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    • H10K59/12—Active-matrix OLED [AMOLED] displays

Abstract

【課題】トランジスタのしきい値電圧のばらつきに起因した電流値のばらつきを抑制し、ビデオ信号によって指定された輝度からのずれが少ない表示装置を提供する。【解決手段】負荷に供給する電流値を制御するトランジスタと、第１の保持容量と、第２の保持容量と、第１のスイッチ乃至第４のスイッチとを含む画素を有し、前記第２の保持容量に前記トランジスタのしきい値電圧を保持させた後、ビデオ信号に応じた電位を前記画素に入力する。このようにして、前記第２の保持容量に、前記しきい値電圧に前記ビデオ信号に応じた電位のうちの前記第１の保持容量と容量分割された電位が加算された電圧を保持させることで、トランジスタのしきい値電圧のばらつきに起因した電流値のばらつきを抑制する。よって、発光素子をはじめとする負荷に所望の電流を供給することができる。また、ビデオ信号によって指定された輝度からのずれが少ない表示装置を提供できる。【選択図】図１

Description

本発明は負荷に供給する電流をトランジスタで制御する機能を設けた半導体装置に係り
、信号によって輝度が変化する表示素子で形成された画素や、その画素を駆動させる信号
線駆動回路や走査線駆動回路を含む表示装置に関する。また、その駆動方法に関する。さ
らには、その表示装置を表示部に有する電子機器に関する。
近年、画素をエレクトロルミネッセンス（ＥＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅ
ｎｃｅ）などの発光素子を用いた自発光型の表示装置、いわゆる発光装置が注目を浴びて
いる。このような自発光型の表示装置に用いられる発光素子としては、有機発光ダイオー
ド（ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ））やＥＬ
素子が注目を集めており、ＥＬディスプレイなどに用いられるようになってきている。こ
れらの発光素子は自ら発光するため、液晶ディスプレイに比べて画素の視認性が高く、バ
ックライトが不要である。また、応答速度が速い等の利点がある。なお、発光素子の輝度
は、そこを流れる電流値によって制御されるものが多い。
また、発光素子の発光を制御するトランジスタが画素ごとに設けられたアクティブマト
リクス型表示装置の開発が進められている。アクティブマトリクス型表示装置は、パッシ
ブマトリクス型表示装置では困難な高精細な表示や大画面表示を可能とするだけでなく、
パッシブマトリクス型表示装置より低い消費電力で動作するため実用化が期待されている
。
従来のアクティブマトリクス型表示装置の画素構成を図６２に示す（特許文献１）。図
６２に示した画素は、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：
ＴＦＴ）１１、ＴＦＴ１２、容量素子１３、発光素子１４を有し、信号線１５及び走査線
１６に接続されている。なお、ＴＦＴ１２のソース電極もしくはドレイン電極のいずれか
一方及び容量素子１３の一方の電極には電源電位Ｖｄｄが供給され、発光素子１４の対向
電極にはグランド電位が供給されている。
このとき、発光素子に供給する電流値を制御するＴＦＴ１２、即ち駆動用ＴＦＴの半導
体層にアモルファスシリコンを用いた場合、劣化等によりしきい値電圧（Ｖｔｈ）に変動
が生じる。この場合、異なる画素に信号線１５から同じ電位を印加したにもかかわらず、
発光素子１４に流れる電流は画素ごとに異なり、表示される輝度が画素によって不均一と
なる。なお、駆動用ＴＦＴの半導体層にポリシリコンを用いた場合においても、トランジ
スタの特性が劣化したり、ばらついたりする。
この問題を改善すべく、特許文献２において図６３の画素を用いた動作方法が提案され
ている。図６３に示した画素は、トランジスタ２１、発光素子２４に供給する電流値を制
御する駆動用トランジスタ２２、容量素子２３、発光素子２４を有し、画素は信号線２５
、走査線２６に接続されている。なお、駆動用トランジスタ２２はＮＭＯＳトランジスタ
であり、駆動用トランジスタ２２のソース電極もしくはドレイン電極のいずれか一方には
グランド電位が供給され、発光素子２４の対向電極にはＶｃａが供給される。
この画素の動作におけるタイミングチャートを図６４に示す。図６４において、１フレ
ーム期間は、初期化期間３１、しきい値電圧（Ｖｔｈ）書き込み期間３２、データ書き込
み期間３３及び発光期間３４に分割される。なお、１フレーム期間とは１画面分の画像を
表示する期間に相当し、初期化期間、しきい値電圧（Ｖｔｈ）書き込み期間及びデータ書
き込み期間をまとめてアドレス期間と呼ぶ。
まず、しきい値電圧書き込み期間３２において、駆動用トランジスタ２２のしきい値電
圧が容量素子に書き込まれる。その後、データ書き込み期間３３において、画素の輝度を
示すデータ電圧（Ｖｄａｔａ）が容量素子に書き込まれ、Ｖｄａｔａ＋Ｖｔｈが容量素子
に蓄積される。そして、発光期間において駆動用トランジスタ２２はオンとなり、Ｖｃａ
を変化させることでデータ電圧によって指定された輝度で発光素子２４が発光する。この
ような動作により、駆動用トランジスタのしきい値電圧の変動による輝度のばらつきを低
減している。
特許文献３においても、駆動用ＴＦＴのしきい値電圧にデータ電位を加えた電圧がゲー
ト・ソース間電圧となり、ＴＦＴのしきい値電圧が変動した場合であっても流れる電流は
変化しないことが開示されている。
上述のように表示装置では、駆動用ＴＦＴのしきい値電圧のばらつきに起因する電流値の
ばらつきを抑制することが求められていた。
特開平８－２３４６８３号公報 特開２００４－２９５１３１号公報 特開２００４－２８００５９号公報
特許文献２及び３に記載されている動作方法はいずれの場合においても、Ｖｃａの電位
を１フレーム期間当たりに数度と変化させることで上述した初期化、しきい値電圧の書き
込み、発光を行っていた。これらの画素において、Ｖｃａが供給されている発光素子の一
方の電極、即ち対向電極は画素領域全体に形成されているため、初期化及びしきい値電圧
の書き込み以外にデータの書き込み動作を行っている画素がたとえ一つでもあると発光素
子を発光させることができない。よって、図６５に示すように、１フレーム期間における
発光期間の割合（即ち、デューティー比）が小さくなってしまう。
デューティー比が低いと発光素子や駆動用トランジスタに流す電流値を大きくする必要
があるため、発光素子にかかる電圧が大きくなり消費電力が大きくなる。また、発光素子
や駆動用トランジスタが劣化しやすくなるため、画面の焼きつきが生じたり、劣化前と同
等の輝度を得るにはさらに大きな電力を要することになる。
また、対向電極は全画素接続されているため、発光素子は容量の大きい素子として機能
する。よって、対向電極の電位を変えるためには、高い消費電力が必要となる。
上記問題を鑑み、本発明は、消費電力が低く、明るい表示装置を提供することを課題と
する。また、データ電位によって指定された輝度からのずれが少ない画素構成、半導体装
置、及び表示装置を得ることを課題とする。なお、発光素子を有する表示装置のみが対象
となるわけではなく、本発明はトランジスタのしきい値電圧のばらつきに起因する電流値
のばらつきを抑制することを課題とする。
本発明の一は、負荷に供給する電流値を制御するトランジスタと、第１の保持容量と、
第２の保持容量と、第１のスイッチ乃至第４のスイッチとを含む画素を有し、前記第２の
保持容量に前記トランジスタのしきい値電圧を保持させた後、ビデオ信号に応じた電位を
前記画素に入力する。このようにして、前記第２の保持容量に、前記しきい値電圧に前記
ビデオ信号に応じた電位のうちの前記第１の保持容量と容量分割された電位が加算された
電圧を保持させることで、トランジスタのしきい値電圧のばらつきに起因した電流値のば
らつきを抑制する。よって、発光素子をはじめとする負荷に所望の電流を供給することが
できる。また、ビデオ信号によって指定された輝度からのずれが少ない表示装置を提供す
ることが可能となる。
本発明の一は、トランジスタと、保持容量と、第１のスイッチと、第２のスイッチと、
第３のスイッチと、第４のスイッチとを有し、前記トランジスタのソース電極及びドレイ
ン電極の一方は画素電極と電気的に接続され、前記トランジスタのソース電極及びドレイ
ン電極の他方は前記第２のスイッチを介して第１の配線と電気的に接続され、前記トラン
ジスタのソース電極及びドレイン電極の他方は前記第３のスイッチを介して前記トランジ
スタのゲート電極と電気的に接続され、前記トランジスタのゲート電極は、前記保持容量
及び前記第４のスイッチを介して第２の配線に電気的に接続され、前記トランジスタのゲ
ート電極は、前記保持容量及び前記第１のスイッチを介して第３の配線に電気的に接続さ
れている半導体装置である。
本発明の一は、トランジスタと、第１の保持容量と、第２の保持容量と、第１のスイッ
チと、第２のスイッチと、第３のスイッチと、第４のスイッチとを有し、前記トランジス
タのソース電極及びドレイン電極の一方は画素電極と電気的に接続され、前記トランジス
タのソース電極及びドレイン電極の一方は前記第２の保持容量を介して前記トランジスタ
のゲート電極と電気的に接続され、前記トランジスタのソース電極及びドレイン電極の他
方は前記第２のスイッチを介して第１の配線と電気的に接続され、前記トランジスタのソ
ース電極及びドレイン電極の他方は前記第３のスイッチを介して前記トランジスタのゲー
ト電極と電気的に接続され、前記トランジスタのゲート電極は、前記第１の保持容量及び
前記第４のスイッチを介して第２の配線と電気的に接続され、前記トランジスタのゲート
電極は、前記第１の保持容量及び前記第１のスイッチを介して第３の配線と電気的に接続
されている半導体装置である。
本発明の一は、トランジスタと、第１の保持容量と、第２の保持容量と、第１のスイッ
チと、第２のスイッチと、第３のスイッチと、第４のスイッチと、第５のスイッチとを有
し、前記トランジスタのソース電極及びドレイン電極の一方は画素電極と電気的に接続さ
れ、前記トランジスタのソース電極及びドレイン電極の一方は前記第２の保持容量を介し
て前記トランジスタのゲート電極と電気的に接続され、前記トランジスタのソース電極及
びドレイン電極の一方は第５のスイッチを介して第４の配線と電気的に接続され、前記ト
ランジスタのソース電極及びドレイン電極の他方は前記第２のスイッチを介して第１の配
線と電気的に接続され、前記トランジスタのソース電極及びドレイン電極の他方は前記第
３のスイッチを介して前記トランジスタのゲート電極と電気的に接続され、前記トランジ
スタのゲート電極は、前記第１の保持容量及び前記第４のスイッチを介して第２の配線に
電気的に接続され、前記トランジスタのゲート電極は、前記第１の保持容量及び前記第１
のスイッチを介して第３の配線に電気的に接続されている半導体装置である。
上記構成において、前記第２の配線は第１のスイッチを制御する配線と同一であること
を特徴としても良い。また、前記第２の配線は前行もしくは次行の第１のスイッチ乃至第
４のスイッチを制御する走査線のいずれかであっても良い。
本発明の一は、トランジスタと、第１の保持容量と、第２の保持容量と、第１のスイッ
チと、第２のスイッチと、第３のスイッチと、第４のスイッチとを有し、前記トランジス
タのソース電極及びドレイン電極の一方は画素電極と電気的に接続され、前記トランジス
タのソース電極及びドレイン電極の一方は前記第２の保持容量を介して前記トランジスタ
のゲート電極と電気的に接続され、前記トランジスタのソース電極及びドレイン電極の他
方は前記第２のスイッチを介して第１の配線と電気的に接続され、前記トランジスタのソ
ース電極及びドレイン電極の他方は前記第３のスイッチを介して前記トランジスタのゲー
ト電極と電気的に接続され、前記トランジスタのゲート電極は、前記第１の保持容量及び
前記第４のスイッチを介して前記第１の配線と電気的に接続され、前記トランジスタのゲ
ート電極は、前記第１の保持容量及び前記第１のスイッチを介して第３の配線と電気的に
接続されている半導体装置である。
本発明の一は、トランジスタと、第１の保持容量と、第２の保持容量と、第１のスイッ
チと、第２のスイッチと、第３のスイッチと、整流素子とを有し、前記トランジスタのソ
ース電極及びドレイン電極の一方は画素電極と電気的に接続され、前記トランジスタのソ
ース電極及びドレイン電極の一方は前記第２の保持容量を介して前記トランジスタのゲー
ト電極と電気的に接続され、前記トランジスタのソース電極及びドレイン電極の他方は前
記第２のスイッチを介して第１の配線と電気的に接続され、前記トランジスタのソース電
極及びドレイン電極の他方は前記第３のスイッチを介して前記トランジスタのゲート電極
と電気的に接続され、前記トランジスタのゲート電極は、前記第１の保持容量及び前記整
流素子を介して第２の配線に電気的に接続され、前記トランジスタのゲート電極は、前記
第１の保持容量及び前記第１のスイッチを介して第３の配線に電気的に接続されている半
導体装置である。
本発明の一は、トランジスタと、第１の保持容量と、第２の保持容量と、第１のスイッ
チと、第２のスイッチと、第３のスイッチと、第４のスイッチとを有し、前記トランジス
タのソース電極及びドレイン電極の一方は画素電極と電気的に接続され、前記トランジス
タのソース電極及びドレイン電極の一方は前記第２の保持容量を介して前記トランジスタ
のゲート電極と電気的に接続され、前記トランジスタのソース電極及びドレイン電極の他
方は前記第２のスイッチを介して第１の配線と電気的に接続され、前記トランジスタのソ
ース電極及びドレイン電極の他方は前記第３のスイッチを介して前記トランジスタのゲー
ト電極と電気的に接続され、前記トランジスタのゲート電極は、前記第１の保持容量及び
前記第１のスイッチを介して第３の配線に電気的に接続され、前記第４のスイッチは前記
第１の保持容量と並列に電気的に接続され、なおかつ前記第１のスイッチを介して前記第
３の配線に電気的に接続されている半導体装置である。
前記トランジスタは、Ｎチャネル型トランジスタであってもよい。また、前記トランジ
スタの半導体層は、非晶質半導体膜からなることを特徴としてもよい。さらに、前記トラ
ンジスタの半導体層は、アモルファスシリコンからなることを特徴としてもよい。
また、前記トランジスタの半導体層は、結晶性半導体膜からなることを特徴としてもよ
い。
上記発明において、前記第１の配線の電位は、前記画素電極の電位に前記トランジスタ
のしきい値電圧を加算した値より高いことを特徴しても良い。
また、前記トランジスタは、Ｐチャネル型トランジスタであってもよい。その場合、上
記発明において、前記第１の配線の電位は、前記画素電極の電位から前記トランジスタの
しきい値電圧を減算した値より低いことを特徴としても良い。
本発明の一は、第１の保持容量と、ソース電極及びドレイン電極の一方が負荷に電気的
に接続され、ソース電極及びドレイン電極の他方が第１の配線に電気的に接続され、ゲー
ト電極が前記第１の保持容量を介して第２の配線と電気的に接続されるトランジスタと、
前記トランジスタのゲートソース間電圧を保持する第２の保持容量と、前記第１の保持容
量に第１の電圧を、前記第２の保持容量に第２の電圧を保持させる手段と、前記第２の保
持容量の第２の電圧を前記トランジスタのしきい値電圧まで放電させる手段と、前記第２
の配線からビデオ信号に応じた電位を前記第１の保持容量に入力することにより前記トラ
ンジスタに設定された電流を前記負荷に供給する手段とを有することを特徴とする半導体
装置である。
前記トランジスタは、Ｎチャネル型トランジスタであってもよい。また、前記トランジ
スタの半導体層は、非晶質半導体膜からなることを特徴としてもよい。さらに、前記トラ
ンジスタの半導体層は、アモルファスシリコンからなることを特徴としてもよい。
また、前記トランジスタの半導体層は、結晶性半導体膜からなることを特徴としてもよ
い。
また、前記トランジスタは、Ｐチャネル型トランジスタであってもよい。
また、本発明の一は、上記に記載した半導体装置を有する表示装置である。また、前記
表示装置を有する電子機器である。
なお、明細書に示すスイッチは、様々な形態のものを用いることができる。例としては
、電気的スイッチや機械的なスイッチなどがある。つまり、電流の流れを制御できるもの
であればよく、特定のものに限定されない。例えば、スイッチとして、トランジスタ（例
えば、バイポーラトランジスタ、ＭＯＳトランジスタなど）、ダイオード（例えば、ＰＮ
ダイオード、ＰＩＮダイオード、ショットキーダイオード、ＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓ
ｕｌａｔｏｒ Ｍｅｔａｌ）ダイオード、ＭＩＳ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｓ
ｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）ダイオード、ダイオード接続のトランジスタなど）、サイリ
スタなどを用いることが出来る。また、これらを組み合わせた論理回路をスイッチとして
用いることも可能である。
スイッチとしてトランジスタを用いる場合、そのトランジスタは、単なるスイッチとし
て動作するため、トランジスタの極性（導電型）は特に限定されない。ただし、オフ電流
が少ない方の極性のトランジスタを用いることが望ましい。オフ電流が少ないトランジス
タとしては、ＬＤＤ領域を有するトランジスタやマルチゲート構造を有するトランジスタ
等がある。また、スイッチとして動作させるトランジスタのソース電極の電位が、低電位
側電源（Ｖｓｓ、ＧＮＤ、０Ｖなど）に近い状態で動作する場合はＮチャネル型を、反対
にソース電極の電位が高電位側電源（Ｖｄｄなど）に近い状態で動作する場合はＰチャネ
ル型のトランジスタを用いることが望ましい。このように動作させることで、ゲートソー
ス間電圧の絶対値を大きくできるため、スイッチとしての動作がより容易になる。また、
ソースフォロワ動作をしてしまうことが少ないため、出力電圧の大きさが小さくなること
を防止することができる。
なお、Ｎチャネル型トランジスタとＰチャネル型トランジスタの両方を用いて、ＣＭＯ
Ｓ型のスイッチをスイッチとして用いてもよい。ＣＭＯＳ型のスイッチにすると、様々な
入力電圧に対し出力電圧を制御しやすいため、適切な動作を行うことができる。さらに、
スイッチをオン・オフさせるための信号の電圧振幅値を小さくすることができるため、消
費電力を低減することも可能である。
なお、スイッチとしてトランジスタを用いる場合、ソース電極及びドレイン電極の一方
がスイッチの入力端子として、ソース電極及びドレイン電極の他方が出力端子として、ゲ
ート電極がスイッチの導通を制御する端子として機能する。一方、スイッチとしてダイオ
ードを用いる場合、スイッチは、導通を制御する端子を有していない場合がある。そのた
め、スイッチとしてトランジスタよりダイオードを用いた方が、端子を制御するための配
線が不要なため、配線数を少なくすることができる。
なお、本発明において接続されているとは、電気的に接続されていることと同義である
。したがって、本発明が開示する構成において、所定の接続関係、例えば図または文章に
示された接続関係に加え、その間に電気的な接続を可能とする他の素子（例えば、スイッ
チやトランジスタや容量素子やインダクタや抵抗素子やダイオードなど）が配置されてい
てもよい。もちろん、間に他の素子を介さずに配置されていてもよく、電気的に接続され
ているとは直接的に接続されている場合を含むものとする。
なお、負荷はエレクトロルミネセンス素子に代表される発光素子に限定されず、電流が流
れることにより明るさ、色調、偏光などが変化する表示媒体を適用することができる。そ
の他、所望の電流を負荷に供給することができれば良いため、負荷には例えば電子放出素
子、液晶素子、電子インク、電気泳動素子、グレーティングライトバルブ（ＧＬＶ）、プ
ラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）など磁気的
作用によりコントラストが変化する表示媒体なども適用することができる。また、電子放
出素子にカーボンナノチューブを利用することも可能である。なお、ＥＬ素子を用いた表
示装置としてはＥＬディスプレイ、電子放出素子を用いた表示装置としてはフィールドエ
ミッションディスプレイ（ＦＥＤ）やＳＥＤ方式平面型ディスプレイ（ＳＥＤ：Ｓｕｒｆ
ａｃｅ－ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ－ｅｍｉｔｔｅｒ Ｄｉｓｐｌｙ）な
どが挙げられる。また、液晶素子を用いた表示装置としては液晶ディスプレイ、透過型液
晶ディスプレイ、半透過型液晶ディスプレイや反射型液晶ディスプレイが、電子インクを
用いた表示装置としては電子ペーパーがある。
なお、トランジスタとは、ゲート電極と、ドレイン領域と、ソース領域とを含む少なく
とも三つの端子を有する素子であり、ドレイン領域とソース領域の間にチャネル形成領域
を有する。ここで、ソース領域とドレイン領域とは、トランジスタの構造や動作条件等に
よって変わるため、ソース領域またはドレイン領域の範囲を正確に限定することが困難で
ある。そこで、トランジスタの接続関係を説明する際には、ドレイン領域とソース領域の
２端子についてはこれらの領域に接続された電極の一方を第１の電極、他方を第２の電極
と表記し、説明に用いる。
なお、トランジスタは、ベースとエミッタとコレクタとを含む少なくとも三つの端子を
有する素子であってもよく、エミッタとコレクタのいずれか一方が第１の電極、他方が第
２の電極に相当する。
本発明において、トランジスタは、様々な形態のトランジスタを適用させることができ
、種類に特に限定はない。例えば、非晶質シリコン、多結晶シリコン、微結晶（マイクロ
クリスタル、セミアモルファスとも言う）シリコンなどに代表される非単結晶半導体膜を
有する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などを用いることができる。ＴＦＴを用いる場合、様
々なメリットがある。例えば、単結晶シリコンの場合よりも低い温度で製造できるため、
製造コストの削減や製造装置の大型化を図ることができる。製造装置の大型化が可能とな
ることで、大型基板上に製造でき、同時に多くの個数の表示装置を製造できる。よって、
さらに低コストで製造することが可能となる。また、製造温度が低いため、耐熱性の弱い
基板を用いることもでき、例えばガラス基板等の透光性を有する基板上にトランジスタを
製造できる。
なお、多結晶シリコンを製造する際、触媒（ニッケルなど）を用いることにより結晶性
をさらに向上させ、電気特性のよいトランジスタを製造することが可能となる。その結果
、ゲートドライバ回路（走査線駆動回路）やソースドライバ回路（信号線駆動回路）、信
号処理回路（信号生成回路、ガンマ補正回路、ＤＡ変換回路など）を基板上に一体形成す
ることが可能となる。なお、必ずしも触媒を用いる必要はない。
また、微結晶シリコンを用いた際にも、ゲートドライバ回路（走査線駆動回路）やソー
スドライバ回路の一部（アナログスイッチなど）を基板上に一体形成することが出来る。
また、半導体基板やＳＯＩ基板などを用いてトランジスタを形成することが出来る。そ
の場合、ＭＯＳ型トランジスタ、接合型トランジスタ、バイポーラトランジスタなどをト
ランジスタとして用いることが出来る。これらにより、特性、サイズや形状などのバラツ
キが少なく、電流供給能力が高いトランジスタを製造することができる。よって、回路の
低消費電力化、回路の高集積化等を図ることができる。
また、ＺｎＯ、ａ－ＩｎＧａＺｎＯ、ＳｉＧｅ、ＧａＡｓ、ＩＺＯ、ＩＴＯ、ＳｎＯな
どの化合物半導体または酸化物半導体を有するトランジスタや、さらにこれらの化合物半
導体または酸化物半導体を薄膜化した薄膜トランジスタなどを用いることが出来る。これ
らにより、製造温度を低くでき、例えば室温でトランジスタを製造することが可能となる
。その結果、耐熱性の低い基板、例えばプラスチック基板やフィルム基板に直接トランジ
スタを形成することができる。なお、これらの化合物半導体または酸化物半導体を、トラ
ンジスタのチャネル部分に用いるだけでなく、それ以外の用途で用いることも出来る。例
えば、これらの化合物半導体または酸化物半導体を抵抗素子、画素電極、透明電極として
用いることができる。さらに、これらをトランジスタと同時に成膜又は形成できるため、
コストを低減することができる。
また、インクジェットや印刷法を用いて形成したトランジスタなども用いることができ
る。これにより、室温で製造、低真空度で製造、又は大型基板上に製造することができる
。また、マスク（レチクル）を用いずに製造することが可能となるため、トランジスタの
レイアウトを容易に変更することができる。さらに、レジストを用いる必要がないため、
工程数が削減され、製造コストを低減することができる。また、必要な部分にのみ成膜す
るため、全面に成膜した後にエッチングする場合に比べ材料が無駄にならず低コストで作
製することが可能となる。
また、有機半導体やカーボンナノチューブを有するトランジスタ等を用いることができ
る。このようなトランジスタはフレキシブルな基板にも設けることが可能であるため、衝
撃耐性に優れている。これらに限らず、その他様々なトランジスタを用いることができる
。
なお、トランジスタが形成されている基板の種類においても、様々なものを用いること
ができ、特定のものに限定されることはない。トランジスタが形成される基板としては、
例えば、単結晶基板、ＳＯＩ基板、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板、紙基板、
セロファン基板、石材基板、木材基板、布基板（天然繊維（絹、綿、麻）、合成繊維（ナ
イロン、ポリウレタン、ポリエステル）若しくは再生繊維（アセテート、キュプラ、レー
ヨン、再生ポリエステル）などを含む）、ゴム基板、ステンレス・スチル基板、ステンレ
ス・スチル・ホイルを有する基板などを用いることができる。また、ある基板でトランジ
スタを形成し、その後、他の基板にトランジスタを転置し、別の基板上にトランジスタを
配置してもよい。トランジスタが転置される基板としては、単結晶基板、ＳＯＩ基板、ガ
ラス基板、石英基板、プラスチック基板、紙基板、セロファン基板、石材基板、、木材基
板、布基板（天然繊維（絹、綿、麻）、合成繊維（ナイロン、ポリウレタン、ポリエステ
ル）若しくは再生繊維（アセテート、キュプラ、レーヨン、再生ポリエステル）などを含
む）、皮革基板、ゴム基板、ステンレス・スチル基板、ステンレス・スチル・ホイルを有
する基板などを用いることができる。これらの基板を用いることにより、より特性の高い
トランジスタの形成、耐熱性の向上や軽量化を図ることができる。
なお、トランジスタの構成は、様々な形態をとることができ、特定の構成に限定されな
い。例えば、ゲート電極が２個以上のマルチゲート構造を用いてもよい。マルチゲート構
造にすると、チャネル領域が直列に接続されるため、複数のトランジスタが直列に接続さ
れた構成となる。このようなマルチゲート構造により、オフ電流の低減及びトランジスタ
の耐圧向上によりトランジスタの信頼性をより優れたものとすることができる。また、マ
ルチゲート構造により、飽和領域で動作する際、ドレイン・ソース間電圧が変化してもド
レイン・ソース間電流があまり変化せず、傾きがフラットな電圧－電流特性を得ることが
できる。傾きがフラットな電圧－電流特性を利用すると、理想的な電流源回路や、非常に
高い抵抗値をもつ能動負荷を実現することができる。その結果、特性の良い差動回路やカ
レントミラー回路を実現することが出来る。また、チャネル領域の上下にゲート電極が配
置されている構造でもよい。チャネル領域の上下にゲート電極を配置することにより、実
効的なチャネル領域が増えるため、電流量の増加や空乏層ができやすくなることによるＳ
値の低減を図ることができる。なお、チャネル領域の上下にゲート電極が配置した場合、
複数のトランジスタが並列に接続されたような構成となる。
また、チャネル領域の上にゲート電極が配置されている構造でもよいし、チャネル領域
の下にゲート電極が配置されている構造でもよい。あるいは、正スタガ構造または逆スタ
ガ構造でもよい。また、チャネル領域が複数の領域に分かれていたり、チャネル領域が並
列もしくは直列に接続されていてもよい。さらに、チャネル領域（もしくはその一部）に
ソース電極やドレイン電極が重なっていてもよい。このようにチャネル領域（もしくはそ
の一部）にソース電極やドレイン電極が重なる構造とすることにより、チャネル領域の一
部に電荷がたまり、動作が不安定となることを防ぐことができる。また、ＬＤＤ領域を設
けても良い。ＬＤＤ領域を設けることにより、オフ電流の低減及びトランジスタの耐圧向
上によりトランジスタの信頼性をより優れたものとすることができる。あるいは、ＬＤＤ
領域を設けることにより、飽和領域で動作する際、ドレイン・ソース間電圧が変化しても
、ドレイン・ソース間電流があまり変化せず傾きがフラットな電圧－電流特性を得ること
ができる。
なお、上述したように、本発明におけるトランジスタは、様々なタイプのトランジスタ
を用いることができ、さらに様々な基板上に形成させることができる。したがって、所定
の機能を実現させるために必要な回路の全てが、同一の基板に形成されていてもよい。例
えば、所定の機能を実現させるために必要な回路の全てがガラス基板、プラスチック基板
、単結晶基板、またはＳＯＩ基板上に形成されていてもよい。このように所定の機能を実
現させるために必要な回路の全てが同じ基板上に形成することで、部品点数の削減による
コストの低減や回路部品との接続点数の低減による信頼性の向上を図ることができる。一
方、所定の機能を実現させるために必要な回路の一部をある基板に、所定の機能を実現さ
せるために必要な回路の別の一部を他の基板に形成してもよい。つまり、所定の機能を実
現させるために必要な回路の全てが同じ基板上に形成する必要はない。
例えば、所定の機能を実現させるために必要な回路の一部をガラス基板上に、別の一部
を単結晶基板上に形成し、このように単結晶基板上のトランジスタで構成されたＩＣチッ
プをＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）でガラス基板に接続してガラス基板上に配置
してもよい。あるいは、そのＩＣチップをＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏ
ｎｄｉｎｇ）やプリント基板を用いてガラス基板と接続してもよい。このように、回路の
一部が同じ基板に形成されていることにより、部品点数の削減によるコストの低減や回路
部品との接続点数の低減による信頼性の向上を図ることができる。また、駆動電圧が高い
部分や駆動周波数が高い部分の回路は消費電力が大きいため、このような部分の回路は他
の回路と同じ基板に形成せず、例えば単結晶基板上に形成したＩＣチップを用いることで
消費電力の増加を防ぐことができる。
なお、本明細書において、一画素とは明るさを制御できる要素一つ分を示すものとする。
一例としては、一画素は一つの色要素を示すものとし、その色要素一つで明るさを表現す
る。従って、そのときは、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の色要素からなるカラー表示装置の
場合には、画像の最小単位は、Ｒの画素とＧの画素とＢの画素との三画素から構成される
ものとする。なお、色要素は、三色に限定されず、三色以上を用いても良いし、ＲＧＢ以
外の色を用いても良い。例えば、ＲＧＢＷ（Ｗは白）やＲＧＢに、例えばイエロー、シア
ン、マゼンタ、エメラルドグリーン、朱色などを一色以上追加したものなどがある。また
、ＲＧＢの中の少なくとも一色に類似した色を、ＲＧＢに追加してもよい。例えば、Ｒ、
Ｇ、Ｂ１、Ｂ２としてもよい。Ｂ１とＢ２は、いずれも青色であるが、周波数が多少異な
っている。同様に、Ｒ１、Ｒ２、Ｇ、ＢやＲ、Ｇ１、Ｇ２、Ｂとしてもよい。このような
色要素を用いることにより、より実物に近い表示を行うことができる。また、このような
色要素を用いることにより、消費電力を低減することが出来る。また、別の例としては、
１つの色要素について複数の領域を用いて明るさを制御する場合は、その領域一つ分を一
画素としてもよい。一例として、面積階調を行う場合または副画素（サブ画素）を有して
いる場合が挙げあられる。このような場合、一つの色要素につき明るさを制御する領域が
複数あり、その全体で階調を表現するわけであるが、明るさを制御する領域の一つ分を一
画素としてもよく、この場合一つの色要素は複数の画素で構成されることとなる。また、
明るさを制御する領域が１つの色要素の中に複数あっても、それらをまとめて、１つの色
要素を１画素としてもよい。なお、その場合には一つの色要素で一つの画素を構成するこ
ととなる。また、１つの色要素について、複数の領域を用いて明るさを制御する場合、画
素によって表示に寄与する領域の大きさが異なっている場合がある。また、一つの色要素
につき複数ある、明るさを制御する領域において、各々に供給する信号を僅かに異ならせ
るようにして、視野角を広げるようにしてもよい。つまり、１つの色要素について複数あ
る領域が有する画素電極の電位を各々異なるものとすることで液晶分子に加わる電圧を異
らせ、視野角を向上することもできる。
なお、本明細書において、半導体装置とは半導体素子（トランジスタやダイオードなど
）を含む回路を有する装置をいう。また、半導体特性を利用することで機能しうる装置全
般でもよい。また、表示装置とは、基板上に負荷を含む複数の画素やそれらの画素を駆動
させる周辺駆動回路が形成された表示パネル本体だけではなく、それにフレキシブルプリ
ントサーキット（ＦＰＣ）やプリント配線基盤（ＰＷＢ）が取り付けられたものも含む。
なお、本発明において、ある物の上に形成されている、あるいは～上に形成されている
、というように、～の上に、あるいは、～上に、という記載については、ある物の上に直
接接していることに限定されない。直接接してはいない場合、つまり間に別のものが挟ま
っている場合も含むものとする。従って例えば、層Ａの上に（もしくは層Ａ上に）層Ｂが
形成されているという場合は、層Ａの上に直接接して層Ｂが形成されている場合と、層Ａ
の上に別の層（例えば層Ｃや層Ｄなど）が形成されており、その上に層Ｂが形成されてい
る場合とを含むものとする。また、～の上方に、という記載についても同様であり、ある
物の上に直接接していることに限定されず、間に別のものが挟まっている場合も含むもの
とする。従って、例えば層Ａの上方に層Ｂが形成されている、という場合は、層Ａの上に
直接接して層Ｂが形成されている場合と、層Ａの上に別の層（例えば層Ｃや層Ｄなど）が
形成されおり、その上に層Ｂが形成されている場合とを含むものとする。なお、～の下、
もしくは～の下方に、という記載の場合についても、同様に直接接している場合と、接し
ていない場合とを含むこととする。
本発明により、トランジスタのしきい値電圧のばらつきに起因する電流値のばらつきを
抑制することができる。そのため、発光素子をはじめとする負荷に所望の電流を供給する
ことができる。特に、負荷として発光素子を用いる場合、輝度のばらつきが少なく１フレ
ーム期間における発光期間の割合が高い表示装置を提供することができる。
実施の形態１に示す画素構成を説明する図。 図１で示した画素の動作を説明するタイミングチャート。 図１で示した画素の動作を説明する図。 チャネル長変調による電圧－電流特性のモデル図。 実施の形態１に示す画素構成を説明する図。 実施の形態１に示す画素構成を説明する図。 実施の形態１に示す表示装置を説明する図。 実施の形態１に示す表示装置の書き込み動作を説明する図。 実施の形態２に示す画素構成を説明する図。 実施の形態３に示す画素構成を説明する図。 実施の形態３に示す画素構成を説明する図。 実施の形態３に示す画素構成を説明する図。 実施の形態４に示す画素構成を説明する図。 実施の形態４に示す画素構成を説明する図。 実施の形態４に示す画素構成を説明する図。 実施の形態４に示す画素構成を説明する図。 実施の形態９に示す画素の部分断面図。 実施の形態９に示す発光素子を説明する図。 実施の形態９に示す光の取り出し方向を説明する図。 実施の形態９に示す画素の部分断面図。 実施の形態９に示す画素の部分断面図。 実施の形態９に示す画素の部分断面図。 実施の形態９に示す画素の部分断面図。 実施の形態９に示す画素の部分断面図。 実施の形態１１に示す表示装置を説明する図。 実施の形態１１に示す表示装置を説明する図。 実施の形態１１に示す表示装置を説明する図。 実施の形態１１に示す画素の部分断面図。 実施の形態５に示す画素構成を説明する図。 実施の形態５に示す画素構成を説明する図。 実施の形態６に示す画素構成を説明する図。 図３１で示した画素の動作を説明するタイミングチャート。 本発明を適用可能な電子機器を説明する図。 携帯電話機の構成例を示す図。 ＥＬモジュールの例を示す図。 ＥＬテレビ受像器の主要な構成を示すブロック図。 実施の形態６に示す画素構成を説明する図。 実施の形態７に示す画素構成を説明する図。 デジタル階調方式と時間階調方式とを組み合わせた駆動方式を説明する図。 実施の形態７に示す画素構成を説明する図。 実施の形態７に示す画素構成を説明する図。 実施の形態７に示す画素構成を説明する図。 実施の形態１に示す画素構成を説明する図。 図６に示す画素のレイアウトを説明する上面図。 図６に示す画素のレイアウトを説明する上面図。 実施の形態８に示す画素構成を説明する図。 図４６で示した画素の動作を説明するタイミングチャート。 図４６で示した画素の動作を説明する図。 実施の形態８に示す画素構成を説明する図。 実施の形態８に示す画素構成を説明する図。 実施の形態１０に示す発光素子を説明する図。 実施の形態１０に示す発光素子を説明する図。 実施の形態１に示す画素の動作を説明する図。 実施の形態１に示す画素構成を説明する図。 実施の形態１に示す画素構成を説明する図。 本発明に係る表示装置の応用例を説明する図。 本発明に係る表示装置の応用例を説明する図。 本発明に係る表示装置の応用例を説明する図。 本発明に係る表示装置の応用例を説明する図。 本発明に係る表示装置の応用例を説明する図。 本発明に係る表示装置の応用例を説明する図。 従来技術の画素構成を説明する図。 従来技術の画素構成を説明する図。 従来技術に示した画素を動作させるタイミングチャート。 従来技術を用いた際の１フレーム期間における発光期間の割合を説明する図。
以下、本発明の一態様について説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施する
ことが可能であり、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。従って、本形態の記載内容に
限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する本発明の構成において、同じも
のを指す符号は異なる図面間で共通して用いる。
（実施の形態１）
本発明の画素の基本構成について、図１を用いて説明する。図１に示す画素は、トラン
ジスタ１１０、第１のスイッチ１１１、第２のスイッチ１１２、第３のスイッチ１１３、
第４のスイッチ１１４、第１の容量素子１１５、第２の容量素子１１６、発光素子１１７
を有する。なお、画素は、信号線１１８、第１の走査線１１９、第２の走査線１２０、第
３の走査線１２１、電源線１２２及び電位供給線１２３に接続されている。本実施の形態
において、トランジスタ１１０はＮチャネル型トランジスタとし、そのゲート・ソース間
電圧（Ｖｇｓ）がしきい値電圧（Ｖｔｈ）を上回ったとき、導通状態になるものとする。
また、発光素子１１７の画素電極は陽極、対向電極１２４は陰極として機能する。なお、
トランジスタのゲート・ソース間電圧はＶｇｓ、ドレイン・ソース間電圧はＶｄｓ、しき
い値電圧はＶｔｈ、第１の容量素子１１５及び第２の容量素子１１６に蓄積された電圧は
それぞれＶｃ１、Ｖｃ２と記し、電源線１２２、電位供給線１２３及び信号線１１８を、
それぞれ第１の配線、第２の配線、第３の配線とも呼ぶ。また、第１の走査線１１９、第
２の走査線１２０及び第３の走査線１２１を、それぞれ第４の配線、第５の配線、第６の
配線と呼んでも良い。
トランジスタ１１０の第１の電極（ソース電極及びドレイン電極の一方）は、発光素子
１１７の画素電極に接続され、第２の電極（ソース電極及びドレイン電極の他方）は第２
のスイッチ１１２を介して電源線１２２に接続され、ゲート電極は第３のスイッチ１１３
及び第２のスイッチ１１２を介して電源線１２２と接続されている。なお、第３のスイッ
チ１１３は、トランジスタ１１０のゲート電極と第２のスイッチ１１２との間に接続され
ている。
また、トランジスタ１１０のゲート電極と第３のスイッチ１１３との接続箇所をノード
１３０とすると、ノード１３０は第１の容量素子１１５及び第１のスイッチ１１１を介し
て信号線１１８と接続されている。つまり、第１の容量素子１１５の第１の電極が第１の
スイッチ１１１を介して信号線１１８に、第２の電極がトランジスタ１１０のゲート電極
に接続されている。また、第１の容量素子１１５の第１の電極は第４のスイッチ１１４を
介して電位供給線１２３とも接続されている。ノード１３０は、さらに第２の容量素子１
１６を介してトランジスタ１１０の第１の電極とも接続されている。つまり、第２の容量
素子１１６の第１の電極がトランジスタ１１０のゲート電極と、第２の電極がトランジス
タ１１０の第１の電極に接続されている。これら容量素子は、配線、半導体層や電極によ
って絶縁膜を挟むことで形成しても良いし、場合によっては図５５に示すようにトランジ
スタ１１０のゲート容量を用いて第２の容量素子１１６を省略することも可能である。こ
れらの電圧を保持する手段を保持容量と言う。また、ノード１３０と、第１の容量素子１
１５の第２の電極と第２の容量素子１１６の第１の電極とが接続されている配線との接続
箇所をノード１３１、トランジスタ１１０の第１の電極と、第２の容量素子１１６の第２
の電極と発光素子１１７の画素電極とが接続されている配線との接続箇所をノード１３２
、及びトランジスタ１１０の第２の電極と、第２のスイッチ１１２と第３のスイッチ１１
３とが接続されている配線との接続箇所をノード１３３とする。
なお、第１の走査線１１９、第２の走査線１２０、第３の走査線１２１に信号を入力す
ることにより、それぞれ第１のスイッチ１１１、第２のスイッチ１１２、第３のスイッチ
１１３及び第４のスイッチ１１４のオンオフが制御される。
信号線１１８には、ビデオ信号に相当する画素の階調に従った信号、即ち輝度データに
応じた電位が入力される。
次に、図１で示した画素の動作について図２のタイミングチャート及び図３を用いて説
明する。なお、図２において１画面分の画像を表示する期間に相当する１フレーム期間は
、初期化期間、しきい値電圧書き込み期間、データ書き込み期間及び発光期間に分割され
る。また、初期化期間、しきい値電圧書き込み期間、データ書き込み期間をまとめてアド
レス期間と呼ぶ。１フレーム期間は特に限定はないが、画像をみる人がちらつき（フリッ
カ）を感じないように少なくとも１／６０秒以下とすることが好ましい。
なお、発光素子１１７の対向電極１２４にはＶ１の電位（Ｖ１：任意の数）が入力され
る。また、発光素子１１７が発光するために少なくとも必要とする電位差をＶＥＬとする
と、電源線１２２にはＶ１＋ＶＥＬ＋Ｖｔｈ＋α（α：任意の正の数）の電位が入力され
る。つまり、電源線１２２はＶ１＋ＶＥＬ＋Ｖｔｈ＋α以上の電位であれば良い。電位供
給線１２３の電位は特に限定されないが、画素が形成されたパネルに入力する電位の範囲
内であることが好ましい。こうすることで、電源を別途作製する必要がなくなる。なお、
ここでは電位供給線１２３の電位をＶ２とする。
まず、図２（Ａ）及び図３（Ａ）に示すように初期化期間では、第１のスイッチ１１１
をオフとし、第２のスイッチ１１２、第３のスイッチ１１３及び第４のスイッチ１１４を
オンとする。このとき、トランジスタ１１０は導通状態であり、第１の容量素子１１５に
はＶ１＋ＶＥＬ＋Ｖｔｈ＋α－Ｖ２が、第２の容量素子１１６にはＶｔｈ＋αが保持され
る。なお、初期化期間では、第１の容量素子１１５には所定の電圧が、第２の容量素子１
１６には少なくともＶｔｈより高い電圧が保持されれば良い。
図２（Ｂ）及び図３（Ｂ）に示すしきい値電圧書き込み期間では、第２のスイッチ１１
２をオフとする。そのため、トランジスタ１１０の第１の電極即ちソース電極の電位は次
第に上昇し、トランジスタ１１０のゲート・ソース間電圧Ｖｇｓがしきい値電圧（Ｖｔｈ
）となったところでトランジスタ１１０は非導通状態となる。よって、第２の容量素子１
１６に保持される電圧Ｖｃ２はおおむねＶｔｈとなる。
その後の図２（Ｃ）及び図３（Ｃ）に示すデータ書き込み期間においては、第３のスイ
ッチ１１３及び第４のスイッチ１１４をオフとした後、第１のスイッチ１１１をオンとし
、信号線１１８より輝度データに応じた電位（Ｖ２＋Ｖｄａｔａ）を入力する。このとき
に、第２の容量素子１１６に保持される電圧Ｖｃ２は、第１の容量素子１１５、第２の容
量素子１１６及び発光素子１１７の静電容量をそれぞれＣ１、Ｃ２、Ｃ３とするとＣ３＞
＞Ｃ１、Ｃ２より式（１）のように表すことができる。
Figure 2022095867000002
なお、Ｃ１とＣ２は信号線１１８より供給する電位を決定する際に必要であるが、これ
らの関係は特に限定されない。なお、Ｃ１＞Ｃ２の場合には、輝度変化に伴うＶｄａｔａ
の振幅を少なくすることが可能であるため消費電力を低減することができる。一方、Ｃ２
＞Ｃ１の場合には、周囲のスイッチのオン、オフやオフ電流によるＶｃ２の変化を抑制す
ることができる。これらの相反する効果よりＣ１とＣ２は等しく、第１の容量素子１１５
と第２の容量素子１１６の大きさは同じであることが好ましい。
なお、次の発光期間において発光素子１１７を非発光としたい場合には、Ｖｄａｔａ≦
０の電位を入力すれば良い。
次に、図２（Ｄ）及び図３（Ｄ）に示す発光期間では、第１のスイッチ１１１をオフと
した後、第２のスイッチ１１２をオンとする。このとき、トランジスタ１１０のゲート・
ソース間電圧はＶｇｓ＝Ｖｔｈ＋Ｖｄａｔａ×（Ｃ１／（Ｃ１＋Ｃ２））であり、輝度デ
ータに応じた電流がトランジスタ１１０及び発光素子１１７に流れ、発光素子１１７が発
光する。もちろん、信号線１１８より入力される輝度データに応じた電位は、トランジス
タ１１０のゲート・ソース間電圧がＶｇｓ＝Ｖｔｈ＋Ｖｄａｔａ×（Ｃ１／（Ｃ１＋Ｃ２
））となることを考慮してＶｄａｔａを決定する。
なお、発光素子１１７に流れる電流Ｉは、トランジスタ１１０を飽和領域で動作させた
場合、式（２）で表される。
Figure 2022095867000003
また、トランジスタ１１０を線形領域で動作させた場合、発光素子１１７に流れる電流
Ｉは式（３）で表される。
Figure 2022095867000004
ここで、Ｗはトランジスタ１１０のチャネル幅、Ｌはチャネル長、μは移動度、Ｃｏｘ
は蓄積容量を指す。
式（２）及び式（３）より、トランジスタ１１０の動作領域が飽和領域、線形領域のい
ずれの場合においても、発光素子１１７に流れる電流は、トランジスタ１１０のしきい値
電圧（Ｖｔｈ）に依存しない。よって、トランジスタ１１０のしきい値電圧のばらつきに
起因した電流値のばらつきを抑制し、輝度データに対応した電流を発光素子１１７に供給
することができる。
以上のことから、トランジスタ１１０のしきい値電圧のばらつきに起因した輝度のばら
つきを抑制することができる。また、対向電極の電位を一定として動作させるため消費電
力を低くすることが可能となる。
さらに、トランジスタ１１０を飽和領域で動作させた場合においては、発光素子１１７
の劣化による輝度のばらつきも抑制できる。なお、発光素子の劣化は、その電流電圧特性
が劣化前に比べ平行にシフトした場合に限られない。例えば、特性の傾きや特性が曲線で
表される際にはその微分値が劣化前と比べ異なる場合も含まれる。発光素子１１７が劣化
すると、発光素子１１７のＶＥＬは増大し、トランジスタ１１０の第１の電極、即ちソー
ス電極の電位は上昇する。このとき、トランジスタ１１０のソース電極は第２の容量素子
１１６の第２の電極に、トランジスタ１１０のゲート電極は第２の容量素子１１６の第１
の電極に接続されており、なおかつゲート電極側は浮遊状態となっている。そのため、ソ
ース電位の上昇に伴い、同じ電位だけトランジスタ１１０のゲート電位も上昇する。よっ
て、トランジスタ１１０のＶｇｓは変化しないため、たとえ発光素子が劣化してもトラン
ジスタ１１０及び発光素子１１７に流れる電流に影響しない。なお、式（２）においても
発光素子に流れる電流Ｉはソース電位やドレイン電位に依存しないことがわかる。
よって、トランジスタ１１０を飽和領域で動作させた場合においては、トランジスタ１
１０のしきい値電圧のばらつき及び発光素子１１７の劣化に起因したトランジスタ１１０
に流れる電流のばらつきを抑制することができる。
なお、トランジスタ１１０を飽和領域で動作させた場合、チャネル長Ｌが短いほど、降
伏現象によりドレイン電圧を著しく増大させると電流が大量に流れやすい。
また、ドレイン電圧をピンチオフ電圧より増大させるとピンチオフ点がソース側に移動
し、実質チャネルとして機能する実効的なチャネル長は減少する。これにより、電流値が
増大する。この現象をチャネル長変調と呼ぶ。なお、ピンチオフ点とはチャネルが消滅し
ていきゲート下においてチャネルの厚さが０となる境界箇所であり、ピンチオフ電圧とは
ピンチオフ点がドレイン端となる時の電圧を指す。この現象も、チャネル長Ｌが短いほど
起こり易い。例えば、チャネル長変調による電圧－電流特性のモデル図を図４に示す。な
お、図４において、トランジスタのチャネル長Ｌは（ａ）＞（ｂ）＞（ｃ）である。
以上のことから、トランジスタ１１０を飽和領域で動作させる場合、ドレイン・ソース
間電圧Ｖｄｓに対する電流Ｉはより一定に近い方が好ましい。よって、トランジスタ１１
０のチャネル長Ｌは長い方がより好ましい。たとえば、トランジスタのチャネル長Ｌはチ
ャネル幅Ｗより大きい方が好ましい。また、チャネル長Ｌは１０μｍ以上５０μｍ以下、
より望ましくは１５μｍ以上４０μｍ以下が好ましい。ただし、チャネル長Ｌ及びチャネ
ル幅Ｗはこれに限定されない。
以上のようにトランジスタのしきい値電圧のばらつきに起因した電流値のばらつきを抑
制することができるため、本発明においてそのトランジスタによって制御された電流の供
給先は特に限定されない。そのため、図１に示した発光素子１１７は、代表的にはＥＬ素
子（有機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子又は有機物及び無機物を含むＥＬ素子）を適用すること
ができる。また、発光素子１１７に換えて、電子放出素子、液晶素子、電子インクなどを
適用することもできる。図５に発光素子１１７にＥＬ素子５１７を用いた例を示す。なお
、図５は画素電極５１１から対向電極１２４に電流が流れている様子を示している。
また、トランジスタ１１０は発光素子１１７に供給する電流を制御する機能を有してい
れば良いため、特にトランジスタの種類は限定されず様々なものを用いることができる。
例えば、結晶性半導体膜を用いた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、非晶質シリコンや多結晶
シリコンに代表される非単結晶半導体膜を用いた薄膜トランジスタ、半導体基板やＳＯＩ
基板を用いて形成されるトランジスタ、ＭＯＳ型トランジスタ、接合型トランジスタ、バ
イポーラトランジスタ、ＺｎＯやａ－ＩｎＧａＺｎＯなどの化合物半導体を用いたトラン
ジスタ、有機半導体やカーボンナノチューブを用いたトランジスタ、その他のトランジス
タをトランジスタ１１０に適用することができる。
第１のスイッチ１１１は輝度データに応じた電位、即ちビデオ信号を信号線１１８より
画素に入力するタイミングを選択し、主に第１の容量素子１１５に保持される電圧、及び
第２の容量素子１１６に保持される電圧即ちトランジスタ１１０のゲート・ソース間電圧
を変化させるものである。また、第２のスイッチ１１２はトランジスタ１１０の第２の電
極に所定の電位を供給するタイミングを選択するものである。なお、場合によっては第１
の容量素子１１５の第２の電極及び第２の容量素子１１６の第１の電極にも前記所定の電
位を供給する。第３のスイッチ１１３は、トランジスタ１１０のゲート電極と第２の電極
との接続を制御するものであり、第４のスイッチ１１４は各フレーム期間毎に第１の容量
素子１１５に所定の電圧を保持させるタイミングを選択し、第１の容量素子１１５の第１
の電極に所定の電位を供給するか否かを制御するものである。そのため、第１のスイッチ
１１１、第２のスイッチ１１２、第３のスイッチ１１３、第４のスイッチ１１４は、上記
機能を有していれば特に限定されない。たとえば、トランジスタやダイオードでもよいし
、それらを組み合わせた論理回路でもよい。なお、第１のスイッチ１１１、第２のスイッ
チ１１２及び第４のスイッチ１１４は、上記タイミングで信号もしくは電位を画素に与え
ることができれば特に必要はない。また、第３のスイッチ１１３においても上記機能を実
現できれば特に必要はない。
例えば、初期化期間及びしきい値電圧書き込み期間において第１の容量素子１１５に所
定の電圧を保持させることができ、さらに画素の階調に従った信号をデータ書き込み期間
に画素に入力することができる場合には、画素内に第１のスイッチ１１１及び第４のスイ
ッチ１１４を設けなくても良い。さらに、画素に初期期間及び発光期間においてＶ１＋Ｖ
ＥＬ＋Ｖｔｈ＋α（α＞０）を供給することが可能であれば図４３に示すように第２のス
イッチ１１２を特に設けなくても良い。図４３に示す画素は、トランジスタ１１０、第１
の容量素子１１５、第３のスイッチ１１３、画素電極４３００を有する。そして、トラン
ジスタ１１０の第１の電極（ソース電極及びドレイン電極の一方）は画素電極４３００に
接続され、ゲート電極は第３のスイッチ１１３を介してトランジスタ１１０の第２の電極
と接続されている。また、トランジスタ１１０のゲート電極は第１の容量素子１１５の第
２の電極とも接続されている。なお、第１の容量素子１１５の第１の電極には階調に従っ
た信号、即ち輝度データに応じた電位（即ち、Ｖ２＋Ｖｄａｔａ）及び第１の容量素子１
１５に所定の電圧を保持させるための任意の電位（即ち、Ｖ２）が所定の期間に供給され
る。なお、トランジスタ１１０のゲート容量４３１０を保持容量として利用しているため
、図１における第２の容量素子１１６を特に設ける必要なない。このような画素において
も、図２に示すタイミングチャートと同様にそれぞれの電極に所望の電位を供給すること
で、トランジスタ１１０のしきい値電圧のばらつきに起因した電流値のばらつきを抑制す
ることができる。よって、画素電極４３００に所望の電流を供給することができる。もち
ろん、図１における第２の容量素子１１６においてもトランジスタ１１０のゲート容量を
利用し、省略することも可能である。
次に、図６に第１のスイッチ１１１、第２のスイッチ１１２、第３のスイッチ１１３及
び第４のスイッチ１１４にＮチャネル型のトランジスタを適用した場合について示す。な
お、図１の構成と共通するところは、共通の符号を用いてその説明を省略する。
第１のスイッチングトランジスタ６１１が図１における第１のスイッチ１１１に相当し
、第２のスイッチングトランジスタ６１２が第２のスイッチ１１２に相当し、第３のスイ
ッチングトランジスタ６１３が第３のスイッチ１１３に相当し、第４のスイッチングトラ
ンジスタ６１４が第４のスイッチ１１４に相当する。なお、トランジスタ１１０のチャネ
ル長は、第１のスイッチングトランジスタ６１１、第２のスイッチングトランジスタ６１
２、第３のスイッチングトランジスタ６１３及び第４のスイッチングトランジスタ６１４
のいずれのトランジスタのチャネル長より長い方が好ましい。
第１のスイッチングトランジスタ６１１はゲート電極が第１の走査線１１９に、第１の
電極が信号線１１８に、第２の電極が第１の容量素子１１５の第１の電極に接続されてい
る。
また、第２のスイッチングトランジスタ６１２はゲート電極が第２の走査線１２０に接
続され、第１の電極がノード１３３に接続され、第２の電極が電源線１２２に接続されて
いる。
第３のスイッチングトランジスタ６１３はゲート電極が第３の走査線１２１に接続され
、第１の電極がノード１３０に接続され、第２の電極がノード１３３に接続されている。
また、第４のスイッチングトランジスタ６１４はゲート電極が第３の走査線１２１に接
続され、第１の電極が第１の容量素子１１５の第１の電極に接続され、第２の電極が電位
供給線１２３に接続されている。
各々のスイッチングトランジスタは、それぞれの走査線に入力される信号がＨレベルの
ときにオンとなり、入力される信号がＬレベルのときにオフとなる。
図６に示した画素のレイアウトの一形態を上面図を用いて図４４に示す。なお、トラン
ジスタや容量素子、発光素子等の構成については後述の実施形態で説明するため、ここで
はレイアウトについてのみ説明する。また、図４４に示すトランジスタ１１０及び第１の
スイッチングトランジスタ６１１乃至第４のスイッチングトランジスタ６１４には、半導
体層の下にゲート電極が位置するボトムゲート型のトランジスタを用いている。
図４４に示す導電層４４１０は、第１の走査線１１９と第１のスイッチングトランジス
タ６１１のゲート電極として機能する部分を含み、導電層４４１１は信号線１１８と第１
のスイッチングトランジスタ６１１の第１の電極として機能する部分を含む。また、導電
層４４１２は、第１のスイッチングトランジスタ６１１の第２の電極と、第１の容量素子
１１５の第１の電極と、第４のスイッチングトランジスタ６１４の第１の電極として機能
する部分を含む。導電層４４１３は、第１の容量素子１１５の第２の電極と、第２の容量
素子１１６の第１の電極と、トランジスタ１１０のゲート電極として機能する部分を含む
。なお、この導電層４４１３は、配線４４１４を介して第３のスイッチングトランジスタ
６１３の第１の電極として機能する部分を含む導電層４４１５と接続されている。導電層
４４１６は、第２の容量素子１１６の第２の電極と、トランジスタ１１０の第１の電極と
して機能する部分を含み、コンタクトを介して発光素子の画素電極４４５５と接続されて
いる。また、導電層４４１７は、トランジスタ１１０の第２の電極と、第３のスイッチン
グトランジスタ６１３の第２の電極と、第２のスイッチングトランジスタ６１２の第１の
電極として機能する部分を含み、導電層４４１８は、電源線１２２と、第２のスイッチン
グトランジスタ６１２の第２の電極として機能する部分を含む。導電層４４１９は、第２
の走査線１２０と、第２のスイッチングトランジスタ６１２のゲート電極として機能する
部分を含む。導電層４４２０は、第３のスイッチングトランジスタ６１３のゲート電極と
、第４のスイッチングトランジスタ６１４のゲート電極として機能する部分を含み、配線
４４２１を介して第３の走査線１２１と接続されている。また、第４のスイッチングトラ
ンジスタ６１４の第２の電極として機能する部分を含む導電層４４２２は、配線４４２３
を介して電位供給線１２３と接続されている。
なお、各々の導電層のうち第１のスイッチングトランジスタ６１１のゲート電極、第１
の電極及び第２の電極として機能する部分は、それぞれを含む導電層と半導体層４４３１
とが重なって形成されている部分であり、第２のスイッチングトランジスタ６１２のゲー
ト電極、第１の電極及び第２の電極として機能する部分は、それぞれを含む導電層と半導
体層４４３２とが重なって形成されている部分である。また、各々の導電層のうち第３の
スイッチングトランジスタ６１３のゲート電極、第１の電極及び第２の電極として機能す
る部分は、それぞれを含む導電層と半導体層４４３３と重なって形成されている部分であ
り、第４のスイッチングトランジスタ６１４のゲート電極、第１の電極及び第２の電極と
して機能する部分は、それぞれを含む導電層と半導体層４４３４とが重なって形成されて
いる部分である。同様に、トランジスタ１１０においても、ゲート電極、第１の電極及び
第２の電極として機能する部分は、それぞれを含む導電層と半導体層４４３０と重なって
形成されている導電層部分である。なお、第１の容量素子１１５は、導電層４４１２と導
電層４４１３とが重なっている部分に、第２の容量素子１１６は導電層４４１３と導電層
４４１６とが重なっている部分に形成されている。
なお、導電層４４１０、導電層４４１３、導電層４４１９、導電層４４２０、第３の走
査線１２１及び電位供給線１２３は、同一材料で同じ層を用いて作製することができる。
半導体層４４３０、半導体層４４３１、半導体層４４３２、半導体層４４３３及び半導体
層４４３４や、導電層４４１１、導電層４４１２、導電層４４１５、導電層４４１６、導
電層４４１７、導電層４４１８及び導電層４４２２は、それぞれ同一材料で同じ層を用い
て作製することができる。また、画素電極４４５５と同一材料で同じ層を用いて、配線４
４１４、配線４４２１、配線４４２３を作製することができる。
図４４に示すように、第１のスイッチングトランジスタ６１１を除く各々のトランジス
タにおいてソース電極及びドレイン電極の一方が他方の電極を包み囲むような構造とする
ことで、チャネル幅をかせぐことができる。よって、画素を構成するトランジスタの半導
体層に結晶性半導体層より移動度の低い非晶質半導体層を用いた際には特に有効である。
もちろん、第１のスイッチングトランジスタ６１１においても、ソース電極及びドレイン
電極の一方が他方の電極を包み囲むような構造としても良い。
次に、図６に示した画素の図４４とは異なるレイアウトの一形態を上面図を用いて図４
５に示す。なお、図４５に示すトランジスタ１１０及び第１のスイッチングトランジスタ
６１１乃至第４のスイッチングトランジスタ６１４には、半導体層上にゲート電極が位置
する順スタガ型等のトップゲート型トランジスタを用いている。
図４５において、導電層４５１０は、第１の走査線１１９と第１のスイッチングトラン
ジスタ６１１のゲート電極として機能する部分を含み、導電層４５１１は信号線１１８と
第１のスイッチングトランジスタ６１１の第１の電極として機能する部分を含む。半導体
膜４５２０は、第１のスイッチングトランジスタ６１１の半導体層及び第２の電極として
機能する部分、第４のスイッチングトランジスタ６１４の第１の電極及び半導体層として
機能する部分、第１の容量素子１１５の第１の電極として機能する部分を含む。なお、半
導体膜４５２０は配線４５１２を介して電位供給線１２３と接続されており、配線４５１
２は第４のスイッチングトランジスタ６１４の第２の電極として機能する。また、導電層
４５１３は、第１の容量素子１１５の第２の電極と、第２の容量素子１１６の第１の電極
とトランジスタ１１０のゲート電極として機能する部分を含む。なお、導電層４５１３は
第３のスイッチングトランジスタ６１３の第１の電極として機能する配線４５１４を介し
て半導体膜４５２１と接続されている。この半導体膜４５２１は、第３のスイッチングト
ランジスタ６１３の半導体層及び第２の電極として機能する部分、第２のスイッチングト
ランジスタ６１２の第１の電極及び半導体層として機能する部分、トランジスタ１１０の
第１の電極、半導体及び第２の電極として機能する部分、さらには第２の容量素子１１６
の第２の電極として機能する部分を含む。導電層４５１５は、第２の走査線１２０と、第
２のスイッチングトランジスタ６１２のゲート電極として機能する部分を含む。導電層４
５１６は、電源線１２２と、第２のスイッチングトランジスタ６１２の第２の電極として
機能する部分を含む。導電層４５１７は、第３のスイッチングトランジスタ６１３のゲー
ト電極として機能する部分、及び第４のスイッチングトランジスタ６１４のゲート電極と
して機能する部分を含み、配線４５１８を介して第３の走査線１２１と接続されている。
なお、発光素子の画素電極４５４５は配線４５１９を介して半導体膜４５２１と接続され
ている。
なお、第１の容量素子１１５は、半導体膜４５２０と導電層４５１３とが重なっている
部分に、第２の容量素子１１６は半導体膜４５２１と導電層４５１３とが重なっている部
分に形成されている。
また、導電層４５１０、導電層４５１３、導電層４５１５、導電層４５１７、第３の走
査線１２１及び電位供給線１２３は、同一材料で同じ層を用いて作製することができる。
半導体膜４５２０、半導体膜４５２１も同一材料で同じ層を用いて作製することができる
。また、導電層４５１１と同一材料で同じ層を用いて、配線４５１２、配線４５１４、導
電層４５１６、配線４５１８を作製することができる。
なお、画素のレイアウトは上記に限定されるものではない。
図６の画素構成においても、図１と同様の動作方法によりトランジスタ１１０のしきい
値電圧のばらつきに起因した電流値のばらつきを抑制することができる。よって、輝度デ
ータに対応した電流を発光素子１１７に供給することができ、輝度のばらつきを抑制する
ことが可能となる。また、トランジスタ１１０を飽和領域で動作させた場合においては、
発光素子１１７の劣化に起因した輝度のばらつきも抑制することができる。
また、Ｎチャネル型のトランジスタのみで画素を構成することができるため、製造工程
の簡略化を図ることができる。また、画素を構成するトランジスタの半導体層に非晶質半
導体、セミアモルファス半導体などを用いることができる。例えば、非晶質半導体として
アモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ：Ｈ）が挙げられる。これらの半導体を用いることによ
り、さらに製造工程の簡略化が可能である。したがって、製造コストの削減や歩留まりの
向上を図ることができる。
なお、第１のスイッチングトランジスタ６１１、第２のスイッチングトランジスタ６１
２、第３のスイッチングトランジスタ６１３及び第４のスイッチングトランジスタ６１４
は、単なるスイッチとして動作させるため、トランジスタの極性（導電型）は特に限定さ
れない。ただし、オフ電流が少ないトランジスタを用いることが望ましい。オフ電流が少
ないトランジスタとしては、ＬＤＤ領域を設けているものやマルチゲート構造にしている
ものなどがある。また、Ｎチャネル型とＰチャネル型の両方を用いて、ＣＭＯＳ型のスイ
ッチにしてもよい。
また、図１と同様の動作を行うものであれば、スイッチの接続は様々な構成をとること
ができ、図１に限定されない。図１の画素構成の動作を説明した図３からわかるように、
本発明では初期化期間、しきい値電圧書き込み期間、データ書き込み期間及び発光期間は
、それぞれ図５３（Ａ）乃至（Ｄ）に示す実線のように導通がとれていれば良い。よって
、これを満たすようにスイッチ等を配置し動作させうる構成であれば良い。
また、初期化期間では、第１の容量素子１１５に所定の電圧が、第２の容量素子１１６
には少なくともトランジスタ１１０のしきい値電圧Ｖｔｈより高い電圧が保持されれば良
いため、図５４に示すようにノード１３２は第５のスイッチ５４０５を介して電位供給線
５４０１と接続されていても良い。この第５のスイッチ５４０５は初期化期間のみオンす
るものとし、図５４では第５のスイッチ５４０５のオン、オフを制御する走査線は図示し
ていない。なお、電位供給線５４０１の電位は、Ｖ１＋ＶＥＬより低い電位であれば良い
。より好ましくは、Ｖ１以下の電位であり、このような電位とすることで発光素子１１７
に逆方向のバイアス電圧が印加できるため、発光素子における短絡箇所を絶縁化したり、
発光素子の劣化を抑制することができる。よって、発光素子の寿命を延ばすことができる
。
続いて、上述した本発明の画素を有する表示装置について図７を用いて説明する。
表示装置は、信号線駆動回路７１１、走査線駆動回路７１２及び画素部７１３を有し、
画素部７１３は、信号線駆動回路７１１から列方向に伸張して配置された複数の信号線Ｓ
１～Ｓｍ及び電源線Ｐ１＿１～Ｐｍ＿１、走査線駆動回路７１２から行方向に伸張して配
置された複数の第１の走査線Ｇ１＿１～Ｇｎ＿１、第２の走査線Ｇ１＿２～Ｇｎ＿２、第
３の走査線Ｇ１＿３～Ｇｎ＿３及び電位供給線Ｐ１＿２～Ｐｎ＿２、並びに信号線Ｓ１～
Ｓｍに対応してマトリクス状に配置された複数の画素７１４を有する。そして、各画素７
１４は、信号線Ｓｊ（信号線Ｓ１～Ｓｍのうちいずれか一）、電源線Ｐｊ＿１、第１の走
査線Ｇｉ＿１（走査線Ｇ１＿１～Ｇｎ＿１のうちいずれか一）、第２の走査線Ｇｉ＿２、
第３の走査線Ｇｉ＿３及び電位供給線Ｐｉ＿２と接続されている。
なお、信号線Ｓｊ、電源線Ｐｊ＿１、第１の走査線Ｇｉ＿１、第２の走査線Ｇｉ＿２、
第３の走査線Ｇｉ＿３、電位供給線Ｐｉ＿２は、それぞれ図１の信号線１１８、電源線１
２２、第１の走査線１１９、第２の走査線１２０、第３の走査線１２１、電位供給線１２
３に相当する。
走査線駆動回路７１２から出力される信号により、動作させる画素の行を選択すると共
に同行に属するそれぞれの画素に対し同時に図２に示した動作を行う。なお、図２のデー
タ書き込み期間においては、選択された行の画素に信号線駆動回路７１１から出力された
ビデオ信号を書き込む。このとき、それぞれの画素の輝度データに応じた電位が各信号線
Ｓ１～Ｓｍに入力される。
図８に示すように、例えばｉ行目のデータ書き込み期間を終えるとｉ＋１行目に属する
画素へ信号の書き込みを行う。なお、図８には、各行におけるデータ書き込み期間を表す
ためにこれを忠実に表すことができる図２の第１のスイッチ１１１の動作を抜粋し記載し
ている。そして、ｉ行目においてデータ書き込み期間を終えた画素は、発光期間に移り、
その画素へ書き込まれた信号にしたがって発光する。
よって、各行におけるデータ書き込み期間さえ重複しなければ、各行自由に初期化開始
時期を設定することができる。また、各画素は自身のアドレス期間を除き発光することが
可能であるため、１フレーム期間における発光期間の割合（即ち、デューティー比）を非
常に大きくでき、おおむね１００％にすることも可能となる。よって、輝度のばらつきが
少なくデューティー比が高い表示装置を得ることができる。
また、しきい値電圧書き込み期間を長く設定することも可能であるため、トランジスタ
のしきい値電圧をより正確に容量素子に書き込むことができる。よって、表示装置として
の信頼性を向上させることができる。
なお、図７に示した表示装置の構成は一例であって本発明はこれに限定されない。例え
ば、電位供給線Ｐ１＿２～Ｐｎ＿２は第１の走査線Ｇ１＿１～Ｇｎ＿１と平行に配置され
ている必要はなく、信号線Ｓ１～Ｓｍと平行に配置されていても良い。また、電源線Ｐ１
＿１～Ｐｍ＿１においても信号線Ｓ１～Ｓｍと平行に配置されている必要はなく、第１の
走査線Ｇ１＿１～Ｇｎ＿１と平行に配置されていても良い。
本実施形態では第３のスイッチ１１３及び第４のスイッチ１１４のオンオフは同一の走
査線、即ち第３の走査線１２１を用いて制御している場合について示したが、それぞれ異
なる走査線を用いて図２のタイミングチャートに従って各々のスイッチを制御しても良い
。
なお、しきい値電圧のばらつきには、画素間における各トランジスタのしきい値電圧の
違いのほか、１つのトランジスタに注目した場合において経時的なしきい値電圧の変化も
含むものとする。さらに、各トランジスタのしきい値電圧の違いは、トランジスタの作製
時におけるトランジスタ特性の違いによるものも含まれるものとする。なお、ここでいう
トランジスタは発光素子等の負荷に電流を供給する機能を有するトランジスタを指す。
（実施の形態２）
本実施形態では、実施の形態１とは異なる構成の画素を図９に示す。なお、実施の形態
１と同様のものに関しては共通の符号を用いて示し、同一部分又は同様な機能を有する部
分の詳細な説明は省略する。
図９（Ａ）に示す画素は、トランジスタ１１０、第１のスイッチ１１１、第２のスイッ
チ１１２、第３のスイッチ１１３、整流素子９１４、第１の容量素子１１５、第２の容量
素子１１６、発光素子１１７を有する。なお、画素は、信号線１１８、第１の走査線１１
９、第２の走査線１２０、第３の走査線９２１、第４の走査線９２２及び電源線１２２に
接続されている。図９（Ａ）に示した画素は、図１における第４のスイッチ１１４に整流
素子９１４を用いた構成となっており、第１の容量素子１１５の第１の電極は、整流素子
９１４を介して第４の走査線９２２と接続されている。つまり、整流素子９１４は第１の
容量素子１１５の第１の電極から第４の走査線９２２に電流が流れるように接続されてい
る。もちろん、実施の形態１に示したように第１のスイッチ１１１、第２のスイッチ１１
２及び第４のスイッチ１１４は、トランジスタ等を用いてもよい。また、整流素子９１４
には、図９（Ｂ）に示すショットキー・バリア型９５１、ＰＩＮ型９５２、ＰＮ型９５３
などのダイオードの他、ダイオード接続されているトランジスタ９５４、９５５等を用い
ることができる。ただし、トランジスタ９５４及びトランジスタ９５５は、電流を流す方
向によってトランジスタの極性を適宜選択する必要がある。
整流素子９１４は、第４の走査線９２２にＨレベルの信号が入力されたときには電流が
流れず、Ｌレベルの信号が入力されたときには整流素子９１４に電流が流れる。よって、
図９の画素を図１に示した画素と同様に動作させる際には、初期化期間及びしきい値電圧
書き込み期間において第４の走査線９２２にＬレベルの信号を入力し、それ以外の期間に
おいてはＨレベルの信号を入力する。Ｌレベルの信号は整流素子９１４にただ電流が流れ
るだけではなく、実施の形態１と同様、画素に入力する輝度データに応じた電位を（Ｖ２
＋Ｖｄａｔａ）とすると第２の容量素子１１６の第１の電極の電位をＶ２にまで下げる必
要があるため、Ｖ２から整流素子９１４の順方向におけるしきい値電圧を引いた電位であ
ることとする。ただし、Ｖ２は任意の値であり、発光期間において発光素子１１７を非発
光としたい場合にはＶｄａｔａ＝０の電位を入力すれば良い。また、Ｈレベルの信号は、
上述したように整流素子９１４に電流が流れなければ良いため、Ｖ２から整流素子９１４
の順方向におけるしきい値電圧を減算した値より大きければ良い。
上記事項を考慮し、図９の画素構成においても図１と同様に動作させることによりトラ
ンジスタ１１０のしきい値電圧のばらつきに起因した電流値のばらつきを抑制することが
できる。よって、輝度データに対応した電流を発光素子１１７に供給することができ、輝
度のばらつきを抑制することが可能となる。また、トランジスタ１１０を飽和領域で動作
させた場合においては、発光素子１１７の劣化に起因した輝度のばらつきも抑制すること
ができる。
また、本実施形態に示した画素を図７の表示装置に適用することができる。実施の形態
１と同様、各行におけるデータ書き込み期間さえ重複しなければ、各行自由に初期化開始
時期を設定することができる。また、各画素は自身のアドレス期間を除き発光することが
可能であるため、１フレーム期間における発光期間の割合（即ち、デューティー比）を非
常に大きくでき、おおむね１００％にすることもできる。よって、輝度のばらつきが少な
くデューティー比が高い表示装置を得ることができる。
また、しきい値電圧書き込み期間を長く設定することも可能であるため、発光素子に流
れる電流値を制御するトランジスタのしきい値電圧をより正確に容量素子に書き込むこと
ができる。よって、表示装置としての信頼性が向上する。
本実施形態は、上述した図１以外にもその他の実施の形態に示した画素構成とも自由に
組み合わせることができる。即ち、整流素子９１４は、他の実施形態に示した画素にも適
用することが可能である。
（実施の形態３）
本実施形態では、実施の形態１及び２とは異なる構成の画素を図１０及び１１に示す。
具体的には、図１に示した電位供給線１２３を他の配線で代用する構成の画素について述
べる。なお、第１の容量素子１１５の第１の電極に任意の電位を供給できれば良いためこ
のような構成をとり得ることができる。実施の形態１と同様のものに関しては共通の符号
を用いて示し、同一部分又は同様な機能を有する部分の詳細な説明は省略する。
図１０（Ａ）に示す画素はトランジスタ１１０、第１のスイッチ１１１、第２のスイッ
チ１１２、第３のスイッチ１１３、第４のスイッチ１１４、第１の容量素子１１５、第２
の容量素子１１６、発光素子１１７を有する。なお、画素は、信号線１１８、第１の走査
線１１９、第２の走査線１２０、第３の走査線１２１及び電源線１２２に接続されている
。
実施の形態１に示した図１の画素では第１の容量素子１１５の第１の電極は第４のスイ
ッチ１１４を介して電位供給線１２３に接続していたのに対し、図１０（Ａ）では電源線
１２２に接続することができる。これは、電位供給線１２３に限らず、初期化期間及びし
きい値電圧書き込み期間において第１の容量素子１１５に所定の電圧が保持されるように
第１の電極に電位を供給できれば良いからである。そのため、電位供給線のかわりに電源
線１２２を用いることができる。このように、第１の容量素子１１５の第１の電極に電位
を供給する配線を電源線１２２で代用することで配線数を減らすことが可能となり、開口
率を向上させることができる。
また、図１０（Ｂ）に示すように第４のスイッチ１１４を第１の容量素子１１５と並列
に接続しても良い。つまり、第１の容量素子１１５の第１の電極は第４のスイッチ１１４
を介してノード１３１に接続しても良い。このような構成においても、初期化期間及びし
きい値電圧書き込み期間において第１の容量素子１１５に所定の電圧が保持されるように
第１の電極に電位を供給することができる。
また、図１１の画素に示すように第１の容量素子１１５の第１の電極を発光素子１１７
の対向電極１２４もしくは対向電極１２４に所定の電位を供給している配線に第４のスイ
ッチ１１４を介して接続しても良い。即ち、図１における電位供給線１２３から供給され
る電位の代わりに対向電極１２４に供給される所定の電位を用いても良い。以上のように
して、配線数を減らすことが可能となり、開口率を向上させることができる。
また、第１の容量素子１１５の第１の電極と発光素子１１７の対向電極１２４とを接続
する配線を、対向電極１２４と接続するだけではなく、対向電極１２４に接しかつ並列に
延伸させることで対向電極における補助配線として利用しても良い。もちろん、補助配線
は一画素内のみにとどまらず、隣接する画素や画素領域全体に渡っていても良い。このよ
うな補助配線により対向電極１２４の低抵抗化を図ることができる。そのため、対向電極
を薄膜化した際には抵抗値の増加を防ぐことができる。特に、対向電極に透明電極を用い
た場合において効果的である。また、対向電極の抵抗値が高くなった場合に、電圧降下に
よる対向電極の不均一な面内電位分布によって生じる発光素子１１７の輝度のばらつきを
抑制することができる。よって、さらに信頼性を向上させることができる。
また、図１０及び図１１に示した画素構成においても、実施の形態１と同様の動作をさ
せることにより、トランジスタ１１０のしきい値電圧のばらつきに起因した電流値のばら
つきを抑制することができる。よって、輝度データに対応した電流を発光素子１１７に供
給することができ、輝度のばらつきを抑制することが可能となる。また、対向電極の電位
を一定として動作させるため消費電力を低くすることが可能である。なお、トランジスタ
１１０の動作領域は特に限定されないが、飽和領域で動作させた場合には、発光素子１１
７の劣化に起因したトランジスタ１１０に流れる電流のばらつきにおいても抑制すること
ができる。
なお、図１における電位供給線は、初期化期間及びしきい値電圧書き込み期間において
第１の容量素子１１５の第１の電極に任意の電位を供給し、第１の容量素子１１５に所定
の電圧が保持されれば良い。よって、電位供給線を代用する配線は上記に限定されず、初
期化期間及びしきい値電圧書き込み期間に電位が変化しない配線であれば良い。例えば、
図１２に示すように第１の走査線１１９や、第３の走査線１２１を用いることも可能であ
る。ただし、第３の走査線１２１を用いる場合には、第４のスイッチ１１４は実施の形態
２で示した整流素子として機能する場合があることに留意し、スイッチの種類を選択する
必要がある。
さらに、本実施形態で示した画素を図７の表示装置に適用することができる。実施の形
態１と同様、各行におけるデータ書き込み期間さえ重複しなければ、各行自由に初期化開
始時期を設定することができる。また、各画素は自身のアドレス期間を除き発光すること
が可能であるため、１フレーム期間における発光期間の割合（即ち、デューティー比）を
非常に大きくでき、おおむね１００％にすることもできる。よって、輝度のばらつきが少
なくデューティー比が高い表示装置を得ることができる。
また、しきい値電圧書き込み期間を長く設定することも可能であるため、発光素子に流
れる電流値を制御するトランジスタのしきい値電圧をより正確に容量素子に書き込むこと
ができる。よって、表示装置としての信頼性が向上する。
上記に限らず、本実施の形態は、他の実施形態に示した画素構成とも自由に組み合わせ
ることができる。
（実施の形態４）
本実施形態では、実施の形態１乃至３とは異なる構成の画素を図１３乃至図１６に示す
。なお、実施の形態３においては一画素に注目して述べたが、各画素に接続された配線を
画素間で共有して用いることにより配線数を減らすことも可能である。この場合、正常に
動作をするのであれば様々な配線を共有することができる。例えば、隣の画素と配線を共
有することが可能であり、その方法の一例について本実施形態で述べる。なお、実施の形
態１と同様のものに関しては共通の符号を用いて示し、同一部分又は同様な機能を有する
部分の詳細な説明は省略する。
図１３に示す画素１３００はトランジスタ１１０、第１のスイッチ１１１、第２のスイ
ッチ１１２、第３のスイッチ１１３、第４のスイッチ１１４、第１の容量素子１１５、第
２の容量素子１１６、発光素子１１７を有する。なお、画素は、信号線１１８、第１の走
査線１１９、第２の走査線１２０、第３の走査線１２１及び前列の電源線１３２２に接続
されている。
実施の形態１に示した図１の画素では第１の容量素子１１５の第１の電極は第４のスイ
ッチ１１４を介して電位供給線１２３に接続されていたのに対し、図１３では前列の電源
線１３２２に接続することができる。これは、電位供給線１２３に限らず、初期化期間及
びしきい値電圧書き込み期間において第１の容量素子１１５に所定の電圧が保持されるよ
うに第１の容量素子１１５の第１の電極に電位を供給できれば良いからである。そのため
、電位供給線のかわりに前列の電源線１３２２を用いることができる。このように、画素
１３００は前列の画素と配線を共有することで配線数を減らすことが可能となり、開口率
を向上させることができる。
なお、図１３に示した画素構成においても、実施の形態１と同様の動作をさせることに
より、トランジスタ１１０のしきい値電圧のばらつきに起因した電流値のばらつきを抑制
することができる。よって、輝度データに対応した電流を発光素子１１７に供給すること
ができ、輝度のばらつきを抑制することが可能となる。また、対向電極の電位を一定とし
て動作させるため消費電力を低くすることが可能である。なお、トランジスタ１１０の動
作領域は特に限定されないが、飽和領域で動作させた場合には、発光素子１１７の劣化に
起因したトランジスタ１１０に流れる電流のばらつきにおいても抑制することができる。
また、図１４の画素１４００に示すように図１の電位供給線１２３を次行の第１の走査
線１４１９と共有しても良い。画素１４００においても、実施の形態１と同様の動作をさ
せることができる。ただし、画素１４００が属する行の初期化期間及びしきい値電圧書き
込み期間は配線を共有した行のデータ書き込み期間と重ならないように動作させる必要が
ある。
また、図１５の画素１５００に示すように図１の電位供給線１２３を次行の第２の走査
線１５２０と共有しても良い。画素１５００においても、実施の形態１と同様の動作をさ
せることができる。ただし、画素１５００が属する行の初期化期間及びしきい値電圧書き
込み期間は配線を共有した行のしきい値電圧書き込み期間及びデータ書き込み期間と重な
るように動作させるか、全くこれらと重ならないように動作させる必要がある。つまり、
第１の容量素子１１５の第１の電極に供給する電位を第２のスイッチ１１２をオンもしく
はオフさせる信号のいずれか一方を用いることとする。
また、上記の他、図１の電位供給線１２３を図１６に示すように前行の第３の走査線１
６２１と共有しても良い。ただし、画素１６００が属する行の初期化期間及びしきい値電
圧書き込み期間は配線を共有した行のしきい値電圧書き込み期間及びデータ書き込み期間
と重ならないように動作させる必要がある。
なお、本実施形態では図１の電位供給線１２３が前列の電源線、または次行もしくは前
行の走査線と共有する場合について示したが、初期化期間及びしきい値電圧書き込み期間
において第１の容量素子１１５に所定の電圧が保持されるように第１の電極に電位を供給
することが可能な配線であればそれ以外でも良い。
さらに、本実施形態で示した画素を図７の表示装置に適用することができる。なお、表
示装置において、図１３乃至図１６に記載した画素ごとの動作の制約及び各行におけるデ
ータ書き込み期間が重複しない範囲内で、各行自由に初期化開始時期を設定することがで
きる。また、各画素は自身のアドレス期間を除き発光することが可能であるため、１フレ
ーム期間における発光期間の割合（即ち、デューティー比）を非常に大きくでき、おおむ
ね１００％にすることも可能となる。よって、輝度のばらつきが少なくデューティー比が
高い表示装置を得ることができる。
また、しきい値電圧書き込み期間を長く設定することも可能であるため、発光素子に流
れる電流値を制御するトランジスタのしきい値電圧をより正確に容量素子に書き込むこと
ができる。よって、表示装置としての信頼性が向上する。
上記に限らず、本実施の形態は、他の実施形態に示した画素構成とも自由に組み合わせ
ることができる。
（実施の形態５）
本実施形態では、実施の形態１とは異なる構成の画素について図２９に示す。なお、実
施の形態１と同様のものに関しては共通の符号を用いて示し、同一部分又は同様な機能を
有する部分の詳細な説明は省略する。
図２９に示す画素は、トランジスタ２９１０、第１のスイッチ１１１、第２のスイッチ
１１２、第３のスイッチ１１３、第４のスイッチ１１４、第１の容量素子１１５、第２の
容量素子１１６、発光素子１１７を有する。なお、画素は、信号線１１８、第１の走査線
１１９、第２の走査線１２０、第３の走査線１２１、電源線１２２、及び電位供給線１２
３に接続されている。
本実施形態におけるトランジスタ２９１０は、トランジスタを２つ直列に接続したマル
チゲート型トランジスタであり、実施の形態１のトランジスタ１１０と同じ位置に設けら
れている。ただし、直列に接続されるトランジスタの数は特に限定されない。
図１の画素と同様に図２９に示した画素を動作させることにより、トランジスタ２９１
０のしきい値電圧のばらつきに起因した電流値のばらつきを抑制することができる。よっ
て、輝度データに対応した電流を発光素子１１７に供給することができ、輝度のばらつき
を抑制することが可能となる。また、対向電極の電位を一定として動作させるため消費電
力を低くすることが可能である。なお、トランジスタ２９１０の動作領域は特に限定され
ないが、飽和領域で動作させた場合には、発光素子１１７の劣化に起因したトランジスタ
２９１０に流れる電流のばらつきにおいても抑制することができる。
本実施形態におけるトランジスタ２９１０のチャネル長Ｌは、直列に接続された２つの
トランジスタのチャネル幅が等しい場合、各トランジスタのチャネル長の合計として作用
する。よって、飽和領域においてドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓにかかわらず、より一定
に近い電流値を得られやすい。特に、トランジスタ２９１０は長いチャネル長Ｌを有する
トランジスタの作製が困難な場合に有効である。なお、２つのトランジスタの接続部は抵
抗として機能する。
なお、トランジスタ２９１０は発光素子１１７に供給する電流値を制御する機能を有し
ていれば良く、トランジスタの種類は特に限定されない。そのため、結晶性半導体膜を用
いた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、非晶質シリコンや多結晶シリコンに代表される非単結
晶半導体膜を用いた薄膜トランジスタ、半導体基板やＳＯＩ基板を用いて形成されるトラ
ンジスタ、ＭＯＳ型トランジスタ、接合型トランジスタ、バイポーラトランジスタ、Ｚｎ
Ｏやａ－ＩｎＧａＺｎＯなどの化合物半導体を用いたトランジスタ、有機半導体やカーボ
ンナノチューブを用いたトランジスタ、その他のトランジスタを適用することができる。
また、図２９に示した画素は、図１に示した画素と同様、第１のスイッチ１１１、第２
のスイッチ１１２、第３のスイッチ１１３、第４のスイッチ１１４はトランジスタ等を用
いることができる。
さらに、図７の表示装置に本実施形態で示した画素を適用することができる。実施の形
態１と同様、各行におけるデータ書き込み期間さえ重複しなければ、各行自由に初期化開
始時期を設定することができる。また、各画素は自身のアドレス期間を除き発光すること
が可能であるため、１フレーム期間における発光期間の割合（即ち、デューティー比）を
非常に大きくでき、おおむね１００％にすることも可能となる。よって、輝度のばらつき
が少なくデューティー比が高い表示装置を得ることができる。
また、しきい値電圧書き込み期間を長く設定することも可能であるため、発光素子に流
れる電流値を制御するトランジスタのしきい値電圧をより正確に容量素子に書き込むこと
ができる。よって、表示装置としての信頼性が向上する。
なお、トランジスタ２９１０は直列に接続されたトランジスタに限らず、図３０のトラ
ンジスタ３０１０に示すような並列にトランジスタが接続された構成であっても良い。ト
ランジスタ３０１０によって、より大きな電流を発光素子１１７に供給することができる
。また、並列に接続した２つのトランジスタによってトランジスタの特性が平均化される
ため、トランジスタ３０１０を構成するトランジスタ本来の特性ばらつきをより小さくす
ることができる。よって、ばらつきが小さいとトランジスタのしきい値電圧のばらつきに
起因する電流値のばらつきをより抑制しやすくすることができる。
また、トランジスタ３０１０に示した並列に接続されたトランジスタの各々をさらに図
２９に示したトランジスタ２９１０のように直列に接続しても良い。
上記に限らず、本実施の形態は、他の実施形態に示した画素構成とも自由に組み合わせ
ることができる。つまり、トランジスタ２９１０もしくはトランジスタ３０１０は、他の
実施の形態に示した画素構成にも適用することが可能である。
（実施の形態６）
本実施形態では、本発明の画素において発光素子に供給する電流値を制御するトランジ
スタを期間毎に切り替えることにより、トランジスタの経時的な劣化を平均化する画素構
成について図３１を用いて説明する。
図３１に示す画素は、第１のトランジスタ３１０１、第２のトランジスタ３１０２、第
１のスイッチ３１１１、第２のスイッチ３１１２、第３のスイッチ３１１３、第４のスイ
ッチ３１１４、第５のスイッチ３１０３、第６のスイッチ３１０４、第１の容量素子３１
１５、第２の容量素子３１１６、発光素子３１１７を有する。なお、画素は、信号線３１
１８、第１の走査線３１１９、第２の走査線３１２０、第３の走査線３１２１、電源線３
１２２、及び電位供給線３１２３に接続されている。さらに図３１には図示していないが
、第５のスイッチ３１０３及び第６のスイッチ３１０４のオン、オフを制御する第４及び
第５の走査線にも接続されている。本実施形態において、第１のトランジスタ３１０１及
び第２のトランジスタ３１０２はＮチャネル型トランジスタとし、それぞれのトランジス
タはゲート・ソース間電圧（Ｖｇｓ）がしきい値電圧を上回ったとき、導通状態になるも
のとする。また、発光素子３１１７の画素電極は陽極、対向電極３１２４は陰極とする。
なお、トランジスタのゲート・ソース間電圧はＶｇｓ、第１の容量素子３１１５及び第２
の容量素子３１１６に蓄積された電圧はそれぞれＶｃ１、Ｖｃ２と記す。また、第１のト
ランジスタ３１０１のしきい値電圧をＶｔｈ１、第２のトランジスタ３１０２のしきい値
電圧をＶｔｈ２と記し、電源線３１２２、電位供給線３１２３及び信号線３１１８を、そ
れぞれ第１の配線、第２の配線、第３の配線とも呼ぶ。
第１のトランジスタ３１０１の第１の電極（ソース電極及びドレイン電極の一方）は、
第５のスイッチ３１０３を介して発光素子３１１７の画素電極に接続され、第２の電極（
ソース電極及びドレイン電極の他方）は第２のスイッチ３１１２を介して電源線３１２２
に接続されている。また、第１のトランジスタ３１０１のゲート電極も第３のスイッチ３
１１３及び第２のスイッチ３１１２を介して電源線３１２２と接続されている。なお、第
３のスイッチ３１１３は、第１のトランジスタ３１０１のゲート電極と第２のスイッチ３
１１２との間に接続されており、第１のトランジスタ３１０１の第２の電極と、第２のス
イッチ３１１２と第３のスイッチ３１１３とが接続されている配線との接続箇所をノード
３１３３とする。
第２のトランジスタ３１０２の第１の電極（ソース電極及びドレイン電極の一方）は、
第６のスイッチ３１０４を介して発光素子３１１７の画素電極に接続され、第２の電極（
ソース電極及びドレイン電極の他方）は第１のトランジスタ３１０１の第２の電極と接続
されている。なお、第１のトランジスタ３１０１の第２の電極と第２のトランジスタ３１
０２の第２の電極との接続箇所をノード３１３２とすると、ノード３１３２はノード３１
３３と接続されている。また、第２のトランジスタ３１０２のゲート電極は第３のスイッ
チ３１１３を介してノード３１３３に接続されている。なお、第１のトランジスタ３１０
１のゲート電極と第２のトランジスタ３１０２のゲート電極とは接続されている。
また、第１のトランジスタ３１０１及び第２のトランジスタ３１０２のゲート電極と、
第３のスイッチ３１１３との接続箇所をノード３１３０とすると、ノード３１３０は第１
の容量素子３１１５及び第１のスイッチ３１１１を介して信号線３１１８と接続されてい
る。つまり、第１の容量素子３１１５の第１の電極が第１のスイッチ３１１１を介して信
号線３１１８に、第２の電極が第１のトランジスタ３１０１及び第２のトランジスタ３１
０２のゲート電極に接続されている。また、第１の容量素子３１１５の第１の電極は第４
のスイッチ３１１４を介して電位供給線３１２３とも接続されている。ノード３１３０は
、さらに第２の容量素子３１１６を介して発光素子３１１７の画素電極とも接続されてい
る。つまり、第２の容量素子３１１６の第１の電極が第１のトランジスタ３１０１及び第
２のトランジスタ３１０２のゲート電極と、第２の電極が第５のスイッチ３１０３もしく
は第６のスイッチ３１０４を介して第１のトランジスタ３１０１及び第２のトランジスタ
３１０２の第１の電極に接続されている。これら容量素子は、配線、半導体層や電極によ
って絶縁膜を挟むことで形成しても良いし、場合によっては第１のトランジスタ３１０１
及び第２のトランジスタ３１０２のゲート容量を用いて第２の容量素子３１１６を省略す
ることも可能である。
なお、第１の走査線３１１９、第２の走査線３１２０、第３の走査線３１２１に信号を
入力することにより、それぞれ第１のスイッチ３１１１、第２のスイッチ３１１２、第３
のスイッチ３１１３及び第４のスイッチ３１１４のオンオフが制御される。上述したよう
に、図３１においては第５のスイッチ３１０３及び第６のスイッチ３１０４のオンオフを
制御する走査線は省略している。
信号線３１１８には、ビデオ信号に相当する画素の階調に従った信号、即ち輝度データ
に応じた電位が入力される。
次に、図３１で示した画素の動作について図３２のタイミングチャートを用いて説明す
る。なお、図３２において１画面分の画像を表示する期間に相当する１フレーム期間は、
初期化期間、しきい値電圧書き込み期間、データ書き込み期間及び発光期間に分割される
。
なお、発光素子３１１７の対向電極３１２４にはＶ１の電位（Ｖ１：任意の数）が入力
される。また、発光素子３１１７が発光するために少なくとも必要とする電位差をＶＥＬ
とすると、電源線３１２２にはＶ１＋ＶＥＬ＋Ｖｔｈ＋α（α：任意の正の数）の電位が
入力される。つまり、電源線３１２２はＶ１＋ＶＥＬ＋Ｖｔｈ＋α以上の電位であれば良
い。なお、ＶｔｈはＶｔｈ１もしくはＶｔｈ２の大きい方の値とする。電位供給線３１２
３の電位は特に限定されないが、画素が形成されたパネルに入力する電位の範囲内である
ことが好ましい。こうすることで、電源を別途作製する必要がなくなる。なお、ここでは
電位供給線３１２３の電位をＶ２とおく。
まず、図３２（Ａ）に示すように初期化期間では、第１のスイッチ３１１１及び第６の
スイッチ３１０４をオフとし、第２のスイッチ３１１２、第３のスイッチ３１１３、第４
のスイッチ３１１４及び第５のスイッチ３１０３をオンとする。このとき、第１のトラン
ジスタ３１０１は導通状態であり、第１の容量素子３１１５にはＶ１＋ＶＥＬ＋Ｖｔｈ＋
α－Ｖ２が、第２の容量素子３１１６にはＶｔｈ＋αが保持される。なお、この初期化期
間では、第１の容量素子３１１５には所定の電圧が、第２の容量素子３１１６には少なく
ともＶｔｈ１より高い電圧が保持されれば良い。
図３２（Ｂ）に示すしきい値電圧書き込み期間では、第２のスイッチ３１１２をオフと
する。そのため、第１のトランジスタ３１０１の第１の電極即ちソース電極の電位は次第
に上昇し、第１のトランジスタ３１０１のゲート・ソース間電圧Ｖｇｓがしきい値電圧（
Ｖｔｈ１）となったところで第１のトランジスタ３１０１は非導通状態となる。よって、
第２の容量素子３１１６に保持される電圧Ｖｃ２はおおむねＶｔｈ１となる。
その後の図３２（Ｃ）に示すデータ書き込み期間においては、第３のスイッチ３１１３
及び第４のスイッチ３１１４をオフとした後、第１のスイッチ３１１１をオンとし、信号
線３１１８より輝度データに応じた電位（Ｖ２＋Ｖｄａｔａ）を入力する。このときに、
第２の容量素子３１１６に保持される電圧Ｖｃ２は、第１の容量素子３１１５、第２の容
量素子３１１６及び発光素子３１１７の静電容量をそれぞれＣ１、Ｃ２、Ｃ３とするとＣ
３＞＞Ｃ１、Ｃ２よりＶｔｈ１＋Ｖｄａｔａ×（Ｃ１／（Ｃ１＋Ｃ２））となる。
なお、Ｃ１とＣ２は信号線３１１８より供給する電位を決定する際に必要であるが、こ
れらの関係は特に限定されない。なお、Ｃ１＞Ｃ２の場合には、輝度変化に伴うＶｄａｔ
ａの振幅を少なくすることが可能であるため消費電力を低減することができる。一方、Ｃ
２＞Ｃ１の場合には、周囲のスイッチのオン、オフやオフ電流によるＶｃ２の変化を抑制
することができる。これらの相反する効果よりＣ１とＣ２は等しく、第１の容量素子３１
１５と第２の容量素子３１１６の大きさは同じであることが好ましい。
なお、次の発光期間において発光素子３１１７を非発光としたい場合には、Ｖｄａｔａ
≦０の電位を入力すれば良い。
次に、図３２（Ｄ）に示す発光期間では、第１のスイッチ３１１１をオフとした後、第
２のスイッチ３１１２をオンとする。このとき、第１のトランジスタ３１０１のゲート・
ソース間電圧ＶｇｓはＶｔｈ１＋Ｖｄａｔａ×（Ｃ１／（Ｃ１＋Ｃ２））となり、輝度デ
ータに応じた電流が第１のトランジスタ３１０１及び発光素子３１１７に流れ、発光素子
３１１７が発光する。
このような動作により、発光素子３１１７に流れる電流は、第１のトランジスタ３１０
１の動作領域が飽和領域、線形領域のいずれの場合においても、第１のトランジスタ３１
０１のしきい値電圧（Ｖｔｈ１）に依存しない。
さらに、図３２（Ｅ）に示す次の１フレーム期間における初期化期間では、第５のスイ
ッチ３１０３をオフとし、第３のスイッチ３１１３、第４のスイッチ３１１４及び第６の
スイッチ３１０４をオンとする。第２のトランジスタ３１０２は導通状態となり、第１の
容量素子３１１５にはＶ１＋ＶＥＬ＋Ｖｔｈ＋α－Ｖ２が、第２の容量素子３１１６には
Ｖｔｈ＋αが保持される。なお、この初期化期間では、第１の容量素子３１１５には所定
の電圧が、第２の容量素子３１１６には少なくともＶｔｈ２より高い電圧が保持されれば
良い。
次に、図３２（Ｆ）に示すしきい値電圧書き込み期間では、第２のスイッチ３１１２を
オフとする。そのため、第２のトランジスタ３１０２の第１の電極即ちソース電極の電位
は次第に上昇し、第２のトランジスタ３１０２のゲート・ソース間電圧Ｖｇｓがしきい値
電圧（Ｖｔｈ２）となったところで第２のトランジスタ３１０２は非導通状態となる。よ
って、第２の容量素子３１１６に保持される電圧Ｖｃ２はおおむねＶｔｈ２となる。
その後の図３２（Ｇ）に示すデータ書き込み期間においては、第３のスイッチ３１１３
及び第４のスイッチ３１１４をオフとした後、第１のスイッチ３１１１をオンとし、信号
線３１１８より輝度データに応じた電位（Ｖ２＋Ｖｄａｔａ）を入力する。このときに、
第２の容量素子１１６に保持される電圧Ｖｃ２は、Ｖｔｈ２＋Ｖｄａｔａ×（Ｃ１／（Ｃ
１＋Ｃ２））となる。
次に、図３２（Ｈ）に示す発光期間では、第１のスイッチ３１１１をオフとした後、第
２のスイッチ３１１２をオンとする。このとき、第２のトランジスタ３１０２のゲート・
ソース間電圧ＶｇｓはＶｔｈ２＋Ｖｄａｔａ×（Ｃ１／（Ｃ１＋Ｃ２））となり、輝度デ
ータに応じた電流が第２のトランジスタ３１０２及び発光素子３１１７に流れ、発光素子
３１１７が発光する。
また、第２のトランジスタ３１０２の動作領域が飽和領域、線形領域のいずれの場合に
おいても、発光素子３１１７に流れる電流はしきい値電圧（Ｖｔｈ２）に依存しない。
よって、第１のトランジスタ３１０１、第２のトランジスタ３１０２のいずれのトラン
ジスタを用いて発光素子に供給する電流を制御してもトランジスタのしきい値電圧のばら
つきに起因した電流値のばらつきを抑制し、輝度データに対応した電流値を発光素子３１
１７に供給することができる。なお、第１のトランジスタ３１０１、第２のトランジスタ
３１０２を切り替えて用いることにより、一つのトランジスタに加わる負荷を軽くするこ
とでトランジスタの経時的なしきい値電圧の変化を小さいものとすることができる。
以上のことから、第１のトランジスタ３１０１、第２のトランジスタ３１０２のしきい
値電圧に起因した輝度のばらつきを抑制することができる。また、対向電極の電位を一定
とするため消費電力を低くすることが可能である。
さらに、第１のトランジスタ３１０１、第２のトランジスタ３１０２を飽和領域で動作
させた場合においては、発光素子３１１７の劣化による各々のトランジスタに流れる電流
のばらつきも抑制することができる。
なお、第１のトランジスタ３１０１、第２のトランジスタ３１０２を飽和領域で動作さ
せた場合、これらトランジスタのチャネル長Ｌは長い方がより好ましい。
また、本発明ではトランジスタのしきい値電圧のばらつきに起因する電流値のばらつき
を抑制することができるため、そのトランジスタによって制御された電流の供給先は特に
限定されない。そのため、図３１に示した発光素子３１１７は、代表的にはＥＬ素子（有
機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子又は有機物及び無機物を含むＥＬ素子）を適用することができ
る。また、発光素子３１１７に換えて、電子放出素子、液晶素子、電子インクなどを適用
することもできる。
また、第１のトランジスタ３１０１、第２のトランジスタ３１０２は発光素子３１１７
に供給する電流値を制御する機能を有していれば良いため、トランジスタの種類は特に限
定されない。そのため、結晶性半導体膜を用いた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、非晶質シ
リコンや多結晶シリコンに代表される非単結晶半導体膜を用いた薄膜トランジスタ、半導
体基板やＳＯＩ基板を用いて形成されるトランジスタ、ＭＯＳ型トランジスタ、接合型ト
ランジスタ、バイポーラトランジスタ、ＺｎＯやａ－ＩｎＧａＺｎＯなどの化合物半導体
を用いたトランジスタ、有機半導体やカーボンナノチューブを用いたトランジスタ、その
他のトランジスタを適用することができる。
第１のスイッチ３１１１は輝度データに応じた電位、即ち信号を信号線３１１８より画
素に入力するタイミングを選択し、主に第１の容量素子３１１５に保持される電圧、及び
第２の容量素子３１１６に保持される電圧即ち第１のトランジスタ３１０１もしくは第２
のトランジスタ３１０２のゲート・ソース間電圧を変化させるものである。また、第２の
スイッチ３１１２は第１のトランジスタ３１０１もしくは第２のトランジスタ３１０２の
第２の電極に所定の電位を供給するタイミングを選択するものである。なお、場合によっ
ては第１の容量素子３１１５の第２の電極及び第２の容量素子３１１６の第１の電極にも
前記所定の電位を供給する。第３のスイッチ３１１３は第１のトランジスタ３１０１もし
くは第２のトランジスタ３１０２のゲート電極と各々のトランジスタの第２の電極との接
続を制御するものであり、第４のスイッチ３１１４は各フレーム期間毎に第１の容量素子
３１１５に所定の電圧を保持させるタイミングを選択し、第１の容量素子３１１５の第１
の電極に所定の電位を供給するか否かを制御するものである。そのため、第１のスイッチ
３１１１、第２のスイッチ３１１２、第３のスイッチ３１１３、第４のスイッチ３１１４
は、上記機能を有していれば特に限定されない。たとえば、トランジスタやダイオードで
もよいし、それらを組み合わせた論理回路でもよい。なお、第１のスイッチ３１１１、第
２のスイッチ３１１２及び第４のスイッチ３１１４は、上記タイミングで信号もしくは電
位を画素に与えることができれば特に必要はない。また、第３のスイッチ３１１３におい
ても上記機能を実現できれば特に必要はない。
例えば、第１のスイッチ３１１１、第２のスイッチ３１１２、第３のスイッチ３１１３
、第４のスイッチ３１１４、第５のスイッチ３１０３、第６のスイッチ３１０４にＮチャ
ネル型のトランジスタを用いた場合、画素をＮチャネル型のトランジスタのみで構成する
ことができるため、製造工程の簡略化を図ることができる。また、画素を構成するトラン
ジスタの半導体層に非晶質半導体やセミアモルファス半導体などを用いることができる。
例えば、非晶質半導体としてアモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ：Ｈ）が挙げられる。これ
らの半導体を用いることにより、さらに製造工程の簡略化が可能である。したがって、製
造コストの削減や歩留まりの向上を図ることができる。
なお、第１のスイッチ３１１１、第２のスイッチ３１１２、第３のスイッチ３１１３、
第４のスイッチ３１１４、第５のスイッチ３１０３、第６のスイッチ３１０４にトランジ
スタを用いた場合、トランジスタの極性（導電型）は特に限定されない。ただし、オフ電
流が少ないトランジスタを用いることが望ましい。
また、第１のトランジスタ３１０１及び第５のスイッチ３１０３と第２のトランジスタ
３１０２及び第６のスイッチ３１０４は、図３７に示すようにそれぞれ入れ替わっていて
も良い。つまり、第１のトランジスタ３１０１及び第２のトランジスタ３１０２の第１の
電極は第２の容量素子３１１６を介して第１のトランジスタ３１０１及び第２のトランジ
スタ３１０２のゲート電極に接続されている。また、第１のトランジスタ３１０１の第２
の電極は第５のスイッチ３１０３を介してノード３１３２と接続され、第２のトランジス
タ３１０２の第２の電極は第６のスイッチ３１０４を介してノード３１３２と接続されて
いる。
また、図３１及び図３７ではトランジスタとスイッチをセットにして、つまり第１のト
ランジスタ３１０１と第５のスイッチ３１０３、第２のトランジスタ３１０２と第６のス
イッチ３１０４をセットにして並列数が２の場合について記載したが、並列に配置する数
は特に限定されない。
また、図７の表示装置に本実施形態で示した画素を適用することで、実施の形態１と同
様、各行におけるデータ書き込み期間さえ重複しなければ、各行自由に初期化開始時期を
設定することができる。また、各画素は自身のアドレス期間を除き発光することが可能で
あるため、１フレーム期間における発光期間の割合（即ち、デューティー比）を非常に大
きくでき、おおむね１００％にすることもできる。よって、輝度のばらつきが少なくデュ
ーティー比が高い表示装置を得ることができる。
また、しきい値電圧書き込み期間を長く設定することも可能であるため、発光素子に流
れる電流値を制御するトランジスタのしきい値電圧をより正確に容量素子に書き込むこと
ができる。よって、表示装置としての信頼性が向上する。
なお、本実施形態においても、実施の形態３で示したように電位供給線３１２３を同一
画素内の配線で代用したり、実施の形態４のように他の行の配線と共有しても良い。また
、第１のトランジスタ３１０１及び第２のトランジスタ３１０２のそれぞれに、トランジ
スタが直列に接続されたマルチゲート型トランジスタや並列に配置されたトランジスタを
用いても良い。これらに限らず、本実施の形態は、実施の形態１乃至５に示した画素構成
に適用することが可能である。
（実施の形態７）
本実施形態では、実施の形態１とは異なる構成の画素を示す。実施の形態１と同様のも
のに関しては共通の符号を用いて示し、同一部分又は同様な機能を有する部分の詳細な説
明は省略する。なお、これらは実施の形態１と同様に動作させるものとする。
本実施形態では、発光素子１１７に強制的に電流が流れないようにする画素構成につい
て説明する。つまり、非発光状態を強制的に作ることにより、残像が見えにくく、動画特
性に優れた表示装置を得ることを目的とする。
このような画素構成の一つを図３８に示す。図３８に示す画素は、トランジスタ１１０
、第１のスイッチ１１１、第２のスイッチ１１２、第３のスイッチ１１３、第４のスイッ
チ１１４、第１の容量素子１１５、第２の容量素子１１６、発光素子１１７の他に第５の
スイッチ３８０１を有する。なお、画素は、信号線１１８、第１の走査線１１９、第２の
走査線１２０、第３の走査線１２１、電源線１２２、及び電位供給線１２３の他、第４の
走査線３８０２にも接続されている。
図３８において、第５のスイッチ３８０１は、第２の容量素子１１６と並列に接続され
ている。そのため、第５のスイッチ３８０１がオンになるとトランジスタ１１０のゲート
電極と第１の電極間が短絡することになる。よって、第２の容量素子１１６に保持されて
いたトランジスタ１１０のゲートソース間電圧を０Ｖにすることができるため、トランジ
スタ１１０はオフとなり、発光素子１１７を非発光とすることができる。なお、第５のス
イッチ３８０１におけるオンオフの制御は、第４の走査線３８０２に入力される信号によ
って画素一行ずつ走査する。
このような動作により、画素に書き込まれた信号を消去する。よって、次の初期化期間
まで強制的に非発光の状態となる消去期間を設けることができる。つまり、黒表示が挿入
されることになる。よって、残像が見えにくくなり、動画特性の向上を図ることができる
。
ところで、表示装置の階調を表現する駆動方式には、アナログ階調方式とデジタル階調
方式がある。アナログ階調方式には、発光素子の発光強度をアナログ制御する方式と発光
素子の発光時間をアナログ制御する方式がある。アナログ階調方式においては発光素子の
発光強度をアナログ制御する方式がよく用いられている。一方、デジタル階調方式はデジ
タル制御で発光素子をオンオフさせ、階調を表現している。デジタル階調方式の場合、デ
ジタル信号で処理できるためノイズに強いというメリットがあるが、発光・非発光の２状
態しかないため、このままでは２階調しか表現できない。そこで、別の手法を組み合わせ
て、多階調化を図ることが行われている。多階調化のための手法としては、画素の発光面
積に重みをつけてその選択により階調表示を行う面積階調方式と、発光時間に重みをつけ
てその選択により階調表示を行う時間階調方式とがある。
このデジタル階調方式と時間階調方式とを組み合わせた場合、図３９に示すように１フ
レーム期間を複数のサブフレーム期間（ＳＦｎ）に分割する。各サブフレーム期間は、初
期化期間、しきい値電圧書き込み期間及びデータ書き込み期間を有するアドレス期間（Ｔ
ａ）と、発光期間（Ｔｓ）とを有する。なお、サブフレーム期間は表示ビット数ｎに応じ
た数を１フレーム期間に設ける。また、各サブフレーム期間における発光期間の長さの比
を２（ｎ－１）：２（ｎ－２）：・・・：２：１とし、各発光期間で発光素子の発光、も
しくは非発光を選択し、発光素子が発光している１フレーム期間中の合計時間の差を利用
して階調表現を行う。１フレーム期間において、発光している合計時間が長ければ輝度が
高く、短ければ輝度が低くなる。なお、図３９においては４ビット階調の例を示しており
、１フレーム期間は４つのサブフレーム期間に分割され、発光期間の組み合わせによって
、２４＝１６階調を表現できる。なお、発光期間の長さの比は、特に２のべき乗の比とし
なくても、階調表現は可能である。また、あるサブフレーム期間をさらに分割していても
良い。
なお、上記のように時間階調方式を用いて多階調化を図る場合、下位ビットの発光期間
の長さは短いため、発光期間の終了後直ちに次のサブフレーム期間のデータ書き込み動作
を開始しようとすると、前のサブフレーム期間のデータ書き込み動作と重複してしまい、
正常な動作ができなくなる。そのため、サブフレーム期間内に上記のような消去期間を設
けることで、全行に要するデータ書き込み期間より短い発光も表現することができる。即
ち、発光期間を自由に設定することができる。
本発明は、アナログ階調方式において特に有効であることはもちろん、デジタル階調方
式と時間階調方式とを組み合わせた方式においても、発光期間を自由に設定することがで
きるため、消去期間を設けることは有効である。
また、電源線１２２からトランジスタ１１０を介して発光素子１１７の画素電極までの
間の電流の経路を断つことで、消去期間を設けても良い。例えば、電源線１２２からトラ
ンジスタ１１０を介して発光素子１１７の画素電極までの間の電流経路に新たにスイッチ
を設け、一行ずつ画素を走査してそのスイッチをオフにすることにより消去期間を設ける
ことができる。
このような構成の一つを図４０に示す。図４０の構成は、図１の画素構成に加え、第５
のスイッチ４００１がトランジスタ１１０の第１の電極とノード１３２との間に接続され
ている。そして、第５のスイッチ４００１のオンオフは、第４の走査線４００２に入力さ
れる信号によって制御される。この第５のスイッチ４００１をオフにすることにより、消
去期間を設けることが可能である。
また、トランジスタ１１０の第２の電極とノード１３３との間や、図４１に示すように
発光素子１１７の画素電極とノード１３２との間に第５のスイッチを接続して消去期間を
設けても良い。
もちろん、図１における画素において第２のスイッチ１１２をオフとし電源線１２２か
ら発光素子１１７への電流経路を断つことで、新たなスイッチを設けずに消去期間を設け
ても良い。
また、トランジスタ１１０のゲート電極の電位を変化させることで強制的に消去期間を
設けることもできる。
このような構成の一つを図４２に示す。図４２の構成は、図１の画素構成に加え整流素
子４２０１を有し、その整流素子４２０１を介してトランジスタ１１０のゲート電極と第
４の走査線４２０２とが接続されている。なお、トランジスタ１１０がＮチャネル型トラ
ンジスタであるとすると、整流素子４２０１はトランジスタ１１０のゲート電極から第４
の走査線４２０２に電流が流れるように接続されている。第４の走査線４２０２はトラン
ジスタ１１０を強制的にオフにするときのみＬレベルの信号が入力され、それ以外はＨレ
ベルの信号を入力される。第４の走査線４２０２がＨレベルのときには整流素子４２０１
には電流が流れず、Ｌレベルになるとトランジスタ１１０のゲート電極から第４の走査線
４２０２へ電流が流れる。このように第４の走査線４２０２へ電流を流すことにより、ト
ランジスタ１１０のゲート・ソース間電圧をしきい値電圧（Ｖｔｈ）以下にし、トランジ
スタ１１０を強制的にオフにする。なお、Ｌレベルの電位は、トランジスタ１１０のゲー
ト電極の電位がＬレベルの電位に整流素子４２０１の順方向におけるしきい値電圧を加算
した電位以下にならないことを考慮し、決定しなければならない。
なお、整流素子４２０１には、図９（Ｂ）に示したショットキー・バリア型、ＰＩＮ型
、ＰＮ型のダイオードの他、ダイオード接続されているトランジスタ等を用いることがで
きる。
なお、画素構成は強制的に非発光とする手段を有していれば、黒表示の挿入により残像
を見えにくくすることができるため上記の構成に特に限定されない。
本実施形態に示した消去期間を設けるためのスイッチ等は、上述した図１の画素構成に
限らずその他の実施の形態に示した画素構成にも適用することが可能である。
また、このようなスイッチを設けなくても初期化期間を長く設定することで、初期化期
間は消去期間を兼ねることができる。よって、実施の形態１乃至６に記載した画素を動作
する際、残像が見えにくくするために黒表示させたい期間を初期化期間の長さと設定する
ことで、動画特性の向上を図ることもできる。なお、上述したように第２のスイッチをオ
フすることで消去期間を設けることも可能である。また、発光期間において電源線１２２
の電位を対向電極１２４の電位と同一にすることにより黒表示を挿入しても良い。
なお、本実施形態で示した画素は、実施の形態１において示した表示装置に適用するこ
とができる。以上のことから、輝度のばらつきが少なく、かつ動画特性に優れた表示装置
を得ることができる。
（実施の形態８）
本実施形態では、発光素子に供給する電流値を制御するトランジスタにＰチャネル型ト
ランジスタを適用した場合について図４６を用いて説明する。
図４６に示す画素は、トランジスタ４６１０、第１のスイッチ４６１１、第２のスイッ
チ４６１２、第３のスイッチ４６１３、第４のスイッチ４６１４、第１の容量素子４６１
５、第２の容量素子４６１６、発光素子４６１７を有する。画素は、信号線４６１８、第
１の走査線４６１９、第２の走査線４６２０、第３の走査線４６２１、電源線４６２２、
及び電位供給線４６２３に接続されている。本実施の形態において、トランジスタ４６１
０はＰチャネル型トランジスタとし、そのゲート・ソース間電圧の絶対値（｜Ｖｇｓ｜）
がしきい値電圧（｜Ｖｔｈ｜）を上回ったとき（つまり、ＶｇｓがＶｔｈを下回ったとき
）、導通状態になるものとする。また、発光素子４６１７の画素電極は陰極、対向電極４
６２４は陽極として機能する。なお、トランジスタのゲート・ソース間電圧の絶対値を｜
Ｖｇｓ｜、しきい値電圧の絶対値を｜Ｖｔｈ｜、第１の容量素子４６１５及び第２の容量
素子４６１６に蓄積された電圧をそれぞれＶｃ１、Ｖｃ２と記す。また、電源線４６２２
、電位供給線４６２３及び信号線４６１８を、それぞれ第１の配線、第２の配線、第３の
配線とも呼ぶ。さらに、第１の走査線４６１９、第２の走査線４６２０及び第３の走査線
４６２１を、それぞれ第４の配線、第５の配線、第６の配線と呼んでも良い。
トランジスタ４６１０の第１の電極（ソース電極及びドレイン電極の一方）は、発光素
子４６１７の画素電極に接続され、第２の電極（ソース電極及びドレイン電極の他方）は
第２のスイッチ４６１２を介して電源線４６２２に接続され、ゲート電極は第３のスイッ
チ４６１３及び第２のスイッチ４６１２を介して電源線４６２２と接続されている。なお
、第３のスイッチ４６１３は、トランジスタ４６１０のゲート電極と第２のスイッチ４６
１２との間に接続されている。
また、トランジスタ４６１０のゲート電極と第３のスイッチ４６１３との接続箇所をノ
ード４６３０とすると、ノード４６３０は第１の容量素子４６１５及び第１のスイッチ４
６１１を介して信号線４６１８と接続されている。つまり、第１の容量素子４６１５の第
１の電極が第１のスイッチ４６１１を介して信号線４６１８に、第２の電極がトランジス
タ４６１０のゲート電極に接続されている。また、第１の容量素子４６１５の第１の電極
は第４のスイッチ４６１４を介して電位供給線４６２３とも接続されている。ノード４６
３０は、さらに第２の容量素子４６１６を介してトランジスタ４６１０の第１の電極とも
接続されている。つまり、第２の容量素子４６１６の第１の電極がトランジスタ４６１０
のゲート電極と、第２の電極がトランジスタ４６１０の第１の電極に接続されている。こ
れら容量素子は、配線、半導体層や電極によって絶縁膜を挟むことで形成しても良いし、
場合によってはトランジスタ４６１０のゲート容量を用いて第２の容量素子４６１６を省
略することも可能である。
なお、第１の走査線４６１９、第２の走査線４６２０、第３の走査線４６２１に信号を
入力することにより、それぞれ第１のスイッチ４６１１、第２のスイッチ４６１２、第３
のスイッチ４６１３及び第４のスイッチ４６１４のオンオフが制御される。
信号線４６１８には、ビデオ信号に相当する画素の階調に従った信号、即ち輝度データ
に応じた電位が入力される。
次に、図４６で示した画素の動作について図４７のタイミングチャート及び図４８を用
いて説明する。なお、図４７において１画面分の画像を表示する期間に相当する１フレー
ム期間は、初期化期間、しきい値電圧書き込み期間、データ書き込み期間及び発光期間に
分割される。また、初期化期間、しきい値電圧書き込み期間、データ書き込み期間をまと
めてアドレス期間と呼ぶ。１フレーム期間は特に限定はないが、画像をみる人がちらつき
（フリッカ）を感じないように少なくとも１／６０秒以下とすることが好ましい。
なお、発光素子４６１７の対向電極４６２４にはＶ１の電位（Ｖ１：任意の数）が入力
される。また、発光素子４６１７が発光するために少なくとも必要とする電位差をＶＥＬ
とすると、電源線４６２２にはＶ１－ＶＥＬ－｜Ｖｔｈ｜－α（α：任意の正の数）の電
位が入力される。つまり、電源線４６２２はＶ１－ＶＥＬ－｜Ｖｔｈ｜－α以下の電位で
あれば良い。電位供給線４６２３の電位は特に限定されないが、画素が形成されたパネル
に入力する電位の範囲内であることが好ましい。こうすることで、電源を別途作製する必
要がなくなる。なお、ここでは電位供給線４６２３の電位をＶ２とおく。
まず、図４７（Ａ）及び図４８（Ａ）に示すように初期化期間では、第１のスイッチ４
６１１をオフとし、第２のスイッチ４６１２、第３のスイッチ４６１３及び第４のスイッ
チ４６１４をオンとする。このとき、トランジスタ４６１０は導通状態であり、第１の容
量素子４６１５にはＶ１－ＶＥＬ－｜Ｖｔｈ｜－α－Ｖ２が、第２の容量素子４６１６に
は｜Ｖｔｈ｜＋αが保持される。なお、初期化期間では、第１の容量素子４６１５には所
定の電圧が、第２の容量素子４６１６には少なくとも｜Ｖｔｈ｜より高い絶対値の電圧が
保持されれば良い。
図４７（Ｂ）及び図４８（Ｂ）に示すしきい値電圧書き込み期間では、第２のスイッチ
４６１２をオフとする。そのため、トランジスタ４６１０のゲート電極は次第に上昇し、
トランジスタ４６１０のゲート・ソース間電圧Ｖｇｓがしきい値電圧｜Ｖｔｈ｜となった
ところでトランジスタ４６１０は非導通状態となる。よって、第２の容量素子４６１６に
保持される電圧Ｖｃ２はおおむね｜Ｖｔｈ｜となる。
その後の図２（Ｃ）及び図３（Ｃ）に示すデータ書き込み期間においては、第３のスイ
ッチ４６１３及び第４のスイッチ４６１４をオフとした後、第１のスイッチ４６１１をオ
ンとし、信号線４６１８より輝度データに応じた電位（Ｖ２－Ｖｄａｔａ）を入力する。
このときに、第２の容量素子４６１６に保持される電圧Ｖｃ２は、第１の容量素子４６１
５、第２の容量素子４６１６及び発光素子４６１７の静電容量をそれぞれＣ１、Ｃ２、Ｃ
３とするとＣ３＞＞Ｃ１、Ｃ２より式（４）のように表すことができる。
Figure 2022095867000005
なお、Ｃ１とＣ２は信号線４６１８より供給する電位を決定する際に必要であるが、こ
れらの関係は特に限定されない。なお、Ｃ１＞Ｃ２の場合には、輝度変化に伴うＶｄａｔ
ａの振幅を少なくすることが可能であるため消費電力を低減することができる。一方、Ｃ
２＞Ｃ１の場合には、周囲のスイッチのオン、オフやオフ電流によるＶｃ２の変化を抑制
することができる。これらの相反する効果よりＣ１とＣ２は等しく、第１の容量素子４６
１５と第２の容量素子４６１６の大きさは同じであることが好ましい。
なお、次の発光期間において発光素子４６１７を非発光としたい場合には、Ｖｄａｔａ
≦０の電位を入力すれば良い。
次に、図４７（Ｄ）及び図４８（Ｄ）に示す発光期間では、第１のスイッチ４６１１を
オフとした後、第２のスイッチ４６１２をオンとする。このとき、トランジスタ４６１０
のゲート・ソース間電圧はＶｇｓ＝－｜Ｖｔｈ｜－Ｖｄａｔａ×（Ｃ１／（Ｃ１＋Ｃ２）
）であり、輝度データに応じた電流がトランジスタ４６１０及び発光素子４６１７に流れ
、発光素子４６１７が発光する。もちろん、信号線４６１８より入力される輝度データに
応じた電位は、トランジスタ４６１０のゲート・ソース間電圧がＶｇｓ＝－｜Ｖｔｈ｜－
Ｖｄａｔａ×（Ｃ１／（Ｃ１＋Ｃ２））となることを考慮してＶｄａｔａを決定する必要
がある。
なお、発光素子４６１７に流れる電流Ｉは、トランジスタ４６１０を飽和領域で動作さ
せた場合、式（５）で表される。
Figure 2022095867000006
トランジスタ４６１０はＰチャネル型のトランジスタであるため、Ｖｔｈ＜０である。
よって、式（５）は式（６）に変形できる。
Figure 2022095867000007
また、トランジスタ４６１０を線形領域で動作させた場合、発光素子に流れる電流Ｉは
式（７）で表される。
Figure 2022095867000008
Ｖｔｈ＜０より、式（７）は式（８）に変形できる。
Figure 2022095867000009
ここで、Ｗはトランジスタ４６１０のチャネル幅、Ｌはチャネル長、μは移動度、Ｃｏ
ｘは蓄積容量を指す。
式（６）及び式（８）より、トランジスタ４６１０の動作領域が飽和領域、線形領域の
いずれの場合においても、発光素子４６１７に流れる電流はトランジスタ４６１０のしき
い値電圧（Ｖｔｈ）に依存しない。よって、トランジスタ４６１０のしきい値電圧のばら
つきに起因した電流値のばらつきを抑制し、輝度データに対応した電流を発光素子４６１
７に供給することができる。
以上のことから、トランジスタ４６１０のしきい値電圧のばらつきに起因した輝度のば
らつきを抑制することができる。また、対向電極の電位を一定として動作させるため消費
電力を低くすることが可能となる。
さらに、トランジスタ４６１０を飽和領域で動作させた場合においては、発光素子４６
１７の劣化による輝度のばらつきも抑制できる。発光素子４６１７が劣化すると、発光素
子４６１７のＶＥＬは増大し、トランジスタ４６１０の第１の電極、即ちソース電極の電
位は減少する。このとき、トランジスタ４６１０のソース電極は第２の容量素子４６１６
の第２の電極に、トランジスタ４６１０のゲート電極は第２の容量素子４６１６の第１の
電極に接続されており、なおかつゲート電極側は浮遊状態となっている。そのため、ソー
ス電位の減少に伴い、同じ電位だけトランジスタ４６１０のゲート電位も減少する。よっ
て、トランジスタ４６１０のＶｇｓは変化しないため、たとえ発光素子が劣化してもトラ
ンジスタ４６１０及び発光素子４６１７に流れる電流に影響しない。なお、式（６）にお
いても発光素子に流れる電流Ｉはソース電位やドレイン電位に依存しないことがわかる。
よって、トランジスタ４６１０を飽和領域で動作させた場合においては、トランジスタ
４６１０のしきい値電圧のばらつき及び発光素子４６１７の劣化に起因したトランジスタ
４６１０に流れる電流のばらつきを抑制することができる。
なお、トランジスタ４６１０を飽和領域で動作させた場合、降伏現象やチャネル長変調
による電流量の増加を抑制するために、トランジスタ４６１０のチャネル長Ｌは長い方が
より好ましい。
以上のようにトランジスタのしきい値電圧のばらつきに起因した電流値のばらつきを抑
制することができるため、本発明においてそのトランジスタによって制御された電流の供
給先は特に限定されない。そのため、図４６に示した発光素子４６１７は、代表的にはＥ
Ｌ素子（有機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子又は有機物及び無機物を含むＥＬ素子）を適用する
ことができる。また、発光素子４６１７に換えて、電子放出素子、液晶素子、電子インク
などを適用することもできる。図４９に発光素子４６１７にＥＬ素子４９１７を用いた例
を示す。なお、図４９は対向電極４６２４から画素電極４９１１に電流が流れている様子
を示している。
また、トランジスタ４６１０は発光素子４６１７に供給する電流値を制御する機能を有
していれば良いため、その種類は特に限定されず様々なものを用いることができる。例え
ば、結晶性半導体膜を用いた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、非晶質シリコンや多結晶シリ
コンに代表される非単結晶半導体膜を用いた薄膜トランジスタ、半導体基板やＳＯＩ基板
を用いて形成されるトランジスタ、ＭＯＳ型トランジスタ、接合型トランジスタ、バイポ
ーラトランジスタ、ＺｎＯやａ－ＩｎＧａＺｎＯなどの化合物半導体を用いたトランジス
タ、有機半導体やカーボンナノチューブを用いたトランジスタ、その他のトランジスタを
トランジスタ４６１０に適用することができる。
第１のスイッチ４６１１は輝度データに応じた電位、即ち信号を信号線４６１８より画
素に入力するタイミングを選択し、主に第１の容量素子４６１５に保持される電圧、及び
第２の容量素子４６１６に保持される電圧即ちトランジスタ４６１０のゲート・ソース間
電圧を変化させるものである。また、第２のスイッチ４６１２はトランジスタ４６１０の
第２の電極に所定の電位を供給するタイミングを選択するものである。なお、場合によっ
ては第１の容量素子４６１５の第２の電極及び第２の容量素子４６１６の第１の電極にも
前記所定の電位を供給する。第３のスイッチ４６１３はトランジスタ４６１０のゲート電
極と第２の電極との接続を制御するものであり、第４のスイッチ４６１４は各フレーム期
間毎に第１の容量素子４６１５に所定の電圧を保持させるタイミングを選択し、第１の容
量素子４６１５の第１の電極に所定の電位を供給するか否かを制御するものである。その
ため、第１のスイッチ４６１１、第２のスイッチ４６１２、第３のスイッチ４６１３、第
４のスイッチ４６１４は、上記機能を有していれば特に限定されない。たとえば、トラン
ジスタやダイオードでもよいし、それらを組み合わせた論理回路でもよい。なお、第１の
スイッチ４６１１、第２のスイッチ４６１２及び第４のスイッチ４６１４は、上記タイミ
ングで信号もしくは電位を画素に与えることができれば特に必要はない。また、第３のス
イッチ４６１３においても上記機能を実現できれば特に必要はない。
なお、トランジスタを用いた場合、トランジスタの極性（導電型）は特に限定されない
。ただし、オフ電流が少ないトランジスタを用いることが望ましい。オフ電流が少ないト
ランジスタとしては、ＬＤＤ領域を設けているものやマルチゲート構造にしているものな
どがある。また、Ｎチャネル型とＰチャネル型の両方を用いて、ＣＭＯＳ型のスイッチに
してもよい。
たとえば、第１のスイッチ４６１１、第２のスイッチ４６１２、第３のスイッチ４６１
３、第４のスイッチ４６１４にＰチャネル型のトランジスタを適用した場合、それぞれの
スイッチのオンオフを制御する走査線にはオンさせたいときにはＬレベルの信号が、オフ
させたいときにはＨレベルの信号が入力される。この場合、Ｐチャネル型のトランジスタ
のみで画素を構成することができるため、製造工程の簡略化を図ることができる。
さらに、図７の表示装置に本実施形態で示した画素を適用することでき、実施の形態１
と同様、各行におけるデータ書き込み期間さえ重複しなければ、各行自由に初期化開始時
期を設定することができる。また、各画素は自身のアドレス期間を除き発光することが可
能であるため、１フレーム期間における発光期間の割合（即ち、デューティー比）を非常
に大きくでき、おおむね１００％にすることもできる。よって、輝度のばらつきが少なく
デューティー比が高い表示装置を得ることができる。
また、しきい値電圧書き込み期間を長く設定することも可能であるため、発光素子に流
れる電流値を制御するトランジスタのしきい値電圧をより正確に容量素子に書き込むこと
ができる。よって、表示装置としての信頼性が向上する。
なお、本実施形態は、その他の実施の形態に示した画素構成とも自由に組み合わせるこ
とができる。例えば、実施の形態２と同様に、第４のスイッチ４６１４に整流素子を用い
ても良いし、実施の形態３及び４のように電位供給線４６２３を他の配線で代用しても良
い。また、トランジスタ４６１０を実施の形態５及び６で示したトランジスタの構成とす
ることもできる。その他、実施の形態７に示した構成及び動作を適用することも可能であ
る。これらに限らず、本実施形態に記載したトランジスタ４６１０は、他の実施の形態に
示した画素にも適用することが可能である。
ただし、発光素子に流れる電流を制御するトランジスタの極性によって、整流素子に流
れる電流の向きを異ならせる必要がある。例えば、消去期間を設けるために整流素子を用
いた場合について図５０を用いて説明する。
トランジスタ４６１０がＰチャネル型トランジスタである場合には、整流素子５００１
は第４の走査線５００２からノード４６３０に電流が流れるように接続されている。第４
の走査線５００２はトランジスタ４６１０を強制的にオフにするときのみＨレベルの信号
が入力され、それ以外はＬレベルの信号を入力される。第４の走査線５００２がＬレベル
のときには、整流素子５００１には電流が流れず、Ｈレベルになると第４の走査線５００
２からノード４６３０へ電流が流れる。このようにノード４６３０へ電流を流すことでト
ランジスタ４６１０のゲート電位を上昇させ、トランジスタ４６１０のゲート・ソース間
電圧をしきい値電圧（｜Ｖｔｈ｜）以下にしてトランジスタ４６１０を強制的にオフにす
る。このような動作により、黒表示が挿入され残像が見えにくくなり、動画特性を向上さ
せることができる。
（実施の形態９）
本実施形態では、本発明の画素の部分断面図の一形態について図１７を用いて説明する
。なお、本実施形態における部分断面図に示されているトランジスタは、発光素子に供給
する電流値を制御する機能を有するトランジスタである。
まず、絶縁表面を有する基板１７１１上に下地膜１７１２を形成する。絶縁表面を有す
る基板１７１１としては、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板（ポリイミド、アク
リル、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテル
スルホン等）、セラミックス基板等の絶縁性基板の他、金属基板（タンタル、タングステ
ン、モリブデン等）や半導体基板等の表面に絶縁膜を形成したものも用いることができる
。ただし、少なくともプロセス中に発生する熱に耐えうる基板を使用する必要がある。
下地膜１７１２としては、酸化珪素膜、窒化珪素膜または酸化窒化珪素膜（ＳｉＯｘＮ
ｙ）等の絶縁膜を用い、これら絶縁膜を単層又は２以上の複数層で形成する。なお、下地
膜１７１２は、スパッタ法、ＣＶＤ法等を用いて形成すればよい。本実施形態では下地膜
１７１２を単層としているが、もちろん２以上の複数層でも構わない。
次に、下地膜１７１２上にトランジスタ１７１３を形成する。トランジスタ１７１３は
、少なくとも半導体層１７１４と、半導体層１７１４上に形成されたゲート絶縁膜１７１
５と、半導体層１７１４上にゲート絶縁膜１７１５を介して形成されたゲート電極１７１
６から構成されており、半導体層１７１４は、ソース領域及びドレイン領域を有する。
半導体層１７１４は、アモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ：Ｈ）の他、シリコン、シリコ
ン・ゲルマニウム（ＳｉＧｅ）等を主成分とする非晶質半導体、非晶質状態と結晶状態と
が混在したセミアモルファス半導体、非晶質半導体中に０．５ｎｍ～２０ｎｍの結晶粒を
観察することができる微結晶半導体や、ポリシリコン（ｐ－Ｓｉ：Ｈ）等の結晶性半導体
膜を用いることができる。なお、０．５ｎｍ～２０ｎｍの結晶粒を観察することができる
微結晶状態はいわゆるマイクロクリスタルと呼ばれている。例えば、半導体層１７１４に
非晶質半導体膜を用いる場合には、スパッタ法、ＣＶＤ法等を用いて形成すれば良く、結
晶性半導体膜を用いる場合には、例えば非晶質半導体膜を形成した後さらに結晶化すれば
良い。また、必要があればトランジスタのしきい値電圧を制御するために上記主成分の他
に、微量の不純物元素（リン、ヒ素、ボロン等）が含まれていても良い。
次に、半導体層１７１４を覆ってゲート絶縁膜１７１５を形成する。ゲート絶縁膜１７
１５には、例えば酸化珪素、窒化珪素または窒化酸化珪素等を用いて単層または複数の膜
を積層させて形成する。なお、成膜方法には、ＣＶＤ法、スパッタ法等を用いることがで
きる。
続いて、半導体層１７１４の上方にゲート絶縁膜１７１５を介してそれぞれゲート電極
１７１６を形成する。ゲート電極１７１６は単層で形成してもよいし、複数の金属膜を積
層して形成してもよい。なお、ゲート電極は、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、
チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃ
ｒ）、ニオブ（Ｎｂ）等から選択された元素又はこれらの元素を主成分とする合金材料若
しくは化合物材料で形成することができる。例えば、第１の導電層として窒化タンタルを
用い、第２の導電層としてタングステン（Ｗ）を用いた、第１の導電膜と第２の導電膜か
らなるゲート電極としてもよい。
次に、ゲート電極１７１６またはレジストを形成し所望の形状にしたものをマスクとし
て用い、半導体層１７１４にｎ型またはｐ型の導電性を付与する不純物を選択的に添加す
る。このようにして、半導体層１７１４に、チャネル形成領域および不純物領域（ソース
領域、ドレイン領域、ＧＯＬＤ領域、ＬＤＤ領域を含む）が形成される。また、添加され
る不純物元素の導電型によりＮチャネル型トランジスタ、またはＰチャネル型トランジス
タとを区別して作製することができる。
なお、図１７は、ＬＤＤ領域１７２０を自己整合的に作製するために、ゲート電極１７
１６を覆うようにシリコン化合物、例えば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜若しくは酸
化窒化シリコン膜を形成した後、エッチバックしてサイドウォール１７１７を形成する。
その後、半導体層１７１４に導電性を付与する不純物を添加することにより、ソース領域
１７１８、ドレイン領域１７１９及びＬＤＤ領域１７２０を形成することができる。その
ため、ＬＤＤ領域１７２０はサイドウォール１７１７の下部に位置する。なお、サイドウ
ォール１７１７は、ＬＤＤ領域１７２０を自己整合的に形成するために設けるのであって
、必ずしも設けなくてもよい。なお、導電性を付与する不純物としてはリン、ヒ素、ボロ
ン等が用いられる。
次に、ゲート電極１７１６を覆って、第１の層間絶縁膜１７３０として第１の絶縁膜１
７２１、第２の絶縁膜１７２２を積層し形成する。第１の絶縁膜１７２１、第２の絶縁膜
１７２２としては、酸化珪素膜、窒化珪素膜または酸化窒化珪素膜（ＳｉＯｘＮｙ）等の
無機絶縁膜、もしくは低誘電率の有機樹脂膜（感光性や非感光性の有機樹脂膜）を用いる
ことができる。また、シロキサンを含む膜を用いてもよい。なお、シロキサンは、シリコ
ン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成される材料であり、置換基としては、
有機基（例えばアルキル基、芳香族炭化水素）が用いられる。また、置換基にフルオロ基
を含んでいても良い。
なお、第１の絶縁膜１７２１、第２の絶縁膜１７２２に同一材料の絶縁膜を用いても良
い。本実施形態では第１の層間絶縁膜１７３０を２層の積層構造としたが、１層としても
良いし、３層以上の積層構造としても良い。
なお、第１の絶縁膜１７２１、第２の絶縁膜１７２２は、スパッタ法、ＣＶＤ法、スピ
ンコーティング法等を用いて形成すればよく、有機樹脂膜やシロキサンを含む膜を用いる
場合には塗布法を用いて形成すればよい。
その後、第１の層間絶縁膜１７３０上にソース電極及びドレイン電極１７２３を形成す
る。なお、ソース電極及びドレイン電極１７２３は、それぞれコンタクトホールを介して
ソース領域１７１８、ドレイン領域１７１９に接続されている。
なお、ソース電極及びドレイン電極１７２３は、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）
、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウ
ム（Ｒｈ）、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデ
ン（Ｍｏ）、カドミウム（Ｃｄ）、亜鉛（Ｚｎ）、鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）、珪素（
Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、バリウム（Ｂａ）、ネオジム（
Ｎｄ）等の金属又はその合金、若しくはその金属窒化物、又はこれらの積層膜を用いるこ
とができる。
次に、ソース電極及びドレイン電極１７２３を覆って第２の層間絶縁膜１７３１を形成
する。第２の層間絶縁膜１７３１としては、無機絶縁膜や、樹脂膜、又はこれらの積層を
用いることができる。無機絶縁膜としては、窒化珪素膜、酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜又
はこれらを積層した膜を用いることができる。樹脂膜としては、ポリイミド、ポリアミド
、アクリル、ポリイミドアミド、エポキシなどを用いることができる。
第２の層間絶縁膜１７３１上には画素電極１７２４を形成する。次に、画素電極１７２
４の端部を覆うように絶縁物１７２５を形成する。絶縁物１７２５は、後に形成される発
光物質を含む層１７２６の成膜を良好なものとするため、絶縁物１７２５の上端部または
下端部が曲率を有する曲面となるように形成することが好ましい。例えば、絶縁物１７２
５の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いた場合、絶縁物１７２５の上端部のみに曲
率半径（０．２μｍ～３μｍ）を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物１
７２５として、感光性の光によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、あるいは光に
よってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができる。さらには、
絶縁物１７２５の材料として有機物に限らず酸化珪素、酸窒化珪素等の無機物も用いるこ
とできる。
次に、画素電極１７２４及び絶縁物１７２５上に発光物質を含む層１７２６及び対向電
極１７２７を形成する。
なお、画素電極１７２４と対向電極１７２７とにより発光物質を含む層１７２６が挟ま
れた領域では発光素子１７２８が形成されている。
次に、発光素子１７２８の詳細について図１８を用いて説明する。なお、図１７におけ
る画素電極１７２４及び対向電極１７２７は、それぞれ図１８の画素電極１８０１、対向
電極１８０２に相当する。また、図１８（ａ）においては、画素電極を陽極、対向電極を
陰極とする。
図１８（ａ）に示すように、画素電極１８０１と対向電極１８０２との間には、発光層
１８１３の他、正孔注入層１８１１、正孔輸送層１８１２、電子輸送層１８１４、電子注
入層１８１５等も設けられている。これらの層は、画素電極１８０１の電位が対向電極１
８０２の電位よりも高くなるように電圧を印加したときに、画素電極１８０１側から正孔
が注入され対向電極１８０２側から電子が注入されるように積層されている。
このような発光素子において、画素電極１８０１から注入された正孔と、対向電極１８
０２から注入された電子とは、発光層１８１３において再結合し、発光物質を励起状態に
する。そして、励起状態の発光物質が基底状態に戻るときに発光する。なお、発光物質と
は、ルミネセンス（エレクトロルミネセンス）が得られる物質であれば良い。
発光層１８１３を形成する物質について特に限定はなく、発光物質のみから形成された
層であっても良いが、濃度消光を生じる場合には発光物質が有するエネルギーギャップよ
りも大きいエネルギーギャップを有する物質（ホスト）からなる層中に発光物質が分散す
るように混合された層であることが好ましい。これによって、発光物質の濃度消光を防ぐ
ことができる。なお、エネルギーギャップとは最低空分子軌道（ＬＵＭＯ：Ｌｏｗｅｓｔ
Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）準位と最高被占分子軌
道（ＨＯＭＯ：Ｈｉｇｈｅｓｔ Ｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａ
ｌ）準位とのエネルギー差をいう。
また、発光物質についても特に限定はなく、所望の発光波長の発光をし得る物質を用い
ればよい。例えば、赤色系の発光を得たいときには、４－ジシアノメチレン－２－イソプ
ロピル－６－［２－（１，１，７，７－テトラメチルジュロリジン－９－イル）エテニル
］－４Ｈ－ピラン（略称：ＤＣＪＴＩ）、４－ジシアノメチレン－２－メチル－６－［２
－（１，１，７，７－テトラメチルジュロリジン－９－イル）エテニル］－４Ｈ－ピラン
（略称：ＤＣＪＴ）、４－ジシアノメチレン－２－ｔｅｒｔ－ブチル－６－［２－（１，
１，７，７－テトラメチルジュロリジン－９－イル）エテニル］－４Ｈ－ピラン（略称：
ＤＣＪＴＢ）やペリフランテン、２，５－ジシアノ－１，４－ビス［２－（１０－メトキ
シ－１，１，７，７－テトラメチルジュロリジン－９－イル）エテニル］ベンゼン等、６
００ｎｍから６８０ｎｍに発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を用いるこ
とができる。また、緑色系の発光を得たいときは、Ｎ，Ｎ’－ジメチルキナクリドン（略
称：ＤＭＱｄ）、クマリン６やクマリン５４５Ｔ、トリス（８－キノリノラト）アルミニ
ウム（略称：Ａｌｑ）、Ｎ，Ｎ’－ジフェニルキナクリドン（略称：ＤＰＱｄ）等、５０
０ｎｍから５５０ｎｍに発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を用いること
ができる。また、青色系の発光を得たいときは、９，１０－ビス（２－ナフチル）－ｔｅ
ｒｔ－ブチルアントラセン（略称：ｔ－ＢｕＤＮＡ）、９，９’－ビアントリル、９，１
０－ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡ）や９，１０－ビス（２－ナフチル）アント
ラセン（略称：ＤＮＡ）、ビス（２－メチル－８－キノリノラト）－４－フェニルフェノ
ラト－ガリウム（ＢＧａｑ）、ビス（２－メチル－８－キノリノラト）－４－フェニルフ
ェノラト－アルミニウム（ＢＡｌｑ）等、４２０ｎｍから５００ｎｍに発光スペクトルの
ピークを有する発光を呈する物質を用いることができる。
発光物質を分散状態にするために用いる物質についても特に限定はなく、例えば、９，
１０－ジ（２－ナフチル）－２－ｔｅｒｔ－ブチルアントラセン（略称：ｔ－ＢｕＤＮＡ
）等のアントラセン誘導体、または４，４’－ビス（Ｎ－カルバゾリル）ビフェニル（略
称：ＣＢＰ）等のカルバゾール誘導体の他、ビス［２－（２－ヒドロキシフェニル）ピリ
ジナト］亜鉛（略称：Ｚｎｐｐ２）、ビス［２－（２－ヒドロキシフェニル）ベンゾオキ
サゾラト］亜鉛（略称：ＺｎＢＯＸ）等の金属錯体等を用いることができる。
画素電極１８０１を形成する陽極材料は特に限定はされないが、仕事関数の大きい（仕
事関数４．０ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物、及びこれらの混合物などを用い
ることが好ましい。このような陽極材料の具体例としては、金属材料の酸化物として、イ
ンジウム錫酸化物（略称：ＩＴＯ）、酸化珪素を含有するＩＴＯ（略称：ＩＴＳＯ）、酸
化インジウムに２～２０［ｗｔ％］の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したターゲットを用いて
形成されるインジウム亜鉛酸化物（略称：ＩＺＯ）の他、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）、または金属材料の窒化物（例
えば、窒化チタン）等を挙げることができる。
一方、対向電極１８０２を形成する物質としては、仕事関数の小さい（仕事関数３．８
ｅＶ以下）金属、合金、電気伝導性化合物、及びこれらの混合物などを用いることができ
る。このような陰極材料の具体例としては、周期表の１族または２族に属する元素、すな
わちリチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属またはマグネシウム（Ｍｇ）
、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等のアルカリ土類金属、及びこれらを含
む合金（Ｍｇ：Ａｇ、Ａｌ：Ｌｉ）が挙げられる。また、対向電極１８０２と発光層１８
１３との間に、電子注入性に優れた層を当該対向電極と積層して設けることにより、仕事
関数の大小に関わらず、Ａｌ、Ａｇ、ＩＴＯや酸化珪素を含有するＩＴＯ等の画素電極１
８０１の材料として挙げた材料も含めた様々な導電性材料を対向電極１８０２として用い
ることができる。また、後述する電子注入層１８１５に、特に電子を注入する機能に優れ
た材料を用いることにより同様の効果を得ることができる。
なお、発光した光を外部に取り出すために、画素電極１８０１と対向電極１８０２のい
ずれか一方または両方がＩＴＯ等の透明電極、または可視光が透過出来るような数～数十
ｎｍの厚さで形成された電極であることが好ましい。
画素電極１８０１と発光層１８１３との間には、図１８（ａ）に示すように正孔輸送層
１８１２を有する。正孔輸送層とは、画素電極１８０１から注入された正孔を発光層１８
１３へ輸送する機能を有する層である。このように、正孔輸送層１８１２を設け、画素電
極１８０１と発光層１８１３とを離すことによって、発光が金属に起因して消光すること
を防ぐことができる。
なお、正孔輸送層１８１２には、正孔輸送性の高い物質を用いて形成することが好まし
く、特に１×１０－６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質を用いて形成すること
が好ましい。なお、正孔輸送性の高い物質とは、電子よりも正孔の移動度が高い物質をい
う。正孔輸送層１８１２を形成するのに用いることができる物質の具体例としては、４，
４’－ビス［Ｎ－（１－ナフチル）－Ｎ－フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）
、４，４’－ビス［Ｎ－（３－メチルフェニル）－Ｎ－フェニルアミノ］ビフェニル（略
称：ＴＰＤ）、４，４’，４’’－トリス（Ｎ，Ｎ－ジフェニルアミノ）トリフェニルア
ミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’－トリス［Ｎ－（３－メチルフェニル）－
Ｎ－フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’－ビス｛Ｎ
－［４－（Ｎ，Ｎ－ジ－ｍ－トリルアミノ）フェニル］－Ｎ－フェニルアミノ｝ビフェニ
ル（略称：ＤＮＴＰＤ）、１，３，５－トリス［Ｎ，Ｎ－ジ（ｍ－トリル）アミノ］ベン
ゼン（略称：ｍ－ＭＴＤＡＢ）、４，４’，４’’－トリス（Ｎ－カルバゾリル）トリフ
ェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）、銅フタロシアニ
ン（略称：ＣｕＰｃ）、バナジルフタロシアニン（略称：ＶＯＰｃ）等が挙げられる。ま
た、正孔輸送層１８１２は、以上に述べた物質から成る層を二以上組み合わせて形成した
多層構造の層であってもよい。
また、対向電極１８０２と発光層１８１３との間には、図１８（ａ）に示すように電子
輸送層１８１４を有していてもよい。ここで、電子輸送層とは、対向電極１８０２から注
入された電子を発光層１８１３へ輸送する機能を有する層である。このように、電子輸送
層１８１４を設け、対向電極１８０２と発光層１８１３とを離すことによって、発光が電
極材料の金属に起因して消光することを防ぐことができる。
電子輸送層１８１４について特に限定はなく、トリス（８－キノリノラト）アルミニウ
ム（略称：Ａｌｑ）、トリス（４－メチル－８－キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａ
ｌｍｑ３）、ビス（１０－ヒドロキシベンゾ［ｈ］－キノリナト）ベリリウム（略称：Ｂ
ｅＢｑ２）、ビス（２－メチル－８－キノリノラト）－４－フェニルフェノラト－アルミ
ニウム（略称：ＢＡｌｑ）など、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯
体等によって形成されたものを用いることができる。この他、ビス［２－（２－ヒドロキ
シフェニル）－ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）２）、ビス［２－（２
－ヒドロキシフェニル）－ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）などのオ
キサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体等によって形成されたものであって
もよい。また、２－（４－ビフェニリル）－５－（４－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル）－１
，３，４－オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）や、１，３－ビス［５－（ｐ－ｔｅｒｔ－
ブチルフェニル）－１，３，４－オキサジアゾール－２－イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ
－７）、３－（４－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル）－４－フェニル－５－（４－ビフェニリ
ル）－１，２，４－トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、３－（４－ｔｅｒｔ－ブチルフェニ
ル）－４－（４－エチルフェニル）－５－（４－ビフェニリル）－１，２，４－トリアゾ
ール（略称：ｐ－ＥｔＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュ
プロイン（略称：ＢＣＰ）等を用いて形成されたものであってもよい。電子輸送層１８１
４は、以上に記載したような正孔の移動度よりも電子の移動度が高い物質を用いて形成す
ることが好ましい。また、電子輸送層１８１４は、１０－６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動
度を有する物質を用いて形成することがより好ましい。なお、電子輸送層１８１４は、以
上に述べた物質から成る層を二以上組み合わせて形成した多層構造であってもよい。
さらに、画素電極１８０１と正孔輸送層１８１２との間には、図１８（ａ）に示すよう
に、正孔注入層１８１１を有していてもよい。ここで、正孔注入層とは、陽極として機能
する電極から正孔輸送層１８１２へ正孔の注入を促す機能を有する層である。
正孔注入層１８１１について特に限定はなく、モリブデン酸化物やバナジウム酸化物、
ルテニウム酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物等の金属酸化物によって形成さ
れたものを用いることができる。この他、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）や銅フタロ
シアニン（ＣｕＰｃ）等のフタロシアニン系の化合物、４，４－ビス（Ｎ－（４－（Ｎ，
Ｎ－ジ－ｍ－トリルアミノ）フェニル）－Ｎ－フェニルアミノ）ビフェニル（略称：ＤＮ
ＴＰＤ）等の芳香族アミン系の化合物、或いはポリ（エチレンジオキシチオフェン）／ポ
リ（スチレンスルホン酸）水溶液（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）等の高分子等によっても正孔注
入層１８１１を形成することができる。
また、前記金属酸化物と、正孔輸送性の高い物質とを混合したものを、画素電極１８０
１と正孔輸送層１８１２との間に設けても良い。このような層は、厚膜化しても駆動電圧
の上昇を伴わないため、層の膜厚を調整することでマイクロキャビティ効果や光の干渉効
果を利用した光学設計を行うことができる。そのため、色純度に優れ、視野角に依存する
色変化などが小さい高品質な発光素子を作製することができる。また、画素電極１８０１
の表面に成膜時に発生する凹凸や電極表面に残った微少な残渣の影響で画素電極１８０１
と対向電極１８０２がショートすることを防ぐ膜厚を選ぶことができる。
また、対向電極１８０２と電子輸送層１８１４との間には、図１８（ａ）に示すように
、電子注入層１８１５を有していてもよい。ここで、電子注入層とは、陰極として機能す
る電極から電子輸送層１８１４へ電子の注入を促す機能を有する層である。なお、電子輸
送層を特に設けない場合は、陰極として機能する電極と発光層との間に電子注入層を設け
、発光層への電子の注入を補助してもよい。
電子注入層１８１５について特に限定はなく、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシ
ウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）等のようなアルカリ金属又はアルカリ土
類金属の化合物を用いて形成されたものを用いることができる。この他、Ａｌｑまたは４
，４－ビス（５－メチルベンズオキサゾル－２－イル）スチルベン（ＢｚＯｓ）等のよう
に電子輸送性の高い物質と、マグネシウムまたはリチウム等のようにアルカリ金属又はア
ルカリ土類金属とを混合したものも、電子注入層１８１５として用いることができる。
なお、正孔注入層１８１１、正孔輸送層１８１２、発光層１８１３、電子輸送層１８１
４、電子注入層１８１５は、それぞれ、蒸着法、インクジェット法、または塗布法等、い
ずれの方法で形成しても構わない。また、画素電極１８０１または対向電極１８０２につ
いても、スパッタ法または蒸着法等、いずれの方法を用いて形成しても構わない。
また、発光素子の層構造は、図１８（ａ）に記載したものに限定されず、図１８（ｂ）
に示すように陰極として機能する電極から順に作製してもよい。つまり、画素電極１８０
１を陰極とし、画素電極１８０１上に電子注入層１８１５、電子輸送層１８１４、発光層
１８１３、正孔輸送層１８１２、正孔注入層１８１１、対向電極１８０２の順で積層して
も良い。なお、対向電極１８０２は陽極として機能する。
なお、発光素子は、発光層が一層のものについて記載したが、複数の発光層を有するも
のであってもよい。複数の発光層を設け、それぞれの発光層からの発光を混合することで
、白色光を得ることができる。たとえば２層の発光層を有する発光素子の場合、第１の発
光層と第２の発光層との間には、間隔層や、正孔を発生する層及び電子を発生する層を設
けることが好ましい。このような構成により、外部に射出したそれぞれの発光は、視覚的
に混合され、白色光として視認される。よって、白色光を得ることができる。
また、発光は、図１７において画素電極１７２４または対向電極１７２７のいずれか一
方または両方を通って外部に取り出される。従って、画素電極１７２４または対向電極１
７２７のいずれか一方または両方は、透光性を有する物質で成る。
対向電極１７２７のみが透光性を有する物質からなる場合、図１９（ａ）に示すように
発光は対向電極１７２７を通って基板と逆側から取り出される。また、画素電極１７２４
のみが透光性を有する物質からなる場合、図１９（ｂ）に示すように発光は画素電極１７
２４を通って基板側から取り出される。画素電極１７２４および対向電極１７２７がいず
れも透光性を有する物質からなるものである場合、図１９（ｃ）に示すように発光は画素
電極１７２４および対向電極１７２７を通って、基板側および基板と逆側の両方から取り
出される。
配線や電極は、上述した材料に限らず、アルミニウム（Ａｌ）、タンタル（Ｔａ）、チ
タン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、ネオジム（Ｎｄ）、クロム（
Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、マグ
ネシウム（Ｍｇ）、スカンジウム（Ｓｃ）、コバルト（Ｃｏ）、亜鉛（Ｚｎ）、ニオブ（
Ｎｂ）、シリコン（Ｓｉ）、リン（Ｐ）、ボロン（Ｂ）、ヒ素（Ａｓ）、ガリウム（Ｇａ
）、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）等の群から選ばれた一つ又は複数の元素、もしくは
前記群から選ばれた一つ又は複数の元素を成分とする化合物や合金材料（例えば、インジ
ウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、酸化珪素を含有するＩＴＯ
（ＩＴＳＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、アルミネオジム（Ａｌ－Ｎｄ）、マグネシウム銀（
Ｍｇ－Ａｇ）など）、もしくはこれらの化合物を組み合わせた物質等を用いて形成するこ
とができる。また、これらの元素とシリコンの化合物（シリサイド）（例えば、アルミシ
リコン、モリブデンシリコン、ニッケルシリサイドなど）や窒素の化合物（例えば、窒化
チタン、窒化タンタル、窒化モリブデン等）を用いて形成しても良い。なお、シリコン（
Ｓｉ）には、ｎ型不純物（リンなど）やｐ型不純物（ボロンなど）が多く含まれていても
良い。これらの不純物を含むことで導電率が向上し、配線や電極として利用しやすくなる
。なお、シリコンには、単結晶、多結晶（ポリシリコン）、非晶質（アモルファスシリコ
ン）のいずれを用いてもよい。単結晶シリコンや多結晶シリコンを用いた際には抵抗を小
さくすることができ、非晶質シリコンでは簡単な製造工程で作製することができる。
アルミニウムや銀を用いた際には、導電率が高いため信号遅延を低減することが可能で
ある。また、エッチングが容易であるため、パターニングしやすく微細加工を行うことが
できる。また、銅においても、導電率が高いため信号遅延を低減することができる。モリ
ブデンは、ＩＴＯ、ＩＺＯなどの酸化物半導体やシリコンと接触しても、材質不良を起こ
す等の問題を生じることなく製造することができる。また、パターニングやエッチングを
行いやすく、耐熱性にも優れているため望ましい。チタンにおいても、ＩＴＯ、ＩＺＯな
どの酸化物半導体やシリコンと接触しても材質不良を起こす等の問題を生じることなく製
造でき、かつ優れた耐熱性を有するため望ましい。また、タングステンやネオジムは、優
れた耐熱性を有するため望ましい。なお、ネオジムはアルミニウムとの合金にすると耐熱
性が向上し、アルミニウムのヒロックを抑制することができる。シリコンは、トランジス
タが有する半導体層と同時に形成することが可能であり、高い耐熱性を有する。また、イ
ンジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、酸化珪素を含有するＩ
ＴＯ（ＩＴＳＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、シリコン（Ｓｉ）は透光性を有するため、光を
透過させるような部分に用いる際には特に望ましく、これらは例えば画素電極や共通電極
として用いることができる。
なお、配線や電極は、上記材料を用いて形成された単層構造に限らず、多層構造であっ
てもよい。例えば、単層構造で形成する場合には、製造工程を簡略化することができ、コ
ストを低減することができる。また、多層構造では、それぞれの材料のメリットを生かし
、デメリットを低減させることが可能であるため、性能に優れた配線や電極を形成するこ
とができる。たとえば、抵抗の低い材料（アルミニウムなど）を多層構造の一部に含む構
成とすることで、配線の低抵抗化を図ることができる。また、耐熱性の高い材料を含むよ
うな構成（例えば、耐熱性が低いが他のメリットを有する材料を耐熱性が高い材料で挟む
ような積層構造）にすれば、高い耐熱性を有し、かつ単層では生かせなかったメリットを
生かすことが可能となる。そのため、例えばアルミニウムを含む層をモリブデンやチタン
を含む層により挟む構成の配線や電極を用いることが望ましい。
また、配線や電極が他の材料の配線や電極等と直接接するような部分がある場合、お互
いに悪影響を及ぼすことがある。例えば、一方の材料が他方の材料中に混入し、各々の材
料の性質を変えてしまい、本来の目的を果たせなくなったり、製造する際に問題が生じ、
正常に製造できなくなったりすることがある。このような場合、ある層を他の層で挟んだ
り、覆ったりすることにより解決することができる。例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴ
Ｏ）とアルミニウムを接触させたい場合は、間にチタンやモリブデンを介在させることが
望ましい。また、シリコンとアルミニウムを接触させたい場合も同様に、間にチタンやモ
リブデンを介在させることが望ましい。
次に、トランジスタ１７１３に非晶質半導体膜を半導体層に用いた順スタガ構造のトラ
ンジスタについて説明する。画素の部分断面図を図２０に示す。なお、図２０では、順ス
タガ構造のトランジスタを記すと共に、画素が有する容量素子についても合わせて説明す
る。
図２０に示すように、基板２０１１上に下地膜２０１２が形成されている。さらに下地
膜２０１２上に画素電極２０１３が形成されている。また、画素電極２０１３と同層に同
じ材料からなる第１の電極２０１４が形成されている。
さらに、下地膜２０１２上に配線２０１５及び配線２０１６が形成され、画素電極２０
１３の端部は配線２０１５で覆われている。配線２０１５及び配線２０１６の上部にＮ型
の導電型を有するＮ型半導体層２０１７及びＮ型半導体層２０１８が形成されている。ま
た、配線２０１５と配線２０１６の間であって、下地膜２０１２上に半導体層２０１９が
形成されている。そして、半導体層２０１９の一部はＮ型半導体層２０１７及びＮ型半導
体層２０１８上にまで延長されている。この半導体層はアモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ
：Ｈ）等の非晶質半導体から形成されている。なお、非晶質半導体に限らずセミアモルフ
ァス半導体、微結晶半導体等であっても良い。また、半導体層２０１９上にゲート絶縁膜
２０２０が形成されている。また、ゲート絶縁膜２０２０と同層の同じ材料からなる絶縁
膜２０２１が第１の電極２０１４上にも形成されている。
さらに、ゲート絶縁膜２０２０上に、ゲート電極２０２２が形成され、トランジスタ２
０２５が形成されている。また、ゲート電極２０２２と同層に同じ材料でなる第２の電極
２０２３が第１の電極２０１４上に絶縁膜２０２１を介して形成され、絶縁膜２０２１が
第１の電極２０１４と第２の電極２０２３とで挟まれた構成の容量素子２０２４が形成さ
れている。また、画素電極２０１３の端部、トランジスタ２０２５及び容量素子２０２４
を覆って、層間絶縁膜２０２６が形成されている。
層間絶縁膜２０２６及びその開口部に位置する画素電極２０１３上に発光物質を含む層
２０２７及び対向電極２０２８が形成され、発光物質を含む層２０２７が画素電極２０１
３と対向電極２０２８とで挟まれた領域で発光素子２０２９が形成されている。
また、図２０（ａ）に示す第１の電極２０１４を図２０（ｂ）に示すように配線２０１
５及び２０１６と同層の同一材料で形成し、絶縁膜２０２１が第１の電極２０３０と第２
の電極２０２３とで挟まれた構成の容量素子２０３１としても良い。また、図２０におい
て、トランジスタ２０２５にＮチャネル型トランジスタを用いたが、Ｐチャネル型トラン
ジスタでも良い。
基板２０１１、下地膜２０１２、画素電極２０１３、ゲート絶縁膜２０２０、ゲート電
極２０２２、層間絶縁膜２０２６、発光物質を含む層２０２７及び対向電極２０２８に用
いられる材料は、図１７において説明した基板１７１１、下地膜１７１２、画素電極１７
２４、ゲート絶縁膜１７１５、ゲート電極１７１６、層間絶縁膜１７３０及び１７３１、
発光物質を含む層１７２６及び対向電極１７２７と同様の材料をそれぞれ用いることがで
きる。また、配線２０１５、配線２０１６は、図１７におけるソース電極及びドレイン電
極１７２３と同様の材料を用いれば良い。
次に、半導体層に非晶質半導体膜を用いたトランジスタの他の構成として、基板と半導
体層の間にゲート電極が挟まれた構造、つまり半導体層の下にゲート電極が位置するボト
ムゲート型のトランジスタを有する画素の部分断面図を図２１に示す。
基板２１１１上に下地膜２１１２が形成されている。さらに下地膜２１１２上にゲート
電極２１１３が形成されている。また、ゲート電極２１１３と同層に同じ材料からなる第
１の電極２１１４が形成されている。ゲート電極２１１３の材料には図１７におけるゲー
ト電極１７１６に使用される材料の他、リンが添加された多結晶シリコンや金属とシリコ
ンの化合物であるシリサイドでもよい。
また、ゲート電極２１１３及び第１の電極２１１４を覆うようにゲート絶縁膜２１１５
が形成されている。
ゲート絶縁膜２１１５上に、半導体層２１１６が形成されている。また、半導体層２１
１６と同層に同じ材料からなる半導体層２１１７が第１の電極２１１４上に形成されてい
る。なお、この半導体層はアモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ：Ｈ）等の非晶質半導体から
形成されている。また、これに限らずセミアモルファス半導体、微結晶半導体等であって
も良い。
半導体層２１１６上にはＮ型の導電型を有するＮ型半導体層２１１８及びＮ型半導体層
２１１９が形成され、半導体層２１１７上にはＮ型半導体層２１２０が形成されている。
Ｎ型半導体層２１１８及びＮ型半導体層２１１９上にはそれぞれ配線２１２１、配線２
１２２が形成され、トランジスタ２１２９が形成されている。また、Ｎ型半導体層２１２
０上には配線２１２１及び配線２１２２と同層の同一材料からなる導電層２１２３が形成
され、この導電層２１２３と、Ｎ型半導体層２１２０と、半導体層２１１７とで第２の電
極を構成している。なお、この第２の電極と第１の電極２１１４とでゲート絶縁膜２１１
５が挟み込まれた構成の容量素子２１３０が形成されている。
また、配線２１２１の一方の端部は延在し、その延在した配線２１２１上部に接して画
素電極２１２４が形成されている。
また、画素電極２１２４の端部、トランジスタ２１２９及び容量素子２１３０を覆うよ
うに絶縁物２１２５が形成されている。
画素電極２１２４及び絶縁物２１２５上には発光物質を含む層２１２６及び対向電極２
１２７が形成され、画素電極２１２４と対向電極２１２７とで発光物質を含む層２１２６
が挟まれた領域では発光素子２１２８が形成されている。
容量素子２１３０の第２の電極の一部となる半導体層２１１７及びＮ型半導体層２１２
０は特に設けなくても良い。つまり、第２の電極を導電層２１２３とし、第１の電極２１
１４と導電層２１２３とでゲート絶縁膜２１１５が挟まれた構造の容量素子としてもよい
。
また、トランジスタ２１２９にＮチャネル型トランジスタを用いたが、Ｐチャネル型ト
ランジスタでも良い。
なお、図２１（ａ）において、配線２１２１を形成する前に画素電極２１２４を形成す
ることで、図２１（ｂ）に示すような画素電極２１２４と同層の同一材料からなる第２の
電極２１３１と第１の電極２１１４とでゲート絶縁膜２１１５が挟まれた構成の容量素子
２１３２を形成しても良い。
逆スタガ型のチャネルエッチ構造のトランジスタについて示したが、もちろんチャネル
保護構造のトランジスタでも良い。次に、チャネル保護構造のトランジスタの場合につい
て図２２を用いて説明する。なお、図２２において、図２１と同様のものに関しては共通
の符号を用いて示す。
図２２（ａ）に示すチャネル保護型構造のトランジスタ２２０１は図２１（ａ）に示し
たチャネルエッチ構造のトランジスタ２１２９とは半導体層２１１６においてチャネルが
形成される領域上にエッチングのマスクとなる絶縁物２２０２が設けられている点で異な
る。
同様に、図２２（ｂ）に示すチャネル保護型構造のトランジスタ２２０１は、図２１（
ｂ）に示したチャネルエッチ構造のトランジスタ２１２９とは半導体層２１１６において
チャネルが形成される領域上にエッチングのマスクとなる絶縁物２２０２が設けられてい
る点で異なる。
本発明の画素を構成するトランジスタの半導体層に非晶質半導体膜を用いることで、製
造コストを削減することができる。なお、各材料には図１７において説明したものを用い
ることができる。
また、トランジスタの構造や容量素子の構成は上述したものに限られず、さまざまな構
造もしくは構成のトランジスタや容量素子を用いることができる。
また、トランジスタの半導体層にはアモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ：Ｈ）等の非晶質
半導体、セミアモルファス半導体、微結晶半導体からなる半導体膜の他、ポリシリコン（
ｐ－Ｓｉ：Ｈ）等の結晶性半導体膜を用いても良い。
図２３に、半導体層に結晶性半導体膜を用いたトランジスタを有する画素の部分断面図
を示し、以下に説明する。なお、図２３に示すトランジスタ２３１８は、図２９で示した
マルチゲート型のトランジスタである。
図２３に示すように、基板２３０１上に下地膜２３０２が形成され、その上に半導体層
２３０３が形成されている。なお、半導体層２３０３は、結晶性半導体膜を所望の形状に
パターニングし形成する。
結晶性半導体膜の作製方法の一例を以下に記す。まず、基板２３０１上にスパッタ法、
ＣＶＤ法等によりアモルファスシリコン膜を成膜する。そして、成膜したアモルファスシ
リコン膜を熱結晶化法、レーザー結晶化法、またはニッケルなどの触媒元素を用いた熱結
晶化法等を用いて結晶化し、結晶性半導体膜を得る。なお、これらの結晶化方法を組み合
わせて結晶化しても良い。
また、結晶化を施す膜は、アモルファスシリコン膜をはじめとする非晶質半導体膜に限
定される必要はなく、セミアモルファス半導体、微結晶半導体等の半導体膜でも良い。ま
た、非晶質シリコンゲルマニウム膜などの非晶質構造を含む化合物半導体膜を用いても良
い。
熱結晶化法により結晶性半導体膜を形成する場合には、加熱炉、レーザ照射、若しくは
ＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）、又はこれらを組み合わせ
て用いることができる。
また、レーザー結晶化法により結晶性半導体膜を形成する場合には、連続発振型のレー
ザビーム（ＣＷレーザビーム）やパルス発振型のレーザビーム（パルスレーザビーム）を
用いることができる。ここで用いることができるレーザビームは、Ａｒレーザ、Ｋｒレー
ザ、エキシマレーザなどの気体レーザ、単結晶のＹＡＧ、ＹＶＯ４、フォルステライト（
Ｍｇ２ＳｉＯ４）、ＹＡｌＯ３、ＧｄＶＯ４、若しくは多結晶（セラミック）のＹＡＧ、
Ｙ２Ｏ３、ＹＶＯ４、ＹＡｌＯ３、ＧｄＶＯ４に、ドーパントとしてＮｄ、Ｙｂ、Ｃｒ、
Ｔｉ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｔａのうち１種または複数種添加されているものを媒質とする
レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライトレーザ、Ｔｉ：サファイアレ
ーザ、銅蒸気レーザまたは金蒸気レーザのうち一種または複数種から発振されるものを用
いることができる。このようなレーザビームの基本波、及びこれらの基本波の第２高調波
から第４高調波のレーザビームを照射することで、大粒径の結晶を得ることができる。例
えば、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザ（基本波１０６４ｎｍ）の第２高調波（５３２ｎｍ）や第３
高調波（３５５ｎｍ）を用いることができる。このときレーザのエネルギー密度は０．０
１～１００ＭＷ／ｃｍ２程度（好ましくは０．１～１０ＭＷ／ｃｍ２）必要である。そし
て、走査速度を１０～２０００ｃｍ／ｓｅｃ程度として照射する。
なお、単結晶のＹＡＧ、ＹＶＯ４、フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）、ＹＡｌＯ３
、ＧｄＶＯ４、若しくは多結晶（セラミック）のＹＡＧ、Ｙ２Ｏ３、ＹＶＯ４、ＹＡｌＯ
３、ＧｄＶＯ４に、ドーパントとしてＮｄ、Ｙｂ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｔａ
のうち１種または複数種添加されているものを媒質とするレーザ、Ａｒイオンレーザ、ま
たはＴｉ：サファイアレーザは、連続発振をさせることが可能であり、Ｑスイッチ動作や
モード同期などを行うことによって１０ＭＨｚ以上の発振周波数でパルス発振をさせるこ
とも可能である。１０ＭＨｚ以上の発振周波数でレーザビームを発振させると、半導体膜
がレーザによって溶融してから固化するまでの間に、次のパルスが半導体膜に照射される
。従って、発振周波数が低いパルスレーザを用いる場合と異なり、半導体膜中において固
液界面を連続的に移動させることができるため、走査方向に向かって連続的に成長した結
晶粒を得ることができる。
また、ニッケルなどの触媒元素を用いた熱結晶化法により結晶性半導体膜を形成する場
合には、結晶化後にニッケルなどの触媒元素を除去するゲッタリング処理を行うことが好
ましい。
上述した結晶化によって、非晶質半導体膜に部分的に結晶化された領域が形成される。
この部分的に結晶化された結晶性半導体膜を所望の形状にパターニングして島状の半導体
膜を形成する。この半導体膜をトランジスタの半導体層２３０３に用いる。
また、結晶性半導体層は、トランジスタ２３１８のチャネル形成領域２３０４及びソー
ス領域又はドレイン領域となる不純物領域２３０５に用いられる他、容量素子２３１９の
下部電極となる半導体層２３０６及び不純物領域２３０８にも用いられる。なお、不純物
領域２３０８は特に設ける必要はない。また、チャネル形成領域２３０４及び半導体層２
３０６にはチャネルドープが行われていても良い。
次に、半導体層２３０３及び容量素子２３１９の下部電極上にはゲート絶縁膜２３０９
が形成されている。さらに、半導体層２３０３上にはゲート絶縁膜２３０９を介してゲー
ト電極２３１０が、容量素子２３１９の半導体層２３０６上にはゲート絶縁膜２３０９を
介してゲート電極２３１０と同層に同じ材料からなる上部電極２３１１が形成されている
。このようにして、トランジスタ２３１８及び容量素子２３１９が作製される。
次に、トランジスタ２３１８及び容量素子２３１９を覆って層間絶縁膜２３１２が形成
され、層間絶縁膜２３１２上にはコンタクトホールを介して不純物領域２３０５と接する
配線２３１３が形成されている。そして、配線２３１３に接して層間絶縁膜２３１２上に
は画素電極２３１４が形成され、画素電極２３１４の端部及び配線２３１３を覆って絶縁
物２３１５が形成されている。さらに、画素電極２３１４上に発光物質を含む層２３１６
及び対向電極２３１７が形成され、画素電極２３１４と対向電極２３１７とで発光物質を
含む層２３１６が挟まれた領域では発光素子２３２０が形成されている。
また、半導体層にポリシリコン（ｐ－Ｓｉ：Ｈ）等の結晶性半導体膜を用いたボトムゲ
ート型のトランジスタを有する画素の部分断面を図２４に示す。
基板２４０１上に下地膜２４０２が形成され、その上にゲート電極２４０３が形成され
ている。また、ゲート電極２４０３と同層に同じ材料からなる容量素子２４２３の第１の
電極２４０４が形成されている。
なお、ゲート電極２４０３及び第１の電極２４０４を覆うようにゲート絶縁膜２４０５
が形成されている。
そのゲート絶縁膜２４０５上には半導体層が形成されている。なお、半導体膜は、非晶
質半導体、セミアモルファス半導体、微結晶半導体等の半導体膜を熱結晶化法、レーザー
結晶化法、またはニッケルなどの触媒元素を用いた熱結晶化法等を用いて結晶化し、所望
の形状にパターニングして半導体層を形成する。
このような半導体層を用いてトランジスタ２４２２のチャネル形成領域２４０６、ＬＤ
Ｄ領域２４０７及びソース領域又はドレイン領域となる不純物領域２４０８、並びに容量
素子２４２３の第２の電極となる領域２４０９、不純物領域２４１０及び不純物領域２４
１１が形成される。なお、不純物領域２４１０及び不純物領域２４１１は特に設けなくて
も良い。また、チャネル形成領域２４０６及び領域２４０９には不純物が添加されていて
も良い。
なお、容量素子２４２３は、ゲート絶縁膜２４０５が第１の電極２４０４及び半導体層
から形成された領域２４０９等からなる第２の電極で挟まれた構成である。
次に、半導体層を覆って第１の層間絶縁膜２４１２が形成され、第１の層間絶縁膜２４
１２上にコンタクトホールを介して不純物領域２４０８と接する配線２４１３が形成され
ている。
また、第１の層間絶縁膜２４１２には開口部２４１５が形成されている。トランジスタ
２４２２、容量素子２４２３及び開口部２４１５を覆うように第２の層間絶縁膜２４１６
が形成され、第２の層間絶縁膜２４１６上にコンタクトホールを介して、配線２４１３と
接続された画素電極２４１７が形成されている。また、画素電極２４１７の端部を覆って
絶縁物２４１８が形成されている。そして、画素電極２４１７上に発光物質を含む層２４
１９及び対向電極２４２０が形成され、画素電極２４１７と対向電極２４２０とで発光物
質を含む層２４１９が挟まれた領域では発光素子２４２１が形成されている。なお、発光
素子２４２１の下部に開口部２４１５が位置している。つまり、発光素子２４２１からの
発光を基板側から取り出すときには第１の層間絶縁膜２４１２に開口部２４１５を有する
ため透過率を高めることができる。
本発明の画素を構成するトランジスタの半導体層に結晶性半導体膜を用いることにより
、例えば、図７における走査線駆動回路７１２及び信号線駆動回路７１１を画素部７１３
と一体形成することが容易になる。
なお、半導体層に結晶性半導体膜を用いたトランジスタにおいても構造は上述したもの
に限られず、さまざまな構造をとることができる。なお、容量素子においても同様である
。また、本実施形態において、特に断りがない限り図１７における材料を適宜使用するこ
とができる。
本実施形態で示したトランジスタは、実施の形態１乃至８に記載した画素において発光
素子に供給する電流値を制御するトランジスタとして利用することができる。よって、実
施の形態１乃至８に記載したように画素を動作させることで、トランジスタのしきい値電
圧のばらつきに起因した電流値のばらつきを抑制することができる。よって、輝度データ
に対応した電流を発光素子に供給することができ、輝度のばらつきを抑制することが可能
となる。また、対向電極の電位を一定として動作させるため消費電力を低くすることが可
能である。
さらに、このような画素を図７の表示装置に適用することにより、各画素は自身のアド
レス期間を除き発光することが可能であるため、１フレーム期間における発光期間の割合
（即ち、デューティー比）を非常に大きくでき、おおむね１００％にすることもできる。
よって、輝度のばらつきが少なくデューティー比が高い表示装置を得ることができる。
また、しきい値電圧書き込み期間を長く設定することも可能であるため、発光素子に流
れる電流値を制御するトランジスタのしきい値電圧をより正確に容量素子に書き込むこと
ができる。よって、表示装置としての信頼性が向上する。
（実施の形態１０）
本実施形態では、実施の形態９に示した発光素子とは異なる構成を有する素子について
説明する。
エレクトロルミネセンスを利用する発光素子は、発光材料が有機化合物もしくは無機化
合物かによって区別され、一般的に、前者は有機ＥＬ素子、後者は無機ＥＬ素子と呼ばれ
ている。
無機ＥＬ素子は、その素子構成により、分散型無機ＥＬ素子と薄膜型無機ＥＬ素子とに
分類される。前者は、発光材料の粒子をバインダ中に分散させた発光層を有し、後者は、
発光材料の薄膜からなる発光層を有している点に違いはあるが、高電界で加速された電子
を必要とする点では共通である。なお、得られる発光のメカニズムとしては、ドナー準位
とアクセプター準位を利用するドナー－アクセプター再結合型発光と、金属イオンの内殻
電子遷移を利用する局在型発光とがある。一般的に、分散型無機ＥＬ素子ではドナー－ア
クセプター再結合型発光、薄膜型無機ＥＬ素子では局在型発光である場合が多い。
本実施形態で使用される発光材料は、少なくとも母体材料と発光中心となる不純物元素
（発光物質とも言う）とで構成される。含有させる不純物元素を変化させることで、様々
な色の発光を得ることができる。発光材料の作製方法としては、固相法や液相法（共沈法
）などの様々な方法を用いることができる。また、噴霧熱分解法、複分解法、プレカーサ
ーの熱分解反応による方法、逆ミセル法やこれらの方法と高温焼成を組み合わせた方法、
凍結乾燥法などの液相法なども用いることができる。
固相法は、母体材料と、不純物元素又は不純物元素を含む化合物を秤量し、乳鉢で混合
、電気炉で加熱、焼成を行い反応させ、母体材料に不純物元素を含有させる方法である。
焼成温度は、７００～１５００℃が好ましい。温度が低すぎる場合は固相反応が進まず、
温度が高すぎる場合は母体材料が分解してしまうからである。なお、粉末状態で焼成を行
ってもよいが、ペレット状態で焼成を行うことが好ましい。比較的高温での焼成を必要と
するが、簡単な方法であるため、生産性がよく大量生産に適している。
液相法（共沈法）は、母体材料又は母体材料を含む化合物と、不純物元素又は不純物元
素を含む化合物を溶液中で反応させ、乾燥させた後、焼成を行う方法である。発光材料の
粒子が均一に分布し、粒径が小さく低い焼成温度でも反応が進むことができる。
発光材料に用いる母体材料としては、硫化物、酸化物、窒化物を用いることができる。
硫化物としては、例えば、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、硫化カルシ
ウム（ＣａＳ）、硫化イットリウム（Ｙ２Ｓ３）、硫化ガリウム（Ｇａ２Ｓ３）、硫化ス
トロンチウム（ＳｒＳ）、硫化バリウム（ＢａＳ）等を用いることができる。また、酸化
物としては、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）等を用いるこ
とができる。また、窒化物としては、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ガリウ
ム（ＧａＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）等を用いることができる。さらに、セレン化亜
鉛（ＺｎＳｅ）、テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）等も用いることができ、硫化カルシウム－ガ
リウム（ＣａＧａ２Ｓ４）、硫化ストロンチウム－ガリウム（ＳｒＧａ２Ｓ４）、硫化バ
リウム－ガリウム（ＢａＧａ２Ｓ４）、等の３元系の混晶であってもよい。
局在型発光の発光中心として、マンガン（Ｍｎ）、銅（Ｃｕ）、サマリウム（Ｓｍ）、
テルビウム（Ｔｂ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、
セリウム（Ｃｅ）、プラセオジウム（Ｐｒ）などを用いることができる。なお、電荷補償
として、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）などのハロゲン元素が添加されていてもよい。
一方、ドナー－アクセプター再結合型発光の発光中心として、ドナー準位を形成する第
１の不純物元素及びアクセプター準位を形成する第２の不純物元素を含む発光材料を用い
ることができる。第１の不純物元素は、例えば、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、アルミニ
ウム（Ａｌ）等を用いることができる。第２の不純物元素としては、例えば、銅（Ｃｕ）
、銀（Ａｇ）等を用いることができる。
ドナー－アクセプター再結合型発光の発光材料を固相法を用いて合成する場合、母体材
料と、第１の不純物元素又は第１の不純物元素を含む化合物と、第２の不純物元素又は第
２の不純物元素を含む化合物をそれぞれ秤量し、乳鉢で混合した後、電気炉で加熱、焼成
を行う。母体材料としては、上述した母体材料を用いることができ、第１の不純物元素又
は第１の不純物元素を含む化合物としては、例えば、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、硫化
アルミニウム（Ａｌ２Ｓ３）等を用いることができ、第２の不純物元素又は第２の不純物
元素を含む化合物としては、例えば、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、硫化銅（Ｃｕ２Ｓ）、硫
化銀（Ａｇ２Ｓ）等を用いることができる。焼成温度は、７００～１５００℃が好ましい
。温度が低すぎる場合は固相反応が進まず、温度が高すぎる場合は母体材料が分解してし
まうからである。なお、粉末状態で焼成を行ってもよいが、ペレット状態で焼成を行うこ
とが好ましい。
また、固相反応を利用する場合の不純物元素として、第１の不純物元素と第２の不純物
元素で構成される化合物を組み合わせて用いてもよい。この場合、不純物元素が拡散され
やすく、固相反応が進みやすくなるため、均一な発光材料を得ることができる。さらに、
余分な不純物元素が入らないため、純度の高い発光材料が得ることができる。第１の不純
物元素と第２の不純物元素で構成される化合物としては、例えば、塩化銅（ＣｕＣｌ）、
塩化銀（ＡｇＣｌ）等を用いることができる。
なお、これらの不純物元素の濃度は、母体材料に対して０．０１～１０ａｔｏｍ％であ
ればよく、好ましくは０．０５～５ａｔｏｍ％の範囲である。
薄膜型無機ＥＬ素子の場合、発光層は、上記発光材料を含む層であり、抵抗加熱蒸着法
、電子ビーム蒸着（ＥＢ蒸着）法等の真空蒸着法、スパッタリング法等の物理気相成長法
（ＰＶＤ）、有機金属ＣＶＤ法、ハイドライド輸送減圧ＣＶＤ法等の化学気相成長法（Ｃ
ＶＤ）、原子層エピタキシ法（ＡＬＥ）等を用いて形成することができる。
図５１（Ａ）乃至（Ｃ）に発光素子として用いることのできる薄膜型無機ＥＬ素子の一
例を示す。図５１（Ａ）乃至（Ｃ）において、発光素子は、第１の電極５１０１、発光層
５１０２、第２の電極５１０３を含む。
図５１（Ｂ）及び図５１（Ｃ）に示す発光素子は、図５１（Ａ）の発光素子において、
電極と発光層との間に絶縁層を設けた構造である。図５１（Ｂ）に示す発光素子は、第１
の電極５１０１と発光層５１０２との間に絶縁層５１０４を有し、図５１（Ｃ）に示す発
光素子は、第１の電極５１０１と発光層５１０２との間に絶縁層５１０４ａを、第２の電
極５１０３と発光層５１０２との間に絶縁層５１０４ｂを有している。このように絶縁層
を発光層を挟持する一対の電極のうちの一方と発光層との間にのみ設けてもよいし、両方
の間に設けてもよい。また絶縁層は単層でもよいし複数層からなる積層でもよい。
また、図５１（Ｂ）では第１の電極５１０１に接するように絶縁層５１０４が設けられ
ているが、絶縁層と発光層の順番を逆にして、第２の電極５１０３に接するように絶縁層
５１０４を設けてもよい。
分散型無機ＥＬ素子の場合、粒子状の発光材料をバインダ中に分散させ膜状の発光層を
形成する。発光材料の作製方法によって、十分に所望の大きさの粒子が得られない場合は
、乳鉢等で粉砕などによって粒子状に加工すればよい。バインダとは、粒状の発光材料を
分散した状態で固定し、発光層としての形状に保持するための物質である。発光材料は、
バインダによって発光層中に均一に分散し固定される。
分散型無機ＥＬ素子の場合、発光層の形成方法は、選択的に発光層を形成できる液滴吐
出法や、印刷法（スクリーン印刷やオフセット印刷など）、スピンコート法などの塗布法
、ディッピング法、ディスペンサ法などを用いることもできる。膜厚は特に限定されるこ
とはないが、好ましくは、１０～１０００ｎｍの範囲である。また、発光材料及びバイン
ダを含む発光層において、発光材料の割合は５０ｗｔ％以上８０ｗｔ％以下とするよい。
図５２（Ａ）乃至（Ｃ）に発光素子として用いることのできる分散型無機ＥＬ素子の一
例を示す。図５２（Ａ）における発光素子は、第１の電極５１０１、発光層５２０２、第
２の電極５１０３の積層構造を有し、発光層５２０２中にバインダによって保持された発
光材料５２０１を含む。
本実施の形態に用いることのできるバインダとしては、絶縁性を有する有機材料や無機
材料を用いることができる。なお、有機材料及び無機材料の混合材料を用いてもよい。有
機絶縁材料としては、シアノエチルセルロース系樹脂のように、比較的誘電率の高いポリ
マーや、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン系樹脂、シリコーン樹脂、エポキ
シ樹脂、フッ化ビニリデンなどの樹脂を用いることができる。また、芳香族ポリアミド、
ポリベンゾイミダゾール（ｐｏｌｙｂｅｎｚｉｍｉｄａｚｏｌｅ）などの耐熱性高分子、
又はシロキサン樹脂を用いてもよい。なお、シロキサン樹脂とは、Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ結合を
含む樹脂に相当する。シロキサンは、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造
が構成される。置換基として、少なくとも水素を含む有機基（例えばアルキル基、アリー
ル基）が用いられる。この他、置換基として、フルオロ基を用いてもよい。または置換基
として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。また、有機材料
は上記の他、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラールなどのビニル樹脂、フェノー
ル樹脂、ノボラック樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、オキサゾール樹
脂（ポリベンゾオキサゾール）等の樹脂材料を用いてもよい。これらの樹脂に、チタン酸
バリウム（ＢａＴｉＯ３）やチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）などの高誘電率の
微粒子を適度に混合して誘電率を調整することもできる。
また、バインダに含まれる無機絶縁材料としては、酸化珪素（ＳｉＯｘ）、窒化珪素（
ＳｉＮｘ）、酸素及び窒素を含む珪素、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸素及び窒素を含
むアルミニウムまたは酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、Ｂａ
ＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ３
）、ニオブ酸鉛（ＰｂＮｂＯ３）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、タンタル酸バリウム（
ＢａＴａ２Ｏ６）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３
）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、その他の無機材料を含む物質
から選ばれる材料で形成することができる。有機材料に、誘電率の高い無機材料を含ませ
る（添加等によって）ことによって、発光材料及びバインダよりなる発光層の誘電率をよ
り制御することができ、より誘電率を大きくすることができる。
作製工程において、発光材料はバインダを含む溶液中に分散されるが本実施の形態に用
いることのできるバインダを含む溶液の溶媒としては、バインダ材料が溶解し、発光層を
形成する方法（各種ウエットプロセス）及び所望の膜厚に適した粘度の溶液を作製できる
ような溶媒を適宜選択すればよい。有機溶媒等を用いることができ、例えばバインダとし
てシロキサン樹脂を用いる場合は、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレ
ングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡともいう）、３－メトシキ－３
メチル－１－ブタノール（ＭＭＢともいう）などを用いることができる。
図５２（Ｂ）及び図５２（Ｃ）に示す発光素子は、図５２（Ａ）の発光素子において、
電極と発光層間に絶縁層を設ける構造である。図５２（Ｂ）に示す発光素子は、第１の電
極５１０１と発光層５２０２との間に絶縁層５１０４を有し、図５２（Ｃ）に示す発光素
子は、第１の電極５１０１と発光層５２０２との間に絶縁層５１０４ａ、第２の電極５１
０３と発光層５２０２との間に絶縁層５１０４ｂとを有している。このように絶縁層は発
光層を挟持する一対の電極のうちの一方と発光層との間のみ設けてもよいし、両方の間に
設けてもよい。また絶縁層は単層でもよいし複数層からなる積層でもよい。
また、図５２（Ｂ）では第１の電極５１０１に接するように絶縁層５１０４が設けられ
ているが、絶縁層と発光層の順序を逆にして、第２の電極５１０３に接するように絶縁層
５１０４を設けてもよい。
図５１及び図５２における絶縁層５１０４、５１０４ａ、５１０４ｂは、特に限定され
ることはないが、絶縁耐性が高く、緻密な膜質であることが好ましく、さらには、誘電率
が高いことが好ましい。例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ
３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ハフニウム（Ｈ
ｆＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、チタン酸
ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、窒化シリコン（Ｓｉ３
Ｎ４）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）等やこれらの混合膜又は２種以上の積層膜を用い
ることができる。これらの絶縁膜は、スパッタリング、蒸着、ＣＶＤ等により成膜するこ
とができる。また、絶縁層はこれら絶縁材料の粒子をバインダ中に分散して成膜してもよ
い。バインダ材料は、発光層に含まれるバインダと同様な材料、方法を用いて形成すれば
よい。膜厚は特に限定されることはないが、好ましくは１０～１０００ｎｍの範囲である
。
なお、第１の電極５１０１及び第２の電極５１０３には、金属、合金、導電性化合物、
及びこれらの混合物などを用いることができる。例えば、実施の形態９に記載した画素電
極１８０１及び対向電極１８０２に用いた材料を適宜選択して用いることができる。
なお、本実施の形態で示す発光素子は、発光層を挟持する一対の電極間、すなわち第１
の電極５１０１及び第２の電極５１０３に電圧を印加することで発光が得られる。
以上のようにして得られた無機ＥＬ素子は、実施の形態９における発光素子として用い
ることができる他、他の実施の形態とも自由に組み合わせることができる。
（実施の形態１１）
本実施の形態では、本発明の表示装置の一形態について図２５を用いて説明する。
図２５（ａ）は、表示装置を示す上面図、図２５（ｂ）は図２５（ａ）中Ａ－Ａ’線断
面図（Ａ－Ａ’で切断した断面図）である。表示装置は、基板２５１０上に図中において
点線で示された信号線駆動回路２５０１、画素部２５０２、第１の走査線駆動回路２５０
３、第２の走査線駆動回路２５０６を有する。なお、これらは封止基板２５０４、シール
材２５０５を用いて封止されている。
なお、２５０８は第１の走査線駆動回路２５０３、第２の走査線駆動回路２５０６及び
信号線駆動回路２５０１に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子と
なるＦＰＣ（フレキシブルプリンティッドサーキット）２５０９からビデオ信号、クロッ
ク信号、スタート信号等を受け取る。ＦＰＣ２５０９と表示装置との接続部上にはＩＣチ
ップ（メモリ回路や、バッファ回路などが形成された半導体チップ）２５１８及び２５１
９がＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）等で実装されている。なお、ここではＦＰＣ
しか図示していないが、このＦＰＣにはプリント配線基板（ＰＷＢ）が取り付けられてい
てもよい。本発明の表示装置とは、表示装置本体だけでなく、ＦＰＣもしくはＰＷＢが取
り付けられた状態も含むものとする。また、ＩＣチップなどが実装されたものも含むもの
とする。
断面構造について図２５（ｂ）を用いて説明する。基板２５１０上には画素部２５０２
とその周辺駆動回路（第１の走査線駆動回路２５０３、第２の走査線駆動回路２５０６及
び信号線駆動回路２５０１）が形成されているが、ここでは信号線駆動回路２５０１と、
画素部２５０２が示されている。
なお、信号線駆動回路２５０１はＮチャネル型トランジスタ２５２０、２５２１のよう
に同一導電型のトランジスタで構成されている。もちろん、Ｐチャネル型トランジスタや
同一導電型のトランジスタだけでなくＰチャネル型トランジスタも用いてＣＭＯＳ回路を
形成しても良い。また、本実施形態では、基板上に周辺駆動回路を一体形成した表示パネ
ルを示しているが、必ずしもその必要はなく、周辺駆動回路の全てもしくは一部をＩＣチ
ップなどに形成し、ＣＯＧなどで実装しても良い。
画素部２５０２は、実施の形態１乃至８に記載した画素が用いられている。なお、図２
５（ｂ）にはスイッチとして機能するトランジスタ２５１１と、発光素子に供給する電流
値を制御するトランジスタ２５１２と、発光素子２５２８が示されている。なお、トラン
ジスタ２５１２の第１の電極は発光素子２５２８の画素電極２５１３と接続されている。
また、画素電極２５１３の端部を覆って絶縁物２５１４が形成されている。ここでは、絶
縁物２５１４はポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いることにより形成する。
また、カバレッジを良好なものとするため、絶縁物２５１４の上端部または下端部が断
面において曲率を有する曲面が形成されるようにする。例えば、絶縁物２５１４の材料と
してポジ型の感光性アクリルを用いた場合、絶縁物２５１４の上端部のみに曲率半径（０
．２μｍ～３μｍ）を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物２５１４とし
て、感光性の光によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光によってエッチ
ャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができる。さらには、絶縁物２５１
４の材料として有機物に限らず酸化珪素、酸窒化珪素等の無機物も用いることできる。
また、画素電極２５１３上には、発光物質を含む層２５１６および対向電極２５１７が
形成される。発光物質を含む層２５１６には、少なくとも発光層が設けられていれば、そ
の他の層については特には限定されず、適宜選択することができる。
さらにシール材２５０５を用いて封止基板２５０４と基板２５１０とを貼り合わせるこ
とにより、基板２５１０、封止基板２５０４、およびシール材２５０５で囲まれた空間２
５０７に発光素子２５２８が備えられた構造になっている。なお、空間２５０７には、不
活性気体（窒素やアルゴン等）が充填される場合の他、シール材２５０５で充填される構
成も含むものとする。
なお、シール材２５０５にはエポキシ系樹脂を用いることが好ましい。また、これらの
材料はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。封止基板２５０４
に用いる材料としては、ガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ－Ｒ
ｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、ポリエス
テルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。
なお、画素部２５０２に実施の形態１乃至８に記載した画素を用い動作させることで、
画素間もしくは画素における経時的な輝度のばらつきを抑制することができ、さらにデュ
ーティー比が高い高品質な表示装置を得ることができる。また、本発明では、対向電極の
電位を一定とし動作させるため消費電力を低くすることが可能である。
図２５に示すように、信号線駆動回路２５０１、画素部２５０２、第１の走査線駆動回
路２５０３及び第２の走査線駆動回路２５０６を一体形成することで、表示装置の低コス
ト化を図ることができる。さらに、信号線駆動回路２５０１、画素部２５０２、第１の走
査線駆動回路２５０３及び第２の走査線駆動回路２５０６に用いられるトランジスタを同
一導電型とした場合には、作製工程の簡略化が図れるためさらなる低コスト化を図ること
ができる。
以上のようにして、本発明の表示装置を得ることができる。なお、上述した構成は一例
であって本発明の表示装置の構成はこれに限定されない。
なお、表示装置の構成としては、図２６（ａ）に示すように信号線駆動回路２６０１を
ＩＣチップ上に形成して、ＣＯＧ等で表示装置に実装した構成としても良い。なお、図２
６（ａ）における基板２６００、画素部２６０２、第１の走査線駆動回路２６０３、第２
の走査線駆動回路２６０４、ＦＰＣ２６０５、ＩＣチップ２６０６、ＩＣチップ２６０７
、封止基板２６０８、シール材２６０９はそれぞれ図２５（ａ）における基板２５１０、
画素部２５０２、第１の走査線駆動回路２５０３、第２の走査線駆動回路２５０６、ＦＰ
Ｃ２５０９、ＩＣチップ２５１８、ＩＣチップ２５１９、封止基板２５０４、シール材２
５０５に相当する。
つまり、駆動回路の高速動作が要求される信号線駆動回路のみを、ＣＭＯＳ等を用いて
ＩＣチップに形成し、低消費電力化を図る。また、ＩＣチップはシリコンウエハ等の半導
体チップとすることで、より高速動作且つ低消費電力化を図ることが可能である。
なお、第１の走査線駆動回路２６０３や第２の走査線駆動回路２６０４を画素部２６０
２と一体形成することで、低コスト化が図れる。さらに、この第１の走査線駆動回路２６
０３、第２の走査線駆動回路２６０４及び画素部２６０２は同一導電型のトランジスタで
構成することでさらなる低コスト化が図ることができる。このとき、第１の走査線駆動回
路２６０３及び第２の走査線駆動回路２６０４にブートトラップ回路を用いることにより
出力電位が低くなってしまうことを防止することができる。また、第１の走査線駆動回路
２６０３及び第２の走査線駆動回路２６０４を構成するトランジスタの半導体層にアモル
ファスシリコンを用いた場合、劣化によりしきい値電圧が変動するため、これを補正する
機能を有することが好ましい。
なお、画素部２６０２においても実施の形態１乃至８に記載した画素を用い動作させる
ことで、画素間もしくは画素における経時的な輝度のばらつきを抑制することができ、さ
らにデューティー比が高い高品質な表示装置を得ることができる。また、本発明では、対
向電極の電位を一定とし動作させるため消費電力を低くすることが可能である。また、Ｆ
ＰＣ２６０５と基板２６００との接続部において機能回路（メモリやバッファ）が形成さ
れたＩＣチップを実装することで基板面積を有効利用することができる。
また、図２５（ａ）の信号線駆動回路２５０１、第１の走査線駆動回路２５０３及び第
２の走査線駆動回路２５０６に相当する信号線駆動回路２６１１、第１の走査線駆動回路
２６１３及び第２の走査線駆動回路２６１４を、図２６（ｂ）に示すようにそれぞれＩＣ
チップ上に形成し、ＣＯＧ等で表示パネルに実装した構成としても良い。なお、図２６（
ｂ）における基板２６１０、画素部２６１２、ＦＰＣ２６１５、ＩＣチップ２６１６、Ｉ
Ｃチップ２６１７、封止基板２６１８、シール材２６１９はそれぞれ図２５（ａ）におけ
る基板２５１０、画素部２５０２、ＦＰＣ２５０９、ＩＣチップ２５１８、ＩＣチップ２
５１９、封止基板２５０４、シール材２５０５に相当する。
また、画素部２６１２のトランジスタの半導体層に非晶質半導体、例えばアモルファス
シリコン（ａ－Ｓｉ：Ｈ）を用いることにより低コスト化を図ることができる。さらに、
大型の表示パネルを作製することも可能となる。
また、画素の行方向及び列方向にそれぞれ信号線駆動回路、第１の走査線駆動回路及び
第２の走査線駆動回路を設けなくても良い。例えば、図２７（ａ）に示すようにＩＣチッ
プ上に形成された周辺駆動回路２７０１が図２６（ｂ）に示す第１の走査線駆動回路２６
１３、第２の走査線駆動回路２６１４及び信号線駆動回路２６１１の機能を有するように
しても良い。なお、図２７（ａ）における基板２７００、画素部２７０２、ＦＰＣ２７０
４、ＩＣチップ２７０５、ＩＣチップ２７０６、封止基板２７０７、シール材２７０８は
それぞれ図２５（ａ）の基板２５１０、画素部２５０２、ＦＰＣ２５０９、ＩＣチップ２
５１８、ＩＣチップ２５１９、封止基板２５０４、シール材２５０５に相当する。
図２７（ｂ）に、図２７（ａ）の表示装置の配線の接続を説明する模式図を示す。なお
、図２７（ｂ）には、基板２７１０、周辺駆動回路２７１１、画素部２７１２、ＦＰＣ２
７１３、ＦＰＣ２７１４が図示されている。
ＦＰＣ２７１３及びＦＰＣ２７１４は周辺駆動回路２７１１に外部からの信号及び電源
電位を入力する。そして、周辺駆動回路２７１１からの出力は、画素部２７１２の有する
画素に接続された行方向及び列方向の配線に入力される。
また、発光素子に白色の発光素子を用いる場合、封止基板にカラーフィルターを設ける
ことでフルカラー表示を実現することができる。このような表示装置にも本発明を適用す
ることが可能である。図２８に、画素部の部分断面図の一例を示す。
図２８に示すように、基板２８００上に下地膜２８０２が形成され、その上に発光素子
に供給する電流値を制御するトランジスタ２８０１が形成され、トランジスタ２８０１の
第１の電極に接して画素電極２８０３が形成され、その上に発光物質を含む層２８０４と
対向電極２８０５が形成されている。
なお、画素電極２８０３と対向電極２８０５とで発光物質を含む層２８０４が挟まれて
いるところが発光素子となる。なお、図２８においては白色光を発光するものとする。そ
して、発光素子の上部には赤色のカラーフィルター２８０６Ｒ、緑色のカラーフィルター
２８０６Ｇ、青色のカラーフィルター２８０６Ｂが設けられており、フルカラー表示を行
うことができる。また、これらのカラーフィルターを隔離するためにブラックマトリクス
（ＢＭともいう）２８０７が設けられている。
本実施形態の表示装置は実施の形態１乃至８だけではなく、実施の形態９または１０に
記載した構成とも適宜組み合わせることが可能である。また、表示装置の構成は上記に限
らず、本発明を他の構成の表示装置においても適用することができる。
（実施の形態１２）
本発明の表示装置は様々な電子機器に適用することができる。具体的には、電子機器の
表示部に適用することができる。なお、電子機器として、ビデオカメラやデジタルカメラ
等のカメラ、ゴーグル型ディスプレイ、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオ
ーディオ、オーディオコンポ等）、コンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイル
コンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機又は電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生
装置（具体的にはＤｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ（ＤＶＤ）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備えた装置）などが挙げられる。
図３３（Ａ）はディスプレイであり、筐体３３０１、支持台３３０２、表示部３３０３
、スピーカー部３３０４、ビデオ入力端子３３０５等を含む。
なお、表示部３３０３には実施の形態１乃至８に記載した画素が用いられている。本発
明により、画素間もしくは画素における経時的な輝度のばらつきを抑制することができ、
さらにデューティー比が高い高品質な表示部を有するディスプレイを得ることができる。
また、本発明では、対向電極の電位を一定とし動作させるため消費電力を低くすることが
可能である。なお、ディスプレイは、パーソナルコンピュータ用、テレビジョン放送受信
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。
なお、近年、ディスプレイの大型化のニーズが強くなっているなか、ディスプレイの大
型化に伴い価格の上昇が問題となっている。そのため、いかに製造コストの削減を図り、
高品質な製品を少しでも低価格に抑えるかが課題となる。
本発明の画素は、同一導電型のトランジスタで作製することができるため、工程数を減
らし製造コストを削減することができる。また、画素を構成するトランジスタの半導体層
に非晶質半導体、例えばアモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ：Ｈ）を用いることで、工程を
簡略化し、さらなるコストダウンが図れる。この場合には、画素部周辺の駆動回路をＩＣ
チップ上に形成し、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）等で表示パネルに実装すると
良い。なお、動作速度の高い信号線駆動回路はＩＣチップ上に形成し、比較的動作速度の
低い走査線駆動回路は画素部と共に同一導電型のトランジスタで構成される回路で一体形
成しても良い。
図３３（Ｂ）はカメラであり、本体３３１１、表示部３３１２、受像部３３１３、操作
キー３３１４、外部接続ポート３３１５、シャッターボタン３３１６等を含む。
なお、表示部３３１２には実施の形態１乃至８に記載した画素が用いられている。本発
明により、画素間もしくは画素における経時的な輝度のばらつきを抑制することができ、
さらにデューティー比が高い高品質な表示部を有するカメラを得ることができる。なお、
本発明では、対向電極の電位を一定とし動作させるため消費電力を低くすることが可能で
ある。
また、近年、デジタルカメラなどの高性能化に伴い、生産競争は激化している。そして
、高性能なものをいかに低価格に抑えるかが重要となる。
本発明の画素は、同一導電型のトランジスタで作製することができるため、工程数を減
らし製造コストを削減することができる。また、画素を構成するトランジスタの半導体層
に非晶質半導体、例えばアモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ：Ｈ）を用いることで、工程を
簡略化し、さらなるコストダウンが図れる。この場合には、画素部周辺の駆動回路をＩＣ
チップ上に形成し、ＣＯＧ等で表示パネルに実装すると良い。なお、動作速度の高い信号
線駆動回路はＩＣチップ上に形成し、比較的動作速度の低い走査線駆動回路は画素部と共
に同一導電型のトランジスタで構成される回路で一体形成しても良い。
図３３（Ｃ）はコンピュータであり、本体３３２１、筐体３３２２、表示部３３２３、
キーボード３３２４、外部接続ポート３３２５、ポインティングデバイス３３２６等を含
む。なお、表示部３３２３には実施の形態１乃至８に記載した画素が用いられている。本
発明により、画素間もしくは画素における経時的な輝度のばらつきを抑制することができ
、さらにデューティー比が高い高品質な表示部を有するコンピュータを得ることができる
。なお、本発明では、対向電極の電位を一定とし動作させるため消費電力を低くすること
が可能である。また、画素部を構成するトランジスタに同一導電型のトランジスタやトラ
ンジスタの半導体層に非晶質半導体膜を用いることで低コスト化を図ることができる。
図３３（Ｄ）はモバイルコンピュータであり、本体３３３１、表示部３３３２、スイッ
チ３３３３、操作キー３３３４、赤外線ポート３３３５等を含む。なお、表示部３３３２
には実施の形態１乃至８に記載した画素が用いられている。本発明により、画素間もしく
は画素における経時的な輝度のばらつきを抑制することができ、さらにデューティー比が
高い高品質な表示部を有するモバイルコンピュータを得ることができる。なお、本発明で
は、対向電極の電位を一定とし動作させるため消費電力を低くすることが可能である。ま
た、画素部を構成するトランジスタに同一導電型のトランジスタやトランジスタの半導体
層非晶質半導体膜を用いることで低コスト化を図ることができる。
図３３（Ｅ）は記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置（具体的にはＤＶＤ再生装置）
であり、本体３３４１、筐体３３４２、表示部Ａ３３４３、表示部Ｂ３３４４、記録媒体
（ＤＶＤ等）読み込み部３３４５、操作キー３３４６、スピーカー部３３４７等を含む。
表示部Ａ３３４３は主として画像情報を表示し、表示部Ｂ３３４４は主として文字情報を
表示することができる。なお、表示部Ａ３３４３や表示部Ｂ３３４４には実施の形態１乃
至８に記載した画素が用いられている。本発明により、画素間もしくは画素における経時
的な輝度のばらつきを抑制することができ、さらにデューティー比が高い高品質な表示部
を有する画像再生装置を得ることができる。なお、本発明では、対向電極の電位を一定と
し動作させるため消費電力を低くすることが可能である。また、画素部を構成するトラン
ジスタに同一導電型のトランジスタやトランジスタの半導体層に非晶質半導体膜を用いる
ことで低コスト化を図ることができる。
図３３（Ｆ）はゴーグル型ディスプレイであり、本体３３５１、表示部３３５２、アー
ム部３３５３を含む。なお、表示部３３５２には実施の形態１乃至８に記載した画素が用
いられている。本発明により、画素間もしくは画素における経時的な輝度のばらつきを抑
制することができ、さらにデューティー比が高い高品質な表示部を有するゴーグル型ディ
スプレイを得ることができる。なお、本発明では、対向電極の電位を一定とし動作させる
ため消費電力を低くすることが可能である。また、画素部を構成するトランジスタに同一
導電型のトランジスタやトランジスタの半導体層に非晶質半導体膜を用いることで低コス
ト化を図ることができる。
図３３（Ｇ）はビデオカメラであり、本体３３６１、表示部３３６２、筐体３３６３、
外部接続ポート３３６４、リモコン受信部３３６５、受像部３３６６、バッテリー３３６
７、音声入力部３３６８、操作キー３３６９、接眼部３３６０等を含む。なお、表示部３
３６２には実施の形態１乃至８に記載した画素が用いられている。本発明により、画素間
もしくは画素における経時的な輝度のばらつきを抑制することができ、さらにデューティ
ー比が高い高品質な表示部を有するビデオカメラを得ることができる。なお、本発明では
対向電極の電位を一定とし動作させるため消費電力を低くすることが可能である。また、
画素部を構成するトランジスタに同一導電型のトランジスタやトランジスタの半導体層に
非晶質半導体膜を用いることで低コスト化を図ることができる。
図３３（Ｈ）は携帯電話機であり、本体３３７１、筐体３３７２、表示部３３７３、音
声入力部３３７４、音声出力部３３７５、操作キー３３７６、外部接続ポート３３７７、
アンテナ３３７８等を含む。なお、表示部３３７３には実施の形態１乃至８に記載した画
素が用いられている。本発明により、画素間もしくは画素における経時的な輝度のばらつ
きを抑制することができ、さらにデューティー比が高い高品質な表示部を有する携帯電話
機を得ることができる。また、本発明では、対向電極の電位を一定とし動作させるため消
費電力を低くすることが可能である。また、画素部を構成するトランジスタに同一導電型
のトランジスタやトランジスタの半導体層に非晶質半導体膜を用いることで低コスト化を
図ることができる。
このように本発明は、あらゆる電子機器に適用することが可能である。
（実施の形態１３）
本実施の形態において、本発明の表示装置を表示部に有する携帯電話の構成例について図
３４を用いて説明する。
表示パネル３４１０はハウジング３４００に脱着自在に組み込まれる。ハウジング３４
００は表示パネル３４１０のサイズに合わせて、形状や寸法を適宜変更することができる
。表示パネル３４１０を固定したハウジング３４００はプリント基板３４０１に嵌入され
モジュールとして組み立てられる。
表示パネル３４１０はＦＰＣ３４１１を介してプリント基板３４０１に接続される。プ
リント基板３４０１には、スピーカー３４０２、マイクロフォン３４０３、送受信回路３
４０４、ＣＰＵ及びコントローラなどを含む信号処理回路３４０５が形成されている。こ
のようなモジュールと、入力手段３４０６、バッテリ３４０７を組み合わせ、筐体３４０
９及び筐体３４１２に収納する。なお、表示パネル３４１０の画素部は筐体３４１２に形
成された開口窓から視認できように配置する。
表示パネル３４１０は、画素部と一部の周辺駆動回路（複数の駆動回路のうち動作周波
数の低い駆動回路）をトランジスタを用いて基板上に一体形成し、他の周辺駆動回路（複
数の駆動回路のうち動作周波数の高い駆動回路）をＩＣチップ上に形成し、そのＩＣチッ
プをＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）で表示パネル３４１０に実装しても良い。あ
るいは、そのＩＣチップをＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）や
プリント基板を用いてガラス基板と接続してもよい。また、全ての周辺駆動回路をＩＣチ
ップ上に形成し、そのＩＣチップをＣＯＧなどで表示パネルに実装しても良い。
なお、画素部には、実施の形態１乃至８に記載した画素を用いる。本発明により、画素
間もしくは画素における経時的な輝度のばらつきを抑制することができ、さらにデューテ
ィー比が高い高品質な表示部を有する表示パネル３４１０を得ることができる。なお、本
発明では対向電極の電位を一定とし動作させるため消費電力を低くすることが可能である
。また、画素部を構成するトランジスタに同一導電型のトランジスタやトランジスタの半
導体層に非晶質半導体膜を用いることで低コスト化を図ることができる。
また、本実施形態に示した構成は携帯電話の一例であって、このような構成の携帯電話
に限られず様々な構成の携帯電話に適用することができる。
（実施の形態１４）
本実施形態では、表示パネルと、回路基板を組み合わせたＥＬモジュールについて図３
５及び図３６を用いて説明する。
図３５に示すように、表示パネル３５０１は画素部３５０３、走査線駆動回路３５０４
及び信号線駆動回路３５０５を有している。回路基板３５０２には、例えば、コントロー
ル回路３５０６や信号分割回路３５０７などが形成されている。なお、表示パネル３５０
１と回路基板３５０２は接続配線３５０８によって接続されている。接続配線３５０８に
はＦＰＣ等を用いることができる。
表示パネル３５０１は、画素部と一部の周辺駆動回路（複数の駆動回路のうち動作周波
数の低い駆動回路）をトランジスタを用いて基板上に一体形成し、他の周辺駆動回路（複
数の駆動回路のうち動作周波数の高い駆動回路）をＩＣチップ上に形成し、そのＩＣチッ
プをＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）で表示パネル３５０１に実装しても良い。あ
るいは、そのＩＣチップをＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）や
プリント基板を用いてガラス基板と接続してもよい。また、全ての周辺駆動回路をＩＣチ
ップ上に形成し、そのＩＣチップをＣＯＧなどで表示パネルに実装しても良い。
なお、画素部には、実施の形態１乃至８に記載した画素を用いる。本発明により、画素
間もしくは画素における経時的な輝度のばらつきを抑制することができ、さらにデューテ
ィー比が高い高品質な表示パネル３５０１を得ることができる。なお、本発明では対向電
極の電位を一定とし動作させるため消費電力を低くすることが可能である。また、画素部
を構成するトランジスタに同一導電型のトランジスタやトランジスタの半導体層に非晶質
半導体膜を用いることで低コスト化を図ることができる。
このようなＥＬモジュールによりＥＬテレビ受像機を完成させることができる。図３６
は、ＥＬテレビ受像機の主要な構成を示すブロック図である。チューナ３６０１は映像信
号と音声信号を受信する。映像信号は、映像信号増幅回路３６０２と、そこから出力され
る信号を赤、緑、青の各色に対応した色信号に変換する映像信号処理回路３６０３と、そ
の映像信号を駆動回路の入力仕様に変換するためのコントロール回路３５０６により処理
される。コントロール回路３５０６は、走査線側と信号線側にそれぞれ信号を出力する。
デジタル駆動する場合には、信号線側に信号分割回路３５０７を設け、入力デジタル信号
をｍ個に分割して供給する構成としても良い。
チューナ３６０１で受信した信号のうち、音声信号は音声信号増幅回路３６０４に送ら
れ、その出力は音声信号処理回路３６０５を経てスピーカー３６０６に供給される。制御
回路３６０７は受信局（受信周波数）や音量の制御情報を入力部３６０８から受け、チュ
ーナ３６０１や音声信号処理回路３６０５に信号を送出する。
例えば、実施の形態１２に記載した図３３（Ａ）の筐体３３０１に、図３５のＥＬモジ
ュールを組みこんで、テレビ受像機を完成させることができる。
もちろん、本発明はテレビ受像機に限定されず、パーソナルコンピュータのモニタをは
じめ、鉄道の駅や空港などにおける情報表示盤や、街頭における広告表示盤など特に大面
積の表示媒体として様々な用途に適用することができる。
（実施の形態１５）
本実施形態では、本発明に係る表示装置の応用例について説明する。
図５６に、本発明に係る表示装置を建造物と一体にして設けた例について示す。図５６
は、筐体５６００、表示パネル５６０１、スピーカー部５６０２等を含む建造物を示して
いる。なお、５６０３は、表示パネル５６０１を操作するためのリモコン装置である。
表示パネル５６０１には実施の形態１乃至８に記載した画素が用いられている。本発明
により、画素間もしくは画素における経時的な輝度のばらつきを抑制することができ、さ
らにデューティー比が高い高品質な表示パネルを得ることができる。なお、本発明では、
対向電極の電位を一定とし動作させるため消費電力を低くすることが可能である。また、
画素部を構成するトランジスタに同一導電型のトランジスタやトランジスタの半導体層に
非晶質半導体膜を用いることで低コスト化を図ることができる。
図５６に示す表示装置は、構造物と一体にして設けられているため、スペースを広く必
要とすることなく設置することができる。
図５７に、本発明に係る表示装置を建造物と一体にして設けた他の例について示す。表
示パネル５７０１は、ユニットバス５７０２と一体にして取り付けられており、入浴者は
入浴しながら表示パネル５７０１の視聴が可能となる。表示パネル５７０１には入浴者が
操作することで情報を表示することができる。そのため、広告や娯楽手段として利用でき
る機能を有する。
表示パネル５７０１には実施の形態１乃至８に記載した画素が用いられている。本発明
により、画素間もしくは画素における経時的な輝度のばらつきを抑制することができ、さ
らにデューティー比が高い高品質な表示パネルを得ることができる。なお、本発明では、
対向電極の電位を一定とし動作させるため消費電力を低くすることが可能である。また、
画素部を構成するトランジスタに同一導電型のトランジスタやトランジスタの半導体層に
非晶質半導体膜を用いることで低コスト化を図ることができる。
なお、本発明に係る表示装置は、図５７で示したユニットバス５７０２の側壁だけでは
なく、様々な場所と一体に設けることができる。たとえば、鏡面の一部や浴槽自体と一体
に設けられていても良い。また、表示装置の形状は、鏡面や浴槽の形状に合わせたものと
なっていてもよい。
図５８に、本発明に係る表示装置を、建造物と一体にして設けた他の例について示す。
図５８において、表示パネル５８０２は柱状体５８０１の曲面に合わせて湾曲されている
。ここでは、柱状体５８０１を電柱として説明する。
図５８に示す表示パネル５８０２は、人間の視点より高い位置に設けられている。電柱
のように屋外で繰り返し林立している建造物に表示パネル５８０２を設置することで、不
特定多数の視認者に対し表示パネル５８０２を介して情報を提供することができる。その
ため、表示パネルを広告として利用することが適している。また、表示パネル５８０２は
、外部からの制御により同じ画像を表示させること、また瞬時に画像を切替えることが容
易であるため、極めて効率的な情報表示及び広告効果が期待できる。また、表示パネル５
８０２に自発光型の表示素子を設けることで、夜間であっても視認性の高い表示媒体とし
て有用であるといえる。また、表示パネル５８０２を電柱に設置することで表示パネル５
８０２の電力供給手段の確保が容易である。また、災害発生時などの非常事態の際には、
被災者に素早く正確な情報を伝達する手段ともなり得る。
表示パネル５８０２には実施の形態１乃至８に記載した画素が用いられている。本発明
により、画素間もしくは画素における経時的な輝度のばらつきを抑制することができ、さ
らにデューティー比が高い高品質な表示パネルを得ることができる。なお、本発明では、
対向電極の電位を一定とし動作させるため消費電力を低くすることが可能である。また、
画素部を構成するトランジスタに同一導電型のトランジスタやトランジスタの半導体層に
非晶質半導体膜を用いることで低コスト化を図ることができる。また、フィルム状の基板
に設けられた有機トランジスタを用いても良い。
なお、本実施形態では本発明の表示装置と一体にした建造物として壁、ユニットバス、
柱状体を例示したが、他の様々な建造物にも設けることが可能である。
次に、本発明に係る表示装置を、移動物と一体にして設けた例について示す。
図５９は、本発明に係る表示装置を自動車と一体にして設けた例について示した図であ
る。表示パネル５９０２は、自動車の車体５９０１と一体にして設けられており、車体の
動作や車体内外から入力される情報をオンデマンドに表示することができる。また、表示
パネル５９０２はナビゲーション機能を有していてもよい。
表示パネル５９０２には実施の形態１乃至８に記載した画素が用いられている。本発明
により、画素間もしくは画素における経時的な輝度のばらつきを抑制することができ、さ
らにデューティー比が高い高品質な表示パネルを得ることができる。なお、本発明では、
対向電極の電位を一定とし動作させるため消費電力を低くすることが可能である。また、
画素部を構成するトランジスタに同一導電型のトランジスタやトランジスタの半導体層に
非晶質半導体膜を用いることで低コスト化を図ることができる。
なお、本発明に係る表示装置は、図５９で示した車体５９０１だけではなく、様々な場
所に設けることができる。たとえば、ガラス窓、ドア、ハンドル、シフトレバー、座席シ
ート、ルームミラー等と一体にして設けてもよい。このとき、表示パネル５９０２の形状
は、設置するものの形状に合わせたものとなっていてよい。
図６０は、本発明に係る表示装置を列車車両と一体にして設けた例について示した図で
ある。
図６０（ａ）は、列車車両のドア６００１のガラスに表示パネル６００２を設けた例に
ついて示した図である。従来の紙による広告に比べて、広告切替えの際に必要となる人件
費がかからないという利点がある。また、表示パネル６００２は、外部からの信号により
表示部で表示される画像の切り替えを瞬時に行なうことが可能であるため、たとえば電車
の乗降客の客層が入れ替わる時間帯ごとに表示パネルの画像を切り替えることができる。
このように画像の切り替えを瞬時に行うことで、より効果的な広告効果が期待できる。
図６０（ｂ）は、列車車両のドア６００１のガラスの他に、ガラス窓６００３及び天井
６００４に表示パネル６００２を設けた例について示した図である。このように、本発明
に係る表示装置は、従来では設置が困難であった場所に容易に設けることが可能であるた
め、効果的な広告効果を得ることができる。また、本発明に係る表示装置は、外部からの
信号により表示部で表示される画像の切り替えを瞬時に行なうことが可能であるため、広
告切替え時に生じていたコストや時間を削減でき、より柔軟な広告の運用および情報伝達
が可能となる。
なお、図６０に示す表示パネル６００２には実施の形態１乃至８に記載した画素が用い
られている。本発明により、画素間もしくは画素における経時的な輝度のばらつきを抑制
することができ、さらにデューティー比が高い高品質な表示パネルを得ることができる。
なお、本発明では、対向電極の電位を一定とし動作させるため消費電力を低くすることが
可能である。また、画素部を構成するトランジスタに同一導電型のトランジスタやトラン
ジスタの半導体層に非晶質半導体膜を用いることで低コスト化を図ることができる。
また、本発明に係る表示装置は、上記に限らず、様々な場所に設けることができる。た
とえば、つり革、座席シート、てすり、床等と本発明に係る表示装置を一体にして設けて
もよい。このとき、表示パネル６００２の形状は、設置するものの形状に合わせたものと
なっていてもよい。
図６１は、本発明に係る表示装置を、旅客用飛行機と一体にして設けた例について示し
た図である。
図６１（ａ）は、旅客用飛行機の座席上部の天井６１０１に表示パネル６１０２を設け
たときの使用時の形状について示した図である。表示パネル６１０２は、ヒンジ部６１０
３を介して天井６１０１と一体にして設けられており、ヒンジ部６１０３の伸縮により乗
客は所望の位置での表示パネル６１０２の視聴が可能となる。表示パネル６１０２は乗客
が操作することで情報を表示することができる。そのため、広告や娯楽手段として利用で
きる機能を有する。また、図６１（ｂ）に示すように、ヒンジ部を折り曲げて天井６１０
１に格納することにより、離着陸時の安全に配慮することができる。なお、緊急時に表示
パネル６１０２の表示素子を点灯させることで、情報伝達手段および誘導灯としても利用
可能である。
なお、図６１に示す表示パネル６１０２には実施の形態１乃至８に記載した画素が用い
られている。本発明により、画素間もしくは画素における経時的な輝度のばらつきを抑制
することができ、さらにデューティー比が高い高品質な表示パネルを得ることができる。
なお、本発明では、対向電極の電位を一定とし動作させるため消費電力を低くすることが
可能である。また、画素部を構成するトランジスタに同一導電型のトランジスタやトラン
ジスタの半導体層に非晶質半導体膜を用いることで低コスト化を図ることができる。
なお、本発明に係る表示装置は、図６１で示した天井６１０１だけではなく、様々な場
所と一体に設けることができる。たとえば、座席シート、座席テーブル、肘掛、窓等と一
体にして設けてもよい。また、多数の人が同時に視聴できる大型の表示パネルを、機体の
壁に設置してもよい。このとき、表示パネル６１０２の形状は、設置するものの形状に合
わせたものとなっていてよい。
なお、本実施形態において、移動体として電車車両本体、自動車車体、飛行機車体につ
いて例示したがこれらに限定されず、自動二輪車、自動四輪車（自動車、バス等を含む）
、電車（モノレール、鉄道等を含む）、船舶等の様々なものを適用することができる。本
発明に係る表示装置は、外部からの信号により、移動体内における表示パネルの表示を瞬
時に切り替えることが可能であるため、移動体に本発明に係る表示装置を設置することに
より移動体を不特定多数の顧客を対象とした広告表示板、災害発生時の情報表示板等の用
途に用いることが可能となる。
本実施形態の表示装置は実施の形態１乃至８だけではなく、実施の形態９または１０に
記載した構成とも適宜組み合わせることが可能である。なお、表示装置の構成は上述した
ものに限られない。
１１０ トランジスタ
１１１ 第１のスイッチ
１１２ 第２のスイッチ
１１３ 第３のスイッチ
１１４ 第４のスイッチ
１１５ 第１の容量素子
１１６ 第２の容量素子
１１７ 発光素子
１１８ 信号線
１１９ 第１の走査線
１２０ 第２の走査線
１２１ 第３の走査線
１２２ 電源線
１２３ 電位供給線
１２４ 対向電極
６１１ 第１のスイッチングトランジスタ
６１２ 第２のスイッチングトランジスタ
６１３ 第３のスイッチングトランジスタ
６１４ 第４のスイッチングトランジスタ
２９１０ トランジスタ
３０１０ トランジスタ
３１０１ 第１のトランジスタ
３１０２ 第２のトランジスタ
３１０３ 第５のスイッチ
３１０４ 第６のスイッチ
３１１１ 第１のスイッチ
３１１２ 第２のスイッチ
３１１３ 第３のスイッチ
３１１４ 第４のスイッチ
３１１５ 第１の容量素子
３１１６ 第２の容量素子
３１１７ 発光素子
３１１８ 信号線
３１１９ 第１の走査線
３１２０ 第２の走査線
３１２１ 第３の走査線
３１２２ 電源線
３１２３ 電位供給線
３１２４ 対向電極
３８０１ 第５のスイッチ
３８０２ 第４の走査線
４００１ 第５のスイッチ
４００２ 第４の走査線
４２０１ 整流素子
４２０２ 第４の走査線
４６１０ トランジスタ
４６１１ 第１のスイッチ
４６１２ 第２のスイッチ
４６１３ 第３のスイッチ
４６１４ 第４のスイッチ
４６１５ 第１の容量素子
４６１６ 第２の容量素子
４６１７ 発光素子
４６１８ 信号線
４６１９ 第１の走査線
４６２０ 第２の走査線
４６２１ 第３の走査線
４６２２ 電源線
４６２３ 電位供給線
４６２４ 対向電極
５００１ 整流素子
５００２ 第４の走査線

Claims (2)

  1. 第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、第３のトランジスタと、容量素子と、発光素子と、第１の方向に延伸する電源線と、を有し、
    前記第１のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記発光素子と電気的に接続され、
    前記第１のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第２のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
    前記第２のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記電源線と電気的に接続され、
    前記第３のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第１のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
    前記第３のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第１のトランジスタのソース又はドレインの他方と電気的に接続され、
    前記容量素子の第１の端子は、記第１のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
    前記容量素子の第２の端子は、前記発光素子と電気的に接続され、
    平面視において、前記第２のトランジスタのチャネル長は、前記第１の方向に沿う方向であり、
    平面視において、前記第３のトランジスタのチャネル長は、前記第１の方向と異なる方向に沿う方向であり、
    半導体層は、前記第１のトランジスタのチャネル形成領域として機能する第１の領域と、前記第２のトランジスタのチャネル形成領域として機能する第２の領域と、前記第１の領域と前記第２の領域と接続する第３の領域と、を有し、
    前記電源線は、前記第３の領域と重なる第４の領域と、前記第４の領域よりも幅が広い第５の領域を有し、
    前記電源線は、開口部を介して前記半導体層と接続し、
    前記第５の領域は、前記開口部と重なっている表示装置。
  2. 請求項１において、
    前記第１乃至第３のトランジスタの各々は、ｎチャネル型トランジスタである表示装置。
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