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KR102671922B1 - 표시 장치, 표시 모듈, 및 전자 기기 - Google Patents

표시 장치, 표시 모듈, 및 전자 기기 Download PDF

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KR102671922B1
KR102671922B1 KR1020207034577A KR20207034577A KR102671922B1 KR 102671922 B1 KR102671922 B1 KR 102671922B1 KR 1020207034577 A KR1020207034577 A KR 1020207034577A KR 20207034577 A KR20207034577 A KR 20207034577A KR 102671922 B1 KR102671922 B1 KR 102671922B1
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KR
South Korea
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layer
light
semi
pixel electrode
transistor
Prior art date
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KR1020207034577A
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히사오 이케다
켄수케 요쉬주미
토모야 아오야마
Original Assignee
가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Publication date
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Abstract

색 순도가 높은 광을 나타내는 표시 장치를 제공한다. 소비전력이 낮은 표시 장치를 제공한다. 제 1 화소 전극, 제 2 화소 전극, 발광층, 공통 전극, 제 1 보호층, 및 반투과층을 가지는 표시 장치이다. 발광층은 제 1 화소 전극 위에 위치하는 제 1 영역과, 제 2 화소 전극 위에 위치하는 제 2 영역을 가진다. 공통 전극은 발광층 위에 위치한다. 제 1 보호층은 공통 전극 위에 위치한다. 반투과층은 제 1 보호층 위에 위치한다. 반투과층의 가시광에 대한 반사성은 공통 전극의 가시광에 대한 반사성보다 높다. 반투과층은 제 1 영역과 중첩되지 않고, 또한 제 2 영역과 중첩된다. 예를 들어, 반투과층은 제 1 영역과 중첩되는 위치에 개구를 가져도 좋다.

Description

표시 장치, 표시 모듈, 및 전자 기기
본 발명의 일 형태는 표시 장치, 표시 모듈, 및 전자 기기에 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 응용이 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. 표시 장치의 표시 영역이 넓을수록 한번에 제공할 수 있는 정보량을 증가시킬 수 있다. 또한, 표시 영역이 넓을수록 사람들의 눈에 띄기 쉽고, 예를 들어 광고의 홍보 효과를 높이는 것이 기대된다.
표시 장치로서는, 예를 들어 발광 소자를 가지는 발광 장치가 개발되어 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 응용되어 있다.
또한, 유기 EL 소자는 플렉시블 디바이스로의 응용이 검토되어 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에 유기 EL 소자가 적용된 가요성을 가지는 발광 장치가 개시(開示)되어 있다.
일본 공개특허공보 특개2014-197522호
각 색의 부화소에 각각 상이한 발광층을 증착하는 사이드 바이 사이드 방식(개별 화소 형성 방식이라고도 함)을 사용하여 풀 컬러 표시가 가능한 표시 장치를 제조하는 경우, 메탈 마스크의 개구부를 원하는 위치에 배치하는 정밀도(얼라인먼트 정밀도라고도 함)에 대한 요구가 높다. 특히, 고정세(高精細)한 표시 장치는 화소 밀도가 높고, 매우 높은 얼라인먼트 정밀도가 요구되기 때문에, 표시 장치의 제조에서의 수율이 저하되고, 제조 비용이 증대한다는 과제가 있다. 또한, 메탈 마스크의 변형에 기인하여 막이 원하는 영역보다 넓은 범위에 형성된다는 등, 사이드 바이 사이드 방식은 대형 기판에서의 채용이 어렵다는 과제도 있다.
한편, 백색 발광의 발광 소자와 컬러 필터를 조합한 컬러 필터 방식을 사용하여 풀 컬러 표시가 가능한 표시 장치를 제조하는 경우, 각 색의 부화소에 각각 상이한 발광층을 증착하는 공정이 불필요하다. 그러므로, 고정세한 표시 장치나 대형의 표시 장치를 높은 생산성으로 제조할 수 있다. 한편, 각 색의 부화소에 공통되는 발광층을 성막하기 때문에, 각 부화소가 나타내는 광은 원하는 색의 광뿐만 아니라, 다른 색의 광도 포함된다. 그러므로, 컬러 필터 방식은 사이드 바이 사이드 방식에 비하여 광의 색 순도가 낮아지기 쉽고, 광의 이용 효율이 낮다는 등의 과제가 있다.
본 발명의 일 형태는 색 순도가 높은 광을 나타내는 표시 장치를 제공하는 것을 과제의 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 표시 품질이 높은 표시 장치를 제공하는 것을 과제의 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 발광 효율이 높은 표시 장치를 제공하는 것을 과제의 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 소비전력이 낮은 표시 장치를 제공하는 것을 과제의 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 높은 수율로 제작할 수 있는 표시 장치를 제공하는 것을 과제의 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 정세도가 높은 표시 장치를 제공하는 것을 과제의 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 수명이 긴 표시 장치를 제공하는 것을 과제의 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 대형의 표시 장치를 제공하는 것을 과제의 하나로 한다.
또한, 이들 과제의 기재는 다른 과제의 존재를 방해하는 것은 아니다. 본 발명의 일 형태는 반드시 이들 과제 모두를 해결할 필요는 없는 것으로 한다. 명세서, 도면, 청구항의 기재로부터 이들 이외의 과제를 추출할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 제 1 화소 전극, 제 2 화소 전극, 발광층, 공통 전극, 제 1 보호층, 및 반투과층을 가진다. 발광층은 제 1 화소 전극 위에 위치하는 제 1 영역과 제 2 화소 전극 위에 위치하는 제 2 영역을 가진다. 공통 전극은 발광층 위에 위치한다. 제 1 보호층은 공통 전극 위에 위치한다. 반투과층은 제 1 보호층 위에 위치한다. 반투과층의 가시광에 대한 반사성은 공통 전극의 가시광에 대한 반사성보다 높다. 반투과층은 제 1 영역과 중첩되지 않고, 반투과층은 제 2 영역과 중첩된다. 예를 들어, 반투과층은 제 1 영역과 중첩되는 위치에 개구를 가져도 좋다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 제 2 보호층을 더 가져도 좋다. 제 2 보호층은 제 1 영역과 중첩되는 영역에서 제 1 보호층과 접하고, 또한 제 2 영역과 중첩되는 영역에서 반투과층과 접한다.
또는, 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 가시광을 투과시키는 도전층 및 제 2 보호층을 더 가져도 좋다. 가시광을 투과시키는 도전층은 공통 전극 위에 위치한다. 제 2 보호층은 가시광을 투과시키는 도전층 위에 위치한다. 가시광을 투과시키는 도전층은 공통 전극과 접하는 영역과, 반투과층과 접하는 영역과, 제 1 보호층과 제 2 보호층 사이에 위치하는 영역과, 제 1 보호층과 반투과층 사이에 위치하는 영역을 가진다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 제 1 광학 조정층 및 제 2 광학 조정층을 더 가져도 좋다. 제 1 광학 조정층은 제 1 화소 전극과 발광층 사이에 위치한다. 제 2 광학 조정층은 제 2 화소 전극과 발광층 사이에 위치한다. 제 1 화소 전극 및 제 2 화소 전극은 각각 가시광에 대한 반사성을 가진다.
또는, 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 제 1 반사층, 제 2 반사층, 제 1 광학 조정층, 및 제 2 광학 조정층을 더 가져도 좋다. 제 1 광학 조정층은 제 1 반사층 위에 위치한다. 제 2 광학 조정층은 제 2 반사층 위에 위치한다. 제 1 화소 전극은 제 1 광학 조정층 위에 위치한다. 제 2 화소 전극은 제 2 광학 조정층 위에 위치한다. 제 1 화소 전극 및 제 2 화소 전극은 각각 가시광에 대한 투과성을 가진다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 착색층을 더 가져도 좋다. 착색층은 제 1 보호층 위에 위치하고, 또한 제 2 영역과 중첩된다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 제 3 화소 전극을 더 가져도 좋다. 발광층은 제 3 화소 전극 위에 위치하는 제 3 영역을 더 가진다. 반투과층은 제 2 영역과 중첩되는 제 4 영역과, 제 3 영역과 중첩되는 제 5 영역을 가진다. 제 4 영역의 두께는 제 5 영역의 두께와 상이하다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 트랜지스터, 절연층, 제 1 도전층, 및 제 2 도전층을 더 가져도 좋다. 제 1 도전층 및 제 2 도전층은 각각 트랜지스터가 가지는 전극과 동일한 재료를 가진다. 트랜지스터는 절연층의 제 1 개구를 통하여 제 1 화소 전극과 전기적으로 접속된다. 공통 전극은 절연층의 제 2 개구를 통하여 제 1 도전층과 전기적으로 접속된다. 반투과층은 절연층의 제 3 개구를 통하여 제 2 도전층과 전기적으로 접속된다. 제 3 개구는 제 2 개구보다 표시 장치의 외측에 위치한다.
본 발명의 일 형태는 상술한 구성 중 어느 것을 가지는 표시 장치를 가지고, 플렉시블 프린트 회로 기판(Flexible printed circuit, 이하 FPC라고 나타냄) 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 색 순도가 높은 광을 나타내는 표시 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 표시 품질이 높은 표시 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 발광 효율이 높은 표시 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 소비전력이 낮은 표시 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 높은 수율로 제작할 수 있는 표시 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 정세도가 높은 표시 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 수명이 긴 표시 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 대형의 표시 장치를 제공할 수 있다.
또한, 이들 효과의 기재는 다른 효과의 존재를 방해하는 것은 아니다. 본 발명의 일 형태는 반드시 이들 효과 모두를 가질 필요는 없다. 명세서, 도면, 청구항의 기재로부터, 이들 이외의 효과를 추출할 수 있다.
도 1의 (A) 내지 (E)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 2의 (A), (B)는 화소의 일례를 나타낸 상면도이다. 도 2의 (C) 내지 (E)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 3의 (A) 내지 (E)는 화소의 일례를 나타낸 상면도이다.
도 4의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 5의 (A)는 표시 장치의 일례를 나타낸 상면도이다. 도 5의 (B)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 6의 (A)는 표시 장치의 일례를 나타낸 상면도이다. 도 6의 (B)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 7은 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 8은 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 9의 (A), (B)는 터치 패널의 일례를 나타낸 사시도이다.
도 10은 터치 패널의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 11의 (A), (B)는 터치 패널의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 12의 (A), (B)는 터치 패널의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 13의 (A), (B)는 트랜지스터의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 14는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 15는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 16은 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 17은 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 18의 (A), (B)는 표시 모듈의 일례를 나타낸 사시도이다.
도 19의 (A)는 화소의 일례를 나타낸 블록도이다. 도 19의 (B)는 화소의 일례를 나타낸 도면이다.
도 20의 (A), (B)는 화소의 동작 예를 나타낸 타이밍 차트이다.
도 21의 (A) 내지 (D)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 22의 (A) 내지 (E)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 23의 (A) 내지 (F)는 전자 기기의 일례를 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 이해의 간단화를 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 용어는 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 발명의 일 형태의 표시 장치는 백색 발광의 발광 소자와 컬러 필터를 조합한 컬러 필터 방식의 표시 장치이다. 그러므로, 표시 장치의 대형화 및 고정세화가 용이하다. 또한, 표시 장치를 높은 수율로 제작할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 마이크로캐비티 구조가 적용된 발광 소자와, 마이크로캐비티 구조가 적용되지 않은 발광 소자의 양쪽을 가진다. 마이크로캐비티 구조가 적용된 발광 소자는 색 순도가 높은 광을 발할 수 있다. 마이크로캐비티 구조가 적용되지 않은 발광 소자는 높은 효율로 광을 발할 수 있다. 예를 들어, 적색, 녹색, 또는 청색 등의 광을 나타내는 부화소는 각각 마이크로캐비티 구조가 적용된 발광 소자를 가지는 것이 바람직하다. 또한, 백색의 광을 나타내는 부화소는 마이크로캐비티 구조가 적용되지 않은 발광 소자를 가지는 것이 바람직하다. 이로써, 색 순도가 높은 광과 백색광의 양쪽의 광 추출 효율을 높일 수 있다. 따라서, 표시 품질이 높고, 또한 소비전력이 낮은 표시 장치를 실현할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 상면 사출(톱 이미션) 구조이다. 톱 이미션 구조의 표시 장치는 트랜지스터, 용량 소자, 및 배선 등을 발광 소자의 발광 영역과 중첩시켜 배치할 수 있기 때문에, 하면 사출(보텀 이미션) 구조의 표시 장치에 비하여 화소의 개구율을 높일 수 있고, 표시 장치의 수명이 길어지므로 바람직하다.
[표시 장치의 개요]
도 1의 (A)에 발광 소자(110W) 및 발광 소자(110a)를 가지는 표시 장치를 나타내었다.
발광 소자(110W)는 기판(101) 위의 화소 전극(111), 화소 전극(111) 위의 광학 조정층(112W), 광학 조정층(112W) 위의 EL층(113), 및 EL층(113) 위의 공통 전극(114)을 가진다.
발광 소자(110a)는 기판(101) 위의 화소 전극(111), 화소 전극(111) 위의 광학 조정층(112a), 광학 조정층(112a) 위의 EL층(113), 및 EL층(113) 위의 공통 전극(114)을 가진다.
화소 전극(111) 및 공통 전극(114) 중, 한쪽이 양극으로서 기능하고, 다른 쪽이 음극으로서 기능한다. 화소 전극(111) 및 공통 전극(114) 사이에 발광 소자의 문턱 전압보다 높은 전압을 인가하면, EL층(113)에 양극 측으로부터 정공이 주입되고, 음극 측으로부터 전자가 주입된다. 주입된 전자와 정공은 EL층(113)에서 재결합되어, EL층(113)에 포함되는 발광 물질이 발광한다.
광학 조정층(112W) 및 광학 조정층(112a)은 도전성을 가진다. 화소 전극(111)의 단부, 광학 조정층(112W)의 단부, 및 광학 조정층(112a)의 단부는 각각 절연층(104)으로 덮여 있다. 절연층(104)은 화소 전극(111)과 중첩되는 부분에 개구를 가진다. EL층(113)은 적어도 발광층을 가진다. EL층(113)과 공통 전극(114)은 각각 복수의 발광 소자에 걸쳐 제공되어 있다.
발광 소자(110a) 및 발광 소자(110W)는 보호층(115)으로 덮여 있다.
발광 소자(110a)는 보호층(115)을 개재(介在)하여 반투과층(116)(반투과·반반사층이라고도 할 수 있음)과 중첩된다. 반투과층(116)은 발광 소자(110W)의 발광 영역(EL층(113)에서의 화소 전극(111) 및 광학 조정층(112W)과 중첩되는 영역에 상당함)과 중첩되지 않고, 발광 소자(110a)의 발광 영역(EL층(113)에서의 화소 전극(111) 및 광학 조정층(112a)과 중첩되는 영역에 상당함)과 중첩된다.
또한, 반투과층(116)을 발광 소자(110a)의 구성 요소로 간주할 수도 있다. 즉, 발광 소자(110a)는 화소 전극(111) 및 반투과층(116)을 가진다고 할 수 있다. 또한, 발광 소자(110a)는 마이크로캐비티 구조를 가진다고 할 수 있다. 또한, 발광 소자(110W)는 마이크로캐비티 구조를 가지지 않는다고 할 수 있다.
발광 소자(110a)에는 마이크로캐비티 구조가 적용되어 있다. 발광층이 발하는 광을 화소 전극(111)과 반투과층(116) 사이에서 공진시킴으로써, 반투과층(116)을 투과하여 사출되는 광을 강하게 할 수 있다. 화소 전극(111)과 반투과층(116) 사이의 광학 거리를 조정함으로써, 원하는 파장의 광에 대한 광 추출 효율을 높일 수 있다. 발광 소자(110a)가 발하는 광은 특정의 파장의 광의 강도가 강해지고, 예를 들어 보라색, 청색, 청록색, 녹색, 황록색, 황색, 등황색, 주황색, 또는 적색의 광이 된다. 원하는 파장의 광의 강도가 강해지기 때문에, 발광 소자(110a)로부터 색 순도가 높은 광을 얻을 수 있다.
한편, 발광 소자(110W)에는 마이크로캐비티 구조가 적용되지 않았다. 발광층이 발하는 광은 반투과층(116)에 의하여 특정의 파장의 광의 강도가 강해지지 않은 채 외부로 추출된다. 그러므로, 발광 소자(110W)는 백색광을 효율적으로 외부로 추출할 수 있다. 발광 소자(110W)를 백색의 광을 나타내는 부화소에 사용함으로써, 표시 장치의 소비전력을 삭감할 수 있다.
마이크로캐비티 구조가 적용된 발광 소자(110a)와, 마이크로캐비티 구조가 적용되지 않은 발광 소자(110W)를 가지는 표시 장치는 색 순도가 높은 광과 백색광의 양쪽의 광 추출 효율이 높다. 따라서, 표시 품질이 높고 소비전력이 낮은 표시 장치를 실현할 수 있다.
화소 전극(111)과 반투과층(116) 사이의 광학 거리는, 강도를 강하게 하려고 하는 광의 파장 λ에 대하여, mλ/2(m은 자연수) 또는 그 근방이 되도록 조정하는 것이 바람직하다.
화소 전극(111)의 가시광에 대한 반사성은 공통 전극(114)의 가시광에 대한 반사성보다 높다. 화소 전극(111)은 반사 전극이라고도 할 수 있다. 공통 전극(114)은 투명 전극이라고도 할 수 있다. 반투과층(116)의 가시광에 대한 반사성은 공통 전극(114)의 가시광에 대한 반사성보다 높고, 화소 전극(111)의 가시광에 대한 반사성보다 낮은 것이 바람직하다.
예를 들어, 화소 전극(111)의 가시광의 반사율은 40% 이상 100% 이하, 바람직하게는 70% 이상 100% 이하이다. 또한, 예를 들어 반투과층(116)의 가시광의 반사율은 20% 이상 80% 이하, 바람직하게는 40% 이상 70% 이하이다. 또한, 예를 들어 공통 전극(114)의 가시광의 투과율은 40% 이상이다. 구체적으로는, 400nm 이상 700nm 이하의 파장의 광의 반사율 또는 투과율의 평균값이 상기 범위 내인 것이 바람직하다. 또는, 400nm 이상 700nm 이하의 소정의 파장의 광의 반사율 또는 투과율이 상기 범위 내인 것이 바람직하다.
광학 조정층(112a)의 막 두께를 제어함으로써, 광학 거리를 조정할 수 있다.
광학 조정층(112a)에는 가시광을 투과시키는 도전막(투명 도전막)을 사용할 수 있다.
광학 조정층(112a)은 다계조 마스크(하프톤 마스크, 그레이톤 마스크 등)를 사용한 노광 기술을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 이로써, 발광 소자의 제작 비용의 삭감, 및 제작 공정의 간략화를 도모할 수 있다.
또한, 복수의 발광 소자에서의 화소 전극(111)으로부터 EL층(113)으로의 캐리어 주입성 및 캐리어 수송성을 동일하게 한다는 관점에서, 발광 소자(110W)는 화소 전극(111)과 EL층(113) 사이에 광학 조정층(광학 조정층(112W))을 가져도 좋다. 발광 소자(110W)는 광학 조정층(112W)을 가지지 않아도 된다.
도 1의 (B)에 도시된 표시 장치는 발광 소자(110W) 및 발광 소자(110a)에 더하여 발광 소자(110b)를 가진다.
발광 소자(110b)는 기판(101) 위의 화소 전극(111), 화소 전극(111) 위의 광학 조정층(112b), 광학 조정층(112b) 위의 EL층(113), 및 EL층(113) 위의 공통 전극(114)을 가진다.
각 발광 소자는 보호층(115)으로 덮여 있다.
발광 소자(110a) 및 발광 소자(110b)는 보호층(115)을 개재하여 반투과층(116a)과 중첩된다. 발광 소자(110b)는 보호층(115) 및 반투과층(116a)을 개재하여 반투과층(116b)과 더 중첩된다.
또한, 반투과층(116a) 및 반투과층(116b)을 각각 발광 소자(110b)의 구성 요소로 간주할 수도 있다. 즉, 발광 소자(110b)는 화소 전극(111), 반투과층(116a), 및 반투과층(116b)을 가진다고 할 수 있다. 또한, 발광 소자(110b)는 마이크로캐비티 구조를 가진다고 할 수 있다.
반투과층(116a)은, 발광 소자(110W)의 발광 영역과 중첩되지 않고, 발광 소자(110a)의 발광 영역 및 발광 소자(110b)의 발광 영역과 중첩된다. 반투과층(116b)은 발광 소자(110W)의 발광 영역 및 발광 소자(110a)의 발광 영역과 중첩되지 않고, 발광 소자(110b)의 발광 영역과 중첩된다.
발광 소자(110a) 및 발광 소자(110b)에는 각각 마이크로캐비티 구조가 적용되어 있다. 광학 조정층(112a)과 광학 조정층(112b)은 서로 상이한 두께의 층이다. 이로써, 발광 소자(110a)와 발광 소자(110b)는 화소 전극(111)과 반투과층(116) 사이의 광학 거리가 상이하다. 발광 소자(110a) 및 발광 소자(110b)가 발하는 광은 각각 특정의 파장의 광의 강도가 강해지고, 서로 상이한 색의 광이 된다. 원하는 파장의 광의 강도가 강해지기 때문에, 발광 소자(110a) 및 발광 소자(110b)로부터 각각 색 순도가 높은 광을 얻을 수 있다.
발광 소자(110a)와 발광 소자(110b)는 발광 영역에 중첩되는 반투과층의 두께가 상이하다. 구체적으로는, 발광 소자(110b)의 발광 영역에는 반투과층(116a)에 더하여 반투과층(116b)이 중첩되기 때문에 반투과층에 의한 광의 반사량이 증가하고, 특정의 파장의 광의 강도가 더 강해진다. 이로써, 발광 소자(110b)에서는 특히 색 순도가 높은 광을 얻을 수 있다.
이와 같이, 각 색의 부화소에 따라 반투과층의 두께 및 재료 중 한쪽 또는 양쪽을 상이하게 함으로써, 반투과층의 가시광에 대한 반사성의 크기를 변경할 수 있다. 이로써, 각 색의 부화소에 따라, 광의 강도를 어느 정도 강하게 할지를 변경할 수 있다.
도 1의 (C)에 도시된 발광 소자(110W) 및 발광 소자(110a)는 광학 조정층(112W)의 두께와 광학 조정층(112a)의 두께가 동일하다는(두께 L이라는) 점에서 도 1의 (A)와 상이하다. 광학 조정층(112W)의 두께와 광학 조정층(112a)의 두께는 같아도 좋고 달라도 좋다.
발광 소자(110W)는 반투과층(116)과 중첩되지 않기 때문에 마이크로캐비티 구조는 가지지 않지만, 도 1의 (D)에 도시된 바와 같이, EL층(113)으로부터 발사된 광(113EM)의 일부는, 화소 전극(111)에서 반사됨으로써 특정의 파장의 광이 강해진다. 그러므로, 강하게 하려고 하는 파장에 따라, 광학 조정층(112W)의 두께를 설정하는 것이 바람직하고, 광학 조정층(112W)의 두께는 다른 색의 부화소가 가지는 광학 조정층의 두께와 동일하여도 좋다.
예를 들어, 백색의 광을 나타내는 부화소가 가지는 발광 소자(110W)로부터 발사되는 광(113EM)이 색 온도가 낮은 백색광인 경우에는, 광학 조정층(112W)의 두께를 청색의 부화소에서 사용하는 광학 조정층의 두께와 동일하게 하는 것이 바람직하다. 이로써, 광(113EM)의 청색의 파장의 광의 강도가 강해지고, 공통 전극(114)을 투과하여 사출되는 광을 원하는 색 온도의 백색광에 가깝게 할 수 있다.
화소 전극(111)은 가시광에 대한 반사성을 가진다. 광학 조정층(112a), 광학 조정층(112b), 광학 조정층(112W), 및 공통 전극(114)은 각각 가시광에 대한 투과성을 가진다. 반투과층(116), 반투과층(116a), 및 반투과층(116b)은 가시광에 대한 반사성과 가시광에 대한 투과성의 양쪽을 가진다. 화소 전극(111), 광학 조정층(112a), 광학 조정층(112W), 공통 전극(114), 반투과층(116), 반투과층(116a), 및 반투과층(116b)은 상술한 기능을 만족시키도록, 각각 이하에 나타낸 재료를 적절히 조합하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 적절히 사용할 수 있다. 구체적으로는, In-Sn 산화물(ITO라고도 함), In-Si-Sn 산화물(ITSO라고도 함), In-Zn 산화물, In-W-Zn 산화물, In-Ga-Zn 산화물(IGZO라고도 함)을 들 수 있다. 그 외, 알루미늄(Al), 타이타늄(Ti), 크로뮴(Cr), 망가니즈(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 갈륨(Ga), 아연(Zn), 인듐(In), 주석(Sn), 몰리브데넘(Mo), 탄탈럼(Ta), 텅스텐(W), 팔라듐(Pd), 금(Au), 백금(Pt), 은(Ag), 이트륨(Y), 네오디뮴(Nd) 등의 금속, 및 이들을 적절히 조합하여 포함하는 합금을 사용할 수도 있다. 이 외에, 상기에서 예시하지 않은 원소 주기율표의 1족 또는 2족에 속하는 원소(예를 들어, 리튬(Li), 세슘(Cs), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr)), 유로퓸(Eu), 이터븀(Yb) 등의 희토류 금속, 및 이들을 적절히 조합하여 포함하는 합금, 그래핀 등을 사용할 수 있다.
반투과층(116)으로서는, 광이 투과할 수 있을 정도의 두께(예를 들어 두께가 1nm 이상 30nm 이하)의 금속을 적합하게 사용할 수 있다. 상기 금속으로서, 은(Ag) 또는 Ag를 가지는 합금을 사용하면, 반투과층(116)의 반사율이 높으므로, 발광 소자(110a)의 발광 효율을 높일 수 있어 바람직하다. 또한, Ag는 가시광의 흡수율이 낮기 때문에, 광을 투과할 정도의 두께로 함으로써, 가시광에 대한 투과성과 반사성을 양립하는 막을 형성할 수 있다.
또한, 반투과층(116)이 도전성을 가지는 경우, 반투과층(116)은 플로팅 상태이어도 좋고, 소정의 전위가 공급되어 있어도 좋다.
화소 전극(111)으로서, 알루미늄(Al) 또는 Ag를 가지는 재료를 사용하면, 화소 전극(111)의 반사율이 높으므로, 발광 소자의 발광 효율을 높일 수 있어 바람직하다. 또한, Al은 재료 비용이 낮고 패턴 형성이 용이하기 때문에, 발광 소자의 제조 비용이 낮아지므로 바람직하다. 또한, Ag는 특히 높은 반사율을 가지기 때문에, 발광 소자의 발광 효율을 높일 수 있어 바람직하다.
광학 조정층(112a), 광학 조정층(112b), 광학 조정층(112W), 및 공통 전극(114)으로서는 금속 산화물을 적합하게 사용할 수 있다. 상기 금속 산화물은 인듐(In) 및 아연(Zn) 중 한쪽 또는 양쪽을 가지는 것이 바람직하다. 금속 산화물이 In 및 Zn 중 한쪽 또는 양쪽을 가짐으로써, 도전성을 높이고 광의 투과율을 높일 수 있다. 또한, Zn은 재료 비용이 낮기 때문에, 발광 소자의 제조 비용이 낮아지므로 바람직하다.
또한, Al을 가지는 재료와 In을 가지는 산화물이 접하는 경우, Al을 가지는 재료와 In을 가지는 산화물 사이에서 이온화 경향의 차이가 생김으로써, 상기 재료 사이에서 전자의 수수가 생기고, 상기 재료를 가지는 전극에서 전식이 생기는 경우가 있다. 그러므로, Al을 가지는 재료와 In을 가지는 산화물이 접하지 않는 구성인 것이 바람직하다. 이로부터도, 화소 전극(111)이 가지는 금속으로서는, Ag가 특히 바람직하다.
EL층(113)은 발광 물질을 포함하는 발광층을 가진다. 본 실시형태의 표시 장치는 백색 발광의 발광 소자를 사용하기 때문에, EL층(113)은 보색의 관계에 있는 2개의 광이 얻어지는 구성, 또는 적색, 녹색, 청색의 3개의 광이 얻어지는 구성 등이 적용된다. 발광 물질로서는 형광 발광 재료 및 인광 발광 재료 중 한쪽 또는 양쪽을 사용할 수 있다. EL층(113)은 발광층 외에, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층, 전하 발생층 등의 기능층을 가진다.
본 실시형태의 표시 장치는 백색 발광의 발광 소자와 컬러 필터를 조합한 구성이기 때문에 각 색의 부화소에서의 EL층(113)의 구성은 동일하게 할 수 있다.
보호층(115)에 배리어성이 높은 막을 사용함으로써, 발광 소자에 수분이나 산소 등의 불순물이 들어가는 것을 억제할 수 있다. 이로써, 발광 소자의 열화를 억제하고, 표시 장치의 신뢰성을 높일 수 있다.
본 실시형태의 표시 장치에서는, 반투과층(116)이 발광 소자(110W)의 발광 영역과 중첩되지 않도록 제공되어 있다. 예를 들어, 반투과층(116)이 되는 막을 가공함으로써, 반투과층(116)을 원하는 형상으로 형성할 수 있다. 구체적으로는, 우선 가시광에 대한 투과성 및 반사성의 양쪽을 가지는 막을 형성하고, 그 후 상기 막을 가공함으로써, 원하는 영역에만 반투과층(116)을 형성할 수 있다. 여기서, 상기 막의 가공 시에, EL층(113) 위에 보호층(115)이 없거나, 또는 배리어성이 낮은 보호층(115)만이 제공된 경우, EL층(113)에 불순물이 혼입되고, 발광 소자의 신뢰성이 저하할 우려가 있다. 이로부터도, 보호층(115)에는 배리어성이 높은 막을 사용하는 것이 요구된다. 보호층(115)으로서 배리어성이 높은 막을 사용함으로써, 반투과층(116)의 형성 시에, 발광 소자에 불순물이 들어가는 것을 억제할 수 있다.
반투과층(116)의 가공에 사용하는 방법에 특별히 한정은 없고, 예를 들어 웨트 에칭법, 드라이 에칭법, 또는 리프트 오프법을 사용할 수 있다.
또한, 드라이 에칭법을 사용하여 반투과층(116)이 되는 막을 가공할 때, 보호층(115)의 두께가 부분적으로 얇아지는 경우가 있다. 구체적으로는, 반투과층(116)이 되는 막이 제거되는 발광 소자(110W)의 발광 영역과 중첩되는 부분에 있어서, 보호층(115)의 두께가 다른 부분보다 얇아지는 경우가 있다. 도 1의 (E)에, 발광 소자(110W)와 중첩되는 보호층(115)이 제거된 영역(115n)을 나타내었다. 발광 소자(110W)는 마이크로캐비티 구조를 가지지 않기 때문에, 보호층(115)의 두께가 얇아져도 발광색에 대한 영향은 적지만, 발광 소자의 신뢰성이 저하하는 것을 방지하기 위하여, 충분한 두께의 보호층(115)으로 덮여 있는 것이 바람직하다. 또한, 보호층(115)의 두께는 화소 전극(111)과 반투과층(116) 사이의 광학 거리에 영향을 미치기 때문에, 지나치게 두꺼우면 특정의 파장의 광이 지나치게 강해지는 경우가 있다. 이들로부터, 보호층(115)의 두께는 1nm 이상 1000nm 이하이고, 50nm 이상 500nm 이하가 바람직하고, 100nm 이상 300nm 이하가 더 바람직하다.
보호층(115)은, 적어도 1층의 무기막(또는 무기 절연막)을 가지는 것이 바람직하고, 1층 이상의 무기막과 1층 이상의 유기막을 가지는 것이 더 바람직하다. 예를 들어, 보호층(115)은 공통 전극(114) 위의 제 1 무기막과, 제 1 무기막 위의 유기막과, 유기막 위의 제 2 무기막을 가져도 좋다.
무기막(또는 무기 절연막)은 방습성이 높고, 물이 확산되거나, 투과하기 어려운 것이 바람직하다. 또한, 무기막(또는 무기 절연막)은 수소 및 산소 중 한쪽 또는 양쪽이 확산되거나, 투과하기 어려운 것이 바람직하다. 이로써, 무기막(또는 무기 절연막)을 배리어막으로서 기능시킬 수 있다. 그러므로, 발광 소자에 대하여 외부로부터 불순물이 확산되는 것을 효과적으로 억제할 수 있어, 신뢰성이 높은 표시 장치를 실현할 수 있다.
보호층(115)에는 산화 절연막, 질화 절연막, 산화질화 절연막, 및 질화산화 절연막 등을 사용할 수 있다. 산화 절연막으로서는, 산화 실리콘막, 산화 알루미늄막, 산화 갈륨막, 산화 저마늄막, 산화 이트륨막, 산화 지르코늄막, 산화 란타넘막, 산화 네오디뮴막, 산화 하프늄막, 및 산화 탄탈럼막 등을 들 수 있다. 질화 절연막으로서는, 질화 실리콘막 및 질화 알루미늄막 등을 들 수 있다. 산화질화 절연막으로서는, 산화질화 실리콘막 등을 들 수 있다. 질화산화 절연막으로서는, 질화산화 실리콘막 등을 들 수 있다.
또한, 본 명세서 등에서, 산화질화물이란 그 조성으로서 질소보다 산소의 함유량이 많은 재료를 가리키고, 질화산화물이란 그 조성으로서 산소보다 질소의 함유량이 많은 재료를 가리킨다.
특히, 질화 실리콘막, 질화산화 실리콘막, 및 산화 알루미늄막은 각각 방습성이 높기 때문에, 보호층(115)으로서 적합하다.
또한, 광 추출 효율의 관점에서, 보호층(115)의 굴절률과 공통 전극(114)의 굴절률의 차이는, 0.5 이하가 바람직하고, 0.3 이하가 특히 바람직하다. 공통 전극(114)의 굴절률은 비교적 높고, 공통 전극(114)에 ITO를 사용하는 경우, 공통 전극(114)의 굴절률은 약 2.0이다. 그러므로, 보호층(115)에도 굴절률이 비교적 높은 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
예를 들어, 질화 실리콘막, 질화산화 실리콘막, 및 산화 알루미늄막의 굴절률은 대략 1.7 이상 2.3 이하이고, 산화 실리콘막(굴절률 약 1.5)에 비하여 굴절률이 높다. 이로부터도, 질화 실리콘막, 질화산화 실리콘막, 및 산화 알루미늄막은 각각 보호층(115)으로서 적합하다.
또한, 보호층(115)에는 ITO, Ga-Zn 산화물, Al-Zn 산화물, 또는 In-Ga-Zn 산화물 등을 포함하는 무기막을 사용할 수도 있다. 상기 무기막은, 고저항인 것이 바람직하고, 공통 전극(114)보다 고저항인 것이 바람직하다. 상기 무기막은 질소를 더 포함하여도 좋다.
예를 들어, 공통 전극(114)에 사용하는 가시광을 투과시키는 도전막과 보호층(115)에 사용하는 가시광을 투과시키는 무기막은 공통되는 금속 원소를 가져도 좋다. 공통 전극(114)과 보호층(115)의 밀착성을 높일 수 있어, 막이 박리되거나, 계면으로부터 불순물이 들어가는 것을 억제할 수 있다.
예를 들어, 공통 전극(114)에 제 1 ITO막을 사용하고, 보호층(115)에 제 2 ITO막을 사용할 수 있다. 제 2 ITO막은 제 1 ITO막보다 저항률이 높은 막인 것이 바람직하다. 또한, 예를 들어 공통 전극(114)에 제 1 Ga-Zn 산화물막을 사용하고, 보호층(115)에 제 2 Ga-Zn 산화물막을 사용할 수 있다. 제 2 Ga-Zn 산화물막은 제 1 Ga-Zn 산화물막보다 저항률이 높은 막인 것이 바람직하다.
Ga와, Zn과, O를 포함하는 무기막은, 예를 들어 Ga-Zn-O계 금속 산화물 타깃(Ga2O3과 ZnO의 혼합 소결체)을 사용하고, 산소 분위기하나 아르곤 및 산소 혼합 분위기하에서 성막함으로써 얻어진다. 또한, Al과, Zn과, O를 포함하는 절연막은, 예를 들어 Al-Zn-O계 금속 산화물 타깃(Al2O3과 ZnO의 혼합 소결체)을 사용하고, 같은 분위기하에서 성막함으로써 얻어진다. 또한, 같은 타깃을 아르곤, 산소, 및 질소 혼합 분위기하에서 성막함으로써, Ga 또는 Al과, Zn과, O와, N을 포함하는 무기막을 얻을 수 있다.
또한, 보호층(115)은 아크릴 수지, 에폭시 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아마이드 수지, 폴리이미드아마이드 수지, 폴리실록산 수지, 벤조사이클로뷰텐계 수지, 및 페놀 수지 등을 사용한 유기 절연막을 가져도 좋다.
보호층(115)은 20℃에서의 고유 저항이 1010Ωcm 이상인 것이 바람직하다.
보호층(115)은 화학 기상 퇴적(CVD: Chemical Vapor Deposition)법(플라스마 화학 기상 퇴적(PECVD: Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)법 등), 스퍼터링법(DC 스퍼터링법, RF 스퍼터링법, 이온 빔 스퍼터링법 등), 원자층 성막(ALD: Atomic Layer Deposition)법 등을 사용하여 형성할 수 있다.
스퍼터링법 및 ALD법은 저온에서의 성막이 가능하다. 발광 소자에 포함되는 EL층(113)은 내열성이 낮다. 그러므로, 발광 소자를 제작한 후에 형성하는 보호층(115)은 비교적 저온, 대표적으로는 100℃ 이하에서 형성하는 것이 바람직하고, 스퍼터링법 및 ALD법이 적합하다.
보호층(115)으로서, 각각 상이한 성막 방법을 사용하여 형성된 절연막을 2층 이상 적층하여도 좋다.
예를 들어, 우선 스퍼터링법을 사용하여 첫 번째 층의 무기막을 형성하고, ALD법을 사용하여 두 번째 층의 무기막을 형성하는 것이 바람직하다.
스퍼터링법으로 형성되는 막은 ALD법으로 형성되는 막보다 불순물이 적고 밀도가 높다. ALD법으로 형성되는 막은 스퍼터링법으로 형성되는 막보다 단차 피복성이 높아, 피성막면의 형상의 영향을 받기 어렵다.
첫 번째 층의 무기막은 불순물이 적고 밀도가 높다. 2번째 층의 무기막은 피형성면의 단차의 영향으로 제 1 무기막이 충분히 피복되지 않은 부분을 덮어 형성된다. 이로써, 한쪽의 무기막만을 형성하는 경우에 비하여, 물 등의 확산을 더 저감할 수 있는 보호층을 형성할 수 있다.
구체적으로는, 우선, 스퍼터링법을 사용하여, 산화 알루미늄막, 산화 지르코늄막, ITO막, Ga-Zn 산화물막, Al-Zn 산화물막, 또는 In-Ga-Zn 산화물막을 형성하고, 다음으로 ALD법을 사용하여, 산화 알루미늄막 또는 산화 지르코늄막을 형성하는 것이 바람직하다.
스퍼터링법을 사용하여 형성하는 무기막의 두께는 50nm 이상 1000nm 이하가 바람직하고, 100nm 이상 300nm 이하가 더 바람직하다.
ALD법을 사용하여 형성하는 무기막의 두께는 1nm 이상 100nm 이하가 바람직하고, 5nm 이상 50nm 이하가 더 바람직하다.
보호층(115)의 수증기 투과율은 1×10-2g/(m2·day) 미만, 바람직하게는 5×10-3g/(m2·day) 이하, 바람직하게는 1×10-4g/(m2·day) 이하, 바람직하게는 1×10-5g(m2·day) 이하, 바람직하게는 1×10-6g/(m2·day) 이하이다. 수증기 투과율이 낮을수록, 외부로부터 발광 소자로의 물의 확산을 저감할 수 있다.
또한, 절연층(104)에 보호층(115)에 사용할 수 있는 무기 절연막 또는 유기 절연막을 사용하여도 좋다.
발광 소자를 제작하기 전에 형성하는 절연층(104)은 고온에서의 성막이 가능하다. 성막 시의 기판 온도를 고온(예를 들어, 100℃ 이상 350℃ 이하)으로 함으로써, 치밀하고 배리어성이 높은 막을 형성할 수 있다. 절연층(104)의 형성에는 스퍼터링법 및 ALD법뿐만 아니라, CVD법도 적합하다. CVD법은 성막 속도가 빠르기 때문에 바람직하다.
기판(101)에는 유리, 석영, 유기 수지, 금속, 합금, 반도체 등의 재료를 사용할 수 있다. 또한, 실시형태 2에서 후술하는 바와 같이, 기판(101)에는 각종 반도체 회로가 제공되어 있어도 좋다.
[화소]
도 2의 (A), (B)에 화소(130)의 상면도의 일례를 나타내었다. 도 2의 (A)에 도시된 화소(130)는 1행 4열로 배열된 부화소를 가진다. 도 2의 (B)에 도시된 화소(130)는 2행 2열로 배열된 부화소를 가진다.
도 2의 (A), (B)에서는, R(적색), G(녹색), B(청색), W(백색)의 4색의 부화소로 하나의 색을 표현하는 표시 장치를 예로 들어 설명한다. 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 있어서, 색 요소에 한정은 없고, RGBW 이외의 색(예를 들어, 황색, 시안, 또는 마젠타 등)을 사용하여도 좋다.
도 2의 (C)는 도 2의 (A)에서의 일점쇄선 A1-A2 간의 단면도이다.
백색의 광을 나타내는 부화소가 가지는 발광 소자(110W)는 기판(101) 위의 화소 전극(111), 화소 전극(111) 위의 광학 조정층(112W), 광학 조정층(112W) 위의 EL층(113), 및 EL층(113) 위의 공통 전극(114)을 가진다.
적색의 광을 나타내는 부화소가 가지는 발광 소자(110R)는 기판(101) 위의 화소 전극(111), 화소 전극(111) 위의 광학 조정층(112R), 광학 조정층(112R) 위의 EL층(113), 및 EL층(113) 위의 공통 전극(114)을 가진다.
녹색의 광을 나타내는 부화소가 가지는 발광 소자(110G)는 기판(101) 위의 화소 전극(111), 화소 전극(111) 위의 광학 조정층(112G), 광학 조정층(112G) 위의 EL층(113), 및 EL층(113) 위의 공통 전극(114)을 가진다.
청색의 광을 나타내는 부화소가 가지는 발광 소자(110B)는 기판(101) 위의 화소 전극(111), 화소 전극(111) 위의 광학 조정층(112B), 광학 조정층(112B) 위의 EL층(113), 및 EL층(113) 위의 공통 전극(114)을 가진다.
화소 전극(111)은 양극으로서 기능한다. 광학 조정층(112W), 광학 조정층(112R), 광학 조정층(112G), 및 광학 조정층(112B)은 도전성을 가진다. 화소 전극(111)의 단부, 광학 조정층(112W)의 단부, 광학 조정층(112R), 광학 조정층(112G), 및 광학 조정층(112B)의 단부는 각각 절연층(104)으로 덮여 있다. 절연층(104)은 화소 전극(111)과 중첩되는 부분에 개구를 가진다. EL층(113)은 적어도 발광층을 가진다. 공통 전극(114)은 음극으로서 기능한다. EL층(113)과 공통 전극(114)은 각각 복수의 발광 소자에 걸쳐 제공되어 있다.
발광 소자(110W), 발광 소자(110R), 발광 소자(110G), 발광 소자(110B)는 보호층(115)으로 덮여 있다.
발광 소자(110R), 발광 소자(110G), 및 발광 소자(110B)는 각각 보호층(115)을 개재하여 반투과층(116)과 중첩된다. 반투과층(116)은 발광 소자(110W)의 발광 영역과 중첩되지 않고, 발광 소자(110R), 발광 소자(110G), 및 발광 소자(110B) 각각의 발광 영역과 중첩된다.
또한, 반투과층(116)을 발광 소자(110R), 발광 소자(110G), 및 발광 소자(110B)의 구성 요소로 간주할 수도 있다. 즉, 발광 소자(110R), 발광 소자(110G), 및 발광 소자(110B)는 각각 화소 전극(111) 및 반투과층(116)을 가진다고 할 수 있다. 또한, 발광 소자(110R), 발광 소자(110G), 및 발광 소자(110B)는 각각 마이크로캐비티 구조를 가진다고 할 수 있다. 또한, 발광 소자(110W)는 마이크로캐비티 구조를 가지지 않는다고 할 수 있다.
발광 소자(110R), 발광 소자(110G), 및 발광 소자(110B)에는 마이크로캐비티 구조가 적용되어 있다.
발광 소자(110R)에서 화소 전극(111)과 반투과층(116)의 광학 거리가 적색 발광을 강하게 하는 광학 거리가 되도록 광학 조정층(112R)의 막 두께를 조정한다. 마찬가지로, 발광 소자(110G)에서 화소 전극(111)과 반투과층(116)의 광학 거리가 녹색 발광을 강하게 하는 광학 거리가 되도록 광학 조정층(112G)의 막 두께를 조정한다. 그리고, 발광 소자(110B)에서 화소 전극(111)과 반투과층(116)의 광학 거리가 청색 발광을 강하게 하는 광학 거리가 되도록 광학 조정층(112B)의 막 두께를 조정한다. 화소 전극(111)과 반투과층(116) 사이의 광학 거리를 조정함으로써, 원하는 파장의 광에 대한 광 추출 효율을 높일 수 있다. 이로써, 적색, 녹색, 및 청색의 광을 나타내는 부화소로부터는 각각 색 순도가 높은 적색, 녹색, 및 청색의 광을 얻을 수 있다.
한편, 발광 소자(110W)에는 마이크로캐비티 구조가 적용되지 않았다. 발광층이 발하는 광은 반투과층(116)에 의하여 특정의 파장의 광의 강도가 강해지지 않은 채 외부로 추출된다. 그러므로, 발광 소자(110W)는 백색광을 효율적으로 외부로 추출할 수 있다. 따라서, 표시 장치의 소비전력을 삭감할 수 있다.
또한, 도 2의 (C)에서는 광학 조정층(112W)의 두께가 광학 조정층(112B)의 두께와 동일한 예를 나타내었다. 도 1의 (D)를 사용하여 설명한 바와 같이, 발광 소자(110W)에서는 EL층(113)으로부터의 광(113EM)의 일부가 화소 전극(111)에서 반사된다. 도 2의 (C)에 도시된 발광 소자(110W)의 경우, EL층(113)으로부터의 광의 일부가 화소 전극(111)에서 반사되고, 청색의 파장의 광의 강도가 강해지고, 공통 전극(114)을 투과하여 사출된다. 이로써, EL층(113)이 발하는 광이 색 온도가 낮은 백색광인 경우 등에, 백색의 광을 나타내는 부화소가 가지는 발광 소자(110W)로부터 발사되는 광을 원하는 색 온도의 백색광에 가깝게 할 수 있다.
도 2의 (A), (C)에 도시된 표시 장치는 적색, 녹색, 및 청색의 광을 나타내는 부화소에 마이크로캐비티 구조가 적용된 발광 소자를 가지고, 또한 백색의 광을 나타내는 부화소에 마이크로캐비티 구조가 적용되지 않은 발광 소자를 가진다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 색 순도가 높은 광과 백색광의 양쪽의 광 추출 효율을 높일 수 있으므로, 표시 품질이 높고 소비전력이 낮은 표시 장치를 실현할 수 있다.
도 2의 (D)는 도 2의 (C)와 상이한, 도 2의 (A)에서의 일점쇄선 A1-A2 간의 단면도이다.
각 색의 광을 나타내는 부화소가 가지는 발광 소자는 화소 전극(118), 화소 전극(118) 위의 EL층(113), 및 EL층(113) 위의 공통 전극(114)을 가진다.
화소 전극(118)은 양극으로서 기능한다. 화소 전극(118)의 단부는 절연층(104)으로 덮여 있다. 절연층(104)은 화소 전극(118)과 중첩되는 부분에 개구를 가진다. EL층(113)은 적어도 발광층을 가진다. 공통 전극(114)은 음극으로서 기능한다.
각 발광 소자는 보호층(115)으로 덮여 있다.
발광 소자(110R), 발광 소자(110G), 및 발광 소자(110B)는 각각 보호층(115)을 개재하여 반투과층(116)과 중첩된다. 반투과층(116)은 발광 소자(110W)의 발광 영역과 중첩되지 않고, 발광 소자(110R), 발광 소자(110G), 및 발광 소자(110B) 각각의 발광 영역과 중첩된다.
또한, 기판(101) 위의 반사층(117) 및 반사층(117) 위의 광학 조정층(119a)을 백색의 광을 나타내는 부화소가 가지는 발광 소자(110W)의 구성 요소로 간주할 수 있다. 마찬가지로, 기판(101) 위의 반사층(117), 반사층(117) 위의 광학 조정층(119a), 광학 조정층(119a) 위의 광학 조정층(119b), 및 광학 조정층(119b) 위의 광학 조정층(119c)을 적색의 광을 나타내는 부화소가 가지는 발광 소자(110R)의 구성 요소로 간주할 수 있다. 또한, 기판(101) 위의 반사층(117), 반사층(117) 위의 광학 조정층(119a), 및 광학 조정층(119a) 위의 광학 조정층(119b)을 녹색의 광을 나타내는 부화소가 가지는 발광 소자(110G)의 구성 요소로 간주할 수 있다. 또한, 기판(101) 위의 반사층(117) 및 반사층(117) 위의 광학 조정층(119a)을 청색의 광을 나타내는 부화소가 가지는 발광 소자(110B)의 구성 요소로 간주할 수 있다.
반사층(117)의 가시광에 대한 반사성은 화소 전극(111)의 가시광에 대한 반사성보다 높다. 화소 전극(111) 및 공통 전극(114)은 투명 전극이라고도 할 수 있다. 반투과층(116)의 가시광에 대한 반사성은 공통 전극(114)의 가시광에 대한 반사성보다 높고, 반사층(117)의 가시광에 대한 반사성보다 낮은 것이 바람직하다.
예를 들어, 반사층(117)의 가시광의 반사율은 40% 이상 100% 이하, 바람직하게는 70% 이상 100% 이하이다. 또한, 예를 들어 반투과층(116)의 가시광의 반사율은 20% 이상 80% 이하, 바람직하게는 40% 이상 70% 이하이다. 또한, 예를 들어 화소 전극(111) 및 공통 전극(114)의 가시광의 투과율은 40% 이상이다.
발광 소자(110R), 발광 소자(110G), 및 발광 소자(110B)에는 마이크로캐비티 구조가 적용되어 있다.
발광 소자(110R, 110G, 110B)에서, 반사층(117)과 반투과층(116)의 광학 거리가 각각 적색 발광, 녹색 발광, 청색 발광을 강하게 하는 광학 거리가 되도록 광학 조정층(119a, 119b, 및 119c)의 막 두께를 조정한다. 반사층(117)과 반투과층(116) 사이의 광학 거리를 조정함으로써, 원하는 파장의 광에 대한 광 추출 효율을 높일 수 있다. 이로써, 적색, 녹색, 및 청색의 광을 나타내는 부화소로부터는 각각 색 순도가 높은 적색, 녹색, 및 청색의 광을 얻을 수 있다.
도 2의 (C)는 화소 전극(111)이 반사 전극이고, 화소 전극(111)과 EL층(113) 사이에 광학 조정층이 제공되어 있는 예이다. 도 2의 (D)에 도시된 바와 같이, 화소 전극(118)이 투명 전극이고, 화소 전극(118)으로부터 보았을 때 EL층(113)과 반대 측에 반사층(117)이 제공되어 있어도 좋다. 이때, 반사층(117)과 화소 전극(118) 사이에 광학 조정층을 제공할 수 있다. 도 2의 (D)의 구성에서는, 광학 조정층에 절연층을 사용할 수 있기 때문에 재료의 폭이 넓어지므로 바람직하다.
한편, 발광 소자(110W)에는 마이크로캐비티 구조가 적용되지 않았다. 발광층이 발하는 광은 반투과층(116)에 의하여 특정의 파장의 광의 강도가 강해지지 않은 채 외부로 추출된다. 그러므로, 발광 소자(110W)는 백색광을 효율적으로 외부로 추출할 수 있다. 따라서, 표시 장치의 소비전력을 삭감할 수 있다.
도 2의 (A), (D)에 도시된 표시 장치는 적색, 녹색, 및 청색의 광을 나타내는 부화소에 마이크로캐비티 구조가 적용된 발광 소자를 가지고, 또한 백색의 광을 나타내는 부화소에 마이크로캐비티 구조가 적용되지 않은 발광 소자를 가진다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 색 순도가 높은 광과 백색광의 양쪽의 광 추출 효율을 높일 수 있으므로, 표시 품질이 높고 소비전력이 낮은 표시 장치를 실현할 수 있다.
도 2의 (E)는 도 2의 (C), (D)와 상이한, 도 2의 (A)에서의 일점쇄선 A1-A2 간의 단면도이다.
도 2의 (E)에서는 보호층(115)이 개구를 가지고, 가시광을 투과시키는 도전층(120)이 상기 개구를 통하여 공통 전극(114)과 전기적으로 접속되어 있다. 가시광을 투과시키는 도전층(120) 위에는 보호층(125)이 제공되어 있다. 보호층(125)은 마이크로캐비티 구조가 적용된 발광 소자의 발광 영역과 중첩되는 개구를 가진다. 반투과층(116)은 상기 개구를 통하여 가시광을 투과시키는 도전층(120)과 전기적으로 접속되어 있다. 보호층(115) 및 보호층(125)은 가시광을 투과하기 때문에, 발광 소자의 발광 영역과 중첩시켜 제공할 수 있다. 그러므로, 반투과층(116)보다 설계 마진을 넓게 할 수 있다. 발광 소자의 열화 방지의 관점에서, 개구를 가지는 보호층(115)은 마스크를 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 발광 소자의 열화 방지의 관점에서, 보호층(115) 및 보호층(125)은 서로 중첩되는 부분을 가지는 것이 바람직하다. 또한, 보호층(125) 위에 반투과층(116) 및 공통 전극(114)과 전기적으로 접속되는 보조 배선을 제공하여도 좋다.
본 실시형태의 표시 장치에서는 공통 전극(114)에 가시광을 투과시키는 도전 재료를 사용하기 때문에, 공통 전극(114)의 저항에 기인하는 전압 강하가 생기기 쉽다. 도 2의 (E)에 도시된 바와 같이, 반투과층(116)과 공통 전극(114)을 전기적으로 접속함으로써, 공통 전극(114)의 저항에 기인하는 전압 강하를 억제할 수 있다. 이로써, 표시 장치의 휘도 불균일을 억제하고, 표시 장치의 표시 품질을 높일 수 있다.
[반투과층의 레이아웃]
도 3의 (A) 내지 (E)에 반투과층(116)의 상면 레이아웃의 예를 나타내었다.
도 3의 (A) 내지 (C)에서는, 반투과층(116)이 발광 소자(110W)의 발광 영역과 중첩되는 위치에 개구를 가지는 예를 나타내었다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 표시 장치의 표시부의 넓은 범위에 반투과층(116)을 제공할 수 있어 바람직하다. 예를 들어, 반투과층(116)에 정전위를 공급하고, 반투과층(116)이 노이즈를 차단하기 위한 실드가 되도록 구성되는 경우 등에 특히 적합하다.
도 3의 (A), (B)에서는 반투과층(116)의 하나의 개구가 하나의 발광 소자(110W)의 발광 영역과 중첩되는 예를 나타내었다. 도 3의 (C)에서는 반투과층(116)의 하나의 개구가 1열로 배열된 복수의 발광 소자(110W)의 발광 영역과 중첩되는 예를 나타내었다.
또한, 도 3의 (D), (E)에 도시된 바와 같이, 반투과층(116)이 복수의 섬 형상으로 형성되어 있어도 좋다. 도 3의 (D)에서는 하나의 섬 형상의 반투과층(116)이 하나의 화소(130)가 가지는 3색의 부화소(R, G, B)의 발광 영역과 중첩되는 예를 나타내었다. 도 3의 (E)에서는 하나의 섬 형상의 반투과층(116)이 1열로 배열된 복수의 화소(130)가 가지는 3색의 부화소(R, G, B)의 발광 영역과 중첩되는 예를 나타내었다.
[표시 장치의 그 외의 구성 요소]
다음으로, 도 2의 (C)에 도시된 표시 장치에 구성 요소를 추가한 예를 도 4의 (A) 내지 (C)에 나타내었다. 또한, 도 2의 (C)에서 설명한 구성 요소에 대해서는 설명을 생략한다.
도 4의 (A)에 도시된 표시 장치는 보호층(115) 위 및 반투과층(116) 위의 보호층(121)과, 보호층(121) 위의 적색의 착색층(CFR)과, 보호층(121) 위의 녹색의 착색층(CFG)과, 보호층(121) 위의 청색의 착색층(CFB)을 가진다.
보호층(121)을 제공함으로써, 발광 소자에 불순물이 들어가는 것을 더 억제할 수 있어 바람직하다. 보호층(121)의 재료로서는 보호층(115)에 사용할 수 있는 재료를 적용할 수 있다.
보호층(121)은 발광 소자(110W)의 발광 영역과 중첩되는 영역에서 보호층(115)과 접한다. 보호층(121)은 발광 소자(110R)의 발광 영역과 중첩되는 영역, 발광 소자(110G)의 발광 영역과 중첩되는 영역, 및 발광 소자(110B)의 발광 영역과 중첩되는 영역의 각각에 있어서, 반투과층(116)과 접한다.
발광 소자 위에 착색층을 직접 형성하는 경우, 기판(371) 측에 착색층을 형성하는 경우에 비하여, 발광 소자와 착색층의 위치 얼라인먼트가 용이하다. 이로써, 표시 장치의 고정세화가 용이하게 되므로 바람직하다.
도 4의 (B)에 도시된 바와 같이, 보호층(121)을 제공하지 않고, 반투과층(116) 위에 접하여 각 색의 착색층을 제공하여도 좋다.
또한, 도 4의 (C)에 도시된 바와 같이, 보호층(121) 위에 차광층(BM)을 가져도 좋다. 또한, 도 4의 (C)에서는 발광 소자 위에 보호층(115) 및 보호층(121)을 개재하여 평탄화층(122) 및 기능층(123)을 가지는 예를 나타내었다. 또한, 평탄화층(122)을 제공하지 않고, 보호층(121) 위에 직접 기능층(123)을 제공하여도 좋다.
본 실시형태의 표시 장치는 발광 소자 위에 접하여 배리어성이 높은 보호층(115)(및 보호층(121))을 가지기 때문에, 발광 소자 위에 직접 다양한 구성 요소를 형성할 수 있다. 예를 들어, 착색층 및 차광층(BM) 중 한쪽 또는 양쪽을 발광 소자 위에 제공할 수 있다. 또한, 기능층(123)으로서는, 예를 들어 절연층, 도전층, 평탄화층, 접착층, 원 편광판, 터치 센서, 충격 흡수층, 및 표면 보호층 중 하나 또는 복수를 사용할 수 있다.
또한, 반투과층(116)은 터치 센서의 전극으로서의 기능을 가져도 좋다.
착색층은 특정의 파장 영역의 광을 투과시키는 유색층이다. 예를 들어, 적색, 녹색, 청색, 또는 황색의 파장 영역의 광을 투과시키는 컬러 필터 등을 사용할 수 있다. 착색층에 사용할 수 있는 재료로서는 금속 재료, 수지 재료, 또는 안료 또는 염료가 포함된 수지 재료 등을 들 수 있다.
차광층(BM)은, 인접한 착색층 사이에 제공되어 있다. 차광층(BM)은 인접한 발광 소자로부터의 발광을 차단하고, 인접한 발광 소자 사이에서의 혼색을 억제한다. 여기서, 착색층의 단부를 차광층(BM)과 중첩되도록 제공함으로써, 광 누설을 억제할 수 있다. 차광층(BM)으로서는 발광 소자로부터의 발광을 차단하는 재료를 사용할 수 있고, 예를 들어 금속 재료 혹은 안료 또는 염료를 포함하는 수지 재료 등을 사용하여 블랙 매트릭스를 형성할 수 있다. 또한, 차광층(BM)은 구동 회로 등의 표시부 이외의 영역에 제공하면, 도파광 등으로 인한 의도치 않은 광 누설을 억제할 수 있기 때문에 바람직하다.
[표시 장치의 구체적인 예]
다음으로, 본 실시형태의 표시 장치의 더 구체적인 구성에 대하여 도 5 내지 도 8을 사용하여 설명한다.
도 5의 (A)에 표시 장치(10A)의 상면도를 나타내었다. 도 5의 (B)에 도 5의 (A)에 도시된 일점쇄선 B1-B2 간의 단면도를 도시하였다.
도 5의 (A)에 도시된 표시 장치(10A)는 표시부(71) 및 구동 회로(78)를 가진다. 표시 장치(10A)에는 FPC(74)가 접속되어 있다.
표시 장치(10A)는 컬러 필터 방식이 적용된 톱 이미션 구조의 표시 장치이다.
도 5의 (B)에 도시된 바와 같이, 표시 장치(10A)는 기판(361), 절연층(367), 트랜지스터(301, 303), 배선(307), 절연층(314), 발광 소자(110W), 발광 소자(110R), 발광 소자(110G), 발광 소자(110B), 절연층(104), 보호층(115), 반투과층(116), 보호층(121), 착색층(CFR), 착색층(CFG), 착색층(CFB), 접착층(318), 및 기판(371) 등을 가진다.
각 발광 소자는 화소 전극(111), EL층(113), 및 공통 전극(114)을 가진다. 화소 전극(111)은 트랜지스터(303)의 소스 또는 드레인과 전기적으로 접속되어 있다. 이들은 직접 접속되거나, 다른 도전층을 통하여 접속된다. EL층(113) 및 공통 전극(114)은 복수의 발광 소자에 걸쳐 제공되어 있다.
각 발광 소자는 화소 전극(111)과 EL층(113) 사이에 광학 조정층을 더 가진다. 백색의 광을 나타내는 부화소가 가지는 발광 소자(110W)는 광학 조정층(112W)을 가지고, 적색의 광을 나타내는 부화소가 가지는 발광 소자(110R)는 광학 조정층(112R)을 가진다. 도 5의 (B)에서는 광학 조정층(112W)의 두께가 광학 조정층(112R)의 두께와 동일한 예를 나타내었다. 도 1의 (D)를 사용하여 설명한 바와 같이, 발광 소자(110W)에서는 EL층(113)으로부터의 광(113EM)의 일부가 화소 전극(111)에서 반사된다. 도 5의 (B)에 도시된 발광 소자(110W)의 경우, EL층(113)으로부터의 광의 일부가 화소 전극(111)에서 반사되고, 적색의 파장의 광의 강도가 강해지고, 공통 전극(114)을 투과하여 사출된다. 이로써, EL층(113)이 발하는 광이 색 온도가 높은 백색광인 경우 등에, 백색의 광을 나타내는 부화소가 가지는 발광 소자(110W)로부터 발사되는 광을 원하는 색 온도의 백색광에 가깝게 할 수 있다. 또한, 녹색의 광을 나타내는 부화소가 가지는 발광 소자(110G)는 광학 조정층(112G)을 가지고, 청색의 광을 나타내는 부화소가 가지는 발광 소자(110B)는 광학 조정층(112B)을 가진다. 도 5의 (B)에서는 각 광학 조정층이 화소 전극(111)의 측면을 덮는 예를 나타내었다.
발광 소자(110W), 발광 소자(110R), 발광 소자(110G), 발광 소자(110B)는 보호층(115)으로 덮여 있다.
발광 소자(110R), 발광 소자(110G), 및 발광 소자(110B)는 각각 보호층(115)을 개재하여 반투과층(116)과 중첩된다. 반투과층(116)은 발광 소자(110W)의 발광 영역과 중첩되지 않고, 발광 소자(110R), 발광 소자(110G), 및 발광 소자(110B) 각각의 발광 영역과 중첩된다.
도 5의 (A), (B)에 도시된 표시 장치(10A)는 적색, 녹색, 및 청색의 광을 나타내는 부화소에 마이크로캐비티 구조가 적용된 발광 소자를 가지고, 또한 백색의 광을 나타내는 부화소에 마이크로캐비티 구조가 적용되지 않은 발광 소자를 가진다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 색 순도가 높은 광과 백색광의 양쪽의 광 추출 효율을 높일 수 있으므로, 표시 품질이 높고 소비전력이 낮은 표시 장치를 실현할 수 있다.
절연층(104)은 화소 전극(111)의 단부 및 광학 조정층의 단부를 덮는다. 인접한 2개의 화소 전극(111)은 절연층(104)에 의하여 전기적으로 절연되어 있다.
보호층(115)은 발광 소자 위에 제공되고, 공통 전극(114)의 단부를 덮어 공통 전극(114)의 단부의 외측에서 절연층(104) 및 절연층(313)과 접한다. 이로써, 트랜지스터 및 발광 소자에 불순물이 들어가는 것을 억제할 수 있다. 특히, 보호층(115) 및 절연층(313)에 배리어성이 높은 무기막(또는 무기 절연막)을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 절연층(104)에도 배리어성이 높은 무기 절연막을 사용하는 것이 바람직하다. 표시 장치의 단부 및 그 근방에 있어서, 무기막(또는 무기 절연막)끼리가 접하여 적층됨으로써, 외부로부터 불순물이 들어가기 어려워지므로, 트랜지스터 및 발광 소자의 열화를 억제할 수 있다.
기판(361)과 기판(371)은 접착층(318)에 의하여 접합되어 있다. 기판(361), 기판(371), 및 접착층(318)으로 밀봉된 공간은 질소나 아르곤 등의 불활성 가스 또는 수지로 충전되어 있는 것이 바람직하다.
기판(361) 및 기판(371)에는 유리, 석영, 수지, 금속, 합금, 반도체 등의 재료를 사용할 수 있다. 발광 소자로부터의 광을 추출하는 측의 기판(371)에는 상기 광을 투과시키는 재료를 사용한다. 기판(361) 및 기판(371)으로서 가요성을 가지는 기판을 사용하는 것이 바람직하다.
접착층에는 자외선 경화형 등의 광 경화형 접착제, 반응 경화형 접착제, 열 경화형 접착제, 혐기형 접착제 등 각종 경화형 접착제를 사용할 수 있다. 또한, 접착 시트 등을 사용하여도 좋다.
구동 회로(78)는 트랜지스터(301)를 가진다. 표시부(71)는 트랜지스터(303)를 가진다.
각 트랜지스터는, 게이트, 게이트 절연층(311), 반도체층, 백 게이트, 소스, 및 드레인을 가진다. 게이트(아래쪽의 게이트)와 반도체층은 게이트 절연층(311)을 개재하여 중첩된다. 백 게이트(위쪽의 게이트)와 반도체층은 절연층(312) 및 절연층(313)을 개재하여 중첩된다. 2개의 게이트는 전기적으로 접속되어 있는 것이 바람직하다.
구동 회로(78)와 표시부(71)는 트랜지스터의 구조가 상이하여도 좋다. 구동 회로(78) 및 표시부(71)는 각각 복수의 종류의 트랜지스터를 가져도 좋다.
트랜지스터 및 배선 등을 발광 소자의 발광 영역과 중첩시켜 배치함으로써, 표시부(71)의 개구율을 높일 수 있다.
절연층(312), 절연층(313), 및 절연층(314) 중 적어도 하나의 층에는 물 또는 수소 등의 불순물이 확산되기 어려운 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 외부로부터 불순물이 트랜지스터로 확산되는 것을 효과적으로 억제할 수 있게 되므로, 표시 장치의 신뢰성을 높일 수 있다. 절연층(314)은 평탄화층으로서의 기능을 가진다.
절연층(367)은 하지막으로서의 기능을 가진다. 절연층(367)에는 물 또는 수소 등의 불순물이 확산되기 어려운 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
접속부(306)는 배선(307)을 가진다. 배선(307)은 트랜지스터의 소스 및 드레인과 동일한 재료 및 동일한 공정으로 형성할 수 있다. 배선(307)은 구동 회로(78)에 외부로부터의 신호나 전위를 전달하는 외부 입력 단자와 전기적으로 접속된다. 여기서는, 외부 입력 단자로서 FPC(74)를 제공하는 예를 나타내었다. 접속체(319)를 통하여 FPC(74)와 배선(307)은 전기적으로 접속된다.
접속체(319)로서는 다양한 이방성 도전 필름(ACF: Anisotropic Conductive Film) 및 이방성 도전 페이스트(ACP: Anisotropic Conductive Paste) 등을 사용할 수 있다.
도 6의 (A)에 표시 장치(10B)의 상면도를 나타내었다. 도 6의 (B)에 도 6의 (A)에 도시된 일점쇄선 C1-C2 간의 단면도를 도시하였다.
도 6의 (A)에 도시된 표시 장치(10B)는 표시부(71), 접속부(75), 및 구동 회로(78)를 가진다. 표시 장치(10B)에는 FPC(74)가 접속되어 있다.
표시 장치(10B)의 표시부(71)는 표시 장치(10A)의 표시부(71)와 같은 구성이다. 이하에서는, 접속부(75)의 구성에 대하여 자세히 설명한다.
도 6의 (A), (B)에 도시된 접속부(75)는 표시부(71)의 외측에 제공되어 있다. 접속부(75)는 표시부(71)의 4방향을 둘러싸도록 제공되어 있는 것이 바람직하다. 접속부(75)는 공통 전극(114)이 도전층(357a) 및 도전층(356a)과 전기적으로 접속되는 부분과, 반투과층(116)이 도전층(358), 도전층(357b), 및 도전층(356b)과 전기적으로 접속되는 부분을 가진다. 접속부(75)에서 EL층(113)의 단부보다 외측에 절연층(104)이 개구를 가지고, 상기 개구에 있어서, 공통 전극(114)이 도전층(357a)과 접속된다. 그리고, 공통 전극(114)의 단부보다 외측에 보호층(115)이 개구를 가지고, 상기 개구에 있어서, 반투과층(116)이 도전층(358)과 접속된다. 즉, 접속부(75)에서는, 공통 전극(114)이 도전층(357a) 및 도전층(356a)과 전기적으로 접속되는 부분보다 외측에, 반투과층(116)이 도전층(358), 도전층(357b), 및 도전층(356b)과 전기적으로 접속되는 부분이 제공되어 있다.
도전층(356a, 356b)은 트랜지스터의 소스 및 드레인과 동일한 재료, 및 동일한 공정으로 형성할 수 있다. 도전층(357a, 357b)은 화소 전극(111)과 동일한 재료 및 동일한 공정으로 형성할 수 있다. 도전층(358)은 공통 전극(114)과 동일한 재료 및 동일한 공정으로 형성할 수 있다.
이와 같이, 트랜지스터 또는 발광 소자가 가지는 도전층과 동일한 재료 및 동일한 공정으로 형성한 도전층과 공통 전극(114)을 전기적으로 접속시킴으로써, 공통 전극(114)의 저항에 기인하는 전압 강하를 억제하고, 표시 장치의 표시 불균일을 저감시킬 수 있다.
또한, 트랜지스터 또는 발광 소자가 가지는 도전층과 동일한 재료 및 동일한 공정으로 형성한 도전층과 반투과층(116)을 전기적으로 접속시킴으로써, 반투과층(116)에 정전위를 공급하고, 반투과층(116)을 노이즈를 차단하기 위한 실드가 되도록 구성할 수 있다. 이로써, 트랜지스터는 안정적으로 동작할 수 있다. 또한, 트랜지스터 위에 반투과층(116)을 개재하여 터치 센서를 제공하는 경우, 트랜지스터 및 터치 센서의 양쪽이 안정적으로 동작할 수 있다.
공통 전극(114)과 반투과층(116)은 서로 같은 전위가 공급되어도 좋고, 상이한 전위가 공급되어도 좋다. 공통 전극(114)과 반투과층(116)은 전기적으로 접속되어 있어도 좋다.
공통 전극(114)과 반투과층(116)에 같은 전위를 공급하는 경우, 전원 회로를 공용할 수 있기 때문에 바람직하다.
도 7에 도시된 바와 같이, 공통 전극(114)과 반투과층(116)은 같은 도전층과 전기적으로 접속되어 있어도 좋다. 도 7에 도시된 접속부(75)는 도전층(356a, 356b)을 가지지 않고 도전층(356)을 가진다는 점에서, 도 6의 (B)에 도시된 접속부(75)와 상이하다.
도 8에 표시 장치(15A)의 단면도를 도시하였다. 표시 장치(15A)의 상면도는 도 5의 (A)에 도시된 표시 장치(10A)와 같다. 도 8은 도 5의 (A)에 도시된 일점쇄선 B1-B2 간의 단면도에 상당한다. 또한, 표시 장치(10A)와 같은 부분에 대해서는 설명을 생략하는 경우가 있다.
도 8에 도시된 표시 장치(15A)는 기판(361), 접착층(363), 절연층(365), 트랜지스터(301, 303), 배선(307), 절연층(314), 발광 소자(110W), 발광 소자(110R), 발광 소자(110G), 발광 소자(110B), 절연층(104), 보호층(115), 반투과층(116), 보호층(121), 착색층(CFR), 착색층(CFG), 착색층(CFB), 접착층(317), 및 기판(371) 등을 가진다.
각 발광 소자는 화소 전극(111), 광학 조정층, EL층(113), 및 공통 전극(114)을 가진다. 도 8에 도시된 광학 조정층은 화소 전극(111)의 단부의 측면을 덮지 않았다는 점에서 도 5의 (B)와 상이하다. 각 발광 소자는 보호층(115)으로 덮여 있다.
발광 소자(110R), 발광 소자(110G), 및 발광 소자(110B)는 각각 보호층(115)을 개재하여 반투과층(116)과 중첩된다. 반투과층(116)은 발광 소자(110W)의 발광 영역과 중첩되지 않고, 발광 소자(110R), 발광 소자(110G), 및 발광 소자(110B) 각각의 발광 영역과 중첩된다.
도 8에 도시된 표시 장치(15A)는 적색, 녹색, 및 청색의 광을 나타내는 부화소에 마이크로캐비티 구조가 적용된 발광 소자를 가지고, 또한 백색의 광을 나타내는 부화소에 마이크로캐비티 구조가 적용되지 않은 발광 소자를 가진다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 색 순도가 높은 광과 백색광의 양쪽의 광 추출 효율을 높일 수 있으므로, 표시 품질이 높고 소비전력이 낮은 표시 장치를 실현할 수 있다.
기판(361)과 기판(371)은 접착층(317)에 의하여 접합되어 있다. 또한, 기판(361)과 절연층(365)은 접착층(363)에 의하여 접합되어 있다.
표시 장치(15A)는 제작 기판 위에서 형성된 트랜지스터, 발광 소자 등을 기판(361) 위로 전치함으로써 형성되는 구성이다. 기판(361) 및 기판(371)은 각각 가요성을 가지는 것이 바람직하다. 이로써, 표시 장치(15A)의 가요성을 높일 수 있다.
표시 장치(15A)는 트랜지스터(301, 303)의 구조가 표시 장치(10A)와 상이하다.
도 8에 도시된 트랜지스터(301, 303)는 백 게이트, 게이트 절연층(311), 반도체층, 게이트 절연층, 게이트, 절연층(315), 소스, 및 드레인을 가진다. 반도체층은 채널 형성 영역과 한 쌍의 저저항 영역을 가진다. 백 게이트(아래쪽의 게이트)와 채널 형성 영역은 게이트 절연층(311)을 개재하여 중첩된다. 게이트(위쪽의 게이트)와 채널 형성 영역은 게이트 절연층을 개재하여 중첩된다. 소스 및 드레인은 각각 절연층(315)에 제공된 개구를 통하여 저저항 영역과 전기적으로 접속된다.
[터치 패널]
본 발명의 일 형태에서는, 터치 센서가 탑재된 표시 장치(이하, 터치 패널이라고도 기재함)를 제작할 수 있다. 도 9 내지 도 11을 사용하여 터치 패널의 구성예를 설명한다.
본 발명의 일 형태의 터치 패널이 가지는 검지 소자(센서 소자라고도 함)에 한정은 없다. 손가락 또는 스타일러스 등의 피검지체의 근접 또는 접촉을 검지할 수 있는 다양한 센서를 검지 소자로서 적용할 수 있다.
예를 들어, 센서의 방식으로서는 정전 용량 방식, 저항막 방식, 표면 탄성파 방식, 적외선 방식, 광학 방식, 감압 방식 등 다양한 방식을 사용할 수 있다.
본 실시형태에서는 정전 용량 방식의 검지 소자를 가지는 터치 패널을 예로 들어 설명한다.
정전 용량 방식으로서는 표면형 정전 용량 방식, 투영형 정전 용량 방식 등이 있다. 또한 투영형 정전 용량 방식으로서는 자기 용량 방식, 상호 용량 방식 등이 있다. 상호 용량 방식을 사용하면, 동시 다점 검출이 가능해지기 때문에 바람직하다.
본 발명의 일 형태의 터치 패널은 따로 제작된 표시 장치와 검지 소자를 접합하는 구성, 발광 소자를 지지하는 기판 및 대향 기판 중 한쪽 또는 양쪽에 검지 소자를 구성하는 전극 등을 제공하는 구성 등, 다양한 구성을 적용할 수 있다.
도 9의 (A)는 터치 패널(300)의 사시 개략도이다. 도 9의 (B)는 도 9의 (A)를 전개한 사시 개략도이다. 또한, 명료화를 위하여 대표적인 구성 요소만을 나타내었다. 도 9의 (B)에서는 일부의 구성 요소(기판(330), 기판(371) 등)을 파선으로 윤곽만 명시하였다.
터치 패널(300)은 입력 장치(310)와 표시 장치(370)를 가지고, 이들이 중첩되어 제공되어 있다.
입력 장치(310)는 기판(330), 전극(331), 전극(332), 복수의 배선(341), 및 복수의 배선(342)을 가진다. FPC(350)는 복수의 배선(341) 및 복수의 배선(342) 각각과 전기적으로 접속된다. FPC(350)에는 IC(351)가 제공되어 있다.
표시 장치(370)는 대향하여 제공된 기판(361)과 기판(371)을 가진다. 표시 장치(370)는 표시부(71) 및 구동 회로(78)를 가진다. 기판(361) 위에는 배선(307) 등이 제공되어 있다. FPC(74)는 배선(307)과 전기적으로 접속된다. FPC(74)에는 IC(374)가 제공되어 있다.
배선(307)은 표시부(71)나 구동 회로(78)에 신호나 전력을 공급하는 기능을 가진다. 상기 신호나 전력은 외부 또는 IC(374)로부터 FPC(74)를 통하여 배선(307)에 입력된다.
도 10에 터치 패널(300)의 단면도의 일례를 나타내었다. 도 10에서는 표시부(71), FPC(74)를 포함하는 영역, 및 FPC(350)를 포함하는 영역 등의 단면 구조를 나타내었다. 도 10에서는 표시부(71)에 포함되는 터치 센서의 전극(331)과 전극(332)이 교차하는 교차부(387)의 단면 구조를 나타내었다.
기판(361)과 기판(371)은 접착층(318)에 의하여 접합되어 있다. 기판(371)과 기판(330)은 접착층(396)에 의하여 접합되어 있다. 여기서, 기판(361)으로부터 기판(371)까지의 각 층이 표시 장치(370)에 상당한다. 또한, 기판(330)으로부터 전극(334)까지의 각 층이 입력 장치(310)에 상당한다. 즉, 접착층(396)은 표시 장치(370)와 입력 장치(310)를 접합한다고 할 수 있다. 또는, 기판(330)으로부터 기판(371)까지의 각 층이 입력 장치(310)에 상당하고, 접착층(318)이 표시 장치(370)와 입력 장치(310)를 접합한다고도 할 수 있다.
도 10에 도시된 표시 장치(370)의 구성은 도 5의 (B)에 도시된 표시 장치(10A)와 같은 구성이기 때문에 자세한 설명은 생략한다.
입력 장치(310)에 대하여 자세히 설명한다. 기판(330)의 기판(371) 측에는 전극(331) 및 전극(332)이 제공되어 있다. 여기서는 전극(331)이 전극(333) 및 전극(334)을 가지는 경우의 예를 나타내었다. 도 10 중의 교차부(387)에 도시된 바와 같이, 전극(332)과 전극(333)은 동일 평면 위에 형성되어 있다. 절연층(395)은 전극(332) 및 전극(333)을 덮도록 제공되어 있다. 전극(334)은 절연층(395)에 제공된 개구를 통하여 전극(332)을 끼우도록 제공된 2개의 전극(333)과 전기적으로 접속되어 있다. 기판(330)의 단부에 가까운 영역에는 접속부(308)가 제공되어 있다. 접속부(308)는 배선(342)과, 전극(334)과 동일한 도전층을 가공하여 얻어진 도전층의 적층을 가진다. 접속부(308)는 접속체(309)를 통하여 FPC(350)가 전기적으로 접속되어 있다.
여기서, 표시부(71)에서 표시 장치(370)가 가지는 트랜지스터(303)와, 입력 장치(310)가 가지는 전극(331) 및 전극(332) 사이에는 반투과층(116)이 제공되어 있다. 반투과층(116)에는 정전위가 공급되어 있는 것이 바람직하다. 이로써, 반투과층(116)이 노이즈를 차단하기 위한 실드가 되고, 트랜지스터 및 터치 센서의 동작을 안정적으로 할 수 있다.
도 11의 (A), 도 11의 (B), 도 12의 (A), 도 12의 (B)에 도시된 바와 같이, 터치 센서를 발광 소자 위에 직접 형성함으로써, 터치 패널을 제작하여도 좋다.
도 11의 (A)에서는 기판(361)과 절연층(365)이 접착층(363)에 의하여 접합되어 있고, 절연층(365) 위에 트랜지스터(303)가 제공되어 있다. 트랜지스터(303) 위에는 절연층(314)이 제공되고, 절연층(314) 위에 화소 전극(111)이 제공되어 있다. 절연층(314)의 개구를 통하여 트랜지스터(303)의 소스 또는 드레인과 화소 전극(111)이 전기적으로 접속되어 있다. 화소 전극(111) 위에는 광학 조정층이 제공되고, 화소 전극(111)과 광학 조정층의 단부를 덮도록 절연층(104)이 제공되어 있다. 광학 조정층 위 및 절연층(104) 위에 EL층(113)이 제공되고, EL층(113) 위에 공통 전극(114)이 제공되고, 공통 전극(114) 위에 보호층(115)이 제공되어 있다. 보호층(115) 위에는 반투과층(116)이 제공되어 있다. 보호층(115) 위 및 반투과층(116) 위에는 보호층(121)이 제공되고, 보호층(121) 위에 차광층(BM) 및 착색층(CFR)이 제공되어 있다. 보호층(121) 위, 차광층(BM) 위, 및 착색층(CFR) 위에는 평탄화층(122)이 제공되고, 평탄화층(122) 위에 검지 소자(TC)가 제공되어 있다. 검지 소자(TC)는 평탄화층(122) 위의 전극(331)과, 전극(331) 위의 절연층(392)과, 절연층(392) 위의 전극(332)을 가진다. 검지 소자(TC) 위에는 절연층(391)이 제공되고, 접착층(317)에 의하여 절연층(391)과 기판(371)이 접합되어 있다. 기판(371) 위에는 원 편광판(390)이 제공되어 있다. 또한, 기판(371)을 제공하지 않고, 접착층(317)에 의하여 절연층(391)과 원 편광판(390)이 직접 접합되어 있어도 좋다.
본 실시형태의 표시 장치는 발광 소자 위에 접하여 배리어성이 높은 보호층(115)(및 보호층(121))을 가지기 때문에, 발광 소자 위에 직접 다양한 구성 요소를 형성할 수 있다. 도 11의 (A)에서는 착색층, 차광층(BM), 및 검지 소자(TC)가 발광 소자 위에 제공된 예를 나타내었다. 발광 소자 위에 터치 센서를 형성함으로써, 별도로 형성한 터치 센서를 표시 장치에 접합하는 구성에 비하여, 표시 장치의 박형화, 경량화가 가능하게 된다. 이로써, 표시 장치의 가요성을 높이거나, 표시 장치를 제공하는 전자 기기의 박형화, 경량화를 실현할 수 있게 된다.
또한, 도 9 및 도 10에 도시된 입력 장치(310)가 가지는 도전층 중, 발광 소자의 발광 영역과 중첩되는 도전층(전극(331, 332) 등)에는 가시광을 투과시키는 재료를 사용한다.
또한, 도 11의 (A), (B)에 도시된 검지 소자(TC)와 같이, 전극(331, 332)이 발광 소자의 발광 영역과 중첩되지 않는 위치에 제공되는 경우에는, 전극(331, 332)에 가시광을 차단하는 재료를 사용할 수 있다. 따라서, 전극(331, 332)에 금속 등의 저항률이 낮은 재료를 사용할 수 있다. 예를 들어, 터치 센서의 배선 및 전극으로서, 메탈 메시를 사용하는 것이 바람직하다. 이로써, 터치 센서의 배선 및 전극의 저항을 낮출 수 있다. 또한, 대형의 표시 장치의 터치 센서로서 적합하다. 또한, 일반적으로 금속은 반사율이 큰 재료이지만, 산화 처리 등을 실시함으로써 암색으로 할 수 있다. 따라서, 표시면 측으로부터 시인한 경우에도, 외광의 반사로 인한 시인성의 저하를 억제할 수 있다.
또한, 상기 배선 및 상기 전극을 금속층과 반사율이 작은 층('암색층'이라고도 함)의 적층으로 형성하여도 좋다. 암색층의 예로서는, 산화 구리를 포함하는 층, 염화 구리 또는 염화 텔루륨을 포함하는 층 등이 있다. 또한, 암색층을 Ag 입자, Ag 섬유, Cu 입자 등의 금속 미립자, 카본 나노 튜브(CNT), 그래핀 등의 나노 탄소 입자, 그리고 PEDOT, 폴리아닐린, 폴리피롤 등의 도전성 고분자 등을 사용하여 형성하여도 좋다.
또한, 원 편광판(390)을 제공함으로써, 전극(331, 332)이 사용자에게 시인되는 것을 억제할 수 있다. 또는, 전극(331, 332)보다 표시면 측에 차광층(BM)을 제공함으로써, 전극(331, 332)이 사용자에게 시인되는 것을 억제하여도 좋다. 도 11의 (B)에서는 보호층(121) 위가 아니라, 절연층(391) 위에 차광층(BM)을 가지는 예를 나타내었다.
도 12의 (A), (B)에 도시된 바와 같이, 반투과층(116)을 터치 센서의 전극으로서 사용하여도 좋다. 도 12의 (A)에서는 검지 소자(TC)의 한 쌍의 전극으로서, 반투과층(116)과, 평탄화층(122) 위의 전극(331)을 사용하는 예를 나타내었다. 또한, 도 12의 (B)에서는 검지 소자(TC)의 한 쌍의 전극으로서, 반투과층(116a)과 반투과층(116b)을 사용하는 예를 나타내었다.
도 12의 (A)에 도시된 단면 구조에서의 기판(361)으로부터 평탄화층(122)까지의 적층 구조와, 절연층(391)으로부터 기판(371)까지의 적층 구조는 도 11의 (A)에 도시된 단면 구조와 각각 같다. 또한, 차광층(BM)에는 절연 재료를 사용한다. 평탄화층(122) 위에는 전극(331)이 제공되고, 전극(331) 위에는 절연층(391)이 제공되어 있다.
도 12의 (B)에 도시된 단면 구조에서의 기판(361)으로부터 보호층(115)까지의 적층 구조와, 절연층(391)으로부터 기판(371)까지의 적층 구조는 도 11의 (B)에 도시된 단면 구조와 각각 같다. 보호층(115) 위에는 반투과층(116a, 116b)이 제공되어 있다. 반투과층(116a, 116b) 위에는 보호층(121)이 제공되어 있다. 보호층(121) 위에는 착색층(CFR)이 제공되고, 착색층(CFR) 위에는 평탄화층(122)이 제공되어 있다. 보호층(121) 및 평탄화층(122)에는 반투과층(116a)에 도달하는 개구가 제공되어 있고, 상기 개구를 덮도록 전극(331)이 제공되어 있다. 전극(331)을 통하여 2개의 반투과층(116a)이 전기적으로 접속되어 있다. 전극(331) 위에는 절연층(391)이 제공되어 있다.
도 12의 (A), (B)에 도시된 바와 같이, 반투과층이 검지 소자(TC)의 전극을 겸함으로써, 검지 소자(TC)의 제작 공정을 간략화할 수 있어 바람직하다. 또한, 터치 패널의 박형화를 도모할 수 있다.
반투과층을 터치 센서의 전극으로서 사용하는 경우, 반투과층에 펄스 전위를 공급하는 구성이나, 반투과층이 검지 회로(감지 증폭기)와 전기적으로 접속되는 구성 등을 적용할 수 있다.
또한, 도 12의 (A), (B)에서는 반투과층을 정전 용량 방식의 터치 센서의 전극으로서 사용하는 예를 나타내었지만, 센서의 방식은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 반투과층을 저항막 방식의 터치 센서의 전극으로서 사용하여도 좋다.
[트랜지스터]
다음으로, 표시 장치에 사용할 수 있는 트랜지스터에 대하여 설명한다.
표시 장치에 포함되는 트랜지스터의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 플레이너형 트랜지스터로 하여도 좋고, 스태거형 트랜지스터로 하여도 좋고, 역 스태거형 트랜지스터로 하여도 좋다. 또한, 톱 게이트 구조 및 보텀 게이트 구조 중 어느 트랜지스터 구조로 하여도 좋다. 또는, 채널의 위아래에 게이트 전극이 제공되어 있어도 좋다.
도 13의 (A), (B)에 트랜지스터의 구성예를 나타내었다. 각 트랜지스터는 절연층(141)과 절연층(208) 사이에 제공되어 있다. 절연층(141)은 하지막으로서의 기능을 가지는 것이 바람직하다. 절연층(208)은 평탄화막으로서의 기능을 가지는 것이 바람직하다.
도 13의 (A)에 도시된 트랜지스터(220)는 반도체층(204)에 금속 산화물을 가지는, 보텀 게이트 구조의 트랜지스터이다. 금속 산화물은 산화물 반도체로서 기능할 수 있다.
트랜지스터의 반도체에는 산화물 반도체를 사용하는 것이 바람직하다. 실리콘보다 밴드 갭이 넓고, 또한 캐리어 밀도가 작은 반도체 재료를 사용하면 트랜지스터의 오프 상태에서의 전류를 저감할 수 있어 바람직하다.
트랜지스터(220)는 도전층(201), 절연층(202), 도전층(203a), 도전층(203b), 및 반도체층(204)을 가진다. 도전층(201)은 게이트로서 기능한다. 절연층(202)은 게이트 절연층으로서 기능한다. 반도체층(204)은 절연층(202)을 개재하여 도전층(201)과 중첩된다. 도전층(203a) 및 도전층(203b)은 각각 반도체층(204)과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(220)는 절연층(211)과 절연층(212)으로 덮여 있는 것이 바람직하다. 절연층(211) 및 절연층(212)에는 각종 무기 절연막을 사용할 수 있다. 특히, 절연층(211)에는 산화물 절연막이 적합하고, 절연층(212)에는 질화물 절연막이 적합하다.
도 13의 (B)에 도시된 트랜지스터(230)는 반도체층에 폴리실리콘을 가지는, 톱 게이트 구조의 트랜지스터이다.
트랜지스터(230)는 도전층(201), 절연층(202), 도전층(203a), 도전층(203b), 반도체층, 및 절연층(213)을 가진다. 도전층(201)은 게이트로서 기능한다. 절연층(202)은 게이트 절연층으로서 기능한다. 반도체층은 채널 형성 영역(214a) 및 한 쌍의 저저항 영역(214b)을 가진다. 반도체층은 LDD(Lightly Doped Drain) 영역을 더 가져도 좋다. 도 13의 (B)에서는 채널 형성 영역(214a)과 저저항 영역(214b) 사이에 LDD 영역(214c)을 가지는 예를 나타내었다. 채널 형성 영역(214a)은 절연층(202)을 개재하여 도전층(201)과 중첩된다. 도전층(203a)은 절연층(202) 및 절연층(213)에 제공된 개구를 통하여 한 쌍의 저저항 영역(214b)의 한쪽과 전기적으로 접속된다. 마찬가지로, 도전층(203b)은 한 쌍의 저저항 영역(214b)의 다른 쪽과 전기적으로 접속된다. 절연층(213)에는 각종 무기 절연막을 사용할 수 있다. 특히 절연층(213)에는 질화물 절연막이 적합하다.
[금속 산화물]
반도체층에는, 산화물 반도체로서 기능하는 금속 산화물을 사용하는 것이 바람직하다. 이하에서는, 반도체층에 적용할 수 있는 금속 산화물에 대하여 설명한다.
금속 산화물은 적어도 인듐 또는 아연을 포함하는 것이 바람직하다. 특히 인듐 및 아연을 포함하는 것이 바람직하다. 또한 이들에 더하여 알루미늄, 갈륨, 이트륨, 또는 주석 등이 포함되는 것이 바람직하다. 또한 붕소, 타이타늄, 철, 니켈, 저마늄, 지르코늄, 몰리브데넘, 란타넘, 세륨, 네오디뮴, 하프늄, 탄탈럼, 텅스텐, 또는 마그네슘 등에서 선택된 1종류 또는 복수 종류가 포함되어도 좋다.
여기서는, 금속 산화물이 인듐, 원소 M, 및 아연을 가지는 In-M-Zn 산화물인 경우를 생각한다. 또한 원소 M은 알루미늄, 갈륨, 이트륨, 또는 주석 등으로 한다. 이 외에 원소 M에 적용할 수 있는 원소로서는, 붕소, 타이타늄, 철, 니켈, 저마늄, 지르코늄, 몰리브데넘, 란타넘, 세륨, 네오디뮴, 하프늄, 탄탈럼, 텅스텐, 마그네슘 등이 있다. 다만 원소 M으로서 상술한 원소를 복수 조합하여도 되는 경우가 있다.
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. 또한 CAAC는 결정 구조의 일례를 나타내고, CAC는 기능 또는 재료의 구성의 일례를 나타낸다.
예를 들어 반도체층에는 CAC(Cloud-Aligned Composite)-OS를 사용할 수 있다.
CAC-OS 또는 CAC-metal oxide는 재료의 일부에서는 도전성의 기능을 가지고, 재료의 일부에서는 절연성의 기능을 가지며, 재료 전체에서는 반도체로서의 기능을 가진다. 또한 CAC-OS 또는 CAC-metal oxide를 트랜지스터의 활성층에 사용하는 경우, 도전성의 기능은 캐리어가 되는 전자(또는 홀)를 흘리는 기능이고, 절연성의 기능은 캐리어가 되는 전자를 흘리지 않는 기능이다. 도전성의 기능과 절연성의 기능의 상보적인 작용에 의하여, CAC-OS 또는 CAC-metal oxide는 스위칭 기능(On/Off시키는 기능)을 가질 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 도전성의 기능을 가지고, 절연성 영역은 상술한 절연성의 기능을 가진다. 또한 재료 내에서, 도전성 영역과 절연성 영역은 나노 입자 레벨로 분리되는 경우가 있다. 또한 도전성 영역과 절연성 영역은 각각 재료 내에 편재(偏在)하는 경우가 있다. 또한 도전성 영역은 그 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 중에 분산되는 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 때 내로 갭을 가지는 성분에서 주로 캐리어가 흐른다. 또한 내로 갭을 가지는 성분이 와이드 갭을 가지는 성분에 상보적으로 작용함으로써 내로 갭을 가지는 성분에 연동되어 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 연결되어 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 변화되어 있는 부분을 가리킨다.
나노 결정은 기본적으로 육각형이지만 정육각형에 한정되지 않고, 비정육각형인 경우가 있다. 또한, 왜곡에서 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 있는 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 치환할 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 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-OS는 상이한 나노 결정 사이에서 결정 방위에 규칙성이 보이지 않는다. 그러므로 막 전체에서 배향성이 보이지 않는다. 따라서 nc-OS는 분석 방법에 따라서 a-like OS나 비정질 산화물 반도체와 구별이 되지 않는 경우가 있다.
또한 인듐과, 갈륨과, 아연을 가지는 금속 산화물의 1종인 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 가질 수 있으며, 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 특별히 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 산화물막은 스퍼터링법으로 형성할 수 있다. 그 외에, PLD법, PECVD법, 열 CVD법, ALD법, 진공 증착법 등을 사용하여도 좋다.
또한, 표시 장치를 구성하는 각종 도전층에 사용할 수 있는 재료로서는, 알루미늄, 타이타늄, 크로뮴, 니켈, 구리, 이트륨, 지르코늄, 몰리브데넘, 은, 탄탈럼, 또는 텅스텐 등의 금속, 또는 이를 주성분으로 하는 합금 등을 들 수 있다. 또한 이들 재료를 포함하는 막을 단층으로, 또는 적층 구조로 사용할 수 있다. 예를 들어, 실리콘을 포함하는 알루미늄막의 단층 구조, 타이타늄막 위에 알루미늄막을 적층하는 2층 구조, 텅스텐막 위에 알루미늄막을 적층하는 2층 구조, 구리-마그네슘-알루미늄 합금막 위에 구리막을 적층하는 2층 구조, 타이타늄막 위에 구리막을 적층하는 2층 구조, 텅스텐막 위에 구리막을 적층하는 2층 구조, 타이타늄막 또는 질화 타이타늄막과, 그 위에 중첩시켜 알루미늄막 또는 구리막을 적층하고, 그 위에 타이타늄막 또는 질화 타이타늄막을 더 형성하는 3층 구조, 몰리브데넘막 또는 질화 몰리브데넘막과, 그 위에 중첩시켜 알루미늄막 또는 구리막을 적층하고, 그 위에 몰리브데넘막 또는 질화 몰리브데넘막을 더 형성하는 3층 구조 등이 있다. 또한, 산화 인듐, 산화 주석, 또는 산화 아연 등의 산화물을 사용하여도 좋다. 또한, 망가니즈를 포함하는 구리를 사용하면 에칭에 의한 형상의 제어성이 높아지기 때문에 바람직하다.
또한, 표시 장치를 구성하는 각종 절연층에 사용할 수 있는 재료로서는, 아크릴, 에폭시, 실리콘(silicone) 등의 수지, 산화 실리콘, 산화질화 실리콘, 질화산화 실리콘, 질화 실리콘, 산화 알루미늄 등의 무기 절연 재료를 들 수 있다.
이상과 같이, 본 실시형태의 표시 장치는 마이크로캐비티 구조가 적용된 발광 소자와, 마이크로캐비티 구조가 적용되지 않은 발광 소자의 양쪽을 가진다. 이로써, 색 순도가 높은 광과 백색광의 양쪽의 광 추출 효율을 높일 수 있다. 따라서, 표시 품질이 높고, 또한 소비전력이 낮은 표시 장치를 실현할 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태 및 실시예와 적절히 조합할 수 있다. 또한, 본 명세서에서, 하나의 실시형태 중에 복수의 구성예가 나타내어지는 경우에는, 구성예를 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 대하여 도 14 내지 도 18을 사용하여 설명한다.
도 14에 표시 장치(200A)의 단면도를 도시하였다.
표시 장치(200A)는 발광 소자(110W), 발광 소자(110R), 발광 소자(110G), 용량 소자(440), 및 트랜지스터(410) 등을 가진다.
발광 소자(110W), 발광 소자(110R), 발광 소자(110G)의 구성은 도 4의 (A)와 같기 때문에 자세한 설명을 생략한다. 또한, 본 실시형태에서는 절연층(104)에 무기 절연막을 사용하는 예를 나타내었다. 보호층(121) 위에는 발광 소자(110R)의 발광 영역과 중첩되는 착색층(CFR)과, 발광 소자(110G)의 발광 영역과 중첩되는 착색층(CFG)이 제공되어 있다.
본 실시형태의 표시 장치는 마이크로캐비티 구조가 적용된 발광 소자와, 마이크로캐비티 구조가 적용되지 않은 발광 소자의 양쪽을 가진다. 이로써, 색 순도가 높은 광과 백색광의 양쪽의 광 추출 효율을 높일 수 있다. 따라서, 표시 품질이 높고, 또한 소비전력이 낮은 표시 장치를 실현할 수 있다.
본 실시형태에서, 기판(101)은 발광 소자를 구동하기 위한 회로(화소 회로라고도 함)나, 화소 회로를 구동하기 위한 구동 회로(게이트 드라이버 및 소스 드라이버 중 한쪽 또는 양쪽)로서 기능하는 반도체 회로가 제공된 기판이다.
트랜지스터(410)는 기판(401)에 채널 형성 영역을 가지는 트랜지스터이다. 기판(401)으로서는, 예를 들어 단결정 실리콘 기판 등의 반도체 기판을 사용할 수 있다. 트랜지스터(410)는 기판(401)의 일부, 도전층(411), 한 쌍의 저저항 영역(412), 절연층(413), 절연층(414) 등을 가진다. 도전층(411)은 게이트 전극으로서 기능한다. 절연층(413)은 기판(401)과 도전층(411) 사이에 위치하고, 게이트 절연층으로서 기능한다. 한 쌍의 저저항 영역(412)은 기판(401)에 불순물이 도핑된 영역이고, 각각 소스 또는 드레인으로서 기능한다. 절연층(414)은 도전층(411)의 측면을 덮어 제공되어 있다. 각 트랜지스터(410)는 소자 분리 영역(419)에 의하여 전기적으로 분리되어 있다.
트랜지스터(410)를 덮어 절연층(461)이 제공되고, 절연층(461) 위에 용량 소자(440)가 제공되어 있다.
용량 소자(440)는 도전층(441)과, 도전층(442)과, 이들 사이에 위치하는 절연층(443)을 가진다. 도전층(441)은 용량 소자(440)의 한쪽의 전극으로서 기능하고, 도전층(442)은 용량 소자(440)의 다른 쪽의 전극으로서 기능하고, 절연층(443)은 용량 소자(440)의 유전체로서 기능한다.
도전층(441)은 절연층(461) 위에 제공되고, 절연층(461)에 매립된 플러그(471)에 의하여 트랜지스터(410)의 소스 및 드레인 중 한쪽과 전기적으로 접속되어 있다. 절연층(443)은 도전층(441)을 덮어 제공된다. 도전층(442)은 절연층(443)을 개재하여 도전층(441)과 중첩되는 영역에 제공되어 있다.
용량 소자(440)를 덮어 절연층(492)이 제공되고, 절연층(492) 위에 발광 소자(110W), 발광 소자(110R), 및 발광 소자(110G) 등이 제공되어 있다.
표시 장치(200A)는 시인되는 측에 기판(371)을 가진다. 기판(371)과 기판(401)은 접착층(317)에 의하여 접합되어 있다. 기판(371)으로서는, 유리 기판, 석영 기판, 사파이어 기판, 플라스틱 기판 등 가시광에 대한 투과성을 가지는 기판을 사용할 수 있다.
이와 같은 구성으로 함으로써, 매우 고정세하고, 표시 품질이 높은 표시 장치를 실현할 수 있다.
도 15에 표시 장치(200B)의 단면도를 도시하였다.
표시 장치(200B)는 트랜지스터(410)를 가지지 않고, 트랜지스터(420)를 가진다는 점과, 플러그(471)가 도전층(471a, 471b)을 가진다는 점에서, 도 14에 도시된 표시 장치(200A)와 상이하다.
트랜지스터(420)는 채널 형성 영역에 금속 산화물을 가지는 트랜지스터이다. 금속 산화물은 산화물 반도체로서 기능할 수 있다.
트랜지스터(420)는 반도체층(421), 금속 산화물층(422), 절연층(423), 도전층(424), 도전층(425), 절연층(426), 도전층(427) 등을 가진다.
트랜지스터(420)가 제공되는 기판(401a)으로서는, 절연성 기판 또는 반도체 기판을 사용할 수 있다.
기판(401a) 위에 절연층(432)이 제공되어 있다. 절연층(432)은 기판(401a)으로부터 트랜지스터(420)에 물이나 수소 등의 불순물이 확산되는 것, 및 반도체층(421)으로부터 절연층(432) 측으로 산소가 이탈되는 것을 방지하는 배리어층으로서 기능한다. 절연층(432)으로서는, 예를 들어 산화 알루미늄막, 산화 하프늄막, 질화 실리콘막 등의, 산화 실리콘막보다 수소나 산소가 확산되기 어려운 막을 사용할 수 있다.
절연층(432) 위에 도전층(427)이 제공되고, 도전층(427)을 덮어 절연층(426)이 제공되어 있다. 도전층(427)은 트랜지스터(420)의 제 1 게이트 전극으로서 기능하고, 절연층(426)의 일부는 제 1 게이트 절연층으로서 기능한다. 절연층(426)의 적어도 반도체층(421)과 접하는 부분에는, 산화 실리콘막 등의 산화물 절연막을 사용하는 것이 바람직하다. 절연층(426)의 상면은 평탄화되어 있는 것이 바람직하다.
반도체층(421)은 절연층(426) 위에 제공된다. 반도체층(421)은 반도체 특성을 가지는 금속 산화물(산화물 반도체라고도 함)막을 가지는 것이 바람직하다.
한 쌍의 도전층(425)은 반도체층(421) 위에 접하여 제공되고, 소스 전극 및 드레인 전극으로서 기능한다. 금속 산화물층(422)은 한 쌍의 도전층(425) 사이에서 반도체층(421)의 상면을 덮어 제공된다. 금속 산화물층(422)은 반도체층(421)에 사용할 수 있는 금속 산화물을 포함하는 것이 바람직하다. 금속 산화물층(422) 위에 제 2 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(423)과, 제 2 게이트 전극으로서 기능하는 도전층(424)이 적층되어 제공되어 있다.
또한, 트랜지스터(420)를 덮어 절연층(428)이 제공되고, 절연층(428) 위에 절연층(461)이 제공되어 있다. 절연층(428)은 절연층(461) 등으로부터 트랜지스터(420)로 물이나 수소 등의 불순물이 확산되는 것, 및 반도체층(421)으로부터 절연층(428) 측으로 산소가 이탈되는 것을 방지하는 배리어층으로서 기능한다. 절연층(428)으로서는 상기 절연층(432)과 같은 절연막을 사용할 수 있다.
도전층(425)과 전기적으로 접속되는 플러그(471)는 절연층(461)에 매립되도록 제공되어 있다. 여기서, 플러그(471)는 절연층(461)의 개구의 측면 및 도전층(425)의 상면의 일부를 덮는 도전층(471a)과, 도전층(471a)의 상면에 접하는 도전층(471b)을 가지는 것이 바람직하다. 이때, 도전층(471a)으로서, 수소 및 산소가 확산되기 어려운 도전성 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
도 16에 표시 장치(200C)의 단면도를 도시하였다.
표시 장치(200C)는 기판(401)에 채널 형성 영역을 가지는 트랜지스터(410)와, 채널 형성 영역에 금속 산화물을 가지는 트랜지스터(420)를 적층하여 가진다.
트랜지스터(410)를 덮어 절연층(461)이 제공되고, 절연층(461) 위에 도전층(451)이 제공되어 있다. 또한, 도전층(451)을 덮어 절연층(462)이 제공되고, 절연층(462) 위에 도전층(452)이 제공되어 있다. 도전층(451) 및 도전층(452)은 각각 배선으로서 기능한다. 또한, 도전층(452)을 덮어 절연층(463), 절연층(432)이 제공되고, 절연층(432) 위에 트랜지스터(420)가 제공되어 있다. 또한, 트랜지스터(420)를 덮어 절연층(465)이 제공되고, 절연층(465) 위에 용량 소자(440)가 제공되어 있다. 용량 소자(440)와 트랜지스터(420)는 플러그(474)에 의하여 전기적으로 접속되어 있다.
트랜지스터(420)는 화소 회로를 구성하는 트랜지스터로서 사용할 수 있다. 또한, 트랜지스터(410)는 화소 회로를 구성하는 트랜지스터나, 상기 화소 회로를 구동하기 위한 구동 회로(게이트 드라이버 및 소스 드라이버 중 한쪽 또는 양쪽)를 구성하는 트랜지스터로서 사용할 수 있다. 또한, 트랜지스터(410) 및 트랜지스터(420)는 연산 회로나 기억 회로 등의 각종 회로를 구성하는 트랜지스터로서 사용할 수 있다.
이와 같은 구성으로 함으로써, 발광 소자의 직하에 화소 회로뿐만 아니라 구동 회로 등을 형성할 수 있기 때문에, 표시부의 외측에 구동 회로를 제공하는 경우에 비하여, 표시 장치를 소형화할 수 있다. 또한, 슬림 베젤의(비표시 영역이 좁은) 표시 장치를 실현할 수 있다.
도 17에 표시 장치(200D)의 단면도를 도시하였다.
표시 장치(200D)는 기판(401)에 채널 형성 영역을 가지는 트랜지스터(410)와, 채널 형성 영역에 금속 산화물을 가지는 트랜지스터(430)와, 채널 형성 영역에 금속 산화물을 가지는 트랜지스터(420)를 적층하여 가진다. 즉, 표시 장치(200D)는 채널 형성 영역에 금속 산화물을 가지는 트랜지스터가 2개 적층되어 있다는 점에서, 표시 장치(200C)와 상이하다.
트랜지스터(430)는 제 1 게이트 전극을 가지지 않는다는 점 이외에는, 트랜지스터(420)와 같은 구성을 가진다. 또한, 트랜지스터(430)를 제 1 게이트 전극을 가지는 구성으로 하여도 좋다.
도전층(452)을 덮어 절연층(463) 및 절연층(431)이 제공되고, 절연층(431) 위에 트랜지스터(430)가 제공되어 있다. 트랜지스터(430)와 도전층(452)은 플러그(473), 도전층(453), 및 플러그(472)를 통하여 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 도전층(453)을 덮어 절연층(464) 및 절연층(432)이 제공되고, 절연층(432) 위에 트랜지스터(420)가 제공되어 있다.
예를 들어, 트랜지스터(420)는 발광 소자를 흐르는 전류를 제어하기 위한 트랜지스터로서 기능한다. 또한, 트랜지스터(430)는 화소의 선택 상태를 제어하기 위한 선택 트랜지스터로서 기능한다. 또한, 트랜지스터(410)는 화소를 구동하기 위한 구동 회로를 구성하는 트랜지스터 등으로서 기능한다.
이와 같이, 트랜지스터를 3개 이상 적층함으로써, 화소의 점유 면적을 더 축소할 수 있어, 고정세한 표시 장치를 실현할 수 있다.
도 18의 (A), (B)에 표시 모듈의 사시도를 나타내었다.
도 18의 (A)에 도시된 표시 모듈(480)은 표시 장치(400)와 FPC(490)를 가진다. 표시 장치(400)로서는, 도 14 내지 도 17에 도시된 표시 장치(200A 내지 200D) 중 어느 것을 적용할 수 있다.
표시 모듈(480)은 기판(401), 기판(371)을 가진다. 표시 모듈(480)은 표시부(481)를 가진다.
도 18의 (B)에 기판(401) 측의 구성을 모식적으로 도시한 사시도를 나타내었다. 표시부(481)는 기판(401) 위에 회로부(482)와, 화소 회로부(483)와, 화소부(484)가 이 순서대로 적층된 구성을 가진다. 또한, 표시부(481)의 외측에는, 기판(401) 위에 FPC(490)와 접속하기 위한 단자부(485)가 제공되어 있다. 단자부(485)와 회로부(482)는 복수의 배선에 의하여 구성되는 배선부(486)에 의하여 전기적으로 접속되어 있다.
화소부(484)는 매트릭스상으로 배열된 복수의 화소(484a)를 가진다. 도 18의 (B)의 오른쪽에 하나의 화소(484a)의 확대도를 도시하였다. 화소(484a)는 R(적색), G(녹색), B(청색), W(백색)의 4색의 부화소를 가진다.
화소 회로부(483)는 매트릭스상으로 배열된 복수의 화소 회로(483a)를 가진다. 하나의 화소 회로(483a)는 하나의 화소(484a)가 가지는 4개의 부화소의 발광을 제어하는 회로이다. 하나의 화소 회로(483a)는 하나의 부화소의 발광을 제어하는 회로가 4개 제공되는 구성으로 하여도 좋다. 예를 들어, 화소 회로(483a)는 하나의 부화소당 하나의 선택 트랜지스터와, 하나의 전류 제어용 트랜지스터(구동 트랜지스터)와, 용량 소자를 적어도 가지는 구성으로 할 수 있다. 이때, 선택 트랜지스터의 게이트에는 게이트 신호가, 소스 및 드레인 중 한쪽에는 소스 신호가 각각 입력된다. 이로써, 액티브 매트릭스형 표시 장치가 실현되어 있다.
회로부(482)는 화소 회로부(483)의 각 화소 회로(483a)를 구동하는 회로를 가진다. 예를 들어, 게이트 드라이버 및 소스 드라이버 중 한쪽 또는 양쪽을 가지는 것이 바람직하다. 이 외에, 연산 회로나 메모리 회로, 전원 회로 등을 가져도 좋다.
FPC(490)는 외부로부터 회로부(482)로 비디오 신호나 전원 전위를 공급하기 위한 배선으로서 기능한다. 또한, FPC(490) 위에 IC가 실장되어 있어도 좋다.
표시 모듈(480)은 화소부(484)의 아래쪽에 화소 회로부(483)나 회로부(482) 등이 적층된 구성으로 할 수 있기 때문에, 표시부(481)의 개구율(유효 표시 면적비)을 매우 높게 할 수 있다. 예를 들어, 표시부(481)의 개구율은 40% 이상 100% 미만, 바람직하게는 50% 이상 95% 이하, 더 바람직하게는 60% 이상 95% 이하로 할 수 있다. 또한, 화소(484a)를 매우 고밀도로 배치할 수 있어, 표시부(481)의 정세도를 매우 높게 할 수 있다. 예를 들어, 표시부(481)에는 2000ppi 이상, 바람직하게는 3000ppi 이상, 더 바람직하게는 5000ppi 이상, 더욱 바람직하게는 6000ppi 이상이고, 20000ppi 이하 또는 30000ppi 이하의 정세도로 화소(484a)가 배치되는 것이 바람직하다.
고정세한 표시 모듈(480)은 헤드 마운트 디스플레이 등의 VR(Virtual Reality)용 기기 또는 안경형 AR(Augmented Reality)용 기기에 적합하게 사용할 수 있다. 고정세한 표시 모듈(480)은 렌즈를 통하여 표시부를 시인하는 기기에 사용하여도, 렌즈로 확대된 표시부의 화소가 사용자에게 시인되기 어렵고, 몰입감이 높은 표시를 수행할 수 있다. 또한, 표시 모듈(480)은 비교적 소형의 표시부를 가지는 전자 기기에도 적합하게 사용할 수 있다. 예를 들어, 스마트 워치 등의 장착형 전자 기기의 표시부에 적합하게 사용할 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 대하여, 도 19 및 도 20을 사용하여 설명한다.
도 19의 (A)에 화소의 블록도를 나타내었다. 본 실시형태의 화소는 스위칭 트랜지스터(Switching Tr), 구동 트랜지스터(Driving Tr), 발광 소자(OLED)에 더하여 메모리(Memory)를 가진다.
메모리에는 데이터 DATA_W가 공급된다. 표시 데이터 DATA에 더하여 데이터 DATA_W가 화소에 공급됨으로써, 발광 소자를 흐르는 전류가 커지므로, 표시 장치는 높은 휘도를 표현할 수 있다.
데이터 DATA_W의 전위를 Vw, 표시 데이터 DATA의 전위를 Vdata, 메모리의 용량을 Cw로 나타낼 때, 구동 트랜지스터의 게이트 전압 Vg는 식(1)으로 나타낼 수 있다.
[수학식 1]
Vw=Vdata로 하였을 때, Vg에는 Vdata보다 큰 전압이 인가되고, 더 큰 전류를 흘릴 수 있다. 즉, 발광 소자를 흐르는 전류가 커지므로, 휘도가 높아진다.
도 19의 (B)에 화소의 구체적인 회로도를 나타내었다.
도 19의 (B)에 도시된 화소는 트랜지스터(M1), 트랜지스터(M2), 트랜지스터(M3), 트랜지스터(M4), 트랜지스터(M5), 용량 소자(Cs), 용량 소자(Cw), 및 발광 소자(124)를 가진다.
트랜지스터(M1)의 소스 및 드레인 중 한쪽은 용량 소자(Cw)의 한쪽의 전극과 전기적으로 접속된다. 용량 소자(Cw)의 다른 쪽의 전극은 트랜지스터(M4)의 소스 및 드레인 중 한쪽과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M4)의 소스 및 드레인 중 한쪽은 트랜지스터(M2)의 게이트와 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M2)의 게이트는 용량 소자(Cs)의 한쪽의 전극과 전기적으로 접속된다. 용량 소자(Cs)의 다른 쪽의 전극은 트랜지스터(M2)의 소스 및 드레인 중 한쪽과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M2)의 소스 및 드레인 중 한쪽은 트랜지스터(M5)의 소스 및 드레인 중 한쪽과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M5)의 소스 및 드레인 중 한쪽은 트랜지스터(M3)의 소스 및 드레인 중 한쪽과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M5)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽은 발광 소자(124)의 한쪽의 전극과 전기적으로 접속된다. 도 19의 (B)에 도시된 각 트랜지스터는 게이트와 전기적으로 접속된 백 게이트를 가지지만, 백 게이트의 접속은 이에 한정되지 않는다. 또한 트랜지스터에 백 게이트를 제공하지 않아도 된다.
여기서, 용량 소자(Cw)의 다른 쪽의 전극, 트랜지스터(M4)의 소스 및 드레인 중 한쪽, 트랜지스터(M2)의 게이트, 및 용량 소자(Cs)의 한쪽의 전극이 접속되는 노드를 노드(NM)로 한다. 또한, 트랜지스터(M5)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽 및 발광 소자(124)의 한쪽의 전극이 접속되는 노드를 노드(NA)로 한다.
트랜지스터(M1)의 게이트는 배선(G1)과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M3)의 게이트는 배선(G1)과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M4)의 게이트는 배선(G2)에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M5)의 게이트는 배선(G3)과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M1)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽은 배선(DATA)과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M3)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽은 배선(V0)과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M4)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽은 배선(DATA_W)과 전기적으로 접속된다.
트랜지스터(M2)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽은 전원선(127)(고전위)과 전기적으로 접속된다. 발광 소자(124)의 다른 쪽의 전극은 공통 배선(129)과 전기적으로 접속된다. 또한, 공통 배선(129)에는 임의의 전위를 공급할 수 있다.
배선(G1, G2, G3)은 트랜지스터의 동작을 제어하기 위한 신호선으로서의 기능을 가질 수 있다. 배선(DATA)은 화소에 화상 신호를 공급하는 신호선으로서의 기능을 가질 수 있다. 또한, 배선(DATA_W)은 기억 회로(MEM)에 데이터를 기록하기 위한 신호선으로서의 기능을 가질 수 있다. 배선(DATA_W)은 화소에 보정 신호를 공급하는 신호선으로서의 기능을 가질 수 있다. 배선(V0)은 트랜지스터(M4)의 전기 특성을 취득하기 위한 모니터선으로서의 기능을 가진다. 또한, 배선(V0)으로부터 트랜지스터(M3)를 통하여 용량 소자(Cs)의 한쪽의 전극에 특정의 전위를 공급함으로써, 화상 신호의 기록을 안정화시킬 수도 있다.
트랜지스터(M2), 트랜지스터(M4), 및 용량 소자(Cw)는 기억 회로(MEM)를 구성한다. 노드(NM)는 기억 노드이고, 트랜지스터(M4)를 도통시킴으로써 배선(DATA_W)에 공급된 신호를 노드(NM)에 기록할 수 있다. 트랜지스터(M4)에 오프 전류가 매우 낮은 트랜지스터를 사용함으로써, 노드(NM)의 전위를 장시간 유지할 수 있다.
트랜지스터(M4)에는, 예를 들어 금속 산화물을 채널 형성 영역에 사용한 트랜지스터(이하, OS 트랜지스터)를 사용할 수 있다. 이로써, 트랜지스터(M4)의 오프 전류를 매우 낮게 할 수 있어, 노드(NM)의 전위를 장시간 유지할 수 있다. 이때, 화소를 구성하는 다른 트랜지스터에도 OS 트랜지스터를 사용하는 것이 바람직하다. 금속 산화물의 구체적인 예로서는 실시형태 1을 참조할 수 있다.
OS 트랜지스터는 에너지 갭이 크기 때문에 매우 낮은 오프 전류 특성을 나타낸다. 또한, OS 트랜지스터는, 충격 이온화, 애벌란시 항복, 및 단채널 효과 등이 생기지 않는다는 등, Si를 채널 형성 영역에 가지는 트랜지스터(이하, Si 트랜지스터)와 상이한 특징을 가지고, 신뢰성이 높은 회로를 형성할 수 있다.
또한, 트랜지스터(M4)에 Si 트랜지스터를 적용하여도 좋다. 이때, 화소를 구성하는 다른 트랜지스터에도 Si 트랜지스터를 사용하는 것이 바람직하다.
Si 트랜지스터로서는, 비정질 실리콘을 가지는 트랜지스터, 결정성의 실리콘(대표적으로는, 저온 폴리실리콘)을 가지는 트랜지스터, 단결정 실리콘을 가지는 트랜지스터 등을 들 수 있다.
또한, 하나의 화소는 OS 트랜지스터와 Si 트랜지스터의 양쪽을 가져도 좋다.
화소에서, 노드(NM)에 기록된 신호는 배선(DATA)으로부터 공급되는 화상 신호와 용량 결합되고, 노드(NA)에 출력할 수 있다. 또한, 트랜지스터(M1)는 화소를 선택하는 기능을 가질 수 있다. 트랜지스터(M5)는 발광 소자(124)의 발광을 제어하는 스위치로서의 기능을 가질 수 있다.
예를 들어, 배선(DATA_W)으로부터 노드(NM)에 기록된 신호가 트랜지스터(M2)의 문턱 전압(Vth)보다 큰 경우, 화상 신호가 기록되기 전에 트랜지스터(M2)가 도통되고, 발광 소자(124)가 발광된다. 따라서, 트랜지스터(M5)를 제공하고, 노드(NM)의 전위가 확정한 후에 트랜지스터(M5)를 도통시켜, 발광 소자(124)를 발광시키는 것이 바람직하다.
즉, 노드(NM)에 원하는 보정 신호를 저장해 두면, 공급된 화상 신호에 상기 보정 신호를 부가할 수 있다. 또한, 보정 신호는 전송 경로 위의 요소에 의하여 감쇠할 수 있기 때문에, 상기 감쇠를 고려하여 생성하는 것이 바람직하다.
도 20의 (A), (B)에 도시된 타이밍 차트를 사용하여, 도 19의 (B)에 도시된 화소의 동작의 자세한 내용을 설명한다. 또한, 배선(DATA_W)에 공급되는 보정 신호(Vp)는 양 및 음의 임의의 신호를 사용할 수 있지만, 여기서는 양의 신호가 공급되는 경우를 설명한다. 또한 이하의 설명에서는, 고전위를 "H", 저전위를 "L"로 나타낸다.
우선, 도 20의 (A)를 사용하여 보정 신호(Vp)를 노드(NM)에 기록하는 동작을 설명한다. 상기 동작은 프레임마다 수행하여도 좋고, 적어도 화상 신호를 공급하기 전에 한 번 기록하면 좋다. 또한, 리프레시 동작을 적절히 수행하고, 같은 보정 신호를 노드(NM)에 다시 기록하여도 좋다.
시각 T1에서 배선(G1)의 전위를 "H", 배선(G2)의 전위를 "L", 배선(G3)의 전위를 "L", 배선(DATA)의 전위를 "L"로 하면, 트랜지스터(M1)가 도통되고, 용량 소자(Cw)의 다른 쪽의 전극의 전위는 "L"이 된다.
상기 동작은 추후의 용량 결합 동작을 수행하기 위한 리셋 동작이다. 또한, 시각 T1 이전에는, 앞의 프레임에서의 발광 소자(124)의 발광 동작이 수행되지만, 상기 리셋 동작에 의하여 노드(NM)의 전위가 변화되어 발광 소자(124)를 흐르는 전류가 변화되기 때문에, 트랜지스터(M5)를 비도통으로 하고, 발광 소자(124)의 발광을 정지하는 것이 바람직하다.
시각 T2에서 배선(G1)의 전위를 "H", 배선(G2)의 전위를 "H", 배선(G3)의 전위를 "L", 배선(DATA)의 전위를 "L"로 하면, 트랜지스터(M4)가 도통되고, 배선(DATA_W)의 전위(보정 신호(Vp))가 노드(NM)에 기록된다.
시각 T3에서 배선(G1)의 전위를 "H", 배선(G2)의 전위를 "L", 배선(G3)의 전위를 "L", 배선(DATA)의 전위를 "L"로 하면, 트랜지스터(M4)가 비도통이 되고, 노드(NM)에 보정 신호(Vp)가 유지된다.
시각 T4에서 배선(G1)의 전위를 "L", 배선(G2)의 전위를 "L", 배선(G3)의 전위를 "L", 배선(DATA)의 전위를 "L"로 하면, 트랜지스터(M1)가 비도통이 되고, 보정 신호(Vp)의 기록 동작이 종료한다.
다음으로, 도 20의 (B)를 사용하여 화상 신호(Vs)의 보정 동작과, 발광 소자(124)를 발광시키는 동작을 설명한다.
시각 T11에서 배선(G1)의 전위를 "H", 배선(G2)의 전위를 "L", 배선(G3)의 전위를 "L", 배선(DATA_W)의 전위를 "L"로 하면, 트랜지스터(M1)가 도통되고, 용량 소자(Cw)의 용량 결합에 의하여 노드(NM)의 전위에 배선(DATA)의 전위가 부가된다. 즉, 노드(NM)는 화상 신호(Vs)에 보정 신호(Vp)가 부가된 전위(Vs+Vp)가 된다.
시각 T12에서 배선(G1)의 전위를 "L", 배선(G2)의 전위를 "L", 배선(G3)의 전위를 "L", 배선(DATA_W)의 전위를 "L"로 하면, 트랜지스터(M1)가 비도통이 되고, 노드(NM)의 전위가 Vs+Vp로 확정된다.
시각 T13에서 배선(G1)의 전위를 "L", 배선(G2)의 전위를 "L", 배선(G3)의 전위를 "H", 배선(DATA_W)의 전위를 "L"로 하면, 트랜지스터(M5)가 도통되고, 노드(NA)의 전위는 Vs+Vp가 되고, 발광 소자(124)가 발광한다. 또한, 엄밀하게는, 노드(NA)의 전위는 Vs+Vp로부터 트랜지스터(M2)의 문턱 전압(Vth)만큼 낮은 값이 되지만, 여기서는 Vth는 충분히 작고 무시할 수 있는 값으로 한다.
이상이 화상 신호(Vs)의 보정 동작과 발광 소자(124)를 발광시키는 동작이다. 또한, 앞에서 설명한 보정 신호(Vp)의 기록 동작과 화상 신호(Vs)의 입력 동작은 연속적으로 수행하여도 좋지만, 모든 화소에 보정 신호(Vp)를 기록한 후에 화상 신호(Vs)의 입력 동작을 수행하는 것이 바람직하다. 본 발명의 일 형태에서는 복수의 화소에 같은 화상 신호를 동시에 공급할 수 있기 때문에, 우선 모든 화소에 보정 신호(Vp)를 기록함으로써 동작 속도를 향상시킬 수 있다.
이상과 같이, 화상 신호와 보정 신호를 사용하여 발광 소자를 발광시킴으로써, 발광 소자를 흐르는 전류를 크게 할 수 있어, 높은 휘도를 표현할 수 있다. 소스 드라이버의 출력 전압 이상의 전압을 구동 트랜지스터의 게이트 전압으로서 인가할 수 있기 때문에, 소스 드라이버의 소비전력을 삭감할 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태 및 실시예와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 전자 기기에 대하여, 도 21 내지 도 23을 사용하여 설명한다.
본 실시형태의 전자 기기는 표시부에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 가진다. 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 표시 품질이 높고, 또한 소비전력이 낮다. 또한, 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 고정세화 및 대형화가 용이하다. 따라서, 다양한 전자 기기의 표시부에 사용할 수 있다.
본 실시형태의 전자 기기의 표시부에는, 예를 들어 풀 하이비전, 4K2K, 8K4K, 16K8K, 또는 그 이상의 해상도를 가지는 영상을 표시시킬 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 가옥 또는 빌딩의 내벽 또는 외벽, 또는 자동차의 내장 또는 외장의 곡면을 따라 제공할 수 있다.
본 실시형태의 전자 기기는 안테나를 가져도 좋다. 안테나로 신호를 수신함으로써 표시부에서 영상이나 정보 등을 표시할 수 있다. 또한 전자 기기가 안테나 및 이차 전지를 가지는 경우, 안테나를 비접촉 전력 전송에 사용하여도 좋다.
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 21의 (A)에 텔레비전 장치의 일례를 도시하였다. 텔레비전 장치(7100)는 하우징(7101)에 표시부(7000)가 제공된다. 여기서는 스탠드(7103)에 의하여 하우징(7101)을 지탱한 구성을 도시하였다.
표시부(7000)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 21의 (A)에 도시된 텔레비전 장치(7100)의 조작은 하우징(7101)이 구비하는 조작 스위치나, 별체의 리모트 컨트롤러(7111)에 의하여 수행할 수 있다. 또는, 표시부(7000)에 터치 센서를 구비하여도 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 구비한 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 구비한 구성으로 한다. 수신기에 의하여 일반적인 텔레비전 방송의 수신을 행할 수 있다. 또한, 모뎀을 통하여 유선 또는 무선으로 통신 네트워크에 접속함으로써, 한 방향(송신자로부터 수신자) 또는 쌍방향(송신자와 수신자 사이, 또는 수신자끼리 등)의 정보 통신을 행할 수도 있다.
도 21의 (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 21의 (C), (D)에 디지털 사이니지의 일례를 나타내었다.
도 21의 (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 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), (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), (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 참여하여, 즐길 수 있다.
도 22의 (A)는 파인더(8100)를 장착한 상태의 카메라(8000)의 외관을 도시한 도면이다.
카메라(8000)는 하우징(8001), 표시부(8002), 조작 버튼(8003), 셔터 버튼(8004) 등을 가진다. 또한 카메라(8000)에는 탈착 가능한 렌즈(8006)가 장착된다. 또한, 카메라(8000)는 렌즈(8006)와 하우징이 일체화되어 있어도 좋다.
카메라(8000)는 셔터 버튼(8004)을 누르거나 터치 패널로서 기능하는 표시부(8002)를 터치함으로써 촬상할 수 있다.
하우징(8001)은 전극을 가지는 마운트를 가지고, 파인더(8100) 외에 스트로보 장치 등을 접속할 수 있다.
파인더(8100)는 하우징(8101), 표시부(8102), 버튼(8103) 등을 가진다.
하우징(8101)은 카메라(8000)의 마운트와 결합하는 마운트에 의하여 카메라(8000)에 장착되어 있다. 파인더(8100)는 카메라(8000)로부터 수신한 영상 등을 표시부(8102)에 표시시킬 수 있다.
버튼(8103)은 전원 버튼 등으로서의 기능을 가진다.
카메라(8000)의 표시부(8002) 및 파인더(8100)의 표시부(8102)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다. 또한 파인더가 내장된 카메라(8000)이어도 좋다.
도 22의 (B)는 헤드 마운트 디스플레이(8200)의 외관을 도시한 도면이다.
헤드 마운트 디스플레이(8200)는 장착부(8201), 렌즈(8202), 본체(8203), 표시부(8204), 케이블(8205) 등을 가진다. 또한 장착부(8201)에는, 배터리(8206)가 내장된다.
케이블(8205)은 배터리(8206)로부터 본체(8203)에 전력을 공급한다. 본체(8203)는 무선 수신기 등을 가지고, 수신한 영상 정보를 표시부(8204)에 표시시킬 수 있다. 또한 본체(8203)는 카메라를 가지고, 사용자의 안구나 눈꺼풀의 움직임의 정보를 입력 수단으로서 사용할 수 있다.
또한 장착부(8201)는 사용자와 접촉하는 위치에 사용자의 안구의 움직임에 따라 흐르는 전류를 검지할 수 있는 복수의 전극이 제공되고, 시선을 인식하는 기능을 가져도 좋다. 또한 상기 전극을 흐르는 전류에 의하여 사용자의 맥박을 모니터링하는 기능을 가져도 좋다. 또한 장착부(8201)는 온도 센서, 압력 센서, 가속도 센서 등의 각종 센서를 가져도 좋고, 사용자의 생체 정보를 표시부(8204)에 표시하는 기능이나, 사용자의 머리의 움직임에 맞추어 표시부(8204)에 표시되는 영상을 변화시키는 기능을 가져도 좋다.
표시부(8204)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 22의 (C), (D), (E)는 헤드 마운트 디스플레이(8300)의 외관을 도시한 도면이다. 헤드 마운트 디스플레이(8300)는 하우징(8301)과, 표시부(8302)와, 밴드상의 고정구(8304)와, 한 쌍의 렌즈(8305)를 가진다.
사용자는 렌즈(8305)를 통하여 표시부(8302)의 표시를 시인할 수 있다. 또한 표시부(8302)를 만곡시켜 배치하면, 사용자는 높은 임장감을 느낄 수 있어 바람직하다. 또한 표시부(8302)의 상이한 영역에 표시된 다른 화상을 렌즈(8305)를 통하여 시인함으로써 시차를 사용한 3차원 표시 등을 수행할 수도 있다. 또한 하나의 표시부(8302)를 제공하는 구성에 한정되지 않고, 2개의 표시부(8302)를 제공하고 사용자의 한쪽 눈마다 하나의 표시부를 배치하여도 좋다.
표시부(8302)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다. 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 정세도가 매우 높기 때문에, 도 22의 (E)와 같이 렌즈(8305)를 사용하여 표시를 확대하여 시인되는 경우에도, 사용자에게 화소가 시인되기 어렵다. 즉, 표시부(8302)를 사용하여, 사용자에게 현실감이 높은 영상을 시인시킬 수 있다.
도 23의 (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(硬度), 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새, 또는 적외선을 측정하는 기능을 포함하는 것), 마이크로폰(9008) 등을 가진다.
도 23의 (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 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.
도 23의 (A) 내지 (F)에 도시된 전자 기기의 자세한 내용에 대하여 이하에서 설명을 한다.
도 23의 (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 23의 (A)에서는 3개의 아이콘(9050)을 표시한 예를 나타내었다. 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 23의 (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 다른 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 포켓에서 꺼내지 않고 표시를 확인하고, 예를 들어 전화를 받을지 여부를 판단할 수 있다.
도 23의 (C)는 손목시계형 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 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 충전을 할 수도 있다. 또한 충전 동작은 무선 급전에 의하여 수행하여도 좋다.
도 23의 (D), (E), (F)는 접을 수 있는 휴대 정보 단말기(9201)를 도시한 사시도이다. 또한, 도 23의 (D)는 휴대 정보 단말기(9201)를 펼친 상태, 도 23의 (F)는 접은 상태, 도 23의 (E)는 도 23의 (D)와 도 23의 (F) 중 한쪽으로부터 다른 쪽으로 변화하는 도중의 상태의 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9201)는 접은 상태에서는 가반성이 우수하고, 펼친 상태에서는 이음매가 없는 넓은 표시 영역에 의하여 표시의 일람성이 우수하다. 휴대 정보 단말기(9201)가 가지는 표시부(9001)는 힌지(9055)에 의하여 연결된 3개의 하우징(9000)으로 지지되어 있다. 예를 들어, 표시부(9001)는 곡률 반경 0.1mm 이상 150mm 이하로 구부릴 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태 및 실시예와 적절히 조합할 수 있다.
M1: 트랜지스터, M2: 트랜지스터, M3: 트랜지스터, M4: 트랜지스터, M5: 트랜지스터, 10A: 표시 장치, 10B: 표시 장치, 15A: 표시 장치, 71: 표시부, 74: FPC, 75: 접속부, 78: 구동 회로, 101: 기판, 104: 절연층, 110a: 발광 소자, 110b: 발광 소자, 110B: 발광 소자, 110G: 발광 소자, 110R: 발광 소자, 110W: 발광 소자, 111: 화소 전극, 112a: 광학 조정층, 112b: 광학 조정층, 112B: 광학 조정층, 112G: 광학 조정층, 112R: 광학 조정층, 112W: 광학 조정층, 113: EL층, 113EM: 광, 114: 공통 전극, 115: 보호층, 115n: 영역, 116: 반투과층, 116a: 반투과층, 116b: 반투과층, 117: 반사층, 118: 화소 전극, 119a: 광학 조정층, 119b: 광학 조정층, 119c: 광학 조정층, 120: 도전층, 121: 보호층, 122: 평탄화층, 123: 기능층, 124: 발광 소자, 125: 보호층, 127: 전원선, 129: 공통 배선, 130: 화소, 141: 절연층, 200A: 표시 장치, 200B: 표시 장치, 200C: 표시 장치, 200D: 표시 장치, 201: 도전층, 202: 절연층, 203a: 도전층, 203b: 도전층, 204: 반도체층, 208: 절연층, 211: 절연층, 212: 절연층, 213: 절연층, 214a: 채널 형성 영역, 214b: 저저항 영역, 214c: LDD 영역, 220: 트랜지스터, 230: 트랜지스터, 300: 터치 패널, 301: 트랜지스터, 303: 트랜지스터, 306: 접속부, 307: 배선, 308: 접속부, 309: 접속체, 310: 입력 장치, 311: 게이트 절연층, 312: 절연층, 313: 절연층, 314: 절연층, 315: 절연층, 317: 접착층, 318: 접착층, 319: 접속체, 330: 기판, 331: 전극, 332: 전극, 333: 전극, 334: 전극, 341: 배선, 342: 배선, 350: FPC, 351: IC, 356: 도전층, 356a: 도전층, 356b: 도전층, 357a: 도전층, 357b: 도전층, 358: 도전층, 361: 기판, 363: 접착층, 365: 절연층, 367: 절연층, 370: 표시 장치, 371: 기판, 374: IC, 387: 교차부, 390: 원 편광판, 391: 절연층, 392: 절연층, 395: 절연층, 396: 접착층, 400: 표시 장치, 401: 기판, 401a: 기판, 410: 트랜지스터, 411: 도전층, 412: 저저항 영역, 413: 절연층, 414: 절연층, 419: 소자 분리 영역, 420: 트랜지스터, 421: 반도체층, 422: 금속 산화물층, 423: 절연층, 424: 도전층, 425: 도전층, 426: 절연층, 427: 도전층, 428: 절연층, 430: 트랜지스터, 431: 절연층, 432: 절연층, 440: 용량 소자, 441: 도전층, 442: 도전층, 443: 절연층, 451: 도전층, 452: 도전층, 453: 도전층, 461: 절연층, 462: 절연층, 463: 절연층, 464: 절연층, 465: 절연층, 471: 플러그, 471a: 도전층, 471b: 도전층, 472: 플러그, 473: 플러그, 474: 플러그, 480: 표시 모듈, 481: 표시부, 482: 회로부, 483: 화소 회로부, 483a: 화소 회로, 484: 화소부, 484a: 화소, 485: 단자부, 486: 배선부, 490: FPC, 492: 절연층, 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, 8000: 카메라, 8001: 하우징, 8002: 표시부, 8003: 조작 버튼, 8004: 셔터 버튼, 8006: 렌즈, 8100: 파인더, 8101: 하우징, 8102: 표시부, 8103: 버튼, 8200: 헤드 마운트 디스플레이, 8201: 장착부, 8202: 렌즈, 8203: 본체, 8204: 표시부, 8205: 케이블, 8206: 배터리, 8300: 헤드 마운트 디스플레이, 8301: 하우징, 8302: 표시부, 8304: 고정구, 8305: 렌즈, 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 (11)

  1. 표시 장치로서,
    제 1 화소 전극, 제 2 화소 전극, 발광층, 공통 전극, 제 1 보호층, 제 2 보호층, 및 반투과층을 가지고,
    상기 발광층은 상기 제 1 화소 전극 위에 위치하는 제 1 영역과 상기 제 2 화소 전극 위에 위치하는 제 2 영역을 가지고,
    상기 공통 전극은 상기 발광층 위에 위치하고,
    상기 제 1 보호층은 상기 공통 전극 위에 위치하고,
    상기 반투과층은 상기 제 1 보호층 위에 위치하고,
    상기 반투과층의 가시광에 대한 반사성은 상기 공통 전극의 가시광에 대한 반사성보다 높고,
    상기 반투과층은 상기 제 1 영역과 중첩되지 않고,
    상기 반투과층은 상기 제 2 영역과 중첩되고,
    상기 제 2 보호층은 상기 제 1 영역과 중첩되는 영역에서 상기 제 1 보호층과 접하고, 또한 상기 제 2 영역과 중첩되는 영역에서 상기 반투과층과 접하는, 표시 장치.
  2. 표시 장치로서,
    제 1 화소 전극, 제 2 화소 전극, 발광층, 공통 전극, 제 1 보호층, 가시광을 투과시키는 도전층, 제 2 보호층, 및 반투과층을 가지고,
    상기 발광층은 상기 제 1 화소 전극 위에 위치하는 제 1 영역과 상기 제 2 화소 전극 위에 위치하는 제 2 영역을 가지고,
    상기 공통 전극은 상기 발광층 위에 위치하고,
    상기 제 1 보호층은 상기 공통 전극 위에 위치하고,
    상기 가시광을 투과시키는 도전층은 상기 공통 전극 위에 위치하고,
    상기 제 2 보호층은 상기 가시광을 투과시키는 도전층 위에 위치하고,
    상기 반투과층은 상기 제 1 보호층 위에 위치하고,
    상기 반투과층의 가시광에 대한 반사성은 상기 공통 전극의 가시광에 대한 반사성보다 높고,
    상기 반투과층은 상기 제 1 영역과 중첩되는 위치에 개구를 가지고,
    상기 반투과층은 상기 제 2 영역과 중첩되고,
    상기 가시광을 투과시키는 도전층은 상기 공통 전극과 접하는 영역과, 상기 반투과층과 접하는 영역과, 상기 제 1 보호층과 상기 제 2 보호층 사이에 위치하는 영역과, 상기 제 1 보호층과 상기 반투과층 사이에 위치하는 영역을 가지는, 표시 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    제 1 광학 조정층 및 제 2 광학 조정층을 더 가지고,
    상기 제 1 광학 조정층은 상기 제 1 화소 전극과 상기 발광층 사이에 위치하고,
    상기 제 2 광학 조정층은 상기 제 2 화소 전극과 상기 발광층 사이에 위치하고,
    상기 제 1 화소 전극 및 상기 제 2 화소 전극은 각각 가시광에 대한 반사성을 가지는, 표시 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    제 1 반사층, 제 2 반사층, 제 1 광학 조정층, 및 제 2 광학 조정층을 더 가지고,
    상기 제 1 광학 조정층은 상기 제 1 반사층 위에 위치하고,
    상기 제 2 광학 조정층은 상기 제 2 반사층 위에 위치하고,
    상기 제 1 화소 전극은 상기 제 1 광학 조정층 위에 위치하고,
    상기 제 2 화소 전극은 상기 제 2 광학 조정층 위에 위치하고,
    상기 제 1 화소 전극 및 상기 제 2 화소 전극은 각각 가시광에 대한 투과성을 가지는, 표시 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    착색층을 더 가지고,
    상기 착색층은 상기 제 1 보호층 위에 위치하고, 또한 상기 제 2 영역과 중첩되는, 표시 장치.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    제 3 화소 전극을 더 가지고,
    상기 발광층은 상기 제 3 화소 전극 위에 위치하는 제 3 영역을 더 가지고,
    상기 반투과층은 상기 제 2 영역과 중첩되는 제 4 영역과, 상기 제 3 영역과 중첩되는 제 5 영역을 가지고,
    상기 제 4 영역의 두께는 상기 제 5 영역의 두께와 상이한, 표시 장치.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    트랜지스터, 절연층, 제 1 도전층, 및 제 2 도전층을 더 가지고,
    상기 절연층은 상기 트랜지스터, 상기 제 1 도전층, 및 상기 제 2 도전층 위에 위치하고,
    상기 절연층은 제 1 개구, 제 2 개구, 및 제 3 개구를 가지고,
    상기 제 1 도전층 및 상기 제 2 도전층은 각각 상기 트랜지스터가 가지는 소스 및 드레인 전극과 동일한 재료를 가지고,
    상기 트랜지스터는 상기 제 1 개구를 통하여 상기 제 1 화소 전극과 전기적으로 접속되고,
    상기 공통 전극은 상기 제 2 개구를 통하여 상기 제 1 도전층과 전기적으로 접속되고,
    상기 반투과층은 상기 제 3 개구를 통하여 상기 제 2 도전층과 전기적으로 접속되고,
    상기 제 3 개구는 상기 제 2 개구보다 상기 표시 장치의 외측에 위치하는, 표시 장치.
  10. 표시 모듈로서,
    제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 표시 장치와, 커넥터 또는 집적 회로를 가지는, 표시 모듈.
  11. 전자 기기로서,
    제 10 항에 기재된 표시 모듈과,
    안테나, 배터리, 하우징, 카메라, 스피커, 마이크로폰, 및 조작 버튼 중 적어도 하나를 가지는, 전자 기기.
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