JP2022100763A - 表示装置の補正方法 - Google Patents

表示装置の補正方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2022100763A
JP2022100763A JP2020214954A JP2020214954A JP2022100763A JP 2022100763 A JP2022100763 A JP 2022100763A JP 2020214954 A JP2020214954 A JP 2020214954A JP 2020214954 A JP2020214954 A JP 2020214954A JP 2022100763 A JP2022100763 A JP 2022100763A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pixel
layer
transistor
light emitting
display device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2020214954A
Other languages
English (en)
Inventor
舜平 山崎
Shunpei Yamazaki
肇 木村
Hajime Kimura
隆之 池田
Takayuki Ikeda
達也 大貫
tatsuya Onuki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd filed Critical Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority to JP2020214954A priority Critical patent/JP2022100763A/ja
Publication of JP2022100763A publication Critical patent/JP2022100763A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
  • Control Of El Displays (AREA)

Abstract

【課題】精細度の高い表示装置を提供する。欠陥画素があったとしても、正常な表示を行うことのできる補正方法を提供する。【解決手段】、二次元マトリクス状に配置された複数の画素を有する表示装置において、画素に流れる電流を読み出すステップと、電流から、画素パラメータを取得するステップと、画素パラメータに基づいて、異常画素のアドレスを特定するステップと、異常画素の周囲の画素の輝度を高めるように、補正パラメータを設定するステップと、により、補正することができる。【選択図】図1

Description

本発明の一態様は、表示装置に関する。本発明の一態様は、表示装置を備える電子機器に関する。
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、電子機器、照明装置、入力装置、入出力装置、それらの駆動方法、又はそれらの製造方法、を一例として挙げることができる。半導体装置は、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指す。
近年、ディスプレイパネルの高精細化が進められている。高精細なディスプレイパネルが要求される機器として、例えば仮想現実(VR:Virtual Reality)、または拡張現実(AR:Augmented Reality)向けの機器が、近年盛んに開発されている。
また、ディスプレイパネルに適用可能な表示装置としては、代表的には液晶表示装置、有機EL(Electro Luminescence)素子や発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)等の発光素子を備える発光装置、電気泳動方式などにより表示を行う電子ペーパなどが挙げられる。
有機EL素子の基本的な構成は、一対の電極間に発光性の有機化合物を含む層を挟持したものである。この素子に電圧を印加することにより、発光性の有機化合物から発光を得ることができる。このような有機EL素子が適用された表示装置は、液晶表示装置等で必要であったバックライトが不要なため、薄型、軽量、高コントラストで且つ低消費電力な表示装置を実現できる。例えば、有機EL素子を用いた表示装置の一例が、特許文献1に記載されている。
特開2002-324673号公報
上述したVRまたはAR向けの装着型の機器では、目とディスプレイパネルとの間に焦点調整用のレンズを設ける必要がある。当該レンズにより画面の一部が拡大されるため、ディスプレイパネルの精細度が低いと、現実感や没入感が薄れてしまうといった問題がある。
また、表示される画像に欠陥や色ムラなどがある場合にも、現実感や没入感が薄れてしまうといった問題がある。
また、バッテリーにより駆動する機器の場合では、連続使用が可能な時間を長くするために、ディスプレイパネルの消費電力を低減することが求められる。また特にAR向けの機器では、外光に重ねて画像を表示するために、高い輝度が求められる。
本発明の一態様は、新規な表示装置の補正方法を提供することを課題の一とする。または、欠陥画素があったとしても、正常な表示を行うことのできる補正方法を提供することを課題の一とする。
本発明の一態様は、精細度の高い表示装置を提供することを課題の一とする。本発明の一態様は、低消費電力な表示装置を提供することを課題の一とする。本発明の一態様は、輝度の高い表示装置を提供することを課題の一とする。本発明の一態様は、開口率の高い表示装置を提供することを課題の一とする。本発明の一態様は、信頼性の高い表示装置を提供することを課題の一とする。
本発明の一態様は、新規な表示装置、表示モジュール、または電子機器を提供することを課題の一とする。または、上述した表示装置を歩留まりよく製造する方法を提供することを課題の一とする。本発明の一態様は、先行技術の問題点の少なくとも一を少なくとも軽減することを課題の一とする。
なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課題は、明細書、図面、請求項などの記載から抽出することが可能である。
本発明の一態様は、二次元マトリクス状に配置された複数の画素を有する表示装置の補正方法であって、画素に流れる電流を読み出すステップと、電流から、画素パラメータを取得するステップと、画素パラメータに基づいて、異常画素のアドレスを特定するステップと、異常画素の周囲の画素の輝度を高めるように、補正パラメータを設定するステップと、を有する。
また、本発明の他の一態様は、二次元マトリクス状に配置された複数の画素を有する表示装置の補正方法であって、画素に流れる電流を読み出すステップと、電流から、画素パラメータを取得するステップと、画素パラメータに基づいて、異常画素のアドレスを特定するステップと、異常画素の周囲の画素の輝度を下げるように、補正パラメータを設定するステップと、を有する。
また、上記いずれかにおいて、さらに画素パラメータのばらつきをキャンセルするように、補正パラメータを設定することが好ましい。
また、上記いずれかにおいて、画素パラメータは、駆動トランジスタのしきい値電圧、駆動トランジスタの電界効果移動度、発光素子のしきい値電圧、または発光素子に流れる電流値であることが好ましい。
また、上記いずれかにおいて、表示装置は、回路部と、回路部上の画素回路部と、画素回路部上の画素部と、を有することが好ましい。このとき、回路部は、チャネル形成領域に単結晶シリコンを有するトランジスタを有し、画素回路部は、チャネル形成領域に金属酸化物を有するトランジスタを有し、画素部は、発光ユニットを有することが好ましい。
また、上記において、回路部は、複数の領域に分割されることが好ましい。このとき、領域の一つは、ソースドライバ回路と、ゲートドライバ回路と、を有し、ソースドライバ回路は、複数のソース線が電気的に接続され、ゲートドライバ回路は、複数のゲート線が電気的に接続されることが好ましい。
本発明の一態様によれば、精細度の高い表示装置を提供できる。または、低消費電力な表示装置を提供できる。または、輝度の高い表示装置を提供できる。または、開口率の高い表示装置を提供できる。または、信頼性の高い表示装置を提供できる。
また、本発明の一態様によれば、新規な表示装置、表示モジュール、または電子機器などを提供できる。または、上述した表示装置を歩留まりよく製造する方法を提供できる。または、先行技術の問題点の少なくとも一を少なくとも軽減することができる。
なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は、明細書、図面、請求項などの記載から抽出することが可能である。
図1(A)及び図1(B)は、表示モジュールの構成例を示す図である。図1(C)及び図1(D)は、表示装置の構成例を示す図である。 図2(A)は、補正方法にかかるフローチャートである。図2(B)は、補正方法を説明する図である。 図3(A)乃至図3(C)は、表示装置の構成例を示す図である。 図4は、表示装置の構成例を示す図である。 図5(A)乃至図5(E)は、表示装置の構成例を示す図である。 図6(A)乃至図6(E)は、表示装置の構成例を示す図である。 図7(A)乃至図7(E)は、表示装置の構成例を示す図である。 図8(A)乃至図8(D)は、表示装置の構成例を示す図である。 図9は、表示装置の構成例を示す図である。 図10(A)乃至図10(F)は、表示装置の構成例を示す図である。 図11(A)乃至図11(F)は、表示装置の構成例を示す図である。 図12(A)乃至図12(D)は、表示装置の構成例を示す回路図である。 図13(A)乃至図13(D)は、表示装置の構成例を示す回路図である。 図14は、表示装置の駆動方法例を示すタイミングチャートである。 図15は、表示装置の構成例を示す図である。 図16は、表示装置の構成例を示す図である。 図17(A)乃至図17(D)は、保護回路の構成例を示す回路図である。 図18は、表示装置の構成例を示すブロック図である。 図19は、表示装置の構成例を示すブロック図である。 図20は、表示装置の構成例を示すブロック図である。 図21(A)および図21(B)は、表示装置の構成例を示す回路図である。 図22(A)乃至図22(C)は、表示装置の構成例を示す回路図および模式図である。 図23は、表示装置の構成例を示すブロック図である。 図24(A)乃至図24(C)は、発光デバイスの構成例を示す図である。 図25(A)乃至図25(C)は、表示装置の構成例を示す図である。 図26(A)及び図26(B)は、電子機器の構成例を示す図である。 図27(A)及び図27(B)は、電子機器の構成例を示す図である。
以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。ただし、実施の形態は多くの異なる態様で実施することが可能であり、趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は、以下の実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また、同様の機能を指す場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。
なお、本明細書で説明する各図において、各構成要素の大きさ、層の厚さ、または領域は、明瞭化のために誇張されている場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。
なお、本明細書等における「第1」、「第2」等の序数詞は、構成要素の混同を避けるために付すものであり、数的に限定するものではない。
なお、本明細書等において「上面形状が概略一致」とは、積層した層と層との間で少なくとも輪郭の一部が重なることをいう。例えば、上層と下層とが、同一のマスクパターン、または一部が同一のマスクパターンにより加工された場合を含む。ただし、厳密には輪郭が重なり合わず、上層が下層の内側に位置すること、または上層が下層の外側に位置することもあり、この場合も「上面形状が概略一致」という場合がある。
なお、以下では「上」、「下」などの向きを示す表現は、基本的には図面の向きと合わせて用いるものとする。しかしながら、説明を容易にするためなどの目的で、明細書中の「上」または「下」が意味する向きが、図面とは一致しない場合がある。一例としては、積層体等の積層順(または形成順)などを説明する場合に、図面において当該積層体が設けられる側の面(被形成面、支持面、接着面、平坦面など)が当該積層体よりも上側に位置していても、その向きを下、これとは反対の向きを上、などと表現する場合がある。
なお、本明細書において、EL層とは発光素子の一対の電極間に設けられ、少なくとも発光性の物質を含む層(発光層とも呼ぶ)、または発光層を含む積層体を示すものとする。
本明細書等において、表示装置の一態様である表示パネルは表示面に画像等を表示(出力)する機能を有するものである。したがって表示パネルは出力装置の一態様である。
また、本明細書等では、表示パネルの基板に、例えばFPC(Flexible Printed Circuit)もしくはTCP(Tape Carrier Package)などのコネクターが取り付けられたもの、または基板にCOG(Chip On Glass)方式等によりICが実装されたものを、表示パネルモジュール、表示モジュール、または単に表示パネルなどと呼ぶ場合がある。
(実施の形態1)
以下では、本発明の一態様の表示モジュール、及び表示装置の構成例と、画素の補正方法の例について、図面を参照して説明する。
図1(A)は、表示モジュール180の斜視概略図である。表示モジュール180は、表示装置100と、FPC190とを有する。
表示モジュール180は、基板101、基板102を有する。また基板102側に表示部181を有する。表示部181は、表示モジュール180における画像を表示する領域であり、後述する画素部184に設けられる各画素からの光を視認できる領域である。
図1(B)に、基板101側の構成を模式的に示した斜視図を示している。基板101は、回路部182と、回路部182上に画素回路部183と、画素回路部183上に画素部184と、が積層された構成を有する。また、基板101上の画素部184と重ならない部分に、FPC190と接続するための端子部185を有する。また端子部185と回路部182とは、複数の配線により構成される配線部186により電気的に接続されている。
画素部184は、マトリクス状に配列した複数の画素184aを有する。図1(B)の右側に、1つの画素184aの拡大図を示している。画素184aは、発光ユニット120R、発光ユニット120G、及び発光ユニット120Bを有する。
画素回路部183は、マトリクス状に配列した複数の画素回路183aを有する。1つの画素回路183aは、1つの画素184aが有する3つの発光ユニットの発光を制御する回路である。1つの画素回路183aは、1つの発光ユニットの発光を制御する回路が3つ設けられる構成としてもよい。例えば、画素回路183aは、1つの発光ユニットにつき、1つの選択トランジスタと、1つの電流制御用トランジスタ(駆動トランジスタ)と、容量素子と、を少なくとも有する構成とすることができる。このとき、選択トランジスタのゲートにはゲート信号が、ソースまたはドレインの一方にはソース信号が、それぞれ入力される。これにより、アクティブマトリクス型の表示装置が実現されている。
回路部182は、画素回路部183の各画素回路183aを駆動する回路を有する。例えば、ゲート線駆動回路、ソース線駆動回路等を有することが好ましい。このほか、演算回路やメモリ回路、電源回路等を有していてもよい。ゲート線駆動回路、ソース線駆動回路、及びその他の回路を、表示部181に重ねて配置することが可能となるため、これら回路と、表示部とを並べて配置する場合と比較して、表示装置100の表示部の外周に存在する非表示領域(額縁ともいう)の幅を極めて狭くすることができ、小型の表示モジュール180を実現できる。
回路部182に設けられるトランジスタは、例えばチャネル形成領域にシリコンを有するトランジスタ(Siトランジスタともいう。)とすることができ、例えばチャネル形成領域に単結晶シリコンを有するトランジスタとすることができる。これにより、トランジスタのオン電流を大きくすることができ、回路部182が有する回路を高速に駆動させることができる。またSiトランジスタは、チャネル長が3nm乃至10nmといった微細加工で形成することができるため、CPU、GPUなどのアクセラレータ、アプリケーションプロセッサなどが設けられた表示装置100をも実現できる。
画素回路部183に設けられるトランジスタは、例えばチャネル形成領域に金属酸化物を有するトランジスタ(酸化物半導体トランジスタ、またはOSトランジスタともいう)とすることができる。特に、チャネル形成領域にインジウム、元素M(元素Mは、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、又はスズの少なくとも一)、亜鉛の少なくとも一を含む酸化物を有するトランジスタを用いることが好ましい。このようなOSトランジスタは、オフ電流が非常に低いという特性を有する。よって、特に表示部が有する画素回路に設けられるトランジスタとしてOSトランジスタを用いると、画素回路に書き込まれたアナログデータを長期間保持することができるため好ましい。
FPC190は、外部から回路部182にビデオ信号や電源電位を供給するための配線として機能する。また、FPC190上にICが実装されていてもよい。
表示モジュール180は、画素部184の下側に画素回路部183や回路部182等が積層された構成とすることができるため、表示部181の開口率(有効表示面積比)を極めて高くすることができる。例えば表示部181の開口率は、40%以上100%未満、好ましくは50%以上95%以下、より好ましくは60%以上95%以下とすることができる。また、画素184aを極めて高密度に配置することが可能で、表示部181の精細度を極めて高くすることができる。例えば、表示部181には、2000ppi以上、好ましくは3000ppi以上、より好ましくは5000ppi以上、さらに好ましくは6000ppi以上であって、20000ppi以下、または30000ppi以下の精細度で、画素184aが配置されることが好ましい。
このような表示モジュール180は、極めて高精細であることから、ヘッドマウントディスプレイなどのVR向け機器、またはメガネ型のAR向け機器に好適に用いることができる。例えば、レンズを通して表示モジュール180の表示部を視認する構成の場合であっても、表示モジュール180は極めて高精細な表示部181を有するためにレンズで表示部を拡大しても画素が視認されず、没入感の高い表示を行うことができる。また、表示モジュール180はこれに限られず、比較的小型の表示部を有する電子機器に好適に用いることができる。例えばスマートウォッチなどの装着型の電子機器の表示部に好適に用いることができる。
図1(C)には、回路部182の例を示している。回路部182は、複数の領域110に分けられる。各領域110は、回路111と、回路112と、を有する。回路111は、ソースドライバとして機能する回路であり、回路112は、ゲートドライバとして機能する回路である。
図1(D)に、領域110の拡大図を示す。図1(D)には、複数のソース線116と、複数のゲート線117とを、それぞれ破線で示している。
図1(D)において、縦方向に延伸する複数のソース線116は、それぞれ回路111と電気的に接続される。また、横方向に延伸する複数のゲート線117は、それぞれ回路112と電気的に接続されている。ソース線116及びゲート線117は、それぞれ複数の画素回路183aと電気的に接続される。
このように、画素回路部183の直下に複数のソースドライバ及びゲートドライバを設けることで、ソース線及びゲート線の長さを極めて短くできる。その結果、ソース線及びゲート線の負荷が減るため、充放電にかかる時間及び電力を極めて小さくできるため、高速駆動を実現することができる。また、領域110毎に画像の書き換えを行うことができるため、画像に変化が生じた部分のみのデータを書き換え、変化のない画像は、データを保持することが可能となり、消費電力を低減することができる。
また、画素回路部183は、オフ電流の極めて低いOSトランジスタにより構成されるため、画素に書き込まれたデータを長期間にわたって保持することができる。そのため、表示のフレーム周波数を任意に設定する(可変とする)ことができる。また、表示装置100は、領域110毎に駆動することが可能なため、フレーム周波数も領域110毎に設定することもできる場合がある。
ソース線116及びゲート線117は、回路部182内、回路部182と画素回路部183との間、または画素回路部183内のいずれかに配置することができる。特に、回路部182と、画素回路部183との間に配線層を設け、当該配線層に、ソース線116及びゲート線117の少なくとも一方、好ましくは両方を設けることができる。
[補正方法]
本発明の一態様の表示装置は、積層構造を有するため、画面の下部に設けた回路を用いて、不良画素を検出することができる。この不良画素の情報を用いることで、不良画素による表示欠陥を補正し、正常な表示を行うことができる。
以下で例示する補正方法の一部は、表示装置の外部に設けられた回路により実行されてもよい。また、補正方法の一部は、表示装置100の回路部182または画素回路部183に設けられた回路により実行されてもよい。
以下では、より具体的な補正方法の例を示す。図2(A)は、以下で説明する補正方法にかかるフローチャートである。
まず、ステップS1にて補正動作を開始する。
続いて、ステップS2にて、画素の電流を読み出す。例えば、画素と電気的に接続されるモニター線に、電流を出力するように、各画素を駆動することができる。
電流の読み出し動作は、複数の領域110で、同時に行うことができる。画面が分割されていることにより、全画素の電流の読み出し動作を極めて短時間で実施することができる。
続いて、ステップS3にて、読み出した電流を電圧に変換する。このとき、後の処理でデジタル信号を扱う場合には、ステップS3にてデジタルデータに変換することができる。例えば、アナログ-デジタル変換回路(ADC)を用いることで、アナログデータをデジタルデータに変換することができる。
続いて、ステップS4にて、取得したデータに基づいて、各画素の画素パラメータを取得する。画素パラメータとしては、例えば駆動トランジスタのしきい値電圧、または電界効果移動度、発光素子の閾値電圧、所定の電圧における電流値などが挙げられる。
続いて、ステップS5にて、各画素について、画素パラメータに基づいて異常であるか否かの判定を行う。例えば、画素パラメータの値が所定のしきい値を超えた(または下回った)場合に、その画素が異常画素であると認定する。
異常画素としては、入力されたデータ電位に対して著しく輝度が低い暗点欠陥、または、著しく輝度が高い輝点欠陥などがある。
ステップS5において、異常画素のアドレスと、欠陥の種類を特定し、取得することができる。
続いて、ステップS6において、補正処理を行う。
補正処理の一例について図2(B)を用いて説明する。図2(B)には、3×3個の画素150を模式的に示している。ここで、中央の画素が、暗点欠陥である画素151であるとする。図2(B)では、画素151が消灯し、その周囲の画素150が所定の輝度で点灯している様子を模式的に示している。
暗点欠陥は、画素に入力するデータ電位を高める補正を行ったとしても、画素の輝度が正常な輝度に達する見込みのない欠陥である。そこで、図2(B)に示すように、暗点欠陥である画素151の周囲の画素150に対して、輝度を高める補正を行う。これにより、暗点欠陥が発生した場合であっても、正常な画像を表示することができる。
なお、輝点欠陥の場合には、周囲の画素の輝度を下げることで、輝点欠陥を目立たなくすることができる。
特に、高い精細度(例えば1000ppi以上)の表示装置の場合には、画素一つ一つを分離して視認することは困難であるため、このような周囲の画素で異常画素を補うような補正方法を用いることは特に有効である。
一方、暗点欠陥、輝点欠陥などの異常画素には、データ電位を入力しないように補正することが好ましい。
このように、各画素について補正パラメータを設定することができる。補正パラメータを入力される画像データに適用することで、表示装置100に最適な画像を表示するための、補正画像データを生成することができる。
また、異常画素及び異常画素の周囲の画素だけでなく、異常画素と判定されなかった画素についても、画素パラメータにばらつきが存在するため、画像を表示した際に、当該ばらつきに起因したムラが視認されてしまう場合がある。そこで、異常画素と判定されなかった画素については、画素パラメータのばらつきをキャンセル(平準化)するように、補正パラメータを設定することができる。例えば、一部または全ての画素についての画素パラメータの中央値または平均値などに基づいた基準値を設定し、所定の画素の画素パラメータについて、基準値からの差分をキャンセルするための補正値を、当該画素の補正パラメータとして設定することができる。
また、異常画素の周囲の画素については、補正データとして、異常画素を補うための補正量と、画素パラメータのばらつきをキャンセルするための補正量の両方を考慮した補正データを設定することが好ましい。
続いて、ステップS7にて、補正動作を終了する。
以降は、上記補正動作にて取得した補正パラメータと、入力される画像データに基づいて、画像の表示を行うことができる。
なお、補正動作の一として、ニューラルネットワークを用いてもよい。当該ニューラルネットワークとしては、例えば、機械学習によって取得された推論結果に基づき、補正パラメータを決定することができる。例えば、ニューラルネットワークを用いて補正パラメータを決定する場合、補正のための詳細なアルゴリズムを用いなくても、異常画素が目立たないように高精度の補正を行うことができる。
以上が、補正方法についての説明である。
本実施の形態で例示した構成例、及びそれらに対応する図面等は、少なくともその一部を他の構成例、または図面等と適宜組み合わせることができる。
(実施の形態2)
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置の構成例について説明する。
本発明の一態様は、マトリクス状に配列した複数の画素を有する表示装置である。表示装置は、ソース信号(ビデオ信号、データ信号などともいう)が供給される複数のソース線(第1の配線)と、ゲート信号(スキャン信号、走査信号などともいう)が供給される複数のゲート線(第2の配線)と、を有する。ソース線は第1の方向に延伸するように設けられ、ゲート線は第1の方向と交差する第2の方向に延伸するように設けられる。
画素は、一のソース線と一のゲート線の交差部に対応して設けられる。画素は、一以上の表示素子と、一以上のトランジスタを有する。画素は、表示素子の電極として機能する画素電極を有する。
ここで、ソース線、ゲート線、またはそれ以外の配線に供給される信号に起因する電気的ノイズが画素電極に伝搬すると、画素電極の電位が変化し、画素の階調が意図した値からずれてしまう恐れがある。その結果、表示装置が表示する画像の表示品位が損なわれてしまう。特にソース線は、ゲート線に比べて入力される信号の周波数が高く、画素電極の電位への影響が大きい。
このようなソース線と画素電極との電気的なクロストークを低減する対策としては、画素電極とソース線とを物理的に離すことが考えられる。特に、ソース線と画素電極とを、互いに重畳させないことが、当該クロストークの低減に効果的である。しかしながらこの方法では、画素電極の大きさを縮小せざるを得ず、表示装置の開口率(有効表示面積率)の低下を招いてしまう。
そこで本発明の一態様では、ソース線と画素電極とを、定電位が与えられる配線(第3の配線)を介して重畳させる。これにより、ソース線からの電気的なノイズは第3の配線により遮蔽され、画素電極に伝搬することを抑制することができる。そのため、画素電極の面積を拡大でき、表示装置の開口率を高めることができる。
第3の配線は、画素に定電位を供給する配線であることが好ましい。例えば、表示素子として有機EL素子を用いた場合には、第3の配線は、有機EL素子にアノード電位またはカソード電位を供給するための配線を兼ねることができる。また、第3の配線は、電源電位(高電源電位(VDD)、または低電源電位(VSS)など)を画素に供給するための配線を兼ねることができる。
第3の配線は、ソース線の延伸方向である第1の方向に沿って伸びるストライプ状の上面形状とすることができる。また、第3の配線は、第2の方向に沿う部分を有していてもよく、第1の方向と第2の方向のそれぞれに沿う部分を有する格子状の上面形状を有していてもよい。
このような構成とすることで、ソース線をはじめとする各配線と、画素電極との間の電気的なクロストークの影響を抑制でき、画素電極と各配線とを自由に重畳して配置することが可能となるため、極めて高精細な表示装置を実現することができる。例えば、精細度が1000ppi以上、2000ppi以上、3000ppi以上、4000ppi以上、または5000ppi以上であって、30000ppi以下、20000ppi以下、または15000ppi以下である表示装置を実現することができる。
本発明の一態様は、第1の配線と、第2の配線と、第3の配線と、画素電極と、を有する表示装置である。第1の配線は、第1の方向に延伸し、且つ、ソース信号が与えられる。第2の配線は、第1の方向と交差する第2の方向に延伸し、且つ、ゲート信号が与えられる。第3の配線は、定電位が与えられる。また、第1の配線と、画素電極とは、第3の配線を介して重ねて設けられる。
また、本発明の他の一態様は、第1の配線と、第2の配線と、第3の配線と、画素電極と、第1のトランジスタと、第2のトランジスタと、を有する表示装置である。第1の配線は、第1の方向に延伸し、且つ、ソース信号が与えられる。第2の配線は、第1の方向と交差する第2の方向に延伸し、且つ、ゲート信号が与えられる。第3の配線は、第1の電位が与えられる。第1の配線と、画素電極とは、第3の配線を介して重ねて設けられる。第1のトランジスタは、ソース及びドレインの一方が第1の配線と電気的に接続され、ゲートが第2の配線と電気的に接続される。第2のトランジスタは、ソース及びドレインの一方が画素電極と電気的に接続され、ソース及びドレインの他方が第3の配線と電気的に接続される。また、第1のトランジスタ及び第2のトランジスタは、それぞれ第1の方向に電流が流れる半導体層を有する。
また、本発明の他の一態様は、第1の配線と、第2の配線と、第3の配線と、画素電極と、第1のトランジスタと、第2のトランジスタと、を有する表示装置である。第1の配線は、第1の方向に延伸し、且つ、ソース信号が与えられる。第2の配線は、第1の方向と交差する第2の方向に延伸し、且つ、ゲート信号が与えられる。第3の配線は、第1の電位が与えられる。第1の配線と、画素電極とは、第3の配線を介して重ねて設けられる。第1のトランジスタは、ソース及びドレインの一方が第1の配線と電気的に接続され、ゲートが第2の配線と電気的に接続される。第2のトランジスタは、ソース及びドレインの一方が画素電極と電気的に接続され、ソース及びドレインの他方が第3の配線と電気的に接続される。第1のトランジスタ及び第2のトランジスタは、それぞれ第2の方向に電流が流れる半導体層を有する。
また、上記において、複数のダミー層を有することが好ましい。このとき、ダミー層は、半導体層と同一の半導体材料を含み、ダミー層は、半導体層と上面形状が概略同一である部分を有することが好ましい。さらに、複数のダミー層及び半導体層は、第2の方向または第1の方向に等間隔に配置されることが好ましい。
また、上記いずれかにおいて、第4の配線と、第3のトランジスタと、第4のトランジスタと、を有することが好ましい。第3のトランジスタは、ソース及びドレインの一方が第4の配線と電気的に接続され、ソース及びドレインの他方が第2のトランジスタのゲートと電気的に接続される。第4のトランジスタは、ソース及びドレインの一方が第4の配線と電気的に接続され、ソース及びドレインの他方が画素電極と電気的に接続される。また、第4の配線は、第1の電位よりも低い第2の電位が与えられる。
また、上記いずれかにおいて、第5のトランジスタを有することが好ましい。第5のトランジスタは、シリコンにチャネルが形成されるトランジスタである。また、上記半導体層は、インジウム及び亜鉛の一方または双方を含む。さらに、第1のトランジスタ及び第2のトランジスタは、第5のトランジスタの上方に設けられることが好ましい。
また、上記いずれかにおいて、第3の配線は、格子状の上面形状を有することが好ましい。このとき、第1の方向に延在する第1の部分と、第2の方向に延在する第2の部分と、を有することが好ましい。さらに、画素電極と、第1の配線とは、第1の部分を介して重ねて設けられることが好ましい。
また、上記いずれかにおいて、画素電極を複数有することが好ましい。画素電極上には発光領域を有する。複数の発光領域は、平面視において、1つの発光領域が6つの発光領域に囲まれるように配列することが好ましい。
また、上記において、発光領域は、概略六角形の上面形状を有することが好ましい。さらに発光領域は、6つの角のうち対向する2つの角における内角が120度よりも大きく、残りの4つの角における内角が120度未満である、上面形状を有することが好ましい。
または、上記において、発光領域は、概略六角形の上面形状を有することが好ましい。さらに、画素電極は、6つの角が全て120度であり、6つの辺のうち対向する2つの辺の長さが一致し、且つ、他の4つの辺の長さが一致する、上面形状を有することが好ましい。
また、上記いずれかにおいて、隣接する3つの発光領域は、二等辺三角形の頂点に位置するように配置されることが好ましい。
また、本発明の一態様は、上記いずれかの表示装置と、コネクターまたは集積回路と、を有する、表示モジュールである。
また、本発明の一態様は、上記表示モジュールと、アンテナ、バッテリー、筐体、カメラ、スピーカ、マイク、タッチセンサ、及び操作ボタンのうち、少なくとも一つと、を有する、電子機器である。
以下では、より具体的な例について、図面を参照して説明する。
[構成例1]
図3(A)に、表示装置10の一つの副画素の積層構造を示す斜視概略図を示す。副画素は、画素回路11、発光素子12、配線21、配線22、及び配線23を有する。発光素子12は、画素電極24を有する。
配線21は、ソース線として機能する配線であり、Y方向に延伸している。配線22は、ゲート線として機能する配線であり、X方向に延伸している。配線23は、定電位が供給される配線であり、Y方向に延伸する部分を有する。
発光素子12は、画素電極24の内側に設けられる。発光素子12としては、例えば一対の電極間に発光性の物質を含む層(EL層ともいう)が挟持され、一対の電極間に流れる電流により発光する、電界発光素子を好適に用いることができる。特に、特にEL層に発光性の有機化合物を用いた有機EL素子を適用することが好ましい。
画素回路11は、発光素子12に流れる電流を制御するための回路である。画素回路11は、1つ以上のトランジスタを有することが好ましい。
画素電極24と配線21とは、平面視において、互いに重畳する領域を有する。さらに、画素電極24と配線21とは、配線23を介して重畳している。このように、定電位が供給される配線23が、画素電極24と配線21との間に配置されることで、画素電極24を配線21と重畳させて配置したとしても、配線21による電気的なノイズが、画素電極24に伝搬することを防ぐことができる。これにより、画素電極24の面積を拡大できることに伴い、発光素子12の発光面積を拡大でき、表示装置10の開口率(有効発光面積比)を高めることができる。
ここで、本明細書等において、平面視とは、表示装置10の表示面側から見る場合をいうこととする。
図3(B)では、配線23を設けない場合の例を示している。このとき、配線21からの電気的ノイズが、その上方に位置する画素電極24に伝搬し、画素電極24の電位が変化することで、発光素子12の発光輝度の階調ずれが生じる恐れがある。
また、図3(C)では、画素電極24のX方向の幅を縮小し、配線21と重畳しないように配置した場合の例である。このとき、配線21からの電気的ノイズによるクロストークの発生は抑制できる一方、発光素子12の発光面積が小さくなるため、表示装置10の開口率が低減してしまう。
このように、本発明の一態様の表示装置10は、高い精細度と、高い開口率を実現することができる。また、開口率を高めることができるため、輝度を高めること、及び、消費電力を低減することができる。また、所望の輝度に必要な電流を小さくできるため、消費電力の低い表示装置を実現できる。
[構成例2]
以下では、より具体的な画素の構成例について説明する。
〔構成例2-1〕
図4に、表示装置10Aが有する画素20の上面概略図を示す。画素20は、副画素20R、副画素20G、及び副画素20Bを有する。表示装置10Aは、画素20を複数有し、画素20は、X方向及びY方向に周期的に配置される。
副画素20Rは、赤色の光を発する発光素子12Rを有する。副画素20Gは、緑色の光を発する発光素子12Gを有する。副画素20Bは、青色の光を発する発光素子12Bを有する。
発光素子12R、発光素子12G、及び発光素子12Bは、それぞれ異なる発光材料を含む構成としてもよいし、それぞれ白色発光の発光素子とカラーフィルタとを組み合わせた構成としてもよいし、青色または紫色の発光素子と色変換材料(量子ドットなど)とを組み合わせた構成としてもよい。
図5(A)乃至図5(E)には、それぞれ図4に示した画素20が有する一つの副画素20Xを抜き出した上面概略図を示している。副画素20Xは、副画素20R、副画素20G、及び副画素20Bに適用することができる。なおここでは、発光素子を省略している。
図5(B)では、図5(A)に示す画素電極24を破線で輪郭のみ明示し、配線23の上面形状の一例が示されている。
配線23は、発光素子12への電源供給線として機能し、定電位が与えられる。画素電極24がアノードとして機能する場合には、配線23に高電源電位が与えられ、カソードとして機能する場合には、低電源電位が与えられる。
図5(B)に示すように、配線23はY方向に延伸する部分だけでなく、X方向に延伸する部分も有することが好ましい。これにより、配線23を格子状の上面形状とすることができるため、ストライプ状の上面形状である場合と比較して、電圧降下の影響を抑制することができる。
図5(C)では、図5(B)での配線23を破線で輪郭のみ明示している。図5(C)には、配線22と、当該配線22と同一の導電膜を加工して形成された導電層とを、同一のハッチングパターンを付して示している。同様に、図5(C)には、配線21と、当該配線21と同一の導電膜を加工して形成された導電層とを、同一のハッチングパターンを付して示している。
図5(D)では、図5(C)での配線21及びこれと同一の導電膜を加工して形成された導電層を、破線で輪郭のみ明示している。また、図5(E)では、図5(D)での配線22及びこれと同一の導電膜を加工して形成された導電層を、破線で輪郭のみ明示している。
図5(C)及び図5(D)には、トランジスタ30a、トランジスタ30bが示されている。また図5(D)には、トランジスタ30aが有する半導体層31aと、トランジスタ30bが有する半導体層31bとが示されている。トランジスタ30aは、副画素の選択・非選択を制御する、選択トランジスタとして機能する。また、トランジスタ30bは、発光素子に流れる電流を制御する、駆動トランジスタとして機能する。
トランジスタ30aは、配線22がゲートの一部を構成し、ソース及びドレインの一方が配線21と電気的に接続され、他方がトランジスタ30bのゲートと電気的に接続されている。トランジスタ30bは、ソース及びドレインの一方が配線23と電気的に接続され、他方が画素電極24と電気的に接続されている。
ここでは、半導体層31aと半導体層31bのそれぞれの上面形状が、コンタクト部が配置される一対の太い部分と、チャネルとして形成される細い部分と、を有する例を示している。このように、2つのトランジスタの半導体層を、概略同一の上面形状となるように形成することで、それぞれの電気特性を揃えることができ、設計が容易になるため好ましい。なお、同一パターンの半導体層を組み合わせて所望の電気特性が得られるトランジスタを構成してもよい。例えば、一方のトランジスタの半導体層を複数並列に配置することで、チャネル幅を他方のトランジスタの整数倍になるように接続してもよい。また、一方のトランジスタの半導体層を直列に配置することで、チャネル長を他方のトランジスタの整数倍となるように接続してもよい。
また、表示装置10Aでは、トランジスタ30aが有する半導体層31a、及びトランジスタ30bが有する半導体層31bは、それぞれ、Y方向、すなわち配線21の延伸方向に平行な向きに電流が流れるように配置されている。言い換えると、トランジスタ30aとトランジスタ30bとは、それぞれチャネル長方向がY方向に平行であり、チャネル幅方向がX方向に平行であるように、配置されている。このように、画素を構成する複数のトランジスタについて、電流の流れる向きを揃えることで、設計を容易にできるため好ましい。
ここで、図5(D)等に示すように、複数のダミー層32が設けられていることが好ましい。ダミー層32は、半導体層31a及び半導体層31bと同一の膜を加工して形成され、これらと同一の組成を示す膜とすることができる。なお、図5(A)乃至図5(E)では、半導体層31a及び半導体層31bと、ダミー層32とを区別するために、これらに異なるハッチングパターンを付して示している。
ダミー層32の上面形状は、半導体層31a及び半導体層31bの上面形状と同一、またはこれを周期的に組み合わせた形状であることが好ましい。表示装置10Aでは、ダミー層32の一つが、2以上の太い部分と、2つの太い部分をY方向に繋ぐ細い部分と、を有する上面形状を有する。それぞれのダミー層32は、長手方向がY方向に平行になるように配置されている。また、一つのダミー層32が、Y方向に配列する複数の画素にわたって配置されている。
このように、半導体層31a及び半導体層31bが設けられない領域に、ダミー層32を配置することで、半導体層31a及び半導体層31bの加工形状のばらつきを低減でき、トランジスタ30a及びトランジスタ30bの電気特性のばらつきを低減することができる。
ダミー層32は、半導体層31a及び半導体層31bが設けられていない領域に、可能な限り敷き詰めるように配置することが好ましい。表示装置10Aでは、配線21が設けられる領域を避けてダミー層32を配置した例を示すが、配線21と重ねてダミー層32を配置してもよい。
なお、ここでは、一つの副画素に2つのトランジスタを配置する例を示したが、これに限られず、3つ以上のトランジスタを配置する構成としてもよい。このとき、副画素に設けられる全てのトランジスタについて、半導体層を同一のパターンとし、且つ、半導体層に流れる電流の向きを揃えることが好ましい。
以上が、構成例2-1についての説明である。
以下では、上記とは一部の構成が異なる構成例について、図面を参照して説明する。なお、以下では上記と重複する部分については説明を省略する場合がある。また、以下で示す図面において、同一の機能を有する構成については、同一のハッチングパターン及び符号を付し、説明を省略する場合もある。
〔構成例2-2〕
図6(A)乃至図6(E)には、表示装置10Bが有する副画素20Xの上面概略図を示している。表示装置10Bは、半導体層31a、半導体層31b、及びダミー層32の向きが異なる点で、上記表示装置10Aと主に相違している。
半導体層31a及び半導体層31bは、それぞれX方向、すなわち配線22の延伸方向に平行な向きに電流が流れるように配置されている。言い換えると、トランジスタ30aとトランジスタ30bとは、それぞれチャネル長方向がX方向に平行であり、チャネル幅方向がY方向に平行であるように、配置されている。
また、ダミー層32は、長手方向がX方向に平行になるように配置されている。ダミー層32は、X方向に配列する複数の画素にわたって配置されている。
なお、表示装置10Bでは、ダミー層32が配線21と重なる部分を有するように設けられている例を示している。
〔構成例2-3〕
図7(A)乃至図7(E)には、表示装置10Cが有する副画素20Xの上面概略図を示している。表示装置10Cは、ダミー層32を有さない点で、上記表示装置10Aと主に相違している。
なお、上記構成例2-2で例示した表示装置10Bについても、表示装置10Cと同様にダミー層32を設けない構成としてもよい。
[構成例3]
以下では、上記構成例2とは異なる表示装置の構成例について説明する。なお、上記と重複する部分については、同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。
〔画素の配置例〕
図8(A)には、表示装置10Dの一部の上面概略図を示している。図8(A)には、6つの発光素子の配列方法の例を示している。表示装置10Dは、図8(A)に示す構成を1つのユニットとして、当該ユニットがX方向及びY方向に繰り返し配列した画素部を有する。
図8(A)には、6つの画素電極24、2つの発光素子12R、2つの発光素子12G、及び2つの発光素子12Bを示している。また、2つの副画素20R、2つの副画素20G、及び2つの副画素20Bが設けられる領域を、それぞれ破線で示している。
各発光素子は、最密に配列した六角形の領域の内側に配置されている。各発光素子は、その一つの発光素子に着目したとき、6つの発光素子に囲まれるように、配置されている。また、同じ色の発光素子が隣り合わないように設けられている。例えば、発光素子12Rに着目したとき、これを囲むように3つの発光素子12Gと3つの発光素子12Bが、交互に配置されるように、それぞれの発光素子が設けられている。
また、発光素子の発光領域もまた、六角形の上面形状を有していることが好ましい。また、画素電極24も同様に、六角形の上面形状を有していることが好ましい。
図8(B)及び図8(C)に、それぞれ発光素子12の発光領域の上面形状の例を示している。
図8(B)及び図8(C)に示す発光素子12Xは、どちらもY方向に位置する一対の頂点間の長さと、Y方向に延伸する一対の辺の間の距離とが、それぞれ等しい長さLである。これにより、X方向とY方向の画素の配列周期を等しくすることができる。なお、正六角形を用いた最密配置とした場合には、X方向とY方向の配列周期を等しくすることが困難となるため、正六角形を用いないことが好ましい。
また、図8(B)に示す発光素子12Xは、Y方向に位置する一対の頂点の内角(角度θ1)が等しく、他の4つの頂点の内角(角度θ2)が等しい。ここで、角度θ1は、120°よりも大きい角度であり、角度θ2は、120°よりも小さい角度である。
また、図8(C)に示す発光素子12Xは、6つ全ての内角が120°である。また、Y方向に延伸する一対の辺の長さが、他の辺よりも短い。
なお、実際には発光素子12Xの上面形状は、頂点の角が丸い形状であることが多いため、上記角度や辺の長さについては、発光素子12Xに近似した六角形の図形に対して適用されるものとする。
また、ここでは発光素子12Xの形状について説明したが、画素電極についても同様の形状とすることが好ましい。このとき、発光領域は、画素電極と重畳し、且つ平面視において画素電極の内側に位置するように、設けることができる。
図8(D)は、隣接する3つの発光素子(発光素子12R、発光素子12G、及び発光素子12R)の位置について示す図である。図8(D)に示すように、3つの発光素子はそれぞれ、二等辺三角形の頂点に位置するように、配置することが好ましい。このとき、Y方向に位置する頂点の角度が、X方向に平行な辺の両端に位置する頂点の角度よりも大きいことが好ましい。
〔構成例3-1〕
続いて、より具体的な画素の構成例について説明する。
図9に、表示装置10Eの上面概略図を示す。図9には、2×2個の副画素を含む範囲を示している。図9には、副画素20Gと、副画素20Bと、2つの副画素20Rと、を示している。
図10(A)には、表示装置10Eが有する1つの副画素20Xを抜き出した上面概略図を示している。副画素20Xは、図9における副画素20R、副画素20G、または副画素20Bに適用することができる。なお図10(A)では、画素電極24を、輪郭のみ破線で示している。
図10(B)乃至図10(F)には、副画素20Xを構成する各層のレイアウトを示している。図10(B)に最も被形成面側に位置する層を示し、図10(F)には、最も画素電極24側に位置する2層を示している。
図10(B)には、配線22と、配線22と同一の導電膜を加工して得られる導電層を有する層を示している。これらの一部は、トランジスタ30a及びトランジスタ30bの一方のゲート電極(ボトムゲート電極、第1のゲート電極などともいう)として機能する。
図10(C)には、半導体層31aと、半導体層31bと、複数のダミー層32と、を有する層を示している。ここでは、チャネル長方向がY方向に平行である場合を示したが、上記構成例2-2と同様に、チャネル長方向がX方向になるようにレイアウトしてもよい。
図10(D)には、複数の導電層25を有する層を示している。導電層25の一部は、トランジスタ30aまたはトランジスタ30bの他方のゲート電極(トップゲート電極、第2のゲート電極などともいう)として機能する。また、ダミー層として、電気的にフローティングである導電層25を有していてもよい。ダミー層を設けることで、加工形状のばらつきを低減することができる。
図10(E)には、配線21と、これと同一の導電膜を加工して得られる複数の導電層を有する層を示している。図10(E)に示す複数の導電層の一部は、トランジスタ30aまたはトランジスタ30bのソース電極及びドレイン電極の一方として機能する。また、図10(E)に示す複数の導電層の一部は、容量素子の一方の電極として機能する。
図10(F)には、導電層27を有する層と、その上方に位置する配線23及びこれと同一の導電膜を加工して得られる導電層を有する層と、を示している。配線23の上方に、画素電極24が設けられる。導電層27の一部は、容量素子の他方の電極として機能する。また、配線23と同一の導電膜を加工して得られる導電層の一部は、画素電極24とトランジスタ30bとを電気的に接続する中継配線として機能する。
〔構成例3-2〕
上記では、2つのトランジスタを有する副画素の構成について説明したが、以下では、4つのトランジスタを有する副画素の構成例について説明する。なお以下では、構成例3-1等と重複する部分についてはこれを援用し、説明を省略する場合がある。
図11(A)乃至図11(F)には、4つのトランジスタを有する副画素20Xを備える、表示装置10Fの構成例を示している。
副画素20Xは、トランジスタ30a、トランジスタ30b、トランジスタ30c、及びトランジスタ30dを有する。
図11(B)に示すように、3つのゲート線(配線22a、配線22b、及び配線22c)と、定電位が供給される配線22dと、が設けられる。配線22aの一部は、トランジスタ30aの一方のゲート電極として機能する。配線22bの一部は、トランジスタ30cの一方のゲート電極として機能する。配線22cの一部は、トランジスタ30dの一方のゲート電極として機能する。
図11(C)に示すように、トランジスタ30cが有する半導体層31c、及びトランジスタ30dが有する半導体層31dは、半導体層31a及び半導体層31bと同様に、Y方向に電流が流れるように配置されている。また、ダミー層32は、各半導体層の隙間に設けられ、長手方向がY方向に平行になるように配置されている。なお、ここでは、チャネル長方向がY方向に平行である場合を示したが、上記構成例2-2と同様に、チャネル長方向がX方向になるようにレイアウトしてもよい。
図11(B)乃至図11(D)に示すように、トランジスタ30a、トランジスタ30b、トランジスタ30c、及びトランジスタ30dは、それぞれ一対のゲート電極を有するトランジスタである。なお、4つのトランジスタのうち1つ以上を、一方のゲートのみを有するトランジスタ(シングルゲート型のトランジスタ)とし、残りを一対のゲートを有するトランジスタ(デュアルゲート型のトランジスタ)としてもよい。
[画素回路]
以下では、本発明の一態様の表示装置に適用可能な、画素回路の構成例、及び駆動方法例について説明する。
〔画素回路の構成例〕
図12(A)に示す画素回路PIX1は、トランジスタM1、トランジスタM2、容量C1、及び発光素子ELを有する。また、画素回路PIX1には、配線SL、配線GL、配線AL、及び配線CLが電気的に接続されている。
トランジスタM1は、ゲートが配線GLと、ソース及びドレインの一方が配線SLと、他方がトランジスタM2のゲート、及び容量C1の一方の電極と、それぞれ電気的に接続されている。トランジスタM2は、ソース及びドレインの一方が配線ALと、他方が発光素子ELのアノードと、それぞれ電気的に接続されている。容量C1は、他方の電極が発光素子ELのアノードと電気的に接続されている。発光素子ELは、カソードが配線CLと電気的に接続されている。
トランジスタM1は、選択トランジスタとも呼ぶことができ、画素の選択・非選択を制御するためのスイッチとして機能する。トランジスタM2は、駆動トランジスタとも呼ぶことができ、発光素子ELに流れる電流を制御する機能を有する。容量C1は保持容量として機能し、トランジスタM2のゲート電位を保持する機能を有する。容量C1は、MIM容量などの容量素子を適用してもよいし、配線間の容量、またはトランジスタのゲート容量などを容量C1として用いてもよい。
配線SLには、ソース信号が供給される。配線GLには、ゲート信号が供給される。配線ALと配線CLには、それぞれ定電位が供給される。発光素子ELのアノード側を高電位に、カソード側をアノード側よりも低電位にすることができる。
図12(B)に示す画素回路PIX2は、画素回路PIX1に、トランジスタM3を追加した構成である。また画素回路PIX2には、配線V0が電気的に接続されている。
トランジスタM3は、ゲートが配線GLと、ソース及びドレインの一方が発光素子ELのアノードと、他方が配線V0と、それぞれ電気的に接続されている。
配線V0は、画素回路PIX2にデータを書き込む際に定電位が与えられる。これにより、トランジスタM2のゲート-ソース間電位のばらつきを抑制することができる。
画素回路PIX2は、実施の形態1に好適に用いることのできる画素回路であり、配線V0から、画素パラメータの設定に用いることのできる電流値を出力することができる。より具体的には、配線V0は、トランジスタM2に流れる電流、または発光素子ELに流れる電流を、外部に出力するためのモニター線として機能する。配線V0に出力された電流は、ソースフォロア回路などにより電圧に変換され、外部に出力される。または、A-Dコンバータなどによりデジタル信号に変換され、外部に出力される。
図12(C)に示す画素回路PIX3は、上記画素回路PIX1のトランジスタM1及びトランジスタM2に、一対のゲートが電気的に接続されたトランジスタを適用した場合の例である。また、図12(D)に示す画素回路PIX4は、画素回路PIX2に当該トランジスタを適用した場合の例である。これにより、トランジスタが流すことのできる電流を増大させることができる。なお、ここでは全てのトランジスタに、一対のゲートが電気的に接続されたトランジスタを適用したが、これに限られない。また、一対のゲートを有し、且つこれらが異なる配線と電気的に接続されるトランジスタを適用してもよい。例えば、ゲートの一方とソースとが電気的に接続されたトランジスタを用いることで、信頼性を高めることができる。
図13(A)に示す画素回路PIX5は、上記PIX2に、トランジスタM4を追加した構成である。また、画素回路PIX5には、3本のゲート線として機能する配線(配線GL1、配線GL2、及び配線GL3)が電気的に接続されている。
トランジスタM4は、ゲートが配線GL3と、ソース及びドレインの一方がトランジスタM2のゲートと、他方が配線V0と、それぞれ電気的に接続されている。また、トランジスタM1のゲートが配線GL1と、トランジスタM3のゲートが配線GL2と、それぞれ電気的に接続されている。
トランジスタM3とトランジスタM4を同時に導通状態とさせることで、トランジスタM2のソースとゲートが同電位となり、トランジスタM2を非導通状態とすることができる。これにより、発光素子ELに流れる電流を強制的に遮断することができる。このような画素回路は、表示期間と消灯期間を交互に設ける表示方法を用いる場合に適している。
図13(B)に示す画素回路PIX6は、上記画素回路PIX5に容量C2を追加した場合の例である。容量C2は保持容量として機能する。
図13(C)に示す画素回路PIX7、及び図13(D)に示す画素回路PIX8は、それぞれ上記画素回路PIX5または画素回路PIX6に、一対のゲートを有するトランジスタを適用した場合の例である。トランジスタM1、トランジスタM3、トランジスタM4には、一対のゲートが電気的に接続されたトランジスタが適用され、トランジスタM2には、一方のゲートがソースと電気的に接続されたトランジスタが適用されている。
〔駆動方法例〕
以下では、画素回路PIX5が適用された表示装置の駆動方法の一例について説明する。なお、画素回路PIX6、PIX7、及びPIX8についても、同様の駆動方法を適用できる。
図14に、画素回路PIX5が適用された表示装置の駆動方法にかかるタイミングチャートを示す。ここでは、k行目のゲート線である配線GL1[k]、配線GL2[k]及び配線GL3[k]、並びにk+1行目のゲート線である配線GL1[k+1]、配線GL2[k+1]、配線GL1[k+1]の電位の推移を示している。また、図14には、ソース線として機能する配線SLに与えられる信号のタイミングを示している。
ここでは、一水平期間を点灯期間と、消灯期間と、に分けて表示する駆動方法の例を示している。また、k行目の水平期間と、k+1行目の水平期間とは、ゲート線の選択期間だけずれている。
k行目の点灯期間において、まず配線GL1[k]及び配線GL2[k]にハイレベル電位が与えられ、配線SLにソース信号が与えられる。これにより、トランジスタM1とトランジスタM3が導通状態となり、配線SLからトランジスタM2のゲートにソース信号に対応する電位が書き込まれる。その後、配線GL1[k]及び配線GL2[k]にローレベル電位が与えられることで、トランジスタM1とトランジスタM3が非導通状態となり、トランジスタM2のゲート電位が保持される。
続いて、k+1行目の点灯期間に遷移し、上記と同様の動作によりデータが書き込まれる。
続いて、消灯期間について説明する。k行目の消灯期間において、配線GL2[k]と配線GL3[k]にハイレベル電位が与えられる。これにより、トランジスタM3とトランジスタM4が導通状態となるため、トランジスタM2のソースとゲートに同電位が供給されることで、トランジスタM2にはほとんど電流が流れなくなる。これにより、発光素子ELが消灯する。k行目に位置する全ての副画素が消灯することになる。k行目の副画素は、次の点灯期間まで消灯状態が維持される。
続いて、k+1行目の消灯期間に遷移し、上記と同様にk+1行目の副画素全てが消灯状態となる。
このように、一水平期間中ずっと点灯しているのではなく、一水平期間中に消灯期間を設ける駆動方法をデューティ駆動とも呼ぶことができる。デューティ駆動を用いることで、動画を表示する際の残像現象を低減することができるため、動画表示性能の高い表示装置を実現できる。特にVR機器などでは、残像を低減することで、いわゆるVR酔いを軽減することができる。
デューティ駆動において、一水平期間に対する点灯期間の割合を、デューティ比と呼ぶことができる。例えばデューティ比が50%のとき、点灯期間と消灯期間が同じ長さであることを意味する。なお、デューティ比は自由に設定することが可能であり、例えば0%より高く、100%以下の範囲で適宜調整することができる。
以上が、駆動方法例についての説明である。
[断面構成例]
続いて、本発明の一態様の表示装置の断面構成例について説明する。
図15は、表示装置200Aの断面概略図である。表示装置200Aは、基板201と基板202との間に、発光素子250R、発光素子250G、トランジスタ210、トランジスタ220、容量素子240などを有する。
トランジスタ210は、基板201にチャネル形成領域が形成されるトランジスタである。基板201としては、例えば単結晶シリコン基板などの半導体基板を用いることができる。表示装置200Aは、複数のトランジスタ210を有し、全てのトランジスタ210がnチャネル型またはpチャネル型であってもよいし、nチャネル型とpチャネル型が混在していてもよい。トランジスタ210は、基板201の一部、導電層211、低抵抗領域212、絶縁層213、絶縁層214等を有する。導電層211は、ゲート電極として機能する。絶縁層213は、基板201と導電層211の間に位置し、ゲート絶縁層として機能する。低抵抗領域212は、基板201に不純物がドープされた領域であり、ソースまたはドレインの一方として機能する。絶縁層214は、導電層211の側面を覆って設けられ、絶縁層として機能する。
また、基板201に埋め込まれるように、隣接する2つのトランジスタ210の間に素子分離層215が設けられている。
トランジスタ210とトランジスタ220との間には、配線層203が設けられている。配線層203は、1以上の配線を有する層が積層された構成を有する。各層は導電層271を有し、2つの層の間には、層間絶縁層273が設けられている。また、層間絶縁層273に設けられたプラグ272により、異なる層の導電層271同士を電気的に接続している。
配線層203上に、トランジスタ220が設けられている。トランジスタ220は、チャネルが形成される半導体層に、金属酸化物(酸化物半導体ともいう)が適用されたトランジスタである。
トランジスタ220は、半導体層221、絶縁層223、導電層224、一対の導電層225、絶縁層226、導電層227等を有する。
配線層203上に、絶縁層231が設けられている。絶縁層231は、配線層203側から水または水素などの不純物がトランジスタ220に拡散すること、及び半導体層221から配線層203側に酸素が脱離することを防ぐバリア層として機能する。絶縁層231としては、例えば酸化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜、窒化シリコン膜などの、酸化リコン膜よりも水素または酸素が拡散しにくい膜を用いることができる。
絶縁層231上に導電層227が設けられ、導電層227を覆って絶縁層226が設けられている。導電層227は、トランジスタ220の第1のゲート電極として機能し、絶縁層226の一部は、第1のゲート絶縁層として機能する。絶縁層226の少なくとも半導体層221と接する部分には、酸化シリコン膜等の酸化物絶縁膜を用いることが好ましい。
半導体層221は、絶縁層226上に設けられる。半導体層221は、半導体特性を有する金属酸化物(酸化物半導体ともいう)膜を有することが好ましい。
半導体層221がIn-M-Zn酸化物の場合、In-M-Zn酸化物を成膜するために用いるスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比として、In:M:Zn=1:1:1、In:M:Zn=1:1:1.2、In:M:Zn=1:3:2、In:M:Zn=1:3:4、In:M:Zn=1:3:6、In:M:Zn=2:2:1、In:M:Zn=2:1:3、In:M:Zn=3:1:2、In:M:Zn=4:2:3、In:M:Zn=4:2:4.1、In:M:Zn=5:1:3、In:M:Zn=5:1:6、In:M:Zn=5:1:7、In:M:Zn=5:1:8、In:M:Zn=6:1:6、In:M:Zn=5:2:5等が挙げられる。
また、スパッタリングターゲットとしては、多結晶の酸化物を含むターゲットを用いると、結晶性を有する半導体層221を形成しやすくなるため好ましい。なお、成膜される半導体層221の原子数比は、上記のスパッタリングターゲットに含まれる金属元素の原子数比のプラスマイナス40%の変動を含む。例えば、半導体層221に用いるスパッタリングターゲットの組成がIn:Ga:Zn=4:2:4.1[原子数比]の場合、成膜される半導体層221の組成は、In:Ga:Zn=4:2:3[原子数比]の近傍となる場合がある。
なお、原子数比がIn:Ga:Zn=4:2:3またはその近傍と記載する場合、Inを4としたとき、Gaが1以上3以下であり、Znが2以上4以下である場合を含む。また、原子数比がIn:Ga:Zn=5:1:6またはその近傍であると記載する場合、Inを5としたときに、Gaが0.1より大きく2以下であり、Znが5以上7以下である場合を含む。また、原子数比がIn:Ga:Zn=1:1:1またはその近傍であると記載する場合、Inを1としたときに、Gaが0.1より大きく2以下であり、Znが0.1より大きく2以下である場合を含む。
また、半導体層221は、エネルギーギャップが2eV以上、好ましくは2.5eV以上である。このように、シリコンよりもエネルギーギャップの広い金属酸化物を用いることで、トランジスタのオフ電流を低減することができる。
また、半導体層221は、非単結晶構造であると好ましい。非単結晶構造は、例えば、後述するCAAC構造、多結晶構造、微結晶構造、または非晶質構造を含む。非単結晶構造において、非晶質構造は最も欠陥準位密度が高く、CAAC構造は最も欠陥準位密度が低い。
以下では、CAAC(c-axis aligned crystal)について説明する。CAACは結晶構造の一例を表す。
CAAC構造とは、複数のナノ結晶(最大径が10nm未満である結晶領域)を有する薄膜などの結晶構造の一つであり、各ナノ結晶はc軸が特定の方向に配向し、かつa軸及びb軸は配向性を有さずに、ナノ結晶同士が粒界を形成することなく連続的に連結しているといった特徴を有する結晶構造である。特にCAAC構造を有する薄膜は、各ナノ結晶のc軸が、薄膜の厚さ方向、被形成面の法線方向、または薄膜の表面の法線方向に配向しやすいといった特徴を有する。
CAAC-OS(Oxide Semiconductor)は結晶性の高い酸化物半導体である。一方、CAAC-OSは、明確な結晶粒界を確認することはできないため、結晶粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。また、酸化物半導体の結晶性は不純物の混入、欠陥の生成などによって低下する場合があるため、CAAC-OSは不純物及び欠陥(酸素欠損など)の少ない酸化物半導体ともいえる。従って、CAAC-OSを有する酸化物半導体は、物理的性質が安定する。そのため、CAAC-OSを有する酸化物半導体は熱に強く、信頼性が高い。
ここで、結晶学において、単位格子を構成するa軸、b軸、及びc軸の3つの軸(結晶軸)について、特異的な軸をc軸とした単位格子を取ることが一般的である。特に層状構造を有する結晶では、層の面方向に平行な2つの軸をa軸及びb軸とし、層に交差する軸をc軸とすることが一般的である。このような層状構造を有する結晶の代表的な例として、六方晶系に分類されるグラファイトがあり、その単位格子のa軸及びb軸は劈開面に平行であり、c軸は劈開面に直交する。例えば層状構造であるYbFe型の結晶構造をとるInGaZnOの結晶は六方晶系に分類することができ、その単位格子のa軸及びb軸は層の面方向に平行となり、c軸は層(すなわちa軸及びb軸)に直交する。
微結晶構造を有する酸化物半導体膜(微結晶酸化物半導体膜)は、TEMによる観察像では、明確に結晶部を確認することができない場合がある。微結晶酸化物半導体膜に含まれる結晶部は、1nm以上100nm以下、または1nm以上10nm以下の大きさであることが多い。特に、1nm以上10nm以下、または1nm以上3nm以下の微結晶であるナノ結晶(nc:nanocrystal)を有する酸化物半導体膜を、nc-OS(nanocrystalline Oxide Semiconductor)膜と呼ぶ。また、nc-OS膜は、例えば、TEMによる観察像では、結晶粒界を明確に確認できない場合がある。
nc-OS膜は、微小な領域(例えば、1nm以上10nm以下の領域、特に1nm以上3nm以下の領域)において原子配列に周期性を有する。また、nc-OS膜は、異なる結晶部間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、膜全体で配向性が見られない。従って、nc-OS膜は、分析方法によっては、非晶質酸化物半導体膜と区別が付かない場合がある。例えば、nc-OS膜に対し、結晶部よりも大きい径のX線を用いるXRD装置を用いて構造解析を行うと、out-of-plane法による解析では、結晶面を示すピークが検出されない。また、nc-OS膜に対し、結晶部よりも大きいプローブ径(例えば50nm以上)の電子線を用いる電子線回折(制限視野電子線回折ともいう。)を行うと、ハローパターンのような回折パターンが観測される。一方、nc-OS膜に対し、結晶部の大きさと近いか結晶部より小さいプローブ径(例えば1nm以上30nm以下)の電子線を用いる電子線回折(ナノビーム電子線回折ともいう。)を行うと、円を描くように(リング状に)輝度の高い領域が観測され、当該リング状の領域内に複数のスポットが観測される場合がある。
nc-OS膜は、非晶質酸化物半導体膜よりも欠陥準位密度が低い。ただし、nc-OS膜は、異なる結晶部間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、nc-OS膜は、CAAC-OS膜と比べて欠陥準位密度が高くなる。従って、nc-OS膜はCAAC-OS膜と比べて、キャリア密度が高く、電子移動度が高くなる場合がある。従って、nc-OS膜を用いたトランジスタは、高い電界効果移動度を示す場合がある。
nc-OS膜は、CAAC-OS膜と比較して、成膜時の酸素流量比を小さくすることで形成することができる。また、nc-OS膜は、CAAC-OS膜と比較して、成膜時の基板温度を低くすることでも形成することができる。例えば、nc-OS膜は、基板温度を比較的低温(例えば130℃以下の温度)とした状態、または基板を加熱しない状態でも成膜することができるため、大型のガラス基板、または樹脂基板などを使う場合に適しており、生産性を高めることができる。
金属酸化物の結晶構造の一例について説明する。In-Ga-Zn酸化物ターゲット(In:Ga:Zn=4:2:4.1[原子数比])を用いて、基板温度を100℃以上130℃以下として、スパッタリング法により形成した金属酸化物は、nc(nano crystal)構造及びCAAC構造のいずれか一方の結晶構造、またはこれらが混在した構造をとりやすい。一方、基板温度を室温(R.T.)として形成した金属酸化物は、ncの結晶構造をとりやすい。なお、ここでいう室温(R.T.)とは、基板を意図的に加熱しない場合の温度を含む。
一対の導電層225は、半導体層221上に接して設けられ、ソース電極及びドレイン電極として機能する。
また、一対の導電層225の上面及び側面、ならびに半導体層221の側面等を覆って絶縁層232が設けられ、絶縁層232上に絶縁層261が設けられている。絶縁層232は、半導体層221に層間絶縁層などから水または水素などの不純物が拡散すること、及び半導体層221から酸素が脱離することを防ぐバリア層として機能する。絶縁層232としては、上記絶縁層231と同様の絶縁膜を用いることができる。
絶縁層232及び絶縁層261に、半導体層221に達する開口が設けられている。当該開口の内部において、絶縁層261、絶縁層232、及び導電層225の側面、並びに半導体層221の上面に接する絶縁層223と、絶縁層223上に導電層224とが埋め込まれている。導電層224は、第2のゲート電極として機能し、絶縁層223は第2のゲート絶縁層として機能する。
導電層224の上面、絶縁層223の上面、及び絶縁層261の上面は、それぞれ高さが概略一致するように平坦化処理され、これらを覆って絶縁層233が設けられている。また絶縁層233と絶縁層231との間の積層構造に開口部が設けられ、当該開口部において絶縁層233の一部が絶縁層231と接して設けられている。絶縁層261は、層間絶縁層として機能する。また絶縁層233は、その上方から水または水素などの不純物が拡散することを防ぐバリア層として機能する。絶縁層233としては、上記絶縁層231等と同様の絶縁膜を用いることができる。
絶縁層233上に、容量素子240が設けられている。
容量素子240は、導電層241と、導電層242と、これらの間に位置する絶縁層243を有する。導電層241は容量素子240の一方の電極として機能し、導電層242は容量素子240の他方の電極として機能し、絶縁層243は容量素子240の誘電体として機能する。
容量素子240を覆って絶縁層234が設けられる。絶縁層234としては、上記絶縁層231と同様の絶縁膜を用いることができる。絶縁層231上に、層間絶縁層及び配線を介して、絶縁層262が設けられ、絶縁層262上に発光素子250R及び発光素子250Gが設けられている。
発光素子250Rは、導電層251、導電層252R、EL層253W、及び導電層254等を有する。
導電層251は、可視光に対して反射性を有し、導電層252Rは可視光に対して透過性を有する。導電層254は、可視光に対して反射性及び透過性を有する。導電層252Rは、導電層251と導電層254との間の光学距離を調整するための光学調整層として機能する。光学調整層は、異なる色の発光素子間では異なる厚さとすることができる。発光素子250Rが有する導電層252Rと、発光素子250Gが有する導電層252Gとは、厚さが異なる。
導電層252Rの端部及び導電層252Gの端部をおおって、絶縁層256が設けられている。
EL層253W及び導電層254は、複数の画素にわたって共通に設けられている。EL層253Wは、白色光を呈する発光層を有する。
発光素子250R上には、絶縁層235を介して着色層255Rが設けられている。また発光素子250G上には、着色層255Gが設けられている。また、図15では、着色層255Bの一部が示されている。
例えば、着色層255Rは、赤色の光を透過し、着色層255Gは、緑色の光を透過し、着色層255Bは、青色の光を透過する。これにより、各発光素子からの光の色純度を高めることができ、より表示品位の高い表示装置を実現できる。また、絶縁層235上に各着色層を形成することで、基板202側に着色層を形成した後に、基板201と基板202とを貼り合わせる場合に比べて、各発光素子と各着色層との位置合わせが容易であり、極めて高精細な表示装置を実現できる。
着色層255R上、及び着色層255G上には、レンズアレイ257が設けられている。発光素子250Rから発せられた光は、着色層255Rによって着色され、レンズアレイ257を介して外部に射出される。レンズアレイ257は、不要であれば設けなくてもよい。
表示装置200Aは、視認側に基板202を有する。基板202と基板201とは貼り合されている。基板202としては、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、プラスチック基板などの、透光性を有する基板を用いることができる。
このような構成とすることで、極めて高精細で、表示品位の高い表示装置を実現できる。
図16には、上記表示装置200Aとは一部の構成が異なる表示装置200Bの断面概略図を示している。
発光素子250Rは、赤色の光を呈するEL層253Rを有する。また、発光素子250Gは、緑色の光を呈するEL層253Gを有する。
また、ここでは、表示装置200Bが、着色層を有さない例を示している。
また、隣接する2つの発光素子の間において、EL層253Rと、EL層253Gとが接しないように加工されている。言い換えると、隣接する2つの発光素子間において、絶縁層256上に、EL層253Rの端部と、EL層253Gの端部とが、向かい合って設けられている。EL層253R及びEL層253Gは、ファインメタルマスクを用いた蒸着法により作り分けられてもよいが、それぞれフォトリソグラフィ法により微細に加工されていることが好ましい。
2つの発光素子間の距離を100nm以下、代表的には90nm以下とする場合においては、最適な露光装置を用いる必要がある。当該露光装置としては、例えば、ステッパー、及びスキャナーなどを用いることができる。また、露光装置に用いることのできる光源の波長としては、13nm(EUV(Extreme Ultra Violet))、157nm(F2)、193nm(ArF)、248nm(KrF)、308nm(XeCl)、365nm(i線)、及び436nm(g線)などが挙げられる。光源の波長を短波長とすることで、精細度が高い、または微細化された表示装置とすることができる。
また、絶縁層256を有さない構成としてもよい。このとき、画素電極251となる膜と、導電層252Rまたは導電層252Gとなる膜と、EL層253RまたはEL層253Gとなる膜と、を成膜したのちに、レジストマスクを形成し、これらの層を一括してエッチングするプロセスとすることで、製造コストを低減することができる。絶縁層256を設けない構成のとすることで、開口率を高くすることができる。
以上が、断面構成例についての説明である。
[保護回路]
以下では、表示装置に適用可能な保護回路の構成例について説明する。
アクティブマトリクス型の表示装置は、多くのソース線とゲート線がマトリクス状に配置される。そのため、表示装置の作製工程中、もしくは電子機器の組み込み工程中などに、ソース線またはゲート線にESD(Electro Static Discharge)が発生すると、表示欠陥を招いてしまう。そのため、ソース線、ゲート線には、ESDの影響を軽減するための保護回路を設けることが好ましい。
また、表示装置の出荷前検査、または抜き取り検査などの検査において、画素が正常に駆動するかどうかを検査するための検査用の回路、端子、または電極などを設ける場合がある。
図17(A)は、ソース線SLに、端子PREから入力される電位を入力するための回路PC1の例を示している。
回路PC1は、トランジスタTr1、トランジスタTr2、トランジスタTr3を有する。各トランジスタは、それぞれ一対のゲートを有するトランジスタである。半導体層に対して下方に位置するゲートをバックゲート、上方に位置するゲートをトップゲートとする。
トランジスタTr1は、トップゲートが端子Sigと、バックゲートが端子VBG1と、ソース及びドレインの一方がソース線SLと、他方が端子PREと、それぞれ電気的に接続されている。
端子Sigには、トランジスタTr1を制御するための信号が与えられる。端子VBG1には、バイアス電位が与えられる。トランジスタTr1が導通状態となることで、配線SLに端子PREの電位が供給される。
ここで、トランジスタTr1のトップゲートと、端子Sigとの間には、保護回路として、トランジスタTr2とトランジスタTr3が電気的に接続されている。トランジスタTr2とトランジスタTr3はそれぞれダイオード接続されたトランジスタである。またトランジスタTr2には端子VDDが、トランジスタTr3には端子VSSが与えられる。また、トランジスタTr2のバックゲートには端子VBG2が、トランジスタTr3のバクゲートには端子VBG3が、電気的に接続される。
図17(B)に示す回路PC2は、回路PC1と比較して端子数及びトランジスタ数を削減した場合の例である。
回路PC2はトランジスタTr1を有する。トランジスタTr1は、トップゲートが配線SLと、バックゲートが端子Sigと、ソース及びドレインの一方が端子PREと、他方が配線SLと、それぞれ電気的に接続されている。
このように、トランジスタTr1のトップゲートではなく、バックゲートに制御信号が与えられる端子Sigを接続することで、端子Sigへの保護回路を必要とせず、回路を簡略化することができる。なお、トランジスタTr1の電気特性によっては、Tr1のトップゲートとバックゲートを入れ替えることができる場合がある。
図17(C)に示す回路PC3は、回路PC2におけるトランジスタTr1にかえて、トランジスタTr1aとトランジスタTr1bの2つのトランジスタを用いた場合の例を示している。トランジスタTr1aとトランジスタTr1bは、それぞれバックゲートが端子Sigと電気的に接続されている。
また、図17(D)に示す回路PC4は、トランジスタTr1aとトランジスタTr1bに、それぞれ別々に端子(端子Sig1、端子Sig2)を接続した場合の例である。
図17(B)、図17(C)、及び図17(D)に示す構成を適用することで、端子数を大幅に削減することができ、小型の表示装置を実現することができる。
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
(実施の形態3)
本実施の形態では、本発明の一態様である表示装置および表示システムについて説明する。
<表示装置の構成例>
図18は、本発明の一態様の表示装置である表示装置510の構成例を模式的に示すブロック図である。表示装置510は、層520と、層530と、を有し、層530は層520の例えば上方に積層して設けることができる。層520と層530の間には、層間絶縁体、または異なる層の間の電気的な接続を行うための導電体を設けることができる。
層520に設けられるトランジスタは、例えばチャネル形成領域にシリコンを有するトランジスタ(Siトランジスタともいう。)とすることができ、例えばチャネル形成領域に単結晶シリコンを有するトランジスタとすることができる。特に、層520に設けられるトランジスタとして、チャネル形成領域に単結晶シリコンを有するトランジスタを用いると、当該トランジスタのオン電流を大きくすることができる。よって、層520が有する回路を高速に駆動させることができるため、好ましい。またSiトランジスタは、チャネル長が3nm乃至10nmといった微細加工で形成することができるため、CPU、GPUなどのアクセラレータ、アプリケーションプロセッサなどが設けられた表示装置510とすることができる。
層530に設けられるトランジスタは、例えばOSトランジスタとすることができる。特に、OSトランジスタとして、チャネル形成領域にインジウム、元素M(元素Mは、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、又はスズ)、亜鉛の少なくとも一を含む酸化物を有するトランジスタを用いることが好ましい。このようなOSトランジスタは、オフ電流が非常に低いという特性を有する。よって、特に表示部が有する画素回路に設けられるトランジスタとしてOSトランジスタを用いると、画素回路に書き込まれたアナログデータを長期間保持することができるため好ましい。
層520には、駆動回路540、および機能回路550が設けられる。層520のSiトランジスタは、当該トランジスタのオン電流を大きくすることができる。よって各回路は、高速に駆動させることができる。
層530には、複数の画素561が設けられた表示部560が設けられる。画素561は、赤、緑、青の発光が制御される画素回路562R、562G、562Bが設けられる。画素回路562R、562G、562Bは、画素561の副画素としての機能を有する。画素回路562R、562G、562Bは、OSトランジスタを有するため、画素回路に書き込まれたアナログデータを長期間保持することができる。また層530が有する画素561はそれぞれ、バックアップ回路582が設けられる。なおバックアップ回路は、記憶回路またはメモリ回路という場合がある。
駆動回路540は、画素回路562R、562G、562Bを駆動するためのゲート線駆動回路、ソース線駆動回路等を有する。駆動回路540は、一例としては、表示部560の画素561を駆動するためのゲート線駆動回路、ソース線駆動回路を有する。駆動回路540を表示が設けられる層530とは異なる層520に配置する構成とすることで、層530における表示部が占める面積を大きくすることができる。また駆動回路540は、画像データ等のデータを表示装置510の外部から受信するためのインターフェースとしての機能を有するLVDS(Low Voltage Differential Signaling)回路、あるいはD/A(Digital to Analog)変換回路等を有していてもよい。層520のSiトランジスタは、当該トランジスタのオン電流を大きくすることができる。各回路の動作速度に応じて、Siトランジスタのチャネル長あるいはチャネル幅などを異ならせてもよい。
機能回路550は、データの演算処理に用いられるCPUを有する。CPUは複数のCPUコアを有する。CPUコア内は、フリップフロップを有する。フリップフロップは、複数のスキャンフリップフロップを有する。フリップフロップ580は、スキャンフリップフロップのデータ(バックアップデータ)をバックアップ回路582との間で入出力する。図18では、バックアップ回路582で保持するデータ信号として、バックアップデータBDを図示している。
バックアップ回路582は、例えば、OSトランジスタを有するメモリが好適である。OSトランジスタで構成されるバックアップ回路は、オフ電流が極めて小さいというOSトランジスタの特長によって、バックアップを行うデータに応じた電圧の低下を抑えることができること、データの保持に電力を殆んど消費しないこと、などの利点を有する。OSトランジスタを有するバックアップ回路582は、複数の画素561が配置される表示部560に設けることが可能である。図18では、各画素561にバックアップ回路582が設けられる様子を図示している。
OSトランジスタで構成されるバックアップ回路582は、Siトランジスタを有する層520と積層して設けることができる。バックアップ回路582は、画素561内の副画素と同様にマトリクス状に配置してもよいし、複数の画素ごとに配置してもよい。つまり、バックアップ回路582は、画素561の配置による制約を受けることなく、層530内に配置することができる。そのため、表示部/回路レイアウトの自由度を高めるとともに、回路面積の増加を招くことなく、配置することができ、演算処理に必要なバックアップ回路582の記憶容量を増やすことができる。
<画素回路およびバックアップ回路の構成例>
図19、及び図20では、表示部560内におけるバックアップ回路582および副画素である画素回路562R、562G、562Bの配置の構成例について説明する。
図19では、表示部560において、複数の画素561がマトリクス状に配置された構成を図示している。画素561は、画素回路562R、562G、562Bの他、バックアップ回路582を有する。上述したようにバックアップ回路582および画素回路562R、562G、562Bは共に、OSトランジスタで構成することができるため、同じ画素内に配置することができる。
<表示装置のブロック図>
次いで、図20では、表示装置510が有する各構成を説明するためのブロック図を示す。表示装置は、駆動回路540、機能回路550、および表示部560を有する。
駆動回路540は、一例として、ゲートドライバ541およびソースドライバ542を有する。ゲートドライバ541は、画素回路562R、562G、562Bに信号を出力するための複数のゲート線GLを駆動する機能を有する。ソースドライバ542は、画素回路562R、562G、562Bに信号を出力するための複数のソース線SLを駆動する機能を有する。また駆動回路540は、画素回路562R、562G、562Bで表示を行うための電圧を、複数の配線を介して画素回路562R、562G、562Bに供給する。
機能回路550は、CPU551を有する。CPU551は、CPUコア553を有する。CPUコア553は、演算処理に用いられるデータを一時的に保持するためのフリップフロップ580を有する。フリップフロップ580は、複数のスキャンフリップフロップ581を有し、各スキャンフリップフロップ581は、表示部560に設けられるバックアップ回路582に電気的に接続される。
表示部560は、画素回路562R、562G、562B、バックアップ回路582が設けられた画素561を複数有する。バックアップ回路582は、図19で説明したように、必ずしも繰り返し単位である画素561内に配置する必要はない。表示部560の形状、画素回路562R、562G、562Bの形状等に応じて、自由に配置することが可能である。
<画素回路の構成例>
図21(A)および図21(B)では、画素回路562R、562G、562Bに適用可能な画素回路562の構成例、および画素回路562に接続される発光素子570について示す。図21(A)は各素子の接続を示す図、図21(B)は、駆動回路540、画素回路562および発光素子570の上下関係を模式的に示す図である。
本明細書等において、素子という用語を「デバイス」と言い換えることができる場合がある。例えば、表示素子、発光素子、及び液晶素子は、例えば表示デバイス、発光デバイス、及び液晶デバイスと言い換えることができる。
図21(A)および図21(B)に一例として示す画素回路562は、スイッチSW21、スイッチSW22、トランジスタM21、および容量C21備える。スイッチSW21、スイッチSW22、トランジスタM21は、OSトランジスタで構成することができる。スイッチSW21、スイッチSW22、トランジスタM21の各OSトランジスタは、バックゲート電極を備えていることが好ましく、この場合、バックゲート電極にゲート電極と同じ信号を与える構成、バックゲート電極にゲート電極と異なる信号を与える構成とすることができる。
トランジスタM21は、スイッチSW21と電気的に接続されるゲート電極と、発光素子570と電気的に接続される第1の電極と、配線ANOと電気的に接続される第2の電極と、を備える。配線ANOは、発光素子570に電流を供給するための電位を与えるための配線である。
スイッチSW21は、トランジスタM21のゲート電極と電気的に接続される第1の端子と、ソース線SLと電気的に接続される第2の端子と、ゲート線GL1の電位に基づいて、導通状態または非導通状態を制御する機能を備える。
スイッチSW22は、配線V0と電気的に接続される第1の端子と、発光素子570と電気的に接続される第2の端子と、ゲート線GL2の電位に基づいて、導通状態または非導通状態を制御する機能を備える。配線V0は、基準電位を与えるための配線、および画素回路562を流れる電流を駆動回路540または機能回路550に出力するための配線である。
容量C21は、トランジスタM21のゲート電極と電気的に接続される導電膜と、スイッチSW22の第2の電極と電気的に接続される導電膜を備える。
発光素子570は、トランジスタM21の第1の電極に電気的に接続される第1の電極と、配線VCOMに電気的に接続される第2の電極と、を備える。配線VCOMは、発光素子570に電流を供給するための電位を与えるための配線である。
これにより、トランジスタM21のゲート電極に与えられる画像信号に応じて発光素子570が射出する光の強度を制御することができる。またスイッチSW22を介して与えられる配線V0の基準電位によって発光素子570に流れる電流量を大きくすることができる。また配線V0を流れる電流量を外部回路でモニターすることで、発光素子に流れる電流量を見積もることができる。これにより、画素の欠陥等を検出することができる。
なお図21(B)に一例として示す構成では、画素回路562と、駆動回路540と、を電気的に接続する配線を短くすることができるため、当該配線の配線抵抗を小さくすることができる。よって、データの書き込みを高速に行うことができるため、表示装置510を高速に駆動させることができる。これにより、表示装置510が有する画素561を多くしても十分なフレーム期間を確保することができるため、表示装置510の画素密度を高めることができる。また、表示装置510の画素密度を高めることにより、表示装置510により表示される画像の精細度を高めることができる。例えば、表示装置510の画素密度を、1000ppi以上とすることができ、又は5000ppi以上とすることができ、又は7000ppi以上とすることができる。よって、表示装置510は、例えばAR、又はVR用の表示装置とすることができ、HMD等、表示部と使用者の距離が近い電子機器に好適に適用することができる。
図21(B)において、ゲート線GL1、ゲート線GL2、配線ANO、配線VCOM、配線V0、ソース線SLは、画素回路562下方の駆動回路540から配線を介して供給される図を示しているが、本発明の一態様はこれに限らない。例えば、駆動回路540の信号および電圧を供給する配線を、表示部560の外周部に引き回し、層530にマトリクス状に配置される各画素回路562と電気的に接続する構成としてもよい。この場合、駆動回路540が有するゲートドライバ541を層530に設ける構成が有効である。つまりゲートドライバ541のトランジスタは、OSトランジスタとする構成が有効である。駆動回路540が有するソースドライバ542の機能の一部を層530に設ける構成が有効である。例えば、ソースドライバ542が出力する信号を各ソース線に振り分けるデマルチプレクサを層530に設ける構成が有効である。デマルチプレクサのトランジスタは、OSトランジスタとする構成が有効である。
<表示補正システムの構成例>
本発明の一態様の表示システムは、表示補正システムを有していてもよい。当該表示補正システムは、発光素子570に流れる電流IELを補正することで、輝点や暗点などの不良画素に基づく表示不良を低減することができる。
図22(A)に示す回路図は、図21(A)に示す画素回路562の一部を抜きだして図示したものである。発光素子570に流れる電流IELは、輝点や暗点などを引き起こす不良画素の場合、正常な表示の画素と比べて、極端に大きくなる、または小さくなる。
CPU551は、スイッチSW23を介して流れるモニター電流IMONIのデータを定期的に取得する。当該モニター電流IMONIの電流量をCPU551で扱うことのできるデジタルデータに変換し、当該デジタルデータを用いてCPU551では演算処理を行う。CPU551における演算処理によって不良画素を推定し、CPU551では不良画素による表示不良を視認しづらくするための補正を行う。例えば、図22(B)に図示する画素561Dが不良画素の場合、隣接する画素561Nの発光素子570に流れる電流IELを補正する。
当該補正は、ディープニューラルネットワーク(DNN)、畳み込みニューラルネットワーク(CNN)、再帰型ニューラルネットワーク(RNN)、自己符号化器、深層ボルツマンマシン(DBM)、深層信念ネットワーク(DBN)などの人工ニューラルネットワークに基づく演算を実行することで見積もることができる。
上述の補正によって、隣接する画素561Nを流れる電流IELを電流IEL_Cと補正することで、不良画素と画素561Nとが合成された画素561Gとして表示をおこなうことで、輝点や暗点などの不良画素に起因する表示不良を見えづらくし、正常な表示とすることができる。
なお表示補正システムによる画素に流れる電流を補正するための演算は、上述したCPU551において、演算途中のデータをバックアップデータとして保持し続けることができる。そのため、人工ニューラルネットワークに基づく演算といった演算量の膨大な演算処理を行う上で特に有効である。なおCPU551をアプリケーションプロセッサとして機能させることで、フレーム周波数を可変にする駆動、などを組み合わせて、表示不良の低減の他、低消費電力化を図ることも可能である。
<表示装置の変形例>
図23では、上記説明した表示装置510が有する各構成の変形例について示す。
図23に示す表示装置510Aのブロック図は、図20の表示装置510における機能回路550にアクセラレータ552を追加した構成に相当する。
上述した表示補正システムにおいて人工ニューラルネットワークに基づく演算を行う場合、積和演算を繰り返し行う構成となる。アクセラレータ552は、人工ニューラルネットワークNNの積和演算処理の専用演算回路として機能する。アクセラレータ552を用いた演算では、上述した表示不良に起因する補正、あるいは表示データをアップコンバートするなどして、画像の輪郭を補正する処理などを行うことができる。なおアクセラレータ552による演算処理を行う間、CPU551をパワーゲーティング制御する構成とすることで低消費電力化を図ることができる。
本実施の形態で例示した構成例、及びそれらに対応する図面等は、少なくともその一部を他の構成例、または図面等と適宜組み合わせることができる。
(実施の形態4)
本実施の形態では、本発明の一態様である表示装置に用いることができる発光素子(発光デバイス)について説明する。
<発光素子570の構成例>
発光素子570が有するEL層686は、図24(A)に示すように、層4420、発光層4411、層4430などの複数の層で構成することができる。層4420は、例えば電子注入性の高い物質を含む層(電子注入層)および電子輸送性の高い物質を含む層(電子輸送層)などを有することができる。発光層4411は、例えば発光性の化合物を有する。層4430は、例えば正孔注入性の高い物質を含む層(正孔注入層)および正孔輸送性の高い物質を含む層(正孔輸送層)を有することができる。
一対の電極間に設けられた層4420、発光層4411および層4430を有する構成は単一の発光ユニットとして機能することができ、本明細書では図24(A)の構成をシングル構造と呼ぶ。
なお、図24(B)に示すように層4420と層4430との間に複数の発光層(発光層4411、4412、4413)が設けられる構成もシングル構造のバリエーションである。
また、図24(C)に示すように、複数の発光ユニット(EL層686a、686b)が中間層(電荷発生層)4440を介して直列に接続された構成を本明細書ではタンデム構造と呼ぶ。なお、本明細書等においては、図24(C)に示すような構成をタンデム構造として呼称するが、これに限定されず、例えば、タンデム構造をスタック構造と呼んでもよい。なお、タンデム構造とすることで、高輝度発光が可能な発光素子とすることができる。
また、上述のシングル構造、及びタンデム構造と、後述するSBS構造と、を比較した場合、SBS構造、タンデム構造、及びシングル構造の順で消費電力を低くすることができる。消費電力を低く抑えたいデバイスの場合においては、SBS構造を用いると好適である。一方で、シングル構造、及びタンデム構造は、製造プロセスがSBS構造よりも簡単であるため、製造コストを低くすることができる、または製造歩留まりを高くすることができるため、好適である。
発光素子570の発光色は、EL層686を構成する材料によって、赤、緑、青、シアン、マゼンタ、黄または白などとすることができる。また、発光素子570にマイクロキャビティ構造を付与することにより色純度をさらに高めることができる。
白色の光を発する発光素子は、発光層に2種類以上の発光物質を含む構成とすることが好ましい。白色発光を得るには、2以上の発光物質の各々の発光が補色の関係となるような発光物質を選択すればよい。例えば、第1の発光層の発光色と第2の発光層の発光色を補色の関係になるようにすることで、発光素子全体として白色発光する発光素子を得ることができる。また、発光層を3つ以上有する発光素子の場合も同様である。
発光層には、R(赤)、G(緑)、B(青)、Y(黄)、O(橙)等の発光を示す発光物質を2以上含むことが好ましい。または、発光物質が2以上有し、それぞれの発光物質の発光は、R、G、Bのうち2以上の色のスペクトル成分を含むことが好ましい。
<発光素子570の形成方法>
以下では、画素回路562上に設けられる発光素子570の形成方法について説明する。
図25(A)に、本発明の一態様の発光素子570の上面概略図を示す。発光素子570は、赤色を呈する発光素子570R、緑色を呈する発光素子570G、及び青色を呈する発光素子570Bをそれぞれ複数有する。図25(A)では、各発光素子の区別を簡単にするため、各発光素子の発光領域内にR、G、Bの符号を付している。なお、図25(A)に示す発光素子570の構成をSBS(Side By Side)構造と呼称してもよい。SBS構造とすることで、白色発光の発光素子とカラーフィルタを用いた構成と比較して、消費電力を大幅に低減することができる。また、図25(A)に示す構成については、赤色(R)、緑色(G)、及び青色(B)の3つの色を有する構成について例示したがこれに限定されない。例えば、4つ以上の色を有する構成としてもよい。
発光素子570R、発光素子570G、及び発光素子570Bは、それぞれマトリクス状に配列している。図25(A)は、一方向に同一の色の発光素子が配列する、いわゆるストライプ配列を示している。なお、発光素子の配列方法はこれに限られず、デルタ配列、ジグザグ配列などの配列方法を適用してもよいし、ペンタイル配列を用いることもできる。
発光素子570R、発光素子570G、及び発光素子570Bとしては、OLED(Organic Light Emitting Diode)、またはQLED(Quantum-dot Light Emitting Diode)などの有機ELデバイスを用いることが好ましい。EL素子が有する発光物質としては、蛍光を発する物質(蛍光材料)、燐光を発する物質(燐光材料)、無機化合物(量子ドット材料など)、熱活性化遅延蛍光を示す物質(熱活性化遅延蛍光(Thermally activated delayed fluorescence:TADF)材料)などが挙げられる。
図25(B)は、図25(A)中の一点鎖線A1-A2に対応する断面概略図である。
図25(B)には、発光素子570R、発光素子570G、及び発光素子570Bの断面を示している。発光素子570R、発光素子570G、及び発光素子570Bは、それぞれ基板351上に設けられ、画素電極として機能する導電体672、及び共通電極として機能する導電体688を有する。
発光素子570Rは、画素電極として機能する導電体672と共通電極として機能する導電体688との間に、EL層686Rを有する。EL層686Rは、少なくとも赤色の波長域に強度を有する光を発する発光性の有機化合物を有する。発光素子570Gが有するEL層686Gは、少なくとも緑色の波長域に強度を有する光を発する発光性の有機化合物を有する。発光素子570Bが有するEL層686Bは、少なくとも青色の波長域に強度を有する光を発する発光性の有機化合物を有する。
EL層686R、EL層686G、及びEL層686Bは、それぞれ発光性の有機化合物を含む層(発光層)のほかに、電子注入層、電子輸送層、正孔注入層、及び正孔輸送層のうち、一以上を有していてもよい。
画素電極として機能する導電体672は、発光素子毎に設けられている。また、共通電極として機能する導電体688は、各発光素子に共通な一続きの層として設けられている。画素電極として機能する導電体672と共通電極として機能する導電体688のいずれか一方に可視光に対して透光性を有する導電膜を用い、他方に反射性を有する導電膜を用いる。画素電極として機能する導電体672を透光性、共通電極として機能する導電体688を反射性とすることで、下面射出型(ボトムエミッション型)の表示装置とすることができ、反対に画素電極として機能する導電体672を反射性、共通電極として機能する導電体688を透光性とすることで、上面射出型(トップエミッション型)の表示装置とすることができる。なお、画素電極として機能する導電体672と共通電極として機能する導電体688の双方を透光性とすることで、両面射出型(デュアルエミッション型)の表示装置とすることもできる。
画素電極として機能する導電体672の端部を覆って、絶縁層372が設けられている。絶縁層372の端部は、テーパー形状であることが好ましい。
EL層686R、EL層686G、及びEL層686Bは、それぞれ画素電極として機能する導電体672の上面に接する領域と、絶縁層372の表面に接する領域と、を有する。また、EL層686R、EL層686G、及びEL層686Bの端部は、絶縁層372上に位置する。
図25(B)に示すように、異なる色の発光素子間において、2つのEL層の間に隙間が設けられている。このように、EL層686R、EL層686G、及びEL層686Gが、互いに接しないように設けられていることが好ましい。これにより、隣接する2つのEL層を介して電流が流れ、意図しない発光が生じること(クロストークともいう)を好適に防ぐことができる。そのため、コントラストを高めることができ、表示品位の高い表示装置を実現できる。
EL層686R、EL層686G、及びEL層686Gは、メタルマスクなどのシャドーマスクを用いた真空蒸着法などにより、作り分けることができる。または、フォトリソグラフィ法により、これらを作り分けてもよい。フォトリソグラフィ法を用いることで、メタルマスクを用いた場合では実現することが困難である高い精細度の表示装置を実現することができる。
また、共通電極として機能する導電体688上には、発光素子570R、発光素子570G、及び発光素子570Bを覆って、保護層371が設けられている。保護層371は、上方から各発光素子に水などの不純物が拡散することを防ぐ機能を有する。
保護層371としては、例えば、少なくとも無機絶縁膜を含む単層構造または積層構造とすることができる。無機絶縁膜としては、例えば、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化窒化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜などの酸化物膜または窒化物膜が挙げられる。または、保護層371としてインジウムガリウム酸化物、インジウムガリウム亜鉛酸化物などの半導体材料を用いてもよい。なお、保護層371としては、ALD法、CVD法、及びスパッタリング法を用いて形成すればよい。なお、保護層371として、無機絶縁膜を含む構成について例示したがこれに限定されない。例えば、保護層371として、無機絶縁膜と、有機絶縁膜との積層構造としてもよい。
図25(C)には、上記とは異なる例を示している。
図25(C)では、白色の光を呈する発光素子570Wを有する。発光素子570Wは、画素電極として機能する導電体672と共通電極として機能する導電体688との間に白色の光を呈するEL層686Wを有する。
EL層686Wとしては、例えば、それぞれの発光色が補色の関係になるように選択された、2以上の発光層を積層した構成とすることができる。また、発光層間に電荷発生層を挟持した、積層型のEL層を用いてもよい。
図25(C)には、3つの発光素子570Wを並べて示している。左の発光素子570Wの上部には着色層364Rが設けられている。着色層364Rは、赤色の光を透過するバンドパスフィルタとして機能する。同様に、中央の発光素子570Wの上部には緑色の光を透過する着色層364Gが設けられ、右の発光素子570Wの上部には、青色の光を透過する着色層364Bが設けられている。これにより、表示装置はカラーの画像を表示することができる。
ここで、隣接する2つの発光素子570W間において、EL層686Wと、共通電極として機能する導電体688とがそれぞれ分離されている。これにより、隣接する2つの発光素子570Wにおいて、EL層686Wを介して電流が流れ、意図しない発光が生じることを好適に防ぐことができる。特に、EL層686Wとして、2つの発光層の間に電荷発生層が設けられる、積層型のEL素子を用いた場合では、精細度が高いほど、すなわち隣接画素間の距離が小さいほど、クロストークの影響が顕著となり、コントラストが低下してしまうといった問題がある。そのため、このような構成とすることで、高い精細度と、高いコントラストを兼ね備える表示装置を実現できる。
EL層686W及び共通電極として機能する導電体688の分離は、フォトリソグラフィ法により行うことが好ましい。これにより、発光素子間の間隔を狭めることができるため、例えばメタルマスク等のシャドーマスクを用いた場合と比較して、高い開口率の表示装置を実現することができる。
なお、ボトムエミッション型の発光素子の場合は、画素電極として機能する導電体672と基板351との間に、着色層を設ければよい。
以上が、発光素子についての説明である。
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
(実施の形態5)
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置を適用した電子機器の構成例について説明する。
本発明の一態様の表示装置及び表示モジュールは、表示機能を有する電子機器等の表示部に適用することができる。このような電子機器としては、例えばテレビジョン装置、ノート型のパーソナルコンピュータ、モニター装置、デジタルサイネージ、パチンコ機、ゲーム機などの比較的大きな画面を備える電子機器の他、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、などが挙げられる。
特に、本発明の一態様の表示装置及び表示モジュールは、精細度を高めることが可能なため、比較的小さな表示部を有する電子機器に好適に用いることができる。このような電子機器としては、例えば腕時計型、ブレスレット型の情報端末機(ウェアラブル機器)、ヘッドマウントディスプレイなどのVR向け機器、またはメガネ型のAR向け機器等、頭部に装着可能なウェアラブル機器等が挙げられる。
図26(A)に、メガネ型の電子機器700の斜視図を示す。電子機器700は、一対の表示パネル701、一対の筐体702、一対の光学部材703、一対の装着部704等を有する。
電子機器700は、光学部材703の表示領域706に、表示パネル701で表示した画像を投影することができる。また、光学部材703は透光性を有するため、使用者は光学部材703を通して視認される透過像に重ねて、表示領域706に表示された画像を見ることができる。したがって電子機器700は、AR表示が可能な電子機器である。
また一つの筐体702には、前方を撮像することのできるカメラ705が設けられている。また図示しないが、いずれか一方の筐体702には無線受信機、またはケーブルを接続可能なコネクターを備え、筐体702に映像信号等を供給することができる。また、筐体702に、ジャイロセンサなどの加速度センサを備えることで、使用者の頭部の向きを検知して、その向きに応じた画像を表示領域706に表示することもできる。また、筐体702にはバッテリーが設けられていることが好ましく、無線、または有線によって充電することができる。
続いて、図26(B)を用いて、電子機器700の表示領域706への画像の投影方法について説明する。筐体702の内部には、表示パネル701、レンズ711、反射板712が設けられている。また、光学部材703の表示領域706に相当する部分には、ハーフミラーとして機能する反射面713を有する。
表示パネル701から発せられた光715は、レンズ711を通過し、反射板712により光学部材703側へ反射される。光学部材703の内部において、光715は光学部材703の端面で全反射を繰り返し、反射面713に到達することで、反射面713に画像が投影される。これにより、使用者は、反射面713に反射された光715と、光学部材703(反射面713を含む)を透過した透過光716の両方を視認することができる。
図26では、反射板712及び反射面713がそれぞれ曲面を有する例を示している。これにより、これらが平面である場合に比べて、光学設計の自由度を高めることができ、光学部材703の厚さを薄くすることができる。なお、反射板712及び反射面713を平面としてもよい。
反射板712としては、鏡面を有する部材を用いることができ、反射率が高いことが好ましい。また、反射面713としては、金属膜の反射を利用したハーフミラーを用いてもよいが、全反射を利用したプリズムなどを用いると、透過光716の透過率を高めることができる。
ここで、筐体702は、レンズ711と表示パネル701との距離、またはこれらの角度を調整する機構を有していることが好ましい。これにより、ピンと調整、画像の拡大、縮小などを行うことが可能となる。例えば、レンズ711または表示パネル701の一方または両方が、光軸方向に移動可能な構成とすればよい。
また筐体702は、反射板712の角度を調整可能な機構を有していることが好ましい。反射板712の角度を変えることで、画像が表示される表示領域706の位置を変えることが可能となる。これにより、使用者の目の位置に応じて最適な位置に表示領域706を配置することが可能となる。
表示パネル701には、本発明の一態様の表示装置、または表示モジュールを適用することができる。したがって極めて精細度の高い表示が可能な電子機器700とすることができる。
図27(A)、図27(B)に、ゴーグル型の電子機器750の斜視図を示す。図27(A)は、電子機器750の正面、平面及び左側面を示す斜視図であり、図27(B)は、電子機器750の背面、底面、及び右側面を示す斜視図である。
電子機器750は、一対の表示パネル751、筐体752、一対の装着部754、緩衝部材755、一対のレンズ756等を有する。一対の表示パネル751は、筐体752の内部の、レンズ756を通して視認できる位置にそれぞれ設けられている。
電子機器750は、VR向けの電子機器である。電子機器750を装着した使用者は、レンズ756を通して表示パネル751に表示される画像を視認することができる。また一対の表示パネル751に異なる画像を表示させることで、視差を用いた3次元表示を行うこともできる。
また、筐体752の背面側には、入力端子757と、出力端子758とが設けられている。入力端子757には映像出力機器等からの映像信号、または筐体752内に設けられるバッテリーを充電するための電力等を供給するケーブルを接続することができる。出力端子758としては、例えば音声出力端子として機能し、イヤフォン、ヘッドフォン等を接続することができる。なお、無線通信により音声データを出力可能な構成とする場合、または外部の映像出力機器から音声を出力する場合には、当該音声出力端子を設けなくてもよい。
また、筐体752は、レンズ756及び表示パネル751が、使用者の目の位置に応じて最適な位置となるように、これらの左右の位置を調整可能な機構を有していることが好ましい。また、レンズ756と表示パネル751との距離を変えることで、ピントを調整する機構を有していることが好ましい。
表示パネル751には、本発明の一態様の表示装置、または表示モジュールを適用することができる。したがって極めて精細度の高い表示が可能な電子機器750とすることができる。これにより、使用者に高い没入感を感じさせることができる。
緩衝部材755は、使用者の顔(額、頬など)に接触する部分である。緩衝部材755が使用者の顔と密着することにより、光漏れを防ぐことができ、より没入感を高めることができる。緩衝部材755は、使用者が電子機器750を装着した際に使用者の顔に密着するよう、緩衝部材755としては柔らかな素材を用いることが好ましい。例えばゴム、シリコーンゴム、ウレタン、スポンジなどの素材を用いることができる。また、スポンジ等の表面を布、革(天然皮革または合成皮革)、などで覆ったものを用いると、使用者の顔と緩衝部材755との間に隙間が生じにくく光漏れを好適に防ぐことができる。また、このような素材を用いると、肌触りが良いことに加え、寒い季節などに装着した際に、使用者に冷たさを感じさせないため好ましい。緩衝部材755または装着部754などの、使用者の肌に触れる部材は、取り外し可能な構成とすると、クリーニングまたは交換が容易となるため好ましい。
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
10 表示装置
10A 表示装置
10B 表示装置
10C 表示装置
10D 表示装置
10E 表示装置
10F 表示装置
11 画素回路
12 発光素子
12B 発光素子
12G 発光素子
12R 発光素子
12X 発光素子
20 画素
20B 副画素
20G 副画素
20R 副画素
20X 副画素
21 配線
22 配線
22a 配線
22b 配線
22c 配線
22d 配線
23 配線
24 画素電極
25 導電層
27 導電層
30a トランジスタ
30b トランジスタ
30c トランジスタ
30d トランジスタ
31a 半導体層
31b 半導体層
31c 半導体層
31d 半導体層
32 ダミー層
100 表示装置
101 基板
102 基板
110 領域
111 回路
112 回路
116 ソース線
117 ゲート線
120B 発光ユニット
120G 発光ユニット
120R 発光ユニット
150 画素
151 画素
180 表示モジュール
181 表示部
182 回路部
183 画素回路部
183a 画素回路
184 画素部
184a 画素
185 端子部
186 配線部
190 FPC
200A 表示装置
200B 表示装置
201 基板
202 基板
203 配線層
210 トランジスタ
211 導電層
212 低抵抗領域
213 絶縁層
214 絶縁層
215 素子分離層
220 トランジスタ
221 半導体層
223 絶縁層
224 導電層
225 導電層
226 絶縁層
227 導電層
231 絶縁層
232 絶縁層
233 絶縁層
234 絶縁層
235 絶縁層
240 容量素子
241 導電層
242 導電層
243 絶縁層
250G 発光素子
250R 発光素子
251 導電層
252G 導電層
252R 導電層
253G EL層
253R EL層
253W EL層
254 導電層
255B 着色層
255G 着色層
255R 着色層
256 絶縁層
257 レンズアレイ
261 絶縁層
262 絶縁層
271 導電層
272 プラグ
273 層間絶縁層
351 基板
364B 着色層
364G 着色層
364R 着色層
371 保護層
372 絶縁層
510 表示装置
510A 表示装置
520 層
530 層
540 駆動回路
541 ゲートドライバ
542 ソースドライバ
550 機能回路
551 CPU
552 アクセラレータ
553 CPUコア
560 表示部
561 画素
561D 画素
561G 画素
561N 画素
562 画素回路
562B 画素回路
562G 画素回路
562R 画素回路
570 発光素子
570B 発光素子
570G 発光素子
570R 発光素子
570W 発光素子
580 フリップフロップ
581 スキャンフリップフロップ
582 バックアップ回路
672 導電体
686 EL層
686a EL層
686b EL層
686B EL層
686G EL層
686R EL層
686W EL層
688 導電体
700 電子機器
701 表示パネル
702 筐体
703 光学部材
704 装着部
705 カメラ
706 表示領域
711 レンズ
712 反射板
713 反射面
715 光
716 透過光
750 電子機器
751 表示パネル
752 筐体
754 装着部
755 緩衝部材
756 レンズ
757 入力端子
758 出力端子
4411 発光層
4412 発光層
4413 発光層
4420 層
4430 層

Claims (6)

  1. 二次元マトリクス状に配置された複数の画素を有する表示装置の補正方法であって、
    前記画素に流れる電流を読み出すステップと、
    前記電流から、画素パラメータを取得するステップと、
    前記画素パラメータに基づいて、異常画素のアドレスを特定するステップと、
    前記異常画素の周囲の前記画素の輝度を高めるように、補正パラメータを設定するステップと、
    を有する、表示装置の補正方法。
  2. 二次元マトリクス状に配置された複数の画素を有する表示装置の補正方法であって、
    前記画素に流れる電流を読み出すステップと、
    前記電流から、画素パラメータを取得するステップと、
    前記画素パラメータに基づいて、異常画素のアドレスを特定するステップと、
    前記異常画素の周囲の前記画素の輝度を下げるように、補正パラメータを設定するステップと、
    を有する、表示装置の補正方法。
  3. 請求項1または請求項2において、
    さらに前記画素パラメータのばらつきをキャンセルするように、前記補正パラメータを設定する、
    表示装置の補正方法。
  4. 請求項1乃至請求項3のいずれか一において、
    前記画素パラメータは、駆動トランジスタのしきい値電圧、前記駆動トランジスタの電界効果移動度、発光素子のしきい値電圧、または前記発光素子に流れる電流値である、
    表示装置の補正方法。
  5. 請求項1乃至請求項4のいずれか一において、
    前記表示装置は、回路部と、前記回路部上の画素回路部と、前記画素回路部上の画素部と、を有し、
    前記回路部は、チャネル形成領域に単結晶シリコンを有するトランジスタを有し、
    前記画素回路部は、チャネル形成領域に金属酸化物を有するトランジスタを有し、
    前記画素部は、発光ユニットを有する、
    表示装置の補正方法。
  6. 請求項5において、
    前記回路部は、複数の領域に分割され、
    前記領域の一つは、ソースドライバ回路と、ゲートドライバ回路と、を有し、
    前記ソースドライバ回路は、複数のソース線が電気的に接続され、
    前記ゲートドライバ回路は、複数のゲート線が電気的に接続される、
    表示装置の補正方法。
JP2020214954A 2020-12-24 2020-12-24 表示装置の補正方法 Withdrawn JP2022100763A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020214954A JP2022100763A (ja) 2020-12-24 2020-12-24 表示装置の補正方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020214954A JP2022100763A (ja) 2020-12-24 2020-12-24 表示装置の補正方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2022100763A true JP2022100763A (ja) 2022-07-06

Family

ID=82271153

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020214954A Withdrawn JP2022100763A (ja) 2020-12-24 2020-12-24 表示装置の補正方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2022100763A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024013780A1 (ja) * 2022-07-11 2024-01-18 シャープ株式会社 制御装置及び表示装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024013780A1 (ja) * 2022-07-11 2024-01-18 シャープ株式会社 制御装置及び表示装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7304850B2 (ja) 表示装置
JP7432509B2 (ja) 表示装置
US10497312B2 (en) Electro-optical device and electronic apparatus
US20190006429A1 (en) Electro-optical device and electronic apparatus
WO2020115603A1 (ja) 表示装置、及び表示装置の作製方法
US20220208939A1 (en) Display device
US20210320155A1 (en) Display device
JP2022100763A (ja) 表示装置の補正方法
JP6844283B2 (ja) 電気光学装置、及び、電子機器
US20230197004A1 (en) Display apparatus and electronic device
US20230410738A1 (en) Display device and display correction system
WO2023052906A1 (ja) 表示装置
WO2022118140A1 (ja) 表示装置、表示モジュール、及び表示装置の作製方法
WO2022229790A1 (ja) 表示装置
US20230113155A1 (en) Electronic device
WO2022130108A1 (ja) 表示装置および表示装置の作製方法
US20240057451A1 (en) Display device and method for manufacturing display device
CN219553664U (zh) 显示面板和包括显示面板的显示装置
US20240057382A1 (en) Display device and electronic device
WO2022167890A1 (ja) 電子装置
WO2023073488A1 (ja) 表示装置
CN115996603A (zh) 显示装置和制造显示装置的方法
CN117280400A (zh) 显示装置
CN116830183A (zh) 显示装置及显示校正系统

Legal Events

Date Code Title Description
A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20231221