JP2022108623A - 発光装置、表示装置、光電変換装置、電子機器、照明装置、移動体およびウェアラブルデバイス - Google Patents

発光装置、表示装置、光電変換装置、電子機器、照明装置、移動体およびウェアラブルデバイス Download PDF

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Abstract

【課題】発光装置において複数の表示モードを切り替えて動作させるのに有利な技術を提供する。【解決手段】発光素子、および、前記発光素子に輝度信号に応じた電流を供給するための駆動トランジスタをそれぞれ含む複数の画素と、表示データに応じて前記駆動トランジスタに前記輝度信号を供給する信号供給回路と、を含む発光装置であって、前記発光装置は、第１表示モードと、前記第１表示モードよりも最高輝度が高い第２表示モードと、を含む複数の表示モードで動作し、前記信号供給回路は、前記表示データが最高の階調値を有する場合に、前記第１表示モードと前記第２表示モードとで前記輝度信号として異なる電圧を前記駆動トランジスタに供給し、前記表示データが最低の階調値を有する場合に、前記第１表示モードと前記第２表示モードとで前記輝度信号として異なる電圧を前記駆動トランジスタに供給する。【選択図】図５

Description

本発明は、発光装置、表示装置、光電変換装置、電子機器、照明装置、移動体およびウェアラブルデバイスに関する。
特許文献１には、表示データが最高の階調値であるときに表示素子に設定される最高輝度が異なる複数の表示状態を切り替えて動作する表示装置が示されている。
特開２０１６－０２７４３９号公報
特許文献１のように、最高の階調値における発光駆動電圧の切り替えに応じて、それぞれの階調値での駆動電圧を変化させた場合、表示データの階調値と実際の発光輝度との関係を示すガンマカーブの形状が、それぞれの表示状態によって変化する可能性がある。ガンマカーブが変化した場合、表示品質が低下してしまう可能性がある。
本発明は、発光装置において複数の表示モードを切り替えて動作させるのに有利な技術を提供することを目的とする。
上記課題に鑑みて、本発明の実施形態に係る発光装置は、発光素子、および、前記発光素子に輝度信号に応じた電流を供給するための駆動トランジスタをそれぞれ含む複数の画素と、表示データに応じて前記駆動トランジスタに前記輝度信号を供給する信号供給回路と、を含む発光装置であって、前記発光装置は、第１表示モードと、前記第１表示モードよりも最高輝度が高い第２表示モードと、を含む複数の表示モードで動作し、前記信号供給回路は、前記表示データが最高の階調値を有する場合に、前記第１表示モードと前記第２表示モードとで前記輝度信号として異なる電圧を前記駆動トランジスタに供給し、前記表示データが最低の階調値を有する場合に、前記第１表示モードと前記第２表示モードとで前記輝度信号として異なる電圧を前記駆動トランジスタに供給することを特徴とする。
本発明によれば、発光装置において複数の表示モードを切り替えて動作させるのに有利な技術を提供することができる。
本実施形態の発光装置の概略を示す図。 図１の発光装置の画素の回路図。 図１の発光装置の画素の電気的特性および発光特性。 比較例の発光装置の画素の電気的特性および発光特性。 図１の発光装置の画素の電気的特性および発光特性。 本実施形態の発光装置の概略を示す図。 図６の発光装置の画素の回路図。 図６の発光装置の動作例を示すタイミング図。 図６の発光装置の画素の電気的特性および発光特性。 本実施形態の発光装置の概略を示す図。 図１０の発光装置の画素の回路図。 図１０の発光装置の動作例を示すタイミング図。 本実施形態の発光装置を用いた表示装置の一例を示す図。 本実施形態の発光装置を用いた光電変換装置の一例を示す図。 本実施形態の発光装置を用いた電子機器の一例を示す図。 本実施形態の発光装置を用いた表示装置の一例を示す図。 本実施形態の発光装置を用いた照明装置の一例を示す図。 本実施形態の発光装置を用いた移動体の一例を示す図。 本実施形態の発光装置を用いたウェアラブルデバイスの一例を示す図。
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
図１～図１２を参照して、本開示の実施形態による発光装置について説明する。図１は、本実施形態の発光装置１０１の概略を示すシステム図である。図１に示される発光装置１０１は、それぞれの画素１０２に配された発光素子が半導体の基板の上に形成されたそれぞれの発光素子に対応する駆動回路によって駆動される発光装置である。発光素子は液晶、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ、有機ＥＬ）、無機ＬＥＤ、量子ドットなど素子の材料構成・構造は問わない。本実施形態では、発光装置１０１が、これらの発光素子のうち有機ＥＬを用いた発光素子を備えるとして説明する。また、後述するように、本実施形態において、有機ＥＬ素子の陽極に駆動トランジスタが接続され、トランジスタが全てＰ型トランジスタである場合について説明するが、これに限定されることはない。例えば、トランジスタやトランジスタが形成される基板などの半導体層の極性および導電型が全て逆であってもよい。また、例えば、発光素子に輝度信号に応じた電流を供給するための駆動トランジスタはＰ型トランジスタであり、他のトランジスタはＮ型トランジスタであってもよい。したがって、以下において、例えば、トランジスタの「ドレイン領域」と「ソース領域」とは、適宜、入れ替わってもよい。発光装置１０１のそれぞれの構成の導電型および極性に応じて、適宜、供給される電位やそれぞれの構成間の接続が変更されてもてよい。
図１に示される発光装置１０１は、画素アレイ部１０３と、画素アレイ部１０３の周辺に配置された駆動部と、を含む。画素アレイ部１０３は、行列状に２次元アレイ状に配された複数の画素１０２を含み、それぞれの画素１０２は、図２に示されるように発光素子２０１を有する。発光素子２０１は、陽極と陰極との電極間に、発光層を含む有機層を備える。有機層は、発光層の他に、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層のうち１つ以上を適宜、含んでいてもよい。このように、発光層に有機化合物を含む発光素子２０１を備える発光装置１０１は、有機ＥＬ表示装置とも呼ばれうる。
駆動部は、それぞれの画素１０２を駆動するための回路でありうる。駆動部は、例えば、垂直走査回路１０４および信号供給回路１０５を含む。画素アレイ部１０３において、行方向（図１において横方向）に沿って、走査線１０６が、画素行ごとに配されている。また、列方向（図１において縦方向）に沿って、信号線１０７が、画素列ごとに配されている。
走査線１０６は、垂直走査回路１０４のそれぞれ対応する行の出力端に接続されている。また、信号線１０７は、信号供給回路１０５のそれぞれ対応する列の出力端に接続されている。垂直走査回路１０４は、画素アレイ部１０３のそれぞれの画素１０２へ表示データＤに応じた輝度信号（映像信号とも呼ばれうる）を書き込む際に、走査線１０６に書込み制御信号を供給する。信号供給回路１０５は、発光装置１０１の外部から供給されるデジタル信号の表示データＤに応じた電圧Ｖｓｉｇを有する輝度信号を出力する。
図２は、図１の発光装置１０１に配される画素１０２の構成例を示す回路図である。図２に示されるように、画素１０２は、発光素子２０１、駆動トランジスタ２０２、書込みトランジスタ２０３を含む。
図２に示される画素１０２に含まれるトランジスタなどのそれぞれの素子の総数や、トランジスタの導電型の組み合わせは、１つの例に過ぎず、本構成に限られるものではない。例えば、図２に示されるトランジスタに不図示の容量（例えば、寄生容量）が、接続されていてもよい。また、以下の説明において、素子Ａと素子Ｂとの間にトランジスタが接続されると表現する場合、素子Ａにトランジスタの主端子の一方が接続され、素子Ｂにトランジスタの主端子の他方が接続される。つまり、素子Ａと素子Ｂとの間にトランジスタが接続される表現する場合、素子Ａにトランジスタの制御端子が接続され、かつ、主端子の一方が接続されず、素子Ｂに主端子の他方が接続されない場合は含まない。ここで、トランジスタの主端子とは、トランジスタのソース領域またはドレイン領域として機能する拡散領域のことをいう。また、トランジスタの制御端子とは、トランジスタのゲート電極のことをいう。
図２に示される構成において、駆動トランジスタ２０２の主端子の一方（図２の構成においてドレイン領域）は、発光素子２０１の一方の主端子（電極とも呼ばれうる。以下、陽極と示す）に接続されている。駆動トランジスタ２０２の主端子の他方（図２の構成においてソース領域）は、電源端子Ｖｄｄに接続されている。発光素子２０１の駆動トランジスタ２０２と接続されていないもう一方の主端子（以下、陰極と示す）は、電源端子Ｖｓｓに接続されている。
書込みトランジスタ２０３の主端子の一方は、駆動トランジスタ２０２の制御端子に接続され、書込みトランジスタ２０３の主端子の他方は、信号線１０７に接続されている。書込みトランジスタ２０３の制御端子は、走査線１０６に接続されている。
駆動トランジスタ２０２は、電源端子Ｖｄｄから発光素子２０１へ電流を供給し、発光素子２０１発光させる。より具体的には、信号供給回路１０５が、表示データＤに応じて駆動トランジスタ２０２に輝度信号を供給し、駆動トランジスタ２０２は、信号線１０７を介して輝度信号として供給される電圧Ｖｓｉｇに応じた電流を発光素子２０１に供給する。これによって、発光素子２０１を電流駆動で発光させることができる。
書込みトランジスタ２０３は、垂直走査回路１０４から走査線１０６を介して制御端子に印加される書込み制御信号に応答し、導通状態（オン状態とも呼ばれうる）になる。これによって、書込みトランジスタ２０３は、信号線１０７を介して、信号供給回路１０５から供給される表示データＤに応じた輝度信号の電圧Ｖｓｉｇを画素１０２に書き込む。この書き込まれた輝度信号の電圧Ｖｓｉｇは、駆動トランジスタ２０２の制御端子に印加される。また、何れのトランジスタのバックゲート端子（基板端子、バルク端子、ボディ端子などとも呼ばれうる）に印加される電圧は、電源端子Ｖｄｄの電圧に等しい。換言すると、駆動トランジスタ２０２および書込みトランジスタ２０３のバックゲート端子は、電源端子Ｖｄｄに接続されていてもよい。
発光素子２０１である有機ＥＬ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ）素子の発光時には、輝度信号の電圧Ｖｓｉｇに応じて駆動トランジスタ２０２の主端子間を流れる電流量が変化する。これによって、発光素子２０１の陽極と陰極との間の容量を所定の電位まで充電し、陽極と陰極との間の電位差に応じた電流が、発光素子２０１の発光層を含む有機層を流れる。これによって、発光素子２０１が、表示データＤに応じた輝度で発光することが可能になる。
図３（ａ）には、画素１０２の電気的特性が示されている。より具体的には、ある表示モード（以下、表示モードＡと示す）において、駆動トランジスタ２０２の制御端子に書き込まれる輝度信号の電圧Ｖｓｉｇの範囲と、電圧Ｖｓｉｇに対する駆動トランジスタ２０２の電流特性３０１と、が示されている。図３（ａ）において、縦軸は対数表示である。表示データＤが最高の階調値、中間の階調値、最低の階調値を有する場合に、画素１０２の駆動トランジスタ２０２へ書き込まれる輝度信号の電圧Ｖｓｉｇは、それぞれＶＨ１、ＶＭ１、ＶＬ１である。これらの電圧Ｖｓｉｇの電圧値の大小関係は、図３（ａ）に示されるように、ＶＨ１＜ＶＭ１＜ＶＬ１である。また、表示データＤが中間の階調値であるときの輝度信号の電圧Ｖｓｉｇは、ＶＭ１＝（ＶＨ１＋ＶＬ１）／２である。また、輝度信号の電圧Ｖｓｉｇとして、それぞれＶＨ１、ＶＭ１、ＶＬ１が供給された際に、駆動トランジスタ２０２を流れる電流は、それぞれＩＨ１、ＩＭ１、ＩＬ１である。
図３（ｂ）には、表示モードＡにおける画素１０２の発光素子２０１の発光特性を表すガンマカーブ３０２が示されている。表示データＤが最高の階調値を有するＤＨに対応する輝度信号の電圧Ｖｓｉｇが、上述のＶＨ１である。同様に、表示データＤが最低の階調値を有するＤＬに対応する輝度信号の電圧Ｖｓｉｇが、ＶＬ１である。また、表示データＤが最高の階調値を有するＤＨと最低の階調値を有するＤＬとの間の中間の階調値を有するＤＭに対応する輝度信号の電圧Ｖｓｉｇが、ＶＭ１である。駆動トランジスタ２０２を流れる電流と発光素子２０１が発光する輝度とは、およそ比例関係となる。したがって、表示データＤＨ、ＤＭ、ＤＬに対して、最高の階調値を有する表示データＤＨが供給された際の輝度で規格化した規格化輝度は、それぞれ１．０、ＩＭ１／ＩＨ１、ＩＬ１／ＩＨ１となる。
次いで、図３（ａ）に示される場合と比較して、表示データＤが最高の階調値を有するときに設定される最高輝度が表示モードＡよりも高い表示モード（以下、表示モードＢと示す）における発光装置１０１の動作について説明する。まず、図４（ａ）、図４（ｂ）を用いて比較例の発光装置１０１の動作を説明した後に、図５（ａ）、図５（ｂ）を用いて本実施形態における発光装置１０１の動作を説明し、本実施形態の発光装置１０１の動作の効果について説明する。
図４（ａ）には、表示モードＢにおいて、駆動トランジスタ２０２の制御端子に書き込まれる輝度信号の電圧Ｖｓｉｇの範囲が示されている。比較例の発光装置１０１の動作において、表示モードＢにおける表示データＤが最高の階調値、中間の階調値、最低の階調値を有する場合に、画素１０２の駆動トランジスタ２０２へ書き込まれる輝度信号の電圧Ｖｓｉｇは、それぞれＶＨ２、ＶＭ２、ＶＬ２である。これらの電圧Ｖｓｉｇの電圧値の大小関係は、ＶＨ２＜ＶＭ２＜ＶＬ２である。また、表示データＤが中間の階調値であるときの輝度信号の電圧Ｖｓｉｇは、ＶＭ２＝（ＶＨ２＋ＶＬ２）／２である。
比較例の発光装置１０１の動作における表示モードＡと表示モードＢとの違いは、表示データＤが最高の階調値、中間の階調値をそれぞれ有する場合の輝度信号の電圧Ｖｓｉｇが、ＶＨ２＜ＶＨ１、かつ、ＶＭ２＜ＶＭ１となる点である。また、比較例の発光装置１０１の動作において、表示データＤが最低の階調値である場合の輝度信号の電圧Ｖｓｉｇは、ＶＬ１＝ＶＬ２で、表示モードＡと表示モードＢとで等しくなっている。輝度信号の電圧Ｖｓｉｇとして、それぞれＶＨ２、ＶＭ２、ＶＬ２が供給された際に、駆動トランジスタ２０２を流れる電流は、それぞれＩＨ２、ＩＭ２、ＩＬ２である。また、表示モードＡの場合の駆動トランジスタ２０２に流れる電流と比較して、ＩＨ２＞ＩＨ１、ＩＭ２＞ＩＭ１、ＩＬ２＝ＩＬ１の関係が成り立つ。ここで、駆動トランジスタ２０２は、サブスレッショルド領域または飽和領域で動作するため、信号電圧Ｖｓｉｇの電圧値が低く（小さく）なるにつれて電流特性３０１の傾きも低下する。このため、表示データＤの最高の階調値と中間の階調値に対応する電流量の比率が、表示モードＡと表示モードＢとで異なってくる。具体的には、次の式（１）で表される。
ＩＭ２／ＩＨ２＞ＩＭ１／ＩＨ１・・・（１）
図４（ｂ）には、比較例の発光装置１０１の動作の表示モードＢにおける画素１０２の発光素子２０１の発光特性を表すガンマカーブ４０１が示されている。表示データＤがそれぞれＤＨ、ＤＭ、ＤＬの場合に対応する輝度信号の電圧Ｖｓｉｇが、上述のそれぞれＶＨ２、ＶＭ２、ＶＬ２である。比較例の発光装置１０１の動作において、最高の階調値を有する表示データＤＨが供給された際の輝度で規格化した規格化輝度は、それぞれ１．０、ＩＭ２／ＩＨ２、ＩＬ２／ＩＨ２となる。比較例の発光装置１０１の動作では、式（１）の関係から表示モードＢのガンマカーブ４０１の形状と表示モードＡのガンマカーブ３０２の形状とが異なってきてしまうことがわかる。表示データＤの階調値と実際の発光輝度との関係を示すガンマカーブの形状が、それぞれの表示モードで変化した場合、表示モードによって発光素子２０１の各色間の輝度のバランスが変化してしまい、表示される画像の色が変化してしまう可能性がある。つまり、発光装置１０１の表示品質が低下してしまう可能性がある。
次いで、本実施形態の発光装置１０１の動作について説明する。図５（ａ）には、表示モードＢにおいて、駆動トランジスタ２０２の制御端子に書き込まれる輝度信号の電圧Ｖｓｉｇの範囲が示されている。本実施形態において、発光装置１０１の表示モードＢにおける表示データＤが最高の階調値、中間の階調値、最低の階調値である場合に、画素１０２の駆動トランジスタ２０２へ書き込まれる輝度信号の電圧Ｖｓｉｇは、それぞれＶＨ３、ＶＭ３、ＶＬ３である。これらの電圧Ｖｓｉｇの電圧値の大小関係は、ＶＨ３＜ＶＭ３＜ＶＬ３である。また、表示データＤが中間の階調値であるときの輝度信号の電圧Ｖｓｉｇは、ＶＭ３＝（ＶＨ３＋ＶＬ３）／２である。
図５（ａ）に示される本実施形態の発光装置１０１の輝度信号の電圧Ｖｓｉｇは、図４（ａ）の比較例の輝度信号の電圧Ｖｓｉｇと比較すると、ＶＬ３＞ＶＬ２＝ＶＬ１、かつ、ＶＭ３＞ＶＭ２となっている。表示データＤが最高の階調値である場合の輝度信号の電圧Ｖｓｉｇは、ＶＨ３＝ＶＨ２で、本実施形態と比較例とで等しくなっている。輝度信号の電圧Ｖｓｉｇとして、それぞれＶＨ３、ＶＭ３、ＶＬ３が供給された際に、駆動トランジスタ２０２を流れる電流は、それぞれＩＨ３、ＩＭ３、ＩＬ３である。ここで、ＩＬ３＜ＩＬ２＝ＩＬ１、ＩＭ３＜ＩＭ２、ＩＨ３＝ＩＨ２となる。
本実施形態の動作において、発光装置１０１は、表示モードＡと、表示モードＡよりも最高輝度が高い表示モードＢと、で動作する。このとき、信号供給回路１０５は、表示データＤが最高の階調値を有する場合に、表示モードＡと表示モードＢとで輝度信号として異なる電圧Ｖｓｉｇを駆動トランジスタ２０２に供給する（ＶＨ１≠ＶＨ３）。また、信号供給回路１０５は、表示データＤが最低の階調値を有する場合に、表示モードＡと表示モードＢとで輝度信号として異なる電圧Ｖｓｉｇを駆動トランジスタ２０２に供給する（ＶＬ１≠ＶＬ３）。この本実施形態の表示モードＢにおける画素１０２の発光素子２０１の発光特性を表すガンマカーブ５０１が、図５（ｂ）に示されている。
表示データＤがそれぞれＤＨ、ＤＭ、ＤＬの場合に対応する輝度信号の電圧Ｖｓｉｇが、上述のそれぞれＶＨ３、ＶＭ３、ＶＬ３である。本実施形態の発光装置１０１の動作において、最高の階調値を有する表示データＤＨが供給された際の輝度で規格化した規格化輝度は、それぞれ１．０、ＩＭ３／ＩＨ３、ＩＬ３／ＩＨ３となる。表示モードＢにおける本実施形態と比較例との動作における規格化輝度は、ＩＭ３／ＩＨ３＜ＩＭ２／ＩＨ２の関係となる。したがって、図５（ｂ）に示されるように、本実施形態の発光装置１０１のガンマカーブ５０１は、比較例のガンマカーブ４０１に比べて、表示モードＢにおいても、表示モードＡのガンマカーブ３０２の形状に近似することになる。
表示モードＡと、表示モードＡよりも最高輝度が高い表示モードＢと、において、比較例の動作は、信号供給回路１０５は、表示データＤが最低の階調値を有する場合、輝度信号の電圧Ｖｓｉｇの電圧を同じとした（ＶＬ１＝ＶＬ２）。一方、本実施形態の動作は、表示データＤが最高および最低の階調値である場合の両方で、輝度信号の電圧Ｖｓｉｇの電圧を異なる電圧とした。これによって、表示データＤが最高と最低との間の中間の階調値である場合の輝度信号の電圧Ｖｓｉｇの変化が、表示モードＡと表示モードＢとで近似する。より具体的には、信号供給回路１０５は、表示データＤが最高の階調値を有する場合に、表示モードＡにおいて輝度信号の電圧Ｖｓｉｇとして電圧ＶＨ１を駆動トランジスタ２０２に供給し、表示モードＢにおいて輝度信号の電圧Ｖｓｉｇとして電圧ＶＨ１よりも電圧値が小さい電圧ＶＨ３を駆動トランジスタに供給する。また、信号供給回路１０５は、表示データＤが最低の階調値を有する場合に、表示モードＡにおいて輝度信号の電圧Ｖｓｉｇとして電圧ＶＬ１を駆動トランジスタ２０２に供給し、表示モードＢにおいて輝度信号の電圧Ｖｓｉｇとして電圧ＶＬ１よりも電圧値が大きい電圧ＶＬ３を駆動トランジスタ２０２に供給する。つまり、表示データＤが高い階調値を有する側だけでなく、低い階調値を有する側の輝度信号の電圧Ｖｓｉｇのレンジを広げる。これによって、発光装置１０１において、表示モードが切り替わった際のガンマカーブの変化を抑制することが可能となる。結果として、発光装置１０１において、高品質な画像などの表示を実現することが可能となる。
ここで、図３（ａ）、５（ａ）に示されるように、表示データＤが最高の階調値であるときの輝度信号の表示モードＡでの電圧ＶＨ１と表示モードＢでの電圧ＶＨ３との電圧差は、表示データＤが最低の階調値であるときの輝度信号の表示モードＡでの電圧ＶＬ１と表示モードＢでの電圧ＶＬ３との電圧差よりも大きくてもよい。つまり、（ＶＨ１－ＶＨ３）＞（ＶＬ３－ＶＬ１）であってもよい。
また、表示モードＡと表示モードＢとは、階調数が同じでありうる。また、表示モードＡおよび表示モードＢのそれぞれにおいて、信号供給回路１０５が輝度信号として供給する電圧のそれぞれの階調間のステップが等間隔であってもよい。これによって、発光装置１０１が、表示モードごとにガンマカーブの変化を抑制するための複雑な計算を行うプロセッサなどを必要とすることなく、比較的簡易な構成で、表示モードが変化した場合であっても、上述のような効果を得ることができる。また、発光装置１０１が表示する表示モードは、上述の２種類に限られることはない。３種類以上の表示モードを切り替えて動作をしてもよい。この場合であっても、上述したように、表示データＤの階調値が最高値を有する場合と最低値を有する場合との両方の輝度信号の電圧Ｖｓｉｇを適宜変更し、あわせて、中間の階調値に対応する輝度信号の電圧Ｖｓｉｇを変更すればよい。
次に、図６～図９（ｂ）を参照し、本実施形態の発光装置１０１の変形例について説明する。図６～図９（ｂ）に示される構成は、画素１０２のそれぞれが、発光素子２０１と駆動トランジスタ２０２とを含む電流経路に配され、発光素子２０１の発光または非発光を制御するための発光制御トランジスタ７０１をさらに含む構成である。以下、上述の図１～図５（ｂ）を用いて説明を行った構成と異なる構成を中心に説明し、同様であってもよい構成については、適宜説明を省略する。
図６は、本実施形態の発光装置１０１の概略を示すシステム図である。図１に示される構成に追加して、画素アレイ部１０３において、行方向に沿って、走査線６０１が、画素行ごとに配されている。走査線６０１は、垂直走査回路１０４のそれぞれ対応する行の出力端に接続されており、それぞれの画素１０２の発光制御トランジスタ７０１に発光制御信号を供給する。
図７は、図６の発光装置１０１に配される画素１０２の構成例を示す回路図である。図７に示されるように、発光素子２０１の発光または非発光を制御するための発光制御トランジスタ７０１が配されていることが、図１に示される構成と異なっている。発光制御トランジスタ７０１の主端子の一方（図７の構成においてソース領域）は、駆動トランジスタ２０２の主端子の一方（図７の構成においてドレイン領域）に接続されている。発光制御トランジスタ７０１の主端子の他方は、電源端子Ｖｄｄに接続されている。発光制御トランジスタ７０１の制御端子は、走査線６０１に接続されている。発光制御トランジスタのバックゲート端子は、上述と同様に電源端子Ｖｄｄと同じ電圧であってもよく、例えば、電源端子Ｖｄｄに接続されていてもよい。
図７に示される構成において、発光制御トランジスタ７０１は、電源端子Ｖｄｄと駆動トランジスタ２０２との間に配されているが、これに限られることはない。例えば、発光制御トランジスタ７０１は、駆動トランジスタ２０２と発光素子２０１との間に配されていてもよいし、発光素子２０１と電源端子Ｖｓｓとの間に配されていてもよい。発光制御トランジスタ７０１は、発光素子２０１と駆動トランジスタ２０２とを含む電流経路上に配されていればよい。
図７に示される構成において、駆動トランジスタ２０２の制御端子と、発光素子２０１を含む電流経路のうち駆動トランジスタ２０２と発光制御トランジスタ７０１との間のノードと、の間に容量素子７０２が配されている。また、駆動トランジスタ２０２と発光制御トランジスタ７０１との間のノードと、電源端子Ｖｄｄと、の間に、容量素子７０３が配されている。容量素子７０２および容量素子７０３は、それぞれ駆動トランジスタ２０２および発光制御トランジスタ７０１の寄生容量によって構成されていてもよい。また、容量素子７０２および容量素子７０３は、駆動トランジスタ２０２および発光制御トランジスタ７０１とは別に配されたＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ－Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ－Ｍｅｔａｌ）構造などを有する素子であってもよい。また、例えば、容量素子７０２および容量素子７０３は、駆動トランジスタ２０２および発光制御トランジスタ７０１の寄生容量およびＭＩＭ構造などの素子の組み合わせであってもよい。
発光制御トランジスタ７０１は、垂直走査回路１０４から走査線６０１を介して制御端子に印加される発光制御信号に応答し、導通状態になることによって電源端子Ｖｄｄから駆動トランジスタ２０２への電流の供給を許容する。これによって、駆動トランジスタ２０２による発光素子２０１の発光が可能になる。このように、発光制御トランジスタ７０１は、発光素子２０１の発光または非発光を制御するスイッチとしての機能を有している。発光制御トランジスタ７０１のスイッチング動作によって、発光素子２０１の発光期間と非発光期間との割合を制御することができる、いわゆるデューティ制御が可能となる。このデューティ制御によって、１フレーム期間に亘って、画素１０２が発光することに伴う残像ボケを低減でき、特に、発光装置１０１において動画像を表示した際の画質を向上させることができる。
また、発光装置１０１の製造時のばらつきなどによって、駆動トランジスタ２０２閾値電圧が、画素１０２ごとに異なる場合がある。この場合、同じ発光色の複数の画素１０２に対して、同じの輝度信号の電圧Ｖｓｉｇを書き込んだ場合であっても、画素１０２ごとに駆動トランジスタ２０２を流れる電流量が変化してしまい、発光素子２０１の輝度がばらついてしまう。そこで、駆動トランジスタ２０２の閾値電圧を、輝度信号の電圧Ｖｓｉｇを書き込む前に、駆動トランジスタ２０２のゲート－ソース間で保持させる、いわゆる閾値補正動作を行う。この閾値補正動作によって、それぞれの画素１０２において駆動トランジスタ２０２を流れる電流量のばらつきを抑制することができる。結果として、発光装置１０１において、より均一な発光が実現できる。
閾値補正動作において、発光制御トランジスタ７０１および駆動トランジスタ２０２を介して発光素子２０１に電流を流した後に、発光制御トランジスタ７０１を非導通状態（オフ状態とも呼ばれうる）にする。これによって、駆動トランジスタ２０２のゲート－ソース間の電圧が静定するまで、発光素子２０１へ電流が流れ、閾値補正が行われる。
図８は、本実施形態における発光装置１０１の動作例を示すタイミング図である。図８において、時刻ｔ１以前は、前のフレームにおける発光素子２０１の発光期間である。発光期間において、発光制御トランジスタ７０１はオン状態であり、書込みトランジスタ２０３はオフ状態である。ここで、発光期間とは、発光素子２０１に表示データＤに応じた発光を行わせる期間でありうる。
時刻ｔ１から、新しいフレームとなる。時刻ｔ１において、走査線６０１を介して発光制御トランジスタ７０１の制御端子に入力される発光制御信号が、ＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルへ遷移する。これによって、発光制御トランジスタ７０１がオフ状態になる。従って、電源端子Ｖｄｄから、発光制御トランジスタ７０１および駆動トランジスタ２０２を介して発光素子２０１に電流が供給されなくなり、発光素子２０１は非発光状態になる。ここで、非発光期間とは、発光素子２０１に表示データＤに応じた発光を行わせない期間でありうる。
非発光期間になると、時刻ｔ２において、信号供給回路１０５は、信号線１０７を介して供給する信号の電圧を輝度信号の電圧Ｖｓｉｇから閾値補正信号の電圧Ｖｏｆｓへ切り替える。次に、時刻ｔ３において、走査線１０６を介して書込みトランジスタ２０３の制御端子に入力される書込み制御信号がＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルへ遷移し、書込みトランジスタ２０３がオン状態になる。これによって、信号供給回路１０５から信号線１０７に供給されている閾値補正信号の電圧Ｖｏｆｓが、駆動トランジスタ２０２の制御端子に供給される。このとき、駆動トランジスタ２０２のソース領域の電圧は、フローティング状態であるため、駆動トランジスタ２０２の制御端子とソース領域との間の容量カップリングの影響を受けて変化する。
次いで、時刻ｔ４において、発光制御信号が、ＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルへ遷移することによって、発光制御トランジスタ７０１がオン状態になる。これによって、駆動トランジスタ２０２のソース領域は、電源端子Ｖｄｄと略等しい電圧になる。このように、駆動トランジスタ２０２のゲート端子を電圧Ｖｏｆｓに、ソース領域を電圧端子Ｖｄｄの電圧に初期化する。この期間が、リセット期間である。リセット期間において、電源端子Ｖｄｄから、発光制御トランジスタ７０１および駆動トランジスタ２０２を介して、発光素子２０１に電流が供給される。このため、発光素子２０１の陽極が充電され、陽極の電圧Ｖｅｌが上昇する。したがって、陽極の電圧Ｖｅｌが、発光素子２０１の発光閾値よりも小さい電圧になるように電圧Ｖｏｆｓやリセット期間（時刻ｔ４～時刻ｔ５）の長さを調整してもよい。また、リセット期間が十分短い場合、発光素子２０１の発光量も十分に小さくなるため、陽極の電圧Ｖｅｌが、発光素子２０１の発光閾値を超えてしまった場合であっても、発光装置１０１の表示品質に与える影響は小さい。
駆動トランジスタ２０２のゲート端子およびソース領域の電位を初期化した後、時刻ｔ５において、発光制御信号がＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルへ遷移することによって、発光制御トランジスタ７０１がオフ状態になる。これによって、リセット期間が終了し、駆動トランジスタ２０２のソース領域の電圧Ｖｓは、電圧Ｖｏｆｓと駆動トランジスタ２０２の閾値の電圧Ｖｔｈとの電圧差であるＶｓ＝Ｖｏｆｓ－Ｖｔｈまで変化する。駆動トランジスタ２０２のゲート端子の電圧Ｖｇは、Ｖｇ＝Ｖｏｆｓであるから、容量素子７０２には、駆動トランジスタ２０２の閾値の電圧Ｖｔｈが保持される。この期間（時刻ｔ５から時刻ｔ６の期間）が、閾値補正期間である。このように、発光素子２０１に表示データＤに応じた発光を行わせない非発光期間において、信号供給回路１０５が、駆動トランジスタ２０２に閾値補正信号として電圧Ｖｏｆｓを供給し、発光制御トランジスタ７０１が、一時的にオン状態になる。これによって、発光制御トランジスタ７０１および容量素子７０２は、駆動トランジスタ２０２の閾値の電圧Ｖｔｈを補償する閾値補正部として機能する。
次いで、時刻ｔ６において、書込み制御信号がＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルへ遷移することによって、書込みトランジスタ２０３がオフ状態になる。書込みトランジスタ２０３がオフ状態になった後、時刻ｔ７において、信号供給回路１０５は、信号線１０７を介して供給する信号の電圧を閾値補正信号の電圧Ｖｏｆｓから表示データＤの階調値に応じた輝度信号の電圧Ｖｓｉｇへ切り替える。
信号線１０７に供給される電圧が輝度信号の電圧Ｖｓｉｇになると、時刻ｔ８において、書込み制御信号がＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルへ遷移することによって、書込みトランジスタ２０３がオン状態となる。これによって、輝度信号の電圧Ｖｓｉｇが、信号供給回路１０５から信号線１０７を介して駆動トランジスタ２０２の制御端子に供給される。このとき、駆動トランジスタ２０２のソース領域の電圧はフローティング状態であるため、駆動トランジスタ２０２のゲート－ソース間の容量カップリングの影響を受けて変化する。駆動トランジスタ２０２のソース領域の電圧Ｖｓは、その変化量をΔＶｓとして、Ｖｓ＝Ｖｏｆｓ－Ｖｔｈ＋ΔＶｓになる。ここで、容量素子７０３の容量値Ｃ２、駆動トランジスタ２０２のゲート－ソース間容量を除くソース容量Ｃｓを用いて、ΔＶｓは次の式（２）で表される。
ΔＶｓ＝（Ｖｓｉｇ－Ｖｏｆｓ）・Ｃ２／（Ｃｓ＋Ｃ２）・・・（２）
次に、時刻ｔ９において、書込み制御信号がＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルへ遷移することによって、書込みトランジスタ２０３がオフ状態になる。このように、時刻ｔ８から時刻ｔ９は、駆動トランジスタ２０２の制御端子の電圧を、輝度信号の電圧Ｖｓｉｇに設定する信号書込み期間である。
駆動トランジスタ２０２に輝度信号が供給された後、時刻ｔ１０において、発光制御信号がＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルへ遷移することによって、発光制御トランジスタ７０１がオン状態となる。このとき、駆動トランジスタ２０２のソース領域の電圧は、電源端子Ｖｄｄと略等しい電圧となり、電源端子Ｖｄｄから、発光制御トランジスタ７０１および駆動トランジスタ２０２を介して、発光素子２０１に電流が供給される。これによって、発光素子２０１の陽極が充電され、陽極の電圧Ｖｅｌが上昇する。発光素子２０１の陽極の電圧Ｖｅｌが発光閾値以上の電位となることによって、発光素子２０１が発光を開始する。また、駆動トランジスタ２０２の制御端子の電圧は、ゲート－ソース間およびゲート－ドレイン間の容量カップリングの影響を受けて変化する。駆動トランジスタ２０２の制御端子の電圧Ｖｇは、その変化量をΔＶｇとして、Ｖｇ＝Ｖｓｉｇ＋ΔＶｇとなる。ここで、駆動トランジスタ２０２のゲート－ソース間容量を除くゲート容量Ｃｇを用いて、ΔＶｇは次の式（３）で表される。
ΔＶｇ＝（Ｖｄｄ－Ｖｓ）・Ｃ２／（Ｃｇ＋Ｃ２）・・・（３）
ここで、ゲート容量Ｃｇが、駆動トランジスタ２０２のゲート－ドレイン間の寄生容量、および、書込みトランジスタ２０３の制御端子と駆動トランジスタ２０２の制御端子との間の寄生容量であるとする。この場合、ゲート容量Ｃｇは、容量素子７０３の容量値Ｃ２に対して十分に小さいことが想定される。したがって、式（３）は、式（２）を用いて、次の式（４）で表される。
ΔＶｇ＝Ｖｄｄ－Ｖｓ＝Ｖｄｄ－｛（Ｖｏｆｓ＋Ｖｔｈ＋（Ｖｓｉｇ－Ｖｏｆｓ）・Ｃ２／（Ｃｓ＋Ｃ２）｝・・・（４）
式（４）から、閾値補正信号の電圧Ｖｏｆｓが小さいほどΔＶｇは増大し、駆動トランジスタ２０２に流れる電流が小さくなることがわかる。これについては、後述する。時刻ｔ１から時刻ｔ１０までが、発光素子２０１に表示データＤ（輝度信号）に応じた発光を行わせない非発光期間であり、時刻ｔ１０以降が、発光素子２０１に表示データＤ（輝度信号）に応じた発光を行わせる発光期間である。発光期間に切り替わった後、時刻ｔ１１において、信号供給回路１０５は、信号線１０７に供給する電圧を輝度信号の電圧Ｖｓｉｇから閾値補正信号の電圧Ｖｏｆｓに切り替えてもよい。
図９（ａ）には、発光制御トランジスタ７０１を含む画素１０２を備える発光装置１０１の、表示モードＢにおける駆動トランジスタ２０２の制御端子に書き込まれる輝度信号の電圧Ｖｓｉｇの範囲が示されている。電流特性９０１ａは、上述の閾値補正期間において、閾値補正信号の電圧Ｖｏｆｓとして電圧Ｖｏｆｓａを供給した場合の電流特性であり、図３（ａ）に示される電流特性３０１と同じである。電流特性９０１ｂは、閾値補正信号の電圧Ｖｏｆｓとして電圧Ｖｏｆｓｂを供給した場合の電流特性である。ここで、Ｖｏｆｓａ＞Ｖｏｆｓｂである。
駆動トランジスタ２０２を電流特性９０１ｂで動作させ、表示モードＢの表示を行う場合を考える。表示データＤが最高の階調値、中間の階調値、最低の階調値である場合に、画素１０２の駆動トランジスタ２０２へ書き込まれる輝度信号の電圧Ｖｓｉｇは、それぞれＶＨ４、ＶＭ４、ＶＬ４である。これらの電圧Ｖｓｉｇの電圧値の大小関係は、ＶＨ４＜ＶＭ４＜ＶＬ４である。また、表示データＤが中間の階調値であるときの輝度信号の電圧Ｖｓｉｇは、ＶＭ４＝（ＶＨ４＋ＶＬ４）／２である。また、輝度信号の電圧Ｖｓｉｇとして、それぞれＶＨ４、ＶＭ４、ＶＬ４が供給された際に、駆動トランジスタ２０２を流れる電流は、それぞれＩＨ４、ＩＭ４、ＩＬ４である。
ここで、図５（ａ）に示される、駆動トランジスタ２０２を電流特性３０１で動作させ、表示モードＢの表示を行う場合と比較する。表示データＤの階調値に応じたそれぞれの輝度信号の電圧Ｖｓｉｇが、ＶＨ４＜ＶＨ３、ＶＭ４＜ＶＭ３、ＶＬ４＜ＶＬ３の関係になっている。図５（ａ）を用いて説明した動作では、表示モードＢの最低の階調値に対応する輝度信号の電圧ＶＬ３が、表示モードＡの最低の階調値に対応する輝度信号の電圧ＶＬ１よりも大きくなるように設定する。このとき、表示モードＢの最低の階調値に対応する輝度信号の電圧ＶＬ３が、電圧端子Ｖｄｄの電圧よりも大きくなった場合、信号書込み期間の後に、駆動トランジスタ２０２の制御端子の電圧が、バックゲート端子の電圧Ｖｄｄよりも大きくなってしまう。この場合、駆動トランジスタ２０２の制御端子からバックゲート端子へ順方向バイアス電流が流れ、輝度信号の電圧ＶＬ３を保持することができなくなる。表示モードＢにおいて、表示データＤの階調値が低い場合の輝度信号の電圧Ｖｓｉｇを保持できなくなることを抑制するために、閾値補正信号の電圧Ｖｏｆｓを調整する。これによって、輝度信号の電圧ＶＬ４が、電源端子Ｖｄｄの電圧以下になるように設定することが可能になる。
例えば、信号供給回路１０５は、表示モードＡにおいて閾値補正信号として電圧Ｖｏｆｓａを駆動トランジスタ２０２に供給し、表示モードＢにおいて閾値補正信号として電圧Ｖｏｆｓａよりも電圧値が小さい電圧Ｖｏｆｓｂを駆動トランジスタ２０２に供給する。このとき、信号供給回路１０５が輝度信号として駆動トランジスタ２０２に供給する電圧Ｖｓｉｇが、駆動トランジスタ２０２のバックゲート端子に供給される電圧を越さないように、閾値補正信号の電圧Ｖｏｆｓがそれぞれ調整されればよい。また、図５（ａ）に示される動作において、表示データＤが最低の階調値を有する場合に、表示モードＢで供給する輝度信号の電圧Ｖｓｉｇを、表示モードＡで供給する輝度信号の電圧Ｖｓｉｇをよりも大きくすることを説明した。一方、図９（ａ）に示す閾値補正信号の電圧Ｖｏｆｓを調整する場合、表示モードＢで供給する輝度信号の電圧Ｖｓｉｇが、図９（ａ）に示されるように、表示モードＡで供給する輝度信号の電圧Ｖｓｉｇをよりも小さくなっていてもよい。また、閾値補正信号の電圧Ｖｏｆｓを調整する場合、表示モードＢで供給する輝度信号の電圧Ｖｓｉｇが、電圧Ｖｏｆｓの電圧値に応じて、表示モードＡで供給する輝度信号の電圧Ｖｓｉｇをよりも大きくなっていてもよい。何れの場合においても、表示データＤが最低の階調値を有する場合に、表示モードＡと表示モードＢとで、信号供給回路１０５は、輝度信号として異なる電圧Ｖｓｉｇを駆動トランジスタ２０２に供給しうる。
図９（ｂ）には、駆動トランジスタ２０２を図９（ａ）に示される電流特性９０１ｂで動作させた際の、表示モードＢの画素１０２の発光素子２０１の発光特性を表すガンマカーブ９０２が示されている。ガンマカーブ９０２は、駆動トランジスタ２０２を電流特性３０１（９０１ａ）で動作させた表示モードＢにおけるガンマカーブ５０１と同様となりうる。表示データＤがそれぞれＤＨ、ＤＭ、ＤＬの場合に対応する輝度信号の電圧Ｖｓｉｇが、上述のそれぞれＶＨ４、ＶＭ４、ＶＬ４である。最高の階調値を有する画像データＤＨが供給された際の輝度で規格化した規格化輝度は、それぞれ１．０、ＩＭ４／ＩＨ４、ＩＬ４／ＩＨ４となる。ここで、ＩＭ４／ＩＨ４＝ＩＭ３／ＩＨ３、ＩＬ４／ＩＨ４＝ＩＬ３／ＩＨ３であってもよい。
発光制御トランジスタ７０１を備える構成によって、表示モードによらず、駆動トランジスタ２０２の主端子の電圧をバックゲート端子の電圧以下に設定し、画素１０２の発光素子２０１を所望の輝度で発光させることが可能となる。この構成によって、表示モードを変更する際に、ガンマカーブの変形を抑制するために選択される輝度信号の電圧Ｖｓｉｇのレンジの自由度を高めることが可能となる。
次いで、図１０～図１２を参照し、本実施形態の発光装置１０１のさらなる変形例について説明する。図１０～図１２に示される構成は、画素１０２のそれぞれが、発光素子２０１の２つの主端子の間を短絡し、発光素子２０１の陽極を電源端子Ｖｓｓ２０５に接続するためのリセットトランジスタ１１１１をさらに含む構成である。以下、上述の図６～図９（ｂ）を用いて説明を行った構成と異なる構成を中心に説明し、同様であってもよい構成については、適宜説明を省略する。
図１０は、本実施形態の発光装置１０１の概略を示すシステム図である。図６に示される構成に追加して、画素アレイ部１０３において、行方向に沿って、走査線１０１１が、画素行ごとに配されている。走査線１０１１は、垂直走査回路１０４のそれぞれ対応する行の出力端に接続されており、それぞれの画素１０２のリセットトランジスタ１１１１にリセット信号を供給する。
図１１は、図１０の発光装置１０１に配される画素１０２の構成例を示す回路図である。図１１に示される画素１０２は、図７に示される画素１０２の構成と比較して、発光素子２０１の２つの主端子の間を短絡するためのリセットトランジスタ１１１１をさらに含む。リセットトランジスタ１１１１の主端子の一方（図１１の構成においてソース領域）は、駆動トランジスタ２０２の主端子の一方（図１１の構成においてドレイン領域）に接続されている。リセットトランジスタ１１１１の主端子の他方は、電源端子Ｖｓｓに接続されている。リセットトランジスタ１１１１の制御端子は、走査線１０１１に接続されている。非発光期間に遷移する際に、リセットトランジスタ１１１１を導通状態にすることによって、発光素子２０１の陽極が電源端子Ｖｓｓに接続され、発光素子２０１が非発光状態になる。
図１２は、本実施形態における発光装置１０１の動作例を示すタイミング図である。図１２に示されるように、発光期間から非発光期間に遷移する時刻ｔ１において、走査線１０１１を介してリセットトランジスタ１１１１の制御端子に入力されるリセット信号がＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルへ遷移する。これによって、リセットトランジスタ１１１１がオン状態になり、発光素子２０１が非発光状態になる。また、非発光期間から発光期間に遷移する時刻ｔ１０において、リセット信号がＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルへ遷移することによって、リセットトランジスタ１１１１がオフ状態となる。これによって、発光素子が、輝度信号に応じた輝度で発光を開始することが可能になる。
本実施形態において、時刻ｔ１から時刻ｔ１０の期間中、発光素子２０１の陽極の電圧Ｖｅｌが、電源端子Ｖｓｓと略等しい電圧となるため、発光素子２０１は非発光状態となる。このため、上述の各実施形態と比較して、高コントラストな表示装置を実現することができる。例えば、時刻ｔ４から時刻ｔ５までのリセット期間において発光素子２０１が発光してしまうことを抑制でき、電圧Ｖｏｆｓやリセット期間の長さの選択肢が広がりうる。このように、リセットトランジスタ１１１１を配することによって、発光装置１０１に表示される画像の画質がより向上しうる。
図１０～図１２に示される構成において、画素１０２に発光制御トランジスタ７０１とリセットトランジスタ１１１１との両方が配される構成を示した。しかしながら、これに限られることはない。図１０～図１２に示される構成において、発光制御トランジスタ７０１が配されていなくてもよい。この場合であっても、非発光期間において、リセットトランジスタ１１１１によって発光素子２０１の陽極を電源端子Ｖｓｓに接続し、発光素子２０１をより確実に消灯させる効果が得られる。
ここで、本実施形態の発光装置１０１を表示装置、光電変換装置、電子機器、照明装置、移動体、および、ウェアラブルデバイスに適用した応用例について図１３～図１９を用いて説明する。他にも、発光装置１０１には、電子写真方式の画像形成装置の露光光源や液晶表示装置のバックライト、白色光源にカラーフィルタを有する発光デバイスなどの用途がある。表示装置は、エリアＣＣＤ、リニアＣＣＤ、メモリーカードなどからの画像情報を入力する画像入力部を有し、入力された情報を処理する情報処理部を有し、入力された画像を表示部に表示する画像情報処理装置でもよい。また、カメラやインクジェットプリンタが有する表示部は、タッチパネル機能を有していてもよい。このタッチパネル機能の駆動方式は、赤外線方式でも、静電容量方式でも、抵抗膜方式であっても、電磁誘導方式であってもよく、特に限定されない。また表示装置はマルチファンクションプリンタの表示部に用いられてもよい。
図１３は、本実施形態の発光装置１０１を用いた表示装置の一例を表す模式図である。表示装置１０００は、上部カバー１００１と、下部カバー１００９と、の間に、タッチパネル１００３、表示パネル１００５、フレーム１００６、回路基板１００７、バッテリー１００８を有していてもよい。タッチパネル１００３および表示パネル１００５は、フレキシブルプリント回路ＦＰＣ１００２、１００４が接続されている。回路基板１００７には、トランジスタなどの能動素子が配される。バッテリー１００８は、表示装置１０００が携帯機器でなければ、設けなくてもよいし、携帯機器であっても、この位置に設ける必要はない。表示パネル１００５に、上述の発光装置１０１が適用できる。表示パネル１００５として機能する発光装置１０１は、回路基板１００７に配されたトランジスタなどの能動素子と接続され動作する。
図１３に示される表示装置１０００は、複数のレンズを有する光学部と、当該光学部を通過した光を受光し電気信号に光電変換する撮像素子とを有する光電変換装置（撮像装置）の表示部に用いられてもよい。光電変換装置は、撮像素子が取得した情報を表示する表示部を有してもよい。また、表示部は、光電変換装置の外部に露出した表示部であっても、ファインダ内に配置された表示部であってもよい。光電変換装置は、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラであってもよい。
図１４は、本実施形態の発光装置１０１を用いた光電変換装置の一例を表す模式図である。光電変換装置１１００は、ビューファインダ１１０１、背面ディスプレイ１１０２、操作部１１０３、筐体１１０４を有してよい。光電変換装置１１００は、撮像装置とも呼ばれうる。表示部であるビューファインダ１１０１に、上述の発光装置１０１が適用できる。この場合、発光装置１０１は、撮像する画像のみならず、環境情報、撮像指示などを表示してもよい。環境情報には、外光の強度、外光の向き、被写体の動く速度、被写体が遮蔽物に遮蔽される可能性などであってよい。
撮像に適するタイミングはわずかな時間である場合が多いため、少しでも早く情報を表示した方がよい。したがって、発光素子２０１として有機ＥＬ素子などの有機発光材料を含む発光装置１０１がビューファインダ１１０１に用いられうる。有機発光材料は応答速度が速いためである。有機発光材料を用いた発光装置１０１は、表示速度が求められる、これらの装置に、液晶表示装置よりも適して用いることができる。
光電変換装置１１００は、不図示の光学部を有する。光学部は複数のレンズを有し、光学部を通過した光を受光する筐体１１０４内に収容されている光電変換素子（不図示）に結像する。複数のレンズは、その相対位置を調整することで、焦点を調整することができる。この操作を自動で行うこともできる。
発光装置１０１、は、電子機器の表示部に適用されてもよい。その際には、表示機能と操作機能との双方を有してもよい。携帯端末としては、スマートフォンなどの携帯電話、タブレット、ヘッドマウントディスプレイなどが挙げられる。
図１５は、本実施形態の発光装置１０１を用いた電子機器の一例を表す模式図である。電子機器１２００は、表示部１２０１と、操作部１２０２と、筐体１２０３を有する。筐体１２０３には、回路、当該回路を有するプリント基板、バッテリー、通信部、を有してよい。操作部１２０２は、ボタンであってもよいし、タッチパネル方式の反応部であってもよい。操作部１２０２は、指紋を認識してロックの解除等を行う、生体認識部であってもよい。通信部を有する携帯機器は通信機器ということもできる。表示部１２０１に、上述の発光装置１０１が適用できる。
図１６（ａ）、１６（ｂ）は、本実施形態の発光装置１０１を用いた表示装置の一例を表す模式図である。図１６（ａ）は、テレビモニタやＰＣモニタなどの表示装置である。表示装置１３００は、額縁１３０１を有し表示部１３０２を有する。表示部１３０２に、上述の発光装置１０１、が適用できる。表示装置１３００は、額縁１３０１と表示部１３０２とを支える土台１３０３を有していてもよい。土台１３０３は、図１６（ａ）の形態に限られない。例えば、額縁１３０１の下辺が土台１３０３を兼ねていてもよい。また、額縁１３０１および表示部１３０２は、曲がっていてもよい。その曲率半径は、５０００ｍｍ以上６０００ｍｍ以下であってよい。
図１６（ｂ）は、本実施形態の発光装置１０１を用いた表示装置の他の例を表す模式図である。図１６（ｂ）の表示装置１３１０は、折り曲げ可能に構成されており、いわゆるフォルダブルな表示装置である。表示装置１３１０は、第１表示部１３１１、第２表示部１３１２、筐体１３１３、屈曲点１３１４を有する。第１表示部１３１１と第２表示部１３１２とには、上述の発光装置１０１が適用できる。第１表示部１３１１と第２表示部１３１２とは、つなぎ目のない１枚の表示装置であってよい。第１表示部１３１１と第２表示部１３１２とは、屈曲点で分けることができる。第１表示部１３１１と第２表示部１３１２とは、それぞれ異なる画像を表示してもよいし、第１表示部と第２表示部とで１つの画像を表示してもよい。
図１７は、本実施形態の発光装置１０１を用いた照明装置の一例を表す模式図である。照明装置１４００は、筐体１４０１と、光源１４０２と、回路基板１４０３と、光学フィルム１４０４と、光拡散部１４０５と、を有していてもよい。光源１４０２には、上述の発光装置１０１が適用できる。光学フィルム１４０４は光源の演色性を向上させるフィルタであってよい。光拡散部１４０５は、ライトアップなど、光源の光を効果的に拡散し、広い範囲に光を届けることができる。必要に応じて、最外部にカバーを設けてもよい。照明装置１４００は、光学フィルム１４０４と光拡散部１４０５との両方を有していてもよいし、何れか一方のみを有していてもよい。
照明装置１４００は例えば室内を照明する装置である。照明装置１４００は白色、昼白色、その他青から赤のいずれの色を発光するものであってよい。それらを調光する調光回路を有してよい。照明装置１４００は、光源１４０２として機能する発光装置１０１に接続される電源回路を有していてもよい。電源回路は、交流電圧を直流電圧に変換する回路である。また、白とは色温度が４２００Ｋで昼白色とは色温度が５０００Ｋである。また、照明装置１４００は、カラーフィルタを有してもよい。また、照明装置１４００は、放熱部を有していてもよい。放熱部は装置内の熱を装置外へ放出するものであり、比熱の高い金属、液体シリコンなどが挙げられる。
図１８は、本実施形態の発光装置１０１を用いた車両用の灯具の一例であるテールランプを有する自動車の模式図である。自動車１５００は、テールランプ１５０１を有し、ブレーキ操作などを行った際に、テールランプ１５０１を点灯する形態であってもよい。本実施形態の発光装置１０１は、車両用の灯具としてヘッドランプに用いられてもよい。自動車は移動体の一例であり、移動体は船舶やドローン、航空機、鉄道車両、産業用ロボットなどであってもよい。移動体は、機体とそれに設けられた灯具を有してよい。灯具は機体の現在位置を知らせるものであってもよい。
テールランプ１５０１に、上述の発光装置１０１が適用できる。テールランプ１５０１は、テールランプ１５０１として機能する発光装置１０１を保護する保護部材を有してよい。保護部材は、ある程度高い強度を有し、透明であれば材料は問わないが、ポリカーボネートなどで構成されてもよい。また、保護部材は、ポリカーボネートにフランジカルボン酸誘導体、アクリロニトリル誘導体などを混ぜてよい。
自動車１５００は、車体１５０３、それに取り付けられている窓１５０２を有してもよい。窓は、自動車の前後を確認するための窓であってもよいし、透明なディスプレイであってもよい。当該透明なディスプレイは、有機層３０５の発光層が有機発光材料を含み発光装置として機能する上述の発光装置１０１が用いられてもよい。この場合、発光装置１０１が有する電極などの構成材料は透明な部材で構成される。
図１９（ａ）、１９（ｂ）を参照して、上述の各実施形態の発光装置１０１のさらなる適用例について説明する。発光装置１０１は、例えばスマートグラス、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）、スマートコンタクトのようなウェアラブルデバイスとして装着可能なシステムに適用できる。このような適用例に使用される撮像表示装置は、可視光を光電変換可能な撮像装置と、可視光を発光可能な発光装置とを有する。
図１９（ａ）は、１つの適用例に係る眼鏡１６００（スマートグラス）を説明する。眼鏡１６００のレンズ１６０１の表面側に、ＣＭＯＳセンサやＳＰＡＤのような撮像装置１６０２が設けられている。また、レンズ１６０１の裏面側には、上述した各実施形態の発光装置１０１が設けられている。
眼鏡１６００は、制御装置１６０３をさらに備える。制御装置１６０３は、撮像装置１６０２と各実施形態に係る発光装置１０１に電力を供給する電源として機能する。また、制御装置１６０３は、撮像装置１６０２と発光装置１０１の動作を制御する。レンズ１６０１には、撮像装置１６０２に光を集光するための光学系が形成されている。
図１９（ｂ）は、１つの適用例に係る眼鏡１６１０（スマートグラス）を説明する。眼鏡１６１０は、制御装置１６１２を有しており、制御装置１６１２に、撮像装置１６０２に相当する撮像装置と、発光装置１０１が搭載される。レンズ１６１１には、制御装置１６１２内の撮像装置と、発光装置１０１からの発光を投影するための光学系が形成されており、レンズ１６１１には画像が投影される。制御装置１６１２は、撮像装置および発光装置１０１に電力を供給する電源として機能するとともに、撮像装置および発光装置１０１の動作を制御する。制御装置１６１２は、装着者の視線を検知する視線検知部を有してもよい。視線の検知は赤外線を用いてよい。赤外発光部は、表示画像を注視しているユーザーの眼球に対して、赤外光を発する。発せられた赤外光の眼球からの反射光を、受光素子を有する撮像部が検出することで眼球の撮像画像が得られる。平面視における赤外発光部から表示部への光を低減する低減手段を有することで、画像品位の低下を低減する。
赤外光の撮像により得られた眼球の撮像画像から表示画像に対するユーザーの視線を検出する。眼球の撮像画像を用いた視線検出には任意の公知の手法が適用できる。一例として、角膜での照射光の反射によるプルキニエ像に基づく視線検出方法を用いることができる。
より具体的には、瞳孔角膜反射法に基づく視線検出処理が行われる。瞳孔角膜反射法を用いて、眼球の撮像画像に含まれる瞳孔の像とプルキニエ像とに基づいて、眼球の向き（回転角度）を表す視線ベクトルが算出されることにより、ユーザーの視線が検出される。
本発明の一実施形態に係る発光装置１０１は、受光素子を有する撮像装置を有し、撮像装置からのユーザーの視線情報に基づいて表示画像を制御してよい。
具体的には、発光装置１０１は、視線情報に基づいて、ユーザーが注視する第１の視界領域と、第１の視界領域以外の第２の視界領域とを決定される。第１の視界領域、第２の視界領域は、発光装置１０１の制御装置が決定してもよいし、外部の制御装置が決定したものを受信してもよい。発光装置１０１の表示領域において、第１の視界領域の表示解像度を第２の視界領域の表示解像度よりも高く制御してよい。つまり、第２の視界領域の解像度を第１の視界領域よりも低くしてよい。
また、表示領域は、第１の表示領域、第１の表示領域とは異なる第２の表示領域とを有し、視線情報に基づいて、第１の表示領域および第２の表示領域から優先度が高い領域を決定される。第１の視界領域、第２の視界領域は、発光装置１０１の制御装置が決定してもよいし、外部の制御装置が決定したものを受信してもよい。優先度の高い領域の解像度を、優先度が高い領域以外の領域の解像度よりも高く制御してよい。つまり優先度が相対的に低い領域の解像度を低くしてよい。
なお、第１の視界領域や優先度が高い領域の決定には、ＡＩを用いてもよい。ＡＩは、眼球の画像と当該画像の眼球が実際に視ていた方向とを教師データとして、眼球の画像から視線の角度、視線の先の目的物までの距離を推定するよう構成されたモデルであってよい。ＡＩプログラムは、発光装置１０１が有しても、撮像装置が有しても、外部装置が有してもよい。外部装置が有する場合は、通信を介して、発光装置１０１に伝えられる。
視認検知に基づいて表示制御する場合、外部を撮像する撮像装置を更に有するスマートグラスに好ましく適用できる。スマートグラスは、撮像した外部情報をリアルタイムで表示することができる。
発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。
１０１：発光装置、１０２：画素、１０５：信号供給回路、２０１：発光素子、２０２：駆動トランジスタ

Claims (16)

  1. 発光素子、および、前記発光素子に輝度信号に応じた電流を供給するための駆動トランジスタをそれぞれ含む複数の画素と、表示データに応じて前記駆動トランジスタに前記輝度信号を供給する信号供給回路と、を含む発光装置であって、
    前記発光装置は、第１表示モードと、前記第１表示モードよりも最高輝度が高い第２表示モードと、を含む複数の表示モードで動作し、
    前記信号供給回路は、
    前記表示データが最高の階調値を有する場合に、前記第１表示モードと前記第２表示モードとで前記輝度信号として異なる電圧を前記駆動トランジスタに供給し、
    前記表示データが最低の階調値を有する場合に、前記第１表示モードと前記第２表示モードとで前記輝度信号として異なる電圧を前記駆動トランジスタに供給することを特徴とする発光装置。
  2. 前記信号供給回路は、
    前記表示データが最高の階調値を有する場合に、前記第１表示モードにおいて前記輝度信号として第１電圧を前記駆動トランジスタに供給し、前記第２表示モードにおいて前記輝度信号として前記第１電圧よりも電圧値が小さい第２電圧を前記駆動トランジスタに供給し、
    前記表示データが最低の階調値を有する場合に、前記第１表示モードにおいて前記輝度信号として第３電圧を前記駆動トランジスタに供給し、前記第２表示モードにおいて前記輝度信号として前記第３電圧よりも電圧値が大きい第４電圧を前記駆動トランジスタに供給することを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
  3. 前記第１電圧と前記第２電圧との電圧差は、前記第３電圧と前記第４電圧との電圧差よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
  4. 前記複数の画素のそれぞれは、前記発光素子と前記駆動トランジスタとを含む電流経路に配され、前記発光素子の発光または非発光を制御するための発光制御トランジスタをさらに含み、
    前記発光素子に前記表示データに応じた発光を行わせない非発光期間において、
    前記信号供給回路は、前記駆動トランジスタに閾値補正信号を供給し、
    前記発光制御トランジスタは、一時的にオン状態になることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の発光装置。
  5. 前記信号供給回路は、前記第１表示モードにおいて前記閾値補正信号として第５電圧を前記駆動トランジスタに供給し、前記第２表示モードにおいて前記閾値補正信号として前記第５電圧よりも電圧値が小さい第６電圧を前記駆動トランジスタに供給することを特徴とする請求項４に記載の発光装置。
  6. 前記表示データが最低の階調値を有する場合に、前記信号供給回路が前記輝度信号として前記駆動トランジスタに供給する電圧が、前記駆動トランジスタのバックゲート端子に供給される電圧を越さないように、前記閾値補正信号の電圧が調整されることを特徴とする請求項４または５に記載の発光装置。
  7. 前記電流経路において、前記発光素子と前記発光制御トランジスタとの間に前記駆動トランジスタが配され、
    前記複数の画素のそれぞれは、前記駆動トランジスタの制御端子と、前記電流経路のうち前記駆動トランジスタと発光制御トランジスタとの間のノードと、の間に容量素子を含むことを特徴とする請求項４乃至６の何れか１項に記載の発光装置。
  8. 前記複数の画素のそれぞれは、前記発光素子の２つの主端子の間を短絡するためのリセットトランジスタをさらに含み、
    前記発光素子に前記表示データに応じた発光を行わせない非発光期間において、前記リセットトランジスタが、オン状態になることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の発光装置。
  9. 前記第１表示モードと前記第２表示モードとで、階調数が同じことを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の発光装置。
  10. 前記第１表示モードおよび前記第２表示モードのそれぞれにおいて、前記信号供給回路が前記輝度信号として供給する電圧のそれぞれの階調間のステップが等間隔であることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の発光装置。
  11. 請求項１乃至１０の何れか１項に記載の発光装置と、前記発光装置に接続されている能動素子と、を有することを特徴とする表示装置。
  12. 複数のレンズを有する光学部と、前記光学部を通過した光を受光する撮像素子と、画像を表示する表示部と、を有し、
    前記表示部は、前記撮像素子が撮像した画像を表示する表示部であり、かつ、請求項１乃至１０の何れか１項に記載の発光装置を有することを特徴とする光電変換装置。
  13. 表示部が設けられた筐体と、前記筐体に設けられ、外部と通信する通信部と、を有し、
    前記表示部は、請求項１乃至１０の何れか１項に記載の発光装置を有することを特徴とする電子機器。
  14. 光源と、光拡散部および光学フィルムの少なくとも一方と、を有する照明装置であって、
    前記光源は、請求項１乃至１０の何れか１項に記載の発光装置を有することを特徴とする照明装置。
  15. 機体と、前記機体に設けられている灯具と、を有する移動体であって、
    前記灯具は、請求項１乃至１０の何れか１項に記載の発光装置を有することを特徴とする移動体。
  16. 画像を表示するための表示装置を有するウェアラブルデバイスであって、
    前記表示装置は、請求項１乃至１０の何れか１項に記載の発光装置を有することを特徴とするウェアラブルデバイス。
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