다. 또한 발광 소자로서 마이크로 LED(Light Emitting Diode) 등의 LED를 사용할 수도 있다.
수광 소자로서는 예를 들어, pn형 또는 pin형 포토다이오드를 사용할 수 있다. 수광 소자는 수광 소자에 입사하는 광을 검출하고 전하를 발생시키는 광전 변환 소자로서 기능한다. 광전 변환 소자는 입사하는 광의 양에 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.
발광 소자는 예를 들어 한 쌍의 전극 사이에 발광층을 포함하는 적층 구조로 할 수 있다. 또한 수광 소자는 한 쌍의 전극 사이에 활성층을 포함하는 적층 구조로 할 수 있다. 수광 소자의 활성층에는 반도체 재료를 사용할 수 있다. 예를 들어 실리콘 등의 무기 반도체 재료를 사용할 수 있다.
또한 수광 소자의 활성층에 유기 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 이때 발광 소자와 수광 소자의 한쪽 전극(화소 전극이라고도 함)을 동일한 면 위에 제공하는 것이 바람직하다. 또한 발광 소자와 수광 소자의 다른 쪽 전극을 연속한 하나의 도전층으로 형성되는 전극(공통 전극이라고도 함)으로 하는 것이 더 바람직하다. 또한 발광 소자와 수광 소자가 공통의 층(이하, 공통층이라고 함)을 가지는 것이 더 바람직하다. 이에 의하여 발광 소자와 수광 소자를 제작할 때의 제작 공정을 간략화할 수 있어, 제조 비용의 저감 및 제조 수율의 향상이 가능하게 된다.
아래에서는 더 구체적인 예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
[표시 장치의 구성예 1]
[구성예]
도 1의 (A)에 표시 장치(50)의 모식도를 나타내었다. 표시 장치(50)는 기판(51), 기판(52), 도광판(59), 수광 소자(53), 발광 소자(54), 발광 소자(57R), 발광 소자(57G), 발광 소자(57B), 기능층(55) 등을 가진다.
발광 소자(57R), 발광 소자(57G), 발광 소자(57B), 및 수광 소자(53)는 기판(51)과 기판(52) 사이에 제공되어 있다.
발광 소자(57R), 발광 소자(57G), 발광 소자(57B)는 각각 적색(R), 녹색(G), 또는 청색(B)의 광을 발한다.
표시 장치(50)는 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 소자(53)를 가진다. 수광 소자(53)는 모든 화소에 제공되어 있어도 좋고, 일부의 화소에 제공되어 있어도 좋다. 또한 하나의 화소가 복수의 수광 소자(53)를 가져도 좋다.
도광판(59)은 기판(52) 위에 제공되어 있다. 도광판(59)에는, 가시광 및 적외광에 대하여 높은 투광성을 가지는 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어 파장 600nm의 광 및 파장 800nm의 광에 대한 투과율이 모두 80% 이상, 바람직하게는 85% 이상, 더 바람직하게는 90% 이상, 더욱 바람직하게는 95% 이상이며, 100% 이하인 재료를 사용할 수 있다.
또한 도광판(59)에는 발광 소자(54)가 발하는 광에 대하여 굴절률이 높은 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어 파장 800nm의 광에 대한 굴절률이 1.2 이상 2.5 이하, 바람직하게는 1.3 이상 2.0 이하, 더 바람직하게는 1.4 이상 1.8 이하인 재료를 사용할 수 있다.
또한 도광판(59)과 기판(52)이 접촉하여 제공되거나 또는 이들이 수지층 등에 의하여 접착되는 것이 바람직하다. 이때, 도광판(59)과 접촉하는 기판(52) 또는 수지층은 적어도 도광판(59)과 접촉하는 부분에서 800nm 내지 1000nm의 파장 범위의 광에 대한 굴절률이 도광판(59)보다 낮은 것이 바람직하다.
발광 소자(54)는 도광판(59)의 측면 근방에 제공된다. 발광 소자(54)는 도광판(59)의 측면에 적외광(IR)을 발할 수 있다. 발광 소자(54)로서는, 상술한 파장의 광을 포함한 적외광을 발할 수 있는 발광 소자를 사용할 수 있다. 발광 소자(54)로서는, OLED, QLED 등의 EL 소자, 또는 LED를 사용할 수 있다. 발광 소자(54)는 도광판(59)의 측면을 따라 복수로 제공되어도 좋다.
도 1의 (A)는 손가락(60)이 도광판(59)의 표면과 접촉되는 모습을 나타낸 것이다. 도광판(59) 내에서 확산되는 적외광(IR)의 일부는 도광판(59)과 손가락(60)의 접촉부에서 반사 또는 산란된다. 그리고 적외광(IR)의 산란광(IR(r))의 일부가 수광 소자(53)에 입사함으로써 손가락(60)이 도광판(59)과 접촉한 것을 검출할 수 있다. 즉 표시 장치(50)는 터치 패널로서 기능할 수 있다.
기능층(55)은 발광 소자(57R), 발광 소자(57G), 발광 소자(57B)를 구동하는 회로, 및 수광 소자(53)를 구동하는 회로를 가진다. 기능층(55)에는 스위치, 트랜지스터, 용량 소자, 배선 등이 제공된다. 또한 발광 소자(57R), 발광 소자(57G), 발광 소자(57B), 및 수광 소자(53)를 패시브 매트릭스 방식으로 구동시키는 경우에는 스위치나 트랜지스터를 제공하지 않는 구성으로 하여도 좋다.
표시 장치(50)는 손가락(60)의 지문을 검출하는 기능을 가져도 좋다. 도 1의 (B)에는 도광판(59)에 손가락(60)이 접촉한 상태에서의 접촉부의 확대도를 모식적으로 나타내었다. 또한 도 1의 (B)에는 번갈아 배열된 발광 소자(57)와 수광 소자(53)를 나타내었다.
손가락(60)의 지문은 오목부 및 볼록부로 형성되어 있다. 그러므로, 도 1의 (B)에 나타낸 바와 같이, 지문의 볼록부가 도광판(59)과 접촉하고, 이들의 접촉면에서 산란광(IR(r))이 생긴다.
도 1의 (B)에 나타낸 바와 같이, 손가락(60)과 도광판(59)의 접촉면에서 산란되는 산란광(IR(r))은 접촉면으로부터 등방적으로 산란될 수 있다. 산란광(IR(r))의 강도 분포는 접촉면에 실질적으로 수직인 방향에서의 강도가 가장 높고, 이것보다 사선 방향으로 각도가 커질수록 강도가 낮아진다. 따라서 접촉면 바로 아래에 위치하는(접촉면과 중첩되는) 수광 소자(53)가 수광하는 광의 강도가 가장 높다. 또한 산란광(IR(r)) 중, 산란각이 소정의 각도 이상인 광은, 도 1의 (B)에 나타낸 바와 같이, 도광판(59)의 다른 쪽의 면(접촉면과는 반대 측의 면)에서 전반사되고, 수광 소자(53) 측으로 투과되지 않는다.
수광 소자(53)의 배열 간격은 지문의 2개의 볼록부 사이의 거리보다 짧은 간격, 바람직하게는, 인접한 오목부와 볼록부 사이의 거리보다 짧은 간격으로 함으로써, 선명한 지문의 화상을 취득할 수 있다. 사람의 지문의 오목부와 볼록부의 간격은 대략 200μm임에 의거하여 예를 들어 수광 소자(53)의 배열 간격을 400μm 이하, 바람직하게는 200μm 이하, 더 바람직하게는 150μm 이하, 더욱 바람직하게는 100μm 이하, 더욱더 바람직하게는 50μm 이하이며, 1μm 이상, 바람직하게는 10μm 이상, 더 바람직하게는 20μm 이상으로 한다.
또한 손가락(60)과 도광판(59)의 접촉면에서는, 적외광(IR)의 산란뿐만 아니라 반사도 일어날 경우가 있다. 반사광의 반사각은 적외광(IR)의 입사각에 따라 변화하기 때문에 산란광(IR(r))과는 강도 분포가 다를 경우가 있다. 그러나 접촉면과 수광 소자(53)의 거리가 수광 소자(53)의 배열 간격에 대하여 충분히 짧은 경우에는, 산란광(IR(r))과 반사광의 강도 분포의 차이는 무시할 수 있을 정도로 작기 때문에, 촬상하는 화상의 선명도에는 거의 영향을 주지 않는다고 말할 수 있다.
표시 장치(50)로 촬상한 지문의 화상의 예를 도 1의 (C)에 나타내었다. 도 1의 (C)에서는 촬상 범위(63) 내에 손가락(60)의 윤곽을 파선으로, 접촉부(61)의 윤곽을 일점쇄선으로 나타내었다. 접촉부(61) 내에서, 수광 소자(53)에 입사하는 광의 양의 차이에 의하여, 명암비가 높은 지문(62)을 촬상할 수 있다.
표시 장치(50)는 터치 패널이나, 펜 태블릿으로서도 기능할 수 있다. 도 1의 (D)는 스타일러스(65)의 선단을 도광판(59)과 접촉시킨 상태로 파선 화살표의 방향으로 움직이는 모양을 나타낸 것이다.
도 1의 (D)에 나타낸 바와 같이, 스타일러스(65)의 선단과 도광판(59)의 접촉면에서 산란되는 산란광(IR(r))이 상기 산란면과 중첩된 부분에 위치하는 수광 소자(53)에 입사함으로써 스타일러스(65)의 선단의 위치를 높은 정밀도로 검출할 수 있다.
도 1의 (E)에는 표시 장치(50)로 검출한 스타일러스(65)의 궤적(66)의 예를 나타내었다. 표시 장치(50)는 높은 위치 정밀도로 스타일러스(65) 등의 피검출체의 위치 검출이 가능하기 때문에, 묘화 애플리케이션 등에서 고정세(高精細)의 묘화를 수행하는 것도 가능하다.
여기서 도 1의 (F) 내지 (H)에 표시 장치(50)에 적용할 수 있는 화소(30)의 일례를 나타내었다.
도 1의 (F) 및 (G)에 나타낸 화소(30) 각각은 표시를 위한 부화소로서 기능하는 적색(R)의 화소(31R), 녹색(G)의 화소(31G), 청색(B)의 화소(31B)와, 수광 화소로서 기능하는 화소(32)를 가진다. 화소(31R), 화소(31G), 화소(31B)는 하나 이상의 발광 소자(57R), 하나 이상의 발광 소자(57G), 또는 하나 이상의 발광 소자(57B)를 각각 가진다. 화소(32)는 하나 이상의 수광 소자(53)를 가진다.
도 1의 (F)는 3개의 부화소와 화소(32)가 2×2의 매트릭스상으로 배치되어 있는 예를 나타낸 것이다. 도 1의 (G)는 3개의 부화소와 화소(32)가 가로로 일렬로 배치되어 있는 예를 나타낸 것이다.
도 1의 (H)에 나타낸 화소(30)는 백색(W)의 화소(31W)를 가지는 예이다. 화소(31W)는 하나 이상의 백색의 발광 소자를 가진다. 여기서는 4개의 부화소가 가로로 일렬로 배치되고, 그 아래 측에 화소(32)가 배치되어 있다.
또한 화소의 구성은 상술한 것에 한정되지 않고 다양한 배치 방법을 채용할 수 있다.
[응용예]
아래에서는, 사용자의 지문과 혈관의 양쪽을 촬상하는 경우의 예에 대하여 설명한다. 표시 장치는 가시광을 사용하여 지문의 촬상을 수행하는 모드와, 적외광을 사용하여 혈관의 촬상을 수행하는 모드와, 가시광 및 적외광의 양쪽을 사용하여 지문과 혈관의 양쪽을 하나의 화상으로서 촬상하는 모드를 실행할 수 있다.
도 2의 (A)는 가시광을 사용하여 지문의 촬상이 수행되는 모습을 나타낸 것이다. 여기서는, 발광 소자(54)를 발광시키지 않고, 발광 소자(57G)를 발광시킨다. 발광 소자(57G)가 발하는 녹색의 광(G)은 손가락(60)의 표면에 조사되고, 그 일부가 반사 또는 산란된다. 그리고, 산란광(G(r))의 일부가 수광 소자(53)에 입사한다. 수광 소자(53)는 매트릭스상으로 배치되어 있기 때문에 각 수광 소자(53)에서 검출한 산란광(G(r))의 강도를 매핑함으로써 손가락(60)의 지문의 화상을 취득할 수 있다.
도 2의 (B)는 적외광을 사용하여 혈관의 촬상이 수행되는 모습을 나타낸 것이다. 여기서는, 발광 소자(57R), 발광 소자(57G), 및 발광 소자(57B)를 발광시키지 않고, 발광 소자(54)를 발광시킨다. 도광판(59) 내에서 확산되는 적외광(IR)의 일부는 도광판(59)과 손가락(60)의 접촉부로부터 손가락(60)의 내부까지 투과한다. 그리고 적외광(IR)의 일부는 손가락(60)의 내부에 위치하는 혈관(67)에 의하여 반사 또는 산란되고, 반사광(IR(r))이 수광 소자(53)에 입사한다. 상기 입사광(IR(r))의 강도를 상기와 같은 식으로 매핑함으로써 혈관(67)의 화상을 취득할 수 있다.
도 2의 (C)는 가시광을 사용한 촬상과, 적외광을 사용한 촬상이 동시에 수행되는 모습을 나타낸 것이다. 산란광(G(r))과 산란광(IR(r))이 수광 소자(53)에 입사한다. 수광 소자(53)에서 취득한 2개의 산란광의 강도를 구별하지 않고, 상기와 같은 식으로 매핑함으로써, 지문의 형상과 혈관(67)의 형상의 양쪽이 반영된 화상을 취득할 수 있다.
여기서, 혈관(67)에는 정맥과 동맥이 있다. 손가락(60)의 내부의 정맥의 화상을 취득함으로써 상기 화상을 정맥 인증에 사용할 수 있다.
또한 손가락(60)의 내부에 있는 동맥(세동맥)은 혈중 산소 포화도의 변동에 따라 적외광 또는 가시광에 대한 반사율이 변화한다. 시간의 흐름에 따른 상기 변화를 취득함으로써 즉 혈중 산소 포화도의 시간 변조를 취득함으로써, 맥파의 정보를 취득할 수 있다. 이에 의하여, 사용자의 심박수를 측정할 수 있다. 또한 여기서는 적외광(IR)에 의하여 맥파의 정보를 취득하는 예를 나타내었지만, 가시광을 사용하여 측정할 수도 있다.
또한 손가락(60)의 내부 및 혈관(67)을 촬상함으로써 얻어지는 정보로서는, 혈액 중의 산소 포화도 외에, 혈액 중의 중성 지방 농도나 혈액 중 또는 진피 중의 글루코스 농도 등이 있다. 글루코스 농도로부터 혈당치를 추정할 수 있다. 이와 같은 정보는 사용자의 건강 상태의 지표가 되기 때문에 하루에 한 번 이상의 빈도로 측정함으로써 일상 생활에서의 건강 상태의 변화를 모니터링할 수 있다. 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 가지는 디바이스는 지문 인증이나 정맥 인증을 실행할 때 동시에 생체 정보를 취득할 수 있기 때문에 사용자는 건강 관리를 무의식적으로 쉽게 수행할 수 있다.
또한 위에서는, 가시광의 광원으로서 녹색 광을 발하는 발광 소자(57G)를 사용하였지만, 이에 한정되지 않고, 발광 소자(57R) 또는 발광 소자(57B)를 사용하여도 좋고, 3개의 발광 소자 중 2개 이상을 사용하여도 좋다. 또한 발광 소자(54)로서, 한 종류의 발광 소자를 사용하는 것에 한정되지 않고, 각각이 상이한 파장의 적외광을 발하는 복수의 발광 소자를 사용하여도 좋고, 연속 파장의 적외광을 발하는 발광 소자를 사용하여도 좋다. 지문 인증, 정맥 인증, 또는 생체 정보의 취득에 사용하는 광원으로서는, 그 용도에 따라 적절한 파장의 광을 발하는 광원을 선택하여 사용할 수 있다.
[표시 장치의 구성예 2]
아래에서는, 상술한 것과 구성의 일부가 상이한 표시 장치의 구성예에 대하여 설명한다.
[구성예 2-1]
도 3의 (A)에 나타낸 표시 장치(50a)는 기판(52) 대신에 수지층(71)을 가진다는 점에서 상기 표시 장치(50)와 주로 상이하다.
수지층(71)에는 가시광에 대하여 투광성을 가지는 재료를 사용할 수 있다. 또한 수지층(71)은 기판(51)과 도광판(59)을 접착하는 기능을 가져도 좋다.
수지층(71)은 도광판(59)과 접촉하여 제공된다. 여기서, 수지층(71)은 적어도 도광판(59)과 접촉하는 부분에서 800nm 내지 1000nm의 파장 범위의 광에 대한 굴절률이 도광판(59)보다 낮은 것이 바람직하다. 이에 의하여, 도 3의 (A)에 나타낸 바와 같이, 적외광(IR)은 도광판(59)과 수지층(71)의 계면에서 전반사될 수 있다.
[구성예 2-2]
도 3의 (B)에 나타낸 표시 장치(50b)는 도전층(72)을 가진다는 점에서 상기 표시 장치(50a)와 주로 상이하다.
도전층(72)은 도광판(59)과 접촉하여 제공되어 있다. 여기서는, 도전층(72)이 도광판(59)과 수지층(71) 사이에 위치하는 예를 나타내었다.
도전층(72)에 소정의 전위를 공급함으로써 정전 차폐막으로서 기능시킬 수 있다. 도전층(72)에 의하여, 외부로부터 도광판(59)을 통하여 입력되는 전기적인 노이즈가 표시 장치(50b)가 가지는 회로 등에 도달되는 것을 적합하게 방지할 수 있다.
또한 도전층(72)은 터치 센서 등의 센서 소자의 전극으로서 기능할 수도 있다. 특히 정전 용량 방식의 터치 센서의 전극으로서 사용되는 것이 바람직하다.
도전층(72)에는 가시광을 투과시키는 도전성 재료를 사용할 수 있다. 또한 도전층(72)에 발광 소자(54)가 발하는 적외광(IR)을 투과시키는 도전성 재료를 적합하게 사용할 수 있다.
도전층(72)에는 적어도 도광판(59)과 접촉하는 부분에서 800nm 내지 1000nm의 파장 범위의 광에 대한 굴절률이 도광판(59)보다 높은 도전성 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 도 3의 (B)에 나타낸 바와 같이, 적외광(IR)은 도광판(59)뿐만 아니라 도전층(72) 내에서도 확산되는 구성으로 할 수 있다. 또한 도전층(72)은 상술한 파장 범위의 광에 대한 굴절률이 수지층(71)보다 높으므로 적외광(IR)은 도전층(72)과 수지층(71)의 계면에서 전반사될 수 있다.
또한 여기서는 수지층(71)을 가지는 예를 나타내었지만, 기판(52)을 가지는 구성으로 하여도 좋다.
[구성예 2-3]
도 3의 (C)에 나타낸 표시 장치(50c)는 발광 소자(57R) 등과 수광 소자(53)가 상이한 면 위에 제공된 예이다. 표시 장치(50c)는 기판(51a), 기판(51b), 기능층(55a), 기능층(55b) 등을 가진다.
기능층(55a)은 발광 소자(57R) 등을 구동하는 회로를 가지는 층이고, 기판(51a)에 제공되어 있다. 또한 기능층(55b)은 수광 소자(53)를 구동하는 회로를 가지는 층이고, 기판(51b) 위에 제공되어 있다. 기판(51a)과 기판(51b)은 도시되지 않은 접착층 등에 의하여 고정되어 있는 것이 바람직하다.
이때, 수광 소자(53)가 가지는 활성층에는 실리콘 등의 무기 반도체 재료를 사용할 수 있다. 이때, 활성층에는 적외광(IR)의 파장에 따라 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 또는 비정질 실리콘 등을 선택하여 사용할 수 있다. 또한 여기서는 기능층(55b) 및 수광 소자(53)를 기판(51b) 위에 적층하는 예를 나타내었지만, 기판(51b)에 반도체 기판을 사용한 경우에는, 기판(51b)이 기능층(55b) 및 수광 소자(53)의 일부를 구성하여도 좋다.
[구성예 2-4]
도 3의 (D)에 나타낸 표시 장치(50d)는 발광 소자(57R) 등과 수광 소자(53)가 기능층(55)을 끼워 제공되어 있다는 점에서 상기 구성예와 주로 상이하다.
수광 소자(53)가 가지는 활성층에는 상술한 실리콘 등의 무기 반도체 재료를 사용할 수 있다. 또한 기판(51)으로서 반도체 기판을 사용한 경우에는, 기판(51)이 수광 소자(53)의 활성층 등의 일부를 구성하여도 좋다.
또한 표시 장치(50c) 및 표시 장치(50d)에서, 기판(52) 대신에 수지층(71)을 제공하는 구성으로 하여도 좋고, 도전층(72)을 가지는 구성으로 하여도 좋다.
[도광판의 구성예]
본 발명의 일 형태의 표시 장치에 적용할 수 있는 도광판은 예를 들어 전자 기기의 표시부에 제공되고, 표시면이나 터치면으로서 기능하는 하우징의 일부를 겸할 수도 있다. 이때, 도광판은 발광 소자나 수광 소자, 기능층 등을 보호하는 보호 부재로서도 기능한다. 예를 들어 강화 유리나, 가요성을 가지는 필름 등을 도광판으로서 사용할 수 있다.
도 4의 (A)에 표시 장치(50e)의 구성예를 나타내었다. 표시 장치(50e)는 기판(52) 위에 도광판(59a)이 제공된 구성을 가진다. 도 4의 (A)는 평판 형상의 도광판(59a)을 가지는 예를 나타낸 것이다.
적외광(IR)을 발하는 발광 소자(54)가 도광판(59a)의 한쪽 단부를 따라 배치되어 있다. 또한 도광판(59a)의 발광 소자(54)가 제공된 측과는 반대 측에는 반사층(58)이 제공되어 있다. 반사층(58)은 적외광(IR)을 반사하는 기능을 가진다. 반사층(58)을 제공함으로써 도광판(59a) 내에서 확산되는 적외광(IR)의 강도 분포를 균일화시킬 수 있다.
도 4의 (B)에는 양쪽 단부가 만곡된 도광판(59b)을 가지는 표시 장치(50f)의 구성예를 나타내었다.
도광판(59a)과 마찬가지로, 도광판(59b)의 한쪽 단부를 따라 발광 소자(54)가 제공되고, 다른 쪽 단부를 따라 반사층(58)이 제공되어 있다. 도광판(59b) 내에서는 적외광(IR)이 확산된다.
도광판(59b)의 양쪽 단부를 만곡시키고, 그 단부를 따라 발광 소자(54)나 반사층(58)을 제공하는 구성으로 함으로써, 표시 장치(50f)를 적용한 전자 기기에서의 표시부를 둘러싸는 비표시 영역(프레임이라고도 함)의 면적을 작게 할 수 있어 바람직하다.
여기서, 도광판(59b)의 만곡부에서는 적외광(IR)의 일부가 전반사되지 않고 외부로 사출되어, 도광판(59b) 내에서 확산되는 적외광(IR)의 강도가 저하되는 경우가 있다. 그러나 도광판(59b)을 충분히 얇게 하는 것 등에 의하여, 적외광(IR)의 전반사가 일어나는 비율을 높일 수 있다. 예를 들어 도광판(59b)의 두께를 2mm 이하, 바람직하게는 1mm 이하, 더 바람직하게는 0.8mm 이하, 더욱 바람직하게는 0.7mm 이하이고, 10μm 이상, 바람직하게는 30μm 이상, 더 바람직하게는 50μm 이상으로 함으로써, 도광판(59b) 내의 적외광(IR)의 강도 저하를 억제할 수 있다.
도 4의 (C)에는 일부가 만곡된 도광판(59c)을 따라 기판(51) 등이 만곡되어 제공된 표시 장치(50g)의 구성예를 나타내었다.
기판(51)에는 가요성을 가지는 재료를 사용할 수 있다. 도광판(59c)의 만곡부의 곡률 반경이 충분히 큰 경우에는, 기판(51)에 유리 기판 등의 무기 절연 기판을 사용할 수 있다. 또한 기판(51)에는 유기 수지 등을 포함한 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
또한 도 4의 (C)에는 기판(51)과 도광판(59c)을 수지층(71)에 의하여 접착한 예를 나타내었다. 이와 같이, 도광판(59c)의 만곡면을 따라 기판(51)을 배치하는 경우에는, 기판(52)을 제공하지 않고 수지층(71)에 의하여 접착하는 구성으로 하면, 기판(51)과 도광판(59c)을 용이하게 접합할 수 있어 바람직하다. 그리고 이뿐만 아니라 수광 소자(53)와 도광판(59c)의 거리를 가깝게 할 수 있으므로, 위치 검출 정밀도가 높아지거나, 선명한 촬상이 가능하게 되는 등의 상승효과를 가진다.
또한 도 4의 (C)에는 도광판(59c)이 만곡된 부분과 평탄한 부분을 가지는 예를 나타내었지만, 평탄한 부분을 가지지 않고, 전체가 만곡된 형상이어도 좋다.
여기까지 도광판의 구성예에 대하여 설명하였다.
[표시 장치의 구성예 3]
아래에서는, 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 더 구체적인 예에 대하여 설명한다.
[구성예 3-1]
도 5의 (A)에 표시 장치(10A)의 단면 개략도를 나타내었다.
표시 장치(10A)는 수광 소자(110) 및 발광 소자(190)를 가진다. 수광 소자(110)는 화소 전극(111), 공통층(112), 활성층(113), 공통층(114), 및 공통 전극(115)을 가진다. 발광 소자(190)는 화소 전극(191), 공통층(112), 발광층(193), 공통층(114), 및 공통 전극(115)을 가진다.
화소 전극(111), 화소 전극(191), 공통층(112), 활성층(113), 발광층(193), 공통층(114), 및 공통 전극(115)은 각각, 단층 구조이어도 좋고, 적층 구조이어도 좋다.
화소 전극(111) 및 화소 전극(191)은 절연층(214) 위에 위치한다. 화소 전극(111)과 화소 전극(191)은 동일한 재료 및 동일한 공정으로 형성할 수 있다.
공통층(112)은 화소 전극(111) 위 및 화소 전극(191) 위에 위치한다. 공통층(112)은 수광 소자(110)와 발광 소자(190)에 공통적으로 사용되는 층이다.
활성층(113)은 공통층(112)을 개재하여 화소 전극(111)과 중첩된다. 발광층(193)은 공통층(112)을 개재하여 화소 전극(191)과 중첩된다. 활성층(113)은 제 1 유기 화합물을 가지고, 발광층(193)은 제 1 유기 화합물과는 다른 제 2 유기 화합물을 가진다.
공통층(114)은 공통층(112) 위, 활성층(113) 위, 및 발광층(193) 위에 위치한다. 공통층(114)은 수광 소자(110)와 발광 소자(190)에 공통적으로 사용되는 층이다.
공통 전극(115)은 공통층(112), 활성층(113), 및 공통층(114)을 개재하여 화소 전극(111)과 중첩된 부분을 가진다. 또한 공통 전극(115)은 공통층(112), 발광층(193), 및 공통층(114)을 개재하여 화소 전극(191)과 중첩된 부분을 가진다. 공통 전극(115)은 수광 소자(110)와 발광 소자(190)에 공통적으로 사용되는 층이다.
본 실시형태의 표시 장치에서는 수광 소자(110)의 활성층(113)에 유기 화합물을 사용한다. 수광 소자(110)는 활성층(113) 이외의 층을 발광 소자(190)(EL 소자)와 공통된 구성으로 할 수 있다. 그러므로 발광 소자(190)의 제작 공정에 활성층(113)의 성막 공정만 추가하면, 발광 소자(190) 형성과 병행하여 수광 소자(110)를 형성할 수 있다. 또한 발광 소자(190)와 수광 소자(110)를 동일 기판 위에 형성할 수 있다. 따라서 제작 공정을 크게 늘리지 않고, 표시 장치에 수광 소자(110)를 내장할 수 있다.
표시 장치(10A)는, 수광 소자(110)의 활성층(113)과 발광 소자(190)의 발광층(193)을 따로따로 형성하는 것 이외는, 수광 소자(110)와 발광 소자(190)가 공통된 구성을 가지는 예를 나타낸 것이다. 다만 수광 소자(110)와 발광 소자(190)의 구성은 이에 한정되지 않는다. 수광 소자(110)와 발광 소자(190)는 활성층(113)과 발광층(193) 외에 따로따로 형성하는 층을 더 가져도 좋다(후술하는 표시 장치(10D, 10E, 10F) 참조). 수광 소자(110)와 발광 소자(190)는 공통적으로 사용되는 층(공통층)을 1층 이상 가지는 것이 바람직하다. 이로써 제작 공정을 크게 늘리지 않고, 표시 장치에 수광 소자(110)를 내장할 수 있다.
표시 장치(10A)는 한 쌍의 기판(기판(151) 및 기판(152)) 사이에 수광 소자(110), 발광 소자(190), 트랜지스터(41), 및 트랜지스터(42) 등을 가진다.
또한 표시 장치(10A)는 기판(152)보다 외측에 도광판(121)을 가진다. 도광판(121)의 단부에는 적외광을 발하는 발광 소자(122)가 배치되어 있다.
수광 소자(110)에서 화소 전극(111) 및 공통 전극(115) 사이에 각각 위치하는 공통층(112), 활성층(113), 및 공통층(114)은 유기층(유기 화합물을 포함한 층)이라고도 할 수 있다. 화소 전극(111)은 가시광 및 적외광을 반사하는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 화소 전극(111)의 단부는 격벽(216)으로 덮여 있다. 공통 전극(115)은 가시광 및 적외광을 투과시키는 기능을 가진다.
수광 소자(110)는 광을 검출하는 기능을 가진다. 구체적으로 수광 소자(110)는 도광판(121)으로부터 입사하는 광(22)을 수광하고 전기 신호로 변환하는 광전 변환 소자이다.
기판(152)의 기판(151) 측의 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.
차광층(BM)에는 발광 소자로부터의 발광을 차단하는 재료를 사용할 수 있다. 차광층(BM)은 가시광 및 적외광을 흡수하는 것이 바람직하다. 차광층(BM)으로서, 예를 들어 금속 재료, 혹은 안료(카본 블랙 등) 또는 염료를 포함한 수지 재료 등을 사용하여 블랙 매트릭스를 형성할 수 있다. 차광층(BM)은 적색 컬러 필터와 녹색 컬러 필터와 청색 컬러 필터의 적층 구조이어도 좋다.
여기서 수광 소자(110)는 도광판(121)의 표면에서 산란된 광을 검출한다. 그러나, 발광 소자(190)의 발광이 표시 장치(10A) 내에서 반사되고, 도광판(121) 등을 통과하지 않고 수광 소자(110)에 입사하는 경우가 있다. 차광층(BM)은 이러한 미광(迷光)의 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 저감할 수 있고, 수광 소자(110)를 사용한 센서의 감도를 높일 수 있다.
발광 소자(190)에서 화소 전극(191) 및 공통 전극(115) 사이에 각각 위치하는 공통층(112), 발광층(193), 및 공통층(114)은 EL층이라고도 할 수 있다. 화소 전극(191)은 가시광 및 적외광을 반사하는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 화소 전극(191)의 단부는 격벽(216)으로 덮여 있다. 화소 전극(111)과 화소 전극(191)은 격벽(216)에 의하여 서로 전기적으로 절연되어 있다. 공통 전극(115)은 가시광 및 적외광을 투과시키는 기능을 가진다.
발광 소자(190)는 가시광을 발하는 기능을 가진다. 구체적으로 발광 소자(190)는 화소 전극(191)과 공통 전극(115) 사이에 전압을 인가함으로써, 기판(152) 측에 광(21)을 사출하는 전계 발광 소자이다.
발광층(193)은 수광 소자(110)의 수광 영역과 중첩되지 않도록 형성되는 것이 바람직하다. 이로써 발광층(193)이 광(22)을 흡수하는 것을 억제할 수 있어, 수광 소자(110)에 조사되는 광의 양을 늘릴 수 있다.
화소 전극(111)은 절연층(214)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(41)가 가지는 소스 또는 드레인과 전기적으로 접속된다. 화소 전극(111)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 5의 (A)에서는 기판(151))의 상면과 접촉한다.
수광 소자(110)에 전기적으로 접속되는 회로의 적어도 일부는 발광 소자(190)에 전기적으로 접속되는 회로와 동일한 재료 및 동일한 공정으로 형성되는 것이 바람직하다. 이로써 2개의 회로를 따로따로 형성하는 경우에 비하여, 표시 장치의 두께를 얇게 할 수 있고, 제작 공정을 간략화할 수 있다.
수광 소자(110) 및 발광 소자(190)는 각각 보호층(195)으로 덮여 있는 것이 바람직하다. 도 5의 (A)에서는 보호층(195)이 공통 전극(115) 위와 접촉하여 제공되어 있다. 보호층(195)을 제공함으로써, 수광 소자(110) 및 발광 소자(190)에 물 등의 불순물이 들어가는 것을 억제하여 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.
또한 도 6의 (A)에 나타낸 바와 같이, 수광 소자(110) 위 및 발광 소자(190) 위에 보호층을 가지지 않아도 된다. 도 6의 (A)에서는 접착층(142)에 의하여 공통 전극(115)과 기판(152)이 접합되어 있다.
또한 도 6의 (B)에 나타낸 바와 같이, 차광층(BM)을 가지지 않는 구성으로 하여도 좋다. 이에 의하여 수광 소자(110)의 수광 면적을 크게 할 수 있기 때문에 센서의 감도를 더 높일 수 있다.
[구성예 3-2]
도 5의 (B)에 표시 장치(10B)의 단면도를 나타내었다. 또한 이후 표시 장치를 설명함에 있어서, 앞에서 설명한 표시 장치와 같은 구성에 대해서는 설명을 생략하는 경우가 있다.
도 5의 (B)에 나타낸 표시 장치(10B)는 표시 장치(10A)의 구성에 더하여 렌즈(149)를 가진다.
렌즈(149)는 수광 소자(110)와 중첩되는 위치에 제공되어 있다. 표시 장치(10B)에서는 렌즈(149)가 기판(152)과 접촉하여 제공되어 있다. 표시 장치(10B)가 가지는 렌즈(149)는 기판(151) 측에 볼록면을 가지는 볼록 렌즈이다. 또한 기판(152) 측에 볼록면을 가지는 볼록 렌즈를 수광 소자(110)와 중첩된 영역에 배치하여도 좋다.
기판(152)과 동일한 면 위에 차광층(BM)과 렌즈(149)의 양쪽을 형성하는 경우, 그 형성 순서는 불문한다. 도 5의 (B)에는 렌즈(149)를 먼저 형성하는 예를 나타내었지만, 차광층(BM)을 먼저 형성하여도 좋다. 도 5의 (B)에서는 렌즈(149)의 단부가 차광층(BM)으로 덮여 있다.
표시 장치(10B)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 있어, 인접한 수광 소자(110)와 촬상 범위가 겹치는 것을 억제할 수 있다. 이에 의하여 흐릿함이 적고 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 5의 (B)에서는 수광 소자(110)와 중첩된 BM의 개구의 크기에 상당함)를 크게 할 수 있다. 그러므로 렌즈(149)를 가짐으로써, 수광 소자(110)에 입사하는 광의 양을 늘릴 수 있다.
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.
[구성예 3-3]
도 5의 (C)에 표시 장치(10C)의 단면 개략도를 나타내었다. 표시 장치(10C)는 기판(151), 기판(152), 및 격벽(216)을 가지지 않고, 기판(153), 기판(154), 접착층(155), 절연층(212), 및 격벽(217)을 가진다는 점에서 표시 장치(10A)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(10C)는 제작 기판 위에 형성된 절연층(212), 트랜지스터(41), 트랜지스터(42), 수광 소자(110), 및 발광 소자(190) 등을 기판(153) 위로 전치함으로써 제작되는 구성을 가진다. 기판(153) 및 기판(154)은 각각 가요성을 가지는 것이 바람직하다. 이로써 표시 장치(10C)의 가요성을 높일 수 있다. 예를 들어 기판(153) 및 기판(154)에는 각각 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
기판(153) 및 기판(154)의 각각에는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 등의 폴리에스터 수지, 폴리아크릴로나이트릴 수지, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 폴리메틸메타크릴레이트 수지, 폴리카보네이트(PC) 수지, 폴리에터설폰(PES) 수지, 폴리아마이드 수지(나일론, 아라미드 등), 폴리실록산 수지, 사이클로올레핀 수지, 폴리스타이렌 수지, 폴리아마이드이미드 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리 염화바이닐 수지, 폴리 염화바이닐리덴 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 수지, ABS 수지, 셀룰로스 나노섬유 등을 사용할 수 있다. 기판(153) 및 기판(154) 중 한쪽 또는 양쪽에는 가요성을 가질 정도의 두께를 가지는 유리를 사용하여도 좋다.
본 실시형태의 표시 장치가 가지는 기판에는 광학 등방성이 높은 필름을 사용하여도 좋다. 광학 등방성이 높은 필름으로서는 트라이아세틸셀룰로스(TAC, 셀룰로스트라이아세테이트라고도 함) 필름, 사이클로올레핀 폴리머(COP) 필름, 사이클로올레핀 공중합체(COC) 필름, 및 아크릴 필름 등을 들 수 있다.
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 광(23c)은 기판(154) 및 격벽(217)에서 반사되고, 반사광(23d)이 수광 소자(110)에 입사하는 경우가 있다. 또한 광(23c)이 격벽(217)을 투과하고 트랜지스터 또는 배선 등에서 반사됨으로써 반사광이 수광 소자(110)에 입사하는 경우가 있다. 격벽(217)에 의하여 광(23c)이 흡수됨으로써 반사광(23d)이 수광 소자(110)에 입사하는 것을 억제할 수 있다. 이에 의하여, 노이즈를 저감할 수 있고, 수광 소자(110)를 사용한 센서의 감도를 높일 수 있다.
격벽(217)은 적어도 수광 소자(110)가 검출하는 광의 파장을 흡수하는 것이 바람직하다. 예를 들어 발광 소자(190)가 발하는 적색 광을 수광 소자(110)가 검출하는 경우, 격벽(217)은 적어도 적색 광을 흡수하는 것이 바람직하다. 예를 들어 격벽(217)이 청색 컬러 필터를 가지면, 적색 광(23c)을 흡수할 수 있어, 반사광(23d)이 수광 소자(110)에 입사하는 것을 억제할 수 있다.
[구성예 3-4]
위에서는 발광 소자와 수광 소자가 2개의 공통층을 가지는 예를 나타내었지만 이에 한정되지 않는다. 아래에서는 공통층의 구성이 다른 예에 대하여 설명한다.
도 7의 (A)에 표시 장치(10D)의 단면 개략도를 나타내었다. 표시 장치(10D)는 공통층(114)을 가지지 않고, 버퍼층(184) 및 버퍼층(194)을 가진다는 점에서 표시 장치(10A)와 상이하다. 버퍼층(184) 및 버퍼층(194)은 각각, 단층 구조이어도 좋고, 적층 구조이어도 좋다.
표시 장치(10D)에서, 수광 소자(110)는 화소 전극(111), 공통층(112), 활성층(113), 버퍼층(184), 및 공통 전극(115)을 가진다. 또한 표시 장치(10D)에서, 발광 소자(190)는 화소 전극(191), 공통층(112), 발광층(193), 버퍼층(194), 및 공통 전극(115)을 가진다.
표시 장치(10D)는 공통 전극(115)과 활성층(113) 사이의 버퍼층(184)과, 공통 전극(115)과 발광층(193) 사이의 버퍼층(194)을 따로따로 형성하는 예를 나타낸 것이다. 버퍼층(184) 및 버퍼층(194)으로서는 예를 들어 전자 주입층 및 전자 수송층 중 한쪽 또는 양쪽을 형성할 수 있다.
도 7의 (B)에 표시 장치(10E)의 단면 개략도를 나타내었다. 표시 장치(10E)는 공통층(112)을 가지지 않고, 버퍼층(182) 및 버퍼층(192)을 가진다는 점에서 표시 장치(10A)와 상이하다. 버퍼층(182) 및 버퍼층(192)은 각각, 단층 구조이어도 좋고, 적층 구조이어도 좋다.
표시 장치(10E)에서, 수광 소자(110)는 화소 전극(111), 버퍼층(182), 활성층(113), 공통층(114), 및 공통 전극(115)을 가진다. 또한 표시 장치(10E)에서, 발광 소자(190)는 화소 전극(191), 버퍼층(192), 발광층(193), 공통층(114), 및 공통 전극(115)을 가진다.
표시 장치(10E)는 화소 전극(111)과 활성층(113) 사이의 버퍼층(182)과, 화소 전극(191)과 발광층(193) 사이의 버퍼층(192)을 따로따로 형성하는 예를 나타낸 것이다. 버퍼층(182) 및 버퍼층(192)으로서는 예를 들어 정공 주입층 및 정공 수송층 중 한쪽 또는 양쪽을 형성할 수 있다.
도 7의 (C)에 표시 장치(10F)의 단면 개략도를 나타내었다. 표시 장치(10F)는 공통층(112) 및 공통층(114)을 가지지 않고, 버퍼층(182), 버퍼층(184), 버퍼층(192), 및 버퍼층(194)을 가진다는 점에서 표시 장치(10A)와 상이하다.
표시 장치(10F)에서, 수광 소자(110)는 화소 전극(111), 버퍼층(182), 활성층(113), 버퍼층(184), 및 공통 전극(115)을 가진다. 또한 표시 장치(10F)에서, 발광 소자(190)는 화소 전극(191), 버퍼층(192), 발광층(193), 버퍼층(194), 및 공통 전극(115)을 가진다.
수광 소자(110)와 발광 소자(190)를 제작함에 있어서, 활성층(113)과 발광층(193)을 따로따로 형성할 뿐만 아니라, 다른 층도 따로따로 형성할 수 있다.
표시 장치(10F)는 수광 소자(110)와 발광 소자(190)가 한 쌍의 전극(화소 전극(111) 또는 화소 전극(191)과 공통 전극(115)) 사이에 공통의 층을 가지지 않는 예를 나타낸 것이다. 표시 장치(10F)가 가지는 수광 소자(110) 및 발광 소자(190)는 절연층(214) 위에 화소 전극(111)과 화소 전극(191)을 동일한 재료 및 동일한 공정으로 형성하고, 화소 전극(111) 위에 버퍼층(182), 활성층(113), 및 버퍼층(184)을, 화소 전극(191) 위에 버퍼층(192), 발광층(193), 및 버퍼층(194)을 각각 형성한 후에 버퍼층(184) 및 버퍼층(194) 등을 덮도록 공통 전극(115)을 형성함으로써 제작할 수 있다.
또한 버퍼층(182), 활성층(113), 및 버퍼층(184)의 적층 구조와, 버퍼층(192), 발광층(193), 및 버퍼층(194)의 적층 구조의 제작 순서는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 버퍼층(182), 활성층(113), 및 버퍼층(184)을 성막한 후에 버퍼층(192), 발광층(193), 및 버퍼층(194)을 제작하여도 좋다. 반대로 버퍼층(182), 활성층(113), 및 버퍼층(184)을 성막하기 전에 버퍼층(192), 발광층(193), 및 버퍼층(194)을 제작하여도 좋다. 또한 버퍼층(182), 버퍼층(192), 활성층(113), 발광층(193) 등의 순서로 번갈아 성막하여도 좋다.
[표시 장치의 구성예 4]
아래에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 더 구체적인 구성예에 대하여 설명한다.
[구성예 4-1]
도 8에 표시 장치(100A)의 사시도를 나타내었다.
표시 장치(100A)는 기판(151)과 기판(152)이 접합된 구성을 가진다. 또한 기판(152) 위에 도광판(121)이 제공되어 있다. 도 8에서는 기판(152)과 도광판(121)을 파선으로 나타내었다.
표시 장치(100A)는 표시부(162), 회로(164), 배선(165) 등을 가진다. 도 8은 표시 장치(100A)에 IC(집적 회로)(173) 및 FPC(172)가 실장되어 있는 예를 나타낸 것이다. 그러므로 도 8에 나타낸 구성은 표시 장치(100A), IC(173), 및 FPC(172)를 가지는 표시 모듈이라고도 할 수 있다.
회로(164)로서는 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 입력되거나, 또는 IC(173)로부터 배선(165)에 입력된다.
도 8에는 COG(Chip On Glass) 방식 또는 COF(Chip On Film) 방식 등에 의하여 기판(151)에 IC(173)가 제공된 예를 나타내었다. IC(173)는 예를 들어 주사선 구동 회로 및 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 FPC(172)에 실장하여도 좋다.
도 9에, 도 8에 나타낸 표시 장치(100A)의, FPC(172)를 포함하는 영역의 일부, 회로(164)를 포함하는 영역의 일부, 표시부(162)를 포함하는 영역의 일부, 및 단부를 포함하는 영역의 일부를 각각 절단하였을 때의 단면의 일례를 나타내었다.
도 9에 나타낸 표시 장치(100A)는 기판(151)과 기판(152) 사이에 트랜지스터(201), 트랜지스터(205), 트랜지스터(206), 발광 소자(190), 수광 소자(110) 등을 가진다. 또한 기판(152) 위에 도광판(121)이 제공되어 있다. 도광판(121)의 단부에는 발광 소자(122)가 제공되어 있다.
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 9에서는 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 중첩되어 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(190)는 절연층(214) 측으로부터 화소 전극(191), 공통층(112), 발광층(193), 공통층(114), 및 공통 전극(115)의 순서로 적층된 적층 구조를 가진다. 화소 전극(191)은 절연층(214)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(206)가 가지는 도전층(222b)과 접속되어 있다. 트랜지스터(206)는 발광 소자(190)의 구동을 제어하는 기능을 가진다. 화소 전극(191)의 단부는 격벽(216)으로 덮여 있다. 화소 전극(191)은 가시광 및 적외광을 반사하는 재료를 포함하고, 공통 전극(115)은 가시광 및 적외광을 투과시키는 재료를 포함한다.
수광 소자(110)는 절연층(214) 측으로부터 화소 전극(111), 공통층(112), 활성층(113), 공통층(114), 및 공통 전극(115)의 순서로 적층된 적층 구조를 가진다. 화소 전극(111)은 절연층(214)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(205)가 가지는 도전층(222b)과 전기적으로 접속되어 있다. 화소 전극(111)의 단부는 격벽(216)으로 덮여 있다. 화소 전극(111)은 가시광 및 적외광을 반사하는 재료를 포함하고, 공통 전극(115)은 가시광 및 적외광을 투과시키는 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 가시광 및 적외광에 대한 투과성이 높은 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
화소 전극(111) 및 화소 전극(191)은 동일한 재료 및 동일한 공정으로 제작할 수 있다. 공통층(112), 공통층(114), 및 공통 전극(115)은 수광 소자(110)와 발광 소자(190)의 양쪽에 사용된다. 수광 소자(110)와 발광 소자(190)는 활성층(113)과 발광층(193)의 구성이 다른 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) 측의 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 발광 소자(190)로부터 수광 소자(110)에 광이 직접 입사하는 것을 억제할 수 있다. 따라서 노이즈가 적으며 감도가 높은 센서를 실현할 수 있다.
트랜지스터(201), 트랜지스터(205), 및 트랜지스터(206)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 제공되며 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 하나의 층에 물이나 수소 등의 불순물이 확산되기 어려운 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이에 의하여 절연층을 배리어층으로서 기능시킬 수 있다. 이러한 구성으로 함으로써 외부로부터 불순물이 트랜지스터로 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 등을 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. 이에 의하여 표시 장치(100A)의 단부로부터 유기 절연막을 통하여 불순물이 확산되는 것을 억제할 수 있다. 또는 유기 절연막의 단부가 표시 장치(100A)의 단부보다 내측에 위치하도록 유기 절연막을 형성하여, 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 9에 나타낸 영역(228)에서는 절연층(214)에 개구가 형성되어 있다. 이에 의하여 절연층(214)에 유기 절연막을 사용하는 경우에도 절연층(214)을 통하여 외부로부터 표시부(162)로 불순물이 확산되는 것을 억제할 수 있다. 따라서 표시 장치(100A)의 신뢰성을 높일 수 있다.
트랜지스터(201), 트랜지스터(205), 및 트랜지스터(206)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 트랜지스터 구조로 하여도 좋다. 또는 채널이 형성되는 반도체층의 상하에 게이트가 제공되어도 좋다.
트랜지스터(201), 트랜지스터(205), 및 트랜지스터(206)에는 채널이 형성되는 반도체층을 2개의 게이트로 끼우는 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, 단결정 반도체, 또는 단결정 이외의 결정성을 가지는 반도체(미결정 반도체, 다결정 반도체, 또는 일부에 결정 영역을 가지는 반도체) 중 어느 것을 사용하여도 좋다. 단결정 반도체 또는 결정성을 가지는 반도체를 사용하면 트랜지스터 특성의 열화를 억제할 수 있어 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 선택된 1종류 또는 복수 종류)과, 아연을 가지는 것이 바람직하다. 특히 M은 알루미늄, 갈륨, 이트륨, 및 주석 중에서 선택된 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, In-M-Zn 산화물을 성막하기 위하여 사용하는 스퍼터링 타깃은 M에 대한 In의 원자수비가 1 이상인 것이 바람직하다. 이러한 스퍼터링 타깃의 금속 원소의 원자수비로서 In:M:Zn=1:1:1, In:M:Zn=1:1:1.2, In:M:Zn=2:1:3, In:M:Zn=3:1:2, In:M:Zn=4:2:3, In:M:Zn=4:2:4.1, In:M:Zn=5:1:6, In:M:Zn=5:1:7, In:M:Zn=5:1:8, In:M:Zn=6:1:6, In:M:Zn=5:2:5 등을 들 수 있다.
스퍼터링 타깃으로서는 다결정 산화물을 포함한 타깃을 사용하면, 결정성을 가지는 반도체층을 형성하기 쉬워지기 때문에 바람직하다. 또한 성막되는 반도체층의 원자수비는 상기 스퍼터링 타깃에 포함되는 금속 원소의 원자수비의 ±40%의 변동을 포함한다. 예를 들어 반도체층에 사용하는 스퍼터링 타깃의 조성이 In:Ga:Zn=4:2:4.1[원자수비]인 경우, 성막되는 반도체층의 조성은 In:Ga:Zn=4:2:3[원자수비] 근방인 경우가 있다.
또한 원자수비가 In:Ga:Zn=4:2:3 또는 그 근방이라고 기재된 경우, In을 4로 하였을 때, Ga가 1 이상 3 이하이고 Zn이 2 이상 4 이하인 경우를 포함한다. 또한 원자수비가 In:Ga:Zn=5:1:6 또는 그 근방이라고 기재된 경우, In을 5로 하였을 때, Ga가 0.1보다 크고 2 이하이고 Zn이 5 이상 7 이하인 경우를 포함한다. 또한 원자수비가 In:Ga:Zn=1:1:1 또는 그 근방이라고 기재된 경우, In을 1로 하였을 때, Ga가 0.1보다 크고 2 이하이고 Zn이 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 이상 있어도 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. 이에 의하여 접속층(242)을 통하여 접속부(204)와 FPC(172)를 전기적으로 접속할 수 있다.
기판(152)과 도광판(121) 사이 또는 도광판(121) 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 하드코트막, 충격 흡수층 등을 배치하여도 좋다. 또한 도광판(121)과 접촉하여 광 확산성이 높은 부재를 배치하면, 이들 계면에서, 도광판(121) 내에서 확산되는 적외광도 산란되기 때문에, 이들 사이에는 광 확산성이 낮은 부재를 끼우는 것이 바람직하다.
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.
접착층(142), 접착층(155) 등으로서는 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, 및 EVA(에틸렌바이닐아세테이트) 수지 등을 들 수 있다. 특히 에폭시 수지 등의 투습성(透濕性)이 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)로서는 톱 이미션형, 보텀 이미션형, 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 차단 재료, 전자 수송성이 높은 물질, 전자 주입성이 높은 물질, 또는 바이폴러성의 물질(전자 수송성 및 정공 수송성이 높은 물질) 등을 포함한 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 재료로서 퀀텀닷 등의 무기 화합물을 가져도 좋다.
수광 소자(110)의 활성층(113)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 사용함으로써, 발광 소자(190)의 발광층(193)과 수광 소자(110)의 활성층(113)을 같은 방법(예를 들어 진공 증착법)으로 형성할 수 있어, 제조 장치를 공통화할 수 있기 때문에 바람직하다.
활성층(113)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(113)이 가지는 p형 반도체의 재료로서는, 구리(II)프탈로사이아닌(Copper(II)phthalocyanine; CuPc)이나 테트라페닐다이벤조페리플란텐(Tetraphenyldibenzoperiflanthene; DBP), 아연프탈로사이아닌(Zinc Phthalocyanine; ZnPc) 등의 전자 공여성의 유기 반도체 재료를 들 수 있다.
예를 들어 활성층(113)은 n형 반도체와 p형 반도체를 공증착하여 형성하는 것이 바람직하다.
트랜지스터의 게이트, 소스, 및 드레인 외에, 표시 장치를 구성하는 각종 배선 및 전극 등의 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 포함하는 막을 단층으로 또는 적층 구조로 사용할 수 있다.
또한 투광성을 가지는 도전 재료로서는 산화 인듐, 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, 산화 아연, 갈륨을 포함한 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 도전층으로서 사용할 수 있다. 예를 들어 은과 마그네슘의 합금과, 인듐 주석 산화물의 적층막 등을 사용하면, 도전성을 높일 수 있으므로 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.
[구성예 4-2]
도 10의 (A)에 표시 장치(100B)의 단면도를 나타내었다. 표시 장치(100B)는 렌즈(149) 및 보호층(195)을 가진다는 점에서 표시 장치(100A)와 주로 상이하다.
수광 소자(110) 및 발광 소자(190)를 덮는 보호층(195)을 제공함으로써, 수광 소자(110) 및 발광 소자(190)로 물 등의 불순물이 확산되는 것을 억제하여 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 접촉하는 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)로 불순물이 확산되는 것을 억제할 수 있다. 따라서 표시 장치(100B)의 신뢰성을 높일 수 있다.
도 10의 (B)에 보호층(195)이 3층 구조인 예를 나타내었다. 도 10의 (B)에서, 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 연장되고, 이들은 서로 접촉한다. 그리고 무기 절연층(195a)은 절연층(214)(유기 절연층)의 개구를 통하여 절연층(215)(무기 절연층)과 접촉한다. 이에 의하여, 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 유기 절연막의 단부보다 무기 절연막의 단부를 외측으로 연장시키는 것이 바람직하다.
기판(152)의 기판(151) 측의 면에 렌즈(149)가 제공되어 있다. 렌즈(149)는 기판(151) 측에 볼록면을 가진다. 수광 소자(110)의 수광 영역은 렌즈(149)와 중첩되고, 또한 발광층(193)과 중첩되지 않는 것이 바람직하다. 이에 의하여 수광 소자(110)를 사용한 센서의 감도 및 정밀도를 높일 수 있다.
렌즈(149)는 적외광에 대한 굴절률이 1.3 이상 2.5 이하인 것이 바람직하다. 렌즈(149)는 무기 재료 및 유기 재료 중 적어도 한쪽을 사용하여 형성할 수 있다. 예를 들어 수지를 포함한 재료를 렌즈(149)에 사용할 수 있다. 또한 산화물 및 황화물 중 적어도 한쪽을 포함한 재료를 렌즈(149)에 사용할 수 있다.
구체적으로는 염소, 브로민, 또는 아이오딘을 포함한 수지, 중금속 원자를 포함한 수지, 방향족 고리를 포함한 수지, 황을 포함한 수지 등을 렌즈(149)에 사용할 수 있다. 또는 수지와, 상기 수지보다 굴절률이 높은 재료의 나노 입자를 포함한 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 포함한 산화물, 또는 인듐, 갈륨, 및 아연을 포함한 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.
[구성예 4-3]
도 11의 (A)에 표시 장치(100C)의 단면도를 나타내었다. 표시 장치(100C)는 트랜지스터의 구조가 다른 점, 차광층(BM) 및 렌즈(149)를 가지지 않는다는 점에서 표시 장치(100B)와 주로 상이하다.
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 한쪽에 접속되는 도전층(222a), 한 쌍의 저저항 영역(231n) 중 다른 쪽에 접속되는 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)의 각각은 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(190)의 화소 전극(191)은 도전층(222b)을 통하여 트랜지스터(208)의 한 쌍의 저저항 영역(231n) 중 다른 쪽과 전기적으로 접속된다.
수광 소자(110)의 화소 전극(111)은 도전층(222b)을 통하여 트랜지스터(209)의 한 쌍의 저저항 영역(231n) 중 다른 쪽과 전기적으로 접속된다.
도 11의 (A)에는 절연층(225)이 반도체층의 상면 및 측면을 덮는 예를 나타내었다. 한편, 도 11의 (B)에는 절연층(225)이 반도체층(231)의 채널 형성 영역(231i)과 중첩되고 저저항 영역(231n)과는 중첩되지 않는 트랜지스터(202)의 예를 나타내었다. 예를 들어 도전층(223)을 마스크로서 사용하여 절연층(225)을 가공함으로써 도 11의 (B)에 나타낸 구조를 제작할 수 있다. 도 11의 (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.
[구성예 4-4]
도 12에 표시 장치(100D)의 단면도를 나타내었다. 표시 장치(100D)는 기판의 구성이 다르다는 점에서 표시 장치(100C)와 주로 상이하다.
표시 장치(100D)는 기판(151) 및 기판(152)을 가지지 않고, 기판(153), 기판(154), 접착층(155), 및 절연층(212)을 가진다.
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), 수광 소자(110), 및 발광 소자(190) 등을 기판(153) 위로 전치(轉置)함으로써 제작되는 구성을 가진다. 기판(153) 및 기판(154)의 각각은 가요성을 가지는 것이 바람직하다. 이로써 표시 장치(100D)의 가요성을 높일 수 있다.
절연층(212)에는 절연층(211), 절연층(213), 및 절연층(215)에 사용할 수 있는 무기 절연막을 사용할 수 있다. 또는 절연층(212)으로서 유기 절연막과 무기 절연막의 적층막을 사용하여도 좋다. 이때 트랜지스터(209) 측의 막을 무기 절연막으로 하는 것이 바람직하다.
여기까지 표시 장치의 구성예에 대하여 설명하였다.
본 실시형태의 표시 장치는 표시부에 수광 소자와 발광 소자를 가지고, 표시부는 화상을 표시하는 기능 및 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 다기능의 전자 기기를 실현할 수도 있다.
수광 소자는 활성층 이외의 적어도 하나의 층을 발광 소자(EL 소자)와 공통된 구성으로 할 수 있다. 또한 수광 소자는 활성층 이외의 모든 층을 발광 소자(EL 소자)와 공통된 구성으로 할 수도 있다. 예를 들어, 발광 소자의 제작 공정에 활성층의 성막 공정만 추가하면, 발광 소자와 수광 소자를 동일한 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 동일 재료 및 동일 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.
[전자 기기의 구성예]
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 적외광과 가시광을 사용하여 다양한 생체 정보를 취득할 수 있다. 이와 같은 생체 정보는 사용자의 개인 인증과 헬스케어의 양쪽의 용도로 사용될 수 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치를 사용하여 취득할 수 있는 생체 정보 중 개인 인증에 사용할 수 있는 생체 정보로서는, 대표적으로 지문, 장문, 정맥, 홍채 등이 있다. 이들 생체 정보는 적외광 또는 가시광에 의하여 취득할 수 있다. 특히 정맥 및 홍채의 정보는 적외광에 의하여 취득하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 사용하여 취득할 수 있는 생체 정보 중 헬스케어 용도로 사용할 수 있는 생체 정보로서는, 맥파, 혈당치, 산소 포화도, 중성 지방 농도 등이 있다.
또한 표시 장치가 탑재되는 전자 기기에 다른 생체 정보를 취득하는 수단을 제공하는 것이 바람직하다. 예를 들어 심전도, 혈압, 체온 등의 체내의 생체 정보 외, 표정, 안색, 동공 등의 표면적 생체 정보 등이 있다. 또한 걸음 수나 운동 강도, 이동의 고저차, 식사(섭취 칼로리나 영양소 등)의 정보도 헬스케어에 중요한 정보이다. 복수의 생체 정보 등을 사용하면 복합적인 몸 관리가 가능하게 되어, 일상적인 건강 관리뿐만 아니라 상병의 조기 발견에도 이어진다.
예를 들어 혈압은 심전도와 맥파의 2개의 박동의 타이밍 차이(맥파 전반 시간의 길이)로부터 산출할 수 있다. 혈압이 높으면 맥파 전반 시간이 짧고, 이와 반대로 혈압이 낮으면 맥파 전반 시간이 길다. 또한 심전도 및 맥파로부터 산출되는 심박수와 혈압의 관계로부터 사용자의 몸 상태를 추정할 수도 있다. 예를 들어 심박수와 혈압의 모두가 높으면 긴장 상태나 흥분 상태인 것으로 추정할 수 있고, 이와 반대로 심박수와 혈압의 모두가 낮으면 긴장이 풀린 상태인 것으로 추정할 수 있다. 또한 혈압이 낮고 또한 심박수가 높은 상태가 지속되는 경우에는 심장 질환 등의 가능성이 있다.
사용자는 전자 기기에 의하여 측정된 생체 정보나 그 정보를 바탕으로 추정된 자신의 몸 상태 등을 언제나 확인할 수 있으므로 건강 의식이 향상된다. 그 결과, 폭음폭식을 하지 않거나, 적당한 운동을 하거나, 또는 몸 관리를 수행하는 등, 일상의 생활 습관을 재검토하거나, 필요에 따라 의료 기관에서 진찰을 받는 계기가 될 수도 있다.
[구성예 1]
도 13에 전자 기기(80)의 개략도를 나타내었다. 전자 기기(80)는 태블릿 단말기로서 사용할 수 있다. 전자 기기(80)는 적어도 하우징(82)과 표시부(81)를 가진다. 표시부(81)에는 본 발명의 일 형태의 표시 장치가 적용되어 있다.
전자 기기(80)는, 사용자가 표시부(81) 위에 손(60a)을 올리거나 표시부(81)에 손(60a)을 접촉시키면, 개인 인증을 실행함과 함께 사용자의 생체 정보를 취득할 수 있다.
전자 기기(80)는, 사용자가 손(60a)을 표시부(81)에 두면, 사용자의 손(60a)의 형상을 인식할 수 있다. 그리고, 손(60a)의 각 부분에 대응하는 각 영역에 적절한 생체 정보의 취득을 실행한다. 예를 들어 손(60a)의 손끝에 대응하는 영역(85a)에서는 지문 형상 및 정맥 형상의 촬상을 실행할 수 있다. 또한 손가락 안쪽 부분에 대응하는 영역(85b)에서는 정맥 형상의 촬상, 세동맥의 촬상 등을 실행할 수 있다. 또한 손바닥에 대응하는 영역(85c)에서는 장문의 촬상, 정맥의 촬상, 세동맥의 촬상, 진피의 촬상 등을 실행할 수 있다. 지문, 장문, 및 정맥의 화상은 개인 인증에 사용할 수 있다. 또한 세동맥, 정맥, 진피의 화상으로부터는 생체 정보를 취득할 수 있다.
또한 생체 정보를 취득할 때 표시부(81)에 손 모양을 모방한 화상을 표시하여, 그 화상에 맞추어 사용자가 손(60a)을 놓도록 유도하여도 좋다. 이에 의하여, 손(60a)의 형상의 인식 정밀도를 높일 수 있다.
상술한 바와 같이, 전자 기기(80)를 기동하기 위한 개인 인증을 실행할 때마다 사용자의 생체 정보의 취득을 실행할 수 있다. 이에 의하여, 사용자가 의식하지 않고 생체 정보가 계속적으로 축적될 수 있으므로 계속적인 건강 관리를 수행할 수 있다. 또한 사용자가 건강 관리를 위한 애플리케이션 소프트웨어 등을 매번 실행시킬 필요가 없으므로 생체 정보의 취득 및 갱신이 중단될 우려가 없어 바람직하다.
[구성예 2]
도 14의 (A)에 전자 기기(80a)의 개략도를 나타내었다. 전자 기기(80a)는 상기 전자 기기(80)의 구성요소에 더하여 한 쌍의 전극(83), 카메라(84), 및 마이크로폰(86)을 가진다.
한 쌍의 전극(83)은 표시부(81)를 끼워 하우징(82)의 일부에 제공되어 있다. 전극(83)은 심전도를 취득하기 위한 전극으로서 기능한다. 사용자는 한 쌍의 전극(83)을 양손으로 쥠으로써 심전도를 측정할 수 있다. 도 14의 (A)에 나타낸 바와 같이, 한 쌍의 전극(83)을 하우징(82)의 긴쪽 방향으로 배치함으로써, 화면이 가로로 긴 상태로 전자 기기(80a)를 사용할 때 사용자가 의식하지 않고 심전도의 취득이 실행될 수 있다.
카메라(84)는 사용자의 얼굴 등을 촬상할 수 있다. 사용자의 얼굴의 화상으로부터 표정, 동공, 홍채, 안색 등의 생체 정보를 취득할 수 있다.
마이크로폰(86)은 사용자의 목소리를 취득할 수 있다. 취득한 목소리의 정보로부터 성문 인증에 사용할 수 있는 성문 정보를 취득할 수 있다. 또한 목소리의 정보를 정기적으로 취득하고 그 목소리의 질의 변화를 모니터링함으로써 건강 관리에 이용할 수도 있다.
도 14의 (B)는 전자 기기(80a)를 사용하고 있는 상태의 예를 나타낸 것이다. 표시부(81)에는 한 쌍의 전극(83)에 의하여 취득한 심전도의 정보(88a)와, 심박수의 정보(88b)와, 각종 생체 정보로부터 추정된 사용자의 건강 상태의 정보를 나타내는 캐릭터 화상(88c) 등이 표시되어 있다.
[구성예 3]
도 15의 (A)에는 표시부(81)를 두 번 접을 수 있는 전자 기기(80b)를 나타내었다. 전자 기기(80b)에는 하우징(82a), 하우징(82b), 및 하우징(82c)에 걸쳐 표시부(81)가 제공되어 있다. 표시부(81)에는 가요성을 가지는 표시 장치가 적용되어 있다.
하우징(82a)과 하우징(82b)은 연결부(89a)에 의하여 연결되어 있다. 하우징(82b)과 하우징(82c)은 연결부(89b)에 의하여 연결되어 있다. 전자 기기(80b)는 표시부(81)가 펼쳐진 상태와, 표시부(81)가 두 번 접힌 상태로 변형될 수 있다.
도 15의 (A)에 나타낸 바와 같이, 한 쌍의 전극(83)은 전자 기기(80b)를 변형시킬 때 사용자의 손이 접촉되는 위치에 제공되어 있다. 이에 의하여, 전자 기기(80b)의 개폐 동작을 수행할 때 의식하지 않고 생체 정보(심전도 등)가 취득될 수 있다.
또한 도 15의 (B)에는 표시부(81)를 반으로 접을 수 있는 전자 기기(80c)를 나타내었다. 전자 기기(80c)에서는 연결부(89c)에 의하여 연결된 하우징(82d) 및 하우징(82e)에 걸쳐 표시부(81)가 제공되어 있다.
여기서는, 표시부(81)가 내측이 되도록 접는 경우의 예를 나타내었지만, 표시부(81)가 외측이 되도록 접는 구성으로 하여도 좋다.
도 16의 (A) 및 (B)에는 손목시계형 전자 기기(80d)를 나타내었다. 전자 기기(80d)는 표시부(81), 하우징(82), 한 쌍의 밴드(87), 센서(77), 베젤(75), 및 버튼(76) 등을 가진다.
표시부(81)에는 상기 표시 장치를 적용할 수 있다. 표시부(81)를 손끝으로 터치함으로써 지문 인증 등을 수행할 수 있다. 또한 표시부(81)는 터치 패널로서도 기능할 수 있다.
센서(77)는 하우징(82)의 표시부(81)가 제공된 측과는 반대 측에 제공되어 있고, 팔에 접촉되는 부분에 위치한다. 센서(77)로서는 접촉식 센서 또는 광학식 센서 등을 사용할 수 있다. 접촉식 센서에 의하여 박동이나 체온 등의 생체 정보를 취득할 수 있다. 광학 센서로서는 적외광 또는 가시광을 사용하여 혈관이나 진피 등으로부터 생체 정보를 취득할 수 있다.
또한 하우징(82) 내부에는 가속도 센서, 자기 센서, 자외선 센서 등의 각종 센서가 제공되어도 좋다. 이들 센서에 의하여, 사용자의 자세나 활동 기록, 및 환경의 정보를 얻을 수 있다.
[시스템의 구성예]
본 발명의 일 형태에 따르면, 다양한 생체 정보를 정기적 및 계속적으로 취득할 수 있고, 이들 생체 정보를 개인 인증이나 건강 관리에 이용할 수 있다.
예를 들어 가시광 및 적외광을 사용함으로써 얻어지는 생체 정보로서는, 지문, 장문, 정맥 형상, 맥파, 호흡수, 맥박, 산소 포화도, 혈당치, 중성 지방 농도 등을 들 수 있다. 또한 그 외에, 표정, 안색, 동공, 성문 등을 들 수 있다. 이와 같은 다양한 생체 정보를 사용함으로써 사용자의 건강 상태를 총합적으로 판정할 수 있어 바람직하다.
측정된 복수의 생체 정보 각각에 대하여 정상값인지 이상값인지를 판정하고, 이들 복수의 판정 결과에 기초하여 사용자의 건강 상태를 판정할 수 있다. 또는 측정된 복수의 생체 정보 각각에 대하여 사용자의 건강 상태를 판정(예를 들어 맥박의 수치가 높다, 낮다, 또는 통상적이라고 판정)하고, 이들 복수의 판정 결과에 기초하여 사용자의 건강 강태를 판정하여도 좋다. 이와 같은 방법은 얻어진 판정 결과에 대한 근거가 분명하므로 사용자에게 개선안을 제시하기 쉬운 이점이 있다.
한편, 측정된 모든 생체 정보의 특징량을 추출하고, 이 특징량으로부터 사용자의 건강 상태를 판정하여도 좋다. 이와 같은 방법은 개개의 생체 정보뿐만 아니라 복수의 생체 정보의 상관관계에 기초한 판정이 용이하므로 검지 정밀도를 높일 수 있다.
다양한 생체 정보로부터 사용자의 건강 상태를 판정하기 위한 분류기 또는 식별기로서는 기계 학습에 의하여 학습된 기계 학습 모델을 사용하는 것이 바람직하다. 기계 학습에는 크게 나누어 지도 기계 학습, 비지도 기계 학습, 및 이상치 검출 등이 있다.
지도 기계 학습으로서는, k-최근접 이웃법(k-nearest neighbor), 나이브 베이즈 분류기, 결정 트리, 서포트 벡터 머신(SVM), 랜덤 포레스트, 뉴럴 네트워크 등이 있다. 특히, 뉴럴 네트워크는 특징량의 추출 단계에서 학습할 수도 있기 때문에 복수의 정보로부터 특징량을 추출하는 방법에 적합하다. 지도 기계 학습에는 라벨이 부여된 정보가 필요하다. 이때, 라벨이 부여된 지도 데이터를 사용하여 미리 학습된 학습 모델을 이용하여도 좋고, 생체 정보를 취득할 때 사용자가 입력한 몸 상태나 건강 상태 등에 관한 정보를 라벨로서 사용하여 학습을 수행하고, 학습 모델을 수시 갱신하여도 좋다. 또한 표정이나 성문, 활동 강도 등의 정보로부터 사용자의 건강 상태를 추정하고, 이 정보를 라벨로서 사용하여 학습을 수행하고, 학습 모델을 수시 갱신하여도 좋다.
비지도 기계 학습에 사용되는 특징량의 추출법으로서는, 주성분 분석(PCA: Principal Component Analysis)이나 음수 미포함 행렬 분해(NMF: Non-negative Matrix Factorization) 등을 들 수 있다. 또한 분류기로서는, k-means 클러스터링, DBSCAN(Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise) 등을 들 수 있다.
취득한 복수의 생체 정보의 판정에는, 지도 기계 학습 모델과 비지도 기계 학습 모델을 조합하여 사용하여도 좋다. 이때, 비지도 기계 학습 모델에 의하여 분류된 각 분류의 라벨로서, 다른 지도 기계 학습 모델에 사용되는 라벨을 사용하여도 좋다.
이상치 검출은 취득한 생체 정보, 혹은 하나 또는 복수의 생체 정보로부터 얻어지는 특징량이 정상 영역에서 벗어난 이상치인지 여부를 검지한다. 이상치가 검지되었을 때 사용자의 건강 상태가 정상 상태에서 벗어나 있을 가능성이 높은 것으로 추정된다.
이상치를 검지하는 모델로서는, k-최근접 이웃법, LOF(Local Outlier Factor), One class SVM, 마하라노비스 거리 등이 있다. 이상치 검출에는, 각 정보를 조합한 다차원 데이터를 사용하는 것이 유효하다. 예를 들어 생체 정보를 취득할 때 사용자의 상태(서 있다, 앉아 있다, 또는 이동하고 있다 등)와, 취득된 생체 정보 간의 상관관계가 강한 경우에 특히 유효하다. 복수의 정보에 기초하여 이상치 검출을 실행함으로써 사용자의 상태를 고려한 판정이 가능하므로, 오검지를 방지할 수 있다. 또한 생체 정보가 사용자의 상태 등에 따라 시간적으로 변화되는 정보(맥박, 호흡수 등)인 경우에는, 슬라이딩 윈도를 사용한 근접 이웃법이나, 동적 시간 신축(DTW: Dynamic Time Warping)법, 특이 스펙트럼 변환법 등을 사용하여도 좋다. 또한 주기적으로 변화되는 생체 정보이면, LSTM(Long Short Term Memory) 등을 사용하여 예측 모델로부터의 일탈을 검지하여도 좋다.
아래에서는, 본 발명의 일 형태의 시스템의 구성예 및 시스템의 동작예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 17에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 가지는 시스템(90)의 블록도를 나타내었다. 시스템(90)은 연산부(91), 기억부(92), 입력부(93), 출력부(94), 및 버스 라인(95) 등을 가진다. 시스템(90)은 상술한 전자 기기(80) 등 표시부를 가지는 다양한 전자 기기에 적용할 수 있다.
연산부(91)는 버스 라인(95)을 통하여 기억부(92), 입력부(93), 및 출력부(94) 등과 접속되고, 이들을 통괄적으로 제어하는 기능을 가진다.
기억부(92)는 데이터나 프로그램 등을 저장하는 기능을 가진다. 여기서는, 기억부(92)에 지문 인증용 학습 모델(92a), 정맥 인증용 학습 모델(92b), 이상 검지용 학습 모델(92c), 및 과거에 취득한 사용자의 생체 정보나 과거에 기록한 이상 정보를 포함한 로컬 데이터(92d) 등이 저장되어 있다.
입력부(93)는 다양한 생체 정보를 취득하는 기능을 가진다. 입력부(93)로서는, 각종 센서 장치를 적용할 수 있다. 여기서는, 입력부(93)가 광 센서(93a), 카메라(93b), 마이크로폰(93c), 심전 모니터(93d) 등을 가지는 예를 나타내었다. 광 센서(93a)로서는, 상기 표시 장치가 가지는 수광 소자를 사용한 센서를 적용할 수 있다. 심전 모니터(93d)는 예를 들어 심전도를 측정하기 위한 한 쌍의 전극과, 전극 간의 전압 또는 전극 간을 흐르는 전류값 등을 측정하는 측정기를 포함하는 구성으로 하면 좋다.
출력부(94)는 사용자에게 정보를 제공하는 기능을 가진다. 여기서는, 출력부(94)로서 디스플레이(94a), 스피커(94b), 및 진동 장치(94c) 등을 가지는 예를 나타내었다. 출력부(94)는, 예를 들어 건강 상태가 정상이 아니라고 판정되었을 때, 사용자에게 경고를 알리기 위하여 사용될 수 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 광 센서로서 기능하는 수광 소자와, 표시부를 구성하는 발광 소자를 가지기 때문에, 하나의 표시 장치가 도 17에 나타낸 입력부(93)의 광 센서(93a)와, 출력부(94)의 디스플레이(94a)를 겸할 수 있다. 즉 시스템(90)은 상기 표시 장치와, 연산부(91)와, 기억부(92)를 가지는 구성으로 실현할 수 있다.
예를 들어, 표시 장치는 사용자의 지문 또는 정맥 등의 생체 정보를 취득하는 기능을 가지고, 연산부(91)는 기억부(92)에 저장된 학습 모델(92a) 또는 학습 모델(92b)과, 상기 생체 정보에 기초하여, 지문 인증 또는 정맥 인증을 실행할 수 있다.
또한 표시 장치는 사용자의 다른 생체 정보(산소 포화도, 혈당치, 중성 지방 농도 등)를 취득하는 기능을 가지고, 연산부(91)는 기억부(92)에 저장된 학습 모델(92c)과, 상기 생체 정보에 기초하여, 이상 검지를 실행할 수 있다.
아래에서는, 본 발명의 일 형태의 시스템의 동작 방법의 예에 대하여 설명한다. 도 18은 시스템의 동작 방법의 흐름도이다. 도 18에 나타낸 흐름도는 단계 S0 내지 단계 S9를 가진다.
단계 S0에서, 동작을 시작한다. 예를 들어 전자 기기의 전원이 온이 된 것, 표시부가 터치된 것, 또는 전자 기기의 자세가 변화된 것 등을 검지하였을 때 동작이 시작된다.
단계 S1에서, 인증이 필요한지 여부를 판단한다. 인증이 이미 실행되고 시스템이 로그인 상태인 경우에는 인증이 불필요하다고 판단하고 단계 S4로 이행한다. 한편, 로그오프 상태인 경우에는, 인증이 필요하다고 판단하고 단계 S2로 이행한다.
단계 S2에서, 인증 정보를 취득한다. 예를 들어 사용자의 지문, 장문, 정맥 등을 촬상하고, 촬상된 화상으로부터 생체 정보의 취득을 실행한다.
단계 S3에서, 인증이 정상적으로 실행되었는지 여부를 판정한다. 예를 들어 지문, 장문, 또는 정맥의 정보를 미리 등록된 사용자의 정보와 대조하여 일치하는지 여부를 판정한다. 또한 판정은 상기 학습 모델(92a) 및 학습 모델(92b) 등의 기계 학습 모델을 사용하여 수행하여도 좋다. 또는 기계 학습 모델을 사용하지 않는 패턴 매칭법 등의 인증 방법을 사용하여도 좋다. 인증이 정상적으로 수행된 경우에는, 시스템의 로그인이 실행된 후, 단계 S4로 이행한다. 인증이 정상적으로 수행되지 않은 경우에는, 시스템의 로그오프 상태가 유지되고, 단계 S1로 되돌아간다.
단계 S4에서, 건강 상태의 판정에 사용하기 위한 생체 정보의 취득을 수행한다. 생체 정보는 입력부(93)의 각 구성요소에 의하여 취득할 수 있다. 취득하는 생체 정보로서는, 예를 들어 지문, 장문, 정맥 형상, 맥파, 호흡수, 산소 포화도, 혈당치, 중성 지방 농도, 표정, 안색, 동공, 성문, 체온 등 중 하나 이상의 정보를 취득하는 것이 바람직하다.
단계 S5에서, 취득한 생체 정보를 사용하여 이상 검지를 실행한다. 이상 검지는 상기 이상 검지용 학습 모델(92c)을 사용하여 수행할 수 있다.
단계 S6에서, 이상 검지의 결과에 이상이 있는지 없는지를 판정한다. 이상이 없다고 판정한 경우에는, 단계 S7로 이행한다. 한편, 이상이 있다고 판정한 경우에는, 단계 S8로 이행한다.
단계 S7에서, 취득한 생체 정보의 데이터 또는 그 가공 데이터(특징량 등)에 대하여 이상이 없다는 라벨을 부여하고, 학습 데이터로서 기억부(92)에 저장되는 로컬 데이터(92d)에 추가한다. 이에 의하여, 각 사용자에 맞춘 학습 모델을 구축할 수 있으므로 이상 검지의 정밀도를 높일 수 있다.
단계 S8에서, 이상이 있다는 것을 사용자에게 경고하는 동작을 실행한다. 예를 들어, 출력부(94)의 각 구성요소를 사용하여 사용자의 시각, 청각, 촉각, 후각 등에 대하여 자극을 주는 동작을 수행한다. 더 구체적으로는, 예를 들어, 디스플레이(94a)에 화상이나 텍스트를 표시하는 동작, 스피커(94b)를 사용하여 음성 정보로서 사용자에게 알리는 동작, 진동 장치(94c)를 사용하여 전자 기기를 진동시키는 동작을 실행한다. 또한 이들 동작 중 2개 이상을 동시에 실행하면 사용자의 주의를 더 환기시킬 수 있어 바람직하다.
단계 S9에서, 취득한 생체 정보의 데이터 또는 그 가공 데이터에 대하여 이상이 있다는 라벨을 부여하고, 기억부(92)에 저장되는 로컬 데이터(92d)에 추가한다.
단계 S9 이후는, 도 18에 나타낸 바와 같이, 단계 S4로 이행하여도 좋다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 형태의 시스템은 사용자의 건강 관리에 관한 동작을, 시스템의 인증 동작과 조합하여 실행할 수 있다. 이에 의하여, 사용자가 직접 건강 관리용 애플리케이션 소프트웨어 등을 실행시킬 필요가 없고, 전자 기기의 기동 시나 로그인 동작 시에 의식하지 않고 건강 관리가 수행될 수 있으므로, 정기적이며 계속적인 건강 관리가 가능하게 된다.
여기까지 본 발명의 일 형태의 시스템의 구성예 및 동작예에 대하여 설명하였다.
[금속 산화물에 대하여]
아래에서는 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) 등의 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, 도전성 기능은 캐리어가 되는 전자(또는 정공)를 흘리는 기능이고, 절연성 기능은 캐리어가 되는 전자를 흘리지 않는 기능이다. 도전성 기능과 절연성 기능의 상보적인 작용에 의하여, 스위칭 기능(온/오프 기능)을 CAC-OS 또는 CAC-metal oxide에 부여할 수 있다. CAC-OS 또는 CAC-metal oxide에서, 각 기능을 분리함으로써 양쪽의 기능을 최대화할 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 재료 내에 각각 편재하는 경우가 있다. 또한 도전성 영역은 주변이 흐릿해져 클라우드상으로 연결되어 관찰되는 경우가 있다.
또한 CAC-OS 또는 CAC-metal oxide에서 도전성 영역과 절연성 영역의 각각은 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 갭(wide gap)을 가지는 성분과, 도전성 영역에 기인하는 내로 갭(narrow gap)을 가지는 성분으로 구성된다. 상기 구성의 경우, 캐리어를 흘릴 때 내로 갭을 가지는 성분에서 주로 캐리어가 흐른다. 또한 내로 갭을 가지는 성분과 와이드 갭을 가지는 성분이 상보적으로 작용함으로써 내로 갭을 가지는 성분과 연동하여 와이드 갭을 가지는 성분에서도 캐리어가 흐른다. 이에 의하여 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 oxide는 매트릭스 복합재(matrix composite) 또는 금속 매트릭스 복합재(metal matrix composite)라고 부를 수도 있다.
산화물 반도체(금속 산화물)는 단결정 산화물 반도체와 이 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 가지고, 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 변화된 부분을 가리킨다.
나노 결정은 육각형을 기본으로 하지만 정육각형에 한정되지 않고, 비정육각형인 경우가 있다. 또한 오각형 및 칠각형 등의 격자 배열이 변형에 포함되는 경우가 있다. 또한 CAAC-OS에서 변형 근방에서도 명확한 결정립계(그레인 바운더리라고도 함)를 확인하는 것은 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 가지는 층(이하, In층)과, 원소 M, 아연, 및 산소를 가지는 층(이하, (M, Zn)층)이 적층된 층상의 결정 구조(층상 구조라고도 함)를 가지는 경향이 있다. 또한 인듐과 원소 M은 서로 치환될 수 있고, (M, Zn)층의 원소 M이 인듐과 치환된 경우, (In, M, Zn)층이라고 나타낼 수도 있다. 또한 In층의 인듐이 원소 M과 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 안정적이다. 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 가지는 금속 산화물의 한 종류인 인듐-갈륨-아연 산화물(이하, IGZO)은 상술한 나노 결정으로 함으로써 안정적인 구조를 가지는 경우가 있다. 특히 IGZO는 대기 중에서 결정 성장하기 어려운 경향이 있기 때문에, 큰 결정(여기서는 수mm의 결정 또는 수cm의 결정)보다 작은 결정(예를 들어 상술한 나노 결정)으로 하였을 때 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-OS와 비교하여 결정성이 낮다.
산화물 반도체(금속 산화물)는 다양한 구조를 가지고, 각각이 상이한 특성을 가진다. 본 발명의 일 형태에 따른 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 시의 산소의 유량비(산소 분압)에 특별한 한정은 없다. 다만 전계 효과 이동도가 높은 트랜지스터를 얻는 경우에는 금속 산화물막의 성막 시의 산소의 유량비(산소 분압)는 0% 이상 30% 이하가 바람직하고, 5% 이상 30% 이하가 더 바람직하고, 7% 이상 15% 이하가 더욱 바람직하다.
금속 산화물의 에너지 갭은 2eV 이상이 바람직하고, 2.5eV 이상이 더 바람직하고, 3eV 이상이 더욱 바람직하다. 이와 같이, 에너지 갭이 넓은 금속 산화물을 사용함으로써 트랜지스터의 오프 전류를 저감시킬 수 있다.
금속 산화물막의 형성 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 스퍼터링법에 의하여 형성할 수 있다. 그 외에, 예를 들어 PLD법, PECVD법, 열 CVD법, ALD법, 진공 증착법 등을 사용하여도 좋다.
여기까지 금속 산화물에 대하여 설명하였다.
본 실시형태는 적어도 그 일부를 본 명세서에 기재된 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 대하여 도 19를 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 19의 (A)는 수광 소자를 가지는 제 1 화소 회로의 일례를 나타낸 것이고, 도 19의 (B)는 발광 소자를 가지는 제 2 화소 회로의 일례를 나타낸 것이다.
도 19의 (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) 각각에는 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)를 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 회로에 의하여 판독하기 위한 선택 트랜지스터로서 기능한다.
도 19의 (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. 또한 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 접속한다.
배선(V4) 및 배선(V5) 각각에는 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)를 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.
또한 본 실시형태의 표시 장치에서는 발광 소자를 펄스상으로 발광시킴으로써 화상을 표시하여도 좋다. 발광 소자의 구동 시간을 단축함으로써 표시 장치의 소비 전력 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)의 각각으로서는, 채널이 형성되는 반도체층에 금속 산화물(산화물 반도체)을 사용한 트랜지스터를 적용하는 것이 바람직하다.
실리콘보다 밴드 갭이 넓고 캐리어 밀도가 작은 금속 산화물을 사용한 트랜지스터는 매우 작은 오프 전류를 실현할 수 있다. 그리고 오프 전류가 작기 때문에, 트랜지스터와 직렬로 접속된 용량 소자에 축적된 전하를 장기간에 걸쳐 유지할 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 19의 (A) 및 (B)에서는 트랜지스터를 n채널형 트랜지스터로 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, 고정세의 수광부 또는 표시부를 실현할 수 있다.
본 실시형태는 적어도 그 일부를 본 명세서에 기재된 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 전자 기기에 대하여 도 20 내지 도 22를 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 표시부에서 터치 또는 니어 터치(near touch)를 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, 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 기록된 프로그램 또는 데이터를 판독하는 기능 등을 가질 수 있다.
도 20의 (A)에 나타낸 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 20의 (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 접속되어 있다. FPC(6515)에는 IC(6516)가 실장되어 있다. FPC(6515)는 프린트 기판(6517)에 제공된 단자에 접속되어 있다.
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 억제하면서 대용량 배터리(6518)를 탑재할 수도 있다. 또한 표시 패널(6511)의 일부를 접어 화소부의 이면 측에 FPC(6515)와의 접속부를 배치함으로써 내로 베젤의 전자 기기를 실현할 수 있다.
도 21의 (A)는 텔레비전 장치의 일례를 나타낸 것이다. 텔레비전 장치(7100)는 하우징(7101)에 표시부(7000)가 제공되어 있다. 여기서는 스탠드(7103)로 하우징(7101)을 지지한 구성을 나타내었다.
표시부(7000)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 21의 (A)에 나타낸 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)가 가지는 조작 키 또는 터치 패널에 의하여 채널 및 음량을 조작할 수 있기 때문에, 표시부(7000)에 표시되는 영상을 조작할 수 있다.
또한 텔레비전 장치(7100)는 수신기 및 모뎀 등을 가지는 구성으로 한다. 수신기에 의하여 일반적인 텔레비전 방송의 수신을 수행할 수 있다. 또한 모뎀을 통하여 유선 또는 무선에 의하여 통신 네트워크에 접속함으로써, 한 방향(송신자로부터 수신자) 또는 쌍방향(송신자와 수신자 간, 또는 수신자끼리 등)의 정보 통신을 수행할 수도 있다.
도 21의 (B)는 노트북형 퍼스널 컴퓨터의 일례를 나타낸 것이다. 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 21의 (C) 및 (D)는 디지털 사이니지의 일례를 나타낸 것이다.
도 21의 (C)에 나타낸 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 21의 (D)는 원기둥 모양의 기둥(7401)에 제공된 디지털 사이니지(7400)이다. 디지털 사이니지(7400)는 기둥(7401)의 곡면을 따라 제공된 표시부(7000)를 가진다.
도 21의 (C) 및 (D)에서, 표시부(7000)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.
표시부(7000)가 넓을수록 한번에 제공할 수 있는 정보량을 증가시킬 수 있다. 또한 표시부(7000)가 넓을수록 사람의 눈에 띄기 쉽고, 예를 들어 광고의 홍보 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 21의 (C) 및 (D)에 나타낸 바와 같이, 디지털 사이니지(7300) 또는 디지털 사이니지(7400)는 사용자가 가지는 스마트폰 등의 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)와 무선 통신에 의하여 연계 가능한 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 22의 (A) 내지 (F)에 나타낸 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 22의 (A) 내지 (F)에 나타낸 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 기기는 카메라 등이 제공되고, 정지 화상이나 동영상을 촬영하고 기록 매체(외부 기록 매체 또는 카메라에 내장된 기록 매체)에 저장하는 기능, 촬영한 화상을 표시부에 표시하는 기능 등을 가져도 좋다.
아래에서, 도 22의 (A) 내지 (F)에 나타낸 전자 기기의 자세한 사항에 대하여 설명한다.
도 22의 (A)는 휴대 정보 단말기(9101)를 나타낸 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 22의 (A)는 3개의 아이콘(9050)을 표시한 예를 나타낸 것이다. 또한 파선의 직사각형으로 나타낸 정보(9051)를 표시부(9001)의 다른 면에 표시할 수도 있다. 정보(9051)의 일례로서는 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 22의 (B)는 휴대 정보 단말기(9102)를 나타낸 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 수도 있다. 사용자는 휴대 정보 단말기(9102)를 포켓으로부터 꺼내지 않고 표시를 확인하고, 예를 들어 전화를 받을지 여부를 판단할 수 있다.
도 22의 (C)는 손목시계형의 휴대 정보 단말기(9200)를 나타낸 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9200)는 예를 들어 스마트워치로서 사용할 수 있다. 또한 표시부(9001)는 그 표시면이 만곡되어 제공되고, 만곡된 표시면을 따라 표시를 수행할 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 주고받거나 충전할 수도 있다. 또한 충전 동작은 무선 급전에 의하여 수행하여도 좋다.
도 22의 (D), (E), 및 (F)는 접을 수 있는 휴대 정보 단말기(9201)를 나타낸 사시도이다. 또한 도 22의 (D)는 휴대 정보 단말기(9201)를 펼친 상태의 사시도이고, 도 22의 (F)는 접은 상태의 사시도이고, 도 22의 (E)는 도 22의 (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 적어도 그 일부를 본 명세서에 기재된 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
10A 내지 10F: 표시 장치, 21, 22, 23a, 23c: 광, 23b, 23d: 반사광, 30, 31B, 31G, 31R, 31W, 32: 화소, 41, 42: 트랜지스터, 50, 50a 내지 50g: 표시 장치, 51, 51a, 51b, 52: 기판, 53: 수광 소자, 54: 발광 소자, 55, 55a, 55b: 기능층, 57, 57B, 57G, 57R: 발광 소자, 58: 반사층, 59, 59a 내지 59c: 도광판, 60: 손가락, 60a: 손, 61: 접촉부, 62: 지문, 63: 촬상 범위, 65: 스타일러스 66: 궤적 67: 혈관, 71: 수지층 72: 도전층 75:베젤 76: 버튼 77: 센서, 80, 80a 내지 80d: 전자 기기, 81: 표시부, 82, 82a 내지 82e: 하우징, 83: 전극, 84: 카메라, 85a 내지 85c: 영역, 86: 마이크로폰, 87: 밴드, 88a, 88b: 정보, 88c: 캐릭터 화상, 89a 내지 89c: 연결부, 90: 시스템, 91: 연산부, 92: 기억부, 92a 내지 92c: 학습 모델, 92d: 로컬 데이터 93: 입력부, 93a: 광 센서, 93b: 카메라, 93c: 마이크로폰, 93d: 심전 모니터, 94: 출력부, 94a: 디스플레이, 94b: 스피커, 94c: 진동 장치, 95: 버스 라인

Claims (10)

  1. 표시 장치로서,
    제 1 기판과, 도광판과, 제 1 발광 소자와, 제 2 발광 소자와, 수광 소자를 가지고,
    상기 제 1 기판과 상기 도광판은 대향하여 제공되고,
    상기 제 1 발광 소자와 상기 수광 소자는 상기 제 1 기판과 상기 도광판 사이에 제공되고,
    상기 제 1 발광 소자는 상기 도광판을 통하여 제 1 광을 사출하는 기능을 가지고,
    상기 제 2 발광 소자는 상기 도광판의 측면에 대하여 제 2 광을 사출하는 기능을 가지고,
    상기 수광 소자는 상기 제 1 광을 수광하고 전기 신호로 변환하는 기능과, 상기 제 2 광을 수광하고 전기 신호로 변환하는 기능을 가지고,
    상기 제 1 광은 가시광을 포함하고,
    상기 제 2 광은 적외광을 포함하는, 표시 장치.
  2. 표시 장치로서,
    제 1 기판과, 제 2 기판과, 도광판과, 제 1 발광 소자와, 제 2 발광 소자와, 수광 소자를 가지고,
    상기 제 1 기판과 상기 도광판은 상기 제 2 기판을 끼워 대향하여 제공되고,
    상기 제 1 발광 소자와 상기 수광 소자는 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 제공되고,
    상기 제 1 발광 소자는 상기 도광판을 통하여 제 1 광을 사출하는 기능을 가지고,
    상기 제 2 발광 소자는 상기 도광판의 측면에 대하여 제 2 광을 사출하는 기능을 가지고,
    상기 수광 소자는 상기 제 1 광을 수광하고 전기 신호로 변환하는 기능과, 상기 제 2 광을 수광하고 전기 신호로 변환하는 기능을 가지고,
    상기 제 1 광은 가시광을 포함하고,
    상기 제 2 광은 적외광을 포함하고,
    상기 제 2 기판은 800nm 내지 1000nm의 파장 범위의 광에 대한 굴절률이 상기 도광판보다 낮은, 표시 장치.
  3. 표시 장치로서,
    제 1 기판과, 수지층과, 도광판과, 제 1 발광 소자와, 제 2 발광 소자와, 수광 소자를 가지고,
    상기 제 1 기판과 상기 도광판은 상기 수지층을 끼워 대향하여 제공되고,
    상기 제 1 발광 소자와 상기 수광 소자는 상기 제 1 기판과 상기 수지층 사이에 제공되고,
    상기 제 1 발광 소자는 상기 도광판을 통하여 제 1 광을 사출하는 기능을 가지고,
    상기 제 2 발광 소자는 상기 도광판의 측면에 대하여 제 2 광을 사출하는 기능을 가지고,
    상기 수광 소자는 상기 제 1 광을 수광하고 전기 신호로 변환하는 기능과, 상기 제 2 광을 수광하고 전기 신호로 변환하는 기능을 가지고,
    상기 제 1 광은 가시광을 포함하고,
    상기 제 2 광은 적외광을 포함하고,
    상기 수지층은 상기 도광판과 접촉하여 제공되고, 상기 제 1 기판과 상기 도광판을 접착하는 기능을 가지며, 800nm 내지 1000nm의 파장 범위의 광에 대한 굴절률이 상기 도광판보다 낮은, 표시 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    가시광을 투과시키는 도전층을 가지고,
    상기 도전층은 상기 도광판과 접촉하여 제공되며, 800nm 내지 1000nm의 파장 범위의 광에 대한 굴절률이 상기 도광판보다 높은, 표시 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 도전층은 정전 용량 방식의 터치 센서의 전극으로서 기능하는, 표시 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 발광 소자는 제 1 화소 전극, 발광층, 및 제 1 전극을 가지고,
    상기 수광 소자는 제 2 화소 전극, 활성층, 및 제 2 전극을 가지고,
    상기 발광층과 상기 활성층은 서로 다른 유기 화합물을 포함하고,
    상기 제 1 화소 전극과 상기 제 2 화소 전극은 동일한 면 위에 제공된, 표시 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 발광 소자는 제 1 화소 전극, 발광층, 및 공통 전극을 가지고,
    상기 수광 소자는 제 2 화소 전극, 활성층, 및 상기 공통 전극을 가지고,
    상기 발광층과 상기 활성층은 서로 다른 유기 화합물을 포함하고,
    상기 제 1 화소 전극과 상기 제 2 화소 전극은 동일한 면 위에 제공되고,
    상기 공통 전극은 상기 발광층을 개재(介在)하여 상기 제 1 화소 전극과 중첩된 부분과, 상기 활성층을 개재하여 상기 제 2 화소 전극과 중첩된 부분을 가지는, 표시 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 발광 소자는 제 1 화소 전극, 공통층, 발광층, 및 공통 전극을 가지고,
    상기 수광 소자는 제 2 화소 전극, 상기 공통층, 활성층, 및 상기 공통 전극을 가지고,
    상기 발광층과 상기 활성층은 서로 다른 유기 화합물을 포함하고,
    상기 제 1 화소 전극과 상기 제 2 화소 전극은 동일한 면 위에 제공되고,
    상기 공통층은 상기 제 1 화소 전극 및 상기 발광층과 중첩된 부분과, 상기 제 2 화소 전극 및 상기 활성층과 중첩된 부분을 가지고,
    상기 공통 전극은 상기 공통층 및 상기 발광층을 개재하여 상기 제 1 화소 전극과 중첩된 부분과, 상기 공통층 및 상기 활성층을 개재하여 상기 제 2 화소 전극과 중첩된 부분을 가지는, 표시 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 발광 소자는 제 1 화소 전극, 발광층, 및 제 1 전극을 가지고,
    상기 수광 소자는 제 2 화소 전극, 활성층, 및 제 2 전극을 가지고,
    상기 제 1 화소 전극과 상기 제 2 화소 전극은 상이한 면 위에 제공되고,
    상기 발광층은 유기 화합물을 포함하고,
    상기 활성층은 실리콘을 포함하는, 표시 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 표시 장치와, 연산부와, 기억부를 가지는 시스템으로서,
    상기 표시 장치는 사용자의 지문의 정보 또는 정맥의 정보를 포함한 제 1 생체 정보를 취득하는 기능과, 상기 사용자의 산소 포화도의 정보, 혈당치의 정보, 또는 중성 지방 농도의 정보를 포함한 제 2 생체 정보를 취득하는 기능을 가지고,
    상기 기억부는 제 1 학습 모델 및 제 2 학습 모델을 저장하는 기능을 가지고,
    상기 연산부는 상기 제 1 학습 모델과 상기 제 1 생체 정보에 기초하여 인증을 실행하는 기능과, 상기 제 2 학습 모델과 상기 제 2 생체 정보에 기초하여 이상 검지를 실행하는 기능을 가지는, 시스템.
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