JP2015129926A - Light emitting device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light emitting device in which variation in luminance of pixels is suppressed.SOLUTION: A light emitting device has a pixel, a first circuit that generates a signal comprising the value of a current extracted from the pixel as data, a second circuit that corrects an image signal according to the signal, and a third circuit electrically connected to a route of the current between the pixel and the first circuit through a first switch, wherein the pixel has a light emitting element, a transistor that controls supply of the current to the light emitting element according to the image signal, and a second switch that controls extraction of the current from the pixel.

Description

本発明は、物、方法、または、製造方法に関する。または、本発明は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物(コンポジション・オブ・マター)に関する。特に、本発明の一態様は、半導体装置、表示装置、発光装置、記憶装置、それらの駆動方法、または、それらの製造方法に関する。特に、本発明の一態様は、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、それらの駆動方法、または、それらの製造方法に関する。例えば、本発明は半導体装置、特に、トランジスタが各画素に設けられた発光装置に関する。   The present invention relates to an object, a method, or a manufacturing method. Or this invention relates to a process, a machine, a manufacture, or a composition (composition of matter). In particular, one embodiment of the present invention relates to a semiconductor device, a display device, a light-emitting device, a memory device, a driving method thereof, or a manufacturing method thereof. In particular, one embodiment of the present invention relates to a semiconductor device, a display device, a light-emitting device, a power storage device, a memory device, a driving method thereof, or a manufacturing method thereof. For example, the present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a light emitting device in which a transistor is provided in each pixel.

発光素子を用いたアクティブマトリクス型の発光装置は、画像信号に従って発光素子に供給する電流値を制御するトランジスタ(駆動用トランジスタ)の閾値電圧のばらつきが、発光素子の輝度に反映されやすい。上記閾値電圧のばらつきが発光素子の輝度に与える影響を防ぐために、下記の特許文献1では、駆動用トランジスタのソース電圧から閾値電圧及び移動度を検出し、検出された閾値電圧及び移動度に基づいて、表示画像に応じたプログラムデータ信号を設定する表示装置について記載されている。   In an active matrix light-emitting device using a light-emitting element, variation in threshold voltage of a transistor (driving transistor) that controls a current value supplied to the light-emitting element in accordance with an image signal is easily reflected in luminance of the light-emitting element. In order to prevent the influence of the variation in the threshold voltage on the luminance of the light emitting element, in Patent Document 1 below, the threshold voltage and the mobility are detected from the source voltage of the driving transistor, and based on the detected threshold voltage and the mobility. A display device for setting a program data signal corresponding to a display image is described.

2009−265459号公報2009-265459

駆動用トランジスタの電気的特性を読み出す際に画素から出力される電流は、数十nA乃至数百nA程度の非常に小さい値を有する。そのため、当該電流の経路となる配線に電気的に接続されている回路内において、電源線の間をオフ電流が流れていると、駆動用トランジスタの電気的特性を正確に読み出すのが難しくなる。この場合、画素から出力される電流を用いて、画素に入力される画像信号に補正をかけても、駆動用トランジスタの電気的特性の影響が小さくなるように、発光素子に供給される電流値を補正することが難しい。   The current output from the pixel when reading the electrical characteristics of the driving transistor has a very small value of about several tens of nA to several hundreds of nA. Therefore, if an off-current flows between power supply lines in a circuit that is electrically connected to a wiring serving as the current path, it is difficult to accurately read the electrical characteristics of the driving transistor. In this case, the current value supplied to the light emitting element is reduced so that the influence of the electrical characteristics of the driving transistor is reduced even if the image signal input to the pixel is corrected using the current output from the pixel. It is difficult to correct.

上述したような技術的背景のもと、本発明の一態様は、画素間の輝度のばらつきが抑えられる発光装置の提供を、課題の一つとする。   In view of the above-described technical background, an object of one embodiment of the present invention is to provide a light-emitting device in which variation in luminance between pixels is suppressed.

なお、本発明の一態様は、新規な半導体装置などの提供を、課題の一つとする。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、必ずしも、これらの課題の全てを解決する必要はない。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、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。   Note that an object of one embodiment of the present invention is to provide a novel semiconductor device or the like. Note that the description of these problems does not disturb the existence of other problems. Note that one embodiment of the present invention does not necessarily have to solve all of these problems. Issues other than these will be apparent from the description of the specification, drawings, claims, etc., and other issues can be extracted from the descriptions of the specification, drawings, claims, etc. It is.

本発明の一態様にかかる発光装置は、画素と、上記画素から取り出された電流の値をデータとして含む信号を生成する第1回路と、上記信号に従って、画像信号を補正する第2回路と、上記画素と上記第1回路との間において上記電流の経路に第1スイッチを介して電気的に接続された第3回路と、を有し、上記画素は、発光素子と、上記画像信号に従って、上記発光素子への上記電流の供給を制御するトランジスタと、上記電流の上記画素からの取り出しを制御する第2スイッチと、を有する。   A light-emitting device according to one embodiment of the present invention includes a pixel, a first circuit that generates a signal including the value of a current extracted from the pixel as data, a second circuit that corrects an image signal according to the signal, A third circuit electrically connected to the current path via a first switch between the pixel and the first circuit, the pixel according to the light emitting element and the image signal, A transistor that controls supply of the current to the light-emitting element; and a second switch that controls extraction of the current from the pixel.

本発明の一態様にかかる発光装置は、画素と、上記画素から取り出された電流の値をデータとして含む信号を生成する第1回路と、上記信号に従って、画像信号を補正する第2回路と、上記画素と上記第1回路との間において上記電流の経路に第1スイッチを介して電気的に接続された第3回路と、を有し、上記画素は、発光素子と、上記画像信号に従って、上記発光素子への上記電流の供給を制御するトランジスタと、上記電流の上記画素からの取り出しを制御する第2スイッチと、上記トランジスタのゲートとドレインの間の導通状態を制御する、或いは、上記トランジスタのゲートと配線との間の導通状態を制御する第3スイッチと、を有する。   A light-emitting device according to one embodiment of the present invention includes a pixel, a first circuit that generates a signal including the value of a current extracted from the pixel as data, a second circuit that corrects an image signal according to the signal, A third circuit electrically connected to the current path via a first switch between the pixel and the first circuit, the pixel according to the light emitting element and the image signal, A transistor for controlling the supply of the current to the light emitting element, a second switch for controlling the extraction of the current from the pixel, and a conduction state between the gate and the drain of the transistor, or the transistor And a third switch for controlling a conduction state between the gate and the wiring.

さらに、本発明の一態様にかかる発光装置は、上記トランジスタが酸化物半導体膜にチャネル形成領域を有していても良い。   Further, in the light-emitting device of one embodiment of the present invention, the transistor may include a channel formation region in the oxide semiconductor film.

さらに、本発明の一態様にかかる発光装置は、上記第3回路がダイオードを有していても良い。   Furthermore, in the light-emitting device according to one embodiment of the present invention, the third circuit may include a diode.

本発明の一態様により、画素間の輝度のばらつきが抑えられる発光装置を提供することができる。   According to one embodiment of the present invention, a light-emitting device in which variation in luminance between pixels can be suppressed can be provided.

なお、本発明の一態様により、新規な半導体装置などを提供することができる。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、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。   Note that according to one embodiment of the present invention, a novel semiconductor device or the like can be provided. Note that the description of these effects does not disturb the existence of other effects. Note that one embodiment of the present invention does not necessarily have all of these effects. It should be noted that the effects other than these are naturally obvious from the description of the specification, drawings, claims, etc., and it is possible to extract the other effects from the descriptions of the specification, drawings, claims, etc. It is.

発光装置の構成を示す図。FIG. 6 illustrates a structure of a light-emitting device. 発光装置の構成を示す図。FIG. 6 illustrates a structure of a light-emitting device. 画素の構成を示す図。FIG. 9 illustrates a structure of a pixel. 画素のタイミングチャート。Pixel timing chart. 画素部と、電流の経路に電気的に接続された回路との接続関係を示す図。The figure which shows the connection relation of the pixel part and the circuit electrically connected to the path | route of an electric current. 画素部と、電流の経路に電気的に接続された回路との接続関係を示す図。The figure which shows the connection relation of the pixel part and the circuit electrically connected to the path | route of an electric current. 電流の経路に電気的に接続された回路の構成例。The structural example of the circuit electrically connected to the path | route of an electric current. 画素の構成を示す図。FIG. 9 illustrates a structure of a pixel. 画素のタイミングチャート。Pixel timing chart. 画素の構成を示す図。FIG. 9 illustrates a structure of a pixel. 画素のタイミングチャート。Pixel timing chart. モニター回路の回路図。The circuit diagram of a monitor circuit. 画素の上面図。The top view of a pixel. 発光装置の断面図。Sectional drawing of a light-emitting device. トランジスタの断面図。FIG. 14 is a cross-sectional view of a transistor. 発光装置の斜視図。The perspective view of a light-emitting device. 電子機器の図。Illustration of electronic equipment.

以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の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。したがって、本発明は、以下に示す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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following description, and it will be easily understood by those skilled in the art that modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited to the description of the embodiments below.

なお、トランジスタのソースとは、半導体膜として機能する半導体膜の一部であるソース領域、或いは上記半導体膜に電気的に接続されたソース電極を意味する。同様に、トランジスタのドレインとは、半導体膜として機能する半導体膜の一部であるドレイン領域、或いは上記半導体膜に電気的に接続されたドレイン電極を意味する。また、ゲートはゲート電極を意味する。   Note that a source of a transistor means a source region that is part of a semiconductor film functioning as a semiconductor film or a source electrode that is electrically connected to the semiconductor film. Similarly, a drain of a transistor means a drain region that is part of a semiconductor film functioning as a semiconductor film or a drain electrode that is electrically connected to the semiconductor film. The gate means a gate electrode.

トランジスタが有するソースとドレインは、トランジスタの導電型及び各端子に与えられる電位の高低によって、その呼び方が入れ替わる。一般的に、nチャネル型トランジスタでは、低い電位が与えられる端子がソースと呼ばれ、高い電位が与えられる端子がドレインと呼ばれる。また、pチャネル型トランジスタでは、低い電位が与えられる端子がドレインと呼ばれ、高い電位が与えられる端子がソースと呼ばれる。本明細書では、便宜上、ソースとドレインとが固定されているものと仮定して、トランジスタの接続関係を説明する場合があるが、実際には上記電位の関係に従ってソースとドレインの呼び方が入れ替わる。   The terms “source” and “drain” of a transistor interchange with each other depending on the conductivity type of the transistor and the level of potential applied to each terminal. In general, in an n-channel transistor, a terminal to which a low potential is applied is called a source, and a terminal to which a high potential is applied is called a drain. In a p-channel transistor, a terminal to which a low potential is applied is called a drain, and a terminal to which a high potential is applied is called a source. In this specification, for the sake of convenience, the connection relationship between transistors may be described on the assumption that the source and the drain are fixed. However, the names of the source and the drain are actually switched according to the above-described potential relationship. .

〈発光装置の構成例〉
図1に、本発明の一態様にかかる発光装置の構成を、一例として示す。図1に示す発光装置10は、画素11と、モニター回路12と、画像処理回路13と、スイッチ19と、画素11とモニター回路12間の電流の経路に、スイッチ19を介して電気的に接続される回路16とを有する。画素11とモニター回路12間の電流の経路は、画素11とモニター回路12間の信号の経路となる配線を意味する。また、画素11は、発光素子14、トランジスタ15、スイッチ17、及び容量素子18を有する。
<Example configuration of light emitting device>
FIG. 1 illustrates an example of a structure of a light-emitting device according to one embodiment of the present invention. The light emitting device 10 shown in FIG. 1 is electrically connected to the current path between the pixel 11, the monitor circuit 12, the image processing circuit 13, the switch 19, and the current between the pixel 11 and the monitor circuit 12 via the switch 19. Circuit 16 to be operated. The current path between the pixel 11 and the monitor circuit 12 means a wiring that serves as a signal path between the pixel 11 and the monitor circuit 12. The pixel 11 includes a light emitting element 14, a transistor 15, a switch 17, and a capacitor element 18.

発光素子14は、LED(Light Emitting Diode)やOLED(Organic Light Emitting Diode)などの、電流または電圧によって輝度が制御される素子をその範疇に含んでいる。例えば、OLEDは、EL層と、アノードと、カソードとを少なくとも有している。EL層はアノードとカソードの間に設けられた単層または複数の層で構成されており、これらの層の中に、発光性の物質を含む発光層を少なくとも含んでいる。EL層は、カソードとアノード間の電位差が、発光素子14の閾値電圧以上になったときに供給される電流により、エレクトロルミネッセンスが得られる。エレクトロルミネッセンスには、一重項励起状態から基底状態に戻る際の発光(蛍光)と三重項励起状態から基底状態に戻る際の発光(リン光)とが含まれる。   The light emitting element 14 includes, in its category, an element whose luminance is controlled by current or voltage, such as an LED (Light Emitting Diode) and an OLED (Organic Light Emitting Diode). For example, the OLED has at least an EL layer, an anode, and a cathode. The EL layer includes a single layer or a plurality of layers provided between the anode and the cathode, and includes at least a light-emitting layer containing a light-emitting substance in these layers. In the EL layer, electroluminescence is obtained by a current supplied when the potential difference between the cathode and the anode becomes equal to or higher than the threshold voltage of the light emitting element 14. Electroluminescence includes light emission (fluorescence) when returning from the singlet excited state to the ground state and light emission (phosphorescence) when returning from the triplet excited state to the ground state.

トランジスタ15は、配線SLを介して画素11に入力された画像信号に従って、ドレイン電流の値が定められる。具体的に、トランジスタ15は、ソース及びドレインの一方が発光素子14のアノードに電気的に接続されており、ソース及びドレインの他方が配線VLに電気的に接続されている。   The drain current value of the transistor 15 is determined in accordance with the image signal input to the pixel 11 through the wiring SL. Specifically, in the transistor 15, one of a source and a drain is electrically connected to the anode of the light-emitting element 14, and the other of the source and the drain is electrically connected to the wiring VL.

なお、トランジスタ15は、通常のゲート(第1ゲート)に加えて、閾値電圧を制御するためのバックゲート(第2ゲート)を有していても良い。また、図1では、トランジスタ15がnチャネル型である場合を例示しており、トランジスタ15のソース及びドレインの一方が、発光素子14のアノードに電気的に接続されている。トランジスタ15がpチャネル型である場合は、トランジスタ15のソース及びドレインの一方は、発光素子14のカソードに電気的に接続される。   Note that the transistor 15 may have a back gate (second gate) for controlling the threshold voltage in addition to a normal gate (first gate). FIG. 1 illustrates the case where the transistor 15 is an n-channel type, and one of the source and the drain of the transistor 15 is electrically connected to the anode of the light-emitting element 14. When the transistor 15 is a p-channel type, one of the source and the drain of the transistor 15 is electrically connected to the cathode of the light-emitting element 14.

また、スイッチ17は、トランジスタ15を流れるドレイン電流の、画素11からの取り出しを制御する機能と、トランジスタ15を流れるドレイン電流の、発光素子14への供給を制御する機能と、を有する。具体的に、スイッチ17は、トランジスタ15のソース及びドレインの一方と、配線MLとの導通状態を制御する機能を有する。配線MLからスイッチ17を介して取り出された、トランジスタ15のドレイン電流は、モニター回路12に供給される。   The switch 17 has a function of controlling the drain current flowing through the transistor 15 from the pixel 11 and a function of controlling the supply of the drain current flowing through the transistor 15 to the light-emitting element 14. Specifically, the switch 17 has a function of controlling a conduction state between one of a source and a drain of the transistor 15 and the wiring ML. The drain current of the transistor 15 extracted from the wiring ML through the switch 17 is supplied to the monitor circuit 12.

スイッチ17は、例えば、トランジスタを単数または複数用いて構成することができる。或いは、スイッチ17は、単数または複数のトランジスタに加えて、容量素子を用いていても良い。   For example, the switch 17 can be configured using one or a plurality of transistors. Alternatively, the switch 17 may use a capacitor in addition to one or a plurality of transistors.

具体的に、トランジスタ15がnチャネル型である場合、発光素子14のカソードが配線CLに電気的に接続されている。また、配線VLの電位が、配線CLの電位に発光素子14の閾値電圧Vtheと、トランジスタ15の閾値電圧Vthとを加算した電位よりも高い場合、トランジスタ15のドレイン電流が発光素子14に供給される。そして、発光素子14の輝度は、上記ドレイン電流の値によって定まる。また、配線MLの電位が、配線CLの電位に発光素子14の閾値電圧Vtheを加算した電位よりも低く、配線VLの電位が、配線MLの電位にトランジスタ15の閾値電圧Vthを加算した電位よりも高い場合、スイッチ17がオンになると、トランジスタ15のドレイン電流が配線MLを介して画素11から取り出される。   Specifically, when the transistor 15 is an n-channel type, the cathode of the light-emitting element 14 is electrically connected to the wiring CL. When the potential of the wiring VL is higher than the potential obtained by adding the threshold voltage Vthe of the light-emitting element 14 and the threshold voltage Vth of the transistor 15 to the potential of the wiring CL, the drain current of the transistor 15 is supplied to the light-emitting element 14. The The luminance of the light emitting element 14 is determined by the value of the drain current. Further, the potential of the wiring ML is lower than the potential obtained by adding the threshold voltage Vthe of the light-emitting element 14 to the potential of the wiring CL, and the potential of the wiring VL is higher than the potential obtained by adding the threshold voltage Vth of the transistor 15 to the potential of the wiring ML. When the switch 17 is turned on, the drain current of the transistor 15 is extracted from the pixel 11 through the wiring ML.

トランジスタ15がpチャネル型である場合、発光素子14のアノードが配線CLに電気的に接続される。また、配線CLの電位が、配線VLの電位に発光素子14の閾値電圧Vtheと、トランジスタ15の閾値電圧Vthとを加算した電位よりも高い場合、トランジスタ15のドレイン電流が発光素子14に供給される。そして、発光素子14の輝度は、ドレイン電流の値によって定まる。また、配線MLの電位が、配線CLの電位から発光素子14の閾値電圧Vtheを差し引いた電位よりも高く、配線VLの電位が、配線MLの電位からトランジスタ15の閾値電圧Vthを差し引いた電位よりも低い場合、スイッチ17がオンになると、トランジスタ15のドレイン電流が配線MLを介して画素11から取り出される。   When the transistor 15 is a p-channel type, the anode of the light-emitting element 14 is electrically connected to the wiring CL. In addition, when the potential of the wiring CL is higher than the potential obtained by adding the threshold voltage Vthe of the light-emitting element 14 and the threshold voltage Vth of the transistor 15 to the potential of the wiring VL, the drain current of the transistor 15 is supplied to the light-emitting element 14. The The luminance of the light emitting element 14 is determined by the value of the drain current. Further, the potential of the wiring ML is higher than the potential obtained by subtracting the threshold voltage Vthe of the light-emitting element 14 from the potential of the wiring CL, and the potential of the wiring VL is higher than the potential obtained by subtracting the threshold voltage Vth of the transistor 15 from the potential of the wiring ML. When the switch 17 is turned on, the drain current of the transistor 15 is extracted from the pixel 11 through the wiring ML when the switch 17 is turned on.

容量素子18は、トランジスタ15のゲートと、ソース及びドレインの一方の電位差を、保持する機能を有する。ただし、容量素子18は、例えばトランジスタ15のゲートと半導体膜の間に形成されるゲート容量が十分大きい場合などは、必ずしも画素11に設ける必要はない。   The capacitor 18 has a function of holding a potential difference between the gate of the transistor 15 and one of the source and the drain. However, the capacitor 18 is not necessarily provided in the pixel 11 when, for example, the gate capacitance formed between the gate of the transistor 15 and the semiconductor film is sufficiently large.

画素11は、発光素子14、トランジスタ15、スイッチ17、容量素子18のみならず、トランジスタ、容量素子、抵抗、インダクタなどの他の回路素子をさらに有していても良い。   The pixel 11 may further include other circuit elements such as a transistor, a capacitor, a resistor, and an inductor as well as the light-emitting element 14, the transistor 15, the switch 17, and the capacitor 18.

また、モニター回路12は、スイッチ17を介して画素11から取り出された、トランジスタ15のドレイン電流を用いて、当該電流の値をデータとして含む信号を生成する機能を有する。トランジスタ15のドレイン電流には、トランジスタ15の電気的特性がデータとして含まれている。モニター回路12として、例えば、積分回路などの、電流電圧変換回路を用いることができる。   The monitor circuit 12 has a function of generating a signal including the value of the current as data using the drain current of the transistor 15 extracted from the pixel 11 through the switch 17. The drain current of the transistor 15 includes the electrical characteristics of the transistor 15 as data. As the monitor circuit 12, for example, a current-voltage conversion circuit such as an integration circuit can be used.

画像処理回路13は、モニター回路12で生成された上記信号に従って、画素11に入力される画像信号を補正する機能を有する。具体的には、モニター回路12で生成された信号から、トランジスタ15のドレイン電流が所望の値よりも大きかったと判断された場合、トランジスタ15のドレイン電流が小さくなるように、画像信号を補正する。逆に、モニター回路12で生成された信号から、トランジスタ15のドレイン電流が所望の値よりも小さかったと判断された場合、トランジスタ15のドレイン電流が大きくなるように、画像信号を補正する。   The image processing circuit 13 has a function of correcting an image signal input to the pixel 11 in accordance with the signal generated by the monitor circuit 12. Specifically, when it is determined from the signal generated by the monitor circuit 12 that the drain current of the transistor 15 is larger than a desired value, the image signal is corrected so that the drain current of the transistor 15 becomes small. Conversely, when it is determined from the signal generated by the monitor circuit 12 that the drain current of the transistor 15 is smaller than a desired value, the image signal is corrected so that the drain current of the transistor 15 is increased.

画像信号の補正により、画素11間に存在するトランジスタ15の閾値電圧のばらつきのみならず、トランジスタ15の移動度などのその他の電気的特性のばらつきをも、補正することができる。   By correcting the image signal, not only variations in threshold voltage of the transistors 15 existing between the pixels 11 but also variations in other electrical characteristics such as mobility of the transistors 15 can be corrected.

回路16は、スイッチ19がオンであるときに、画素11とモニター回路12間の信号の経路となる配線と、導通状態にある。信号の経路となる上記配線とは、配線MLに電気的に接続されている。或いは、配線MLが、信号の経路となる配線としての機能を有していても良い。回路16として、例えば、上記信号の経路に過電流が流れるのを防ぐ機能を有する保護回路を用いることができる。或いは、回路16として、画素11において画像信号に従って階調を表示する際に、スイッチ17を介してトランジスタ15のソース及びドレインの一方に所定の電位を供給する機能を有する回路を用いることもできる。   When the switch 19 is on, the circuit 16 is in a conductive state with a wiring serving as a signal path between the pixel 11 and the monitor circuit 12. The wiring serving as a signal path is electrically connected to the wiring ML. Alternatively, the wiring ML may have a function as a wiring serving as a signal path. As the circuit 16, for example, a protection circuit having a function of preventing an overcurrent from flowing in the signal path can be used. Alternatively, as the circuit 16, a circuit having a function of supplying a predetermined potential to one of the source and the drain of the transistor 15 through the switch 17 when the gray scale is displayed in the pixel 11 according to the image signal can be used.

なお、画素11から取り出されたトランジスタ15のドレイン電流を、モニター回路12に送るための電流の経路、すなわち配線は、複数の画素11から上記ドレイン電流をモニター回路12に送るために、パネル内において引き回される。そのため、上記配線は帯電現象(チャージング)の放電経路となりやすく、上記配線を介して画素11に与えられる放電のエネルギーによって、トランジスタが劣化または破壊される現象(ESD:Electro−Static Discharge)が、引き起こされる可能性がある。回路16として保護回路を用いる場合、回路16が放電経路として機能するため、画素11に放電のエネルギーが流れ込むのを防ぎ、画素11内におけるESDの発生を防ぐことができる。   Note that a current path for transmitting the drain current of the transistor 15 extracted from the pixel 11 to the monitor circuit 12, that is, a wiring, is provided in the panel in order to send the drain current from the plurality of pixels 11 to the monitor circuit 12. Be drawn around. Therefore, the wiring easily becomes a discharge path of charging phenomenon (charging), and a phenomenon (ESD: Electro-Static Discharge) in which the transistor is deteriorated or destroyed by the energy of discharge applied to the pixel 11 through the wiring. It can be caused. When a protection circuit is used as the circuit 16, since the circuit 16 functions as a discharge path, discharge energy can be prevented from flowing into the pixel 11, and ESD can be prevented from occurring in the pixel 11.

また、画素11において、EL層の劣化などにより発光素子14のアノードとカソード間の電圧が増加すると、トランジスタ15においてソース及びドレインの一方の電位が上昇し、ゲートとソース間の電位差に相当するゲート電圧が、小さくなる。この場合、発光素子14に供給されるトランジスタ15のドレイン電流が小さくなり、発光素子14の輝度が低下する。しかし、回路16として、スイッチ17を介してトランジスタ15のソース及びドレインの一方に所定の電位を供給する機能を有する回路を用いることで、トランジスタ15のソース及びドレインの一方の電位を補正することができる。よって、発光素子14に供給されるトランジスタ15のドレイン電流が、EL層の劣化などにより低下するのを防ぐことができ、発光素子14の輝度の低下を小さく抑えることができる。   In the pixel 11, when the voltage between the anode and the cathode of the light-emitting element 14 increases due to deterioration of the EL layer or the like, the potential of one of the source and the drain increases in the transistor 15, and a gate corresponding to the potential difference between the gate and the source. The voltage becomes smaller. In this case, the drain current of the transistor 15 supplied to the light emitting element 14 is reduced, and the luminance of the light emitting element 14 is reduced. However, by using a circuit having a function of supplying a predetermined potential to one of the source and the drain of the transistor 15 through the switch 17 as the circuit 16, the potential of the one of the source and the drain of the transistor 15 can be corrected. it can. Therefore, the drain current of the transistor 15 supplied to the light-emitting element 14 can be prevented from being reduced due to deterioration of the EL layer or the like, and a reduction in luminance of the light-emitting element 14 can be suppressed small.

nチャネル型のトランジスタ15のソース及びドレインの一方の電位を補正する場合、配線MLの電位は、配線CLの電位に発光素子14の閾値電圧Vtheを加算した電位よりも高くし、配線VLの電位からトランジスタ15の閾値電圧Vthを差し引いた電位よりも低くする。また、pチャネル型のトランジスタ15のソース及びドレインの一方の電位を補正する場合、配線MLの電位は、配線CLの電位から発光素子14の閾値電圧Vtheを差し引いた電位よりも低くし、配線VLの電位にトランジスタ15の閾値電圧Vthを加算した電位よりも高くする。   In the case where the potential of one of the source and the drain of the n-channel transistor 15 is corrected, the potential of the wiring ML is set higher than the potential obtained by adding the threshold voltage Vthe of the light-emitting element 14 to the potential of the wiring CL and the potential of the wiring VL. Is made lower than the potential obtained by subtracting the threshold voltage Vth of the transistor 15 from In the case where the potential of one of the source and the drain of the p-channel transistor 15 is corrected, the potential of the wiring ML is set lower than the potential obtained by subtracting the threshold voltage Vthe of the light-emitting element 14 from the potential of the wiring CL. Is made higher than the potential obtained by adding the threshold voltage Vth of the transistor 15 to this potential.

なお、回路16は、画素11とモニター回路12の間における電流の経路に、一つだけ電気的に接続されていても良いし、複数電気的に接続されていても良い。いずれの場合においても回路16と電流の経路との間の導通状態は、スイッチ19によって制御されているものとする。   Note that only one circuit 16 or a plurality of circuits 16 may be electrically connected to the current path between the pixel 11 and the monitor circuit 12. In either case, the conduction state between the circuit 16 and the current path is controlled by the switch 19.

スイッチ17を介して画素11からトランジスタ15のドレイン電流を取り出す際に、スイッチ19をオフにしておくことで、ドレイン電流の経路と回路16の間における電荷の移動を防ぐことができる。なお、トランジスタ15の電気的特性を読み出す際に画素11から取り出されるドレイン電流は、数十nA乃至数百nA程度の非常に小さい値を有する。そのため、当該ドレイン電流の経路となる配線に電気的に接続されている回路16内にオフ電流が流れていると、トランジスタ15の電気的特性を正確に読み出すのが難しい。しかし、本発明の一態様では、スイッチ19をオフにして、ドレイン電流の経路と回路16の間における電荷の移動を防ぐことができるので、画素11から取り出されるドレイン電流の値が小さくても、トランジスタ15の電気的特性を正確に読み出すことができ、トランジスタ15の電気的特性の影響が小さくなるように、発光素子14に供給される電流値を補正することができる。   When the drain current of the transistor 15 is extracted from the pixel 11 through the switch 17, the switch 19 is turned off, so that the movement of charges between the drain current path and the circuit 16 can be prevented. Note that the drain current extracted from the pixel 11 when reading the electrical characteristics of the transistor 15 has a very small value of about several tens of nA to several hundreds of nA. Therefore, it is difficult to accurately read out the electrical characteristics of the transistor 15 when an off-current flows in the circuit 16 electrically connected to the wiring that becomes the path of the drain current. However, in one embodiment of the present invention, the switch 19 can be turned off to prevent charge transfer between the drain current path and the circuit 16, so that even if the drain current value extracted from the pixel 11 is small, The electric characteristic of the transistor 15 can be read accurately, and the current value supplied to the light emitting element 14 can be corrected so that the influence of the electric characteristic of the transistor 15 is reduced.

スイッチ19は、例えば、トランジスタを単数または複数用いて構成することができる。或いは、スイッチ19は、単数または複数のトランジスタに加えて、容量素子を用いていても良い。   For example, the switch 19 can be configured using one or more transistors. Alternatively, the switch 19 may use a capacitor in addition to one or a plurality of transistors.

スイッチ19にオフ電流の著しく小さいトランジスタを用いることで、スイッチ19がオフであるときに、ドレイン電流の経路と回路16の間における電荷の移動をより確実に防ぐことができる。その結果、トランジスタ15の電気的特性を正確に読み出すことができ、トランジスタ15の電気的特性の影響が小さくなるように、発光素子14に供給される電流値をより正確に補正することができる。   By using a transistor having a remarkably small off-state current for the switch 19, it is possible to more reliably prevent a charge transfer between the drain current path and the circuit 16 when the switch 19 is off. As a result, the electrical characteristics of the transistor 15 can be accurately read, and the current value supplied to the light-emitting element 14 can be more accurately corrected so that the influence of the electrical characteristics of the transistor 15 is reduced.

なお、特に断りがない限り、本明細書でオフ電流とは、遮断領域においてトランジスタのソースとドレイン間に流れる電流を意味する。   Note that unless otherwise specified, off-state current in this specification refers to current that flows between a source and a drain of a transistor in a cutoff region.

シリコンよりもバンドギャップが広く、真性キャリア密度がシリコンよりも低い半導体膜に、チャネル形成領域が形成されるトランジスタは、オフ電流を著しく小さくすることができるので、スイッチ19として用いるのに適している。このような半導体としては、例えば、シリコンの2倍以上の大きなバンドギャップを有する、酸化物半導体、窒化ガリウムなどが挙げられる。上記半導体を有するトランジスタは、通常のシリコンやゲルマニウムなどの半導体で形成されたトランジスタに比べて、オフ電流を極めて小さくすることができる。   A transistor in which a channel formation region is formed in a semiconductor film having a wider band gap and lower intrinsic carrier density than silicon is suitable for use as the switch 19 because the off-state current can be significantly reduced. . As such a semiconductor, for example, an oxide semiconductor, gallium nitride, or the like having a band gap larger than twice that of silicon can be given. The transistor including the semiconductor can have extremely low off-state current compared to a transistor formed using a normal semiconductor such as silicon or germanium.

〈発光装置の具体的な構成例〉
次いで、図1に示した発光装置10の、より詳細な構成の一例について説明する。図2に、本発明の一態様に係る発光装置10の構成を、ブロック図で一例として示す。なお、ブロック図では、構成要素を機能ごとに分類し、互いに独立したブロックとして示しているが、実際の構成要素は機能ごとに完全に切り分けることが難しく、一つの構成要素が複数の機能に係わることもあり得る。
<Specific configuration example of light emitting device>
Next, an example of a more detailed configuration of the light emitting device 10 illustrated in FIG. 1 will be described. FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of the structure of the light-emitting device 10 according to one embodiment of the present invention. In the block diagram, components are classified by function and shown as independent blocks. However, it is difficult to completely separate actual components by function, and one component is related to multiple functions. It can happen.

図2に示す発光装置10は、画素11を画素部24に複数有するパネル25と、コントローラ26と、CPU27と、画像処理回路13と、画像メモリ28と、メモリ29と、モニター回路12と、スイッチ19と、回路16とを有する。また、図2に示す発光装置10は、パネル25に、駆動回路30及び駆動回路31を有する。   2 includes a panel 25 having a plurality of pixels 11 in a pixel portion 24, a controller 26, a CPU 27, an image processing circuit 13, an image memory 28, a memory 29, a monitor circuit 12, and a switch. 19 and a circuit 16. In addition, the light emitting device 10 illustrated in FIG. 2 includes a drive circuit 30 and a drive circuit 31 on the panel 25.

CPU27は、外部から入力された命令、またはCPU27内に設けられたメモリに記憶されている命令をデコードし、発光装置10が有する各種回路の動作を統括的に制御することで、当該命令を実行する機能を有する。   The CPU 27 decodes a command input from the outside or a command stored in a memory provided in the CPU 27 and executes the command by comprehensively controlling operations of various circuits included in the light emitting device 10. It has the function to do.

モニター回路12は、画素11から出力されたドレイン電流から、上記ドレイン電流の値をデータとして含む信号を生成する。メモリ29は、当該信号に含まれる上記データを記憶する機能を有する。   The monitor circuit 12 generates a signal including the drain current value as data from the drain current output from the pixel 11. The memory 29 has a function of storing the data included in the signal.

画像メモリ28は、発光装置10に入力された画像データ32を記憶する機能を有する。なお、図2では、画像メモリ28を1つだけ発光装置10に設ける場合を例示しているが、複数の画像メモリ28が発光装置10に設けられていても良い。例えば、赤、青、緑などの色相にそれぞれ対応する3つの画像データ32により、画素部24にフルカラーの画像が表示される場合、各画像データ32に対応した画像メモリ28を、それぞれ設けるようにしても良い。   The image memory 28 has a function of storing the image data 32 input to the light emitting device 10. FIG. 2 illustrates the case where only one image memory 28 is provided in the light emitting device 10, but a plurality of image memories 28 may be provided in the light emitting device 10. For example, when a full color image is displayed on the pixel unit 24 by three image data 32 corresponding to hues such as red, blue, and green, an image memory 28 corresponding to each image data 32 is provided. May be.

画像メモリ28には、例えばDRAM(Dynamic Random Access Memory)、SRAM(Static Random Access Memory)等の記憶回路を用いることができる。或いは、画像メモリ28に、VRAM(Video RAM)を用いても良い。   As the image memory 28, for example, a storage circuit such as a DRAM (Dynamic Random Access Memory) or SRAM (Static Random Access Memory) can be used. Alternatively, a VRAM (Video RAM) may be used for the image memory 28.

画像処理回路13は、CPU27からの命令に従い、画像データ32の画像メモリ28への書き込みと、画像データ32の画像メモリ28からの読み出しを行い、画像データ32から画像信号Sigを生成する機能を有する。また、画像処理回路13は、CPU27からの命令に従い、メモリ29に記憶されているデータを読み出し、当該データを用いて、画像信号の補正を行う機能を有する。   The image processing circuit 13 has a function of writing the image data 32 to the image memory 28 and reading the image data 32 from the image memory 28 in accordance with a command from the CPU 27 and generating an image signal Sig from the image data 32. . In addition, the image processing circuit 13 has a function of reading data stored in the memory 29 in accordance with a command from the CPU 27 and correcting the image signal using the data.

コントローラ26は、画像データ32を含む画像信号Sigが入力されると、パネル25の仕様に合わせて画像信号Sigに信号処理を施した後、パネル25に供給する機能を有する。また、コントローラ26は、CPU27からの命令に従い、スイッチ19のオンまたはオフの選択(スイッチング)を制御する機能を有する。   When the image signal Sig including the image data 32 is input, the controller 26 has a function of performing signal processing on the image signal Sig in accordance with the specifications of the panel 25 and supplying the processed signal to the panel 25. Further, the controller 26 has a function of controlling on / off selection (switching) of the switch 19 in accordance with a command from the CPU 27.

駆動回路31は、画素部24が有する複数の画素11を、行ごとに選択する機能を有する。また、駆動回路30は、コントローラ26から与えられた画像信号Sigを、駆動回路31によって選択された行の画素11に供給する機能を有する。   The drive circuit 31 has a function of selecting the plurality of pixels 11 included in the pixel unit 24 for each row. The drive circuit 30 has a function of supplying the image signal Sig supplied from the controller 26 to the pixels 11 in the row selected by the drive circuit 31.

なお、コントローラ26は、駆動回路30や駆動回路31などの駆動に用いられる各種の駆動信号を、パネル25に供給する機能を有する。駆動信号には、駆動回路30の動作を制御するスタートパルス信号SSP、クロック信号SCK、ラッチ信号LP、駆動回路31の動作を制御するスタートパルス信号GSP、クロック信号GCKなどが含まれる。   The controller 26 has a function of supplying various drive signals used for driving the drive circuit 30 and the drive circuit 31 to the panel 25. The drive signals include a start pulse signal SSP that controls the operation of the drive circuit 30, a clock signal SCK, a latch signal LP, a start pulse signal GSP that controls the operation of the drive circuit 31, a clock signal GCK, and the like.

なお、発光装置10は、発光装置10が有するCPU27に、データや命令を与える機能を有する入力装置を、有していても良い。入力装置として、キーボード、ポインティングデバイス、タッチパネル、センサなどを用いることができる。   Note that the light emitting device 10 may include an input device having a function of giving data and commands to the CPU 27 included in the light emitting device 10. As the input device, a keyboard, a pointing device, a touch panel, a sensor, or the like can be used.

〈画素の構成例1〉
次いで、図1に示す発光装置10が有する、画素11の具体的な構成例について説明する。
<Pixel configuration example 1>
Next, a specific configuration example of the pixel 11 included in the light-emitting device 10 illustrated in FIG. 1 will be described.

図3に、画素11の回路図の一例を示す。画素11は、スイッチ17として機能するトランジスタ17tと、容量素子18と、発光素子14と、トランジスタ20とを有する。   FIG. 3 shows an example of a circuit diagram of the pixel 11. The pixel 11 includes a transistor 17 t that functions as a switch 17, a capacitor 18, a light emitting element 14, and a transistor 20.

発光素子14の画素電極は、画素11に入力される画像信号Sigに従ってその電位が制御される。また、発光素子14の輝度は、画素電極と共通電極の間の電位差によって定まる。例えば、OLEDを発光素子14として用いる場合、アノードとカソードのいずれか一方が画素電極として機能し、他方が共通電極として機能する。図3では、発光素子14のアノードを画素電極として用い、発光素子14のカソードを共通電極として用いた画素11の構成を例示している。   The potential of the pixel electrode of the light emitting element 14 is controlled according to the image signal Sig input to the pixel 11. Further, the luminance of the light emitting element 14 is determined by a potential difference between the pixel electrode and the common electrode. For example, when an OLED is used as the light emitting element 14, one of the anode and the cathode functions as a pixel electrode, and the other functions as a common electrode. FIG. 3 illustrates the configuration of the pixel 11 using the anode of the light emitting element 14 as a pixel electrode and the cathode of the light emitting element 14 as a common electrode.

トランジスタ20は、配線SLと、トランジスタ15のゲートとの間の導通状態を制御する機能を有する。トランジスタ15は、ソース及びドレインの一方が、発光素子14のアノードに電気的に接続され、ソース及びドレインの他方が配線VLに電気的に接続されている。トランジスタ17tは、配線MLと、トランジスタ15のソース及びドレインの一方の間の導通状態を制御する機能を有する。容量素子18の一対の電極のうち、一方はトランジスタ15のゲートに電気的に接続され、他方は発光素子14のアノードに電気的に接続されている。   The transistor 20 has a function of controlling a conduction state between the wiring SL and the gate of the transistor 15. In the transistor 15, one of a source and a drain is electrically connected to the anode of the light emitting element 14, and the other of the source and the drain is electrically connected to the wiring VL. The transistor 17 t has a function of controlling a conduction state between the wiring ML and one of the source and the drain of the transistor 15. One of the pair of electrodes of the capacitor 18 is electrically connected to the gate of the transistor 15, and the other is electrically connected to the anode of the light-emitting element 14.

また、トランジスタ20のスイッチングは、トランジスタ20のゲートに電気的に接続された配線GLの電位に従って行われる。トランジスタ17tのスイッチングは、トランジスタ17tのゲートに電気的に接続された配線GLの電位に従って行われる。   Further, switching of the transistor 20 is performed in accordance with the potential of the wiring GL electrically connected to the gate of the transistor 20. Switching of the transistor 17t is performed according to the potential of the wiring GL electrically connected to the gate of the transistor 17t.

画素11が有するトランジスタには、酸化物半導体や、非晶質、微結晶、多結晶、又は単結晶の、シリコン、又はゲルマニウムなどの半導体を用いることができる。トランジスタ20が酸化物半導体をチャネル形成領域に含むことで、トランジスタ20のオフ電流を極めて小さくすることができる。そして、上記構成を有するトランジスタ20を画素11に用いることで、通常のシリコンやゲルマニウムなどの半導体で形成されたトランジスタをトランジスタ20に用いる場合に比べて、トランジスタ15のゲートに蓄積された電荷のリークを防ぐことができる。   As the transistor included in the pixel 11, an oxide semiconductor, an amorphous semiconductor, a microcrystalline semiconductor, a polycrystalline semiconductor, or a single crystal semiconductor such as silicon or germanium can be used. When the transistor 20 includes an oxide semiconductor in a channel formation region, the off-state current of the transistor 20 can be extremely small. By using the transistor 20 having the above structure for the pixel 11, leakage of charge accumulated in the gate of the transistor 15 is compared with a case where a transistor formed of a normal semiconductor such as silicon or germanium is used for the transistor 20. Can be prevented.

よって、静止画のように、連続する幾つかのフレーム期間に渡って、画素部に同じ画像情報を有する画像信号Sigが書き込まれる場合などは、駆動周波数を低くする、言い換えると一定期間内における画素部への画像信号Sigの書き込み回数を少なくしても、画像の表示を維持することができる。例えば、電子供与体(ドナー)となる水分または水素などの不純物が低減され、なおかつ酸素欠損が低減されることにより高純度化された酸化物半導体(purified Oxide Semiconductor)をトランジスタ20の半導体膜に用いることで、画像信号Sigの書き込みの間隔を10秒以上、好ましくは30秒以上、さらに好ましくは1分以上にすることができる。そして、画像信号Sigが書き込まれる間隔を長くすればするほど、消費電力をより低減することができる。   Therefore, when an image signal Sig having the same image information is written in the pixel portion over several consecutive frame periods like a still image, the drive frequency is lowered, in other words, pixels within a certain period. Even if the number of times of writing the image signal Sig to the part is reduced, the display of the image can be maintained. For example, a purified oxide semiconductor, which is purified by reducing impurities such as moisture or hydrogen serving as an electron donor (donor) and oxygen vacancies, is used for the semiconductor film of the transistor 20. Thus, the writing interval of the image signal Sig can be 10 seconds or longer, preferably 30 seconds or longer, more preferably 1 minute or longer. The longer the interval at which the image signal Sig is written, the more the power consumption can be reduced.

また、画像信号Sigの電位をより長い期間に渡って保持することができるため、トランジスタ15のゲートの電位を保持するための容量素子18を画素11に設けなくとも、表示される画質が低下するのを防ぐことができる。よって、容量素子18を設けないことによって、或いは容量素子18のサイズを小さくすることによって、画素11の開口率を高めることができるため、発光素子14の長寿命化を実現し、延いては、発光装置10の信頼性を高めることができる。   In addition, since the potential of the image signal Sig can be held for a longer period, even if the capacitor 11 for holding the potential of the gate of the transistor 15 is not provided in the pixel 11, the displayed image quality is lowered. Can be prevented. Therefore, by not providing the capacitor element 18 or by reducing the size of the capacitor element 18, the aperture ratio of the pixel 11 can be increased, so that the lifetime of the light-emitting element 14 is increased. The reliability of the light emitting device 10 can be improved.

なお、図3において、画素11は、必要に応じて、トランジスタ、ダイオード、抵抗素子、容量素子、インダクタなどのその他の回路素子を、さらに有していても良い。   In FIG. 3, the pixel 11 may further include other circuit elements such as a transistor, a diode, a resistance element, a capacitor element, and an inductor as necessary.

また、図3において、各トランジスタは、ゲートを半導体膜の片側において少なくとも有していれば良いが、半導体膜を間に挟んで存在する一対のゲートを有していても良い。一対のゲートの一方をバックゲートとすると、通常のゲート及びバックゲートに同じ高さの電位が与えられていても良いし、バックゲートにのみ接地電位などの固定の電位が与えられていても良い。バックゲートに与える電位の高さを制御することで、トランジスタの閾値電圧を制御することができる。また、バックゲートを設けることで、チャネル形成領域が増え、ドレイン電流の増加を実現することができる。また、バックゲートを設けることで、半導体膜に空乏層ができやすくなるため、S値の改善を図ることができる。   In FIG. 3, each transistor may have at least a gate on one side of the semiconductor film, but may have a pair of gates with the semiconductor film interposed therebetween. When one of the pair of gates is a back gate, a normal gate and a back gate may be given the same potential, or only a fixed potential such as a ground potential may be given to the back gate. . By controlling the potential applied to the back gate, the threshold voltage of the transistor can be controlled. Further, by providing the back gate, the channel formation region is increased, and an increase in drain current can be realized. Further, by providing the back gate, a depletion layer can be easily formed in the semiconductor film, so that the S value can be improved.

また、図3では、トランジスタが全てnチャネル型である場合を例示している。画素11内のトランジスタが全て同じチャネル型である場合、トランジスタの作製工程において、半導体膜に一導電性を付与する不純物元素の添加などの工程を、一部省略することができる。ただし、本発明の一態様に係る発光装置では、必ずしも画素11内のトランジスタが全てnチャネル型である必要はない。発光素子14のカソードが配線CLに電気的に接続されている場合、少なくともトランジスタ15はnチャネル型であることが望ましく、発光素子14のアノードが配線CLに電気的に接続されている場合、少なくともトランジスタ15はpチャネル型であることが望ましい。   FIG. 3 illustrates the case where all transistors are n-channel transistors. In the case where all the transistors in the pixel 11 are the same channel type, some steps such as addition of an impurity element imparting one conductivity to the semiconductor film can be omitted in the transistor manufacturing process. Note that in the light-emitting device of one embodiment of the present invention, the transistors in the pixel 11 are not necessarily n-channel transistors. When the cathode of the light emitting element 14 is electrically connected to the wiring CL, at least the transistor 15 is preferably an n-channel type, and when the anode of the light emitting element 14 is electrically connected to the wiring CL, at least The transistor 15 is preferably a p-channel type.

また、図3では、画素11内のトランジスタが、単数のゲートを有することで、単数のチャネル形成領域を有するシングルゲート構造である場合を例示しているが、本発明の一態様はこの構成に限定されない。画素11内のトランジスタのいずれかまたは全てが、電気的に接続された複数のゲートを有することで、複数のチャネル形成領域を有する、マルチゲート構造であっても良い。   FIG. 3 illustrates the case where the transistor in the pixel 11 has a single gate structure with a single channel formation region, but one embodiment of the present invention has this structure. It is not limited. Any or all of the transistors in the pixel 11 may have a multi-gate structure having a plurality of channel formation regions by having a plurality of electrically connected gates.

〈補正の動作例〉
次いで、図3に示す画素11の、補正の動作例について説明する。
<Example of correction operation>
Next, an example of correction operation of the pixel 11 illustrated in FIG. 3 will be described.

図4に、図3に示す画素11に電気的に接続される配線GLの電位と、配線SLに供給される画像信号Sigの電位のタイミングチャートを例示する。なお、図4に示すタイミングチャートは、図3に示す画素11に含まれるトランジスタが全てnチャネル型である場合を例示するものである。   FIG. 4 illustrates a timing chart of the potential of the wiring GL electrically connected to the pixel 11 illustrated in FIG. 3 and the potential of the image signal Sig supplied to the wiring SL. Note that the timing chart illustrated in FIG. 4 illustrates the case where all the transistors included in the pixel 11 illustrated in FIG. 3 are n-channel transistors.

まず、期間t1では、配線GLにハイレベルの電位が与えられる。よって、トランジスタ20及びトランジスタ17tがオンとなる。そして、配線SLには、画像信号Sigの電位Vdataが与えられており、電位Vdataは、トランジスタ20を介してトランジスタ15のゲートに与えられる。   First, in the period t1, a high-level potential is applied to the wiring GL. Accordingly, the transistor 20 and the transistor 17t are turned on. Then, the potential Vdata of the image signal Sig is applied to the wiring SL, and the potential Vdata is applied to the gate of the transistor 15 through the transistor 20.

また、配線VLには電位Vanoが与えられ、配線CLには電位Vcatが与えられる。電位Vanoは、電位Vcatに発光素子14の閾値電圧Vtheとトランジスタ15の閾値電圧Vthを加算した電位よりも高くすることが望ましい。配線VLと配線CLとの間に上記電位差が設けられることにより、電位Vdataに従って、トランジスタ15のドレイン電流の値が定められる。そして、当該ドレイン電流が発光素子14に供給されることで、発光素子14の輝度が定められる。   Further, the potential Vano is applied to the wiring VL, and the potential Vcat is applied to the wiring CL. The potential Vano is preferably higher than the potential obtained by adding the threshold voltage Vthe of the light emitting element 14 and the threshold voltage Vth of the transistor 15 to the potential Vcat. By providing the potential difference between the wiring VL and the wiring CL, the value of the drain current of the transistor 15 is determined in accordance with the potential Vdata. The luminance of the light emitting element 14 is determined by supplying the drain current to the light emitting element 14.

また、トランジスタ15がnチャネル型である場合、期間t1では、配線MLの電位が、配線CLの電位に発光素子14の閾値電圧Vtheを加算した電位よりも低く、配線VLの電位が、配線MLの電位にトランジスタ15の閾値電圧Vthを加算した電位よりも高いことが望ましい。上記構成により、スイッチ17がオンであっても、トランジスタ15のドレイン電流を、発光素子14ではなく配線MLの方に優先的に流すことができる。   In the case where the transistor 15 is an n-channel transistor, in the period t1, the potential of the wiring ML is lower than the potential obtained by adding the threshold voltage Vthe of the light-emitting element 14 to the potential of the wiring CL, and the potential of the wiring VL is It is desirable that the potential be higher than the potential obtained by adding the threshold voltage Vth of the transistor 15 to this potential. With the above configuration, even when the switch 17 is on, the drain current of the transistor 15 can flow preferentially to the wiring ML instead of the light emitting element 14.

次いで、期間t2では、配線GLにローレベルの電位が与えられる。よって、トランジスタ20及びトランジスタ17tがオフとなる。トランジスタ20がオフになることで、トランジスタ15のゲートにおいて、電位Vdataが保持される。また、配線VLには電位Vanoが与えられ、配線CLには電位Vcatが与えられる。よって、発光素子14では、期間t1において定められた輝度に従って発光する。   Next, in the period t2, a low-level potential is applied to the wiring GL. Accordingly, the transistor 20 and the transistor 17t are turned off. When the transistor 20 is turned off, the potential Vdata is held at the gate of the transistor 15. Further, the potential Vano is applied to the wiring VL, and the potential Vcat is applied to the wiring CL. Therefore, the light emitting element 14 emits light according to the luminance determined in the period t1.

次いで、期間t3では、配線GLにハイレベルの電位が与えられる。よって、トランジスタ20及びトランジスタ17tがオンとなる。また、配線SLには、トランジスタ15のゲート電圧が閾値電圧Vthよりも大きくなるような電位が与えられる。また、配線CLには電位Vcatが与えられる。そして、配線MLの電位は、配線CLの電位に発光素子14の閾値電圧Vtheを加算した電位よりも低くなり、配線VLの電位は、配線MLの電位にトランジスタ15の閾値電圧Vthを加算した電位よりも高くなる。上記構成により、トランジスタ15のドレイン電流を、発光素子14ではなく配線MLの方に優先的に流すことができる。   Next, in a period t3, a high-level potential is applied to the wiring GL. Accordingly, the transistor 20 and the transistor 17t are turned on. In addition, the wiring SL is supplied with a potential such that the gate voltage of the transistor 15 is higher than the threshold voltage Vth. Further, the potential Vcat is applied to the wiring CL. The potential of the wiring ML is lower than the potential obtained by adding the threshold voltage Vthe of the light-emitting element 14 to the potential of the wiring CL, and the potential of the wiring VL is the potential obtained by adding the threshold voltage Vth of the transistor 15 to the potential of the wiring ML. Higher than. With the above configuration, the drain current of the transistor 15 can be preferentially passed through the wiring ML instead of the light emitting element 14.

そして、トランジスタ15のドレイン電流は、配線MLを介してモニター回路に供給される。モニター回路は、配線MLに流れたドレイン電流を用いて、当該ドレイン電流の値を情報として含む信号を生成する。そして、本発明の一態様にかかる発光装置では、上記信号を用いて、画素11に供給される画像信号Sigの電位Vdataの値を、補正することができる。   The drain current of the transistor 15 is supplied to the monitor circuit through the wiring ML. The monitor circuit generates a signal including the value of the drain current as information, using the drain current flowing through the wiring ML. In the light-emitting device according to one embodiment of the present invention, the value of the potential Vdata of the image signal Sig supplied to the pixel 11 can be corrected using the signal.

なお、図3に示す画素11を有する発光装置では、期間t2の動作の後に期間t3の動作を常に行う必要はない。例えば、画素11において、期間t1乃至期間t2の動作を複数回繰り返した後に、期間t3の動作を行うようにしても良い。また、一行の画素11において期間t3の動作を行った後、最小の階調値0に対応する画像信号を、当該動作を行った一行の画素11に書き込むことで、発光素子14を非発光の状態にした後、次の行の画素11において、期間t3の動作を行うようにしても良い。   Note that in the light-emitting device including the pixel 11 illustrated in FIG. 3, it is not always necessary to perform the operation in the period t3 after the operation in the period t2. For example, in the pixel 11, the operation in the period t3 may be performed after the operations in the periods t1 and t2 are repeated a plurality of times. In addition, after performing the operation in the period t3 in the pixels 11 in one row, an image signal corresponding to the minimum gradation value 0 is written in the pixels 11 in the one row in which the operation is performed, so that the light-emitting elements 14 are not emitting light. After the state, the operation in the period t3 may be performed in the pixels 11 in the next row.

〈画素部と、画素から取り出された電流の経路に電気的に接続された回路との接続関係について〉
次いで、図2に示す画素部24と、スイッチ19と、回路16の、接続構成の一例について、図5を用いて説明する。
<Connection between the pixel portion and a circuit electrically connected to a current path taken out from the pixel>
Next, an example of a connection configuration of the pixel portion 24, the switch 19, and the circuit 16 illustrated in FIG. 2 will be described with reference to FIG.

図5に示す画素部24には、複数の画素11と、GL1乃至配線GLyで示される複数の配線GLと、配線SL1乃至配線SLxで示される複数の配線SLと、配線ML1乃至配線MLxで示される複数の配線MLと、配線VL1乃至配線VLxで示される複数の配線VLとが設けられている。そして、複数の画素11は、配線GLの少なくとも一つと、配線SLの少なくとも一つと、配線MLの少なくとも一つと、配線VLの少なくとも一つとに、それぞれ電気的に接続されている。   5 includes a plurality of pixels 11, a plurality of wirings GL indicated by GL1 to wirings GLy, a plurality of wirings SL indicated by wirings SL1 to SLx, and wirings ML1 to MLx. A plurality of wirings ML and a plurality of wirings VL indicated by wirings VL1 to VLx are provided. The plurality of pixels 11 are electrically connected to at least one of the wirings GL, at least one of the wirings SL, at least one of the wirings ML, and at least one of the wirings VL, respectively.

なお、画素部24に設けられる配線の種類及びその数は、画素11の構成、数及び配置によって決めることができる。具体的に、図5に示す画素部24の場合、x列×y行の画素11がマトリクス状に配置されており、配線GL1乃至配線GLy、配線SL1乃至配線SLx、配線ML1乃至配線MLx、配線VL1乃至配線VLxが、画素部24内に配置されている場合を例示している。   Note that the type and number of wirings provided in the pixel portion 24 can be determined by the configuration, number, and arrangement of the pixels 11. Specifically, in the pixel portion 24 illustrated in FIG. 5, the pixels 11 in x columns × y rows are arranged in a matrix, and the wirings GL1 to GLy, the wirings SL1 to SLx, the wirings ML1 to MLML, and the wirings A case where the VL1 to the wiring VLx are arranged in the pixel portion 24 is illustrated.

そして、配線ML1乃至配線MLxを介して画素11から取り出されたドレイン電流は、配線TERを介してモニター回路(図示せず)に供給される。そして、回路16は、各配線MLに、スイッチ19を介して電気的に接続されている。   The drain current extracted from the pixel 11 through the wirings ML1 to MLx is supplied to a monitor circuit (not shown) through the wiring TER. The circuit 16 is electrically connected to each wiring ML via the switch 19.

回路21は、配線PREに入力される電位に従って、配線MLに所定の電位を供給する機能を有する。例えば、図3に示す画素11を図4に示すタイミングチャートに従って動作させる際に、期間t1において、回路21から配線MLに、配線CLの電位に発光素子14の閾値電圧Vtheを加算した電位よりも低い電位を供給させるようにしても良い。   The circuit 21 has a function of supplying a predetermined potential to the wiring ML in accordance with the potential input to the wiring PRE. For example, when the pixel 11 illustrated in FIG. 3 is operated according to the timing chart illustrated in FIG. 4, in a period t1, the potential from the circuit 21 to the wiring ML is higher than the potential obtained by adding the threshold voltage Vthe of the light-emitting element 14 to the potential of the wiring CL. A low potential may be supplied.

次いで、図6に、図5に示した画素部24と、スイッチ19と、回路16の接続構成の、より具体的な一例を示す。さらに、図6では、図2に示した駆動回路30の一部に相当するサンプリング回路35の構成例と、サンプリング回路35と画素部24との接続構成の一例を示す。   Next, FIG. 6 illustrates a more specific example of the connection configuration of the pixel portion 24, the switch 19, and the circuit 16 illustrated in FIG. Further, FIG. 6 illustrates a configuration example of the sampling circuit 35 corresponding to a part of the drive circuit 30 illustrated in FIG. 2 and an example of a connection configuration between the sampling circuit 35 and the pixel unit 24.

図6では、サンプリング回路35が複数のトランジスタ35tを有しており、複数のトランジスタ35tが3つごとに組を成している場合を例示している。一の組に属する3つのトランジスタ35tは、ゲートに配線SMPの電位が供給されており、当該電位に従ってそのスイッチングが制御されている。図6では、第1の組に属する3つのトランジスタ35tのゲートに、配線SMP1の電位が供給されており、第2の組に属する3つのトランジスタ35tのゲートに、配線SMP2の電位が供給されている場合を例示している。なお、第3以降の組に属するトランジスタ35tの構成は省略しているが、当該トランジスタ35tにも、それぞれ、他の組とは異なる配線SMPの電位が供給されている。   FIG. 6 illustrates a case where the sampling circuit 35 includes a plurality of transistors 35t, and the plurality of transistors 35t form a group every three. The three transistors 35t belonging to one set are supplied with the potential of the wiring SMP at their gates, and their switching is controlled in accordance with the potential. In FIG. 6, the potential of the wiring SMP1 is supplied to the gates of the three transistors 35t belonging to the first group, and the potential of the wiring SMP2 is supplied to the gates of the three transistors 35t belonging to the second group. The case is shown as an example. Note that the configuration of the transistor 35t belonging to the third and subsequent groups is omitted, but the potential of the wiring SMP different from that of the other groups is also supplied to the transistor 35t.

そして、一の組に属する3つのトランジスタ35tの一つは、赤に対応した画像信号SigRが入力される配線36Rと、配線SLとの間の導通状態を、ゲートに入力される配線SMPの電位に従って、制御する機能を有する。また、一の組に属する3つのトランジスタ35tの別の一つは、緑に対応した画像信号SigGが入力される配線36Gと、配線SLとの間の導通状態を、ゲートに入力される配線SMPの電位に従って、制御する機能を有する。また、一の組に属する3つのトランジスタ35tの別の一つは、青に対応した画像信号SigBが入力される配線36Bと、配線SLとの間の導通状態を、ゲートに入力される配線SMPの電位に従って、制御する機能を有する。   Then, one of the three transistors 35t belonging to one set has a conductive state between the wiring 36R to which the image signal SigR corresponding to red is input and the wiring SL, and the potential of the wiring SMP input to the gate. According to the control function. In addition, another one of the three transistors 35t belonging to one set has a connection state between the wiring SL to which the image signal SigG corresponding to green is input and the wiring SL, and the wiring SMP input to the gate. It has a function of controlling in accordance with the potential. In addition, another one of the three transistors 35t belonging to one group has a connection state between the wiring 36B to which the image signal SigB corresponding to blue and the wiring SL are connected, and a wiring SMP input to the gate. It has a function of controlling in accordance with the potential.

複数の配線SLには、複数の画素11がそれぞれ電気的に接続されている。そして、複数の画素11にそれぞれ電気的に接続されている複数の配線MLには、回路21が電気的に接続されている。図6では、回路21がトランジスタ21tを有する場合を例示している。トランジスタ21tのゲートには、配線PREに入力される電位が供給される。そして、トランジスタ21tは、配線33と、配線MLとの間の導通状態を、ゲートに入力される配線PREの電位に従って、制御する機能を有する。   A plurality of pixels 11 are electrically connected to the plurality of wirings SL, respectively. The circuit 21 is electrically connected to the plurality of wirings ML that are electrically connected to the plurality of pixels 11, respectively. FIG. 6 illustrates the case where the circuit 21 includes the transistor 21t. The potential input to the wiring PRE is supplied to the gate of the transistor 21t. The transistor 21t has a function of controlling the conduction state between the wiring 33 and the wiring ML according to the potential of the wiring PRE input to the gate.

また、配線MLには、スイッチ19を介して回路16が電気的に接続されている。そして、図6では、配線MSELの電位に従って配線MLと配線TERの間の導通状態を制御する機能を有する、トランジスタ34が設けられている。   The circuit 16 is electrically connected to the wiring ML via the switch 19. In FIG. 6, the transistor 34 having a function of controlling the conduction state between the wiring ML and the wiring TER in accordance with the potential of the wiring MSEL is provided.

〈画素から取り出された電流の経路に電気的に接続された回路と、スイッチの構成例〉
図7に、回路16とスイッチ19の具体的な構成例を示す。
<Configuration example of circuit and switch electrically connected to current path taken out from pixel>
FIG. 7 shows a specific configuration example of the circuit 16 and the switch 19.

図7に示す回路16は、nチャネル型のトランジスタ90乃至トランジスタ93を有し、トランジスタ90乃至トランジスタ93は、それぞれ、そのソース及びドレインの一方がゲートに電気的に接続されている。そして、トランジスタ90は、そのソース及びドレインの他方が、ハイレベルの電位VHが与えられる配線95に電気的に接続されており、ゲートが、トランジスタ91のソース及びドレインの他方に電気的に接続されている。トランジスタ91は、ゲートが、トランジスタ92のソース及びドレインの他方に電気的に接続されている。トランジスタ92は、ゲートが、トランジスタ93のソース及びドレインの他方に電気的に接続されている。トランジスタ93は、ゲートが、ローレベルの電位VSが与えられる配線96に電気的に接続されている。   The circuit 16 illustrated in FIG. 7 includes n-channel transistors 90 to 93, and one of the source and the drain of each of the transistors 90 to 93 is electrically connected to the gate. The other of the source and the drain of the transistor 90 is electrically connected to the wiring 95 to which the high-level potential VH is applied, and the gate is electrically connected to the other of the source and the drain of the transistor 91. ing. The gate of the transistor 91 is electrically connected to the other of the source and the drain of the transistor 92. The gate of the transistor 92 is electrically connected to the other of the source and the drain of the transistor 93. The gate of the transistor 93 is electrically connected to a wiring 96 to which a low level potential VS is applied.

また、図7では、スイッチ19がトランジスタ94を有する場合を例示している。トランジスタ94は、ゲートに供給される配線PROの電位に従って、トランジスタ91のゲートと、配線MLとの間の導通状態を制御する機能を有する。具体的に、画素において階調の表示を行う期間では、トランジスタ91をオンの状態にする。また、画素から配線MLを介してトランジスタ15のドレイン電流を取り出す期間では、トランジスタ91をオフの状態にする。   FIG. 7 illustrates the case where the switch 19 includes the transistor 94. The transistor 94 has a function of controlling a conduction state between the gate of the transistor 91 and the wiring ML in accordance with the potential of the wiring PRO supplied to the gate. Specifically, the transistor 91 is turned on in a period in which gradation display is performed in the pixel. Further, the transistor 91 is turned off in a period in which the drain current of the transistor 15 is extracted from the pixel through the wiring ML.

回路16が上記構成を有することで、トランジスタ94がオンの状態にあるときに、配線MLに流れる放電のエネルギーが、回路16の配線95または配線96に流れる。よって、放電のエネルギーが画素11に流れ込むのを防ぎ、画素11内におけるESDの発生を防ぐことができる。   With the circuit 16 having the above structure, when the transistor 94 is in an on state, the energy of discharge flowing through the wiring ML flows through the wiring 95 or the wiring 96 of the circuit 16. Therefore, it is possible to prevent discharge energy from flowing into the pixel 11 and to prevent occurrence of ESD in the pixel 11.

〈画素の構成例2〉
次いで、画素11の具体的な構成例について説明する。
<Example 2 of pixel configuration>
Next, a specific configuration example of the pixel 11 will be described.

図8に、画素11の回路図の一例を示す。画素11は、トランジスタ15と、スイッチ17として機能するトランジスタ17tと、容量素子18と、発光素子14と、トランジスタ40乃至トランジスタ43とを有する。   FIG. 8 shows an example of a circuit diagram of the pixel 11. The pixel 11 includes a transistor 15, a transistor 17 t functioning as a switch 17, a capacitor 18, a light emitting element 14, and transistors 40 to 43.

発光素子14の画素電極は、画素11に入力される画像信号Sigに従ってその電位が制御される。また、発光素子14の輝度は、画素電極と共通電極の間の電位差によって定まる。例えば、OLEDを発光素子14として用いる場合、アノードとカソードのいずれか一方が画素電極として機能し、他方が共通電極として機能する。図8では、発光素子14のアノードを画素電極として用い、発光素子14のカソードを共通電極として用いた画素11の構成を例示している。   The potential of the pixel electrode of the light emitting element 14 is controlled according to the image signal Sig input to the pixel 11. Further, the luminance of the light emitting element 14 is determined by a potential difference between the pixel electrode and the common electrode. For example, when an OLED is used as the light emitting element 14, one of the anode and the cathode functions as a pixel electrode, and the other functions as a common electrode. FIG. 8 illustrates the configuration of the pixel 11 using the anode of the light emitting element 14 as a pixel electrode and the cathode of the light emitting element 14 as a common electrode.

トランジスタ43は、配線44と、トランジスタ15のゲートとの間の導通状態を制御する機能を有する。トランジスタ41は、容量素子18の一対の電極のうちの一方と、トランジスタ15のゲートとの間の導通状態を制御する機能を有する。トランジスタ40は、配線SLと、容量素子18の一対の電極のうちの一方との間の導通状態を制御する機能を有する。容量素子18の一対の電極のうちの他方は、トランジスタ15のソース及びドレインの一方に電気的に接続される。トランジスタ42は、トランジスタ15のソース及びドレインの一方と、発光素子14の画素電極との間の導通状態を制御する機能を有する。トランジスタ17tは、トランジスタ15のソース及びドレインの一方と、配線MLとの間の導通状態を制御する機能を有する。トランジスタ15のソース及びドレインの他方は配線VLに電気的に接続されている。   The transistor 43 has a function of controlling a conduction state between the wiring 44 and the gate of the transistor 15. The transistor 41 has a function of controlling a conduction state between one of the pair of electrodes of the capacitor 18 and the gate of the transistor 15. The transistor 40 has a function of controlling a conduction state between the wiring SL and one of the pair of electrodes of the capacitor 18. The other of the pair of electrodes of the capacitor 18 is electrically connected to one of the source and the drain of the transistor 15. The transistor 42 has a function of controlling a conduction state between one of the source and the drain of the transistor 15 and the pixel electrode of the light-emitting element 14. The transistor 17t has a function of controlling electrical continuity between one of the source and the drain of the transistor 15 and the wiring ML. The other of the source and the drain of the transistor 15 is electrically connected to the wiring VL.

また、トランジスタ40及びトランジスタ43のスイッチングは、トランジスタ40及びトランジスタ43のゲートに電気的に接続された配線GLAの電位に従って制御される。トランジスタ41及びトランジスタ42のスイッチングは、トランジスタ41及びトランジスタ42のゲートに電気的に接続された配線GLBの電位に従って制御される。トランジスタ17tのスイッチングは、トランジスタ17tのゲートに電気的に接続された配線GLCの電位に従って制御される。   Further, switching of the transistor 40 and the transistor 43 is controlled in accordance with the potential of the wiring GLA electrically connected to the gates of the transistor 40 and the transistor 43. Switching of the transistors 41 and 42 is controlled in accordance with the potential of the wiring GLB electrically connected to the gates of the transistors 41 and 42. Switching of the transistor 17t is controlled in accordance with the potential of the wiring GLC electrically connected to the gate of the transistor 17t.

画素11が有するトランジスタには、酸化物半導体や、非晶質、微結晶、多結晶、又は単結晶の、シリコン、又はゲルマニウムなどの半導体を用いることができる。トランジスタ40、トランジスタ41及びトランジスタ43が酸化物半導体をチャネル形成領域に含むことで、トランジスタ40、トランジスタ41及びトランジスタ43のオフ電流を極めて小さくすることができる。そして、上記構成を有するトランジスタ40、トランジスタ41及びトランジスタ43を画素11に用いることで、通常のシリコンやゲルマニウムなどの半導体で形成されたトランジスタをトランジスタ40、トランジスタ41及びトランジスタ43に用いる場合に比べて、トランジスタ15のゲートに蓄積された電荷のリークを防ぐことができる。   As the transistor included in the pixel 11, an oxide semiconductor, an amorphous semiconductor, a microcrystalline semiconductor, a polycrystalline semiconductor, or a single crystal semiconductor such as silicon or germanium can be used. When the transistor 40, the transistor 41, and the transistor 43 include an oxide semiconductor in a channel formation region, off-state current of the transistor 40, the transistor 41, and the transistor 43 can be extremely small. Then, by using the transistor 40, the transistor 41, and the transistor 43 having the above-described structure for the pixel 11, compared with a case where a transistor formed of a semiconductor such as normal silicon or germanium is used for the transistor 40, the transistor 41, and the transistor 43. Thus, leakage of charge accumulated in the gate of the transistor 15 can be prevented.

よって、静止画のように、連続する幾つかのフレーム期間に渡って、画素部に同じ画像情報を有する画像信号Sigが書き込まれる場合などは、駆動周波数を低くする、言い換えると一定期間内における画素部への画像信号Sigの書き込み回数を少なくしても、画像の表示を維持することができる。例えば、高純度化された酸化物半導体をトランジスタ40、トランジスタ41及びトランジスタ43の半導体膜に用いることで、画像信号Sigの書き込みの間隔を10秒以上、好ましくは30秒以上、さらに好ましくは1分以上にすることができる。そして、画像信号Sigが書き込まれる間隔を長くすればするほど、消費電力をより低減することができる。   Therefore, when an image signal Sig having the same image information is written in the pixel portion over several consecutive frame periods like a still image, the drive frequency is lowered, in other words, pixels within a certain period. Even if the number of times of writing the image signal Sig to the part is reduced, the display of the image can be maintained. For example, by using a highly purified oxide semiconductor for the semiconductor films of the transistor 40, the transistor 41, and the transistor 43, the writing interval of the image signal Sig is 10 seconds or longer, preferably 30 seconds or longer, more preferably 1 minute. This can be done. The longer the interval at which the image signal Sig is written, the more the power consumption can be reduced.

また、画像信号Sigの電位をより長い期間に渡って保持することができるため、トランジスタ15のゲートの電位を保持するための容量素子18を画素11に設けなくとも、表示される画質が低下するのを防ぐことができる。よって、容量素子18を設けないことによって、或いは、容量素子18のサイズを小さくすることによって、画素11の開口率を高めることができるため、発光素子14の長寿命化を実現し、延いては、発光装置の信頼性を高めることができる。   In addition, since the potential of the image signal Sig can be held for a longer period, even if the capacitor 11 for holding the potential of the gate of the transistor 15 is not provided in the pixel 11, the displayed image quality is lowered. Can be prevented. Therefore, by not providing the capacitor element 18 or by reducing the size of the capacitor element 18, the aperture ratio of the pixel 11 can be increased, so that the life of the light-emitting element 14 can be extended and extended. The reliability of the light emitting device can be improved.

なお、図8において、画素11は、必要に応じて、トランジスタ、ダイオード、抵抗素子、容量素子、インダクタなどのその他の回路素子を、さらに有していても良い。   In FIG. 8, the pixel 11 may further include other circuit elements such as a transistor, a diode, a resistance element, a capacitor element, and an inductor as necessary.

また、図8において、各トランジスタは、ゲートを半導体膜の片側において少なくとも有していれば良いが、半導体膜を間に挟んで存在する一対のゲートを有していても良い。一対のゲートの一方をバックゲートとすると、通常のゲート及びバックゲートに同じ高さの電位が与えられていても良いし、バックゲートにのみ接地電位などの固定の電位が与えられていても良い。バックゲートに与える電位の高さを制御することで、トランジスタの閾値電圧を制御することができる。また、バックゲートを設けることで、チャネル形成領域が増え、ドレイン電流の増加を実現することができる。また、バックゲートを設けることで、半導体膜に空乏層ができやすくなるため、S値の改善を図ることができる。   In FIG. 8, each transistor only needs to have at least one gate on one side of the semiconductor film, but may have a pair of gates with the semiconductor film interposed therebetween. When one of the pair of gates is a back gate, a normal gate and a back gate may be given the same potential, or only a fixed potential such as a ground potential may be given to the back gate. . By controlling the potential applied to the back gate, the threshold voltage of the transistor can be controlled. Further, by providing the back gate, the channel formation region is increased, and an increase in drain current can be realized. Further, by providing the back gate, a depletion layer can be easily formed in the semiconductor film, so that the S value can be improved.

また、図8では、トランジスタが全てnチャネル型である場合を例示している。画素11内のトランジスタが全て同じチャネル型である場合、トランジスタの作製工程において、半導体膜に一導電性を付与する不純物元素の添加などの工程を、一部省略することができる。ただし、本発明の一態様に係る発光装置では、必ずしも画素11内のトランジスタが全てnチャネル型である必要はない。発光素子14のカソードが配線CLに電気的に接続されている場合、少なくともトランジスタ15はnチャネル型であることが望ましく、発光素子14のアノードが配線CLに電気的に接続されている場合、少なくともトランジスタ15はpチャネル型であることが望ましい。   FIG. 8 illustrates the case where all transistors are n-channel type. In the case where all the transistors in the pixel 11 are the same channel type, some steps such as addition of an impurity element imparting one conductivity to the semiconductor film can be omitted in the transistor manufacturing process. Note that in the light-emitting device of one embodiment of the present invention, the transistors in the pixel 11 are not necessarily n-channel transistors. When the cathode of the light emitting element 14 is electrically connected to the wiring CL, at least the transistor 15 is preferably an n-channel type, and when the anode of the light emitting element 14 is electrically connected to the wiring CL, at least The transistor 15 is preferably a p-channel type.

また、図8では、画素11内のトランジスタが、単数のゲートを有することで、単数のチャネル形成領域を有するシングルゲート構造である場合を例示しているが、本発明の一態様はこの構成に限定されない。画素11内のトランジスタのいずれかまたは全てが、電気的に接続された複数のゲートを有することで、複数のチャネル形成領域を有する、マルチゲート構造であっても良い。   FIG. 8 illustrates the case where the transistor in the pixel 11 has a single gate structure with a single channel formation region by including a single gate; however, one embodiment of the present invention has this structure. It is not limited. Any or all of the transistors in the pixel 11 may have a multi-gate structure having a plurality of channel formation regions by having a plurality of electrically connected gates.

次いで、図8に示した画素11の動作の一例について説明する。図9に、図8に示す画素11に電気的に接続される配線GLA、配線GLB、配線GLCの電位と、配線SLに供給される画像信号Sigの電位のタイミングチャートを例示する。なお、図9に示すタイミングチャートは、図8に示す画素11に含まれるトランジスタが全てnチャネル型である場合を例示するものである。   Next, an example of the operation of the pixel 11 illustrated in FIG. 8 will be described. FIG. 9 illustrates a timing chart of the potentials of the wiring GLA, the wiring GLB, and the wiring GLC electrically connected to the pixel 11 illustrated in FIG. 8 and the potential of the image signal Sig supplied to the wiring SL. Note that the timing chart illustrated in FIG. 9 illustrates the case where all the transistors included in the pixel 11 illustrated in FIG. 8 are n-channel transistors.

まず、期間t1では、配線GLAにローレベルの電位が与えられ、配線GLBにハイレベルの電位が与えられ、配線GLCにハイレベルの電位が与えられる。よって、トランジスタ41、トランジスタ42、トランジスタ17tがオンとなり、トランジスタ40、トランジスタ43はオフとなる。トランジスタ42およびトランジスタ17tがオンになることで、トランジスタ15のソース及びドレインの一方および容量素子18の一対の電極のうちの他方(ノードAとして図示する)に、配線MLの電位V0が与えられる。   First, in the period t1, a low-level potential is applied to the wiring GLA, a high-level potential is applied to the wiring GLB, and a high-level potential is applied to the wiring GLC. Accordingly, the transistor 41, the transistor 42, and the transistor 17t are turned on, and the transistor 40 and the transistor 43 are turned off. When the transistor 42 and the transistor 17t are turned on, the potential V0 of the wiring ML is supplied to one of the source and the drain of the transistor 15 and the other of the pair of electrodes of the capacitor 18 (illustrated as a node A).

また、配線VLには電位Vanoが与えられ、配線CLには電位Vcatが与えられる。電位Vanoは、電位V0に発光素子14の閾値電圧Vtheを加算した電位よりも高くすることが望ましい。また、電位V0は、電位Vcatに発光素子14の閾値電圧Vtheを加算した電位よりも、低いことが望ましい。電位V0を上記値に設定することで、期間t1において発光素子14に電流が流れるのを防ぐことができる。   Further, the potential Vano is applied to the wiring VL, and the potential Vcat is applied to the wiring CL. The potential Vano is preferably higher than the potential obtained by adding the threshold voltage Vthe of the light emitting element 14 to the potential V0. Further, the potential V0 is desirably lower than a potential obtained by adding the threshold voltage Vthe of the light emitting element 14 to the potential Vcat. By setting the potential V0 to the above value, current can be prevented from flowing through the light-emitting element 14 in the period t1.

次いで、配線GLBにローレベルの電位が与えられることで、トランジスタ41及びトランジスタ42がオフになり、ノードAは電位V0に保持される。   Next, when a low-level potential is applied to the wiring GLB, the transistor 41 and the transistor 42 are turned off, and the node A is held at the potential V0.

次いで、期間t2では、配線GLAにハイレベルの電位が与えられ、配線GLBにローレベルの電位が与えられ、配線GLCにローレベルの電位が与えられる。よって、トランジスタ40およびトランジスタ43がオンとなり、トランジスタ41、トランジスタ42及びトランジスタ17tがオフとなる。   Next, in the period t2, a high-level potential is applied to the wiring GLA, a low-level potential is applied to the wiring GLB, and a low-level potential is applied to the wiring GLC. Accordingly, the transistor 40 and the transistor 43 are turned on, and the transistor 41, the transistor 42, and the transistor 17t are turned off.

なお、期間t1から期間t2に移行する際、配線GLAに与える電位をローレベルからハイレベルに切り替えた後に、配線GLCに与える電位をハイレベルからローレベルに切り替えることが望ましい。このような動作を行うことによって、配線GLAに与えられる電位の切り替えによる、ノードAの電位の変動を防ぐことができる。   Note that when shifting from the period t1 to the period t2, it is preferable to switch the potential applied to the wiring GLC from the high level to the low level after switching the potential applied to the wiring GLA from the low level to the high level. By performing such an operation, fluctuation of the potential of the node A due to switching of the potential applied to the wiring GLA can be prevented.

また、配線VLには電位Vanoが与えられ、配線CLには電位Vcatが与えられる。そして、配線SLには画像信号Sigの電位Vdataが与えられ、配線GLBには電位V1が与えられる。電位V1は、電位Vcatにトランジスタ15の閾値電圧Vthを加算した電位よりも高く、電位Vanoにトランジスタ15の閾値電圧Vthを加算した電位より低いことが望ましい。   Further, the potential Vano is applied to the wiring VL, and the potential Vcat is applied to the wiring CL. Then, the potential Vdata of the image signal Sig is applied to the wiring SL, and the potential V1 is applied to the wiring GLB. The potential V1 is preferably higher than the potential obtained by adding the threshold voltage Vth of the transistor 15 to the potential Vcat and lower than the potential obtained by adding the threshold voltage Vth of the transistor 15 to the potential Vano.

なお、図8に示す画素構成では、電位V1を、発光素子14の閾値電圧Vtheを電位Vcatに加算した値より高くしても、トランジスタ42がオフである限り、発光素子14は発光しない。そのため、電位V0として設定できる値の幅を広げることが可能となり、V1−V0として取りうる値の幅も広げることが可能となる。したがって、V1−V0の値の設定の自由度が上がるため、トランジスタ15の閾値電圧の取得に要する時間を短縮した場合、または閾値電圧の取得期間に制限がある場合においても、正確にトランジスタ15の閾値電圧の取得を行うことができる。   In the pixel configuration illustrated in FIG. 8, even if the potential V1 is higher than the value obtained by adding the threshold voltage Vthe of the light emitting element 14 to the potential Vcat, the light emitting element 14 does not emit light as long as the transistor 42 is off. Therefore, the range of values that can be set as the potential V0 can be widened, and the range of values that can be taken as V1-V0 can also be widened. Accordingly, since the degree of freedom in setting the value of V1-V0 is increased, even when the time required for acquiring the threshold voltage of the transistor 15 is shortened or when the acquisition period of the threshold voltage is limited, the transistor 15 can be accurately set. The threshold voltage can be acquired.

上記動作により、トランジスタ15のゲート(ノードBとして図示する)に、ノードAの電位に閾値電圧を加算した電位よりも、高い電位V1が入力され、トランジスタ15がオンとなる。よって、トランジスタ15を介して容量素子18の電荷が放出され、電位V0だったノードAの電位が上昇を始める。そして、最終的にはノードAの電位がV1−Vthに収束し、トランジスタ15のゲート電圧が閾値電圧Vthに収束すると、トランジスタ15がオフになる。   Through the above operation, a potential V1 higher than the potential obtained by adding the threshold voltage to the potential of the node A is input to the gate of the transistor 15 (illustrated as the node B), and the transistor 15 is turned on. Therefore, the charge of the capacitor 18 is released through the transistor 15, and the potential of the node A that has been the potential V0 starts to increase. Finally, when the potential of the node A converges to V1-Vth and the gate voltage of the transistor 15 converges to the threshold voltage Vth, the transistor 15 is turned off.

また、容量素子18の一対の電極のうちの一方(ノードCとして図示する)には、配線SLに与えられた画像信号Sigの電位Vdataが、トランジスタ40を介して与えられる。   One of the pair of electrodes of the capacitor 18 (illustrated as a node C) is supplied with the potential Vdata of the image signal Sig supplied to the wiring SL through the transistor 40.

次いで、期間t3では、配線GLAにローレベルの電位が与えられ、配線GLBにハイレベルの電位が与えられ、配線GLCにローレベルの電位が与えられる。よって、トランジスタ41及びトランジスタ42がオンとなり、トランジスタ40、トランジスタ43及びトランジスタ17tがオフとなる。   Next, in a period t3, a low-level potential is applied to the wiring GLA, a high-level potential is applied to the wiring GLB, and a low-level potential is applied to the wiring GLC. Accordingly, the transistor 41 and the transistor 42 are turned on, and the transistor 40, the transistor 43, and the transistor 17t are turned off.

なお、期間t2から期間t3に移行する際、配線GLAに与える電位がハイレベルからローレベルに切り替えられてから、配線GLBに与える電位をローレベルからハイレベルに切り替えることが望ましい。上記構成により、配線GLAに与える電位の切り替えによるノードAにおける電位の変動を防ぐことができる。   Note that when shifting from the period t2 to the period t3, the potential applied to the wiring GLB is preferably switched from the low level to the high level after the potential applied to the wiring GLA is switched from the high level to the low level. With the above structure, potential fluctuation at the node A due to switching of the potential applied to the wiring GLA can be prevented.

また、配線VLには電位Vanoが与えられ、配線CLには電位Vcatが与えられる。   Further, the potential Vano is applied to the wiring VL, and the potential Vcat is applied to the wiring CL.

上記動作により、ノードBに電位Vdataが与えられるため、トランジスタ15のゲート電圧がVdata−V1+Vthとなる。よって、トランジスタ15のゲート電圧を、閾値電圧Vthが加味された値に設定することができる。上記構成により、トランジスタ15の閾値電圧Vthのばらつきを抑制することができる。よって、発光素子14に供給する電流値のばらつきを抑えることができ、発光装置の輝度ムラを低減することができる。   Through the above operation, the potential Vdata is applied to the node B, so that the gate voltage of the transistor 15 becomes Vdata−V1 + Vth. Therefore, the gate voltage of the transistor 15 can be set to a value in consideration of the threshold voltage Vth. With the above structure, variation in the threshold voltage Vth of the transistor 15 can be suppressed. Accordingly, variation in the current value supplied to the light emitting element 14 can be suppressed, and uneven luminance of the light emitting device can be reduced.

なお、配線GLBに与える電位の変動を大きくしておくことで、トランジスタ42の閾値電圧のばらつきが発光素子14に供給する電流値に影響を及ぼすことを防ぐことができる。つまり、配線GLBに与えるハイレベルの電位をトランジスタ42の閾値電圧よりも十分大きく、また、配線GLBに与えるローレベルの電位をトランジスタ42の閾値電圧よりも十分小さくしてやることで、トランジスタ42のオンとオフの切り替えを確実に行い、トランジスタ42の閾値電圧のばらつきが発光素子14の電流値に影響を及ぼすことを防ぐことができる。   Note that by increasing the variation in potential applied to the wiring GLB, variation in threshold voltage of the transistor 42 can be prevented from affecting the current value supplied to the light-emitting element 14. That is, the high level potential applied to the wiring GLB is sufficiently larger than the threshold voltage of the transistor 42, and the low level potential applied to the wiring GLB is sufficiently smaller than the threshold voltage of the transistor 42. Switching off can be performed reliably, and the variation in threshold voltage of the transistor 42 can be prevented from affecting the current value of the light emitting element 14.

次いで、期間t4では、配線GLAにローレベルの電位が与えられ、配線GLBにローレベルの電位が与えられ、配線GLCにハイレベルの電位が与えられる。よって、トランジスタ17tがオンとなり、トランジスタ40乃至トランジスタ43がオフとなる。   Next, in a period t4, a low-level potential is applied to the wiring GLA, a low-level potential is applied to the wiring GLB, and a high-level potential is applied to the wiring GLC. Accordingly, the transistor 17t is turned on, and the transistors 40 to 43 are turned off.

また、配線VLには電位Vanoが与えられ、配線MLは、モニター回路に電気的に接続される。   Further, the potential Vano is applied to the wiring VL, and the wiring ML is electrically connected to the monitor circuit.

上記動作により、トランジスタ15のドレイン電流Idが、発光素子14ではなく、トランジスタ17tを介して配線MLに流れる。モニター回路は、配線MLに流れたドレイン電流Idを用いて、当該ドレイン電流Idの値を情報として含む信号を生成する。そして、本発明の一態様にかかる発光装置では、上記信号を用いて、画素11に供給される画像信号Vsigの電位Vdataの値を、補正することができる。   With the above operation, the drain current Id of the transistor 15 flows to the wiring ML not through the light emitting element 14 but through the transistor 17t. The monitor circuit generates a signal including the value of the drain current Id as information, using the drain current Id flowing through the wiring ML. In the light-emitting device according to one embodiment of the present invention, the value of the potential Vdata of the image signal Vsig supplied to the pixel 11 can be corrected using the signal.

なお、図8に示す画素11を有する発光装置では、期間t3の動作の後に期間t4の動作を常に行う必要はない。例えば、発光装置において、期間t1乃至期間t3の動作を複数回繰り返した後に、期間t4の動作を行うようにしても良い。また、一行の画素11において期間t4の動作を行った後、最小の階調値0に対応する画像信号を、当該動作を行った一行の画素11に書き込むことで、発光素子14を非発光の状態にした後、次の行の画素11において、期間t4の動作を行うようにしても良い。   Note that in the light-emitting device including the pixel 11 illustrated in FIG. 8, it is not always necessary to perform the operation in the period t4 after the operation in the period t3. For example, in the light-emitting device, the operation in the period t4 may be performed after the operations in the periods t1 to t3 are repeated a plurality of times. In addition, after performing the operation in the period t4 in the pixels 11 in one row, an image signal corresponding to the minimum gradation value 0 is written in the pixels 11 in the row in which the operation is performed, so that the light-emitting elements 14 do not emit light. After the state, the operation in the period t4 may be performed in the pixels 11 in the next row.

図8に示した画素11を有する発光装置では、トランジスタ15のソース及びドレインの他方と、トランジスタ15のゲートとが電気的に分離しているので、それぞれの電位を個別に制御することができる。よって、期間t2において、トランジスタ15のソース及びドレインの他方の電位を、トランジスタ15のゲートの電位に、閾値電圧Vthを加算した電位よりも高い値に設定することができる。そのため、トランジスタ15がノーマリオンである場合に、すなわち閾値電圧Vthがマイナスの値を有している場合に、トランジスタ15において、ソース及びドレインの他方の電位がゲートの電位V1よりも高くなるまで、容量素子18に電荷を蓄積することができる。よって、本発明の一態様に係る発光装置では、トランジスタ15がノーマリオンであっても、期間t2において閾値電圧を取得することができ、期間t3において、閾値電圧Vthを加味した値になるよう、トランジスタ15のゲート電圧を設定することができる。   In the light-emitting device having the pixel 11 shown in FIG. 8, since the other of the source and the drain of the transistor 15 and the gate of the transistor 15 are electrically separated, each potential can be controlled individually. Therefore, in the period t2, the other potential of the source and the drain of the transistor 15 can be set higher than a potential obtained by adding the threshold voltage Vth to the gate potential of the transistor 15. Therefore, when the transistor 15 is normally on, that is, when the threshold voltage Vth has a negative value, in the transistor 15, until the other potential of the source and the drain becomes higher than the gate potential V1. Charges can be stored in the capacitor element 18. Therefore, in the light-emitting device of one embodiment of the present invention, the threshold voltage can be acquired in the period t2 even when the transistor 15 is normally on, and the value including the threshold voltage Vth can be obtained in the period t3. The gate voltage of the transistor 15 can be set.

したがって、図8に示す画素11では、例えばトランジスタ15の半導体膜に酸化物半導体を用いた場合などに、トランジスタ15がノーマリオンとなっても、表示ムラを低減でき、高い画質の表示を行うことができる。   Therefore, in the pixel 11 illustrated in FIG. 8, for example, when an oxide semiconductor is used for the semiconductor film of the transistor 15, even when the transistor 15 is normally on, display unevenness can be reduced and display with high image quality can be performed. Can do.

なお、上述したような、図8に示す画素11の動作例では、画素11内における閾値電圧の補正(以下、内部補正と呼ぶ)と、画像処理回路13における画像信号の補正(以下、外部補正と呼ぶ)の両方を行っている。内部補正を行わずに、外部補正を行う場合でも、画素11間に存在するトランジスタ15の閾値電圧のばらつきのみならず、移動度など、閾値電圧以外のトランジスタ15の電気的特性のばらつきをも、補正することができる。ただし、外部補正に加えて内部補正も行う場合、閾値電圧のマイナスシフト或いはプラスシフトの補正は、内部補正によって行われる。よって、外部補正では、移動度などの、トランジスタ15における閾値電圧以外の電気的特性のばらつきを補正すればよい。したがって、外部補正に加えて内部補正も行う場合、外部補正だけを行う場合にくらべて、補正後における画像信号の電位の振幅を、小さく抑えることができる。よって、画像信号の電位の振幅が大きすぎるために、階調値間における画像信号の電位差が大きくなり、画像内の輝度の変化をなめらかなグラデーションで表現することが難しくなる、という事態が生じるのを防ぐことができ、画質が低下するのを防ぐことができる。   In the operation example of the pixel 11 shown in FIG. 8 as described above, threshold voltage correction (hereinafter referred to as internal correction) in the pixel 11 and image signal correction (hereinafter referred to as external correction) in the image processing circuit 13 are performed. Do both). Even when external correction is performed without performing internal correction, not only variation in the threshold voltage of the transistor 15 existing between the pixels 11 but also variation in electrical characteristics of the transistor 15 other than the threshold voltage, such as mobility, It can be corrected. However, in the case where internal correction is performed in addition to external correction, correction of the threshold voltage minus shift or plus shift is performed by internal correction. Therefore, in the external correction, variation in electrical characteristics other than the threshold voltage in the transistor 15 such as mobility may be corrected. Therefore, when the internal correction is performed in addition to the external correction, the amplitude of the potential of the image signal after the correction can be suppressed smaller than when only the external correction is performed. Therefore, since the amplitude of the potential of the image signal is too large, the potential difference of the image signal between the gradation values becomes large, and it becomes difficult to express a change in luminance in the image with a smooth gradation. Can be prevented, and deterioration of image quality can be prevented.

〈画素の構成例3〉
次いで、画素11の、図8とは異なる具体的な構成例について説明する。
<Pixel Configuration Example 3>
Next, a specific configuration example of the pixel 11 different from that in FIG. 8 will be described.

図10に、画素11の回路図の一例を示す。画素11は、トランジスタ15と、スイッチ17として機能するトランジスタ17tと、容量素子18と、発光素子14と、トランジスタ50乃至トランジスタ53と、容量素子55と、を有する。   FIG. 10 shows an example of a circuit diagram of the pixel 11. The pixel 11 includes a transistor 15, a transistor 17 t that functions as the switch 17, a capacitor 18, a light-emitting element 14, transistors 50 to 53, and a capacitor 55.

発光素子14の画素電極は、画素11に入力される画像信号Sigに従ってその電位が制御される。また、発光素子14の輝度は、画素電極と共通電極の間の電位差によって定まる。例えば、OLEDを発光素子14として用いる場合、アノードとカソードのいずれか一方が画素電極として機能し、他方が共通電極として機能する。図10では、発光素子14のアノードを画素電極として用い、発光素子14のカソードを共通電極として用いた画素11の構成を例示している。   The potential of the pixel electrode of the light emitting element 14 is controlled according to the image signal Sig input to the pixel 11. Further, the luminance of the light emitting element 14 is determined by a potential difference between the pixel electrode and the common electrode. For example, when an OLED is used as the light emitting element 14, one of the anode and the cathode functions as a pixel electrode, and the other functions as a common electrode. FIG. 10 illustrates the configuration of the pixel 11 using the anode of the light emitting element 14 as a pixel electrode and the cathode of the light emitting element 14 as a common electrode.

トランジスタ50は、配線SLと、容量素子18の一対の電極のうちの一方との間の導通状態を制御する機能を有する。容量素子18の一対の電極のうちの他方は、トランジスタ15のゲートに電気的に接続されている。トランジスタ53は、配線54と、トランジスタ15のゲートとの間の導通状態を制御する機能を有する。トランジスタ51は、容量素子18の一対の電極のうちの一方と、トランジスタ15のソース及びドレインの一方との間の導通状態を制御する機能を有する。トランジスタ52は、トランジスタ15のソース及びドレインの一方と、発光素子14のアノードとの間の導通状態を制御する機能を有する。トランジスタ17tは、トランジスタ15のソース及びドレインの一方と、配線MLとの間の導通状態を制御する機能を有する。さらに、図10では、トランジスタ15のソース及びドレインの他方は配線VLに電気的に接続されている。容量素子55が有する一対の電極は、一方が、容量素子18の一対の電極のうちの一方に電気的に接続され、他方が、トランジスタ15のソース及びドレインの一方に電気的に接続されている。   The transistor 50 has a function of controlling electrical continuity between the wiring SL and one of the pair of electrodes of the capacitor 18. The other of the pair of electrodes of the capacitor 18 is electrically connected to the gate of the transistor 15. The transistor 53 has a function of controlling a conduction state between the wiring 54 and the gate of the transistor 15. The transistor 51 has a function of controlling a conduction state between one of the pair of electrodes of the capacitor 18 and one of the source and the drain of the transistor 15. The transistor 52 has a function of controlling a conduction state between one of the source and the drain of the transistor 15 and the anode of the light-emitting element 14. The transistor 17t has a function of controlling electrical continuity between one of the source and the drain of the transistor 15 and the wiring ML. Further, in FIG. 10, the other of the source and the drain of the transistor 15 is electrically connected to the wiring VL. One of the pair of electrodes included in the capacitor 55 is electrically connected to one of the pair of electrodes of the capacitor 18, and the other is electrically connected to one of the source and the drain of the transistor 15. .

また、トランジスタ50のスイッチングは、トランジスタ50のゲートに電気的に接続された配線GLCの電位に従って制御される。トランジスタ51及びトランジスタ53のスイッチングは、トランジスタ51及びトランジスタ53のゲートに電気的に接続された配線GLBの電位に従って制御される。トランジスタ52のスイッチングは、トランジスタ52のゲートに電気的に接続された配線GLDの電位に従って制御される。トランジスタ17tのスイッチングは、トランジスタ17tのゲートに電気的に接続された配線GLAの電位に従って制御される。   Further, the switching of the transistor 50 is controlled in accordance with the potential of the wiring GLC electrically connected to the gate of the transistor 50. Switching of the transistors 51 and 53 is controlled in accordance with the potential of the wiring GLB electrically connected to the gates of the transistors 51 and 53. Switching of the transistor 52 is controlled in accordance with the potential of the wiring GLD electrically connected to the gate of the transistor 52. Switching of the transistor 17t is controlled according to the potential of the wiring GLA electrically connected to the gate of the transistor 17t.

画素11が有するトランジスタには、酸化物半導体や、非晶質、微結晶、多結晶、又は単結晶の、シリコン、又はゲルマニウムなどの半導体を用いることができる。トランジスタ53が酸化物半導体をチャネル形成領域に含むことで、トランジスタ53のオフ電流を極めて小さくすることができる。そして、上記構成を有するトランジスタ53を画素11に用いることで、通常のシリコンやゲルマニウムなどの半導体で形成されたトランジスタをトランジスタ53に用いる場合に比べて、トランジスタ15のゲートに蓄積された電荷のリークを防ぐことができる。   As the transistor included in the pixel 11, an oxide semiconductor, an amorphous semiconductor, a microcrystalline semiconductor, a polycrystalline semiconductor, or a single crystal semiconductor such as silicon or germanium can be used. When the transistor 53 includes an oxide semiconductor in a channel formation region, the off-state current of the transistor 53 can be extremely small. By using the transistor 53 having the above structure for the pixel 11, leakage of charge accumulated at the gate of the transistor 15 can be obtained as compared with a case where a transistor formed of a normal semiconductor such as silicon or germanium is used for the transistor 53. Can be prevented.

よって、静止画のように、連続する幾つかのフレーム期間に渡って、画素部に同じ画像情報を有する画像信号Sigが書き込まれる場合などは、駆動周波数を低くする、言い換えると一定期間内における画素部への画像信号Sigの書き込み回数を少なくしても、画像の表示を維持することができる。例えば、高純度化された酸化物半導体をトランジスタ50の半導体膜に用いることで、画像信号Sigの書き込みの間隔を10秒以上、好ましくは30秒以上、さらに好ましくは1分以上にすることができる。そして、画像信号Sigが書き込まれる間隔を長くすればするほど、消費電力をより低減することができる。   Therefore, when an image signal Sig having the same image information is written in the pixel portion over several consecutive frame periods like a still image, the drive frequency is lowered, in other words, pixels within a certain period. Even if the number of times of writing the image signal Sig to the part is reduced, the display of the image can be maintained. For example, when a highly purified oxide semiconductor is used for the semiconductor film of the transistor 50, the writing interval of the image signal Sig can be 10 seconds or longer, preferably 30 seconds or longer, more preferably 1 minute or longer. . The longer the interval at which the image signal Sig is written, the more the power consumption can be reduced.

また、画像信号Sigの電位をより長い期間に渡って保持することができるため、トランジスタ15のゲートの電位を保持するための容量素子18を画素11に設けなくとも、表示される画質が低下するのを防ぐことができる。よって、容量素子18を設けないことによって、或いは容量素子18のサイズを小さくすることによって、画素11の開口率を高めることができるため、発光素子14の長寿命化を実現し、延いては、発光装置10の信頼性を高めることができる。   In addition, since the potential of the image signal Sig can be held for a longer period, even if the capacitor 11 for holding the potential of the gate of the transistor 15 is not provided in the pixel 11, the displayed image quality is lowered. Can be prevented. Therefore, by not providing the capacitor element 18 or by reducing the size of the capacitor element 18, the aperture ratio of the pixel 11 can be increased, so that the lifetime of the light-emitting element 14 is increased. The reliability of the light emitting device 10 can be improved.

なお、図10において、画素11は、必要に応じて、トランジスタ、ダイオード、抵抗素子、容量素子、インダクタなどのその他の回路素子を、さらに有していても良い。   In FIG. 10, the pixel 11 may further include other circuit elements such as a transistor, a diode, a resistance element, a capacitor element, and an inductor as necessary.

また、図10において、各トランジスタは、ゲートを半導体膜の片側において少なくとも有していれば良いが、半導体膜を間に挟んで存在する一対のゲートを有していても良い。一対のゲートの一方をバックゲートとすると、通常のゲート及びバックゲートに同じ高さの電位が与えられていても良いし、バックゲートにのみ接地電位などの固定の電位が与えられていても良い。バックゲートに与える電位の高さを制御することで、トランジスタの閾値電圧を制御することができる。また、バックゲートを設けることで、チャネル形成領域が増え、ドレイン電流の増加を実現することができる。また、バックゲートを設けることで、半導体膜に空乏層ができやすくなるため、S値の改善を図ることができる。   In FIG. 10, each transistor may have at least a gate on one side of the semiconductor film, but may have a pair of gates with the semiconductor film interposed therebetween. When one of the pair of gates is a back gate, a normal gate and a back gate may be given the same potential, or only a fixed potential such as a ground potential may be given to the back gate. . By controlling the potential applied to the back gate, the threshold voltage of the transistor can be controlled. Further, by providing the back gate, the channel formation region is increased, and an increase in drain current can be realized. Further, by providing the back gate, a depletion layer can be easily formed in the semiconductor film, so that the S value can be improved.

また、図10では、トランジスタが全てnチャネル型である場合を例示している。画素11内のトランジスタが全て同じチャネル型である場合、トランジスタの作製工程において、半導体膜に一導電性を付与する不純物元素の添加などの工程を、一部省略することができる。ただし、本発明の一態様に係る発光装置では、必ずしも画素11内のトランジスタが全てnチャネル型である必要はない。発光素子14のカソードが配線CLに電気的に接続されている場合、少なくともトランジスタ15はnチャネル型であることが望ましく、発光素子14のアノードが配線CLに電気的に接続されている場合、少なくともトランジスタ15はpチャネル型であることが望ましい。   FIG. 10 illustrates the case where all transistors are n-channel type. In the case where all the transistors in the pixel 11 are the same channel type, some steps such as addition of an impurity element imparting one conductivity to the semiconductor film can be omitted in the transistor manufacturing process. Note that in the light-emitting device of one embodiment of the present invention, the transistors in the pixel 11 are not necessarily n-channel transistors. When the cathode of the light emitting element 14 is electrically connected to the wiring CL, at least the transistor 15 is preferably an n-channel type, and when the anode of the light emitting element 14 is electrically connected to the wiring CL, at least The transistor 15 is preferably a p-channel type.

また、図10では、画素11内のトランジスタが、単数のゲートを有することで、単数のチャネル形成領域を有するシングルゲート構造である場合を例示しているが、本発明の一態様はこの構成に限定されない。画素11内のトランジスタのいずれかまたは全てが、電気的に接続された複数のゲートを有することで、複数のチャネル形成領域を有する、マルチゲート構造であっても良い。   FIG. 10 illustrates the case where the transistor in the pixel 11 has a single gate structure with a single channel formation region by including a single gate; however, one embodiment of the present invention has this structure. It is not limited. Any or all of the transistors in the pixel 11 may have a multi-gate structure having a plurality of channel formation regions by having a plurality of electrically connected gates.

図11に、図10に示す画素11に電気的に接続される配線GLA乃至配線GLDの電位と、配線SLに供給される画像信号Sigの電位のタイミングチャートを例示する。なお、図11に示すタイミングチャートは、図10に示す画素11に含まれるトランジスタが全てnチャネル型である場合を例示するものである。   FIG. 11 illustrates a timing chart of the potentials of the wirings GLA to GLD electrically connected to the pixel 11 illustrated in FIG. 10 and the potential of the image signal Sig supplied to the wiring SL. Note that the timing chart illustrated in FIG. 11 exemplifies a case where all the transistors included in the pixel 11 illustrated in FIG. 10 are n-channel transistors.

まず、期間t1では、配線GLAにハイレベルの電位が与えられ、配線GLBにハイレベルの電位が与えられ、配線GLCにローレベルの電位が与えられ、配線GLDにローレベルの電位が与えられる。よって、トランジスタ51、トランジスタ53、トランジスタ17tがオンとなり、トランジスタ50、トランジスタ52はオフとなる。上記動作により、トランジスタ15のゲートには、配線54の電位Vi2が与えられ、トランジスタ15のソース及びドレインの一方には、配線MLの電位Vi1が与えられる。   First, in the period t1, a high-level potential is applied to the wiring GLA, a high-level potential is applied to the wiring GLB, a low-level potential is applied to the wiring GLC, and a low-level potential is applied to the wiring GLD. Accordingly, the transistor 51, the transistor 53, and the transistor 17t are turned on, and the transistor 50 and the transistor 52 are turned off. Through the above operation, the potential Vi2 of the wiring 54 is supplied to the gate of the transistor 15, and the potential Vi1 of the wiring ML is supplied to one of the source and the drain of the transistor 15.

なお、電位Vi1は、電位Vcatに発光素子14の閾値電圧Vtheを加算した電位よりも低いことが望ましい。また、電位Vi2は、トランジスタ15の閾値電圧Vthを電位Vi1に加算した電位よりも、高いことが望ましい。よって、トランジスタ15のゲート電圧はVi2−Vi1となり、トランジスタ15はオンになる。   Note that the potential Vi1 is preferably lower than a potential obtained by adding the threshold voltage Vthe of the light-emitting element 14 to the potential Vcat. Further, the potential Vi2 is preferably higher than the potential obtained by adding the threshold voltage Vth of the transistor 15 to the potential Vi1. Therefore, the gate voltage of the transistor 15 is Vi2-Vi1, and the transistor 15 is turned on.

また、配線VLには電位Vi1が与えられ、配線CLには電位Vcatが与えられる。   Further, the potential Vi1 is applied to the wiring VL, and the potential Vcat is applied to the wiring CL.

次いで、期間t2では、配線GLAにローレベルの電位が与えられ、配線GLBにハイレベルの電位が与えられ、配線GLCにローレベルの電位が与えられ、配線GLDにローレベルの電位が与えられる。よって、トランジスタ51、トランジスタ53がオンとなり、トランジスタ50、トランジスタ52、トランジスタ17tはオフとなる。上記動作により、トランジスタ15のゲートに、電位Vi2が保持される。また、配線VLには電位Vi2が与えられ、配線CLには電位Vcatが与えられる。   Next, in a period t2, a low-level potential is applied to the wiring GLA, a high-level potential is applied to the wiring GLB, a low-level potential is applied to the wiring GLC, and a low-level potential is applied to the wiring GLD. Accordingly, the transistor 51 and the transistor 53 are turned on, and the transistor 50, the transistor 52, and the transistor 17t are turned off. Through the above operation, the potential Vi <b> 2 is held at the gate of the transistor 15. Further, the potential Vi2 is applied to the wiring VL, and the potential Vcat is applied to the wiring CL.

上記動作により、オンであるトランジスタ15を介して容量素子18の電荷が放出され、電位Vi1だった、トランジスタ15のソース及びドレインの一方の電位が上昇を始める。そして、最終的には、トランジスタ15のソース及びドレインの一方の電位がVi2−Vthに収束し、トランジスタ15のゲート電圧が閾値電圧Vthに収束すると、トランジスタ15がオフになる。   Through the above operation, the charge of the capacitor 18 is released through the transistor 15 which is turned on, and the potential of one of the source and the drain of the transistor 15 which has been the potential Vi1 starts to increase. Finally, when the potential of one of the source and the drain of the transistor 15 converges to Vi2-Vth and the gate voltage of the transistor 15 converges to the threshold voltage Vth, the transistor 15 is turned off.

なお、図10に示す画素構成では、電位Vi2を、電位Vcatに発光素子14の閾値電圧Vtheを加算した値より高くしても、トランジスタ52がオフである限り、発光素子14は発光しない。そのため、電位Vi1として設定できる値の幅を広げることが可能となり、Vi2−Vi1として取りうる値の幅も広げることが可能となる。したがって、Vi2−Vi1の値の設定の自由度が上がるため、トランジスタ15の閾値電圧の取得に要する時間を短縮した場合、または閾値電圧の取得期間に制限がある場合においても、正確にトランジスタ15の閾値電圧の取得を行うことができる。   Note that in the pixel configuration illustrated in FIG. 10, the light emitting element 14 does not emit light as long as the transistor 52 is off even if the potential Vi2 is higher than the value obtained by adding the threshold voltage Vthe of the light emitting element 14 to the potential Vcat. Therefore, the range of values that can be set as the potential Vi1 can be increased, and the range of values that can be taken as Vi2-Vi1 can also be increased. Therefore, the degree of freedom in setting the value of Vi2-Vi1 is increased, so that even when the time required for acquiring the threshold voltage of the transistor 15 is shortened or when the threshold voltage acquisition period is limited, the transistor 15 can be accurately set. The threshold voltage can be acquired.

次いで、期間t3では、配線GLAにハイレベルの電位が与えられ、配線GLBにローレベルの電位が与えられ、配線GLCにハイレベルの電位が与えられ、配線GLDにローレベルの電位が与えられる。よって、トランジスタ50、トランジスタ17tがオンとなり、トランジスタ51、トランジスタ52、トランジスタ53はオフとなる。そして、配線SLには画像信号Sigの電位Vdataが与えられ、上記電位Vdataは、トランジスタ50を介して、容量素子18の一対の電極のうちの一方に与えられる。   Next, in a period t3, a high-level potential is applied to the wiring GLA, a low-level potential is applied to the wiring GLB, a high-level potential is applied to the wiring GLC, and a low-level potential is applied to the wiring GLD. Accordingly, the transistor 50 and the transistor 17t are turned on, and the transistor 51, the transistor 52, and the transistor 53 are turned off. The wiring SL is supplied with the potential Vdata of the image signal Sig, and the potential Vdata is supplied to one of the pair of electrodes of the capacitor 18 through the transistor 50.

トランジスタ53がオフであるため、トランジスタ15のゲートはフローティングの状態にある。また、容量素子18には閾値電圧Vthが保持されているため、容量素子18の一対の電極のうちの一方に電位Vdataが与えられると、電荷保存の法則に従い、容量素子18の一対の電極のうちの他方に電気的に接続された、トランジスタ15のゲートの電位は、Vdata+Vthとなる。また、配線MLの電位Vi1が、トランジスタ17tを介してトランジスタ15のソース及びドレインの一方に与えられる。よって、容量素子55には電圧Vdata−Vi1が印加され、トランジスタ15のゲート電圧は、Vth+Vdata−Vi1となる。   Since the transistor 53 is off, the gate of the transistor 15 is in a floating state. Further, since the threshold voltage Vth is held in the capacitor 18, when the potential Vdata is applied to one of the pair of electrodes of the capacitor 18, the potential of the pair of electrodes of the capacitor 18 is determined according to the law of charge conservation. The potential of the gate of the transistor 15 that is electrically connected to the other of the transistors is Vdata + Vth. In addition, the potential Vi1 of the wiring ML is supplied to one of the source and the drain of the transistor 15 through the transistor 17t. Therefore, the voltage Vdata−Vi1 is applied to the capacitor 55, and the gate voltage of the transistor 15 is Vth + Vdata−Vi1.

なお、期間t2から期間t3に移行する際、配線GLBに与える電位がハイレベルからローレベルに切り替えられてから、配線GLCに与える電位をローレベルからハイレベルに切り替えることが望ましい。上記構成により、配線GLCに与える電位の切り替えによって、トランジスタ15のゲートにおける電位の変動を防ぐことができる。   Note that when shifting from the period t2 to the period t3, the potential applied to the wiring GLB is preferably switched from the low level to the high level after the potential applied to the wiring GLB is switched from the high level to the low level. With the above structure, the potential at the gate of the transistor 15 can be prevented from changing by switching the potential applied to the wiring GLC.

次いで、期間t4では、配線GLAにローレベルの電位が与えられ、配線GLBにローレベルの電位が与えられ、配線GLCにローレベルの電位が与えられ、配線GLDにハイレベルの電位が与えられる。よって、トランジスタ52がオンとなり、トランジスタ50、トランジスタ51、トランジスタ53及びトランジスタ17tがオフとなる。   Next, in a period t4, a low-level potential is applied to the wiring GLA, a low-level potential is applied to the wiring GLB, a low-level potential is applied to the wiring GLC, and a high-level potential is applied to the wiring GLD. Accordingly, the transistor 52 is turned on, and the transistor 50, the transistor 51, the transistor 53, and the transistor 17t are turned off.

また、配線VLには電位Vi2が与えられ、配線CLには電位Vcatが与えられる。   Further, the potential Vi2 is applied to the wiring VL, and the potential Vcat is applied to the wiring CL.

上記動作により、容量素子18に閾値電圧Vthが保持され、容量素子55に電圧Vdata−Vi1が保持され、発光素子14のアノードは電位Velとなり、トランジスタ15のゲートの電位は電位Vdata+Vth+Vel−Vi1となり、トランジスタ15のゲート電圧はVdata+Vth−Vi1となる。   Through the above operation, the threshold voltage Vth is held in the capacitor 18, the voltage Vdata−Vi1 is held in the capacitor 55, the anode of the light emitting element 14 becomes the potential Vel, the gate potential of the transistor 15 becomes the potential Vdata + Vth + Vel−Vi1, The gate voltage of the transistor 15 is Vdata + Vth−Vi1.

なお、電位Velは、トランジスタ15を介して、発光素子14に電流を流す際に設定される電位である。具体的には、電位Vi2と電位Vcatの間の電位に設定されることとなる。   Note that the potential Vel is a potential that is set when a current flows through the light-emitting element 14 through the transistor 15. Specifically, it is set to a potential between the potential Vi2 and the potential Vcat.

よって、トランジスタ15のゲート電圧を、閾値電圧Vthが加味された値に設定することができる。上記構成により、トランジスタ15の閾値電圧Vthのばらつきを抑制することができるので、発光素子14に供給する電流値のばらつきを抑え、発光装置の輝度ムラを低減することができる。   Therefore, the gate voltage of the transistor 15 can be set to a value in consideration of the threshold voltage Vth. With the above structure, variation in the threshold voltage Vth of the transistor 15 can be suppressed. Therefore, variation in the current value supplied to the light-emitting element 14 can be suppressed, and uneven luminance in the light-emitting device can be reduced.

なお、配線GLDに与える電位の変動を大きくしておくことで、トランジスタ52の閾値電圧のばらつきが発光素子14に供給する電流値に影響を及ぼすことを防ぐことができる。つまり、配線GLDに与えるハイレベルの電位をトランジスタ52の閾値電圧よりも十分大きく、また、配線GLDに与えるローレベルの電位をトランジスタ52の閾値電圧よりも十分小さくしてやることで、トランジスタ52のオンとオフの切り替えを確実に行い、トランジスタ52の閾値電圧のばらつきが発光素子14の電流値に影響を及ぼすことを防ぐことができる。   Note that by increasing the variation in potential applied to the wiring GLD, variation in threshold voltage of the transistor 52 can be prevented from affecting the current value supplied to the light-emitting element 14. That is, the transistor 52 is turned on when the high-level potential applied to the wiring GLD is sufficiently larger than the threshold voltage of the transistor 52 and the low-level potential applied to the wiring GLD is sufficiently smaller than the threshold voltage of the transistor 52. It is possible to reliably switch off, and to prevent the variation in threshold voltage of the transistor 52 from affecting the current value of the light-emitting element 14.

次いで、期間t5では、配線GLAにハイレベルの電位が与えられ、配線GLBにローレベルの電位が与えられ、配線GLCにローレベルの電位が与えられ、配線GLDにローレベルの電位が与えられる。よって、トランジスタ17tがオンとなり、トランジスタ53、トランジスタ50、トランジスタ51及びトランジスタ52がオフとなる。   Next, in a period t5, a high-level potential is applied to the wiring GLA, a low-level potential is applied to the wiring GLB, a low-level potential is applied to the wiring GLC, and a low-level potential is applied to the wiring GLD. Accordingly, the transistor 17t is turned on, and the transistor 53, the transistor 50, the transistor 51, and the transistor 52 are turned off.

また、配線VLには電位Vi2が与えられ、配線MLは、モニター回路に電気的に接続される。   Further, the potential Vi2 is applied to the wiring VL, and the wiring ML is electrically connected to the monitor circuit.

上記動作により、トランジスタ15のドレイン電流Idが、発光素子14ではなく、トランジスタ17tを介して配線MLに流れる。モニター回路は、配線MLに流れたドレイン電流Idを用いて、当該ドレイン電流Idの値を情報として含む信号を生成する。そして、本発明の一態様にかかる発光装置では、上記信号を用いて、画素11に供給される画像信号Vsigの電位Vdataの値を、補正することができる。   With the above operation, the drain current Id of the transistor 15 flows to the wiring ML not through the light emitting element 14 but through the transistor 17t. The monitor circuit generates a signal including the value of the drain current Id as information, using the drain current Id flowing through the wiring ML. In the light-emitting device according to one embodiment of the present invention, the value of the potential Vdata of the image signal Vsig supplied to the pixel 11 can be corrected using the signal.

なお、図10に示す画素11を有する発光装置では、期間t4の動作の後に期間t5の動作を常に行う必要はない。例えば、発光装置において、期間t1乃至期間t4の動作を複数回繰り返した後に、期間t5の動作を行うようにしても良い。また、一行の画素11において期間t5の動作を行った後、最小の階調値0に対応する画像信号を、当該動作を行った一行の画素11に書き込むことで、発光素子14を非発光の状態にした後、次の行の画素11において、期間t5の動作を行うようにしても良い。   Note that in the light-emitting device including the pixel 11 illustrated in FIG. 10, it is not always necessary to perform the operation in the period t5 after the operation in the period t4. For example, in the light-emitting device, the operation in the period t5 may be performed after the operations in the periods t1 to t4 are repeated a plurality of times. In addition, after performing the operation in the period t5 in the pixels 11 in one row, an image signal corresponding to the minimum gradation value 0 is written in the pixels 11 in the row in which the operation is performed, so that the light-emitting elements 14 do not emit light. After the state, the operation in the period t5 may be performed in the pixels 11 in the next row.

図10に示した画素11を有する発光装置では、トランジスタ15のソース及びドレインの他方と、トランジスタ15のゲートとが電気的に分離しているので、それぞれの電位を個別に制御することができる。よって、期間t2において、トランジスタ15のソース及びドレインの他方の電位を、トランジスタ15のゲートの電位に、閾値電圧Vthを加算した電位よりも高い値に設定することができる。そのため、トランジスタ15がノーマリオンである場合に、すなわち閾値電圧Vthがマイナスの値を有している場合に、トランジスタ15において、ソースの電位がゲートの電位よりも高くなるまで、容量素子18に電荷を蓄積することができる。よって、本発明の一態様に係る発光装置では、トランジスタ15がノーマリオンであっても、期間t2において閾値電圧を取得することができ、期間t4において、閾値電圧Vthを加味した値になるよう、トランジスタ15のゲート電圧を設定することができる。   In the light-emitting device having the pixel 11 shown in FIG. 10, since the other of the source and the drain of the transistor 15 and the gate of the transistor 15 are electrically separated, each potential can be controlled individually. Therefore, in the period t2, the other potential of the source and the drain of the transistor 15 can be set higher than a potential obtained by adding the threshold voltage Vth to the gate potential of the transistor 15. Therefore, when the transistor 15 is normally on, that is, when the threshold voltage Vth has a negative value, the capacitor 18 is charged until the source potential becomes higher than the gate potential in the transistor 15. Can be accumulated. Therefore, in the light-emitting device of one embodiment of the present invention, the threshold voltage can be acquired in the period t2 even when the transistor 15 is normally on, and the value including the threshold voltage Vth can be obtained in the period t4. The gate voltage of the transistor 15 can be set.

したがって、本発明の一態様に係る発光装置では、例えばトランジスタ15の半導体膜に酸化物半導体を用いた場合などに、トランジスタ15がノーマリオンとなっても、表示ムラを低減でき、高い画質の表示を行うことができる。   Therefore, in the light-emitting device according to one embodiment of the present invention, for example, when an oxide semiconductor is used for a semiconductor film of the transistor 15, even when the transistor 15 is normally on, display unevenness can be reduced and display with high image quality can be performed. It can be performed.

なお、上述したような、図10に示す画素11の動作例では、内部補正と外部補正の両方を行っている。内部補正を行わずに、外部補正を行う場合でも、画素11間に存在するトランジスタ15の閾値電圧のばらつきのみならず、移動度など、閾値電圧以外のトランジスタ15の電気的特性のばらつきをも、補正することができる。ただし、外部補正に加えて内部補正も行う場合、閾値電圧のマイナスシフト或いはプラスシフトの補正は、内部補正によって行われる。よって、外部補正では、移動度などの、トランジスタ15における閾値電圧以外の電気的特性のばらつきを補正すればよい。したがって、外部補正に加えて内部補正も行う場合、外部補正だけを行う場合にくらべて、補正後における画像信号の電位の振幅を、小さく抑えることができる。よって、画像信号の電位の振幅が大きすぎるために、階調値間における画像信号の電位差が大きくなり、画像内の輝度の変化をなめらかなグラデーションで表現することが難しくなる、という事態が生じるのを防ぐことができ、画質が低下するのを防ぐことができる。   In the operation example of the pixel 11 shown in FIG. 10 as described above, both internal correction and external correction are performed. Even when external correction is performed without performing internal correction, not only variation in the threshold voltage of the transistor 15 existing between the pixels 11 but also variation in electrical characteristics of the transistor 15 other than the threshold voltage, such as mobility, It can be corrected. However, in the case where internal correction is performed in addition to external correction, correction of the threshold voltage minus shift or plus shift is performed by internal correction. Therefore, in the external correction, variation in electrical characteristics other than the threshold voltage in the transistor 15 such as mobility may be corrected. Therefore, when the internal correction is performed in addition to the external correction, the amplitude of the potential of the image signal after the correction can be suppressed smaller than when only the external correction is performed. Therefore, since the amplitude of the potential of the image signal is too large, the potential difference of the image signal between the gradation values becomes large, and it becomes difficult to express a change in luminance in the image with a smooth gradation. Can be prevented, and deterioration of image quality can be prevented.

〈モニター回路の構成例〉
次いで、モニター回路12の構成例を図12に示す。図12に示すモニター回路12は、オペアンプ60と、容量素子61と、スイッチ62とを有する。
<Configuration example of monitor circuit>
Next, a configuration example of the monitor circuit 12 is shown in FIG. The monitor circuit 12 illustrated in FIG. 12 includes an operational amplifier 60, a capacitive element 61, and a switch 62.

容量素子61が有する一対の電極の一方は、オペアンプ60の反転入力端子(−)に電気的に接続され、容量素子61が有する一対の電極の他方は、オペアンプ60の出力端子に電気的に接続されている。スイッチ62は、容量素子61に蓄積されている電荷を放出させる機能を有しており、具体的には、容量素子61が有する一対の電極間の導通状態を制御する機能を有する。オペアンプ60の非反転入力端子(+)は配線68に電気的に接続されており、配線68には電位Vanoが供給される。   One of the pair of electrodes included in the capacitor 61 is electrically connected to the inverting input terminal (−) of the operational amplifier 60, and the other of the pair of electrodes included in the capacitor 61 is electrically connected to the output terminal of the operational amplifier 60. Has been. The switch 62 has a function of discharging the charge accumulated in the capacitor 61. Specifically, the switch 62 has a function of controlling a conduction state between a pair of electrodes included in the capacitor 61. The non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier 60 is electrically connected to the wiring 68, and the potential Vano is supplied to the wiring 68.

なお、図8に示す画素11が図9に示すタイミングチャートに従って動作する場合、配線68には、電位Vanoまたは電位V0が供給される。また、図10に示す画素11が図11に示すタイミングチャートに従って動作する場合、配線68には、電位Vanoまたは電位Vi1が供給される。   Note that in the case where the pixel 11 illustrated in FIG. 8 operates according to the timing chart illustrated in FIG. 9, the potential Vano or the potential V0 is supplied to the wiring 68. When the pixel 11 illustrated in FIG. 10 operates according to the timing chart illustrated in FIG. 11, the potential Vano or the potential Vi <b> 1 is supplied to the wiring 68.

外部補正を行うために、画素11から配線MLを介して電流を取り出す際には、まず、モニター回路12をボルテージフォロワとして機能させることで、配線MLに電位Vanoを供給した後、モニター回路12を積分回路として機能させることで、画素11から取り出した電流を電圧に変換する。具体的には、スイッチ62をオンにすることで、配線68に供給された電位Vanoを、モニター回路12を介して配線MLに供給した後、スイッチ62をオフにする。スイッチ62がオフの状態において、画素11から取り出されたドレイン電流が配線TERに供給されると、容量素子61に電荷が蓄積され、容量素子61が有する一対の電極間に電圧が生じる。上記電圧は、配線TERに供給されたドレイン電流の総量に比例するので、オペアンプ60の出力端子に電気的に接続された配線OUTには、所定の期間内におけるドレイン電流の総量に対応した電位が、与えられる。   In order to perform external correction, when a current is taken out from the pixel 11 via the wiring ML, first, the monitor circuit 12 is made to function as a voltage follower to supply the potential Vano to the wiring ML, and then the monitor circuit 12 is By functioning as an integration circuit, the current extracted from the pixel 11 is converted into a voltage. Specifically, by turning on the switch 62, the potential Vano supplied to the wiring 68 is supplied to the wiring ML through the monitor circuit 12, and then the switch 62 is turned off. When the drain current extracted from the pixel 11 is supplied to the wiring TER with the switch 62 turned off, electric charge is accumulated in the capacitor 61 and a voltage is generated between the pair of electrodes included in the capacitor 61. Since the voltage is proportional to the total amount of drain current supplied to the wiring TER, the wiring OUT electrically connected to the output terminal of the operational amplifier 60 has a potential corresponding to the total amount of drain current within a predetermined period. ,Given.

また、図8に示す画素11において内部補正を行うために、画素11の配線MLに電位V0を供給する際には、モニター回路12をボルテージフォロワとして機能させる。具体的には、スイッチ62をオンにすることで、配線68に供給される電位V0を、モニター回路12を介して配線MLに供給することができる。   Further, in order to perform internal correction in the pixel 11 shown in FIG. 8, when the potential V0 is supplied to the wiring ML of the pixel 11, the monitor circuit 12 is caused to function as a voltage follower. Specifically, by turning on the switch 62, the potential V0 supplied to the wiring 68 can be supplied to the wiring ML via the monitor circuit 12.

また、図10に示す画素11において内部補正を行うために、画素11の配線MLに電位Vi1を供給する際には、モニター回路12をボルテージフォロワとして機能させる。具体的には、スイッチ62をオンにすることで、配線68に供給される電位Vi1を、モニター回路12を介して配線MLに供給することができる。   Further, in order to perform internal correction in the pixel 11 shown in FIG. 10, when the potential Vi1 is supplied to the wiring ML of the pixel 11, the monitor circuit 12 functions as a voltage follower. Specifically, by turning on the switch 62, the potential Vi1 supplied to the wiring 68 can be supplied to the wiring ML via the monitor circuit 12.

なお、図8に示す画素11の場合、内部補正を行う際に、配線MLに電位V0を供給し、外部補正を行う際に、配線MLに電位Vanoを供給する。配線MLに供給する電位の切り替えは、モニター回路12の配線68に供給される電位を電位Vanoと電位V0とで切り替えることで行うことができる。また、図10に示す画素11の場合、内部補正を行う際に、配線MLに電位Vi1を供給し、外部補正を行う際に、配線MLに電位Vanoを供給する。配線MLに供給する電位の切り替えは、モニター回路12の配線68に供給される電位を電位Vanoと電位Vi1とで切り替えることで行うことができる。   In the case of the pixel 11 shown in FIG. 8, the potential V0 is supplied to the wiring ML when performing internal correction, and the potential Vano is supplied to the wiring ML when performing external correction. The potential supplied to the wiring ML can be switched by switching the potential supplied to the wiring 68 of the monitor circuit 12 between the potential Vano and the potential V0. In the case of the pixel 11 shown in FIG. 10, the potential Vi1 is supplied to the wiring ML when performing internal correction, and the potential Vano is supplied to the wiring ML when performing external correction. The potential supplied to the wiring ML can be switched by switching the potential supplied to the wiring 68 of the monitor circuit 12 between the potential Vano and the potential Vi1.

また、図6に示す回路21を配線MLに電気的に接続させている場合、配線33に電位V0または電位Vi1を供給しておいても良い。この場合、内部補正を行う際は配線33の電位0または電位Vi1を配線MLに供給し、外部補正を行う際はモニター回路12から配線TERを介して電位Vanoを配線MLに供給することができる。そして、この場合、モニター回路12の配線68に電位Vanoを、他の電位に切り替えることなく供給しても良い。   In the case where the circuit 21 illustrated in FIG. 6 is electrically connected to the wiring ML, the potential V0 or the potential Vi1 may be supplied to the wiring 33. In this case, when performing internal correction, the potential 0 or the potential Vi1 of the wiring 33 can be supplied to the wiring ML, and when performing external correction, the potential Vano can be supplied from the monitor circuit 12 to the wiring ML via the wiring TER. . In this case, the potential Vano may be supplied to the wiring 68 of the monitor circuit 12 without switching to another potential.

〈画素のレイアウト〉
次いで、図3に示した画素11のレイアウトの一例について説明する。図13に、図3に示した画素11の上面図を、一例として示す。なお、図13では、画素11のレイアウトを明確にするために、各種の絶縁膜と、発光素子14とを省略している。
<Pixel layout>
Next, an example of the layout of the pixel 11 illustrated in FIG. 3 will be described. FIG. 13 shows a top view of the pixel 11 shown in FIG. 3 as an example. In FIG. 13, various insulating films and the light emitting element 14 are omitted in order to clarify the layout of the pixel 11.

トランジスタ20は、ゲートとしての機能を有する導電膜501と、半導体膜502と、半導体膜502に電気的に接続され、ソースまたはドレインとしての機能を有する導電膜503及び導電膜504とを有する。導電膜501は配線GLとしての機能を有する。また、導電膜503は配線SLとしての機能を有する。   The transistor 20 includes a conductive film 501 having a function as a gate, a semiconductor film 502, and a conductive film 503 and a conductive film 504 which are electrically connected to the semiconductor film 502 and have a function as a source or a drain. The conductive film 501 functions as the wiring GL. In addition, the conductive film 503 functions as the wiring SL.

トランジスタ15は、ゲートとしての機能を有する導電膜505と、半導体膜506と、半導体膜506に電気的に接続され、ソースまたはドレインとしての機能を有する導電膜507及び導電膜508とを有する。また、導電膜507は、発光素子14の画素電極に電気的に接続される。導電膜508は、導電膜509に電気的に接続されており、導電膜509は配線VLとしての機能を有する。   The transistor 15 includes a conductive film 505 functioning as a gate, a semiconductor film 506, and a conductive film 507 and a conductive film 508 which are electrically connected to the semiconductor film 506 and function as a source or a drain. The conductive film 507 is electrically connected to the pixel electrode of the light-emitting element 14. The conductive film 508 is electrically connected to the conductive film 509, and the conductive film 509 functions as the wiring VL.

トランジスタ17tは、ゲートとしての機能を有する導電膜501と、半導体膜510と、半導体膜510に電気的に接続され、ソースまたはドレインとしての機能を有する導電膜507及び導電膜511とを有する。導電膜511は配線MLとしての機能を有する。   The transistor 17t includes a conductive film 501 functioning as a gate, a semiconductor film 510, and a conductive film 507 and a conductive film 511 which are electrically connected to the semiconductor film 510 and function as a source or a drain. The conductive film 511 functions as the wiring ML.

容量素子18は、導電膜505と、導電膜507と、導電膜505と導電膜507の間に設けられた絶縁膜(図示せず)とを有する。導電膜505は導電膜504に電気的に接続されている。   The capacitor 18 includes a conductive film 505, a conductive film 507, and an insulating film (not shown) provided between the conductive film 505 and the conductive film 507. The conductive film 505 is electrically connected to the conductive film 504.

なお、アノードまたはカソードとなる電極には、金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。具体的には、酸化インジウム−酸化スズ(ITO:Indium Tin Oxide)、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛(Indium Zinc Oxide)、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム、金(Au)、白金(Pt)、ニッケル(Ni)、タングステン(W)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、チタン(Ti)の他、元素周期表の第1族または第2族に属する元素、すなわちリチウム(Li)やセシウム(Cs)等のアルカリ金属、およびカルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)等のアルカリ土類金属、マグネシウム(Mg)およびこれらを含む合金(MgAg、AlLi)、ユウロピウム(Eu)、イッテルビウム(Yb)等の希土類金属およびこれらを含む合金、その他、グラフェン等を用いることができる。そして、上記材料を適宜選択し、その膜厚を最適な値に設定することで、トップエミッション構造、ボトムエミッション構造、またはデュアルエミッション構造を作り分けることが可能となる。   Note that a metal, an alloy, an electrically conductive compound, a mixture thereof, or the like can be used for the electrode serving as the anode or the cathode. Specifically, indium oxide-tin oxide (ITO), indium oxide-tin oxide containing silicon or silicon oxide, indium zinc-oxide (Indium Zinc Oxide), tungsten oxide and zinc oxide were contained. Indium oxide, gold (Au), platinum (Pt), nickel (Ni), tungsten (W), chromium (Cr), molybdenum (Mo), iron (Fe), cobalt (Co), copper (Cu), palladium ( In addition to Pd) and titanium (Ti), elements belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table of elements, that is, alkali metals such as lithium (Li) and cesium (Cs), and calcium (Ca) and strontium (Sr) Alkaline earth metals such as magnesium (Mg) and alloys containing them (MgAg, A Li), europium (Eu), ytterbium (Yb), an alloy containing these or the like, and other can be used graphene like. Then, by appropriately selecting the above materials and setting the film thickness to an optimum value, it becomes possible to create a top emission structure, a bottom emission structure, or a dual emission structure.

また、本発明の一態様では、発光装置が、白色などの単色の光を発する発光素子と、カラーフィルタを組み合わせることで、フルカラー画像の表示を行うカラーフィルタ方式を採用していても良い。或いは、互いに異なる色相の光を発する複数の発光素子を用いて、フルカラー画像の表示を行う方式を採用することもできる。この方式は、発光素子が有する一対の電極間に設けられるEL層を、対応する色ごとに塗り分けるため、塗り分け方式と呼ばれる。   In one embodiment of the present invention, the light-emitting device may employ a color filter method for displaying a full-color image by combining a light-emitting element that emits monochromatic light such as white and a color filter. Alternatively, a method of displaying a full-color image using a plurality of light emitting elements that emit light of different hues can be employed. This method is called a coating method because the EL layer provided between the pair of electrodes included in the light-emitting element is coated for each corresponding color.

塗り分け方式の場合、EL層の塗り分けは、通常、メタルマスクなどのマスクを用いて、蒸着法で行われる。そのため、画素のサイズは蒸着法によるEL層の塗り分け精度に依存する。一方、カラーフィルタ方式の場合、塗り分け方式とは異なり、EL層の塗り分けを行う必要がない。よって、塗り分け方式の場合よりも、画素サイズの縮小化が容易であり、高精細の画素部を実現することができる。   In the case of the separate application method, the EL layer is normally applied by vapor deposition using a mask such as a metal mask. Therefore, the size of the pixel depends on the coating accuracy of the EL layer by the vapor deposition method. On the other hand, in the case of the color filter method, unlike the separate coloring method, it is not necessary to separate the EL layer. Therefore, it is easier to reduce the pixel size than in the case of the separate coloring method, and a high-definition pixel portion can be realized.

また、トップエミッション構造の場合、発光素子から発せられる光を、配線、トランジスタ、容量素子などの各種素子によって遮られることがないため、ボトムエミッション構造に比べて、画素からの光の取り出し効率を高めることができる。よって、トップエミッション構造は、発光素子に供給する電流値を低く抑えても、高い輝度を得ることができるため、発光素子の長寿命化に有利である。   In addition, in the case of the top emission structure, light emitted from the light emitting element is not blocked by various elements such as a wiring, a transistor, and a capacitor element, so that the light extraction efficiency from the pixel is increased as compared with the bottom emission structure. be able to. Therefore, the top emission structure is advantageous in extending the life of the light-emitting element because high luminance can be obtained even when the current value supplied to the light-emitting element is kept low.

また、本発明の一態様では、発光装置が、EL層から発せられる光を発光素子内で共振させる、マイクロキャビティ(微小光共振器)構造を有していても良い。マイクロキャビティ構造により、特定の波長の光について、発光素子からの取り出し効率を高めることができるので、画素部の輝度と色純度を向上させることができる。   In one embodiment of the present invention, the light-emitting device may have a microcavity (micro-optical resonator) structure in which light emitted from the EL layer is resonated in the light-emitting element. With the microcavity structure, the light extraction efficiency of the light having a specific wavelength can be increased, so that the luminance and color purity of the pixel portion can be improved.

〈発光装置の断面構造〉
図14に、本発明の一態様に係る発光装置の、画素部の断面構造を一例として示す。なお、図14では、図3に示す画素11が有する、トランジスタ15、容量素子18、及び発光素子14の、断面構造を例示している。
<Cross-sectional structure of light emitting device>
FIG. 14 illustrates an example of a cross-sectional structure of a pixel portion in a light-emitting device according to one embodiment of the present invention. Note that FIG. 14 illustrates a cross-sectional structure of the transistor 15, the capacitor 18, and the light-emitting element 14 included in the pixel 11 illustrated in FIG. 3.

具体的に、図14に示す発光装置は、基板400上にトランジスタ15と、容量素子18とを有する。トランジスタ15は、ゲートとして機能する導電膜401と、導電膜401上の絶縁膜402と、絶縁膜402を間に挟んで導電膜401と重なる半導体膜403と、半導体膜403に電気的に接続されたソースまたはドレインとして機能する導電膜404及び導電膜405とを有する。   Specifically, the light-emitting device illustrated in FIG. 14 includes the transistor 15 and the capacitor 18 over the substrate 400. The transistor 15 is electrically connected to the conductive film 401 that functions as a gate, the insulating film 402 over the conductive film 401, the semiconductor film 403 that overlaps with the conductive film 401 with the insulating film 402 interposed therebetween, and the semiconductor film 403. A conductive film 404 and a conductive film 405 functioning as a source or a drain.

容量素子18は、電極として機能する導電膜401と、導電膜401上の絶縁膜402と、絶縁膜402を間に挟んで導電膜401と重なり、なおかつ電極として機能する導電膜404とを有する。   The capacitor 18 includes a conductive film 401 that functions as an electrode, an insulating film 402 over the conductive film 401, and a conductive film 404 that overlaps with the conductive film 401 with the insulating film 402 interposed therebetween and that also functions as an electrode.

絶縁膜402としては、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素、窒化珪素、酸化ガリウム、酸化ゲルマニウム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化ランタン、酸化ネオジム、酸化ハフニウム及び酸化タンタルを一種以上含む絶縁膜を、単層で、または積層させて用いればよい。なお、本明細書中において、酸化窒化物は、その組成として、窒素よりも酸素の含有量が多い材料を指し、窒化酸化物は、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多い材料を指す。   As the insulating film 402, aluminum oxide, magnesium oxide, silicon oxide, silicon oxynitride, silicon nitride oxide, silicon nitride, gallium oxide, germanium oxide, yttrium oxide, zirconium oxide, lanthanum oxide, neodymium oxide, hafnium oxide, and tantalum oxide are used. One or more insulating films including one or more layers may be used as a single layer or stacked layers. Note that in this specification, oxynitride refers to a material having a higher oxygen content than nitrogen as its composition, and nitride oxide refers to a material having a higher nitrogen content than oxygen as its composition. Point to.

また、半導体膜403、導電膜404、及び導電膜405上には絶縁膜411が設けられている。半導体膜403として酸化物半導体を用いる場合、絶縁膜411は、半導体膜403に酸素を供給させることが可能な材料を用いることが望ましい。上記材料を絶縁膜411に用いることで、絶縁膜411に含まれる酸素を半導体膜403に移動させることが可能であり、半導体膜403の酸素欠損量を低減することができる。絶縁膜411に含まれる酸素の半導体膜403への移動は、絶縁膜411を形成した後に、加熱処理を行うことで効率的に行うことができる。   An insulating film 411 is provided over the semiconductor film 403, the conductive film 404, and the conductive film 405. In the case where an oxide semiconductor is used for the semiconductor film 403, a material that can supply oxygen to the semiconductor film 403 is preferably used for the insulating film 411. By using the above material for the insulating film 411, oxygen contained in the insulating film 411 can be transferred to the semiconductor film 403, and the amount of oxygen vacancies in the semiconductor film 403 can be reduced. The movement of oxygen contained in the insulating film 411 to the semiconductor film 403 can be efficiently performed by performing heat treatment after the insulating film 411 is formed.

絶縁膜411上には絶縁膜420が設けられており、絶縁膜420上には導電膜424が設けられている。導電膜424は、絶縁膜411及び絶縁膜420に設けられた開口部において、導電膜404に電気的に接続されている。   An insulating film 420 is provided over the insulating film 411, and a conductive film 424 is provided over the insulating film 420. The conductive film 424 is electrically connected to the conductive film 404 in openings provided in the insulating film 411 and the insulating film 420.

絶縁膜420及び導電膜424上には絶縁膜425が設けられている。絶縁膜425は、導電膜424と重なる位置に開口部を有する。また、絶縁膜425上において、絶縁膜425の開口部とは異なる位置に、絶縁膜426が設けられている。そして、絶縁膜425及び絶縁膜426上には、EL層427及び導電膜428が、順に積層するように設けられている。導電膜424及び導電膜428が、EL層427を間に挟んで重なり合う部分が、発光素子14として機能する。そして、導電膜424及び導電膜428は、一方が陽極、他方が陰極として機能する。   An insulating film 425 is provided over the insulating film 420 and the conductive film 424. The insulating film 425 has an opening in a position overlapping with the conductive film 424. An insulating film 426 is provided over the insulating film 425 at a position different from the opening of the insulating film 425. An EL layer 427 and a conductive film 428 are provided over the insulating film 425 and the insulating film 426 so as to be sequentially stacked. A portion where the conductive films 424 and 428 overlap with the EL layer 427 interposed therebetween functions as the light-emitting element 14. One of the conductive films 424 and 428 functions as an anode and the other functions as a cathode.

また、発光装置は、発光素子14を間に挟んで基板400と対峙する、基板430を有する。基板430上、すなわち、基板430の発光素子14に近い側の面上には、光を遮蔽する機能を有する遮蔽膜431が設けられている。そして、遮蔽膜431は、発光素子14と重なる領域に開口部を有している。発光素子14に重なる開口部において、基板430上には特定の波長範囲の可視光を透過する着色層432が設けられている。   In addition, the light-emitting device includes a substrate 430 that faces the substrate 400 with the light-emitting element 14 interposed therebetween. A shielding film 431 having a function of shielding light is provided on the substrate 430, that is, on the surface of the substrate 430 on the side close to the light emitting element 14. The shielding film 431 has an opening in a region overlapping with the light emitting element 14. A colored layer 432 that transmits visible light in a specific wavelength range is provided over the substrate 430 in the opening overlapping the light emitting element 14.

〈トランジスタの構造〉
次いで、酸化物半導体膜にチャネル形成領域を有するトランジスタ70の構成を、一例として示す。
<Transistor structure>
Next, the structure of the transistor 70 having a channel formation region in the oxide semiconductor film is described as an example.

図15(A)に示すトランジスタ70は、ゲートとして機能する導電膜80と、導電膜80上の絶縁膜81と、絶縁膜81を間に挟んで導電膜80と重なる酸化物半導体膜82と、酸化物半導体膜82に電気的に接続された、ソース及びドレインとして機能する導電膜83及び導電膜84とを有する。また、図15(A)に示すトランジスタ70は、酸化物半導体膜82、導電膜83及び導電膜84上に、順に積層された絶縁膜85乃至絶縁膜87を有する。   A transistor 70 illustrated in FIG. 15A includes a conductive film 80 functioning as a gate, an insulating film 81 over the conductive film 80, an oxide semiconductor film 82 that overlaps the conductive film 80 with the insulating film 81 interposed therebetween, The conductive film 83 and the conductive film 84 function as a source and a drain and are electrically connected to the oxide semiconductor film 82. In addition, the transistor 70 illustrated in FIG. 15A includes the insulating films 85 to 87 which are sequentially stacked over the oxide semiconductor film 82, the conductive film 83, and the conductive film 84.

なお、図15(A)では、酸化物半導体膜82、導電膜83及び導電膜84上に、順に積層された絶縁膜85乃至絶縁膜87が設けられている場合を例示しているが、酸化物半導体膜82、導電膜83及び導電膜84上に設けられる絶縁膜は、一層であっても良いし、2以上の複数層であっても良い。   Note that FIG. 15A illustrates the case where the insulating films 85 to 87 that are sequentially stacked are provided over the oxide semiconductor film 82, the conductive film 83, and the conductive film 84. The insulating film provided over the physical semiconductor film 82, the conductive film 83, and the conductive film 84 may be a single layer or a plurality of layers of two or more.

絶縁膜86は、加熱により上記酸素の一部を酸化物半導体膜82に供給する機能を有する絶縁膜であることが望ましい。また、絶縁膜86は、欠陥が少ないことが好ましく、代表的には、ESR測定により得られる、シリコンのダングリングボンドに由来するg=2.001を持つスピンの密度が1×1018spins/cm以下であることが好ましい。ただし、絶縁膜86を酸化物半導体膜82上に直接設けると、絶縁膜86の形成時に酸化物半導体膜82にダメージが与えられる場合、図15(A)に示すように、絶縁膜85を酸化物半導体膜82と絶縁膜86の間に設けると良い。絶縁膜85は、その形成時に酸化物半導体膜82に与えるダメージが絶縁膜86の場合よりも小さく、なおかつ、酸素を透過する機能を有する絶縁膜であることが望ましい。ただし、酸化物半導体膜82に与えられるダメージを小さく抑えつつ、酸化物半導体膜82上に絶縁膜86を直接形成することができるのであれば、絶縁膜85は必ずしも設けなくとも良い。 The insulating film 86 is preferably an insulating film having a function of supplying part of the oxygen to the oxide semiconductor film 82 by heating. The insulating film 86 preferably has few defects. Typically, the density of a spin having g = 2.001 derived from a dangling bond of silicon obtained by ESR measurement is 1 × 10 18 spins / It is preferable that it is cm 3 or less. However, when the insulating film 86 is directly provided over the oxide semiconductor film 82, the oxide semiconductor film 82 is oxidized as illustrated in FIG. 15A when the oxide semiconductor film 82 is damaged when the insulating film 86 is formed. It may be provided between the physical semiconductor film 82 and the insulating film 86. The insulating film 85 is desirably an insulating film that has less damage to the oxide semiconductor film 82 during the formation than the insulating film 86 and has a function of transmitting oxygen. Note that the insulating film 85 is not necessarily provided as long as the insulating film 86 can be formed directly over the oxide semiconductor film 82 while suppressing damage to the oxide semiconductor film 82.

絶縁膜85は、欠陥が少ないことが好ましく、代表的には、ESR測定により得られる、シリコンのダングリングボンドに由来するg=2.001を持つスピンの密度が3×1017spins/cm以下であることが好ましい。これは、絶縁膜85に含まれる欠陥密度が多いと、当該欠陥に酸素が結合してしまい、絶縁膜85における酸素の透過量が減少してしまうためである。 The insulating film 85 preferably has few defects. Typically, the density of a spin having g = 2.001 derived from a dangling bond of silicon obtained by ESR measurement is 3 × 10 17 spins / cm 3. The following is preferable. This is because if the density of defects contained in the insulating film 85 is large, oxygen is bonded to the defects, and the amount of oxygen transmitted through the insulating film 85 is reduced.

また、絶縁膜85と酸化物半導体膜82との界面に欠陥が少ないことが好ましく、代表的には、磁場の向きを膜面に対して平行に印加したESR測定により、酸化物半導体膜82に用いられる酸化物半導体中の酸素欠損に由来するg値が1.89以上1.96以下であるスピンの密度が1×1017spins/cm以下、更には検出下限以下であることが好ましい。 The interface between the insulating film 85 and the oxide semiconductor film 82 preferably has few defects. Typically, the oxide semiconductor film 82 is formed by ESR measurement in which the direction of a magnetic field is applied in parallel to the film surface. It is preferable that the g density derived from oxygen vacancies in the oxide semiconductor used is 1.89 to 1.96, and the density of spins is 1 × 10 17 spins / cm 3 or less, and more preferably the detection lower limit or less.

また、絶縁膜87は、酸素、水素、水の拡散を防ぐブロッキング効果を有することが、望ましい。或いは、絶縁膜87は、水素、水の拡散を防ぐブロッキング効果を有することが、望ましい。   The insulating film 87 desirably has a blocking effect that prevents diffusion of oxygen, hydrogen, and water. Alternatively, the insulating film 87 desirably has a blocking effect that prevents diffusion of hydrogen and water.

絶縁膜は、密度が高くて緻密である程、また未結合手が少なく化学的に安定である程、より高いブロッキング効果を示す。酸素、水素、水の拡散を防ぐブロッキング効果を示す絶縁膜は、例えば、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化窒化ガリウム、酸化イットリウム、酸化窒化イットリウム、酸化ハフニウム、酸化窒化ハフニウム等を用いて、形成することができる。水素、水の拡散を防ぐブロッキング効果を示す絶縁膜は、例えば、窒化シリコン、窒化酸化シリコン等を用いて形成することができる。   The insulating film exhibits a higher blocking effect as it is denser and denser, and as it is chemically stable with fewer dangling bonds. Examples of the insulating film that exhibits a blocking effect to prevent diffusion of oxygen, hydrogen, and water include aluminum oxide, aluminum oxynitride, gallium oxide, gallium oxynitride, yttrium oxide, yttrium oxynitride, hafnium oxide, and hafnium oxynitride. Can be formed. The insulating film exhibiting a blocking effect for preventing diffusion of hydrogen and water can be formed using, for example, silicon nitride, silicon nitride oxide, or the like.

絶縁膜87が水、水素などの拡散を防ぐブロッキング効果を有する場合、パネル内の樹脂や、パネルの外部に存在する水、水素などの不純物が、酸化物半導体膜82に侵入するのを防ぐことができる。酸化物半導体膜82に酸化物半導体を用いる場合、酸化物半導体に侵入した水または水素の一部は電子供与体(ドナー)となるため、上記ブロッキング効果を有する絶縁膜87を用いることで、トランジスタ70の閾値電圧がドナーの生成によりシフトするのを防ぐことができる。   In the case where the insulating film 87 has a blocking effect for preventing diffusion of water, hydrogen, and the like, it is possible to prevent the resin in the panel and impurities such as water and hydrogen existing outside the panel from entering the oxide semiconductor film 82. Can do. In the case where an oxide semiconductor is used for the oxide semiconductor film 82, water or a part of hydrogen that has penetrated into the oxide semiconductor serves as an electron donor (donor); The threshold voltage of 70 can be prevented from shifting due to donor generation.

また、酸化物半導体膜82に酸化物半導体を用いる場合、絶縁膜87が酸素の拡散を防ぐブロッキング効果を有することで、酸化物半導体からの酸素が外部に拡散するのを防ぐことができる。よって、酸化物半導体中において、ドナーとなる酸素欠損が低減されるので、トランジスタ70の閾値電圧がドナーの生成によりシフトするのを防ぐことができる。   In the case where an oxide semiconductor is used for the oxide semiconductor film 82, the insulating film 87 has a blocking effect for preventing diffusion of oxygen, so that oxygen from the oxide semiconductor can be prevented from diffusing to the outside. Accordingly, oxygen vacancies serving as donors in the oxide semiconductor are reduced, so that the threshold voltage of the transistor 70 can be prevented from being shifted due to generation of donors.

なお、図15(A)では、酸化物半導体膜82が、3層の積層された酸化物半導体膜で構成されている場合を、例示している。具体的に、図15(A)に示すトランジスタ70では、酸化物半導体膜82として、酸化物半導体膜82a乃至酸化物半導体膜82cが、絶縁膜81側から順に積層されている。トランジスタ70の酸化物半導体膜82は、積層された複数の酸化物半導体膜で構成されているとは限らず、単膜の酸化物半導体膜で構成されていても良い。   Note that FIG. 15A illustrates the case where the oxide semiconductor film 82 includes an oxide semiconductor film in which three layers are stacked. Specifically, in the transistor 70 illustrated in FIG. 15A, the oxide semiconductor film 82 includes oxide semiconductor films 82a to 82c which are stacked in this order from the insulating film 81 side. The oxide semiconductor film 82 of the transistor 70 is not necessarily formed of a plurality of stacked oxide semiconductor films, and may be formed of a single oxide semiconductor film.

そして、酸化物半導体膜82a及び酸化物半導体膜82cは、酸化物半導体膜82bを構成する金属元素の少なくとも1つを、その構成要素に含み、伝導帯下端のエネルギーが酸化物半導体膜82bよりも0.05eV以上、0.07eV以上、0.1eV以上又は0.15eV以上、かつ2eV以下、1eV以下、0.5eV以下又は0.4eV以下、真空準位に近い酸化物膜である。さらに、酸化物半導体膜82bは、少なくともインジウムを含むと、キャリア移動度が高くなるため好ましい。   The oxide semiconductor film 82a and the oxide semiconductor film 82c include at least one metal element included in the oxide semiconductor film 82b as a component, and the energy at the lower end of the conduction band is higher than that of the oxide semiconductor film 82b. The oxide film has a vacuum level of 0.05 eV or more, 0.07 eV or more, 0.1 eV or more, or 0.15 eV or more, and 2 eV or less, 1 eV or less, 0.5 eV or less, or 0.4 eV or less. Furthermore, it is preferable that the oxide semiconductor film 82b contain at least indium because carrier mobility is increased.

また、図15(B)に示すように、トランジスタ70は、酸化物半導体膜82cが導電膜83及び導電膜84の上層で絶縁膜85と重畳するように設けられている構成を、有していてもよい。   As shown in FIG. 15B, the transistor 70 has a structure in which the oxide semiconductor film 82c is provided over the conductive film 83 and the conductive film 84 so as to overlap with the insulating film 85. May be.

なお、電子供与体(ドナー)となる水分または水素などの不純物が低減され、なおかつ酸素欠損が低減されることにより高純度化された酸化物半導体は、キャリア発生源が少ないため、i型(真性半導体)又はi型に限りなく近くすることができる。そのため、高純度化された酸化物半導体膜にチャネル形成領域を有するトランジスタは、オフ電流が著しく小さく、信頼性が高い。そして、当該酸化物半導体膜にチャネル形成領域が形成されるトランジスタは、閾値電圧がプラスとなる電気的特性(ノーマリーオフ特性ともいう。)になりやすい。   Note that an oxide semiconductor highly purified by reducing impurities such as moisture or hydrogen serving as an electron donor (donor) and reducing oxygen vacancies has few carrier generation sources, and thus is i-type (intrinsic). Semiconductor) or i-type. Therefore, a transistor including a channel formation region in a highly purified oxide semiconductor film has extremely low off-state current and high reliability. A transistor in which a channel formation region is formed in the oxide semiconductor film tends to have electrical characteristics (also referred to as normally-off characteristics) in which the threshold voltage is positive.

具体的に、高純度化された酸化物半導体膜にチャネル形成領域を有するトランジスタのオフ電流が小さいことは、いろいろな実験により証明できる。例えば、チャネル幅が1×10μmでチャネル長が10μmの素子であっても、ソース電極とドレイン電極間の電圧(ドレイン電圧)が1Vから10Vの範囲において、オフ電流が、半導体パラメータアナライザの測定限界以下、すなわち1×10−13A以下という特性を得ることができる。この場合、トランジスタのチャネル幅で規格化したオフ電流は、100zA/μm以下であることが分かる。また、容量素子とトランジスタとを電気的に接続して、容量素子に流入または容量素子から流出する電荷を当該トランジスタで制御する回路を用いて、オフ電流の測定を行った。当該測定では、高純度化された酸化物半導体膜を上記トランジスタのチャネル形成領域に用い、容量素子の単位時間あたりの電荷量の推移から当該トランジスタのオフ電流を測定した。その結果、トランジスタのソース電極とドレイン電極間の電圧が3Vの場合に、数十yA/μmという、さらに小さいオフ電流が得られることが分かった。従って、高純度化された酸化物半導体膜をチャネル形成領域に用いたトランジスタは、オフ電流が、結晶性を有するシリコンを用いたトランジスタに比べて著しく小さい。 Specifically, it can be proved by various experiments that the off-state current of a transistor including a channel formation region in a highly purified oxide semiconductor film is small. For example, even in an element having a channel width of 1 × 10 6 μm and a channel length of 10 μm, when the voltage between the source electrode and the drain electrode (drain voltage) is in the range of 1V to 10V, It is possible to obtain characteristics that are below the measurement limit, that is, 1 × 10 −13 A or less. In this case, it can be seen that the off-current normalized by the channel width of the transistor is 100 zA / μm or less. In addition, the off-state current was measured using a circuit in which the capacitor and the transistor were electrically connected and the charge flowing into or out of the capacitor was controlled by the transistor. In this measurement, a highly purified oxide semiconductor film was used for a channel formation region of the transistor, and the off-state current of the transistor was measured from the change in charge amount per unit time of the capacitor. As a result, it was found that when the voltage between the source electrode and the drain electrode of the transistor is 3 V, an even smaller off current of several tens of yA / μm can be obtained. Therefore, a transistor using a highly purified oxide semiconductor film for a channel formation region has significantly lower off-state current than a transistor using crystalline silicon.

なお、半導体膜として酸化物半導体膜を用いる場合、酸化物半導体としては、少なくともインジウム(In)あるいは亜鉛(Zn)を含むことが好ましい。また、該酸化物半導体を用いたトランジスタの電気的特性のばらつきを減らすためのスタビライザーとして、それらに加えてガリウム(Ga)を有することが好ましい。また、スタビライザーとしてスズ(Sn)を有することが好ましい。また、スタビライザーとしてハフニウム(Hf)を有することが好ましい。また、スタビライザーとしてアルミニウム(Al)を有することが好ましい。また、スタビライザーとしてジルコニウム(Zr)を含むことが好ましい。   Note that in the case where an oxide semiconductor film is used as the semiconductor film, the oxide semiconductor preferably contains at least indium (In) or zinc (Zn). In addition, it is preferable that gallium (Ga) be included in addition to the stabilizer for reducing variation in electrical characteristics of the transistor including the oxide semiconductor. Moreover, it is preferable to have tin (Sn) as a stabilizer. Moreover, it is preferable to have hafnium (Hf) as a stabilizer. Moreover, it is preferable to have aluminum (Al) as a stabilizer. Moreover, it is preferable that zirconium (Zr) is included as a stabilizer.

酸化物半導体の中でもIn−Ga−Zn系酸化物、In−Sn−Zn系酸化物などは、炭化シリコン、窒化ガリウム、または酸化ガリウムとは異なり、スパッタリング法や湿式法により電気的特性の優れたトランジスタを作製することが可能であり、量産性に優れるといった利点がある。また、炭化シリコン、窒化ガリウム、または酸化ガリウムとは異なり、上記In−Ga−Zn系酸化物は、ガラス基板上に、電気的特性の優れたトランジスタを作製することが可能である。また、基板の大型化にも対応が可能である。   Among oxide semiconductors, In—Ga—Zn-based oxides, In—Sn—Zn-based oxides, and the like have excellent electrical characteristics by sputtering or a wet method, unlike silicon carbide, gallium nitride, or gallium oxide. There is an advantage that a transistor can be manufactured and the mass productivity is excellent. Further, unlike silicon carbide, gallium nitride, or gallium oxide, the In—Ga—Zn-based oxide can manufacture a transistor with excellent electrical characteristics over a glass substrate. In addition, it is possible to cope with an increase in the size of the substrate.

また、他のスタビライザーとして、ランタノイドである、ランタン(La)、セリウム(Ce)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、サマリウム(Sm)、ユウロピウム(Eu)、ガドリニウム(Gd)、テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)、イッテルビウム(Yb)、ルテチウム(Lu)のいずれか一種または複数種を含んでいてもよい。   Other stabilizers include lanthanoids such as lanthanum (La), cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), samarium (Sm), europium (Eu), gadolinium (Gd), and terbium (Tb). , Dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm), ytterbium (Yb), or lutetium (Lu) may be included.

例えば、酸化物半導体として、酸化インジウム、酸化ガリウム、酸化スズ、酸化亜鉛、In−Zn系酸化物、Sn−Zn系酸化物、Al−Zn系酸化物、Zn−Mg系酸化物、Sn−Mg系酸化物、In−Mg系酸化物、In−Ga系酸化物、In−Ga−Zn系酸化物(IGZOとも表記する)、In−Al−Zn系酸化物、In−Sn−Zn系酸化物、Sn−Ga−Zn系酸化物、Al−Ga−Zn系酸化物、Sn−Al−Zn系酸化物、In−Hf−Zn系酸化物、In−La−Zn系酸化物、In−Pr−Zn系酸化物、In−Nd−Zn系酸化物、In−Ce−Zn系酸化物、In−Sm−Zn系酸化物、In−Eu−Zn系酸化物、In−Gd−Zn系酸化物、In−Tb−Zn系酸化物、In−Dy−Zn系酸化物、In−Ho−Zn系酸化物、In−Er−Zn系酸化物、In−Tm−Zn系酸化物、In−Yb−Zn系酸化物、In−Lu−Zn系酸化物、In−Sn−Ga−Zn系酸化物、In−Hf−Ga−Zn系酸化物、In−Al−Ga−Zn系酸化物、In−Sn−Al−Zn系酸化物、In−Sn−Hf−Zn系酸化物、In−Hf−Al−Zn系酸化物を用いることができる。   For example, as an oxide semiconductor, indium oxide, gallium oxide, tin oxide, zinc oxide, In—Zn oxide, Sn—Zn oxide, Al—Zn oxide, Zn—Mg oxide, Sn—Mg Oxide, In—Mg oxide, In—Ga oxide, In—Ga—Zn oxide (also referred to as IGZO), In—Al—Zn oxide, In—Sn—Zn oxide Sn-Ga-Zn-based oxide, Al-Ga-Zn-based oxide, Sn-Al-Zn-based oxide, In-Hf-Zn-based oxide, In-La-Zn-based oxide, In-Pr- Zn-based oxide, In-Nd-Zn-based oxide, In-Ce-Zn-based oxide, In-Sm-Zn-based oxide, In-Eu-Zn-based oxide, In-Gd-Zn-based oxide, In-Tb-Zn-based oxide, In-Dy-Zn-based oxide, In-H -Zn oxide, In-Er-Zn oxide, In-Tm-Zn oxide, In-Yb-Zn oxide, In-Lu-Zn oxide, In-Sn-Ga-Zn oxide Oxide, In-Hf-Ga-Zn-based oxide, In-Al-Ga-Zn-based oxide, In-Sn-Al-Zn-based oxide, In-Sn-Hf-Zn-based oxide, In-Hf An -Al-Zn-based oxide can be used.

なお、例えば、In−Ga−Zn系酸化物とは、InとGaとZnを含む酸化物という意味であり、InとGaとZnの比率は問わない。また、InとGaとZn以外の金属元素を含んでいてもよい。In−Ga−Zn系酸化物は、無電界時の抵抗が十分に高くオフ電流を十分に小さくすることが可能であり、また、移動度も高い。   Note that for example, an In—Ga—Zn-based oxide means an oxide containing In, Ga, and Zn, and there is no limitation on the ratio of In, Ga, and Zn. Moreover, metal elements other than In, Ga, and Zn may be included. An In—Ga—Zn-based oxide has sufficiently high resistance when no electric field is applied, and can sufficiently reduce off-state current. In addition, the In—Ga—Zn-based oxide has high mobility.

例えば、In−Sn−Zn系酸化物では比較的容易に高い移動度が得られる。しかしながら、In−Ga−Zn系酸化物でも、バルク内欠陥密度を低減することにより移動度を上げることができる。   For example, high mobility can be obtained relatively easily with an In—Sn—Zn-based oxide. However, mobility can be increased by reducing the defect density in the bulk also in the case of using an In—Ga—Zn-based oxide.

以下では、酸化物半導体膜の構造について説明する。   Hereinafter, the structure of the oxide semiconductor film is described.

本明細書において、「平行」とは、二つの直線が−10°以上10°以下の角度で配置されている状態をいう。したがって、−5°以上5°以下の場合も含まれる。また、「略平行」とは、二つの直線が−30°以上30°以下の角度で配置されている状態をいう。また、「垂直」とは、二つの直線が80°以上100°以下の角度で配置されている状態をいう。したがって、85°以上95°以下の場合も含まれる。また、「略垂直」とは、二つの直線が60°以上120°以下の角度で配置されている状態をいう。   In this specification, “parallel” refers to a state in which two straight lines are arranged at an angle of −10 ° to 10 °. Therefore, the case of −5 ° to 5 ° is also included. Further, “substantially parallel” means a state in which two straight lines are arranged at an angle of −30 ° to 30 °. “Vertical” refers to a state in which two straight lines are arranged at an angle of 80 ° to 100 °. Therefore, the case of 85 ° to 95 ° is also included. Further, “substantially vertical” means a state in which two straight lines are arranged at an angle of 60 ° to 120 °.

また、本明細書において、結晶が三方晶または菱面体晶である場合、六方晶系として表す。   In this specification, when a crystal is trigonal or rhombohedral, it is represented as a hexagonal system.

酸化物半導体膜は、非単結晶酸化物半導体膜と単結晶酸化物半導体膜とに分けられる。または、酸化物半導体は、例えば、結晶性酸化物半導体と非晶質酸化物半導体とに分けられる。   An oxide semiconductor film is classified into a non-single-crystal oxide semiconductor film and a single-crystal oxide semiconductor film. Alternatively, an oxide semiconductor is classified into, for example, a crystalline oxide semiconductor and an amorphous oxide semiconductor.

なお、非単結晶酸化物半導体としては、CAAC−OS(C Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor)、多結晶酸化物半導体、微結晶酸化物半導体、非晶質酸化物半導体などがある。また、結晶性酸化物半導体としては、単結晶酸化物半導体、CAAC−OS、多結晶酸化物半導体、微結晶酸化物半導体などがある。   Note that examples of the non-single-crystal oxide semiconductor include a CAAC-OS (C Axis Crystallized Oxide Semiconductor), a polycrystalline oxide semiconductor, a microcrystalline oxide semiconductor, and an amorphous oxide semiconductor. As a crystalline oxide semiconductor, a single crystal oxide semiconductor, a CAAC-OS, a polycrystalline oxide semiconductor, a microcrystalline oxide semiconductor, or the like can be given.

まずは、CAAC−OS膜について説明する。   First, the CAAC-OS film is described.

CAAC−OS膜は、c軸配向した複数の結晶部を有する酸化物半導体膜の一つである。   The CAAC-OS film is one of oxide semiconductor films having a plurality of c-axis aligned crystal parts.

透過型電子顕微鏡(TEM:Transmission Electron Microscope)によって、CAAC−OS膜の明視野像および回折パターンの複合解析像(高分解能TEM像ともいう。)を観察することで複数の結晶部を確認することができる。一方、高分解能TEM像によっても明確な結晶部同士の境界、即ち結晶粒界(グレインバウンダリーともいう。)を確認することができない。そのため、CAAC−OS膜は、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。   Confirming a plurality of crystal parts by observing a bright field image of a CAAC-OS film and a combined analysis image (also referred to as a high-resolution TEM image) of a CAAC-OS film with a transmission electron microscope (TEM: Transmission Electron Microscope). Can do. On the other hand, a clear boundary between crystal parts, that is, a crystal grain boundary (also referred to as a grain boundary) cannot be confirmed even by a high-resolution TEM image. Therefore, it can be said that the CAAC-OS film is unlikely to decrease in electron mobility due to crystal grain boundaries.

試料面と略平行な方向から、CAAC−OS膜の断面の高分解能TEM像を観察すると、結晶部において、金属原子が層状に配列していることを確認できる。金属原子の各層は、CAAC−OS膜の膜を形成する面(被形成面ともいう。)または上面の凹凸を反映した形状であり、CAAC−OS膜の被形成面または上面と平行に配列する。   When a high-resolution TEM image of a cross section of the CAAC-OS film is observed from a direction substantially parallel to the sample surface, it can be confirmed that metal atoms are arranged in layers in the crystal part. Each layer of metal atoms has a shape reflecting unevenness of a surface (also referred to as a formation surface) or an upper surface on which the CAAC-OS film is formed, and is arranged in parallel with the formation surface or the upper surface of the CAAC-OS film. .

一方、試料面と略垂直な方向から、CAAC−OS膜の平面の高分解能TEM像を観察すると、結晶部において、金属原子が三角形状または六角形状に配列していることを確認できる。しかしながら、異なる結晶部間で、金属原子の配列に規則性は見られない。   On the other hand, when a high-resolution TEM image of a plane of the CAAC-OS film is observed from a direction substantially perpendicular to the sample surface, it can be confirmed that metal atoms are arranged in a triangular shape or a hexagonal shape in a crystal part. However, there is no regularity in the arrangement of metal atoms between different crystal parts.

CAAC−OS膜に対し、X線回折(XRD:X−Ray Diffraction)装置を用いて構造解析を行うと、例えばInGaZnOの結晶を有するCAAC−OS膜のout−of−plane法による解析では、回折角(2θ)が31°近傍にピークが現れる場合がある。このピークは、InGaZnOの結晶の(009)面に帰属されることから、CAAC−OS膜の結晶がc軸配向性を有し、c軸が被形成面または上面に略垂直な方向を向いていることが確認できる。 When structural analysis is performed on a CAAC-OS film using an X-ray diffraction (XRD) apparatus, for example, in the analysis of a CAAC-OS film having an InGaZnO 4 crystal by an out-of-plane method, A peak may appear when the diffraction angle (2θ) is around 31 °. Since this peak is attributed to the (009) plane of the InGaZnO 4 crystal, the crystal of the CAAC-OS film has c-axis orientation, and the c-axis is oriented in a direction substantially perpendicular to the formation surface or the top surface. Can be confirmed.

なお、InGaZnOの結晶を有するCAAC−OS膜のout−of−plane法による解析では、2θが31°近傍のピークの他に、2θが36°近傍にもピークが現れる場合がある。2θが36°近傍のピークは、CAAC−OS膜中の一部に、c軸配向性を有さない結晶が含まれることを示している。CAAC−OS膜は、2θが31°近傍にピークを示し、2θが36°近傍にピークを示さないことが好ましい。 Note that when the CAAC-OS film including an InGaZnO 4 crystal is analyzed by an out-of-plane method, a peak may also appear when 2θ is around 36 ° in addition to the peak where 2θ is around 31 °. A peak at 2θ of around 36 ° indicates that a crystal having no c-axis alignment is included in part of the CAAC-OS film. The CAAC-OS film preferably has a peak at 2θ of around 31 ° and no peak at 2θ of around 36 °.

CAAC−OS膜は、不純物濃度の低い酸化物半導体膜である。不純物は、水素、炭素、シリコン、遷移金属元素などの酸化物半導体膜の主成分以外の元素である。特に、シリコンなどの、酸化物半導体膜を構成する金属元素よりも酸素との結合力の強い元素は、酸化物半導体膜から酸素を奪うことで酸化物半導体膜の原子配列を乱し、結晶性を低下させる要因となる。また、鉄やニッケルなどの重金属、アルゴン、二酸化炭素などは、原子半径(または分子半径)が大きいため、酸化物半導体膜内部に含まれると、酸化物半導体膜の原子配列を乱し、結晶性を低下させる要因となる。なお、酸化物半導体膜に含まれる不純物は、キャリアトラップやキャリア発生源となる場合がある。   The CAAC-OS film is an oxide semiconductor film with a low impurity concentration. The impurity is an element other than the main component of the oxide semiconductor film, such as hydrogen, carbon, silicon, or a transition metal element. In particular, an element such as silicon, which has a stronger bonding force with oxygen than the metal element included in the oxide semiconductor film, disturbs the atomic arrangement of the oxide semiconductor film by depriving the oxide semiconductor film of oxygen, and has crystallinity. It becomes a factor to reduce. In addition, heavy metals such as iron and nickel, argon, carbon dioxide, and the like have large atomic radii (or molecular radii). Therefore, if they are contained inside an oxide semiconductor film, the atomic arrangement of the oxide semiconductor film is disturbed, resulting in crystallinity. It becomes a factor to reduce. Note that the impurity contained in the oxide semiconductor film might serve as a carrier trap or a carrier generation source.

また、CAAC−OS膜は、欠陥準位密度の低い酸化物半導体膜である。例えば、酸化物半導体膜中の酸素欠損は、キャリアトラップとなることや、水素を捕獲することによってキャリア発生源となることがある。   The CAAC-OS film is an oxide semiconductor film with a low density of defect states. For example, oxygen vacancies in the oxide semiconductor film can serve as carrier traps or can generate carriers by capturing hydrogen.

不純物濃度が低く、欠陥準位密度が低い(酸素欠損の少ない)ことを、高純度真性または実質的に高純度真性と呼ぶ。高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜は、キャリア発生源が少ないため、キャリア密度を低くすることができる。したがって、当該酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、しきい値電圧がマイナスとなる電気特性(ノーマリーオンともいう。)になることが少ない。また、高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜は、キャリアトラップが少ない。そのため、当該酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、電気特性の変動が小さく、信頼性の高いトランジスタとなる。なお、酸化物半導体膜のキャリアトラップに捕獲された電荷は、放出するまでに要する時間が長く、あたかも固定電荷のように振る舞うことがある。そのため、不純物濃度が高く、欠陥準位密度が高い酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、電気特性が不安定となる場合がある。   A low impurity concentration and a low density of defect states (small number of oxygen vacancies) is called high purity intrinsic or substantially high purity intrinsic. A highly purified intrinsic or substantially highly purified intrinsic oxide semiconductor film has few carrier generation sources, and thus can have a low carrier density. Therefore, a transistor including the oxide semiconductor film is unlikely to have electrical characteristics (also referred to as normally-on) in which the threshold voltage is negative. A highly purified intrinsic or substantially highly purified intrinsic oxide semiconductor film has few carrier traps. Therefore, a transistor including the oxide semiconductor film has a small change in electrical characteristics and has high reliability. Note that the charge trapped in the carrier trap of the oxide semiconductor film takes a long time to be released, and may behave as if it were a fixed charge. Therefore, a transistor including an oxide semiconductor film with a high impurity concentration and a high density of defect states may have unstable electrical characteristics.

また、CAAC−OS膜を用いたトランジスタは、可視光や紫外光の照射による電気特性の変動が小さい。   In addition, a transistor including a CAAC-OS film has little variation in electrical characteristics due to irradiation with visible light or ultraviolet light.

次に、微結晶酸化物半導体膜について説明する。   Next, a microcrystalline oxide semiconductor film is described.

微結晶酸化物半導体膜は、高分解能TEM像において、結晶部を確認することのできる領域と、明確な結晶部を確認することのできない領域と、を有する。微結晶酸化物半導体膜に含まれる結晶部は、1nm以上100nm以下、または1nm以上10nm以下の大きさであることが多い。特に、1nm以上10nm以下、または1nm以上3nm以下の微結晶であるナノ結晶(nc:nanocrystal)を有する酸化物半導体膜を、nc−OS(nanocrystalline Oxide Semiconductor)膜と呼ぶ。また、nc−OS膜は、例えば、高分解能TEM像では、結晶粒界を明確に確認できない場合がある。   The microcrystalline oxide semiconductor film includes a region where a crystal part can be confirmed and a region where a clear crystal part cannot be confirmed in a high-resolution TEM image. In most cases, a crystal part included in the microcrystalline oxide semiconductor film has a size of 1 nm to 100 nm, or 1 nm to 10 nm. In particular, an oxide semiconductor film including a nanocrystal (nc) that is a microcrystal of 1 nm to 10 nm, or 1 nm to 3 nm is referred to as an nc-OS (nanocrystalline Oxide Semiconductor) film. In the nc-OS film, for example, a crystal grain boundary may not be clearly confirmed in a high-resolution TEM image.

nc−OS膜は、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膜は、異なる結晶部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膜は、分析方法によっては、非晶質酸化物半導体膜と区別が付かない場合がある。例えば、nc−OS膜に対し、結晶部よりも大きい径のX線を用いるXRD装置を用いて構造解析を行うと、out−of−plane法による解析では、結晶面を示すピークが検出されない。また、nc−OS膜に対し、結晶部よりも大きいプローブ径(例えば50nm以上)の電子線を用いる電子回折(制限視野電子回折ともいう。)を行うと、ハローパターンのような回折パターンが観測される。一方、nc−OS膜に対し、結晶部の大きさと近いか結晶部より小さいプローブ径の電子線を用いるナノビーム電子回折を行うと、スポットが観測される。また、nc−OS膜に対しナノビーム電子回折を行うと、円を描くように(リング状に)輝度の高い領域が観測される場合がある。また、nc−OS膜に対しナノビーム電子回折を行うと、リング状の領域内に複数のスポットが観測される場合がある。   The nc-OS film has periodicity in atomic arrangement in a very small region (eg, a region of 1 nm to 10 nm, particularly a region of 1 nm to 3 nm). In addition, the nc-OS film does not have regularity in crystal orientation between different crystal parts. Therefore, orientation is not seen in the whole film. Therefore, the nc-OS film may not be distinguished from an amorphous oxide semiconductor film depending on an analysis method. For example, when structural analysis is performed on the nc-OS film using an XRD apparatus using X-rays having a diameter larger than that of the crystal part, a peak indicating a crystal plane is not detected in the analysis by the out-of-plane method. Further, when electron diffraction (also referred to as limited-field electron diffraction) using an electron beam with a probe diameter (for example, 50 nm or more) larger than that of the crystal part is performed on the nc-OS film, a diffraction pattern such as a halo pattern is observed. Is done. On the other hand, when nanobeam electron diffraction is performed on the nc-OS film using an electron beam having a probe diameter that is close to or smaller than the size of the crystal part, spots are observed. In addition, when nanobeam electron diffraction is performed on the nc-OS film, a region with high luminance may be observed so as to draw a circle (in a ring shape). Further, when nanobeam electron diffraction is performed on the nc-OS film, a plurality of spots may be observed in the ring-shaped region.

nc−OS膜は、非晶質酸化物半導体膜よりも規則性の高い酸化物半導体膜である。そのため、nc−OS膜は、非晶質酸化物半導体膜よりも欠陥準位密度が低くなる。ただし、nc−OS膜は、異なる結晶部間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、nc−OS膜は、CAAC−OS膜と比べて欠陥準位密度が高くなる。   The nc-OS film is an oxide semiconductor film that has higher regularity than an amorphous oxide semiconductor film. Therefore, the nc-OS film has a lower density of defect states than the amorphous oxide semiconductor film. Note that the nc-OS film does not have regularity in crystal orientation between different crystal parts. Therefore, the nc-OS film has a higher density of defect states than the CAAC-OS film.

次に、非晶質酸化物半導体膜について説明する。   Next, an amorphous oxide semiconductor film is described.

非晶質酸化物半導体膜は、膜中における原子配列が不規則であり、結晶部を有さない酸化物半導体膜である。石英のような無定形状態を有する酸化物半導体膜が一例である。   An amorphous oxide semiconductor film is an oxide semiconductor film having an irregular atomic arrangement in the film and having no crystal part. An oxide semiconductor film having an amorphous state such as quartz is an example.

非晶質酸化物半導体膜は、高分解能TEM像において結晶部を確認することができない。   In the amorphous oxide semiconductor film, a crystal part cannot be confirmed in a high-resolution TEM image.

非晶質酸化物半導体膜に対し、XRD装置を用いた構造解析を行うと、out−of−plane法による解析では、結晶面を示すピークが検出されない。また、非晶質酸化物半導体膜に対し、電子回折を行うと、ハローパターンが観測される。また、非晶質酸化物半導体膜に対し、ナノビーム電子回折を行うと、スポットが観測されず、ハローパターンが観測される。   When structural analysis using an XRD apparatus is performed on an amorphous oxide semiconductor film, a peak indicating a crystal plane is not detected by analysis using an out-of-plane method. Further, when electron diffraction is performed on the amorphous oxide semiconductor film, a halo pattern is observed. Further, when nanobeam electron diffraction is performed on an amorphous oxide semiconductor film, no spot is observed and a halo pattern is observed.

なお、酸化物半導体膜は、nc−OS膜と非晶質酸化物半導体膜との間の物性を示す構造を有する場合がある。そのような構造を有する酸化物半導体膜を、特に非晶質ライク酸化物半導体(a−like OS:amorphous−like Oxide Semiconductor)膜と呼ぶ。   Note that the oxide semiconductor film may have a structure having physical properties between the nc-OS film and the amorphous oxide semiconductor film. An oxide semiconductor film having such a structure is particularly referred to as an amorphous-like oxide semiconductor (a-like OS) film.

a−like OS膜は、高分解能TEM像において鬆(ボイドともいう。)が観察される場合がある。また、高分解能TEM像において、明確に結晶部を確認することのできる領域と、結晶部を確認することのできない領域と、を有する。a−like OS膜は、TEMによる観察程度の微量な電子照射によって、結晶化が起こり、結晶部の成長が見られる場合がある。一方、良質なnc−OS膜であれば、TEMによる観察程度の微量な電子照射による結晶化はほとんど見られない。   In the a-like OS film, a void (also referred to as a void) may be observed in a high-resolution TEM image. Moreover, in a high-resolution TEM image, it has the area | region which can confirm a crystal part clearly, and the area | region which cannot confirm a crystal part. In some cases, the a-like OS film is crystallized by a small amount of electron irradiation as observed by a TEM, and a crystal part is grown. On the other hand, in the case of a good-quality nc-OS film, crystallization due to a small amount of electron irradiation comparable to that observed by TEM is hardly observed.

なお、a−like OS膜およびnc−OS膜の結晶部の大きさの計測は、高分解能TEM像を用いて行うことができる。例えば、InGaZnOの結晶は層状構造を有し、In−O層の間に、Ga−Zn−O層を2層有する。InGaZnOの結晶の単位格子は、In−O層を3層有し、またGa−Zn−O層を6層有する、計9層がc軸方向に層状に重なった構造を有する。よって、これらの近接する層同士の間隔は、(009)面の格子面間隔(d値ともいう。)と同程度であり、結晶構造解析からその値は0.29nmと求められている。そのため、高分解能TEM像における格子縞に着目し、格子縞の間隔が0.28nm以上0.30nm以下である箇所においては、それぞれの格子縞がInGaZnOの結晶のa−b面に対応する。 Note that the crystal part size of the a-like OS film and the nc-OS film can be measured using high-resolution TEM images. For example, a crystal of InGaZnO 4 has a layered structure, and two Ga—Zn—O layers are provided between In—O layers. The unit cell of InGaZnO 4 crystal has a structure in which a total of nine layers including three In—O layers and six Ga—Zn—O layers are stacked in the c-axis direction. Therefore, the distance between these adjacent layers is approximately the same as the lattice spacing (also referred to as d value) of the (009) plane, and the value is determined to be 0.29 nm from crystal structure analysis. Therefore, paying attention to the lattice fringes in the high-resolution TEM image, each lattice fringe corresponds to the ab plane of the InGaZnO 4 crystal in a portion where the interval between the lattice fringes is 0.28 nm or more and 0.30 nm or less.

また、酸化物半導体膜は、構造ごとに密度が異なる場合がある。例えば、ある酸化物半導体膜の組成がわかれば、該組成と同じ組成における単結晶の密度と比較することにより、その酸化物半導体膜の構造を推定することができる。例えば、単結晶の密度に対し、a−like OS膜の密度は78.6%以上92.3%未満となる。また、例えば、単結晶の密度に対し、nc−OS膜の密度およびCAAC−OS膜の密度は92.3%以上100%未満となる。なお、単結晶の密度に対し密度が78%未満となる酸化物半導体膜は、成膜すること自体が困難である。   In addition, the oxide semiconductor film may have a different density for each structure. For example, if the composition of a certain oxide semiconductor film is known, the structure of the oxide semiconductor film can be estimated by comparing with the density of a single crystal having the same composition as the composition. For example, the density of the a-like OS film is 78.6% or more and less than 92.3% with respect to the density of the single crystal. For example, the density of the nc-OS film and the density of the CAAC-OS film are 92.3% or more and less than 100% with respect to the density of the single crystal. Note that it is difficult to form an oxide semiconductor film whose density is lower than 78% with respect to that of a single crystal.

上記について、具体例を用いて説明する。例えば、In:Ga:Zn=1:1:1[原子数比]を満たす酸化物半導体膜において、菱面体晶構造を有する単結晶InGaZnOの密度は6.357g/cmとなる。よって、例えば、In:Ga:Zn=1:1:1[原子数比]を満たす酸化物半導体膜において、a−like OS膜の密度は5.0g/cm以上5.9g/cm未満となる。また、例えば、In:Ga:Zn=1:1:1[原子数比]を満たす酸化物半導体膜において、nc−OS膜の密度およびCAAC−OS膜の密度は5.9g/cm以上6.3g/cm未満となる。 The above will be described using a specific example. For example, in an oxide semiconductor film satisfying In: Ga: Zn = 1: 1: 1 [atomic ratio], the density of single crystal InGaZnO 4 having a rhombohedral structure is 6.357 g / cm 3 . Therefore, for example, in an oxide semiconductor film satisfying In: Ga: Zn = 1: 1: 1 [atomic ratio], the density of the a-like OS film is 5.0 g / cm 3 or more and less than 5.9 g / cm 3. It becomes. For example, in the oxide semiconductor film satisfying In: Ga: Zn = 1: 1: 1 [atomic ratio], the density of the nc-OS film and the density of the CAAC-OS film are 5.9 g / cm 3 or more 6 Less than 3 g / cm 3 .

なお、同じ組成の単結晶が存在しない場合がある。その場合、任意の割合で組成の異なる単結晶を組み合わせることにより、所望の組成の単結晶に相当する密度を算出することができる。所望の組成の単結晶の密度は、組成の異なる単結晶を組み合わせる割合に対して、加重平均を用いて算出すればよい。ただし、密度は、可能な限り少ない種類の単結晶を組み合わせて算出することが好ましい。   Note that there may be no single crystal having the same composition. In that case, a density corresponding to a single crystal having a desired composition can be calculated by combining single crystals having different compositions at an arbitrary ratio. What is necessary is just to calculate the density of the single crystal of a desired composition using a weighted average with respect to the ratio which combines the single crystal from which a composition differs. However, the density is preferably calculated by combining as few kinds of single crystals as possible.

なお、酸化物半導体膜は、例えば、非晶質酸化物半導体膜、a−like OS膜、微結晶酸化物半導体膜、CAAC−OS膜のうち、二種以上を有する積層膜であってもよい。   Note that the oxide semiconductor film may be a stacked film including two or more of an amorphous oxide semiconductor film, an a-like OS film, a microcrystalline oxide semiconductor film, and a CAAC-OS film, for example. .

また、CAAC−OS膜を成膜するために、以下の条件を適用することが好ましい。   In order to form the CAAC-OS film, the following conditions are preferably applied.

成膜時の不純物混入を低減することで、不純物によって結晶状態が崩れることを抑制できる。例えば、処理室内に存在する不純物濃度(水素、水、二酸化炭素、及び窒素など)を低減すればよい。また、成膜ガス中の不純物濃度を低減すればよい。具体的には、露点が−80℃以下、好ましくは−100℃以下である成膜ガスを用いる。   By reducing the mixing of impurities during film formation, the crystal state can be prevented from being broken by impurities. For example, the concentration of impurities (hydrogen, water, carbon dioxide, nitrogen, etc.) existing in the treatment chamber may be reduced. Further, the impurity concentration in the deposition gas may be reduced. Specifically, a deposition gas having a dew point of −80 ° C. or lower, preferably −100 ° C. or lower is used.

また、成膜時の基板加熱温度を高めることで、基板到達後にスパッタリング粒子のマイグレーションが起こる。具体的には、基板加熱温度を100℃以上740℃以下、好ましくは200℃以上500℃以下として成膜する。成膜時の基板加熱温度を高めることで、平板状又はペレット状のスパッタリング粒子が基板に到達した場合、基板上でマイグレーションが起こり、スパッタリング粒子の平らな面が基板に付着する。   Further, by increasing the substrate heating temperature during film formation, migration of sputtered particles occurs after reaching the substrate. Specifically, the film is formed at a substrate heating temperature of 100 ° C. to 740 ° C., preferably 200 ° C. to 500 ° C. When the substrate heating temperature at the time of film formation is increased, when the flat or pellet-like sputtered particles reach the substrate, migration occurs on the substrate, and the flat surface of the sputtered particles adheres to the substrate.

また、成膜ガス中の酸素割合を高め、電力を最適化することで成膜時のプラズマダメージを軽減すると好ましい。成膜ガス中の酸素割合は、30体積%以上、好ましくは100体積%とする。   In addition, it is preferable to reduce plasma damage during film formation by increasing the oxygen ratio in the film formation gas and optimizing electric power. The oxygen ratio in the deposition gas is 30% by volume or more, preferably 100% by volume.

ターゲットの一例として、In−Ga−Zn系酸化物ターゲットについて以下に示す。   As an example of the target, an In—Ga—Zn-based oxide target is described below.

InO粉末、GaO粉末及びZnO粉末を所定のmol数比で混合し、加圧処理後、1000℃以上1500℃以下の温度で加熱処理をすることで多結晶であるIn−Ga−Zn系酸化物ターゲットとする。なお、X、Y及びZは任意の正数である。ここで、所定のmol数比は、例えば、InO粉末、GaO粉末及びZnO粉末が、2:2:1、8:4:3、3:1:1、1:1:1、4:2:3、1:4:4または3:1:2である。なお、粉末の種類、及びその混合するmol数比は、作製するターゲットによって適宜変更すればよい。 In-Ga-Zn which is polycrystalline by mixing InO X powder, GaO Y powder and ZnO Z powder at a predetermined molar ratio, and after heat treatment at a temperature of 1000 ° C to 1500 ° C. A system oxide target is used. X, Y, and Z are arbitrary positive numbers. Here, the predetermined mole number ratio is, for example, 2: 2: 1, 8: 4: 3, 3: 1: 1, 1: 1: 1, 4 for InO X powder, GaO Y powder, and ZnO Z powder. : 2: 3, 1: 4: 4 or 3: 1: 2. In addition, what is necessary is just to change suitably the kind of powder, and the mol number ratio to mix with the target to produce.

なお、アルカリ金属は酸化物半導体を構成する元素ではないため、不純物である。アルカリ土類金属も、酸化物半導体を構成する元素ではない場合において、不純物となる。特に、アルカリ金属のうちNaは、酸化物半導体膜に接する絶縁膜が酸化物である場合、当該絶縁膜中に拡散してNaとなる。また、Naは、酸化物半導体膜内において、酸化物半導体を構成する金属と酸素の結合を分断する、或いは、その結合中に割り込む。その結果、例えば、閾値電圧がマイナス方向にシフトすることによるノーマリオン化、移動度の低下等の、トランジスタの電気的特性の劣化が起こり、加えて、特性のばらつきも生じる。具体的に、二次イオン質量分析法によるNa濃度の測定値は、5×1016/cm以下、好ましくは1×1016/cm以下、更に好ましくは1×1015/cm以下とするとよい。同様に、Li濃度の測定値は、5×1015/cm以下、好ましくは1×1015/cm以下とするとよい。同様に、K濃度の測定値は、5×1015/cm以下、好ましくは1×1015/cm以下とするとよい。 Note that an alkali metal is an impurity because it is not an element included in an oxide semiconductor. Alkaline earth metal is also an impurity when it is not an element constituting an oxide semiconductor. In particular, Na in the alkali metal diffuses into the insulating film and becomes Na + when the insulating film in contact with the oxide semiconductor film is an oxide. In the oxide semiconductor film, Na breaks or interrupts the bond between the metal constituting the oxide semiconductor and oxygen. As a result, for example, the transistor is deteriorated in electrical characteristics, such as being normally on due to the shift of the threshold voltage in the negative direction, and a decrease in mobility. In addition, the characteristics vary. Specifically, the measured value of Na concentration by secondary ion mass spectrometry is 5 × 10 16 / cm 3 or less, preferably 1 × 10 16 / cm 3 or less, more preferably 1 × 10 15 / cm 3 or less. Good. Similarly, the measured value of the Li concentration is 5 × 10 15 / cm 3 or less, preferably 1 × 10 15 / cm 3 or less. Similarly, the measured value of the K concentration is 5 × 10 15 / cm 3 or less, preferably 1 × 10 15 / cm 3 or less.

また、インジウムを含む金属酸化物が用いられている場合に、酸素との結合エネルギーがインジウムよりも大きいシリコンや炭素が、インジウムと酸素の結合を切断し、酸素欠損を形成することがある。そのため、シリコンや炭素が酸化物半導体膜に混入していると、アルカリ金属やアルカリ土類金属の場合と同様に、トランジスタの電気的特性の劣化が起こりやすい。よって、酸化物半導体膜中におけるシリコンや炭素の濃度は低いことが望ましい。具体的に、二次イオン質量分析法によるC濃度の測定値、またはSi濃度の測定値は、1×1018/cm以下とするとよい。上記構成により、トランジスタの電気的特性の劣化を防ぐことができ、半導体装置の信頼性を高めることができる。 In addition, in the case where a metal oxide containing indium is used, silicon or carbon whose binding energy to oxygen is higher than that of indium may cut the bond between indium and oxygen, thereby forming an oxygen vacancy. Therefore, when silicon or carbon is mixed in the oxide semiconductor film, the electrical characteristics of the transistor are likely to deteriorate as in the case of alkali metal or alkaline earth metal. Therefore, it is desirable that the concentration of silicon or carbon in the oxide semiconductor film be low. Specifically, the measured value of C concentration or the measured value of Si concentration by secondary ion mass spectrometry is preferably 1 × 10 18 / cm 3 or less. With the above structure, deterioration of electrical characteristics of the transistor can be prevented, and reliability of the semiconductor device can be improved.

また、ソース電極及びドレイン電極に用いられる導電性材料によっては、ソース電極及びドレイン電極中の金属が、酸化物半導体膜から酸素を引き抜くことがある。この場合、酸化物半導体膜のうち、ソース電極及びドレイン電極に接する領域が、酸素欠損の形成によりn型化される。   Further, depending on the conductive material used for the source electrode and the drain electrode, the metal in the source electrode and the drain electrode might extract oxygen from the oxide semiconductor film. In this case, a region in contact with the source electrode and the drain electrode in the oxide semiconductor film is n-type due to formation of oxygen vacancies.

n型化された領域は、ソース領域またはドレイン領域として機能するため、酸化物半導体膜とソース電極及びドレイン電極との間におけるコンタクト抵抗を下げることができる。よって、n型化された領域が形成されることで、トランジスタの移動度及びオン電流を高めることができ、それにより、トランジスタを用いた半導体装置の高速動作を実現することができる。   Since the n-type region functions as a source region or a drain region, contact resistance between the oxide semiconductor film and the source and drain electrodes can be reduced. Thus, by forming an n-type region, the mobility and on-state current of the transistor can be increased, whereby high-speed operation of the semiconductor device using the transistor can be realized.

なお、ソース電極及びドレイン電極中の金属による酸素の引き抜きは、ソース電極及びドレイン電極をスパッタリング法などにより形成する際に起こりうるし、ソース電極及びドレイン電極を形成した後に行われる加熱処理によっても起こりうる。   Note that extraction of oxygen by a metal in the source electrode and the drain electrode can occur when the source electrode and the drain electrode are formed by a sputtering method or the like, and can also occur by a heat treatment performed after the source electrode and the drain electrode are formed. .

また、n型化される領域は、酸素と結合し易い導電性材料をソース電極及びドレイン電極に用いることで、より形成されやすくなる。上記導電性材料としては、例えば、Al、Cr、Cu、Ta、Ti、Mo、Wなどが挙げられる。   In addition, the n-type region is more easily formed by using a conductive material that is easily bonded to oxygen for the source electrode and the drain electrode. Examples of the conductive material include Al, Cr, Cu, Ta, Ti, Mo, and W.

また、酸化物半導体膜は、単数の金属酸化物膜で構成されているとは限らず、積層された複数の金属酸化物膜で構成されていても良い。例えば、第1乃至第3の金属酸化物膜が順に積層されている半導体膜の場合、第1の金属酸化物膜及び第3の金属酸化物膜は、第2の金属酸化物膜を構成する金属元素の少なくとも1つを、その構成要素に含み、伝導帯下端のエネルギーが第2の金属酸化物膜よりも0.05eV以上、0.07eV以上、0.1eV以上または0.15eV以上、かつ2eV以下、1eV以下、0.5eV以下または0.4eV以下、真空準位に近い酸化物膜である。さらに、第2の金属酸化物膜は、少なくともインジウムを含むと、キャリア移動度が高くなるため好ましい。   In addition, the oxide semiconductor film is not necessarily composed of a single metal oxide film, and may be composed of a plurality of stacked metal oxide films. For example, in the case of a semiconductor film in which first to third metal oxide films are sequentially stacked, the first metal oxide film and the third metal oxide film constitute a second metal oxide film. At least one metal element is included in the component, and the energy at the lower end of the conduction band is 0.05 eV or more, 0.07 eV or more, 0.1 eV or more, or 0.15 eV or more than the second metal oxide film, and 2eV or less, 1eV or less, 0.5eV or less, or 0.4eV or less, which is an oxide film close to a vacuum level. Furthermore, it is preferable that the second metal oxide film contains at least indium because carrier mobility is increased.

上記構成の半導体膜をトランジスタが有する場合、ゲート電極に電圧を印加することで、半導体膜に電界が加わると、半導体膜のうち、伝導帯下端のエネルギーが小さい第2の金属酸化物膜にチャネル領域が形成される。即ち、第2の金属酸化物膜とゲート絶縁膜との間に第3の金属酸化物膜が設けられていることによって、ゲート絶縁膜と離隔している第2の金属酸化物膜に、チャネル領域を形成することができる。   In the case where the transistor includes the semiconductor film having the above structure, when an electric field is applied to the semiconductor film by applying a voltage to the gate electrode, a channel is formed in the second metal oxide film having a lower conduction band energy in the semiconductor film. A region is formed. That is, since the third metal oxide film is provided between the second metal oxide film and the gate insulating film, the second metal oxide film separated from the gate insulating film has a channel. Regions can be formed.

また、第3の金属酸化物膜は、第2の金属酸化物膜を構成する金属元素の少なくとも1つをその構成要素に含むため、第2の金属酸化物膜と第3の金属酸化物膜の界面では、界面散乱が起こりにくい。従って、当該界面においてキャリアの動きが阻害されにくいため、トランジスタの電界効果移動度が高くなる。   In addition, since the third metal oxide film includes at least one of the metal elements constituting the second metal oxide film in its constituent elements, the second metal oxide film and the third metal oxide film Interface scattering is unlikely to occur at the interface. Accordingly, since the movement of carriers at the interface is difficult to be inhibited, the field effect mobility of the transistor is increased.

また、第2の金属酸化物膜と第1の金属酸化物膜の界面に界面準位が形成されると、界面近傍の領域にもチャネル領域が形成されるために、トランジスタの閾値電圧が変動してしまう。しかし、第1の金属酸化物膜は、第2の金属酸化物膜を構成する金属元素の少なくとも1つをその構成要素に含むため、第2の金属酸化物膜と第1の金属酸化物膜の界面には、界面準位が形成されにくい。よって、上記構成により、トランジスタの閾値電圧等の電気的特性のばらつきを、低減することができる。   In addition, when an interface state is formed at the interface between the second metal oxide film and the first metal oxide film, a channel region is also formed in a region near the interface, so that the threshold voltage of the transistor fluctuates. Resulting in. However, since the first metal oxide film includes at least one of the metal elements constituting the second metal oxide film in its constituent elements, the second metal oxide film and the first metal oxide film It is difficult to form interface states at the interface. Thus, with the above structure, variation in electrical characteristics such as threshold voltage of the transistor can be reduced.

また、金属酸化物膜間に不純物が存在することによって、各膜の界面にキャリアの流れを阻害する界面準位が形成されることがないよう、複数の酸化物半導体膜を積層させることが望ましい。積層された金属酸化物膜の膜間に不純物が存在していると、金属酸化物膜間における伝導帯下端のエネルギーの連続性が失われ、界面近傍において、キャリアがトラップされるか、あるいは再結合により消滅してしまうからである。膜間における不純物を低減させることで、主成分である一の金属を少なくとも共に有する複数の金属酸化物膜を、単に積層させるよりも、連続接合(ここでは特に伝導帯下端のエネルギーが各膜の間で連続的に変化するU字型の井戸構造を有している状態)が形成されやすくなる。   In addition, it is preferable to stack a plurality of oxide semiconductor films so that an interface state that inhibits carrier flow is not formed at the interface between the films due to the presence of impurities between the metal oxide films. . If impurities exist between the stacked metal oxide films, the continuity of the energy at the bottom of the conduction band between the metal oxide films is lost, and carriers are trapped or re-entered near the interface. This is because the bonds disappear. By reducing the impurities between the films, a plurality of metal oxide films having at least one metal as a main component together are not simply stacked. A state of having a U-shaped well structure that continuously changes between them).

連続接合を形成するためには、ロードロック室を備えたマルチチャンバー方式の成膜装置(スパッタリング装置)を用いて各膜を大気に触れさせることなく連続して積層することが必要となる。スパッタリング装置における各チャンバーは、酸化物半導体にとって不純物となる水等を可能な限り除去すべくクライオポンプのような吸着式の真空排気ポンプを用いて高真空排気(5×10−7Pa乃至1×10−4Pa程度まで)することが好ましい。または、ターボ分子ポンプとコールドトラップを組み合わせて排気系からチャンバー内に気体が逆流しないようにしておくことが好ましい。 In order to form a continuous bond, it is necessary to use a multi-chamber type film forming apparatus (sputtering apparatus) provided with a load lock chamber to continuously laminate each film without exposure to the atmosphere. Each chamber in the sputtering apparatus is evacuated (5 × 10 −7 Pa to 1 ×) using an adsorption-type evacuation pump such as a cryopump so as to remove as much water as possible from the oxide semiconductor. It is preferable to be up to about 10 −4 Pa. Alternatively, it is preferable to combine a turbo molecular pump and a cold trap so that gas does not flow backward from the exhaust system into the chamber.

高純度の真性な酸化物半導体を得るためには、各チャンバー内を高真空排気するのみならず、スパッタリングに用いるガスの高純度化も重要である。上記ガスとして用いる酸素ガスやアルゴンガスの露点を、−40℃以下、好ましくは−80℃以下、より好ましくは−100℃以下とし、使用するガスの高純度化を図ることで、酸化物半導体膜に水分等が取り込まれることを可能な限り防ぐことができる。具体的に、第2の金属酸化物膜がIn−M−Zn酸化物(Mは、Ga、Y、Zr、La、Ce、またはNd)の場合、第2の金属酸化物膜を成膜するために用いるターゲットにおいて、金属元素の原子数比をIn:M:Zn=x:y:zとすると/yは、1/3以上6以下、さらには1以上6以下であって、z/yは、1/3以上6以下、さらには1以上6以下であることが好ましい。なお、z/yを1以上6以下とすることで、第2の金属酸化物膜としてCAAC−OS膜が形成されやすくなる。ターゲットの金属元素の原子数比の代表例としては、In:M:Zn=1:1:1、In:M:Zn=3:1:2等がある。 In order to obtain a high-purity intrinsic oxide semiconductor, it is important not only to evacuate each chamber to a high vacuum but also to increase the purity of a gas used for sputtering. The dew point of oxygen gas or argon gas used as the gas is −40 ° C. or lower, preferably −80 ° C. or lower, more preferably −100 ° C. or lower, and the oxide semiconductor film is made highly purified by purifying the gas used. It is possible to prevent moisture and the like from being taken into the body as much as possible. Specifically, when the second metal oxide film is an In-M-Zn oxide (M is Ga, Y, Zr, La, Ce, or Nd), the second metal oxide film is formed. In the target used for the above, when the atomic ratio of the metal element is In: M: Zn = x 1 : y 1 : z 1 , x 1 / y 1 is 1/3 or more and 6 or less, and further 1 or more and 6 or less. Z 1 / y 1 is preferably 1/3 or more and 6 or less, and more preferably 1 or more and 6 or less. Note that when z 1 / y 1 is greater than or equal to 1 and less than or equal to 6, a CAAC-OS film can be easily formed as the second metal oxide film. Typical examples of the atomic ratio of the target metal element include In: M: Zn = 1: 1: 1, In: M: Zn = 3: 1: 2.

具体的に、第1の金属酸化物膜、第3の金属酸化物膜がIn−M−Zn酸化物(Mは、Ga、Y、Zr、La、Ce、またはNd)の場合、第1の金属酸化物膜、第3の金属酸化物膜を成膜するために用いるターゲットにおいて、金属元素の原子数比をIn:M:Zn=x:y:zとすると/y<x/yであって、z/yは、1/3以上6以下、さらには1以上6以下であることが好ましい。なお、z/yを1以上6以下とすることで、第1の金属酸化物膜、第3の金属酸化物膜としてCAAC−OS膜が形成されやすくなる。ターゲットの金属元素の原子数比の代表例としては、In:M:Zn=1:3:2、In:M:Zn=1:3:4、In:M:Zn=1:3:6、In:M:Zn=1:3:8等がある。 Specifically, when the first metal oxide film and the third metal oxide film are In-M-Zn oxide (M is Ga, Y, Zr, La, Ce, or Nd), In the target used for forming the metal oxide film and the third metal oxide film, when the atomic ratio of the metal element is In: M: Zn = x 2 : y 2 : z 2 , x 2 / y 2 <x 1 / y 1 and z 2 / y 2 is preferably 1/3 or more and 6 or less, more preferably 1 or more and 6 or less. Note that when z 2 / y 2 is greater than or equal to 1 and less than or equal to 6, a CAAC-OS film can be easily formed as the first metal oxide film and the third metal oxide film. As typical examples of the atomic ratio of the target metal element, In: M: Zn = 1: 3: 2, In: M: Zn = 1: 3: 4, In: M: Zn = 1: 3: 6, In: M: Zn = 1: 3: 8 and the like.

なお、第1の金属酸化物膜及び第3の金属酸化物膜の厚さは、3nm以上100nm以下、好ましくは3nm以上50nm以下とする。また、第2の金属酸化物膜の厚さは、3nm以上200nm以下、好ましくは3nm以上100nm以下であり、さらに好ましくは3nm以上50nm以下である。   Note that the thicknesses of the first metal oxide film and the third metal oxide film are 3 nm to 100 nm, preferably 3 nm to 50 nm. The thickness of the second metal oxide film is 3 nm to 200 nm, preferably 3 nm to 100 nm, and more preferably 3 nm to 50 nm.

3層構造の半導体膜において、第1の金属酸化物膜乃至第3の金属酸化物膜は、非晶質または結晶質の両方の形態を取りうる。ただし、チャネル領域が形成される第2の金属酸化物膜が結晶質であることにより、トランジスタに安定した電気的特性を付与することができるため、第2の金属酸化物膜は結晶質であることが好ましい。   In the semiconductor film having a three-layer structure, the first metal oxide film to the third metal oxide film can take either amorphous or crystalline forms. However, since the second metal oxide film in which the channel region is formed is crystalline, stable electrical characteristics can be given to the transistor, and thus the second metal oxide film is crystalline. It is preferable.

なお、チャネル形成領域とは、トランジスタの半導体膜のうち、ゲート電極と重なり、かつソース電極とドレイン電極に挟まれる領域を意味する。また、チャネル領域とは、チャネル形成領域において、電流が主として流れる領域をいう。   Note that a channel formation region means a region of a semiconductor film of a transistor that overlaps with a gate electrode and is sandwiched between a source electrode and a drain electrode. The channel region refers to a region where current mainly flows in the channel formation region.

例えば、第1の金属酸化物膜及び第3の金属酸化物膜として、スパッタリング法により形成したIn−Ga−Zn系酸化物膜を用いる場合、第1の金属酸化物膜及び第3の金属酸化物膜の成膜には、In−Ga−Zn系酸化物(In:Ga:Zn=1:3:2[原子数比])であるターゲットを用いることができる。成膜条件は、例えば、成膜ガスとしてアルゴンガスを30sccm、酸素ガスを15sccm用い、圧力0.4Paとし、基板温度を200℃とし、DC電力0.5kWとすればよい。   For example, when an In—Ga—Zn-based oxide film formed by a sputtering method is used as the first metal oxide film and the third metal oxide film, the first metal oxide film and the third metal oxide film are used. For the formation of the physical film, a target that is an In—Ga—Zn-based oxide (In: Ga: Zn = 1: 3: 2 [atomic ratio]) can be used. The film forming conditions may be, for example, 30 sccm of argon gas and 15 sccm of oxygen gas, a pressure of 0.4 Pa, a substrate temperature of 200 ° C., and a DC power of 0.5 kW.

また、第2の金属酸化物膜をCAAC−OS膜とする場合、第2の金属酸化物膜の成膜には、In−Ga−Zn系酸化物(In:Ga:Zn=1:1:1[原子数比])であり、多結晶のIn−Ga−Zn系酸化物を含むターゲットを用いることが好ましい。成膜条件は、例えば、成膜ガスとしてアルゴンガスを30sccm、酸素ガスを15sccm用い、圧力を0.4Paとし、基板の温度300℃とし、DC電力0.5kWとすることができる。   In the case where the second metal oxide film is a CAAC-OS film, an In—Ga—Zn-based oxide (In: Ga: Zn = 1: 1: 1 [atomic ratio]) and a target including a polycrystalline In—Ga—Zn-based oxide is preferably used. The film forming conditions may be, for example, an argon gas of 30 sccm and an oxygen gas of 15 sccm as a film forming gas, a pressure of 0.4 Pa, a substrate temperature of 300 ° C., and a DC power of 0.5 kW.

なお、トランジスタは、半導体膜の端部が傾斜している構造を有していても良いし、半導体膜の端部が丸みを帯びる構造を有していても良い。   Note that the transistor may have a structure in which an end portion of the semiconductor film is inclined or a structure in which an end portion of the semiconductor film is rounded.

また、複数の積層された金属酸化物膜を有する半導体膜をトランジスタに用いる場合においても、ソース電極及びドレイン電極に接する領域が、n型化されていても良い。上記構成により、トランジスタの移動度及びオン電流を高め、トランジスタを用いた半導体装置の高速動作を実現することができる。さらに、複数の積層された金属酸化物膜を有する半導体膜をトランジスタに用いる場合、n型化される領域は、チャネル領域となる第2の金属酸化物膜にまで達していることが、トランジスタの移動度及びオン電流を高め、半導体装置のさらなる高速動作を実現する上で、より好ましい。   In the case where a semiconductor film including a plurality of stacked metal oxide films is used for a transistor, regions in contact with the source electrode and the drain electrode may be n-type. With the above structure, mobility and on-state current of the transistor can be increased, and high-speed operation of the semiconductor device using the transistor can be realized. Further, in the case where a semiconductor film including a plurality of stacked metal oxide films is used for a transistor, the n-type region reaches the second metal oxide film serving as a channel region. It is more preferable in increasing mobility and on-current and realizing further high-speed operation of the semiconductor device.

〈発光装置の外観〉
図16は、本発明の一態様に係る発光装置の外観の一例を示す、斜視図である。図16に示す発光装置は、パネル1601と、コントローラ、電源回路、画像処理回路、画像メモリ、CPUなどが設けられた回路基板1602と、接続部1603とを有している。パネル1601は、画素が複数設けられた画素部1604と、複数の画素を行ごとに選択する駆動回路1605と、選択された行内の画素への画像信号Sigの入力を制御する駆動回路1606とを有する。
<Appearance of light emitting device>
FIG. 16 is a perspective view illustrating an example of an appearance of a light-emitting device according to one embodiment of the present invention. The light-emitting device illustrated in FIG. 16 includes a panel 1601, a circuit board 1602 provided with a controller, a power supply circuit, an image processing circuit, an image memory, a CPU, and the like, and a connection portion 1603. The panel 1601 includes a pixel portion 1604 provided with a plurality of pixels, a drive circuit 1605 that selects a plurality of pixels for each row, and a drive circuit 1606 that controls input of an image signal Sig to the pixels in the selected row. Have.

回路基板1602から、接続部1603を介して、各種信号と、電源の電位とが、パネル1601に入力される。接続部1603には、FPC(Flexible Printed Circuit)などを用いることができる。また、接続部1603にCOFテープを用いる場合、回路基板1602内の一部の回路、或いはパネル1601が有する駆動回路1605や駆動回路1606の一部などを別途用意したチップに形成しておき、COF(Chip On Film)法を用いて当該チップをCOFテープに電気的に接続しておいても良い。   Various signals and the potential of the power supply are input to the panel 1601 from the circuit board 1602 through the connection portion 1603. As the connection portion 1603, an FPC (Flexible Printed Circuit) or the like can be used. When a COF tape is used for the connection portion 1603, a part of the circuit in the circuit board 1602 or a part of the driving circuit 1605 or the driving circuit 1606 included in the panel 1601 is formed on a separately prepared chip. The chip may be electrically connected to the COF tape using a (Chip On Film) method.

〈電子機器の構成例〉
本発明の一態様に係る発光装置は、表示装置、ノート型パーソナルコンピュータ、記録媒体を備えた画像再生装置(代表的にはDVD:Digital Versatile Disc等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを有する装置)に用いることができる。その他に、本発明の一態様に係る発光装置を用いることができる電子機器として、携帯電話、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、電子書籍端末、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどのカメラ、ゴーグル型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)、ナビゲーションシステム、音響再生装置(カーオーディオ、デジタルオーディオプレイヤー等)、複写機、ファクシミリ、プリンター、プリンター複合機、現金自動預け入れ払い機(ATM)、自動販売機などが挙げられる。これら電子機器の具体例を図17に示す。
<Example configuration of electronic equipment>
A light-emitting device according to one embodiment of the present invention includes a display device, a laptop personal computer, and an image reproduction device including a recording medium (typically, a recording medium such as a DVD: Digital Versatile Disc). Device having a display). In addition, as an electronic device in which the light-emitting device of one embodiment of the present invention can be used, a mobile phone, a portable game machine, a portable information terminal, an electronic book terminal, a video camera, a digital still camera, or the like, a goggle-type display (Head mounted display), navigation system, sound reproduction device (car audio, digital audio player, etc.), copying machine, facsimile, printer, printer multifunction device, automatic teller machine (ATM), vending machine, and the like. Specific examples of these electronic devices are shown in FIGS.

図17(A)は表示装置であり、筐体5001、表示部5002、支持台5003等を有する。本発明の一態様に係る発光装置は、表示部5002に用いることができる。なお、表示装置には、パーソナルコンピュータ用、TV放送受信用、広告表示用などの全ての情報表示用表示装置が含まれる。   FIG. 17A illustrates a display device, which includes a housing 5001, a display portion 5002, a support base 5003, and the like. The light-emitting device according to one embodiment of the present invention can be used for the display portion 5002. The display device includes all information display devices for personal computers, TV broadcast reception, advertisement display, and the like.

図17(B)は携帯情報端末であり、筐体5101、表示部5102、操作キー5103等を有する。本発明の一態様に係る発光装置は、表示部5102に用いることができる。   FIG. 17B illustrates a portable information terminal which includes a housing 5101, a display portion 5102, operation keys 5103, and the like. The light-emitting device according to one embodiment of the present invention can be used for the display portion 5102.

図17(C)は表示装置であり、曲面を有する筐体5701、表示部5702等を有する。本発明の一態様に係る発光装置に可撓性を有する基板を用いることで、曲面を有する筐体5701に支持された表示部5702に、当該発光装置を用いることができ、フレキシブルかつ軽くて使い勝手の良い表示装置を提供することができる。   FIG. 17C illustrates a display device including a housing 5701 having a curved surface, a display portion 5702, and the like. By using a flexible substrate for the light-emitting device of one embodiment of the present invention, the light-emitting device can be used for the display portion 5702 supported by the housing 5701 having a curved surface, which is flexible, light, and easy to use. A good display device can be provided.

図17(D)は携帯型ゲーム機であり、筐体5301、筐体5302、表示部5303、表示部5304、マイクロホン5305、スピーカー5306、操作キー5307、スタイラス5308等を有する。本発明の一態様に係る発光装置は、表示部5303または表示部5304に用いることができる。表示部5303または表示部5304に本発明の一態様に係る発光装置を用いることで、ユーザーの使用感に優れ、品質の低下が起こりにくい携帯型ゲーム機を提供することができる。なお、図17(D)に示した携帯型ゲーム機は、2つの表示部5303と表示部5304とを有しているが、携帯型ゲーム機が有する表示部の数は、これに限定されない。   FIG. 17D illustrates a portable game machine including a housing 5301, a housing 5302, a display portion 5303, a display portion 5304, a microphone 5305, a speaker 5306, operation keys 5307, a stylus 5308, and the like. The light-emitting device according to one embodiment of the present invention can be used for the display portion 5303 or the display portion 5304. With the use of the light-emitting device according to one embodiment of the present invention for the display portion 5303 or the display portion 5304, a portable game machine that has an excellent usability and is unlikely to deteriorate in quality can be provided. Note that although the portable game machine illustrated in FIG. 17D includes two display portions 5303 and 5304, the number of display portions included in the portable game device is not limited thereto.

図17(E)は電子書籍端末であり、筐体5601、表示部5602等を有する。本発明の一態様に係る発光装置は、表示部5602に用いることができる。そして、可撓性を有する基板を用いることで、発光装置に可撓性を持たせることができるので、フレキシブルかつ軽くて使い勝手の良い電子書籍端末を提供することができる。   FIG. 17E illustrates an electronic book terminal including a housing 5601, a display portion 5602, and the like. The light-emitting device according to one embodiment of the present invention can be used for the display portion 5602. By using a flexible substrate, the light-emitting device can be flexible, so that an electronic book terminal that is flexible, light, and easy to use can be provided.

図17(F)は携帯電話であり、筐体5901に、表示部5902、マイク5907、スピーカー5904、カメラ5903、外部接続部5906、操作用のボタン5905が設けられている。表示部5902に、本発明の一態様に係る発光装置を用いることできる。また、本発明の一態様に係る発光装置を、可撓性を有する基板に形成した場合、図17(F)に示すような曲面を有する表示部5902に当該発光装置を適用することが可能である。   FIG. 17F illustrates a cellular phone. A housing 5901 is provided with a display portion 5902, a microphone 5907, a speaker 5904, a camera 5903, an external connection portion 5906, and an operation button 5905. The light-emitting device according to one embodiment of the present invention can be used for the display portion 5902. In the case where the light-emitting device according to one embodiment of the present invention is formed over a flexible substrate, the light-emitting device can be applied to the display portion 5902 having a curved surface as illustrated in FIG. is there.

10 発光装置
11 画素
12 モニター回路
13 画像処理回路
14 発光素子
15 トランジスタ
16 回路
17 スイッチ
17t トランジスタ
18 容量素子
19 スイッチ
20 トランジスタ
21 回路
21t トランジスタ
24 画素部
25 パネル
26 コントローラ
27 CPU
28 画像メモリ
29 メモリ
30 駆動回路
31 駆動回路
32 画像データ
33 配線
34 トランジスタ
35 サンプリング回路
35t トランジスタ
36B 配線
36G 配線
36R 配線
40 トランジスタ
41 トランジスタ
42 トランジスタ
43 トランジスタ
50 トランジスタ
51 トランジスタ
52 トランジスタ
53 トランジスタ
54 配線
55 容量素子
60 オペアンプ
61 容量素子
62 スイッチ
68 配線
70 トランジスタ
80 導電膜
81 絶縁膜
82 酸化物半導体膜
82a 酸化物半導体膜
82b 酸化物半導体膜
82c 酸化物半導体膜
83 導電膜
84 導電膜
85 絶縁膜
86 絶縁膜
87 絶縁膜
90 トランジスタ
91 トランジスタ
92 トランジスタ
93 トランジスタ
94 トランジスタ
95 配線
96 配線
400 基板
401 導電膜
402 絶縁膜
403 半導体膜
404 導電膜
405 導電膜
411 絶縁膜
420 絶縁膜
424 導電膜
425 絶縁膜
426 絶縁膜
427 EL層
428 導電膜
430 基板
431 遮蔽膜
432 着色層
501 導電膜
502 半導体膜
503 導電膜
504 導電膜
505 導電膜
506 半導体膜
507 導電膜
508 導電膜
509 導電膜
510 半導体膜
511 導電膜
1601 パネル
1602 回路基板
1603 接続部
1604 画素部
1605 駆動回路
1606 駆動回路
5001 筐体
5002 表示部
5003 支持台
5101 筐体
5102 表示部
5103 操作キー
5301 筐体
5302 筐体
5303 表示部
5304 表示部
5305 マイクロホン
5306 スピーカー
5307 操作キー
5308 スタイラス
5601 筐体
5602 表示部
5701 筐体
5702 表示部
5901 筐体
5902 表示部
5903 カメラ
5904 スピーカー
5905 ボタン
5906 外部接続部
5907 マイク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Light-emitting device 11 Pixel 12 Monitor circuit 13 Image processing circuit 14 Light-emitting element 15 Transistor 16 Circuit 17 Switch 17t Transistor 18 Capacitance element 19 Switch 20 Transistor 21 Circuit 21t Transistor 24 Pixel part 25 Panel 26 Controller 27 CPU
28 image memory 29 memory 30 drive circuit 31 drive circuit 32 image data 33 wiring 34 transistor 35 sampling circuit 35t transistor 36B wiring 36G wiring 36R wiring 40 transistor 41 transistor 42 transistor 43 transistor 50 transistor 51 transistor 52 transistor 53 transistor 54 wiring 55 capacitive element 60 Operational Amplifier 61 Capacitance Element 62 Switch 68 Wiring 70 Transistor 80 Conductive Film 81 Insulating Film 82 Oxide Semiconductor Film 82a Oxide Semiconductor Film 82b Oxide Semiconductor Film 82c Oxide Semiconductor Film 83 Conductive Film 84 Conductive Film 85 Insulating Film 86 Insulating Film 87 Insulating film 90 Transistor 91 Transistor 92 Transistor 93 Transistor 94 Transistor 95 Wiring 96 Wiring 400 Substrate 401 Conductive film 40 Insulating film 403 semiconductor film 404 conductive film 405 conductive film 411 insulating film 420 insulating film 424 conductive film 425 insulating film 426 insulating film 427 EL layer 428 conductive film 430 substrate 431 shielding film 432 colored layer 501 conductive film 502 semiconductor film 503 conductive film 504 Conductive film 505 Conductive film 506 Semiconductor film 507 Conductive film 508 Conductive film 509 Conductive film 510 Semiconductor film 511 Conductive film 1601 Panel 1602 Circuit board 1603 Connection portion 1604 Pixel portion 1605 Drive circuit 1606 Drive circuit 5001 Housing 5002 Display portion 5003 Support base 5101 Housing 5102 Display portion 5103 Operation key 5301 Housing 5302 Housing 5303 Display portion 5304 Display portion 5305 Microphone 5306 Speaker 5307 Operation key 5308 Stylus 5601 Housing 5602 Display portion 5701 Housing 5702 Display unit 5901 Housing 5902 Display unit 5903 Camera 5904 Speaker 5905 Button 5906 External connection unit 5907 Microphone

Claims (4)

画素と、前記画素から取り出された電流の値をデータとして含む信号を生成する第1回路と、前記信号に従って、画像信号を補正する第2回路と、前記画素と前記第1回路との間において前記電流の経路に第1スイッチを介して電気的に接続された第3回路と、を有し、
前記画素は、発光素子と、前記画像信号に従って、前記発光素子への前記電流の供給を制御するトランジスタと、前記電流の前記画素からの取り出しを制御する第2スイッチと、を有する発光装置。
A pixel, a first circuit that generates a signal including a value of a current extracted from the pixel as data, a second circuit that corrects an image signal according to the signal, and the pixel and the first circuit A third circuit electrically connected to the current path through a first switch,
The pixel includes a light emitting element, a transistor that controls supply of the current to the light emitting element in accordance with the image signal, and a second switch that controls extraction of the current from the pixel.
画素と、前記画素から取り出された電流の値をデータとして含む信号を生成する第1回路と、前記信号に従って、画像信号を補正する第2回路と、前記画素と前記第1回路との間において前記電流の経路に第1スイッチを介して電気的に接続された第3回路と、を有し、
前記画素は、発光素子と、前記画像信号に従って、前記発光素子への前記電流の供給を制御するトランジスタと、前記電流の前記画素からの取り出しを制御する第2スイッチと、前記トランジスタのゲートとドレインの間の導通状態を制御する、或いは、前記トランジスタのゲートと配線との間の導通状態を制御する第3スイッチと、を有する発光装置。
A pixel, a first circuit that generates a signal including a value of a current extracted from the pixel as data, a second circuit that corrects an image signal according to the signal, and the pixel and the first circuit A third circuit electrically connected to the current path through a first switch,
The pixel includes a light-emitting element, a transistor that controls supply of the current to the light-emitting element according to the image signal, a second switch that controls extraction of the current from the pixel, and a gate and a drain of the transistor And a third switch that controls a conduction state between the gate and the wiring of the transistor.
請求項1または請求項2において、前記トランジスタは酸化物半導体膜にチャネル形成領域を有する発光装置。   3. The light-emitting device according to claim 1, wherein the transistor includes a channel formation region in an oxide semiconductor film. 請求項1乃至請求項3のいずれか1項において、前記第3回路はダイオードを有する発光装置。   4. The light-emitting device according to claim 1, wherein the third circuit includes a diode.
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