特許 7384836 表示装置、表示システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-13

(45)【発行日】2023-11-21

(54)【発明の名称】表示装置、表示システム

(51)【国際特許分類】

   G09F 9/30 20060101AFI20231114BHJP

   G06F 3/0346 20130101ALI20231114BHJP

   G09F 9/00 20060101ALI20231114BHJP

【ＦＩ】

G09F9/30 349Z

G06F3/0346 421

G09F9/00 366Z

G09F9/30 338

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2020566349

(86)(22)【出願日】2020-01-07

(86)【国際出願番号】 IB2020050067

(87)【国際公開番号】W WO2020148601

(87)【国際公開日】2020-07-23

【審査請求日】2022-11-11

(31)【優先権主張番号】P 2019006581

(32)【優先日】2019-01-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000153878

【氏名又は名称】株式会社半導体エネルギー研究所

(72)【発明者】

【氏名】山崎 舜平

(72)【発明者】

【氏名】楠 紘慈

(72)【発明者】

【氏名】久保田 大介

(72)【発明者】

【氏名】吉住 健輔

【審査官】石本 努

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－０１９０７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１０－５３００２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００２－５０２１２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２０７１１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０１５３９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１６－５３０５９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００７－５３５７２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０４４１４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１４／２０８１６８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００３－１７３２３５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０６Ｆ３／０１

３／０３

３／０４１－３／０４８９５

Ｇ０９Ｆ９／３０－９／４６

Ｈ０５Ｂ３３／００－３３／２８

４４／００

４５／６０

Ｈ１０Ｋ５０／００－９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

表示部と、受光部と、を有し、
前記表示部は、可視光を発する複数の表示素子と、可視光を受光する複数の第１の受光素子と、を有し、
前記複数の表示素子、及び前記複数の第１の受光素子は、それぞれマトリクス状に配置され、
前記受光部は、赤外光を受光する第２の受光素子を有し、
前記表示素子は、第１の画素電極、共通層、発光層、及び共通電極を有し、
前記第１の受光素子は、第２の画素電極、前記共通層、活性層、及び前記共通電極を有し、
前記発光層と、前記活性層とは、互いに異なる有機化合物を含み、
前記第１の画素電極と、前記第２の画素電極とは、同一面上に設けられ、
前記共通電極は、前記発光層を介して前記第１の画素電極と重なる部分と、前記活性層を介して前記第２の画素電極と重なる部分と、を有し、
前記共通層は、前記第１の画素電極と前記共通電極の間に配置される部分と、前記第２の画素電極と前記共通電極の間に配置され部分と、を有し、
前記共通層は、正孔を輸送する機能または電子を輸送する機能を有し、
前記第１の画素電極と前記第２の画素電極の間には、隔壁が配置される、
表示装置。

【請求項2】

請求項１に記載の表示装置と、
発光装置と、を備え、
前記発光装置は、第１の入力手段、第２の入力手段、第１の発光素子、第２の発光素子、及び発振装置を有し、
前記第１の発光素子は、可視光を呈するレーザ光源を含み、且つ、前記第１の入力手段への入力に応じて、発光状態が制御され、
前記第２の発光素子は、赤外光を呈する光源を含み、
前記発振装置は、前記第２の入力手段への入力に応じて、前記第２の発光素子の発光状態を制御する機能を有し、
前記第１の受光素子は、前記第１の発光素子が発する可視光を受光し、第１の電気信号に変換する機能を有し、
前記第２の受光素子は、前記第２の発光素子が発する赤外光を受光し、第２の電気信号に変換する機能を有する、
表示システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の一態様は、表示システムに関する。本発明の一態様は、表示装置に関する。本発明の一態様は、入力装置に関する。本発明の一態様は、発光装置に関する。

【0002】

なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、電子機器、照明装置、入力装置、入出力装置、それらの駆動方法、又はそれらの製造方法、を一例として挙げることができる。半導体装置は、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指す。

【背景技術】

【0003】

近年、表示装置の大型化が進められている。例えば、大型の表示装置の用途としては、家庭用のテレビジョン装置（テレビまたはテレビジョン受信機ともいう）、デジタルサイネージ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｇｅ：電子看板）、ＰＩＤ（Ｐｕｂｌｉｃ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）等が挙げられる。

【0004】

表示装置としては、例えば、発光素子を有する発光装置が開発されている。エレクトロルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ、以下ＥＬと記す）現象を利用した発光素子（ＥＬ素子とも記す）は、薄型軽量化が容易である、入力信号に対し高速に応答可能である、直流低電圧電源を用いて駆動可能である等の特徴を有し、表示装置に応用されている。例えば、特許文献１に、有機ＥＬ素子が適用された、可撓性を有する発光装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１４－１９７５２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

表示装置の大型化によって、多人数で同じ画面を見ることが可能となる。プレゼンテーションなどの用途や、娯楽施設での多人数参加型のゲーム用途などでは、視聴するだけでなく、操作を伴う用途が求められている。

【0007】

例えば会議などにおけるプレゼンテーション向けに多く用いられるレーザポインタでは、ユーザが注目する部分を指し示すことはできても、画面を操作することができなかった。そのため説明を行うユーザは、レーザポインタで指し示して説明する動作と、マウスやコントローラ等で画面を操作する動作を同時に行う必要があり、円滑なプレゼンテーションの妨げになっていた。また、説明を行うユーザ以外のユーザが、画面を操作することができなかった。

【0008】

本発明の一態様は、利便性の高い表示システムを提供することを課題の一とする。または、レーザポインタで簡便に画面の操作が可能な表示システムを提供することを課題の一とする。または、多人数で画面の操作が可能な表示システムを提供することを課題の一とする。または、上記表示システムを実現可能な表示装置及びレーザポインタ装置（発光装置）を提供することを課題の一とする。または、レーザポインタで指し示す部分の位置情報を取得可能な表示装置を提供することを課題の一とする。または、従来のレーザポインタに代わる、画面の操作が可能なデバイスを提供することを課題の一とする。

【0009】

または、本発明の一態様は、製造コストが抑制された表示装置を提供することを課題の一とする。または、品質の高い表示装置、発光装置、または表示システムを提供することを課題の一とする。または、信頼性の高い表示装置、発光装置、または表示システムを提供することを課題の一とする。または、新規な表示装置、発光装置、または表示システムを提供することを課題の一とする。

【0010】

なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課題は、明細書、図面、請求項などの記載から抽出することが可能である。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の一態様は、表示装置と、発光装置とを有する表示システムである。発光装置は、可視光を発する手段と、不可視光を発する手段と、を有する。表示装置は、画像を表示する手段と、可視光が照射される部分の位置情報を取得する手段と、を有する表示部と、不可視光を受光する手段と、を有する。

【0012】

また、本発明の他の一態様は、表示装置と、発光装置とを有する表示システムである。発光装置は、可視光を発する手段と、不可視光を発する手段と、を有する。表示装置は、画像を表示する手段と、可視光が照射される部分の位置情報を取得する手段と、を有する表示部と、不可視光を受光する手段と、を有する。表示システムは、不可視光を受光したとき、位置情報に基づいて処理を実行する機能を有する。

【0013】

また、本発明の他の一態様は、表示装置と、発光装置と、を備える表示システムである。表示装置は、表示部と、受光部と、を有する。表示部は、可視光を発する複数の表示素子と、複数の第１の受光素子と、を有する。複数の表示素子、及び複数の第１の受光素子は、それぞれマトリクス状に配置される。受光部は、第２の受光素子を有する。発光装置は、第１の入力手段、第２の入力手段、第１の発光素子、第２の発光素子、及び発振装置を有する。第１の発光素子は、可視光を呈するレーザ光源を含み、且つ、第１の入力手段への入力に応じて、発光状態が制御される。第２の発光素子は、赤外光を呈する光源を含み、発振装置は、第２の入力手段への入力に応じて、第２の発光素子の発光状態を制御する機能を有する。第１の受光素子は、第１の発光素子が発する可視光を受光し、第１の電気信号に変換する機能を有する。第２の受光素子は、第２の発光素子が発する赤外光を受光し、第２の電気信号に変換する機能を有する。

【0014】

また、本発明の他の一態様は、表示部と、受光部と、を有する表示装置である。表示部は、可視光を発する複数の表示素子と、可視光を受光する複数の第１の受光素子と、を有する。複数の表示素子、及び複数の第１の受光素子は、それぞれマトリクス状に配置される。また、受光部は、赤外光を受光する第２の受光素子を有する。

【0015】

また、上記において、表示素子は、第１の画素電極、発光層、及び共通電極を有することが好ましい。また、第１の受光素子は、第２の画素電極、活性層、及び共通電極を有することが好ましい。また、発光層と、活性層とは、互いに異なる有機化合物を含むことが好ましい。また、第１の画素電極と、第２の画素電極とは、同一面上に設けられることが好ましい。また、共通電極は、発光層を介して第１の画素電極と重なる部分と、活性層を介して第２の画素電極と重なる部分と、を有することが好ましい。

【0016】

また、上記において、表示素子及び第１の受光素子は、共通層を有することが好ましい。このとき、共通層は、第１の画素電極と共通電極の間に位置する部分と、第２の画素電極と共通電極の間に位置する部分と、を有することが好ましい。

【0017】

また、本発明の他の一態様は、第１の入力手段、第２の入力手段、第１の発光素子、第２の発光素子、及び発振装置を有する発光装置である。第１の発光素子は、可視光を呈するレーザ光源を含み、且つ、第１の入力手段への入力に応じて、発光状態が制御される。第２の発光素子は、赤外光を呈する光源を含む。発振装置は、第２の入力手段への入力に応じて、第２の発光素子の発光状態を制御する機能を有する。

【0018】

また、本発明の一態様は、上記いずれかの表示装置と、上記発光装置とを備える表示システムである。このとき、第１の受光素子は、第１の発光素子が発する可視光を受光し、第１の電気信号に変換する機能を有し、第２の受光素子は、第２の発光素子が発する赤外光を受光し、第２の電気信号に変換する機能を有することが好ましい。

【発明の効果】

【0019】

本発明の一態様によれば、利便性の高い表示システムを提供できる。または、レーザポインタで簡便に画面の操作が可能な表示システムを提供できる。または、多人数で画面の操作が可能な表示システムを提供できる。また、上記表示システムを実現可能な表示装置及びレーザポインタ装置（発光装置）を提供できる。または、レーザポインタで指し示す部分の位置情報を取得可能な表示装置を提供できる。または、従来のレーザポインタに代わる、画面の操作が可能なデバイスを提供できる。

【0020】

または、本発明の一態様によれば、製造コストが抑制された表示装置を提供できる。または、品質の高い表示装置、発光装置、または表示システムを提供できる。または、信頼性の高い表示装置、発光装置、または表示システムを提供できる。または、新規な表示装置、発光装置、または表示システムを提供できる。

【0021】

なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は、明細書、図面、請求項などの記載から抽出することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0022】

図１Ａは、表示システムの構成例を示す図である。図１Ｂは、表示装置の構成例を示す図である。
図１Ｃは、発光装置の構成例を示す図である。
図２Ａ及び図２Ｂは、表示装置の構成例を示す図である。
図３Ａ乃至図３Ｃは、表示システムの操作方法例を説明する図である。
図４Ａ及び図４Ｂは、表示システムの操作方法例を説明する図である。
図５Ａ乃至図５Ｃは、表示システムの操作方法例を説明する図である。
図６は、表示システムの操作方法例を説明する図である。
図７は、表示システムの操作方法例を説明する図である。
図８Ａ乃至図８Ｃは、表示パネルの構成例を示す図である。
図９Ａ及び図９Ｂは、表示パネルの構成例を示す図である。
図１０Ａ乃至図１０Ｃは、表示パネルの構成例を示す図である。
図１１は、表示パネルの構成例を示す図である。
図１２は、表示パネルの構成例を示す図である。
図１３Ａ及び図１３Ｂは、表示パネルの構成例を示す図である。
図１４Ａ及び図１４Ｂは、表示パネルの構成例を示す図である。
図１５は、表示パネルの構成例を示す図である。
図１６Ａ及び図１６Ｂは、画素回路の回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。ただし、実施の形態は多くの異なる態様で実施することが可能であり、趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は、以下の実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

【0024】

なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また、同様の機能を指す場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。

【0025】

なお、本明細書で説明する各図において、各構成要素の大きさ、層の厚さ、または領域は、明瞭化のために誇張されている場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。

【0026】

なお、本明細書等における「第１」、「第２」等の序数詞は、構成要素の混同を避けるために付すものであり、数的に限定するものではない。

【0027】

トランジスタは半導体素子の一種であり、電流や電圧の増幅や、導通または非導通を制御するスイッチング動作などを実現することができる。本明細書におけるトランジスタは、ＩＧＦＥＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）や薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を含む。

【0028】

なお、以下では「上」、「下」などの向きを示す表現は、基本的には図面の向きと合わせて用いるものとする。しかしながら、説明を容易にするためなどの目的で、明細書中の「上」または「下」が意味する向きが、図面とは一致しない場合がある。一例としては、積層体等の積層順（または形成順）などを説明する場合に、図面において当該積層体が設けられる側の面（被形成面、支持面、接着面、平坦面など）が当該積層体よりも上側に位置していても、その向きを下、これとは反対の向きを上、などと表現する場合がある。

【0029】

また、本明細書等において、「膜」という用語と、「層」という用語とは、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」や「絶縁層」という用語は、「導電膜」や「絶縁膜」という用語に相互に交換することが可能な場合がある。

【0030】

本明細書等において、表示装置の一態様である表示パネルは表示面に画像等を表示（出力）する機能を有するものである。したがって表示パネルは出力装置の一態様である。

【0031】

また、本明細書等では、表示パネルの基板に、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）などのコネクターが取り付けられたもの、または基板にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式等によりＩＣが実装されたものを、表示パネルモジュール、表示モジュール、または単に表示パネルなどと呼ぶ場合がある。

【0032】

（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示システムについて説明する。

【0033】

［概要］
本発明の一態様の表示システムは、画像を表示する表示部（画面ともいう）を備える表示装置と、レーザ光を発する発光装置とを備える。発光装置は、レーザポインタとして用いることができる。

【0034】

発光装置は、可視レーザ光を発する光源（第１の発光素子、または第１の発光デバイスともいう）を備える。さらに発光装置は、非可視光（不可視光）を発する光源（第２の発光素子、または第２の発光デバイスともいう）を備える。非可視光は可視光を含まない光であり、紫外光、赤外光、または赤外光よりも波長の長い電磁波（電波）を含んでいてもよい。非可視光としては可視光よりも波長の長い光を用いることが好ましく、特に赤外光を用いることが好ましい。

【0035】

発光装置が発する可視レーザ光は、指向性が高く照射範囲が狭いため、表示部に照射することにより、表示部の所定の領域を指し示すことが可能である。一方、発光装置が発する非可視光は、上記可視レーザ光よりも指向性の低い光、すなわち照射範囲の広い光を用いることができる。

【0036】

可視レーザ光は、発光装置が備える第１のスイッチを操作することにより照射可能な構成とすることができる。また非可視光は、発光装置が備える第２のスイッチを操作することにより照射可能な構成とすることができる。このように、可視レーザ光と非可視光をそれぞれ個別に操作可能な構成とすることで、第２のスイッチを操作しない場合には、従来のレーザポインタとして用いることができる。なお、第１のスイッチ及び第２のスイッチとしては、物理スイッチだけでなく、タッチセンサ（タッチパッドを含む）、光学センサ、音響センサ、加速度センサ、温度センサなどの種々のセンサにより構成されるセンシングデバイスを適用することもできる。

【0037】

表示装置の表示部には、画像を表示するための画素が、マトリクス状に複数配置されている。画素は、少なくとも一の表示素子（表示デバイスともいう）を有する。さらに表示部には、上記可視レーザ光を受光し、電気信号（第１の電気信号ともいう）に変換する第１の受光素子（第１の受光デバイスともいう）がマトリクス状に複数配置されている。第１の受光素子としては、例えばフォトダイオードを用いることができる。表示部に、第１の受光素子がマトリクス状に配置されることで、表示装置は、可視レーザ光が照射される位置を位置情報として取得することができる。

【0038】

また、表示装置は、表示部とは異なる部分に、受光部を備える。受光部は、上記非可視光を受光し、電気信号（第２の電気信号ともいう）に変換する第２の受光素子（第２の受光デバイスともいう）を備える。

【0039】

表示装置は、受光部で非可視光が受光されたときに、可視レーザ光が照射される部分の位置情報に基づいて、様々な処理を実行することができる。例えば、画面に表示されるオブジェクトの選択、実行、移動などの処理の他、文字入力機能、描画機能などのための処理を実行することができる。また、可視レーザ光の照射位置の軌跡に応じて、ジェスチャー入力の機能のための処理を実行することもできる。なおここで挙げた、表示システムが実行しうる処理は一例であり、表示システムに組み込まれるアプリケーションソフトウェアに応じて、様々な処理が実行されうる。

【0040】

このように、本発明の一態様の表示システムは、レーザポインタとしての機能を有する発光装置を、ポインティングデバイスなどの入力デバイスとしても機能させることができる。これにより、従来必要であったマウスやタッチパッドなどの入力デバイスが不要となるため、利便性を高めることができる。

【0041】

また、発光装置が発する非可視光に情報を含ませることにより、さらに利便性を高めることができる。例えば、非可視光に発光装置の識別情報を含ませることによって、複数のユーザが同時に操作することも可能となる。また、非可視光を操作する第２のスイッチの構成や、操作方法に応じて、非可視光に情報を含ませることもできる。例えば非可視光の発光時間やタイミングを情報として用い、マウス操作におけるクリック、ダブルクリック、長押し操作などと同様の機能を実現することもできる。また、第２のスイッチを複数設けることや、第２のスイッチとしてタッチパッドや、ダイヤル等の入力手段を適用することで、アナログ入力も可能となる。非可視光に情報を含ませる場合には、例えばパルス位置変調（ＰＰＭ：Ｐｕｌｓｅ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式などの変調方式により、非可視光にデータを重畳させることが好ましい。

【0042】

ここで、表示装置の表示部に設けられる表示素子と第１の受光素子とは、同一基板上に作製されることが好ましい。このとき、表示素子として、発光層に有機化合物を含む有機電界発光素子（有機ＥＬ素子）を用い、第１の受光素子として、活性層に有機化合物を含む有機フォトダイオードを用いることが好ましい。さらに、表示素子と第１の受光素子の作製工程の一部を兼ねることで、製造コストを低減でき、作製歩留りを高めることができる。

【0043】

以下では、本発明の一態様の表示システム、表示装置、及び発光装置のより具体的な例について、図面を参照して説明する。

【0044】

［表示システムの構成例］
図１Ａに、表示システム１０の概略図を示す。表示システム１０は、表示装置１１と、発光装置１２とを有する。

【0045】

発光装置１２は、筐体に設けられたスイッチ５１と、スイッチ５２と、を有する。また発光装置１２は、筐体の先端から、可視光ＶＬと、赤外光ＩＲを射出することができる。スイッチ５１を操作することで可視光ＶＬが、スイッチ５２を操作することで赤外光ＩＲが、それぞれ独立に射出される。ここでは、スイッチ５１及びスイッチ５２として、それぞれ１つの物理スイッチを用いた場合の例を示している。

【0046】

図１Ａに示すように可視光ＶＬは指向性の高い光であり、赤外光ＩＲは、可視光ＶＬと比較して指向性の低い光である。図１Ａでは、可視光ＶＬの照射領域５９を実線で、赤外光ＩＲの照射領域５８を破線で、それぞれ示している。

【0047】

可視光ＶＬとしては、レーザ光を用いることが好ましい。例えば赤色のレーザ光（例えばピーク波長が６２０ｎｍ以上７００ｎｍ以下である光）、緑色のレーザ光（例えばピーク波長が５００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下である光、代表的には５３２ｎｍ近傍である光）を用いることが好ましい。またレーザ光はこれに限られず、ピーク波長が可視光領域（例えば３５０ｎｍ乃至７５０ｎｍ）に位置する光であればよく、例えば青色、黄色、橙色、藍色、または紫色など、様々な色調のレーザ光を用いることもできる。

【0048】

赤外光ＩＲとしては、ピーク波長が近赤外領域（７５０ｎｍ以上２５００ｎｍ以下）に位置する光を用いることが好ましい。また、赤外光ＩＲは、発光強度の指向特性（例えば視野角、または半値全角）が、可視光ＶＬよりも広いことが好ましい。例えば半値全角が３０度以上、好ましくは４０度以上、より好ましくは５０度以上であって、１８０度以下である光を用いることが好ましい。これにより、後述する表示装置１１の表示部２１内に可視光ＶＬを照射した状態で、表示部２１の外に設けられる受光部３０に、赤外光ＩＲを照射することができる。

【0049】

表示装置１１は、表示部２１と、受光部３０を有する。

【0050】

表示部２１は、表示装置１１の画像を表示する領域であり、画面ともいうことができる。また、表示部２１は、発光装置１２が発する可視光ＶＬを受光し、当該可視光ＶＬが照射される照射領域５９の位置情報を取得する機能を有する。ここで、表示部２１上における、照射領域５９の直径及び面積は、表示部２１の短辺方向の長さ、及び面積よりも十分に小さい（少なくとも１／１０未満）ことが好ましい。

【0051】

表示部２１には、複数の表示素子２３と、複数の受光素子２４が、それぞれマトリクス状に配置されている。図１Ａ中には、表示部２１の一部の拡大図を示している。ここでは１つの画素２２が、赤色を呈する表示素子２３Ｒ、青色を呈する表示素子２３Ｂ、緑色を呈する表示素子２３Ｇ（以下、まとめて表示素子２３と呼ぶことがある）、及び可視光を受光し、電気信号に変換する受光素子２４を有する例を示している。

【0052】

なお、ここでは表示素子２３の配列間隔と受光素子２４の配列間隔を同じとしているが、受光素子２４の配列間隔を、表示素子２３の配列間隔よりも大きくしてもよい。受光素子２４の配列間隔は、照射領域５９の直径よりも小さくすればよい。例えば受光素子２４の配列間隔を１０ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以下、より好ましくは３ｍｍ以下とすることができる。配列間隔が小さいほど、照射領域５９の位置検出の精度を高めることができる。表示素子２３の配列間隔と、受光素子２４の配列間隔を異ならせる場合には、受光素子２４の配列間隔を表示素子２３の配列間隔の整数倍とすると、設計が容易となるため好ましい。

【0053】

また、発光装置１２が発する可視光ＶＬとしては、レーザ光を用いることができるため、照射領域５９に照射される可視光ＶＬの照度は外光に比べて極めて高い。そのため、受光素子２４の面積、より具体的には有効受光面積を、表示素子２３の有効発光面積よりも十分に小さくすることができる。そのため、受光素子２４を設けることによる表示部２１の開口率（有効表示面積比）の低下を極めて小さいものとすることができる。また、受光素子２４の感度についても、高い感度が要求されないため、受光素子２４の活性層に用いる材料の選択の幅を広げることができ、低コストで実現することができる。

【0054】

受光部３０は、発光装置１２が発する赤外光ＩＲを受光し、電気信号に変換する機能を有する。受光部３０には、赤外光ＩＲを受光する受光素子が複数設けられていてもよいし、当該受光素子を１つ有する構成としてもよい。ここでは、受光部３０が表示部２１の外側に設けられる例を示しているが、表示部２１の輪郭の内側に位置していてもよいし、表示部２１に赤外光ＩＲを透過する開口を設け、その開口と重なる位置に設ける構成としてもよい。また、表示部２１が赤外光ＩＲを透過する場合には、表示部２１の裏面側に受光部３０を設けてもよい。また、表示部２１が有する受光素子２４と同様に、受光部３０を構成する受光素子を表示部２１に形成してもよい。または、受光素子２４に、可視光ＶＬと赤外光ＩＲの両方を受光可能な素子を適用し、表示部２１が受光部３０を兼ねる構成としてもよい。

【0055】

〔表示装置の構成例〕
図１Ｂは、表示装置１１の一例を示すブロック図である。表示装置１１は、表示パネル２０、受光部３０、制御部４１、駆動部４２、駆動部４３等を有する。

【0056】

表示パネル２０は、表示部２１、駆動回路２５、駆動回路２６等を有する。表示部２１は、マトリクス状に配置された複数の画素２２を有する。ここでは、画素２２が、表示素子２３と、受光素子２４を備える例を示している。

【0057】

駆動回路２５は、表示素子２３の駆動を制御する回路である。駆動回路２５は、例えばソースドライバ及びゲートドライバ等の機能を有する回路を適用できる。駆動回路２５は、駆動部４２から供給される信号に応じて各画素２２を駆動することで、表示部２１に画像を表示させることができる。

【0058】

駆動回路２６は、受光素子２４の駆動を制御する機能と、受光素子２４から出力される電気信号を読み出し、駆動部４２に出力する機能を有する。例えば駆動回路２６は、複数のセンスアンプまたはＡＤコンバータ等を含む読み出し回路としての機能と、受光素子２４を選択する選択回路としての機能と、を有する回路等を適用できる。

【0059】

受光部３０は、少なくとも一の受光素子３１を有する。受光部３０は、受光素子３１を駆動する機能と、受光素子３１から出力される電気信号を駆動部４３に出力する機能と、を有する。

【0060】

駆動部４２は、制御部４１から入力される信号に基づいて、表示パネル２０に出力する信号を生成し、出力する機能と、表示パネル２０から入力される信号を制御部４１に出力する信号に変換し、出力する機能と、を有する。駆動部４２には、例えばタイミングコントローラ、ＤＡコンバータ、ＡＤコンバータ、アンプ、バッファなどが含まれる。

【0061】

駆動部４３は、制御部４１から入力される信号に基づいて、受光部３０に出力する信号を生成し、出力する機能と、受光部３０から入力される信号を制御部４１に出力する信号に変換し、出力する機能と、を有する。駆動部４３には、例えばタイミングコントローラ、ＤＡコンバータ、ＡＤコンバータ、アンプ、バッファなどが含まれる。

【0062】

図１Ｂには、制御部４１に入力される信号Ｓ１及び信号Ｓ２と、制御部４１が出力する信号Ｓ３を、矢印で示している。信号Ｓ１には、表示部２１で受光した可視光ＶＬの照射領域５９の位置情報のデータなどが含まれる。信号Ｓ２には、受光部３０で受光した赤外光ＩＲに関するデータなどが含まれる。制御部４１は、信号Ｓ２と信号Ｓ３に基づいて、様々な処理を実行することができる。また、当該処理に基づいて表示部２１に表示する画像のデータを含む信号Ｓ３を生成し、駆動部４２に出力することができる。

【0063】

制御部４１としては、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）や、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などのプロセッサを有する構成とすることができる。制御部４１は、プロセッサにより種々のプログラムからの命令を解釈し実行することで、各種のデータ処理やプログラム制御を行う。プロセッサにより実行しうるプログラムは、プロセッサが有するメモリ領域に格納されていてもよいし、これとは異なるメモリモジュールに格納されていてもよい。

【0064】

図２Ａ、図２Ｂに、表示装置１１の異なる構成例を示している。

【0065】

図２Ａに示す構成は、表示装置１１が、表示モジュール１５と、制御装置１６とに分かれている例を示している。例えば、制御装置１６としてコンピュータを用いた場合の例である。このとき、表示モジュール１５は、ケーブルや無線通信によりコンピュータと接続することのできるモニタ装置やテレビジョン装置などとして機能させることができる。

【0066】

表示モジュール１５は、表示パネル２０、受光部３０、駆動部４２ａ及び駆動部４３ａを有する。制御装置１６は、制御部４１、駆動部４２ｂ、及び駆動部４３ｂを有する。

【0067】

駆動部４２ａ及び駆動部４２ｂは、それぞれ表示モジュール１５と制御装置１６との間で通信を行うためのインターフェースとしての機能を有する以外は、これら一対で、上記駆動部４２と同様の機能を有する。例えば、駆動部４２ａ及び駆動部４２ｂは、それぞれ通信規格に応じて電気信号の符号化、複合化などを実行すること、及びこれらの間で信号の伝送を行うことができる。同様に駆動部４３ａ及び駆動部４３ｂも、それぞれインターフェースとしての機能を有する。

【0068】

なお、ここでは説明を容易にするため、駆動部４２ａと駆動部４３ａ、または駆動部４２ｂと駆動部４３ｂとを、それぞれ分けて明示しているが、それぞれ１つのコンポーネントで実現することもできる。

【0069】

図２Ｂに示す構成は、表示装置１１が、表示モジュール１５ａと、受光モジュール１５ｂと、制御装置１６と、に分かれている例を示している。表示モジュール１５ａ及び受光モジュール１５ｂが有する各構成は、図２Ａで示した表示モジュール１５が有する各構成と同様である。

【0070】

〔発光装置の構成例〕
図１Ｃは、発光装置１２の一例を示すブロック図である。発光装置１２は、スイッチ５１、スイッチ５２、発光素子５３、発光素子５４、駆動部５５、信号生成部５６、駆動部５７等を有する。

【0071】

発光素子５３は、可視レーザ光である可視光ＶＬを発する光源として機能する。発光素子５３としては、特に半導体レーザ素子を用いると、発光装置１２を軽量なものにできるため好ましい。

【0072】

発光素子５３に用いることのできる半導体レーザ素子としては、端面発光レーザ（ＥＥＬ：Ｅｄｇｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ）、面発光レーザ（ＳＥＬ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ）等が挙げられる。面発光レーザとしては、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ）、または、外部共振器型垂直面発光レーザ（ＶＥＣＳＥＬ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｅｘｔｅｒｎａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ）などがある。

【0073】

また、発光素子５３としては、日本工業規格（ＪＩＳ Ｃ ６８０２）またはＩＥＣ規格（ＩＥＣ ６０８２５－１）により分類される、クラス１、クラス１Ｍ、クラス２、またはクラス２Ｍに適合する半導体レーザ素子を用いることが好ましい。例えばレーザの出力値が１ｍＷ未満、または０．２ｍＷ近傍の半導体レーザ素子を用いることが好ましい。

【0074】

駆動部５５は、スイッチ５１の操作に応じて、発光素子５３の発光、非発光を制御する機能を有する。駆動部５５の最も簡易な構成としては、スイッチ５１として物理スイッチを用い、スイッチ５１と、電源と、発光素子５３とを直列に接続する構成とすることができる。駆動部５５は、スイッチ５１及び発光素子５３の構成、または発光素子５３の発光方法などに応じて、適切な回路等を用いることができる。

【0075】

発光素子５４は、赤外光ＩＲを発する光源として機能する。発光素子５４としては、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を好適に用いることができる。

【0076】

発光ダイオードとしては、砲弾型、表面実装（ＳＭＤ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｄｅｖｉｃｅ）型、またはチップオンボード（ＣＯＢ：Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｂｏａｒｄ）型などが挙げられる。砲弾型ＬＥＤを用いることでコストを低減することができる。また表面実装型ＬＥＤまたはチップオンボード型ＬＥＤを用いることで、輝度や耐久性を向上させることができる。

【0077】

信号生成部５６は、発光素子５４が発する赤外光ＩＲにデータを重畳させるための信号を生成する回路である。信号生成部５６は、スイッチ５２の操作に応じて、パルス位置変調方式等の変調方式に従って信号を生成し、駆動部５７に出力することができる。

【0078】

駆動部５７は、信号生成部５６で生成した信号に基づいて、発光素子５４の発光、非発光を制御する機能を有する。

【0079】

信号生成部５６と、駆動部５７とをまとめて、発振装置と呼ぶこともできる。発振装置は、スイッチ５２への入力に応じて、発光素子５４の発光状態を制御する機能を有する。

【0080】

ここで、信号生成部５６が生成するデータは、機器の識別データを含むことが好ましい。これにより、複数のユーザが同時に表示システム１０を操作することも可能となる。

【0081】

図１Ｃでは、発光装置１２は、スイッチ５１から発光素子５３までの系統と、スイッチ５２から発光素子５４までの系統とが、それぞれ独立した構成を示している。このような構成とすることで、極めて簡単に発光装置１２を構成できるため、製造コストを低減できる。なお、発光装置１２の構成はこれに限られず、少なくとも発光素子５３と、発光素子５４と、スイッチ等の操作手段と、を有する構成とすればよい。

【0082】

［表示システムの処理の例］
本発明の一態様の表示システムは、ユーザが操作する発光装置から発せられる可視光の照射領域の位置情報と、赤外光に含まれる情報と、に応じて、様々な処理を実行できる。表示システムによる処理の多くは、表示部に表示される画像の変化を伴う。このとき、表示システムは、新たな画像を生成する処理を実行し、画面を更新する機能を有する。

【0083】

さらに、本発明の一態様の表示システムは、ユーザがレーザポインタとしても機能する発光装置によって、物理的に離れた場所からも、画面を遠隔操作することができる。以下では、表示システムの処理により、ユーザが実行可能な操作の例について、図面を参照して説明する。

【0084】

なお、以下で示す表示システム１０により実現される処理方法、操作方法、動作方法、または表示方法は、例えばプログラムとして記述されうる。また以下で説明する処理方法、操作方法、動作方法、または表示方法が記述されたプログラムは、非一時的記憶媒体に格納され、表示システム１０の制御部４１が有する演算装置等により読み出され、実行することができる。すなわち、以下で説明する処理方法、操作方法、動作方法、または表示方法を、ハードウェアにより実行させるためのプログラム、または当該プログラムが格納された非一時的記憶媒体は、本発明の一態様である。

【0085】

〔操作方法例１〕
図３Ａには、表示装置１１と、発光装置１２により画面を操作するユーザ６０とを、模式的に示している。

【0086】

ユーザ６０は、発光装置１２のスイッチ５１を操作することで可視光ＶＬを照射することができる。また、発光装置１２のスイッチ５２を操作することで、赤外光ＩＲ（図示しない）により、表示システム１０に様々な処理を実行させることができる。

【0087】

表示装置１１は、表示部２１と、表示部２１と重ならない領域に受光部３０が設けられている。また、表示部２１には、オブジェクト６１が表示されている。

【0088】

図３Ａでは、ユーザ６０が、発光装置１２によって、表示部２１に表示されたオブジェクト６１を移動させる様子を示している。

【0089】

オブジェクト６１の一部（図３Ａではオブジェクト６１の上部）に照射領域５９が位置するように可視光ＶＬを照射し、照射領域５９を動かすことにより、オブジェクト６１を、照射領域５９の軌跡に沿って移動させることができる。

【0090】

この操作は、マウスを用いた場合におけるドラッグ操作に相当する。例えばユーザ６０は、スイッチ５２を押し続けた状態で照射領域５９を移動させることでオブジェクト６１をドラッグさせ、スイッチ５２を離すことで、オブジェクト６１の位置を決定させることができる。

【0091】

なお、ドラッグ操作の機能は一例であり、従来のマウスを用いた場合の操作であるクリック、ダブルクリック、長押し操作などに準じた操作を、ユーザ６０は発光装置１２を用いて直感的に行うことができる。また、スイッチ５２を２つ以上設けることで、２つ以上のボタンを備えるマウスと同様に、発光装置１２の機能性を高めることができる。

【0092】

図３Ｂは、表示システム１０に、描画機能を実行させた状態を示している。ユーザ６０は、発光装置１２を操作することにより、照射領域５９の軌跡に沿った図形（オブジェクト６２）などを、表示部２１に描画することができる。

【0093】

またここでは示さないが、描画する線の太さ、種類、色などを切り替えるためのアイコン画像などを表示部２１に表示してもよい。また、線だけでなく、矩形、多角形、円、楕円、半円などの様々な図形を描画する機能を有していてもよい。

【0094】

図３Ｃは、表示システム１０に、文字入力機能を実行させた状態を示している。ユーザ６０は、発光装置１２を操作することにより、フリーハンドで文字（オブジェクト６３）を描画することができる。表示システム１０は、オブジェクト６３の形状に最も類似した文字を認識し、文字情報として表示することができる。

【0095】

図３Ｃでは、ユーザ６０が数字の「５」を描画し、文字情報として、数字の「５」が表示された状態を示している。

【0096】

〔操作方法例２〕
表示システム１０は、照射領域５９の軌跡を認識し、これを入力操作として用いる機能（ジェスチャー入力ともいう）を有していてもよい。

【0097】

図４Ａには、ジェスチャー入力により、オブジェクト６６ａに含まれる情報を拡大表示する操作を行っている状態を示している。照射領域５９の軌跡６５が概略円形を描くように、ユーザ６０が発光装置１２を操作することで、オブジェクト６６ａは、軌跡６５に囲まれた範囲を含む情報が拡大されたオブジェクト６６ｂに変化する。

【0098】

図４Ｂには、上記とは反対に、ジェスチャー入力により、オブジェクト６７ａに含まれる情報を縮小表示する操作を行っている状態を示している。照射領域５９の軌跡６５が概略三角形を描くように、ユーザ６０が発光装置１２を操作することで、オブジェクト６７ａは、軌跡６５に囲まれた範囲の情報を含み、広範囲に縮小表示されたオブジェクト６７ｂに変化する。

【0099】

このように、発光装置１２を用いてジェスチャー入力が可能な構成とすることで、ユーザ６０は、より直感的に画面の操作を行うことができるため、よりユーザフレンドリな表示システム１０を実現することができる。

【0100】

〔操作方法例３〕
表示システム１０の表示部２１に、発光装置１２による操作モードを切り替えるためのメニューを表示させ、ユーザ６０が当該メニューから機能を選択可能な構成としてもよい。

【0101】

図５Ａでは、表示部２１にオブジェクト６１が表示された状態を示している。この状態で、照射領域５９を表示部２１の外周部に近づけることで、図５Ｂまたは図５Ｃに示すように、種々のアイコン（ここではアイコン６９ａ乃至６９ｄ）を含むメニュー画像（オブジェクト６８）が現れる。このように、必要のないときにメニュー画像を隠し、必要に応じてメニュー画像を表示させる機能を有することで、表示領域を有効に活用することができるため好ましい。

【0102】

図５Ｂでは、表示部２１の横側からメニュー画像が現れる例を示し、図５Ｃでは、表示部２１の上側からメニュー画像が現れる例を示している。メニュー画像が現れる位置は固定されていてもよいが、表示部２１の外周部のいずれの場所に照射領域５９を近づけてもメニュー画像が現れるようにすると、より操作性を高めることができる。メニュー画像の出現位置は、ユーザにより設定できることが好ましい。または、メニュー画像の表示を、ジェスチャー入力により行ってもよい。

【0103】

例えば、図５Ｃに示すアイコン６９ａを選択することで、発光装置１２による操作を、オブジェクトの操作のモードに切り替えることができる。またアイコン６９ｂを選択することで、描画モードに切り替えることができる。またアイコン６９ｃを選択することで、背景画像の操作モードに切り替えることができる。またアイコン６９ｄを選択することで、ジェスチャー入力モードに切り替えることができる。

【0104】

このように、表示システム１０が様々なモードに切り替える機能を有することで、発光装置１２自体に多くの機能を持たせる必要が無く、簡易な構成の発光装置１２で操作を行うことができる。
そのため、発光装置１２の製造コストを低減することができる。

【0105】

〔操作方法例４〕
本発明の一態様の表示システムは、複数のユーザが発光装置を用いて操作することもできる。

【0106】

図６は、表示システム１０を用いて、会議を行っている様子を示している。表示装置１１の表示部２１には、会議に用いる資料が表示されている。

【0107】

会議に出席している人々のうち、ユーザ６０ａとユーザ６０ｂは、それぞれ発光装置１２ａまたは発光装置１２ｂを持っている。

【0108】

ユーザ６０ａは、描画モードでの操作を行っている。図６には、発光装置１２ａが発する可視光ＶＬａの照射領域５９ａと、照射領域５９ａの軌跡に沿って描画された手書き文字の画像（オブジェクト６４）を示している。

【0109】

ユーザ６０ｂは、発光装置１２ｂをレーザポインタとして使用している。ユーザ６０ｂは、可視光ＶＬｂの照射領域５９ｂにより、表示部２１の一部を指し示している。

【0110】

発光装置１２ａ及び発光装置１２ｂが発する赤外光ＩＲ（図示しない）には、それぞれ異なる識別情報が重畳される。これにより、ユーザ６０ａとユーザ６０ｂは、それぞれ独立に画面の操作を行うことができる。

【0111】

発光装置１２ａが発する可視光ＶＬａと、発光装置１２ｂが発する可視光ＶＬｂとは、異なる波長の光であることが好ましい。これにより、照射領域５９ａと照射領域５９ｂとが、どちらの発光装置によるものであるかを、当該波長によって識別することができるため、ユーザ６０ａとユーザ６０ｂとが同時に操作することができる。

【0112】

また、発光装置１２ａと発光装置１２ｂとが、それぞれが発する赤外光ＩＲに、可視光ＶＬａまたは可視光ＶＬｂが照射される向きの情報を重畳することでも、照射領域５９ａと照射領域５９ｂとを識別することができる。例えば、発光装置１２ａ及び発光装置１２ｂが、自身の傾きや方位を検出するセンサ（例えば加速度センサなど）、または可視光ＶＬａまたは可視光ＶＬｂの照射方向を検出するセンサ（例えばカメラなど）等を有する構成とし、そのセンサで取得した情報を赤外光ＩＲに重畳させて送信する構成としてもよい。

【0113】

または、表示装置１１が、発光装置１２ａと発光装置１２ｂの向きや姿勢を検出する手段（例えばカメラ等）を有する構成とし、可視光ＶＬａ及び可視光ＶＬｂの射出方向を認識する機能を有していてもよい。

【0114】

図７には、表示システム１０を用いて、複数のユーザがゲームを楽しんでいる様子を示している。表示部２１には、ターゲットとして、移動する飛行体や、未知の生物を模した複数のオブジェクト６１が表示されている。

【0115】

ユーザ６０ａ及びユーザ６０ｂは、照射領域５９ａまたは照射領域５９ｂをオブジェクト６１に合わせた状態で、赤外光ＩＲ（図示しない）を照射するためのスイッチ５２を操作することで、オブジェクト６１を破壊し、得点を得ることができる。また、表示部２１の上部には、それぞれのユーザが取得した得点（Ｓｃｏｒｅと表記）と、残り時間（ＴＩＭＥと表記）が表示されている。

【0116】

以上が表示システムの処理により、ユーザが実行可能な操作の例についての説明である。

【0117】

本発明の一態様によれば、表示部に照射される可視レーザ光の照射位置情報と、受光部で受光する非可視光に含まれる情報に基づいて処理を実行し、表示に反映することのできる表示システムを実現できる。また、本発明の一態様は、上記表示システムを実現可能な表示装置であり、また本発明の他の一態様は、上記表示システムを実現可能な発光装置である。表示システムを構成しうる表示装置と発光装置とは、それぞれ個別に製造及び販売することができる。

【0118】

本発明の一態様によれば、利便性の高い表示システム、レーザポインタにより簡便に画面の操作が可能な表示システム、または、多人数で画面の操作が可能な表示システム等を実現できる。

【0119】

本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。

【0120】

（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１で例示した表示システムに適用可能な表示パネルについて、図面を参照して説明する。

【0121】

本発明の一態様の表示パネルは、可視光を呈する表示素子と、赤外光を受光する受光素子（受光デバイス）とを有する。当該表示素子は、発光素子（発光デバイスともいう）であることが好ましい。また、受光素子は、光電変換素子であることが好ましい。

【0122】

ここで、表示素子として発光素子を用いる場合には、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）やＱＬＥＤ（Ｑｕａｎｔｕｍ－ｄｏｔ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などのＥＬ素子を用いることが好ましい。ＥＬ素子が有する発光物質としては、蛍光を発する物質（蛍光材料）、燐光を発する物質（燐光材料）、熱活性化遅延蛍光を示す物質（熱活性化遅延蛍光（Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｄｅｌａｙｅｄ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ：ＴＡＤＦ）材料）、無機化合物（量子ドット材料など）などが挙げられる。また、発光素子として、マイクロＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などのＬＥＤをの可撓性を高めること

【0123】

受光素子としては、例えば、ｐｎ型またはｐｉｎ型のフォトダイオードを用いることができる。受光素子は、受光素子に入射する光を検出し電荷を発生させる光電変換素子として機能する。光電変換素子は、入射する光量に応じて、発生する電荷量が決まる。特に、受光素子として、有機化合物を含む層を有する有機フォトダイオードを用いることが好ましい。有機フォトダイオードは、薄型化、軽量化、及び大面積化が容易であり、また、形状及びデザインの自由度が高いため、様々な表示装置に適用できる。

【0124】

発光素子は、例えば一対の電極間に発光層を備える積層構造とすることができる。また、受光素子は、一対の電極間に活性層を備える積層構造とすることができる。受光素子の活性層には、半導体材料を用いることができる。例えば、シリコンなどの無機半導体材料を用いることができる。

【0125】

特に、受光素子の活性層に、有機化合物を用いることが好ましい。このとき、発光素子と受光素子の一方の電極（画素電極ともいう）を、同一面上に設けることが好ましい。さらに、発光素子と受光素子の他方の電極を、連続した一の導電層により形成される電極（共通電極ともいう）とすることがより好ましい。さらに、発光素子と受光素子とが、共通層を有することがより好ましい。これにより、発光素子と受光素子とを作製する際の作製工程を簡略化でき、製造コストを低減すること、及び、製造歩留りを向上させることができる。

【0126】

以下では、より具体的な例について、図面を参照して説明する。

【0127】

［表示パネルの構成例１］
〔構成例１－１〕
図８Ａに、表示パネル１００Ａの断面概略図を示す。

【0128】

表示パネル１００Ａは、受光素子１１０及び発光素子１９０を有する。受光素子１１０は、画素電極１１１、共通層１１２、活性層１１３、共通層１１４、及び共通電極１１５を有する。発光素子１９０は、画素電極１９１、共通層１１２、発光層１９３、共通層１１４、及び共通電極１１５を有する。

【0129】

画素電極１１１、画素電極１９１、共通層１１２、活性層１１３、発光層１９３、共通層１１４、及び共通電極１１５は、それぞれ、単層構造であってもよく、積層構造であってもよい。

【0130】

画素電極１１１及び画素電極１９１は、絶縁層２１４上に位置する。画素電極１１１と画素電極１９１は、同一の材料及び同一の工程で形成することができる。

【0131】

共通層１１２は、画素電極１１１上及び画素電極１９１上に位置する。共通層１１２は、受光素子１１０と発光素子１９０に共通で用いられる層である。

【0132】

活性層１１３は、共通層１１２を介して、画素電極１１１と重なる。発光層１９３は、共通層１１２を介して、画素電極１９１と重なる。活性層１１３は、第１の有機化合物を有し、発光層１９３は、第１の有機化合物とは異なる第２の有機化合物を有する。

【0133】

共通層１１４は、共通層１１２上、活性層１１３上、及び発光層１９３上に位置する。共通層１１４は、受光素子１１０と発光素子１９０に共通で用いられる層である。

【0134】

共通電極１１５は、共通層１１２、活性層１１３、及び共通層１１４を介して、画素電極１１１と重なる部分を有する。また、共通電極１１５は、共通層１１２、発光層１９３、及び共通層１１４を介して、画素電極１９１と重なる部分を有する。共通電極１１５は、受光素子１１０と発光素子１９０に共通で用いられる層である。

【0135】

本実施の形態の表示パネルでは、受光素子１１０の活性層１１３に有機化合物を用いる。受光素子１１０は、活性層１１３以外の層を、発光素子１９０（ＥＬ素子）と共通の構成にすることができる。そのため、発光素子１９０の作製工程に、活性層１１３を成膜する工程を追加するのみで、発光素子１９０の形成と並行して受光素子１１０を形成することができる。また、発光素子１９０と受光素子１１０とを同一基板上に形成することができる。したがって、作製工程を大幅に増やすことなく、表示パネルに受光素子１１０を内蔵することができる。

【0136】

表示パネル１００Ａでは、受光素子１１０の活性層１１３と、発光素子１９０の発光層１９３と、を作り分ける以外は、受光素子１１０と発光素子１９０が共通の構成である例を示す。ただし、受光素子１１０と発光素子１９０の構成はこれに限定されない。受光素子１１０と発光素子１９０は、活性層１１３と発光層１９３のほかにも、互いに作り分ける層を有していてもよい（後述の表示パネル１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆ参照）。受光素子１１０と発光素子１９０は、共通で用いられる層（共通層）を１層以上有することが好ましい。これにより、作製工程を大幅に増やすことなく、表示パネルに受光素子１１０を内蔵することができる。

【0137】

表示パネル１００Ａは、一対の基板（基板１５１及び基板１５２）間に、受光素子１１０、発光素子１９０、トランジスタ１３１、及びトランジスタ１３２等を有する。

【0138】

受光素子１１０において、それぞれ画素電極１１１及び共通電極１１５の間に位置する共通層１１２、活性層１１３、及び共通層１１４は、有機層（有機化合物を含む層）ということもできる。画素電極１１１は可視光を反射する機能を有することが好ましい。画素電極１１１の端部は隔壁２１６によって覆われている。共通電極１１５は可視光を透過する機能を有する。

【0139】

受光素子１１０は、光を検出する機能を有する。具体的には、受光素子１１０は、基板１５２を介して外部から入射される光１２２を受光し、電気信号に変換する、光電変換素子である。

【0140】

基板１５２の基板１５１側の面には、遮光層ＢＭが設けられている。遮光層ＢＭは、受光素子１１０と重なる位置及び発光素子１９０と重なる位置に開口を有する。遮光層ＢＭを設けることで、受光素子１１０が光を検出する範囲を制御することができる。

【0141】

遮光層ＢＭとしては、発光素子からの発光を遮る材料を用いることができる。遮光層ＢＭは、可視光を吸収することが好ましい。遮光層ＢＭとして、例えば、金属材料、又は、顔料（カーボンブラックなど）もしくは染料を含む樹脂材料等を用いてブラックマトリクスを形成することができる。遮光層ＢＭは、赤色のカラーフィルタ、緑色のカラーフィルタ、及び青色のカラーフィルタの積層構造であってもよい。

【0142】

ここで、発光素子１９０の発光の一部が、表示パネル１００Ａ内で反射され、受光素子１１０に入射されてしまう場合がある。遮光層ＢＭは、このような迷光の影響を抑制することができる。例えば、遮光層ＢＭが設けられていない場合、発光素子１９０が発した光１２３ａは、基板１５２で反射され、反射光１２３ｂが受光素子１１０に入射することがある。遮光層ＢＭを設けることで、反射光１２３ｂが受光素子１１０に入射することを抑制できる。これにより、ノイズを低減し、受光素子１１０を用いたセンサの感度を高めることができる。

【0143】

発光素子１９０において、それぞれ画素電極１９１及び共通電極１１５の間に位置する共通層１１２、発光層１９３、及び共通層１１４は、ＥＬ層ということもできる。画素電極１９１は可視光を反射する機能を有することが好ましい。画素電極１９１の端部は隔壁２１６によって覆われている。画素電極１１１と画素電極１９１とは隔壁２１６によって互いに電気的に絶縁されている。共通電極１１５は可視光を透過する機能を有する。

【0144】

発光素子１９０は、可視光を発する機能を有する。具体的には、発光素子１９０は、画素電極１９１と共通電極１１５との間に電圧を印加することで、基板１５２側に光１２１を射出する電界発光素子である。

【0145】

発光層１９３は、受光素子１１０の受光領域と重ならないように形成されることが好ましい。これにより、発光層１９３が光１２２を吸収することを抑制でき、受光素子１１０に照射される光量を多くすることができる。

【0146】

画素電極１１１は、絶縁層２１４に設けられた開口を介して、トランジスタ１３１が有するソースまたはドレインと電気的に接続される。画素電極１１１の端部は、隔壁２１６によって覆われている。

【0147】

画素電極１９１は、絶縁層２１４に設けられた開口を介して、トランジスタ１３２が有するソースまたはドレインと電気的に接続される。画素電極１９１の端部は、隔壁２１６によって覆われている。トランジスタ１３２は、発光素子１９０の駆動を制御する機能を有する。

【0148】

トランジスタ１３１とトランジスタ１３２とは、同一の層（図８Ａでは基板１５１）上に接している。

【0149】

受光素子１１０と電気的に接続される回路の少なくとも一部は、発光素子１９０と電気的に接続される回路と同一の材料及び同一の工程で形成されることが好ましい。これにより、２つの回路を別々に形成する場合に比べて、表示パネルの厚さを薄くすることができ、また、作製工程を簡略化できる。

【0150】

受光素子１１０及び発光素子１９０は、それぞれ、保護層１９５に覆われていることが好ましい。図８Ａでは、保護層１９５が、共通電極１１５上に接して設けられている。保護層１９５を設けることで、受光素子１１０及び発光素子１９０に水などの不純物が入り込むことを抑制し、受光素子１１０及び発光素子１９０の信頼性を高めることができる。また、接着層１４２によって、保護層１９５と基板１５２とが貼り合わされている。

【0151】

なお、図９Ａに示すように、受光素子１１０上及び発光素子１９０上に保護層を有していなくてもよい。図９Ａでは、接着層１４２によって、共通電極１１５と基板１５２とが貼り合わされている。

【0152】

また、図９Ｂに示すように、遮光層ＢＭを有さない構成としてもよい。これにより、受光素子１１０の受光面積を大きくできるため、よりセンサの感度を高めることができる。

【0153】

〔構成例１－２〕
図８Ｂに表示パネル１００Ｂの断面図を示す。なお、以降の表示パネルの説明において、先に説明した表示パネルと同様の構成については、説明を省略することがある。

【0154】

図８Ｂに示す表示パネル１００Ｂは、表示パネル１００Ａの構成に加え、レンズ１４９を有する。

【0155】

レンズ１４９は、受光素子１１０と重なる位置に設けられている。表示パネル１００Ｂでは、レンズ１４９が基板１５２に接して設けられている。表示パネル１００Ｂが有するレンズ１４９は、基板１５１側に凸面を有する凸レンズである。なお、基板１５２側に凸面を有する凸レンズを、受光素子１１０と重なる領域に配置してもよい。

【0156】

基板１５２の同一面上に遮光層ＢＭとレンズ１４９との双方を形成する場合、その形成順は問わない。図８Ｂでは、レンズ１４９を先に形成する例を示すが、遮光層ＢＭを先に形成してもよい。図８Ｂでは、レンズ１４９の端部が遮光層ＢＭによって覆われている。

【0157】

表示パネル１００Ｂは、光１２２がレンズ１４９を介して受光素子１１０に入射する構成である。レンズ１４９を有すると、レンズ１４９を有さない場合に比べて、受光素子１１０に入射される光１２２の光量を増やすことができる。これにより、受光素子１１０の感度を高めることができる。

【0158】

本実施の形態の表示パネルに用いるレンズの形成方法としては、基板上または受光素子上にマイクロレンズなどのレンズを直接形成してもよいし、別途作製されたマイクロレンズアレイなどのレンズアレイを基板に貼り合わせてもよい。

【0159】

〔構成例１－３〕
図８Ｃに、表示パネル１００Ｃの断面概略図を示す。表示パネル１００Ｃは、基板１５１、基板１５２、及び隔壁２１６を有さず、基板１５３、基板１５４、接着層１５５、絶縁層２１２、及び隔壁２１７を有する点で、表示パネル１００Ａと異なる。

【0160】

基板１５３と絶縁層２１２とは接着層１５５によって貼り合わされている。基板１５４と保護層１９５とは接着層１４２によって貼り合わされている。

【0161】

表示パネル１００Ｃは、作製基板上に形成された絶縁層２１２、トランジスタ１３１、トランジスタ１３２、受光素子１１０、及び発光素子１９０等を、基板１５３上に転置することで作製される構成である。基板１５３及び基板１５４は、それぞれ、可撓性を有することが好ましい。これにより、表示パネル１００Ｃの可撓性を高めることができる。例えば、基板１５３及び基板１５４には、それぞれ、樹脂を用いることが好ましい。

【0162】

基板１５３及び基板１５４としては、それぞれ、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）樹脂、ポリアミド樹脂（ナイロン、アラミド等）、ポリシロキサン樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂、ＡＢＳ樹脂、セルロースナノファイバー等を用いることができる。基板１５３及び基板１５４の一方または双方に、可撓性を有する程度の厚さのガラスを用いてもよい。

【0163】

本実施の形態の表示パネルが有する基板には、光学等方性が高いフィルムを用いてもよい。光学等方性が高いフィルムとしては、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ、セルローストリアセテートともいう）フィルム、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）フィルム、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）フィルム、及びアクリルフィルム等が挙げられる。

【0164】

隔壁２１７は、発光素子が発した光を吸収することが好ましい。隔壁２１７として、例えば、顔料もしくは染料を含む樹脂材料等を用いてブラックマトリクスを形成することができる。また、茶色レジスト材料を用いることで、着色された絶縁層で隔壁２１７を構成することができる。

【0165】

発光素子１９０が発した光１２３ｃは、基板１５２及び隔壁２１７で反射され、反射光１２３ｄが受光素子１１０に入射することがある。また、光１２３ｃが隔壁２１７を透過し、トランジスタまたは配線等で反射されることで、反射光が受光素子１１０に入射することがある。隔壁２１７によって光１２３ｃが吸収されることで、反射光１２３ｄが受光素子１１０に入射することを抑制できる。これにより、ノイズを低減し、受光素子１１０を用いたセンサの感度を高めることができる。

【0166】

隔壁２１７は、少なくとも、受光素子１１０が検出する光の波長を吸収することが好ましい。例えば、発光素子１９０が発する赤色の光を受光素子１１０が検出する場合、隔壁２１７は、少なくとも赤色の光を吸収することが好ましい。例えば、隔壁２１７が、青色のカラーフィルタを有すると、赤色の光１２３ｃを吸収することができ、反射光１２３ｄが受光素子１１０に入射することを抑制できる。

【0167】

〔構成例１－４〕
上記では、発光素子と受光素子が、２つの共通層を有する例を示したが、これに限られない。以下では、共通層の構成が異なる例について説明する。

【0168】

図１０Ａに、表示パネル１００Ｄの断面概略図を示す。表示パネル１００Ｄは、共通層１１４を有さず、バッファ層１８４及びバッファ層１９４を有する点で、表示パネル１００Ａと異なる。バッファ層１８４及びバッファ層１９４は、それぞれ、単層構造であってもよく、積層構造であってもよい。

【0169】

表示パネル１００Ｄにおいて、受光素子１１０は、画素電極１１１、共通層１１２、活性層１１３、バッファ層１８４、及び共通電極１１５を有する。また、表示パネル１００Ｄにおいて、発光素子１９０は、画素電極１９１、共通層１１２、発光層１９３、バッファ層１９４、及び共通電極１１５を有する。

【0170】

表示パネル１００Ｄでは、共通電極１１５と活性層１１３との間のバッファ層１８４と、共通電極１１５と発光層１９３との間のバッファ層１９４とを作り分ける例を示す。バッファ層１８４及びバッファ層１９４としては、例えば、電子注入層及び電子輸送層の一方または双方を形成することができる。

【0171】

図１０Ｂに、表示パネル１００Ｅの断面概略図を示す。表示パネル１００Ｅは、共通層１１２を有さず、バッファ層１８２及びバッファ層１９２を有する点で、表示パネル１００Ａと異なる。バッファ層１８２及びバッファ層１９２は、それぞれ、単層構造であってもよく、積層構造であってもよい。

【0172】

表示パネル１００Ｅにおいて、受光素子１１０は、画素電極１１１、バッファ層１８２、活性層１１３、共通層１１４、及び共通電極１１５を有する。また、表示パネル１００Ｅにおいて、発光素子１９０は、画素電極１９１、バッファ層１９２、発光層１９３、共通層１１４、及び共通電極１１５を有する。

【0173】

表示パネル１００Ｅでは、画素電極１１１と活性層１１３との間のバッファ層１８２と、画素電極１９１と発光層１９３との間のバッファ層１９２とを作り分ける例を示す。バッファ層１８２及びバッファ層１９２としては、例えば、正孔注入層及び正孔輸送層の一方または双方を形成することができる。

【0174】

図１０Ｃに、表示パネル１００Ｆの断面概略図を示す。表示パネル１００Ｆは、共通層１１２及び共通層１１４を有さず、バッファ層１８２、バッファ層１８４、バッファ層１９２、及びバッファ層１９４を有する点で、表示パネル１００Ａと異なる。

【0175】

表示パネル１００Ｆにおいて、受光素子１１０は、画素電極１１１、バッファ層１８２、活性層１１３、バッファ層１８４、及び共通電極１１５を有する。また、表示パネル１００Ｆにおいて、発光素子１９０は、画素電極１９１、バッファ層１９２、発光層１９３、バッファ層１９４、及び共通電極１１５を有する。

【0176】

受光素子１１０と発光素子１９０の作製において、活性層１１３と発光層１９３を作り分けるだけでなく、他の層も作り分けることができる。

【0177】

表示パネル１００Ｆでは、受光素子１１０と発光素子１９０とで、一対の電極（画素電極１１１または画素電極１９１と共通電極１１５）間に、共通の層を有さない例を示す。表示パネル１００Ｆが有する受光素子１１０及び発光素子１９０は、絶縁層２１４上に画素電極１１１と画素電極１９１とを同一の材料及び同一の工程で形成し、画素電極１１１上にバッファ層１８２、活性層１１３、及びバッファ層１８４を、画素電極１９１上にバッファ層１９２、発光層１９３、及びバッファ層１９４を、それぞれ形成した後に、バッファ層１８４及びバッファ層１９４等を覆うように共通電極１１５を形成することで作製できる。

【0178】

なお、バッファ層１８２、活性層１１３、及びバッファ層１８４の積層構造と、バッファ層１９２、発光層１９３、及びバッファ層１９４の積層構造の作製順は特に限定されない。例えば、バッファ層１８２、活性層１１３、及びバッファ層１８４を成膜した後に、バッファ層１９２、発光層１９３、及びバッファ層１９４を作製してもよい。逆に、バッファ層１８２、活性層１１３、及びバッファ層１８４を成膜する前に、バッファ層１９２、発光層１９３、及びバッファ層１９４を作製してもよい。また、バッファ層１８２、バッファ層１９２、活性層１１３、発光層１９３、などの順に交互に成膜してもよい。

【0179】

［表示パネルの構成例２］
以下では、表示パネルのより具体的な構成例について説明する。

【0180】

〔構成例２－１〕
図１１に、表示パネル２００Ａの斜視図を示す。

【0181】

表示パネル２００Ａは、基板１５１と基板１５２とが貼り合された構成を有する。図１１では、基板１５２を破線で示している。

【0182】

表示パネル２００Ａは、表示部１６２、回路１６４、配線１６５等を有する。図１１では、表示パネル２００ＡにＩＣ（集積回路）１７３及びＦＰＣ１７２が実装されている例を示している。そのため、図１１に示す構成は、表示パネル２００Ａ、ＩＣ、及びＦＰＣを有する表示モジュールということもできる。

【0183】

回路１６４としては、走査線駆動回路を用いることができる。

【0184】

配線１６５は、表示部１６２及び回路１６４に信号及び電力を供給する機能を有する。当該信号及び電力は、ＦＰＣ１７２を介して外部から入力されるか、またはＩＣ１７３から配線１６５に入力される。

【0185】

図１１では、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式またはＣＯＦ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｆｉｌｍ）方式などにより、基板１５１にＩＣ１７３が設けられている例を示す。ＩＣ１７３は、例えば走査線駆動回路及び信号線駆動回路等を有するＩＣを適用できる。なお、表示パネル２００Ａ及び表示モジュールは、ＩＣを設けない構成としてもよい。また、ＩＣを、ＣＯＦ方式等により、ＦＰＣに実装してもよい。

【0186】

図１２に、図１１で示した表示パネル２００Ａの、ＦＰＣ１７２を含む領域の一部、回路１６４を含む領域の一部、表示部１６２を含む領域の一部、及び、端部を含む領域の一部をそれぞれ切断したときの断面の一例を示す。

【0187】

図１２に示す表示パネル２００Ａは、基板１５１と基板１５２の間に、トランジスタ２０１、トランジスタ２０５、トランジスタ２０６、発光素子１９０、受光素子１１０等を有する。

【0188】

基板１５２と絶縁層２１４は接着層１４２を介して接着されている。発光素子１９０及び受光素子１１０の封止には、固体封止構造または中空封止構造などが適用できる。図１２では、基板１５２、接着層１４２、及び絶縁層２１４に囲まれた空間１４３が、不活性ガス（窒素やアルゴンなど）で充填されており、中空封止構造が適用されている。接着層１４２は、発光素子１９０と重ねて設けられていてもよい。また、基板１５２、接着層１４２、及び絶縁層２１４に囲まれた空間１４３を、接着層１４２とは異なる樹脂で充填してもよい。

【0189】

発光素子１９０は、絶縁層２１４側から画素電極１９１、共通層１１２、発光層１９３、共通層１１４、及び共通電極１１５の順に積層された積層構造を有する。画素電極１９１は、絶縁層２１４に設けられた開口を介して、トランジスタ２０６が有する導電層２２２ｂと接続されている。トランジスタ２０６は、発光素子１９０の駆動を制御する機能を有する。画素電極１９１の端部は、隔壁２１６によって覆われている。画素電極１９１は可視光を反射する材料を含み、共通電極１１５は可視光を透過する材料を含む。

【0190】

受光素子１１０は、絶縁層２１４側から画素電極１１１、共通層１１２、活性層１１３、共通層１１４、及び共通電極１１５の順に積層された積層構造を有する。画素電極１１１は、絶縁層２１４に設けられた開口を介して、トランジスタ２０５が有する導電層２２２ｂと電気的に接続されている。画素電極１１１の端部は、隔壁２１６によって覆われている。画素電極１１１は可視光を反射する材料を含み、共通電極１１５は可視光を透過する材料を含む。

【0191】

発光素子１９０が発する光は、基板１５２側に射出される。また、受光素子１１０には、基板１５２及び空間１４３を介して、光が入射する。基板１５２には、可視光に対する透過性が高い材料を用いることが好ましい。

【0192】

画素電極１１１及び画素電極１９１は同一の材料及び同一の工程で作製することができる。共通層１１２、共通層１１４、及び共通電極１１５は、受光素子１１０と発光素子１９０との双方に用いられる。受光素子１１０と発光素子１９０とは、活性層１１３と発光層１９３の構成が異なる以外は全て共通の構成とすることができる。これにより、作製工程を大幅に増やすことなく、表示パネル１００Ａに受光素子１１０を内蔵することができる。

【0193】

基板１５２の基板１５１側の面には、遮光層ＢＭが設けられている。遮光層ＢＭは、受光素子１１０と重なる位置及び発光素子１９０と重なる位置に開口を有する。遮光層ＢＭを設けることで、受光素子１１０が光を検出する範囲を制御することができる。また、遮光層ＢＭを有することで、発光素子１９０から受光素子１１０に光が直接入射することを抑制できる。したがって、ノイズが少なく感度の高いセンサを実現できる。

【0194】

トランジスタ２０１、トランジスタ２０５、及びトランジスタ２０６は、いずれも基板１５１上に形成されている。これらのトランジスタは、同一の材料及び同一の工程により作製することができる。

【0195】

基板１５１上には、絶縁層２１１、絶縁層２１３、絶縁層２１５、及び絶縁層２１４がこの順で設けられている。絶縁層２１１は、その一部が各トランジスタのゲート絶縁層として機能する。絶縁層２１３は、その一部が各トランジスタのゲート絶縁層として機能する。絶縁層２１５は、トランジスタを覆って設けられる。絶縁層２１４は、トランジスタを覆って設けられ、平坦化層としての機能を有する。なお、ゲート絶縁層の数及びトランジスタを覆う絶縁層の数は限定されず、それぞれ単層であっても２層以上であってもよい。

【0196】

トランジスタを覆う絶縁層の少なくとも一層に、水や水素などの不純物が拡散しにくい材料を用いることが好ましい。これにより、絶縁層をバリア層として機能させることができる。このような構成とすることで、トランジスタに外部から不純物が拡散することを効果的に抑制でき、表示装置の信頼性を高めることができる。

【0197】

絶縁層２１１、絶縁層２１３、及び絶縁層２１５としては、それぞれ、無機絶縁膜を用いることが好ましい。無機絶縁膜としては、例えば、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、窒化アルミニウム膜などの無機絶縁膜を用いることができる。また、酸化ハフニウム膜、酸化イットリウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化ガリウム膜、酸化タンタル膜、酸化マグネシウム膜、酸化ランタン膜、酸化セリウム膜、及び酸化ネオジム膜等を用いてもよい。また、上述の絶縁膜を２以上積層して用いてもよい。

【0198】

ここで、有機絶縁膜は、無機絶縁膜に比べてバリア性が低いことが多い。そのため、有機絶縁膜は、表示パネル２００Ａの端部近傍に開口を有することが好ましい。これにより、表示パネル２００Ａの端部から有機絶縁膜を介して不純物が拡散することを抑制することができる。または、有機絶縁膜の端部が表示パネル２００Ａの端部よりも内側に位置するように有機絶縁膜を形成し、表示パネル２００Ａの端部に有機絶縁膜が露出しないようにしてもよい。

【0199】

平坦化層として機能する絶縁層２１４には、有機絶縁膜が好適である。有機絶縁膜に用いることができる材料としては、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミドアミド樹脂、シロキサン樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂、フェノール樹脂、及びこれら樹脂の前駆体等が挙げられる。

【0200】

図１２に示す領域２２８では、絶縁層２１４に開口が形成されている。これにより、絶縁層２１４に有機絶縁膜を用いる場合であっても、絶縁層２１４を介して外部から表示部１６２に不純物が拡散することを抑制できる。したがって、表示パネル２００Ａの信頼性を高めることができる。

【0201】

トランジスタ２０１、トランジスタ２０５、及びトランジスタ２０６は、ゲートとして機能する導電層２２１、ゲート絶縁層として機能する絶縁層２１１、ソース及びドレインとして機能する導電層２２２ａ及び導電層２２２ｂ、半導体層２３１、ゲート絶縁層として機能する絶縁層２１３、並びに、ゲートとして機能する導電層２２３を有する。ここでは、同一の導電膜を加工して得られる複数の層に、同じハッチングパターンを付している。絶縁層２１１は、導電層２２１と半導体層２３１との間に位置する。絶縁層２１３は、導電層２２３と半導体層２３１との間に位置する。

【0202】

本実施の形態の表示パネルが有するトランジスタの構造は特に限定されない。例えば、プレーナ型のトランジスタ、スタガ型のトランジスタ、逆スタガ型のトランジスタ等を用いることができる。また、トップゲート型またはボトムゲート型のいずれのトランジスタ構造としてもよい。または、チャネルが形成される半導体層の上下にゲートが設けられていてもよい。

【0203】

トランジスタ２０１、トランジスタ２０５、及びトランジスタ２０６には、チャネルが形成される半導体層を２つのゲートで挟持する構成が適用されている。２つのゲートを接続し、これらに同一の信号を供給することによりトランジスタを駆動してもよい。または、２つのゲートのうち、一方に閾値電圧を制御するための電位を与え、他方に駆動のための電位を与えることで、トランジスタの閾値電圧を制御してもよい。

【0204】

トランジスタに用いる半導体材料の結晶性についても特に限定されず、非晶質半導体、単結晶半導体、または単結晶以外の結晶性を有する半導体（微結晶半導体、多結晶半導体、または一部に結晶領域を有する半導体）のいずれを用いてもよい。単結晶半導体または結晶性を有する半導体を用いると、トランジスタ特性の劣化を抑制できるため好ましい。

【0205】

トランジスタの半導体層は、金属酸化物（酸化物半導体ともいう）を有することが好ましい。または、トランジスタの半導体層は、シリコンを有していてもよい。シリコンとしては、アモルファスシリコン、結晶性のシリコン（低温ポリシリコン、単結晶シリコンなど）などが挙げられる。

【0206】

半導体層は、例えば、インジウムと、Ｍ（Ｍは、ガリウム、アルミニウム、シリコン、ホウ素、イットリウム、スズ、銅、バナジウム、ベリリウム、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、及びマグネシウムから選ばれた一種または複数種）と、亜鉛と、を有することが好ましい。特に、Ｍは、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、及びスズから選ばれた一種または複数種であることが好ましい。

【0207】

特に、半導体層として、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、及び亜鉛（Ｚｎ）を含む酸化物（ＩＧＺＯとも記す）を用いることが好ましい。

【0208】

半導体層がＩｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物の場合、Ｉｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物を成膜するために用いるスパッタリングターゲットは、Ｍに対するＩｎの原子数比が１以上であることが好ましい。このようなスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比として、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＝５：１：３、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等が挙げられる。

【0209】

スパッタリングターゲットとしては、多結晶の酸化物を含むターゲットを用いると、結晶性を有する半導体層を形成しやすくなるため好ましい。なお、成膜される半導体層の原子数比は、上記のスパッタリングターゲットに含まれる金属元素の原子数比のプラスマイナス４０％の変動を含む。例えば、半導体層に用いるスパッタリングターゲットの組成がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：４．１［原子数比］の場合、成膜される半導体層の組成は、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：３［原子数比］の近傍となる場合がある。

【0210】

なお、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝４：２：３またはその近傍と記載する場合、Ｉｎの原子数比を４としたとき、Ｇａの原子数比が１以上３以下であり、Ｚｎの原子数比が２以上４以下である場合を含む。また、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝５：１：６またはその近傍であると記載する場合、Ｉｎの原子数比を５としたときに、Ｇａの原子数比が０．１より大きく２以下であり、Ｚｎの原子数比が５以上７以下である場合を含む。また、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１またはその近傍であると記載する場合、Ｉｎの原子数比を１としたときに、Ｇａの原子数比が０．１より大きく２以下であり、Ｚｎの原子数比が０．１より大きく２以下である場合を含む。

【0211】

回路１６４が有するトランジスタと、表示部１６２が有するトランジスタは、同じ構造であってもよく、異なる構造であってもよい。回路１６４が有する複数のトランジスタの構造は、全て同じであってもよく、２種類以上あってもよい。同様に、表示部１６２が有する複数のトランジスタの構造は、全て同じであってもよく、２種類以上あってもよい。

【0212】

基板１５１の、基板１５２が重ならない領域には、接続部２０４が設けられている。接続部２０４では、配線１６５が導電層１６６及び接続層２４２を介してＦＰＣ１７２と電気的に接続されている。接続部２０４の上面は、画素電極１９１と同一の導電膜を加工して得られた導電層１６６が露出している。これにより、接続部２０４とＦＰＣ１７２とを接続層２４２を介して電気的に接続することができる。

【0213】

基板１５２の外側には各種光学部材を配置することができる。光学部材としては、偏光板、位相差板、光拡散層（拡散フィルムなど）、反射防止層、及び集光フィルム等が挙げられる。また、基板１５２の外側には、ゴミの付着を抑制する帯電防止膜、汚れを付着しにくくする撥水性の膜、使用に伴う傷の発生を抑制するハードコート膜、衝撃吸収層等を配置してもよい。

【0214】

基板１５１及び基板１５２には、それぞれ、ガラス、石英、セラミック、サファイア、樹脂などを用いることができる。基板１５１及び基板１５２に可撓性を有する材料を用いると、表示パネルの可撓性を高めることができる。

【0215】

接着層としては、紫外線硬化型等の光硬化型接着剤、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤を用いることができる。これら接着剤としてはエポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、イミド樹脂、ＰＶＣ（ポリビニルクロライド）樹脂、ＰＶＢ（ポリビニルブチラル）樹脂、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）樹脂等が挙げられる。特に、エポキシ樹脂等の透湿性が低い材料が好ましい。また、二液混合型の樹脂を用いてもよい。また、接着シート等を用いてもよい。

【0216】

接続層２４２としては、異方性導電フィルム（ＡＣＦ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）、異方性導電ペースト（ＡＣＰ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｐａｓｔｅ）などを用いることができる。

【0217】

発光素子１９０は、トップエミッション型、ボトムエミッション型、デュアルエミッション型などがある。光を取り出す側の電極には、可視光を透過する導電膜を用いる。また、光を取り出さない側の電極には、可視光を反射する導電膜を用いることが好ましい。

【0218】

発光素子１９０は少なくとも発光層１９３を有する。発光素子１９０は、発光層１９３以外の層として、正孔注入性の高い物質、正孔輸送性の高い物質、正孔ブロック材料、電子輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、またはバイポーラ性の物質（電子輸送性及び正孔輸送性が高い物質）等を含む層をさらに有していてもよい。例えば、共通層１１２は、正孔注入層及び正孔輸送層の一方又は双方を有することが好ましい。例えば、共通層１１４は、電子輸送層及び電子注入層の一方または双方を有することが好ましい。

【0219】

共通層１１２、発光層１９３、及び共通層１１４には低分子系化合物及び高分子系化合物のいずれを用いることもでき、無機化合物を含んでいてもよい。共通層１１２、発光層１９３、及び共通層１１４を構成する層は、それぞれ、蒸着法（真空蒸着法を含む）、転写法、印刷法、インクジェット法、塗布法等の方法で形成することができる。

【0220】

発光層１９３は、発光材料として、量子ドットなどの無機化合物を有していてもよい。

【0221】

受光素子１１０の活性層１１３は、半導体を含む。当該半導体としては、シリコンなどの無機半導体、及び、有機化合物を含む有機半導体が挙げられる。本実施の形態では、活性層が有する半導体として、有機半導体を用いる例を示す。有機半導体を用いることで、発光素子１９０の発光層１９３と、受光素子１１０の活性層１１３と、を同じ方法（例えば、真空蒸着法）で形成することができ、製造装置を共通化できるため好ましい。

【0222】

活性層１１３が有するｎ型半導体の材料としては、フラーレン（例えばＣ_６０、Ｃ_７０等）またはその誘導体等の電子受容性の有機半導体材料が挙げられる。また、活性層１１３が有するｐ型半導体の材料としては、銅（ＩＩ）フタロシアニン（Ｃｏｐｐｅｒ（ＩＩ） ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ；ＣｕＰｃ）やテトラフェニルジベンゾペリフランテン（Ｔｅｔｒａｐｈｅｎｙｌｄｉｂｅｎｚｏｐｅｒｉｆｌａｎｔｈｅｎｅ；ＤＢＰ）、亜鉛フタロシアニン（Ｚｉｎｃ Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ；ＺｎＰｃ）等の電子供与性の有機半導体材料が挙げられる。

【0223】

例えば、活性層１１３は、ｎ型半導体とｐ型半導体とを共蒸着して形成することが好ましい。

【0224】

トランジスタのゲート、ソース及びドレインのほか、表示パネルを構成する各種配線及び電極などの導電層に用いることのできる材料としては、アルミニウム、チタン、クロム、ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、モリブデン、銀、タンタル、及びタングステンなどの金属、並びに、当該金属を主成分とする合金などが挙げられる。これらの材料を含む膜を単層で、または積層構造として用いることができる。

【0225】

また、透光性を有する導電材料としては、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを含む酸化亜鉛などの導電性酸化物またはグラフェンを用いることができる。または、金、銀、白金、マグネシウム、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、及びチタンなどの金属材料や、該金属材料を含む合金材料を用いることができる。または、該金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン）などを用いてもよい。なお、金属材料、合金材料（またはそれらの窒化物）を用いる場合には、透光性を有する程度に薄くすることが好ましい。また、上記材料の積層膜を導電層として用いることができる。例えば、銀とマグネシウムの合金とインジウムスズ酸化物の積層膜などを用いると、導電性を高めることができるため好ましい。これらは、表示パネルを構成する各種配線及び電極などの導電層や、表示素子が有する導電層（画素電極や共通電極として機能する導電層）にも用いることができる。

【0226】

各絶縁層に用いることのできる絶縁材料としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂などの樹脂、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウムなどの無機絶縁材料が挙げられる。

【0227】

〔構成例２－２〕
図１３Ａに、表示パネル２００Ｂの断面図を示す。表示パネル２００Ｂは、レンズ１４９及び保護層１９５を有する点で、主に表示パネル２００Ａと相違している。

【0228】

受光素子１１０及び発光素子１９０を覆う保護層１９５を設けることで、受光素子１１０及び発光素子１９０に水などの不純物が拡散することを抑制し、受光素子１１０及び発光素子１９０の信頼性を高めることができる。

【0229】

表示パネル２００Ｂの端部近傍の領域２２８において、絶縁層２１４の開口を介して、絶縁層２１５と保護層１９５とが互いに接することが好ましい。特に、絶縁層２１５が有する無機絶縁膜と保護層１９５が有する無機絶縁膜とが互いに接することが好ましい。これにより、有機絶縁膜を介して外部から表示部１６２に不純物が拡散することを抑制することができる。したがって、表示パネル２００Ｂの信頼性を高めることができる。

【0230】

図１３Ｂに、保護層１９５が３層構造である例を示す。図１３Ｂにおいて、保護層１９５は、共通電極１１５上の無機絶縁層１９５ａと、無機絶縁層１９５ａ上の有機絶縁層１９５ｂと、有機絶縁層１９５ｂ上の無機絶縁層１９５ｃと、を有する。

【0231】

無機絶縁層１９５ａの端部と無機絶縁層１９５ｃの端部は、有機絶縁層１９５ｂの端部よりも外側に延在し、互いに接している。そして、無機絶縁層１９５ａは、絶縁層２１４（有機絶縁層）の開口を介して、絶縁層２１５（無機絶縁層）と接する。これにより、絶縁層２１５と保護層１９５とで、受光素子１１０及び発光素子１９０を囲うことができるため、受光素子１１０及び発光素子１９０の信頼性を高めることができる。

【0232】

このように、保護層１９５は、有機絶縁膜と無機絶縁膜との積層構造であってもよい。このとき、有機絶縁膜の端部よりも無機絶縁膜の端部を外側に延在させることが好ましい。

【0233】

基板１５２の基板１５１側の面に、レンズ１４９が設けられている。レンズ１４９は、基板１５１側に凸面を有する。受光素子１１０の受光領域は、レンズ１４９と重なり、かつ、発光層１９３と重ならないことが好ましい。これにより、受光素子１１０を用いたセンサの感度及び精度を高めることができる。

【0234】

レンズ１４９は、受光素子１１０が受光する光の波長に対する屈折率が１．３以上２．５以下であることが好ましい。レンズ１４９は、無機材料及び有機材料の少なくとも一方を用いて形成することができる。例えば、樹脂を含む材料をレンズ１４９に用いることができる。また、酸化物及び硫化物の少なくとも一方を含む材料をレンズ１４９に用いることができる。

【0235】

具体的には、塩素、臭素、またはヨウ素を含む樹脂、重金属原子を含む樹脂、芳香環を含む樹脂、硫黄を含む樹脂などをレンズ１４９に用いることができる。または、樹脂と当該樹脂より屈折率の高い材料のナノ粒子を含む材料をレンズ１４９に用いることができる。酸化チタンまたは酸化ジルコニウムなどをナノ粒子に用いることができる。

【0236】

また、酸化セリウム、酸化ハフニウム、酸化ランタン、酸化マグネシウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化チタン、酸化イットリウム、酸化亜鉛、インジウムとスズを含む酸化物、またはインジウムとガリウムと亜鉛を含む酸化物などを、レンズ１４９に用いることができる。または、硫化亜鉛などを、レンズ１４９に用いることができる。

【0237】

また、表示パネル２００Ｂでは、保護層１９５と基板１５２とが接着層１４２によって貼り合わされている。接着層１４２は、受光素子１１０及び発光素子１９０とそれぞれ重ねて設けられており、表示パネル２００Ｂには、固体封止構造が適用されている。

【0238】

〔構成例２－３〕
図１４Ａに、表示パネル２００Ｃの断面図を示す。表示パネル２００Ｃは、トランジスタの構造が異なる点、遮光層ＢＭ及びレンズ１４９を有さない点で、主に表示パネル２００Ｂと相違している。

【0239】

表示パネル２００Ｃは、基板１５１上に、トランジスタ２０８、トランジスタ２０９、及びトランジスタ２１０を有する。

【0240】

トランジスタ２０８、トランジスタ２０９、及びトランジスタ２１０は、ゲートとして機能する導電層２２１、ゲート絶縁層として機能する絶縁層２１１、チャネル形成領域２３１ｉ及び一対の低抵抗領域２３１ｎを有する半導体層、一対の低抵抗領域２３１ｎの一方と接続する導電層２２２ａ、一対の低抵抗領域２３１ｎの他方と接続する導電層２２２ｂ、ゲート絶縁層として機能する絶縁層２２５、ゲートとして機能する導電層２２３、並びに、導電層２２３を覆う絶縁層２１５を有する。絶縁層２１１は、導電層２２１とチャネル形成領域２３１ｉとの間に位置する。絶縁層２２５は、導電層２２３とチャネル形成領域２３１ｉとの間に位置する。

【0241】

導電層２２２ａ及び導電層２２２ｂは、それぞれ、絶縁層２２５及び絶縁層２１５に設けられた開口を介して低抵抗領域２３１ｎと接続される。導電層２２２ａ及び導電層２２２ｂのうち、一方はソースとして機能し、他方はドレインとして機能する。

【0242】

発光素子１９０の画素電極１９１は、導電層２２２ｂを介してトランジスタ２０８の一対の低抵抗領域２３１ｎの一方と電気的に接続される。

【0243】

受光素子１１０の画素電極１１１は、導電層２２２ｂを介してトランジスタ２０９の一対の低抵抗領域２３１ｎの他方と電気的に接続される。

【0244】

図１４Ａには、絶縁層２２５が半導体層の上面及び側面を覆う例を示している。一方、図１４Ｂには、絶縁層２２５が、半導体層２３１のチャネル形成領域２３１ｉと重なり、低抵抗領域２３１ｎとは重ならないトランジスタ２０２の例を示している。例えば、導電層２２３をマスクとして用いて絶縁層２２５を加工することで、図１４Ｂに示す構造を作製できる。図１４Ｂでは、絶縁層２２５及び導電層２２３を覆って絶縁層２１５が設けられ、絶縁層２１５の開口を介して、導電層２２２ａ及び導電層２２２ｂがそれぞれ低抵抗領域２３１ｎと接続されている。さらに、トランジスタを覆う絶縁層２１８を設けてもよい。

【0245】

〔構成例２－４〕
図１５に、表示パネル２００Ｄの断面図を示す。表示パネル２００Ｄは、基板の構成が異なる点で、表示パネル２００Ｃと主に相違している。

【0246】

表示パネル２００Ｄは、基板１５１及び基板１５２を有さず、基板１５３、基板１５４、接着層１５５、及び絶縁層２１２を有する。

【0247】

基板１５３と絶縁層２１２とは接着層１５５によって貼り合わされている。基板１５４と保護層１９５とは接着層１４２によって貼り合わされている。

【0248】

表示パネル２００Ｄは、作製基板上で形成された絶縁層２１２、トランジスタ２０８、トランジスタ２０９、受光素子１１０、及び発光素子１９０等を、基板１５３上に転置することで作製される構成である。基板１５３及び基板１５４は、それぞれ、可撓性を有することが好ましい。これにより、表示パネル２００Ｄの可撓性を高めることができる。

【0249】

絶縁層２１２には、絶縁層２１１、絶縁層２１３、及び絶縁層２１５に用いることができる無機絶縁膜を用いることができる。または、絶縁層２１２として、有機絶縁膜と無機絶縁膜の積層膜としてもよい。このとき、トランジスタ２０９側の膜を、無機絶縁膜とすることが好ましい。

【0250】

以上が、表示パネルの構成例についての説明である。

【0251】

［金属酸化物について］
以下では、半導体層に適用可能な金属酸化物について説明する。

【0252】

なお、本明細書等において、窒素を有する金属酸化物も金属酸化物（ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ）と総称する場合がある。また、窒素を有する金属酸化物を、金属酸窒化物（ｍｅｔａｌ ｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅ）と呼称してもよい。例えば、亜鉛酸窒化物（ＺｎＯＮ）などの窒素を有する金属酸化物を、半導体層に用いてもよい。

【0253】

なお、本明細書等において、ＣＡＡＣ（ｃ－ａｘｉｓ ａｌｉｇｎｅｄ ｃｒｙｓｔａｌ）、及びＣＡＣ（Ｃｌｏｕｄ－Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）と記載する場合がある。ＣＡＡＣは結晶構造の一例を表し、ＣＡＣは機能または材料の構成の一例を表す。

【0254】

例えば、半導体層にはＣＡＣ（Ｃｌｏｕｄ－Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）－ＯＳ（Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）を用いることができる。

【0255】

ＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅとは、材料の一部では導電性の機能と、材料の一部では絶縁性の機能とを有し、材料の全体では半導体としての機能を有する。なお、ＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅを、トランジスタの半導体層に用いる場合、導電性の機能は、キャリアとなる電子（またはホール）を流す機能であり、絶縁性の機能は、キャリアとなる電子を流さない機能である。導電性の機能と、絶縁性の機能とを、それぞれ相補的に作用させることで、スイッチングさせる機能（Ｏｎ／Ｏｆｆさせる機能）をＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅに付与することができる。ＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅにおいて、それぞれの機能を分離させることで、双方の機能を最大限に高めることができる。

【0256】

また、ＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅは、導電性領域、及び絶縁性領域を有する。導電性領域は、上述の導電性の機能を有し、絶縁性領域は、上述の絶縁性の機能を有する。また、材料中において、導電性領域と、絶縁性領域とは、ナノ粒子レベルで分離している場合がある。また、導電性領域と、絶縁性領域とは、それぞれ材料中に偏在する場合がある。また、導電性領域は、周辺がぼけてクラウド状に連結して観察される場合がある。

【0257】

また、ＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅにおいて、導電性領域と、絶縁性領域とは、それぞれ０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは０．５ｎｍ以上３ｎｍ以下のサイズで材料中に分散している場合がある。

【0258】

また、ＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅは、異なるバンドギャップを有する成分により構成される。例えば、ＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅは、絶縁性領域に起因するワイドギャップを有する成分と、導電性領域に起因するナローギャップを有する成分と、により構成される。当該構成の場合、キャリアを流す際に、ナローギャップを有する成分において、主にキャリアが流れる。また、ナローギャップを有する成分が、ワイドギャップを有する成分に相補的に作用し、ナローギャップを有する成分に連動してワイドギャップを有する成分にもキャリアが流れる。このため、上記ＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅをトランジスタのチャネル形成領域に用いる場合、トランジスタのオン状態において高い電流駆動力、つまり大きなオン電流、及び高い電界効果移動度を得ることができる。

【0259】

すなわち、ＣＡＣ－ＯＳまたはＣＡＣ－ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅは、マトリックス複合材（ｍａｔｒｉｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）、または金属マトリックス複合材（ｍｅｔａｌ ｍａｔｒｉｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）と呼称することもできる。

【0260】

酸化物半導体（金属酸化物）は、単結晶酸化物半導体と、それ以外の非単結晶酸化物半導体と、に分けられる。非単結晶酸化物半導体としては、例えば、ＣＡＡＣ－ＯＳ（ｃ－ａｘｉｓ ａｌｉｇｎｅｄ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、多結晶酸化物半導体、ｎｃ－ＯＳ（ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、擬似非晶質酸化物半導体（ａ－ｌｉｋｅ ＯＳ：ａｍｏｒｐｈｏｕｓ－ｌｉｋｅ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、及び非晶質酸化物半導体などがある。

【0261】

ＣＡＡＣ－ＯＳは、ｃ軸配向性を有し、かつａ－ｂ面方向において複数のナノ結晶が連結し、歪みを有した結晶構造となっている。なお、歪みとは、複数のナノ結晶が連結する領域において、格子配列の揃った領域と、別の格子配列の揃った領域と、の間で格子配列の向きが変化している箇所を指す。

【0262】

ナノ結晶は、六角形を基本とするが、正六角形状とは限らず、非正六角形状である場合がある。また、歪みにおいて、五角形及び七角形などの格子配列を有する場合がある。なお、ＣＡＡＣ－ＯＳにおいて、歪み近傍においても、明確な結晶粒界（グレインバウンダリーともいう。）を確認することは難しい。すなわち、格子配列の歪みによって、結晶粒界の形成が抑制されていることがわかる。これは、ＣＡＡＣ－ＯＳが、ａ－ｂ面方向において酸素原子の配列が稠密でないことや、金属元素が置換することで原子間の結合距離が変化することなどによって、歪みを許容することができるためである。

【0263】

また、ＣＡＡＣ－ＯＳは、インジウム、及び酸素を有する層（以下、Ｉｎ層）と、元素Ｍ、亜鉛、及び酸素を有する層（以下、（Ｍ，Ｚｎ）層）とが積層した、層状の結晶構造（層状構造ともいう）を有する傾向がある。なお、インジウムと元素Ｍは、互いに置換可能であり、（Ｍ，Ｚｎ）層の元素Ｍがインジウムと置換した場合、（Ｉｎ，Ｍ，Ｚｎ）層と表すこともできる。また、Ｉｎ層のインジウムが元素Ｍと置換した場合、（Ｉｎ，Ｍ）層と表すこともできる。

【0264】

ＣＡＡＣ－ＯＳは結晶性の高い金属酸化物である。一方、ＣＡＡＣ－ＯＳは、明確な結晶粒界を確認することが難しいため、結晶粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。また、金属酸化物の結晶性は不純物の混入や欠陥の生成などによって低下する場合があるため、ＣＡＡＣ－ＯＳは不純物や欠陥（酸素欠損（Ｖ_Ｏ：ｏｘｙｇｅｎ ｖａｃａｎｃｙともいう。）など）の少ない金属酸化物ともいえる。したがって、ＣＡＡＣ－ＯＳを有する金属酸化物は、物理的性質が安定する。そのため、ＣＡＡＣ－ＯＳを有する金属酸化物は熱に強く、信頼性が高い。

【0265】

ｎｃ－ＯＳは、微小な領域（例えば、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の領域、特に１ｎｍ以上３ｎｍ以下の領域）において原子配列に周期性を有する。また、ｎｃ－ＯＳは、異なるナノ結晶間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、膜全体で配向性が見られない。したがって、ｎｃ－ＯＳは、分析方法によっては、ａ－ｌｉｋｅ ＯＳや非晶質酸化物半導体と区別が付かない場合がある。

【0266】

なお、インジウムと、ガリウムと、亜鉛と、を有する金属酸化物の一種である、インジウム－ガリウム－亜鉛酸化物（以下、ＩＧＺＯ）は、上述のナノ結晶とすることで安定な構造をとる場合がある。特に、ＩＧＺＯは、大気中では結晶成長がし難い傾向があるため、大きな結晶（ここでは、数ｍｍの結晶、または数ｃｍの結晶）よりも小さな結晶（例えば、上述のナノ結晶）とする方が、構造的に安定となる場合がある。

【0267】

ａ－ｌｉｋｅ ＯＳは、ｎｃ－ＯＳと非晶質酸化物半導体との間の構造を有する金属酸化物である。ａ－ｌｉｋｅ ＯＳは、鬆または低密度領域を有する。すなわち、ａ－ｌｉｋｅ ＯＳは、ｎｃ－ＯＳ及びＣＡＡＣ－ＯＳと比べて、結晶性が低い。

【0268】

酸化物半導体（金属酸化物）は、多様な構造をとり、それぞれが異なる特性を有する。本発明の一態様の酸化物半導体は、非晶質酸化物半導体、多結晶酸化物半導体、ａ－ｌｉｋｅ ＯＳ、ｎｃ－ＯＳ、ＣＡＡＣ－ＯＳのうち、二種以上を有していてもよい。

【0269】

半導体層として機能する金属酸化物膜は、不活性ガス及び酸素ガスのいずれか一方または双方を用いて成膜することができる。なお、金属酸化物膜の成膜時における酸素の流量比（酸素分圧）に、特に限定はない。ただし、電界効果移動度が高いトランジスタを得る場合においては、金属酸化物膜の成膜時における酸素の流量比（酸素分圧）は、０％以上３０％以下が好ましく、５％以上３０％以下がより好ましく、７％以上１５％以下がさらに好ましい。

【0270】

金属酸化物は、エネルギーギャップが２ｅＶ以上であることが好ましく、２．５ｅＶ以上であることがより好ましく、３ｅＶ以上であることがさらに好ましい。このように、エネルギーギャップの広い金属酸化物を用いることで、トランジスタのオフ電流を低減することができる。

【0271】

金属酸化物膜の成膜時の基板温度は、３５０℃以下が好ましく、室温以上２００℃以下がより好ましく、室温以上１３０℃以下がさらに好ましい。金属酸化物膜の成膜時の基板温度が室温であると、生産性を高めることができ、好ましい。

【0272】

金属酸化物膜は、スパッタリング法により形成することができる。そのほか、例えばＰＬＤ法、ＰＥＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、ＡＬＤ法、真空蒸着法などを用いてもよい。

【0273】

以上が、金属酸化物についての説明である。

【0274】

本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。

【0275】

（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の一態様のシステムに適用可能な表示パネルについて、図１６Ａ、図１６Ｂを用いて説明する。

【0276】

本発明の一態様の表示パネルは、受光素子を有する第１の画素回路と、発光素子を有する第２の画素回路と、を有する。第１の画素回路と第２の画素回路は、それぞれ、マトリクス状に配置される。

【0277】

図１６Ａに、受光素子を有する第１の画素回路の一例を示し、図１６Ｂに、発光素子を有する第２の画素回路の一例を示す。

【0278】

図１６Ａに示す画素回路ＰＩＸ１は、受光素子ＰＤ、トランジスタＭ１、トランジスタＭ２、トランジスタＭ３、トランジスタＭ４、及び容量素子Ｃ１を有する。ここでは、受光素子ＰＤとして、フォトダイオードを用いた例を示している。

【0279】

受光素子ＰＤは、カソードが配線Ｖ１と電気的に接続し、アノードがトランジスタＭ１のソースまたはドレインの一方と電気的に接続する。トランジスタＭ１は、ゲートが配線ＴＸと電気的に接続し、ソースまたはドレインの他方が容量素子Ｃ１の一方の電極、トランジスタＭ２のソースまたはドレインの一方、及びトランジスタＭ３のゲートと電気的に接続する。トランジスタＭ２は、ゲートが配線ＲＥＳと電気的に接続し、ソースまたはドレインの他方が配線Ｖ２と電気的に接続する。トランジスタＭ３は、ソースまたはドレインの一方が配線Ｖ３と電気的に接続し、ソースまたはドレインの他方がトランジスタＭ４のソースまたはドレインの一方と電気的に接続する。トランジスタＭ４は、ゲートが配線ＳＥと電気的に接続し、ソースまたはドレインの他方が配線ＯＵＴ１と電気的に接続する。

【0280】

配線Ｖ１、配線Ｖ２、及び配線Ｖ３には、それぞれ定電位が供給される。受光素子ＰＤを逆バイアスで駆動させる場合には、配線Ｖ２に、配線Ｖ１の電位よりも低い電位を供給する。トランジスタＭ２は、配線ＲＥＳに供給される信号により制御され、トランジスタＭ３のゲートに接続するノードの電位を、配線Ｖ２に供給される電位にリセットする機能を有する。トランジスタＭ１は、配線ＴＸに供給される信号により制御され、受光素子ＰＤに流れる電流に応じて上記ノードの電位が変化するタイミングを制御する機能を有する。トランジスタＭ３は、上記ノードの電位に応じた出力を行う増幅トランジスタとして機能する。トランジスタＭ４は、配線ＳＥに供給される信号により制御され、上記ノードの電位に応じた出力を配線ＯＵＴ１に接続する外部回路で読み出すための選択トランジスタとして機能する。

【0281】

図１６Ｂに示す画素回路ＰＩＸ２は、発光素子ＥＬ、トランジスタＭ５、トランジスタＭ６、トランジスタＭ７、及び容量素子Ｃ２を有する。ここでは、発光素子ＥＬとして、発光ダイオードを用いた例を示している。特に、発光素子ＥＬとして、有機ＥＬ素子を用いることが好ましい。

【0282】

トランジスタＭ５は、ゲートが配線ＶＧと電気的に接続し、ソースまたはドレインの一方が配線ＶＳと電気的に接続し、ソースまたはドレインの他方が、容量素子Ｃ２の一方の電極、及びトランジスタＭ６のゲートと電気的に接続する。トランジスタＭ６のソースまたはドレインの一方は配線Ｖ４と電気的に接続し、他方は、発光素子ＥＬのアノード、及びトランジスタＭ７のソースまたはドレインの一方と電気的に接続する。トランジスタＭ７は、ゲートが配線ＭＳと電気的に接続し、ソースまたはドレインの他方が配線ＯＵＴ２と電気的に接続する。発光素子ＥＬのカソードは、配線Ｖ５と電気的に接続する。

【0283】

配線Ｖ４及び配線Ｖ５には、それぞれ定電位が供給される。発光素子ＥＬのアノード側を高電位に、カソード側をアノード側よりも低電位にすることができる。トランジスタＭ５は、配線ＶＧに供給される信号により制御され、画素回路ＰＩＸ２の選択状態を制御するための選択トランジスタとして機能する。また、トランジスタＭ６は、ゲートに供給される電位に応じて発光素子ＥＬに流れる電流を制御する駆動トランジスタとして機能する。トランジスタＭ５が導通状態のとき、配線ＶＳに供給される電位がトランジスタＭ６のゲートに供給され、その電位に応じて発光素子ＥＬの発光輝度を制御することができる。トランジスタＭ７は配線ＭＳに供給される信号により制御され、トランジスタＭ６と発光素子ＥＬとの間の電位を、配線ＯＵＴ２を介して外部に出力する機能を有する。

【0284】

なお、本実施の形態の表示パネルでは、発光素子をパルス状に発光させることで、画像を表示してもよい。発光素子の駆動時間を短縮することで、表示パネルの消費電力の低減、及び、発熱の抑制を図ることができる。特に、有機ＥＬ素子は周波数特性が優れているため、好適である。周波数は、例えば、１ｋＨｚ以上１００ＭＨｚ以下とすることができる。

【0285】

ここで、画素回路ＰＩＸ１が有するトランジスタＭ１、トランジスタＭ２、トランジスタＭ３、及びトランジスタＭ４、並びに、画素回路ＰＩＸ２が有するトランジスタＭ５、トランジスタＭ６、及びトランジスタＭ７には、それぞれチャネルが形成される半導体層に金属酸化物（酸化物半導体）を用いたトランジスタを適用することが好ましい。

【0286】

シリコンよりもバンドギャップが広く、かつキャリア密度の小さい金属酸化物を用いたトランジスタは、極めて小さいオフ電流を実現することができる。そのため、その小さいオフ電流により、トランジスタと直列に接続された容量素子に蓄積した電荷を長期間に亘って保持することが可能である。そのため、特に容量素子Ｃ１または容量素子Ｃ２に直列に接続されるトランジスタＭ１、トランジスタＭ２、及びトランジスタＭ５には、酸化物半導体が適用されたトランジスタを用いることが好ましい。また、これ以外のトランジスタも同様に酸化物半導体を適用したトランジスタを用いることで、作製コストを低減することができる。

【0287】

また、トランジスタＭ１乃至トランジスタＭ７に、チャネルが形成される半導体にシリコンを適用したトランジスタを用いることもできる。特に単結晶シリコンや多結晶シリコンなどの結晶性の高いシリコンを用いることで、高い電界効果移動度を実現することができ、より高速な動作が可能となるため好ましい。

【0288】

また、トランジスタＭ１乃至トランジスタＭ７のうち、一以上に酸化物半導体を適用したトランジスタを用い、それ以外にシリコンを適用したトランジスタを用いる構成としてもよい。

【0289】

なお、図１６Ａ、図１６Ｂにおいて、トランジスタをｎチャネル型のトランジスタとして表記しているが、ｐチャネル型のトランジスタを用いることもできる。

【0290】

画素回路ＰＩＸ１が有するトランジスタと画素回路ＰＩＸ２が有するトランジスタは、同一基板上に並べて形成されることが好ましい。特に、画素回路ＰＩＸ１が有するトランジスタと画素回路ＰＩＸ２が有するトランジスタとを１つの領域内に混在させて周期的に配列する構成とすることが好ましい。

【0291】

また、受光素子ＰＤまたは発光素子ＥＬと重なる位置に、トランジスタ及び容量素子の一方又は双方を有する層を１つまたは複数設けることが好ましい。これにより、各画素回路の実効的な占有面積を小さくでき、高精細な受光部または表示部を実現できる。

【0292】

本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。

【符号の説明】

【0293】

１０：表示システム、１１：表示装置、１２、１２ａ、１２ｂ：発光装置、１５、１５ａ、１５ｂ：受光モジュール、１６：制御装置、２０：表示パネル、２１：表示部、２２：画素、２３、２３Ｇ、２３Ｒ、２３Ｂ：表示素子、２４：受光素子、２５、２６：駆動回路、３０：受光部、３１：受光素子、４１：制御部、４２、４２ａ、４２ｂ、４３、４３ａ、４３ｂ：駆動部、５１、５２：スイッチ、５３、５４：発光素子、５５、５７：駆動部、５６：信号生成部、５８、５９、５９ａ、５９ｂ：照射領域、６０、６０ａ、６０ｂ：ユーザ、６１、６２、６３、６４、６６ａ、６６ｂ、６７ａ、６７ｂ、６８：オブジェクト、６５：軌跡、６９ａ、６９ｂ、６９ｃ、６９ｄ：アイコン

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図9A】

【図9B】

【図10A】

【図10B】

【図10C】

【図11】

【図12】

【図13A】

【図13B】

【図14A】

【図14B】

【図15】

【図16A】

【図16B】