JP2023130445A - El表示装置、電子機器 - Google Patents

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JP2023130445A
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transistor
wiring
pixel
display
electrode
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Hideaki Shishido
博之 三宅
Hiroyuki Miyake
耕平 豊高
Kohei Toyotaka
誠 兼安
Makoto Kaneyasu
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Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Abstract

【課題】精細度を極めて高くできる表示装置を提供する。または、表示品位が高められた表示装置を提供する。または、開口率が高められた表示装置を提供する。【解決手段】画素は3つの副画素を有し、2本のゲート線が画素と電気的に接続される。一方のゲート線は、2つの副画素が有するそれぞれのトランジスタのゲートと電気的に接続し、他方のゲート線が、残りの副画素が有するトランジスタのゲートと電気的に接続する構成とする。一方、3つの副画素のそれぞれの表示素子は、一方向に並べて配置される構成とする。3つの副画素が備える3つの画素電極は、一方向に並べて配置される構成とする。【選択図】図1

Description

本発明の一態様は、表示装置に関する。
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発明
の一態様の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関するものである。または、本発
明の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物(コンポジション
・オブ・マター)に関するものである。そのため、より具体的に本明細書で開示する本発
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、照明装置、蓄電装置
、記憶装置、それらの駆動方法、または、それらの製造方法、を一例として挙げることが
できる。
近年、高解像度の表示装置が求められている。例えば家庭用のテレビジョン装置(テレ
ビ、またはテレビジョン受信機ともいう)では、解像度がフルハイビジョン(画素数19
20×1080)であるものが主流となっているが、今後4K(画素数3840×216
0)や8K(画素数7680×4320)のように、テレビジョン装置の高解像度化が進
むと予想される。
一方、携帯電話、スマートフォン、タブレット端末等の携帯型情報端末機器においても
、機器の表示部に用いられる表示パネルの高解像度化が進んでいる。
表示装置としては、代表的には液晶表示装置、有機EL(Electro Lumin
escence)素子や発光ダイオード(LED:Light Emitting Di
ode)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。
例えば、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
例えば携帯情報端末機器に搭載される表示パネルは、テレビジョン装置等に比べて表示
領域の面積が小さいため、解像度を高めるためには精細度をより高める必要がある。
本発明の一態様は、精細度が極めて高い表示装置を提供することを課題の一とする。ま
たは、表示品位が高められた表示装置を提供することを課題の一とする。または、開口率
が高められた表示装置を提供することを課題の一とする。または、信頼性の高い表示装置
を提供することを課題の一とする。または、新規な構成を有する表示装置を提供すること
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。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。また、上記以外の課題は、明
細書等の記載から自ずと明らかになるものであり、明細書等の記載から上記以外の課題を
抽出することが可能である。
本発明の一態様は、画素、第1の配線、及び第2の配線を有する表示装置である。画素
は、第1の副画素、第2の副画素、及び第3の副画素を有する。第1の副画素は、第1の
トランジスタ及び第1の表示素子を有する。第2の副画素は、第2のトランジスタ及び第
2の表示素子を有する。第3の副画素は、第3のトランジスタ及び第3の表示素子を有す
る。第1の配線は、第1のトランジスタのゲート、及び第2のトランジスタのゲートと電
気的に接続する。第2の配線は、第3のトランジスタのゲートと電気的に接続する。
また、上記において、第1の表示素子は、第1の電極を有し、第2の表示素子は、第2
の電極を有し、第3の表示素子は、第3の電極を有する。平面視において、第3の電極は
、第1の電極と第2の電極との間に位置する領域を有することが好ましい。
また、上記において、平面視において、第1の電極の重心と第2の電極の重心とを通る
直線と、第3の電極の重心とが重ならないことが好ましい。
また、上記において、第1の電極と第2の配線とは、互いに重ならないように配置され
、第2の電極と第2の配線とは、互いに重ならないように配置され、第3の電極と第1の
配線とは、互いに重なる領域を有することが好ましい。
また、本発明の他の一態様は、第1の画素、第2の画素、第1の配線、及び第2の配線
を有する表示装置である。第1の画素は、第1の副画素、第2の副画素、及び第3の副画
素を有し、第2の画素は、第4の副画素、第5の副画素、及び第6の副画素を有する。第
1の副画素は、第1のトランジスタ及び第1の表示素子を有する。第2の副画素は、第2
のトランジスタ及び第2の表示素子を有する。第3の副画素は、第3のトランジスタ及び
第3の表示素子を有する。第4の副画素は、第4のトランジスタ及び第4の表示素子を有
する。第5の副画素は、第5のトランジスタ及び第5の表示素子を有する。第6の副画素
は、第6のトランジスタ及び第6の表示素子を有する。第1の配線は、第1のトランジス
タのゲート、第2のトランジスタのゲート、及び第4のトランジスタのゲートと電気的に
接続する。第2の配線は、第3のトランジスタのゲート、第5のトランジスタのゲート、
及び第6のトランジスタのゲートと電気的に接続する。
また、上記において、第1の表示素子は、第1の電極を有し、第2の表示素子は、第2
の電極を有し、第3の表示素子は、第3の電極を有し、第4の表示素子は、第4の電極を
有し、第5の表示素子は、第5の電極を有し、第6の表示素子は、第6の電極を有するこ
とが好ましい。また平面視において、第3の電極は、第1の電極と第2の電極との間に位
置する領域を有し、第4の電極は、第5の電極と第6の電極との間に位置する領域を有し
、第2の電極と第5の電極とは、隣接して配置されていることが好ましい。
また、上記において、平面視において、第1の電極の重心と、第2の電極の重心と、第
4の電極の重心とは、第1の直線上に位置し、第3の電極の重心と、第5の電極の重心と
、第6の電極の重心とは、第2の直線上に位置し、第1の直線と第2の直線とは平行で且
つ一致しないことを特徴とすることが好ましい。
また、上記において、第1の電極と第2の配線とは、互いに重ならないように配置され
、第2の電極と第2の配線とは、互いに重ならないように配置され、第3の電極と第1の
配線とは、互いに重なる領域を有し、第4の電極と第2の配線とは、互いに重ならないよ
うに配置され、第5の電極と第1の配線とは、互いに重なる領域を有し、第6の電極と第
1の配線とは、互いに重なる領域を有することが好ましい。
また、上記において、第3の配線、第4の配線、及び第5の配線を有し、第1のトラン
ジスタのソース又はドレインの一方は、第3の配線と電気的に接続し、第2のトランジス
タのソース又はドレインの一方は、第4の配線と電気的に接続し、第3のトランジスタの
ソース又はドレインの一方は、第3の配線と電気的に接続し、第4のトランジスタのソー
ス又はドレインの一方は、第5の配線と電気的に接続し、第5のトランジスタのソース又
はドレインの一方は、第4の配線と電気的に接続し、第6のトランジスタのソース又はド
レインの一方は、第5の配線と電気的に接続することが好ましい。
または、第3の配線、第4の配線、第5の配線、及び第6の配線を有し、第1のトラン
ジスタのソース又はドレインの一方は、第4の配線と電気的に接続し、第2のトランジス
タのソース又はドレインの一方は、第5の配線と電気的に接続し、第3のトランジスタの
ソース又はドレインの一方は、第3の配線と電気的に接続し、第4のトランジスタのソー
ス又はドレインの一方は、第6の配線と電気的に接続し、第5のトランジスタのソース又
はドレインの一方は、第4の配線と電気的に接続し、第6のトランジスタのソース又はド
レインの一方は、第5の配線と電気的に接続することが好ましい。
また、このとき、平面視において、第4の配線は、第2の電極と第3の電極との間に配
置され、第5の配線は、第4の電極と第5の電極との間に配置されていることが好ましい
また、上記において、第1の表示素子と第5の表示素子とは、第1の色を呈する機能を
有し、第2の表示素子と第6の表示素子とは、第2の色を呈する機能を有し、第3の表示
素子と第4の表示素子とは、第3の色を呈する機能を有することが好ましい。
また、上記において、精細度が400ppi以上2000ppi以下であることが好ま
しい。
また、上記において、第1乃至第3の表示素子のそれぞれに流れる電流を選択的に出力
する機能と、第1乃至第3の表示素子のそれぞれに所定の電位を供給する機能と、を有す
る回路を有することが好ましい。
本発明の一態様によれば、精細度が極めて高い表示装置を提供できる。または、表示品
位が高められた表示装置を提供できる。または、開口率が高められた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。または、新規な構成を有する表示装置
を提供できる。
なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の
一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果
は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図
面、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
実施の形態に係る、表示装置の構成例。 実施の形態に係る、表示装置の構成例。 実施の形態に係る、表示装置の構成例。 実施の形態に係る、表示装置の構成例。 実施の形態に係る、表示装置の構成例。 実施の形態に係る、表示装置の構成例。 実施の形態に係る、表示装置の回路図。 実施の形態に係る、表示装置の回路図。 実施の形態に係る、表示装置の回路図。 実施の形態に係る、表示装置の回路図。 実施の形態に係る、表示装置の構成例。 実施の形態に係る、表示装置の構成例。 実施の形態に係る、表示装置の構成例。 実施の形態に係る、表示装置の構成例。 実施の形態に係る、表示装置の構成例。 実施の形態に係る、表示装置の構成例。 実施の形態に係る、表示装置の構成例。 実施の形態に係る、表示装置の構成例。 実施の形態に係る、タッチパネルの構成例。 実施の形態に係る、タッチセンサのブロック図及びタイミングチャート図。 実施の形態に係る、タッチセンサの回路図。 実施の形態に係る、電子機器及び照明装置の一例を示す図。 実施の形態に係る、電子機器の一例を示す図。 実施の形態に係る、電子機器の一例を示す図。 実施の形態に係る、電子機器の一例を示す図。 実施例1に係る、トランジスタの電気特性。 実施例1に係る、表示パネルの写真。 実施例2に係る、発光素子の構成。 実施例2に係る、色度図。 実施例2に係る、NTSC比の輝度依存性。 実施例3に係る、トランジスタの電気特性。 実施例3に係る、NTSC比の輝度依存性及び色度図。 実施例3に係る、色度の視野角依存性。 実施例3に係る、色度の視野角依存性。
実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定
されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更
し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態
の記載内容に限定して解釈されるものではない。
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。
トランジスタは半導体素子の一種であり、電流や電圧の増幅や、導通または非導通を制
御するスイッチング動作などを実現することができる。本明細書におけるトランジスタは
、IGFET(Insulated Gate Field Effect Trans
istor)や薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor
)を含む。
また、「ソース」や「ドレイン」の機能は、異なる極性のトランジスタを採用する場合
や、回路動作において電流の方向が変化する場合などには入れ替わることがある。このた
め、本明細書においては、「ソース」や「ドレイン」の用語は、入れ替えて用いることが
できるものとする。
(実施の形態1)
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。
本発明の一態様の表示装置は複数の画素を有するものである。各画素は複数の副画素を
備える。各副画素は表示素子と、画素回路を有する。それぞれの副画素の表示素子は、そ
れぞれ異なる色を呈する。画素回路は少なくとも一のトランジスタを有する。各表示素子
は少なくとも一つの電極(画素電極ともいう)を有し、当該電極は画素回路と電気的に接
続される。各画素回路が有するトランジスタは、当該副画素を選択するためのスイッチと
しての機能を有し、選択トランジスタともいうことができる。画素回路は当該選択トラン
ジスタ以外に、他のトランジスタや容量素子、ダイオード素子などの素子、及びこれら素
子間を接続するための配線等を有していてもよい。
また、本発明の一態様の表示装置は、画素回路が備える選択トランジスタのゲートに電
気的に接続する配線(ゲート線ともいう)を複数有する。当該配線に与えられる電位によ
り、選択トランジスタのオン・オフ状態が制御され、副画素の選択状態を制御することが
できる。
本発明の一態様では、画素は2以上の副画素を有し、また画素に2本以上、1つの画素
あたりの副画素の数以下のゲート線が電気的に接続される構成とする。また複数のゲート
線の各々には、画素が有する副画素の少なくとも一つが電気的に接続される構成とする。
一例として、画素は3つの副画素を有し、2本のゲート線が画素と電気的に接続される
構成について説明する。より具体的には、一方のゲート線は、2つの副画素が有するそれ
ぞれの選択トランジスタのゲートと電気的に接続し、他方のゲート線が、残りの副画素が
有する選択トランジスタのゲートと電気的に接続する構成とする。
一方、3つの副画素のそれぞれの表示素子は、一方向に並べて配置される構成とする。
すなわち、3つの副画素が備える3つの画素電極は、一方向に並べて配置される構成とす
る。
本発明の一態様の表示装置の画素を、上記のような構成とすることにより、画素の占有
面積を縮小することが容易となる。その結果、表示装置の精細度を高めることができる。
以下では上記画素構成にすることで、画素の占有面積を縮小できる理由のひとつについて
説明する。
表示装置の精細度を高める場合、1つの画素の占有面積を縮小する必要がある。例えば
画素の占有面積を縮小する方法の一つとして、最少加工寸法や、異なるレイヤー間の位置
合わせ精度などのデザインルールを縮小する方法が挙げられる。しかしながら、デザイン
ルールの大幅な縮小は製造装置の性能の向上に依存する点が多く、極めて困難性が高い。
例えば露光機などの製造装置の技術開発のコストは極めて膨大である。またたとえ新規な
製造装置が開発されたとしても、既存の装置と置き換えるための設備投資等が膨大になっ
てしまう。
ここで比較として1本のゲート線に3つの副画素の各々の選択トランジスタが接続され
た場合を考える。また1つの画素は平面視において正方形かそれに近い形とすることが好
ましい。このとき、ゲート線の延伸方向には、各副画素の画素回路が、1画素につき3つ
並んで設けられることとなる。例えば正方形形状の画素としたとき、画素回路は、ゲート
線の延伸方向の長さと、これに直交する方向の長さの比が略1:3である長方形の中に少
なくとも納まる必要がある。また、平面視において、画素の形状を正方形とした場合、画
素の占有面積を縮小するためには、ゲート線の延伸方向の長さと、当該方向とは直交する
方向の長さの一方のみを縮小するのではなく、その両方を同程度に縮小する必要がある。
画素回路を作製する際、プロセス上のデザインルールが存在するため、画素回路が有す
る素子、電極、及びコンタクトホールの大きさ、素子間をつなぐ配線の幅、並びに素子の
間隔、または素子と配線の間隔などは、ある値より小さくすることができない。したがっ
て画素回路を上記長方形の中に収めつつ、その占有面積を縮小するために素子や配線等の
配置方法をいくら工夫したとしても、上記長方形の短辺方向の長さ、すなわちゲート線の
延伸方向の長さを、長辺方向の長さと同程度に小さくすることは困難である。さらに、1
つの画素回路につき、ゲート線と直交する1以上の配線を設ける必要がある。したがって
画素のゲート線の延伸方向にはこれと直交する方向に比べて配線等の構成が密集して設け
られることとなり、画素回路のゲート線の延伸方向の長さを縮小することはより困難とい
える。
本発明の一態様の画素は、ゲート線の延伸方向に配置する画素回路の数を減らすことが
できるため、上述の構成に比べてゲート線の延伸方向の画素の長さをより小さくすること
が容易となる。さらに、ゲート線と直交する配線を、1つの画素内の画素回路のうち、異
なるゲート線に接続する2つの画素回路で共有することが可能となるため、1つの画素に
対応する、ゲート線と直交する配線の数を減らすことができ、画素のゲート線の延伸方向
の長さをより小さくすることが容易となる。
また、本発明の一態様は、一対の画素を組み合わせた画素ユニットを有する構成とする
ことが好ましい。より具体的には、第1のゲート線に2つの画素回路が接続され、第2の
ゲート線に1つの画素回路が接続される第1の画素と、第1のゲート線に1つの画素回路
が接続され、第2のゲート線に2つの画素回路が接続される第2の画素と、からなる画素
ユニットを有する構成とすることができる。画素ユニットが有する6つの画素回路は、例
えばゲート線の延伸方向の長さとゲート線と直交する方向の長さの比が略2:1である長
方形内に収まるように設けることが好ましい。このような構成とすることで、画素回路を
より効率的に密集して配置することができるため、画素の占有面積をより縮小することが
容易となる。また、上記で示した比較の構成に比べて、一対の画素と接続するゲート線と
直交する配線の数を、少なくとも2つ以上削減することが可能となる。
本発明の一態様の表示装置は、画素の占有面積を極めて小さくすることができる。した
がって極めて高精細な画素部を有する表示装置を実現できる。例えば、画素部の精細度は
、例えば400ppi以上2000ppi以下、または500ppi以上2000ppi
以下、好ましくは600ppi以上2000ppi以下、より好ましくは800ppi以
上2000ppi以下、さらに好ましくは1000ppi以上2000ppi以下とする
ことが可能となる。例えば1058ppiの精細度を有する表示装置を実現できる。
このような高精細な表示装置は、例えば携帯電話、スマートフォン、タブレット端末な
どの携帯型情報端末機器、スマートウォッチ等のウェアラブル機器などの比較的小型の電
子機器に好適に用いることができる。また、カメラ等のファインダーにも好適に用いるこ
とができる。また、医療用途などに用いられるディスプレイ機器などにも好適に用いるこ
とができる。
本発明の一態様は、より具体的には、例えば以下のような構成とすることができる。
[構成例]
以下では、本発明の一態様の表示装置の構成例について説明する。
〔表示装置の構成例〕
図1(A)に、以下で説明する表示装置10の上面概略図を示す。表示装置10は、画
素部11、回路12、回路13、回路14、端子部15a、端子部15b、複数の配線1
6a、複数の配線16b、及び複数の配線16c等を有する。
画素部11は、複数の画素を有し、画像を表示する機能を有する。
回路12、回路13は、画素部11内の各画素に、画素を駆動するための信号を出力す
る機能を有する。例えば回路12は、ゲート駆動回路としての機能を有する回路であり、
回路13は、ソース駆動回路としての機能を有する回路とすることができる。
なお、画素部11に設けられる画素数が極めて多い場合などでは、ソース駆動回路とし
て機能するICを端子部15a上に実装してもよいし、ICを実装したFPC(Flex
ible Print Circuit)を端子部15aに接続し、回路13を設けない
構成としてもよい。また、ICを用いる場合であっても、回路13に1つの信号を2以上
の配線に分配する機能を有する回路(例えばデマルチプレクサ回路)を適用すると、IC
やFPCの端子の数を低減することができるため、より高解像度の表示装置10とすると
きは好適である。
回路14は、画素が有する表示素子に流れる電流を選択的に出力する機能を有する回路
(モニタ回路ともいう)である。また、回路14は、画素が有する表示素子に所定の電位
を供給する機能を有していてもよい。画素毎に回路14を介して出力された電流に応じて
、画素に供給する信号の電位を調整することにより、画素部11内の各画素の輝度のばら
つきを補正することができる。特に、高精細の画素部11とする場合には、画素の占有面
積を縮小するために1つの画素が有する画素回路を簡略化し、表示装置10の外部に設け
られる装置または回路で補正を行う(外部補正ともいう)方式を取ることが好ましい。な
お、画素回路が上記補正の機能を有し、画素回路内部で補正を行う(内部補正ともいう)
方式とする場合には、回路14を設けなくてもよい。また回路14が当該補正の機能を有
していてもよい。
端子部15a及び端子部15bには、複数の端子が設けられ、FPCやICを接続する
ことができる。端子部15aの各端子は、配線16aを介して回路13と電気的に接続さ
れる。端子部15bの一部の端子は、配線16bを介して回路12と電気的に接続される
。端子部15bの他の一部の端子は、配線16cを介して回路14と電気的に接続される
。なおFPCやICが実装された表示装置10を表示モジュールと呼ぶこともできる。ま
た、FPCやICが実装されていない状態の表示装置10を、表示パネルとよぶこともで
きる。
図1(B)は、画素部11における画素電極の配列方法の例を示す上面概略図である。
画素部11は、複数の画素ユニット20を有する。図1(B)には4つの画素ユニット2
0を示している。画素ユニット20は、画素21aと、画素21bを含んで構成されてい
る。画素21aは、画素電極31a、画素電極32a、及び画素電極33aを有する。画
素21bは、画素電極31b、画素電極32b、及び画素電極33bを有する。各画素電
極は、後述する表示素子の電極として機能する。また1つの副画素の表示領域22は、そ
の副画素が有する画素電極の内側に位置する。
画素ユニット20が有する6つの画素電極は、等間隔に並べて配置されている。ここで
、画素電極31a、画素電極32a、及び画素電極33aはそれぞれ異なる色を呈する表
示素子の電極とすることができる。また画素電極31bは画素電極31aと、画素電極3
2bは画素電極32aと、画素電極33bは画素電極33aと、それぞれ同じ色を呈する
表示素子の電極とすることができる。なお、ここでは3種類の画素電極の大きさを同じと
して明示しているが、それぞれ異なる大きさとしてもよい。または各画素電極上の表示領
域22の大きさを異ならせてもよい。
なお、ここでは説明を容易にするため画素電極31aは赤色(R)を呈する表示素子の
電極としRの符号を付している。同様に画素電極32aは緑色(G)を呈する表示素子の
電極としGの符号を付し、画素電極33aは青色(B)を呈する表示素子の電極としBの
符号を付している。なお図1(B)等に示す画素配列は一例であり、これに限られない。
図1(C)は、画素部11における画素回路の配列方法の例を示す回路図である。図1
(C)には4つの画素ユニット20を示している。画素21aは、画素回路41a、画素
回路42a、及び画素回路43aを有する。画素21bは、画素回路41b、画素回路4
2b、及び画素回路43bを有する。また、画素部11には、配線51a、配線51b、
配線52a、配線52b、配線52c、配線53a、配線53b、配線53c等が配置さ
れている。
配線51a及び配線51bは、それぞれ回路12と電気的に接続され、ゲート線として
の機能を有する。配線52a、配線52b、及び配線52cは、それぞれ回路13と電気
的に接続され、信号線(データ線ともいう)としての機能を有する。また配線53a、配
線53b、及び配線53cは、表示素子に電位を供給する機能を有する。また表示装置1
0が回路14を有しているとき、配線53a、配線53b、及び配線53cは、それぞれ
回路14と電気的に接続されている。
画素回路41aは、配線51a、配線52a、及び配線53aと電気的に接続されてい
る。画素回路42aは、配線51a、配線52b、及び配線53bと電気的に接続されて
いる。画素回路43aは、配線51b、配線52a、及び配線53aと電気的に接続され
ている。画素回路41bは、配線51a、配線52c、及び配線53cと電気的に接続さ
れている。画素回路42bは、配線51b、配線52b、及び配線53bと電気的に接続
されている。画素回路43bは、配線51b、配線52c、及び配線53cと電気的に接
続されている。
画素回路41aは、画素電極31aと電気的に接続されている。画素回路42aは、画
素電極32aと電気的に接続されている。画素回路43aは、画素電極33aと電気的に
接続されている。画素回路41bは、画素電極31bと電気的に接続されている。画素回
路42bは、画素電極32bと電気的に接続されている。画素回路43bは、画素電極3
3bと電気的に接続されている。図1(C)では、図1(B)に示す各画素電極と、画素
回路との対応を分かりやすくするため、各画素回路にR、G、Bの符号を付している。
なお、図1(C)では、1つの画素ユニット20に信号線として機能する配線(配線5
2a乃至c)が3本電気的に接続された構成を示すが、図2に示すように4本の配線が画
素ユニット20に電気的に接続する構成としてもよい。
図2において、配線52dは画素回路43aと電気的に接続している。また配線52a
は、画素回路41a及び画素回路42bと電気的に接続している。配線52bは、画素回
路42a及び画素回路43bと電気的に接続している。配線52cは、画素回路41bと
電気的に接続している。なお、隣接する画素ユニットにおいて、配線52cは共有されて
いるため、画素ユニット20での配線52cは、隣の画素ユニットでは配線52dに相当
する。
このように、信号線として機能する1本の配線には、同じ色に対応した画素回路を接続
する構成とすることが好ましい。例えば上述したように、画素間の輝度のばらつきを補正
するために電位が調整された信号を当該配線に供給する場合、補正値は色ごとに大きく異
なる場合がある。そのため、1本の信号線に接続される画素回路を、全て同じ色に対応し
た画素回路とすることで、補正を容易にすることができる。
ここで、図2に示す構成では、行方向(配線51a及び配線51bの延伸方向)に配置
される画素回路の数をnとしたときに、信号線として機能する配線(配線52a等)の数
がn+1本となる。また画素部11に設けられる複数の信号線として機能する配線のうち
、両端に位置する2本の配線(1本目とn+1本目)のそれぞれには、同じ色に対応した
画素回路が接続されることになる。そこで、図2に示すように、画素部11の両端に位置
するこれら2本の配線(図2では配線52dと、右側に位置する配線52c)を、例えば
画素部11よりも外側に位置する配線54により電気的に接続する構成とすると、信号線
駆動回路として機能する回路の出力信号の数を増やすことがないため好ましい。
〔画素回路の構成例〕
以下では、画素ユニット20が有する画素回路のより具体的な例について説明する。図
3に、画素ユニット20の回路図の例を示す。図3では、図2で例示したように、1つの
画素ユニット20につき信号線として機能する配線(配線52a等)が4本接続された場
合の例を示している。
画素21aは、副画素71a、副画素72a、及び副画素73aを有する。画素21b
は、副画素71b、副画素72b、及び副画素73bを有する。各々の副画素は、画素回
路と表示素子60を有する。例えば副画素71aは、画素回路41aと表示素子60を有
する。ここでは、表示素子60として、有機EL素子等の発光素子を用いた場合を示す。
また各々の画素回路は、トランジスタ61と、トランジスタ62と、容量素子63と、
を有している。例えば画素回路41aにおいて、トランジスタ61は、ゲートが配線51
aと電気的に接続し、ソース又はドレインの一方が配線52aと電気的に接続し、ソース
又はドレインの他方がトランジスタ62のゲート、及び容量素子63の一方の電極と電気
的に接続している。トランジスタ62は、ソース又はドレインの一方が表示素子60の一
方の電極と電気的に接続し、ソース又はドレインの他方が容量素子63の他方の電極、及
び配線53aと電気的に接続している。表示素子60の他方の電極は、電位V1が与えら
れる配線と電気的に接続している。なお、他の画素回路については、図3に示すようにト
ランジスタ61のソース又はドレインの一方が接続する配線、及び容量素子63の他方の
電極が接続する配線が異なる以外は、画素回路41aと同様の構成を有する。
図3において、トランジスタ61は選択トランジスタとしての機能を有する。またトラ
ンジスタ62は、表示素子60と直列接続され、表示素子60に流れる電流を制御する機
能を有する。容量素子63は、トランジスタ62のゲートが接続されるノードの電位を保
持する機能を有する。なお、トランジスタ61のオフ状態におけるリーク電流や、トラン
ジスタ62のゲートを介したリーク電流等が極めて小さい場合には、容量素子63を意図
的に設けなくてもよい。
ここで、図3に示すように、トランジスタ62はそれぞれ電気的に接続された第1のゲ
ートと第2のゲートを有する構成とすることが好ましい。このように2つのゲートを有す
る構成とすることで、トランジスタ62の流すことのできる電流を増大させることができ
る。特に高精細の表示装置においては、トランジスタ62のサイズ、特にチャネル幅を大
きくすることなく当該電流を増大させることができるため好ましい。
なお、図4(A)に示すように、トランジスタ62が1つのゲートを有する構成として
もよい。このような構成とすることで、第2のゲートを形成する工程が不要となるため、
上記に比べて工程を簡略化できる。また、図4(B)に示すように、トランジスタ61が
2つのゲートを有する構成としてもよい。このような構成とすることで、いずれのトラン
ジスタもサイズを小さくすることができる。また、ここでは各トランジスタの第1のゲー
トと第2のゲートがそれぞれ電気的に接続する構成を示しているが、一方のゲートが異な
る配線と電気的に接続する構成としてもよい。その場合、当該配線に与える電位を異なら
せることにより、トランジスタのしきい値電圧を制御することができる。
また、表示素子60の一対の電極のうち、トランジスタ62と電気的に接続する電極が
、上記画素電極(例えば画素電極31a等)に相当する。ここで、図3及び図4(A)(
B)では、表示素子60のトランジスタ62と電気的に接続する電極を陰極、反対側の電
極を陽極とした構成を示している。このような構成は、トランジスタ62がnチャネル型
のトランジスタの場合に特に有効である。すなわち、トランジスタ62がオン状態のとき
、配線53aにより与えられる電位がソース電位となるため、表示素子60の抵抗のばら
つきや変動によらず、トランジスタ62に流れる電流を一定とすることができる。
なお、図5(A)に示すように、表示素子60のトランジスタ62側の電極を陽極とし
、反対側の電極を陰極とした構成としてもよい。このような構成とすることにより、表示
素子60の他方の電極に与える電位V1に配線53a等に与えられる電位よりも低い固定
電位を用いることができる。また当該電位V1に共通電位や接地電位など、他の回路に用
いる電位と共通の電位を用いると、回路構成を簡略化できるため好ましい。
また、上記では図2に示したように1つの画素ユニットに信号線として機能する配線が
4本接続された構成を示したが、図1(C)に示すように当該配線を3本接続した構成と
することもできる。その場合の画素ユニット20の構成の一例を図5(B)に示す。
また、画素回路が有するトランジスタとして、pチャネル型のトランジスタを用いても
よい。例えば、図6(A)(B)には、それぞれ、図5(A)(B)に示した構成のうち
、トランジスタ62をpチャネル型のトランジスタとした場合の例を示している。
〔モニタ回路〕
続いて、図1(A)で示した回路14の構成例について説明する。図7(A)に、回路
14の構成の一例の回路図を示す。回路14は、m個(mは1以上の整数)の回路80(
回路80_1乃至80_m)を有する。また回路14には配線83、配線84、複数の配
線群53Sが電気的に接続されている。ここで、配線群53Sは、配線53a、配線53
b、及び配線53cをそれぞれ1本以上含む。また、回路14はm個の出力端子86(出
力端子86_1乃至86_m)が電気的に接続されている。各々の出力端子86は、回路
14内の一つの回路80と電気的に接続する。
図7(B)に、回路80の構成例を示す。回路80は、複数のトランジスタ81と、複
数のトランジスタ82を有する。トランジスタ81は、ゲートが配線83と電気的に接続
し、ソース又はドレインの一方が配線群53Sのうちの1本の配線と電気的に接続し、ソ
ース又はドレインの他方が配線84と電気的に接続している。トランジスタ82は、ゲー
トが端子85と電気的に接続し、ソース又はドレインの一方がトランジスタ81のソース
又はドレインの一方と電気的に接続し、ソース又はドレインの他方が出力端子86と電気
的に接続している。
配線84には固定電位を与えることができる。例えば、上記電位V1よりも高い電位、
または電位V1よりも低い電位を与えることができる。配線83には、トランジスタ81
のオン/オフを制御するための信号を与えることができる。画素部11に画像を表示する
期間(表示期間ともいう)には、トランジスタ81をオン状態とすることで、配線84に
与えられた電位がトランジスタ81を介して配線群53Sのそれぞれに供給される。
端子85には、トランジスタ82のオン/オフを制御するための信号を与えることがで
きる。ここで、画素部11に画像を表示しない期間に、後述する動作を行うことで各副画
素に流れる電流を外部に出力する期間(モニタ期間ともいう)を設けることができる。具
体的には、複数のトランジスタ81をオフ状態とし、複数のトランジスタ82のうちの1
つをオン状態とすることで、配線群53Sのうちの1つの配線と出力端子86とがトラン
ジスタ82を介して導通する。したがって複数のトランジスタ82を順番に選択すること
で、配線群53Sのそれぞれの配線に流れる電流を、出力端子86に時分割で出力するこ
とができる。
図7(B)では、1本の配線(配線53a等)に対してトランジスタ82が接続される
構成としたが、図7(C)に示すように、配線群53Sのうち隣接する複数の配線をまと
め、ひとつのトランジスタ82と接続する構成とすることが好ましい。こうすることで、
出力端子86に出力される電流は、複数の画素から出力される電流の足し合わせとなるた
め、感度を向上させることができる。特に、高精細の表示装置においては1つの副画素に
設けられる表示素子60の大きさが小さく、表示素子60が流す電流の値も小さいため、
このような構成とすることで補正を容易に行うことができる。また、このように複数の配
線をまとめることで、出力端子86の数を減らすことができるため、回路構成を簡略化で
きる。
例えば、図3、図4(A)(B)、図5(A)(B)で例示した回路構成では、配線5
3a、配線53b、及び配線53cはそれぞれ、表示素子60及びトランジスタ62に流
れる電流を、出力端子86に出力することができる。
モニタ期間における動作について、図3を用いて説明する。一例として副画素71aに
流れる電流を出力する場合を考える。まず配線51aにトランジスタ61をオン状態とす
る電位を与え、配線52aからトランジスタ61を介してトランジスタ62のゲートに所
定の電位を与える。さらに、ゲート線として機能する他の配線(例えば配線51b等)に
は、トランジスタ61をオフ状態とする電位を与える。また、信号線として機能する他の
配線(例えば配線52b等)には、トランジスタ62をオフ状態とする電位を与える。こ
うすることで、副画素71aの表示素子60及びトランジスタ62に流れる電流を配線5
3aに出力することができる。
なお、図7(C)に示すように、配線群53Sのうち隣接する複数の配線をまとめる場
合には、モニタ期間において複数の副画素の表示素子60に同時に電流が流れるように駆
動すればよい。またこの時、ひとつの期間では同じ色の副画素のみからの電流が同時に出
力されるように、駆動することが好ましい。
また、図7(C)では、トランジスタ81及びトランジスタ82が、それぞれ電気的に
接続された2つのゲートを有する構成を示している。特に、トランジスタ81及びトラン
ジスタ82に複数の配線(配線53a等)が接続される場合には、大きな電流を流す必要
があるため、このような構成とすることが好ましい。
ここで、モニタ回路として機能する回路14を設ける場合に用いることのできる、上記
とは異なる画素の構成例について説明する。
図8(A)に示す副画素は、トランジスタ61、トランジスタ62、容量素子63に加
え、トランジスタ64を備える。また副画素には、配線51、配線52、配線53、及び
配線55が電気的に接続している。配線51は、ゲート線として機能する配線であり、配
線52は信号線として機能する配線であり、配線53は回路14に電気的に接続する配線
である。また配線55には、所定の電位または信号を供給することができる。
図8(A)において、トランジスタ61は、ゲートが配線51と電気的に接続され、ソ
ース又はドレインの一方が配線52と電気的に接続され、ソース又はドレインの他方が容
量素子63の一方の電極、及びトランジスタ62のゲートと電気的に接続されている。ト
ランジスタ62は、ソース又はドレインの一方が電位V2を供給する機能を有する配線と
電気的に接続され、ソース又はドレインの他方が表示素子60の一方の電極、及びトラン
ジスタ64のソース又はドレインの一方と電気的に接続されている。容量素子63は、他
方の電極が配線55と電気的に接続されている。トランジスタ64は、ゲートが配線51
と電気的に接続され、ソース又はドレインの他方が配線53と電気的に接続されている。
表示素子60は、他方の電極が電位V1を供給する機能を有する配線と電気的に接続され
ている。
図8(A)に示す構成において、電位V1は、電位V2よりも低い電位とすることがで
きる。なお、表示素子60の陽極と陰極を入れ替えた場合には、これら電位を入れ替えれ
ばよい。
図8(A)に示す構成では、トランジスタ62のゲートに所定の電位を与えたときに、
トランジスタ62に流れる電流を、トランジスタ64を介して配線53に出力することが
できる。例えばモニタ期間において、配線51の電位をトランジスタ61及びトランジス
タ64をオン状態とする電位とし、配線52の電位をトランジスタ62のゲートに供給す
る電位とすればよい。
図8(A)では、トランジスタ61とトランジスタ64のそれぞれのゲートが一つの配
線51と電気的に接続する構成としたが、これらを別の配線と電気的に接続する構成とし
てもよい。図8(B)では、トランジスタ64のゲートに電気的に接続する配線57を設
ける構成を示している。このような構成とすることで、例えば表示期間中にはトランジス
タ64を常にオフ状態とすることができ、当該期間中に配線53に意図しない電流が流れ
ないため好ましい。
図8(C)に示す構成は、主に配線55を有さない点で上記と相違している。図8(C
)において、容量素子63の他方の電極が、トランジスタ62のソース又はドレインの他
方、表示素子60の一方の電極、及びトランジスタ64のソース又はドレインの一方と電
気的に接続している。このような構成とすることで、配線の数を減らすことができ、より
高精細な表示装置を実現できる。
また、図8(D)には、図8(B)と同様に、トランジスタ61とトランジスタ64の
それぞれのゲートが異なる配線と電気的に接続する構成を示している。
なお、図8(A)~(D)では、それぞれのトランジスタが1つのゲートを有する構成
を示したが、上記と同様に各トランジスタの少なくとも一つ、または全部が、電気的に接
続する2つのゲートを有する構成としてもよい。また2つのゲートのうちの一方を所定の
電位を供給する配線と電気的に接続させ、トランジスタのしきい値電圧を制御できる構成
としてもよい。
また、画素回路に、トランジスタのしきい値電圧等の変動の影響を補正する機能を持た
せてもよい。図9(A)に副画素の一例を示す。図9(A)に示す副画素は、6つのトラ
ンジスタ(トランジスタ93_1乃至93_6)、容量素子94、及び表示素子95を有
する。また当該副画素には、配線91_1乃至91_5、並びに配線92_1及び配線9
2_2が電気的に接続されている。
図9(B)に示す構成は、図9(A)に示した構成に、トランジスタ93_7を追加し
た例である。また図9(B)に示す副画素には、配線91_6及び配線91_7が電気的
に接続されている。ここで、配線91_5と配線91_6は電気的に接続されていてもよ
い。
図10に示す副画素は、6つのトランジスタ(トランジスタ98_1乃至98_6)、
容量素子94、及び表示素子95を有する。また当該副画素には、配線96_1乃至96
_3、並びに配線97_1乃至97_3が電気的に接続されている。ここで配線96_1
と配線96_3はそれぞれ電気的に接続されていてもよい。
〔画素電極の配置方法例〕
続いて、画素電極と各種配線との相対的な位置関係について説明する。
図11(A)は、画素部11における画素電極と、配線の配置方法の例を示す上面概略
図である。配線51aと配線51bとは交互に配列している。また配線51a及び配線5
1bと交差する配線52a、配線52b、及び配線52cが、この順で配列している。ま
た、各画素電極は、配線51a及び配線51bの延伸方向に沿って配列している。
画素ユニット20において、画素電極31aと画素電極32aは、配線52cと配線5
2aの間に配置されている。また画素電極33aと画素電極31bは、配線52aと配線
52bの間に配置されている。また画素電極32bと画素電極33bは、配線52bと配
線52cの間に配置されている。なお、図11(A)では各画素電極と、これと隣接する
配線とが重畳しないように示しているが、画素電極の一部が配線と重畳していてもよい。
また、画素ユニット20において、各画素電極は配線51aと配線51bの両方と重畳
するように設けられている。このように、2つのゲート線として機能する配線と重ねて画
素電極を設けることで、画素電極の面積を大きくでき、画素部の開口率を高めることがで
きる。
また、図11(B)に示すように、2本の信号線として機能する配線の間(例えば配線
52aと配線52bの間)に位置する2つの画素電極を、当該配線の延伸方向に相対的に
ずらして配置することが好ましい。言い換えると、1つの画素ユニット20が有する6つ
の画素電極が、ゲート線として機能する配線の延伸方向に沿って、ジグザグに配置してい
ることが好ましい。
図12(A)を用いて、1つの画素ユニット20が有する6つの画素電極の位置関係を
説明する。図12(A)において、各画素電極の平面視における重心に印を付している。
ここで、平面視における電極の重心とは、電極を平面視で見たときの輪郭が成す図形(2
次元図形)の、幾何学的な重心のことをいう。
図12(A)に示すように、ゲート線として機能する配線の延伸方向に隣接する3つの
画素電極のうち、両端に位置する2つの画素電極のそれぞれの重心を結ぶ線と、間に位置
する画素電極の重心が一致しないような配列とすることが好ましい。例えば、画素電極3
1aの重心と画素電極33aの重心を結ぶ直線30aと、これらの間に位置する画素電極
32aの重心とが重ならないような配列とする。
また、1つの画素ユニット20が有する6つの画素電極のうち、3つの画素電極の各々
の重心が第1の直線上に位置し、他の3つの画素電極の重心が第2の直線上に位置し、第
1の直線と第2の直線とは、平行で且つ一致しないことが好ましい。例えば、画素電極3
1a、画素電極33a、及び画素電極32bのそれぞれの重心を通る直線30aと、画素
電極32a、画素電極31b、及び画素電極33bのそれぞれの重心を通る直線30bと
が、互いに平行で且つ一致しないような配列とする。
なお、実際は画素電極の形状にばらつきが生じる場合や、画素電極の形状を画素が呈す
る色に応じて異ならせる場合などでは、3以上の画素電極の重心を結ぶ線が直線とはなら
ない場合がある。このような場合は直線ではなく、ゲート線として機能する配線の延伸方
向に長い帯状の長方形の範囲内に、3以上の画素電極の重心が位置していれば、これら画
素電極の重心が直線上に位置するとみなすことができる。図12(B)には、各画素電極
の重心位置が帯状の長方形30cまたは長方形30dの範囲内に位置している場合を示し
ている。このとき、帯状の長方形の短辺方向の幅Wとしては、例えば画素ピッチの1/1
0以下、好ましくは画素ピッチの1/20以下とすることができる。
ここで、図11(B)に示すように、1つの画素電極は、ゲート線として機能する配線
の2以上と重ならないように配置することが好ましい。ゲート線として機能する配線の電
位が変化したとき、これと重畳する画素電極の電位が変化し、表示素子にかかる電圧が変
化してしまう場合がある。また、1つの画素電極を、ゲート線として機能する配線のいず
れにも重ならないように配置すると、画素の開口率が低下してしまう場合がある。したが
って、1つの画素電極に1つのゲート線として機能する配線が重なる構成とすることで、
画素電極の電位の変化の影響を抑えつつ、高い開口率を維持することができる。
特に、本発明の一態様では1つの画素につき2つのゲート線として機能する配線を有す
るため、図11(B)に示すように隣接する画素電極の位置をずらし、1つの画素電極が
画素に接続されるゲート線として機能する配線、または隣接する画素に接続されるゲート
線として機能する配線のうちの1つに重なるように配置するとよい。また、1つの副画素
が有する画素電極が重なるゲート線として機能する配線は、ゲート線を走査する向きに対
して1つ前の行に対応するゲート線であることが好ましい。このとき、1つ前の行のゲー
ト線に与えられる信号により当該画素電極の電位が変化して表示素子にかかる電圧に変化
が生じたとしても、その直後にデータの書き換えが行われるため、表示への影響を軽減す
ることができる。
なお、画素電極が2つのゲート線と重なるように配置する必要がある場合、画素電極と
一方のゲート線とが重なる部分の面積よりも、画素電極と他方のゲート線とが重なる部分
の面積のほうが小さくなるようにすればよい。特に、画素電極の面積に対して、いずれか
のゲート線と重なる部分の面積の比が3%未満の場合には、ゲート線の電位の変化が画素
電極の電位に与える影響がほとんどないため、実質的に重なっていないとみなすこともで
きる場合がある。
図13(A)には、図11とは異なる画素電極の配置方法を示している。画素21aは
、画素電極32aと画素電極33aとが、ゲート線として機能する配線(配線51a等)
の延伸方向に交互に配列している。またこの2つの画素電極の両方に隣接して、画素電極
31aが配置されている。
図13(B)に示す例では、信号線として機能する配線(配線52a等)の延伸方向に
隣接する2列の画素において、画素電極32aと画素電極33aとが互いに入れ替わって
配置されている。すなわち、隣接する2つの画素において、画素電極32a同士、及び画
素電極33a同士が隣接して設けられている。
なお、上記では、理解を容易にするため各画素電極や画素回路に、R、G、B等の符号
を付しているがこれに限定されず、これらを互いに入れ替えることができる。
〔画素レイアウトの例〕
以下では、画素ユニット20のレイアウト例について説明する。
図14(A)(B)に、図4(A)で例示した画素ユニット20に対応するレイアウト
の一例を示す。図14(A)には、画素電極31a等よりも下層の構成を示し、図14(
B)には、図14(A)の構成に加えて画素電極31a等を設けた場合の構成を示してい
る。なお図14(B)では、明瞭化のため隣接する画素ユニットの画素電極等を明示して
いない。
図14(A)において、第1の導電膜により配線51a、配線51b等が構成されてい
る。また、これよりも上層に位置する第2の導電膜により、配線52a等が構成されてい
る。
副画素71aにおいて、トランジスタ61は、配線51a上に設けられた半導体層と、
配線52aの一部等を含んで構成されている。トランジスタ62は、第1の導電膜からな
る導電層と、当該導電層上の半導体層と、配線53a等を含んで構成されている。容量素
子63は、配線53aの一部と、第1の導電膜からなる導電層とを含んで構成されている
図14(B)において、各画素電極は、配線52a等の延伸方向に隣接する副画素の一
部と重なるように配置されている。例えば、画素電極32aは、副画素71a内のトラン
ジスタ61、容量素子63、及び副画素71aを構成する配線や電極等の一部と重ねて設
けられている。このような構成は、特に上面発光型(トップエミッション型)の発光素子
を用いた場合に有効である。このように画素電極よりも下側に回路を配置することで、画
素の占有面積を縮小したとしても、大きな開口率を実現できる。
また、図14(B)に示すように、各画素電極は配線52a等の信号線として機能する
配線と重ならないように配置することが好ましい。こうすることで、信号線の電位の変化
が画素電極の電位に影響を及ぼすことを抑制することができる。なお、画素電極を信号線
と重ねて配置する必要がある場合には、画素電極の面積に対して、これらが重なる面積の
割合が10%以下、好ましくは5%以下とすればよい。
また、画素電極が隣接する副画素内のトランジスタの半導体層と重なる場合、画素電極
の電位が変化することによりトランジスタのしきい値電圧に変化が生じる場合がある。例
えば、図14(B)では、画素電極32aは副画素71aの選択トランジスタとして機能
するトランジスタ61の半導体層と重ねて設けられている。このとき、画素電極は走査方
向に対して1つ前の行に対応する副画素の選択トランジスタと重なるように設けることが
好ましい。こうすることで、目的の副画素が選択され、画素電極の電位が変化したとして
も、これと重なる隣接する副画素は非選択状態であり、当該隣接する副画素の選択トラン
ジスタはオフ状態が維持される。隣接する副画素のゲート線には、当該副画素の選択トラ
ンジスタを確実にオフ状態とする電位を与えることができるため、しきい値電圧に多少の
変化が生じても問題が生じないように駆動することが可能となる。
図15(A)(B)は、画素ユニットの各々の副画素の表示領域22が、一対のゲート
線として機能する配線(配線51a及び配線51b)の間に収まるように配置した例であ
る。このような配置方法を用いると、隣接する2つの表示領域22における、信号線とし
て機能する配線(配線52a等)の延伸方向の位置のずれを小さくすることができる。こ
のとき、配線51aと配線52bは、等間隔に配置されない構成とすることができる。
以上が表示装置の構成例についての説明である。
[断面構成例]
以下では、表示装置10の断面構成例について説明する。
〔断面構成例1〕
図16は、表示装置10の断面概略図である。図16は、図1(A)中の切断線A1-
A2に沿った断面を示している。また、画素部11においては、図14(B)中の切断線
B1-B2に対応した断面を示している。
表示装置10は、第1の基板101と、第2の基板102とが接着層220によって貼
り合わされた構成を有する。
第1の基板101上には、端子部15a、端子部15b、配線16a、配線16b、回
路13を構成するトランジスタ251、回路12を構成するトランジスタ252、画素部
11を構成するトランジスタ61、トランジスタ62、容量素子63、表示素子60a等
が設けられている。また第1の基板101上には、絶縁層211、絶縁層212、絶縁層
213、絶縁層214、スペーサ215等が設けられている。
第2の基板102上には、絶縁層221、遮光層231、着色層232a、着色層23
2b、構造物230a、構造物230b等が設けられている。
絶縁層213上に、表示素子60aが設けられている。表示素子60aは、第1の電極
として機能する画素電極31、EL層222、第2の電極223を有する。また画素電極
31とEL層222との間には光学調整層224aが設けられている。絶縁層214は、
画素電極31及び光学調整層224aの端部を覆って設けられている。
また、図16には、隣接する副画素が有する表示素子60bが、トランジスタ61等と
重ねて設けられている例を示している。表示素子60bは、光学調整層224bを有する
。ここで、表示素子60aと表示素子60bとから着色層232aまたは着色層232b
を介して異なる色を射出させる場合には、図16に示すように、光学調整層224aと光
学調整層224bの厚さを異ならせることが好ましい。または、いずれか一方を設けない
構成としてもよい。
図16では、回路12及び回路13にそれぞれトランジスタ252、トランジスタ25
1が設けられている構成を示している。
回路12、回路13、及び画素部11が有するトランジスタは、それぞれ同じ構造であ
ってもよい。回路12、回路13、及び画素部11の各々に含まれるトランジスタは、そ
の回路内で全て同じ構造であってもよいし、異なる構造のトランジスタを組み合わせて用
いてもよい。
図16では、表示素子60a及び表示素子60bがトップエミッション構造の発光素子
である例を示している。表示素子60a及び表示素子60bからの発光は、第2の基板1
02側に射出される。このような構成とすることで、表示素子60aまたは表示素子60
bの下側(第1の基板101側)にトランジスタ、容量素子、回路等を配置することがで
きるため、画素部11の開口率を高めることができる。
第2の基板102の第1の基板101側の面には、表示素子60aと重なる着色層23
2aと、表示素子60bと重なる着色層232bが設けられている。また、着色層232
aと着色層232bが設けられていない部分には、遮光層231が設けられていてもよい
。遮光層231は、図16に示すように、回路12及び回路13と重なる位置に設けられ
ていてもよい。また、着色層232a、着色層232b、及び遮光層231を覆って、透
光性のオーバーコート層が設けられていてもよい。
また、第2の基板102上には接着層220よりも内側の領域に構造物230aが設け
られ、接着層220よりも外側の領域に構造物230bが設けられている。構造物230
a及び構造物230bは、第2の基板102の端部において絶縁層221や第2の基板1
02等にクラックが生じた場合に、これが進行することを抑制する機能を有する。図16
では、構造物230a及び構造物230bとして、遮光層231と同一の膜からなる層と
、着色層232aと同一の膜からなる層の積層構造とした場合を示している。このように
2層以上の積層構造とすることで、よりクラックの進行を抑制する効果を高めることがで
きる。なお、ここでは接着層220を挟んで両側に構造物230a及び構造物230bを
配置する構成を示したが、いずれか一方であってもよい。またクラックが生じる恐れがな
い場合(例えば第2の基板102等の剛性が高い場合)には、構造物230a及び構造物
230bを設けない構成としてもよい。
スペーサ215は、絶縁層214上に設けられている。スペーサ215は、第1の基板
101と第2の基板102の距離が必要以上に縮まらないように制御する、ギャップスペ
ーサとしての機能を有する。また、スペーサ215はその形成面と側面の少なくとも一部
との角度が90度に近いことが好ましい。例えばスペーサ215は、その側面の一部と、
形成面との角度が、好ましくは45度以上、120度以下、より好ましくは60度以上1
00度以下、さらに好ましくは75度以上90度以下である部分を有することが好ましい
。こうすることで、スペーサ215の側面においてEL層222の厚さが薄い領域が形成
されやすくなる。そのため、隣接する表示素子間において、EL層222を介して電流が
流れることで発光してしまう現象を抑制することができる。特に、画素部11が高精細で
ある場合には、隣接する表示素子間の距離が小さくなるため、このような形状のスペーサ
215を表示素子間に設けることは特に有効である。
また、スペーサ215は、ゲート線と交差する配線(例えば配線52、配線53)と重
ねて設けられていることが好ましい。
本発明の一態様の表示装置10は、カラーフィルタ方式を用いている。例えば着色層2
32aまたは着色層232bとして、R(赤色)、G(緑色)、B(青色)のうちいずれ
かが適用された3色の画素により、1つの色を表現する構成としてもよい。また、これに
加えてW(白色)やY(黄色)の画素を適用すると、消費電力を低減することができるた
め好ましい。
表示素子60aにおいて、着色層232aと光学調整層224aによるマイクロキャビ
ティ構造の組み合わせにより、本発明の一態様の表示装置10からは色純度の高い光を取
り出すことができる。光学調整層224aの厚さは、各副画素の色に応じて異なる厚さと
すればよい。また副画素によっては、光学調整層を有さない構成としてもよい。
また、表示素子60aが備えるEL層222として、白色を発光するEL層を適用する
ことが好ましい。このような表示素子60aを適用することで、各副画素にEL層222
を塗り分ける必要がないためコストの削減、歩留りの向上を図れるほか、画素部11の高
精細化が容易となる。また各副画素に厚さの違う光学調整層を設けることにより、各々の
副画素に適した波長の発光を取り出すことができ、色純度を高めることができる。なお、
各副画素に対して、EL層222を塗り分ける構成としてもよく、その場合には光学調整
層または着色層のいずれか一方、または両方を設けない構成としてもよい。またこのとき
、各副画素においてEL層222の少なくとも発光層のみを塗り分けて形成し、他の層は
塗り分けずに形成してもよい。
図16では、端子部15aと電気的に接続するFPC241と、端子部15bに電気的
に接続するFPC242が設けられている例を示している。したがって、図16に示す表
示装置10は、表示モジュールと呼ぶこともできる。また、FPC等が設けられていない
状態の表示装置を、表示パネルと呼ぶこともできる。
端子部15aは、接続層243を介してFPC241と電気的に接続している。端子部
15bも同様に接続層243を介してFPC242と電気的に接続している。
図16では、端子部15aは、配線16aと、画素電極31と同一の導電膜からなる導
電層の積層構造を有する構成を示している。また端子部15bも同様に、配線16bと導
電層の積層構造を有する構成を示している。このように、端子部15a及び端子部15b
を複数の導電層を積層した構成とすることで、電気抵抗を低減するだけでなく、機械的強
度を高めることができるため好ましい。
接続層243としては、異方性導電フィルム(ACF:Anisotropic Co
nductive Film)や、異方性導電ペースト(ACP:Anisotropi
c Conductive Paste)などを用いることができる。
ここで、図16では、FPC241上にCOF(Chip On Film)方式によ
りIC244が実装された例を示している。IC244としては、例えばソース駆動回路
として機能するICを用いることができる。
絶縁層211及び絶縁層221は、水や水素などの不純物が拡散しにくい材料を用いる
ことが好ましい。すなわち、絶縁層211及び絶縁層221はバリア膜として機能させる
ことができる。このような構成とすることで、第1の基板101や第2の基板102とし
て透湿性を有する材料を用いたとしても、表示素子60a等やトランジスタ等に対して外
部から不純物が侵入することを効果的に抑制することが可能となり、信頼性の高い表示装
置を実現できる。
図16では、第1の基板101と第2の基板102の間に空間250を有する中空封止
構造を有する場合を示している。例えば、空間250は、窒素やアルゴンなどの不活性な
気体で充填されていてもよい。なお、封止方法はこれに限られず、固体封止であってもよ
い。
〔変形例1〕
図17には、トランジスタの構成が異なる例を示している。
トランジスタ62、トランジスタ251、及びトランジスタ252には、第2のゲート
電極として機能する導電層253が設けられている。すなわち、チャネルが形成される半
導体層を2つのゲート電極で挟持する構成を適用した例を示している。このようなトラン
ジスタは他のトランジスタと比較して電界効果移動度を高めることが可能であり、オン電
流を増大させることができる。その結果、高速動作が可能な回路を作製することができる
。さらには回路部の占有面積を縮小することが可能となる。オン電流の大きなトランジス
タを適用することで、表示装置を大型化、または高精細化したときに配線数が増大したと
しても、各配線における信号遅延を低減することが可能であり、表示ムラを抑制すること
が可能である。
〔断面構成例2〕
図18では、画素部11を折り曲げて使用する場合に適した表示装置の構成例を示す。
図18に示す表示装置10は、第1の基板101と第2の基板102が封止材260に
よって貼り合わされた固体封止構造を有する場合の例を示している。封止材260として
は、PVC(ポリビニルクロライド)樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹
脂、シリコーン樹脂、PVB(ポリビニルブチラル)樹脂、EVA(エチレンビニルアセ
テート)樹脂等の樹脂等を用いることができる。また、樹脂内に乾燥剤が含まれていても
よい。
また第1の基板101上に接着層261と、接着層261上に絶縁層216を有し、絶
縁層216上にトランジスタや表示素子等が設けられている。絶縁層216は絶縁層21
1及び絶縁層221と同様に、水や水素などの不純物が拡散しにくい材料を用いることが
できる。
また、第2の基板102と絶縁層221との間に、接着層262を有する。
また、図18に示すように、絶縁層213は画素部11、回路12及び回路13よりも
第1の基板101の外周側において、開口部が設けられている。例えば絶縁層213とし
て樹脂材料を用いた場合には、画素部11、回路12及び回路13等を囲う開口部を設け
ることが好ましい。このような構成とすることで、絶縁層213の外部と接する側面近傍
と、画素部11、回路12及び回路13等と重なる部分とが連続しないため、外部から絶
縁層213を介して水、水素などの不純物が拡散することを抑制できる。
図18に示すように固体封止構造とすることで、第1の基板101と第2の基板102
の距離を均一に保つことが容易となる。したがって、第1の基板101及び第2の基板1
02として、可撓性を有する基板を好適に用いることができる。したがって、画素部11
の一部、または全部を曲げて使用することができる。例えば表示装置10を曲面に貼り付
ける、または表示装置10の画素部を折り畳むなどすることで、様々な形態の電子機器を
実現することができる。
以上が変形例についての説明である。
〔各構成要素について〕
以下では、上記に示す各構成要素について説明する。
表示装置が有する基板には、平坦面を有する材料を用いることができる。発光素子から
の光を取り出す側の基板には、該光を透過する材料を用いる。例えば、ガラス、石英、セ
ラミック、サファイヤ、有機樹脂などの材料を用いることができる。
厚さの薄い基板を用いることで、表示装置の軽量化、薄型化を図ることができる。さら
に、可撓性を有する程度の厚さの基板を用いることで、可撓性を有する表示装置を実現で
きる。
ガラスとしては、例えば、無アルカリガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホ
ウケイ酸ガラス等を用いることができる。
可撓性及び可視光に対する透過性を有する材料としては、例えば、可撓性を有する程度
の厚さのガラスや、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート
(PEN)等のポリエステル樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリメ
チルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂、ポリエーテルスルホン(PE
S)樹脂、ポリアミド樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミドイミ
ド樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)樹脂等が挙げら
れる。特に、熱膨張係数の低い材料を用いることが好ましく、例えば、ポリアミドイミド
樹脂、ポリイミド樹脂、PET等を好適に用いることができる。また、ガラス繊維に有機
樹脂を含浸した基板や、無機フィラーを有機樹脂に混ぜて熱膨張係数を下げた基板を使用
することもできる。このような材料を用いた基板は、重量が軽いため、該基板を用いた表
示装置も軽量にすることができる。
また、発光を取り出さない側の基板は、透光性を有していなくてもよいため、上記に挙
げた基板の他に、金属材料や合金材料を用いた金属基板等を用いることもできる。金属材
料や合金材料は熱伝導性が高く、基板全体に熱を容易に伝導できるため、表示装置の局所
的な温度上昇を抑制することができ、好ましい。可撓性や曲げ性を得るためには、金属基
板の厚さは、10μm以上200μm以下が好ましく、20μm以上50μm以下である
ことがより好ましい。
金属基板を構成する材料としては、特に限定はないが、例えば、アルミニウム、銅、ニ
ッケル、又はアルミニウム合金もしくはステンレス等の金属の合金などを好適に用いるこ
とができる。
また、導電性の基板の表面を酸化する、又は表面に絶縁膜を形成するなどにより、絶縁
処理が施された基板を用いてもよい。例えば、スピンコート法やディップ法などの塗布法
、電着法、蒸着法、又はスパッタリング法などを用いて絶縁膜を形成してもよいし、酸素
雰囲気で放置する又は加熱するほか、陽極酸化法などによって、基板の表面に酸化膜を形
成してもよい。
可撓性の基板としては、上記材料を用いた層が、表示装置の表面を傷などから保護する
ハードコート層(例えば、窒化シリコン層など)や、押圧を分散可能な材質の層(例えば
、アラミド樹脂層など)等と積層されて構成されていてもよい。また、水分等による発光
素子の寿命の低下等を抑制するために、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜等の窒素と
珪素を含む膜や、窒化アルミニウム膜等の窒素とアルミニウムを含む膜等の透水性の低い
絶縁膜を有していてもよい。
基板は、複数の層を積層して用いることもできる。特に、ガラス層を有する構成とする
と、水や酸素に対するバリア性を向上させ、信頼性の高い表示装置とすることができる。
例えば、発光素子に近い側からガラス層、接着層、及び有機樹脂層を積層した基板を用
いることができる。当該ガラス層の厚さとしては20μm以上200μm以下、好ましく
は25μm以上100μm以下とする。このような厚さのガラス層は、水や酸素に対する
高いバリア性と可撓性を同時に実現できる。また、有機樹脂層の厚さとしては、10μm
以上200μm以下、好ましくは20μm以上50μm以下とする。このような有機樹脂
層をガラス層よりも外側に設けることにより、ガラス層の割れやクラックを抑制し、機械
的強度を向上させることができる。このようなガラス材料と有機樹脂の複合材料を基板に
適用することにより、極めて信頼性が高いフレキシブルな表示装置とすることができる。
表示装置10が有するトランジスタは、ゲート電極として機能する導電層と、半導体層
と、ソース電極として機能する導電層と、ドレイン電極として機能する導電層と、ゲート
絶縁層として機能する絶縁層と、を有する。図16には、ボトムゲート構造のトランジス
タを適用した場合を示している。
なお、本発明の一態様の表示装置が有するトランジスタの構造は特に限定されない。例
えば、スタガ型のトランジスタとしてもよいし、逆スタガ型のトランジスタとしてもよい
。また、トップゲート型又はボトムゲート型のいずれのトランジスタ構造としてもよい。
トランジスタに用いる半導体材料は特に限定されず、例えば、酸化物半導体、シリコン、
ゲルマニウム等が挙げられる。
トランジスタに用いる半導体材料の結晶性についても特に限定されず、非晶質半導体、
結晶性を有する半導体(微結晶半導体、多結晶半導体、単結晶半導体、又は一部に結晶領
域を有する半導体)のいずれを用いてもよい。結晶性を有する半導体を用いると、トラン
ジスタ特性の劣化を抑制できるため好ましい。
また、トランジスタに用いる半導体材料としては、例えば、14族の元素、化合物半導
体又は酸化物半導体を半導体層に用いることができる。代表的には、シリコンを含む半導
体、ガリウムヒ素を含む半導体又はインジウムを含む酸化物半導体などを適用できる。
特に、トランジスタのチャネルが形成される半導体に、酸化物半導体を適用することが
好ましい。特にシリコンよりもバンドギャップの大きな酸化物半導体を適用することが好
ましい。シリコンよりもバンドギャップが広く、且つキャリア密度の小さい半導体材料を
用いると、トランジスタのオフ状態における電流を低減できるため好ましい。
例えば、上記酸化物半導体として、少なくともインジウム(In)もしくは亜鉛(Zn
)を含むことが好ましい。より好ましくは、In-M-Zn系酸化物(MはAl、Ti、
Ga、Ge、Y、Zr、Sn、La、CeまたはHf等の金属)で表記される酸化物を含
む。
特に、半導体層として、複数の結晶部を有し、当該結晶部はc軸が半導体層の被形成面
、または半導体層の上面に対し概略垂直に配向し、且つ隣接する結晶部間には粒界を有さ
ない酸化物半導体膜を用いることが好ましい。
このような酸化物半導体は、結晶粒界を有さないために表示パネルを湾曲させたときの
応力によって酸化物半導体膜にクラックが生じてしまうことが抑制される。したがって、
可撓性を有し、湾曲させて用いる表示パネルやタッチパネルなどに、このような酸化物半
導体を好適に用いることができる。
また、このような構造を有する酸化物半導体は、エッチング耐性が高いため、例えば導
電膜等に対してエッチング速度の選択比を高くとることができる利点がある。したがって
、このような構造を有する酸化物半導体を用いることで、チャネルエッチ型のトランジス
タを形成することが容易となる。チャネルエッチ型のトランジスタは、チャネル保護型の
トランジスタに比べて、作製工程を減らせるほか、その占有面積を低減することができる
ため、高精細化により適していると言える。
また半導体層としてこのような酸化物半導体を用いることで、電気特性の変動が抑制さ
れ、信頼性の高いトランジスタを実現できる。
また、その低いオフ電流により、トランジスタを介して容量に蓄積した電荷を長期間に
亘って保持することが可能である。このようなトランジスタを画素に適用することで、各
表示領域に表示した画像の階調を維持しつつ、駆動回路を停止することも可能となる。そ
の結果、極めて消費電力の低減された表示装置を実現できる。
トランジスタの特性安定化等のため、下地膜を設けることが好ましい。下地膜としては
、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜などの無
機絶縁膜を用い、単層で又は積層して作製することができる。下地膜はスパッタリング法
、CVD(Chemical Vapor Deposition)法(プラズマCVD
法、熱CVD法、MOCVD(Metal Organic CVD)法など)、ALD
(Atomic Layer Deposition)法、塗布法、印刷法等を用いて形
成できる。なお、下地膜は、必要で無ければ設けなくてもよい。
または、トランジスタのチャネルが形成される半導体に、シリコンを用いることが好ま
しい。シリコンとしてアモルファスシリコンを用いてもよいが、特に結晶性を有するシリ
コンを用いることが好ましい。例えば、微結晶シリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコ
ンなどを用いることが好ましい。特に、多結晶シリコンは、単結晶シリコンに比べて低温
で形成でき、且つアモルファスシリコンに比べて高い電界効果移動度と高い信頼性を備え
る。このような多結晶半導体を画素に適用することで画素の開口率を向上させることがで
きる。また極めて高精細に画素を有する場合であっても、ゲート駆動回路とソース駆動回
路を画素と同一基板上に形成することが可能となり、電子機器を構成する部品数を低減す
ることができる。
トランジスタのゲート、ソースおよびドレインのほか、タッチパネルを構成する各種配
線および電極などの導電層に用いることのできる材料としては、アルミニウム、チタン、
クロム、ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、モリブデン、銀、タンタル、また
はタングステンなどの金属、またはこれを主成分とする合金を単層構造または積層構造と
して用いる。例えば、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構造、チタン膜上にアルミニ
ウム膜を積層する二層構造、タングステン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、銅
-マグネシウム-アルミニウム合金膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜上に銅膜を
積層する二層構造、タングステン膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜または窒化チ
タン膜と、そのチタン膜または窒化チタン膜上に重ねてアルミニウム膜または銅膜を積層
し、さらにその上にチタン膜または窒化チタン膜を形成する三層構造、モリブデン膜また
は窒化モリブデン膜と、そのモリブデン膜または窒化モリブデン膜上に重ねてアルミニウ
ム膜または銅膜を積層し、さらにその上にモリブデン膜または窒化モリブデン膜を形成す
る三層構造等がある。なお、酸化インジウム、酸化錫または酸化亜鉛を含む透明導電材料
を用いてもよい。また、マンガンを含む銅を用いると、エッチングによる形状の制御性が
高まるため好ましい。
また、透光性を有する導電性材料としては、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、イ
ンジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛などの導電性酸化物または
グラフェンを用いることができる。または、金、銀、白金、マグネシウム、ニッケル、タ
ングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、またはチタンなどの
金属材料や、該金属材料を含む合金材料を用いることができる。または、該金属材料の窒
化物(例えば、窒化チタン)などを用いてもよい。なお、金属材料、合金材料(またはそ
れらの窒化物)を用いる場合には、透光性を有する程度に薄くすればよい。また、上記材
料の積層膜を導電層として用いることができる。例えば、銀とマグネシウムの合金とイン
ジウムスズ酸化物の積層膜などを用いると、導電性を高めることができるため好ましい。
各絶縁層、スペーサ215等に用いることのできる絶縁材料としては、例えば、アクリ
ル、エポキシなどの樹脂、シロキサン結合を有する樹脂の他、酸化シリコン、酸化窒化シ
リコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウムなどの無機絶縁材料を用い
ることもできる。
また上述のように、発光素子は、一対の透水性の低い絶縁膜の間に設けられていること
が好ましい。これにより、発光素子に水等の不純物が侵入することを抑制でき、発光装置
の信頼性の低下を抑制できる。
透水性の低い絶縁膜としては、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜等の窒素と珪素を
含む膜や、窒化アルミニウム膜等の窒素とアルミニウムを含む膜等が挙げられる。また、
酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜等を用いてもよい。
例えば、透水性の低い絶縁膜の水蒸気透過量は、1×10-5[g/(m・day)
]以下、好ましくは1×10-6[g/(m・day)]以下、より好ましくは1×1
-7[g/(m・day)]以下、さらに好ましくは1×10-8[g/(m・d
ay)]以下とする。
接着層や封止層としては、紫外線硬化型等の光硬化型接着剤、反応硬化型接着剤、熱硬
化型接着剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤を用いることができる。これら接着剤
としてはエポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹
脂、イミド樹脂、PVC(ポリビニルクロライド)樹脂、PVB(ポリビニルブチラル)
樹脂、EVA(エチレンビニルアセテート)樹脂等が挙げられる。特に、エポキシ樹脂等
の透湿性が低い材料が好ましい。また、二液混合型の樹脂を用いてもよい。また、接着シ
ート等を用いてもよい。
また、上記樹脂に乾燥剤を含んでいてもよい。例えば、アルカリ土類金属の酸化物(酸
化カルシウムや酸化バリウム等)のように、化学吸着によって水分を吸着する物質を用い
ることができる。または、ゼオライトやシリカゲル等のように、物理吸着によって水分を
吸着する物質を用いてもよい。乾燥剤が含まれていると、水分などの不純物が機能素子に
侵入することを抑制でき、発光装置の信頼性が向上するため好ましい。
また、上記樹脂に屈折率の高いフィラーや光散乱部材を混合することにより、発光素子
からの光取り出し効率を向上させることができる。例えば、酸化チタン、酸化バリウム、
ゼオライト、ジルコニウム等を用いることができる。
発光素子としては、自発光が可能な素子を用いることができ、電流又は電圧によって輝
度が制御される素子をその範疇に含んでいる。例えば、発光ダイオード(LED)、有機
EL素子、無機EL素子等を用いることができる。
発光素子は、トップエミッション型、ボトムエミッション型、デュアルエミッション型
のいずれであってもよい。光を取り出す側の電極には、可視光を透過する導電膜を用いる
。また、光を取り出さない側の電極には、可視光を反射する導電膜を用いることが好まし
い。
EL層222は少なくとも発光層を有する。EL層222は、発光層以外の層として、
正孔注入性の高い物質、正孔輸送性の高い物質、正孔ブロック材料、電子輸送性の高い物
質、電子注入性の高い物質、又はバイポーラ性の物質(電子輸送性及び正孔輸送性が高い
物質)等を含む層をさらに有していてもよい。
EL層222には低分子系化合物及び高分子系化合物のいずれを用いることもでき、無
機化合物を含んでいてもよい。EL層222を構成する層は、それぞれ、蒸着法(真空蒸
着法を含む)、転写法、印刷法、インクジェット法、塗布法等の方法で形成することがで
きる。
可視光を透過する導電膜は、例えば、酸化インジウム、インジウム錫酸化物(ITO:
Indium Tin Oxide)、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添
加した酸化亜鉛などを用いて形成することができる。また、金、銀、白金、マグネシウム
、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、もし
くはチタン等の金属材料、これら金属材料を含む合金、又はこれら金属材料の窒化物(例
えば、窒化チタン)等も、透光性を有する程度に薄く形成することで用いることができる
。また、上記材料の積層膜を導電層として用いることができる。例えば、銀とマグネシウ
ムの合金とITOの積層膜などを用いると、導電性を高めることができるため好ましい。
また、グラフェン等を用いてもよい。
可視光を反射する導電膜は、例えば、アルミニウム、金、白金、銀、ニッケル、タング
ステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、もしくはパラジウム等の金属材料、又
はこれら金属材料を含む合金を用いることができる。また、上記金属材料や合金に、ラン
タン、ネオジム、又はゲルマニウム等が添加されていてもよい。また、アルミニウムとチ
タンの合金、アルミニウムとニッケルの合金、アルミニウムとネオジムの合金等のアルミ
ニウムを含む合金(アルミニウム合金)や、銀と銅の合金、銀とパラジウムと銅の合金、
銀とマグネシウムの合金等の銀を含む合金を用いて形成することができる。銀と銅を含む
合金は、耐熱性が高いため好ましい。さらに、アルミニウム合金膜に接する金属膜又は金
属酸化物膜を積層することで、アルミニウム合金膜の酸化を抑制することができる。該金
属膜、金属酸化物膜の材料としては、チタン、酸化チタンなどが挙げられる。また、上記
可視光を透過する導電膜と金属材料からなる膜とを積層してもよい。例えば、銀とITO
の積層膜、銀とマグネシウムの合金とITOの積層膜などを用いることができる。
電極は、それぞれ、蒸着法やスパッタリング法を用いて形成すればよい。そのほか、イ
ンクジェット法などの吐出法、スクリーン印刷法などの印刷法、又はメッキ法を用いて形
成することができる。
陰極と陽極の間に、発光素子の閾値電圧より高い電圧を印加すると、EL層に陽極側か
ら正孔が注入され、陰極側から電子が注入される。注入された電子と正孔はEL層におい
て再結合し、EL層に含まれる発光物質が発光する。
発光素子として、白色発光の発光素子を適用する場合には、EL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。例えば2以上の発光物質の各々の発光が補色の関
係となるように、発光物質を選択することにより白色発光を得ることができる。例えば、
それぞれR(赤)、G(緑)、B(青)、Y(黄)、O(橙)等の発光を示す発光物質、
またはR、G、Bのうち2以上の色のスペクトル成分を含む発光を示す発光物質のうち、
2以上を含むことが好ましい。また、発光素子からの発光のスペクトルが、可視光領域の
波長(例えば350nm~750nm)の範囲内に2以上のピークを有する発光素子を適
用することが好ましい。また、黄色の波長領域にピークを有する材料の発光スペクトルは
、緑色及び赤色の波長領域にもスペクトル成分を有する材料であることが好ましい。
より好ましくは、EL層は、一の色を発光する発光材料を含む発光層と、他の色を発光
する発光材料を含む発光層とが積層された構成とすることが好ましい。例えば、EL層に
おける複数の発光層は、互いに接して積層されていてもよいし、分離層を介して積層され
ていてもよい。例えば、蛍光発光層と燐光発光層との間に分離層を設ける構成としてもよ
い。
分離層は、例えば燐光発光層中で生成する燐光材料等の励起状態から蛍光発光層中の蛍
光材料等へのデクスター機構によるエネルギー移動(特に三重項エネルギー移動)を防ぐ
ために設けることができる。分離層は数nm程度の厚さがあればよい。具体的には、0.
1nm以上20nm以下、あるいは1nm以上10nm以下、あるいは1nm以上5nm
以下である。分離層は、単一の材料(好ましくはバイポーラ性の物質)、又は複数の材料
(好ましくは正孔輸送性材料及び電子輸送性材料)を含む。
分離層は、該分離層と接する発光層に含まれる材料を用いて形成してもよい。これによ
り、発光素子の作製が容易になり、また、駆動電圧が低減される。例えば、燐光発光層が
、ホスト材料、アシスト材料、及び燐光材料(ゲスト材料)からなる場合、分離層を、該
ホスト材料及びアシスト材料で形成してもよい。上記構成を別言すると、分離層は、燐光
材料を含まない領域を有し、燐光発光層は、燐光材料を含む領域を有する。これにより、
分離層と燐光発光層とを燐光材料の有無で蒸着することが可能となる。また、このような
構成とすることで、分離層と燐光発光層を同じチャンバーで成膜することが可能となる。
これにより、製造コストを削減することができる。
また、発光素子は、EL層を1つ有するシングル素子であってもよいし、複数のEL層
が電荷発生層を介して積層されたタンデム素子であってもよい。
遮光層231に用いることのできる材料としては、カーボンブラック、金属酸化物、複
数の金属酸化物の固溶体を含む複合酸化物等が挙げられる。
着色層232a等に用いることのできる材料としては、金属材料、樹脂材料、顔料又は
染料が含まれた樹脂材料などが挙げられる。
〔作製方法例〕
ここで、可撓性を有する表示装置を作製する方法について説明する。
ここでは便宜上、画素や回路を含む構成、カラーフィルタ等の光学部材を含む構成を素
子層と呼ぶこととする。素子層は例えば表示素子を含み、表示素子の他に表示素子と電気
的に接続する配線、画素や回路に用いるトランジスタなどの素子を備えていてもよい。
またここでは、素子層が形成される絶縁表面を備える支持体(例えば第1の基板101
または第2の基板102)のことを、基板と呼ぶこととする。
可撓性を有する絶縁表面を備える基板上に素子層を形成する方法としては、基板上に直
接素子層を形成する方法と、剛性を有する支持基材上に素子層を形成した後、素子層と支
持基材とを剥離して素子層を基板に転置する方法と、がある。
基板を構成する材料が、素子層の形成工程にかかる熱に対して耐熱性を有する場合には
、基板上に直接素子層を形成すると、工程が簡略化されるため好ましい。このとき、基板
を支持基材に固定した状態で素子層を形成すると、装置内、及び装置間における搬送が容
易になるため好ましい。
また、素子層を支持基材上に形成した後に、基板に転置する方法を用いる場合、まず支
持基材上に剥離層と絶縁層を積層し、当該絶縁層上に素子層を形成する。続いて、支持基
材と素子層を剥離し、基板に転置する。このとき、支持基材と剥離層の界面、剥離層と絶
縁層の界面、または剥離層中で剥離が生じるような材料を選択すればよい。
例えば剥離層としてタングステンなどの高融点金属材料を含む層と当該金属材料の酸化
物を含む層を積層して用い、剥離層上の絶縁層として、窒化シリコンや酸窒化シリコンを
複数積層した層を用いることが好ましい。高融点金属材料を用いると、素子層の形成工程
の自由度が高まるため好ましい。
剥離は、機械的な力を加えることや、剥離層をエッチングすること、または剥離界面の
一部に液体を滴下して剥離界面全体に浸透させることなどにより剥離を行ってもよい。ま
たは、熱膨張の違いを利用して剥離界面に熱を加えることにより剥離を行ってもよい。
また、支持基材と絶縁層の界面で剥離が可能な場合には、剥離層を設けなくてもよい。
例えば、支持基材としてガラスを用い、絶縁層としてポリイミドなどの有機樹脂を用いて
、有機樹脂の一部をレーザ光等を用いて局所的に加熱することにより剥離の起点を形成し
、ガラスと絶縁層の界面で剥離を行ってもよい。または、支持基材と有機樹脂からなる絶
縁層の間に金属層を設け、当該金属層に電流を流すことにより当該金属層を加熱すること
により、当該金属層と絶縁層の界面で剥離を行ってもよい。または、支持基材と有機樹脂
からなる絶縁層の間に、光を吸収する材料(金属、半導体、絶縁体等)の層を設け、当該
層にレーザ光等の光を照射して局所的に加熱することにより剥離の起点を形成してもよい
。ここで示した方法において、有機樹脂からなる絶縁層は基板として用いることができる
可撓性を有する基板としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリ
エチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポ
リイミド樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂、ポリエ
ーテルスルホン(PES)樹脂、ポリアミド樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリスチレン
樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂等が挙げられる。特に、熱膨張係数の
低い材料を用いることが好ましく、例えば、熱膨張係数が30×10-6/K以下である
ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、PET等を好適に用いることができる。また、
繊維体に樹脂を含浸した基板(プリプレグとも記す)や、無機フィラーを有機樹脂に混ぜ
て熱膨張係数を下げた基板を使用することもできる。
上記材料中に繊維体が含まれている場合、繊維体は有機化合物または無機化合物の高強
度繊維を用いる。高強度繊維とは、具体的には引張弾性率またはヤング率の高い繊維のこ
とを言い、代表例としては、ポリビニルアルコール系繊維、ポリエステル系繊維、ポリア
ミド系繊維、ポリエチレン系繊維、アラミド系繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキ
サゾール繊維、ガラス繊維、または炭素繊維が挙げられる。ガラス繊維としては、Eガラ
ス、Sガラス、Dガラス、Qガラス等を用いたガラス繊維が挙げられる。これらは、織布
または不織布の状態で用い、この繊維体に樹脂を含浸させ樹脂を硬化させた構造物を可撓
性を有する基板として用いても良い。可撓性を有する基板として、繊維体と樹脂からなる
構造物を用いると、曲げや局所的押圧による破損に対する信頼性が向上するため、好まし
い。
または、可撓性を有する程度に薄いガラス、金属などを基板に用いることもできる。ま
たは、ガラスと樹脂材料とが貼り合わされた複合材料を用いてもよい。
例えば、図18に示す構成の場合、第1の支持基材上に第1の剥離層、絶縁層216を
順に形成した後に、それよりも上層の構造物を形成する。またこれとは別に、第2の支持
基材上に第2の剥離層、絶縁層221を順に形成した後に、それよりも上層の構造物を形
成する。続いて、第1の支持基材と第2の支持基材を封止材260により貼り合せる。そ
の後、第2の剥離層と絶縁層221との界面で剥離することで第2の支持基材及び第2の
剥離層を除去し、絶縁層221と第2の基板102とを接着層262により貼り合せる。
また、第1の剥離層と絶縁層216との界面で剥離することで第1の支持基材及び第1の
剥離層を除去し、絶縁層216と第1の基板101とを接着層261により貼り合せる。
なお、剥離及び貼り合せはどちら側を先に行ってもよい。
以上が可撓性を有する表示装置を作製する方法についての説明である。
以上が各構成要素についての説明である。
なお、ここでは、表示素子として、発光素子を用いた場合の例を示したが、本発明の一
態様は、これに限定されない。
例えば、本明細書等において、表示素子、表示素子を有する装置である表示装置または
表示パネル、発光素子、及び発光素子を有する装置である発光装置は、様々な形態を用い
ること、又は様々な素子を有することができる。表示素子、表示装置、表示パネル、発光
素子又は発光装置は、例えばEL(エレクトロルミネッセンス)素子(有機物及び無機物
を含むEL素子、有機EL素子、無機EL素子)、LED(白色LED、赤色LED、緑
色LED、青色LEDなど)、トランジスタ(電流に応じて発光するトランジスタ)、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(GL
V)、プラズマディスプレイ(PDP)、MEMS(マイクロ・エレクトロ・メカニカル
・システム)を用いた表示素子、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)、DMS(
デジタル・マイクロ・シャッター)、MIRASOL(登録商標)、IMOD(インター
フェアレンス・モジュレーション)素子、シャッター方式のMEMS表示素子、光干渉方
式のMEMS表示素子、エレクトロウェッティング素子、圧電セラミックディスプレイ、
カーボンナノチューブを用いた表示装置などの少なくとも一を有している。これらの他に
も、電気的または磁気的作用により、コントラスト、輝度、反射率、透過率などが変化す
る表示媒体を有していてもよい。EL素子を用いた表示装置の一例としては、ELディス
プレイなどがある。電子放出素子を用いた表示装置の一例としては、フィールドエミッシ
ョンディスプレイ(FED)又はSED方式平面型ディスプレイ(SED:Surfac
e-conduction Electron-emitter Display)など
がある。液晶素子を用いた表示装置の一例としては、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、反射型液晶ディスプレイ、直視型液晶ディスプレ
イ、投射型液晶ディスプレイ)などがある。電子インク、電子粉流体(登録商標)、又は
電気泳動素子を用いた表示装置の一例としては、電子ペーパなどがある。なお、半透過型
液晶ディスプレイや反射型液晶ディスプレイを実現する場合には、画素電極の一部、また
は、全部が、反射電極としての機能を有するようにすればよい。例えば、画素電極の一部
、または、全部が、アルミニウム、銀、などを有するようにすればよい。さらに、その場
合、反射電極の下に、SRAMなどの記憶回路を設けることも可能である。これにより、
さらに、消費電力を低減することができる。なお、LEDを用いる場合、LEDの電極や
窒化物半導体の下に、グラフェンやグラファイトを配置してもよい。グラフェンやグラフ
ァイトは、複数の層を重ねて、多層膜としてもよい。このように、グラフェンやグラファ
イトを設けることにより、その上に、窒化物半導体、例えば、結晶を有するn型GaN半
導体層などを容易に成膜することができる。さらに、その上に、結晶を有するp型GaN
半導体層などを設けて、LEDを構成することができる。なお、グラフェンやグラファイ
トと、結晶を有するn型GaN半導体層との間に、AlN層を設けてもよい。なお、LE
Dが有するGaN半導体層は、MOCVDで成膜してもよい。ただし、グラフェンを設け
ることにより、LEDが有するGaN半導体層は、スパッタ法で成膜することも可能であ
る。
本発明の一態様は上記に限定されない。例えば、本発明の一態様として、画素は2以上
の副画素を有し、画素に2本以上のゲート線が電気的に接続される構成や、1つの画素が
有する複数の副画素のそれぞれに、異なるゲート線が接続される場合の例を示したが、本
発明の一態様は、これらに限定されない。例えば、画素が有する複数の副画素の全てに、
同一のゲート線が接続されていてもよい。
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。
(実施の形態2)
本実施の形態では、本発明の一態様のタッチパネルについて説明する。
[構成例]
図19(A)は、タッチパネル505の斜視図である。また図19(B)は、図19(
A)を展開した斜視概略図である。なお明瞭化のため、代表的な構成要素のみを示してい
る。
タッチパネル505は、表示装置10と、タッチセンサ595が設けられた基板590
を有する。
表示装置10の構成は、実施の形態1を援用できる。ここでは表示装置10の構成要素
として、FPC509(1)、端子部519、配線511、回路503s等を有する例を
示している。
基板590には、タッチセンサ595と、タッチセンサ595と電気的に接続する複数
の配線598を備える。複数の配線598は、基板590の外周部に引き回され、その一
部は端子として機能する。そして、当該端子はFPC509(2)と電気的に接続される
。なお、図19(B)では明瞭化のため、基板590の裏面側(基板101側)に設けら
れるタッチセンサ595の電極や配線等を実線で示している。
タッチセンサ595として、例えば静電容量方式のタッチセンサを適用できる。静電容
量方式としては、表面型静電容量方式、投影型静電容量方式等がある。
投影型静電容量方式としては、主に駆動方式の違いから自己容量方式、相互容量方式な
どがある。相互容量方式を用いると、同時多点検出が可能となるため好ましい。
以下では、投影型静電容量方式のタッチセンサを適用する場合について説明する。
なお、指やスタイラス等の検知対象の近接または接触を検知することができる様々なセ
ンサを適用することができる。
投影型静電容量方式のタッチセンサ595は、電極591と電極592を有する。電極
591は複数の配線598のいずれかと電気的に接続し、電極592は複数の配線598
の他のいずれかと電気的に接続する。
電極592は、図19(A)、(B)に示すように、一方向に繰り返し配置された複数
の四辺形が角部で接続された形状を有する。
電極591は四辺形であり、電極592が延在する方向と交差する方向に繰り返し配置
されている。
配線594は、電極592を挟む二つの電極591を電気的に接続する。このとき、電
極592と配線594の交差部の面積ができるだけ小さくなる形状が好ましい。これによ
り、電極が設けられていない領域の面積を低減でき、透過率のムラを低減できる。その結
果、タッチセンサ595を透過する光の輝度ムラを低減することができる。
なお、電極591、電極592の形状はこれに限られず、様々な形状を取りうる。例え
ば、複数の電極591をできるだけ隙間が生じないように配置し、絶縁層を介して電極5
92を、電極591と重ならない領域ができるように離間して複数設ける構成としてもよ
い。このとき、隣接する2つの電極592の間に、これらとは電気的に絶縁されたダミー
電極を設けると、透過率の異なる領域の面積を低減できるため好ましい。
タッチセンサ595は、基板590、基板590上に千鳥状に配置された電極591及
び電極592、電極591及び電極592を覆う絶縁層、並びに隣り合う電極591を電
気的に接続する配線594を備える。
接着層597は、タッチセンサ595が表示部501に重なるように、基板590を基
板570に貼り合わせている。
電極591及び電極592は、透光性を有する導電材料を用いて形成する。透光性を有
する導電性材料としては、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物
、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛などの導電性酸化物を用いることができる。な
お、グラフェンを含む膜を用いることもできる。グラフェンを含む膜は、例えば膜状に形
成された酸化グラフェンを含む膜を還元して形成することができる。還元する方法として
は、熱を加える方法等を挙げることができる。
また、電極591及び電極592をそれぞれメッシュ状の形状とし、メッシュの開口と
発光素子とが互いに重なるように配置してもよい。このとき、電極591及び電極592
に導電性の低い金属や合金などの材料を用いることができる。
なお、電極591及び電極592などの導電膜、つまり、タッチパネルを構成する配線
や電極に用いることのできる材料として、例えば、抵抗値が低いものが望ましい。一例と
して、銀、銅、アルミニウム、カーボンナノチューブ、グラフェン、ハロゲン化金属(ハ
ロゲン化銀など)などを用いてもよい。さらに、非常に細くした(例えば、直径が数ナノ
メール)多数の導電体を用いて構成されるような金属ナノワイヤを用いてもよい。または
、導電体を網目状にした金属メッシュを用いてもよい。一例としては、Agナノワイヤや
、Cuナノワイヤ、Alナノワイヤ、Agメッシュや、Cuメッシュ、Alメッシュなど
を用いてもよい。Agナノワイヤの場合、光透過率は89%以上、シート抵抗値は40以
上100以下Ω/□を実現することができる。なお、透過率が高いため、表示素子に用い
る電極、例えば、画素電極や共通電極に、金属ナノワイヤ、金属メッシュ、カーボンナノ
チューブ、グラフェンなどを用いてもよい。
一の電極592は一方向に延在し、複数の電極592がストライプ状に設けられている
配線594は電極592と交差して設けられている。
一対の電極591が一の電極592を挟んで設けられ、配線594は一対の電極591
を電気的に接続している。
なお、複数の電極591は、一の電極592と必ずしも直交する方向に配置される必要
はなく、90度未満の角度をなすように配置されてもよい。
一の配線598は、電極591又は電極592と電気的に接続される。配線598の一
部は、端子として機能する。配線598としては、例えば、アルミニウム、金、白金、銀
、ニッケル、チタン、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、又はパラ
ジウム等の金属材料や、該金属材料を含む合金材料を用いることができる。
また、接続層599は、配線598とFPC509(2)を電気的に接続する。接続層
599としては、様々な異方性導電フィルムや、異方性導電ペーストなどを用いることが
できる。
なお、ここでは、タッチセンサ595を備える基板590を、表示装置10に重ねる構
成を示したが、これに限られない。例えば、第2の基板102の第1の基板101とは反
対側の面に、タッチセンサ595を形成する構成としてもよい。または、第1の基板10
1と第2の基板102の間に、タッチセンサ595を設ける構成としてもよい。このとき
、例えば着色層と第2の基板102の間にタッチセンサ595を設ける構成とすることが
好ましい。
また、第1の基板101、第2の基板102、基板590に可撓性を有する材料を用い
ると、画素部を曲げて用いることのできるタッチパネルを実現できる。
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、本発明の一態様のタッチパネルの駆動方法の例について、図面を参
照して説明する。
[センサの検知方法の例]
図20(A)は、相互容量方式のタッチセンサの構成を示すブロック図である。図20
(A)では、パルス電圧出力回路601、電流検出回路602を示している。なお図20
(A)では、パルス電圧が与えられる電極621、電流の変化を検知する電極622をそ
れぞれ、X1-X6、Y1-Y6のそれぞれ6本の配線として示している。また図20(
A)は、電極621および電極622の間に形成される容量603を図示している。なお
、電極621と電極622とはその機能を互いに置き換えてもよい。
パルス電圧出力回路601は、X1-X6の配線に順にパルスを印加するための回路で
ある。X1-X6の配線にパルス電圧が印加されることで、容量603を形成する電極6
21および電極622は電界が生じる。この電極間に生じる電界が遮蔽等により容量60
3の相互容量に変化を生じさせることを利用して、被検知体の近接、または接触を検出す
ることができる。
電流検出回路602は、容量603での相互容量の変化による、Y1~Y6の配線での
電流の変化を検出するための回路である。Y1-Y6の配線では、被検知体の近接、また
は接触がないと検出される電流値に変化はないが、検出する被検知体の近接、または接触
により相互容量が減少する場合には電流値が減少する変化を検出する。なお電流の検出は
、積分回路等を用いて行えばよい。
次いで図20(B)には、図20(A)で示す相互容量方式のタッチセンサにおける入
出力波形のタイミングチャートを示す。図20(B)では、1フレーム期間で各行列での
被検知体の検出を行うものとする。また図20(B)では、被検知体を検出しない場合(
非タッチ)と被検知体を検出する場合(タッチ)との2つの場合について示している。な
おY1-Y6の配線については、検出される電流値に対応する電圧値とした波形を示して
いる。
X1-X6の配線には、順にパルス電圧が与えられ、該パルス電圧にしたがってY1-
Y6の配線での波形が変化する。被検知体の近接または接触がない場合には、X1-X6
の配線の電圧の変化に応じてY1-Y6の波形が一様に変化する。一方、被検知体が近接
または接触する箇所では、電流値が減少するため、これに対応する電圧値の波形も変化す
る。
このように、相互容量の変化を検出することにより、被検知体の近接または接触を検知
することができる。
また、図20(A)ではタッチセンサとして配線の交差部に容量603のみを設けるパ
ッシブ型のタッチセンサの構成を示したが、トランジスタと容量とを備えたアクティブ型
のタッチセンサとしてもよい。図21にアクティブ型のタッチセンサに含まれる一つのセ
ンサ回路の例を示している。
センサ回路は容量603と、トランジスタ611と、トランジスタ612と、トランジ
スタ613とを有する。トランジスタ613はゲートに信号G2が与えられ、ソース又は
ドレインの一方に電圧VRESが与えられ、他方が容量603の一方の電極およびトラン
ジスタ611のゲートと電気的に接続する。トランジスタ611はソース又はドレインの
一方がトランジスタ612のソース又はドレインの一方と電気的に接続し、他方に電圧V
SSが与えられる。トランジスタ612はゲートに信号G1が与えられ、ソース又はドレ
インの他方が配線MLと電気的に接続する。容量603の他方の電極には電圧VSSが与
えられる。
続いて、センサ回路の動作について説明する。まず信号G2としてトランジスタ613
をオン状態とする電位が与えられることで、トランジスタ611のゲートが接続されるノ
ードnに電圧VRESに対応した電位が与えられる。次いで信号G2としてトランジスタ
613をオフ状態とする電位が与えられることで、ノードnの電位が保持される。
続いて、指等の被検知体の近接または接触により、容量603の相互容量が変化するこ
とに伴い、ノードnの電位がVRESから変化する。
読み出し動作は、信号G1にトランジスタ612をオン状態とする電位を与える。ノー
ドnの電位に応じてトランジスタ611に流れる電流、すなわち配線MLに流れる電流が
変化する。この電流を検出することにより、被検知体の近接または接触を検出することが
できる。
トランジスタ611、トランジスタ612、トランジスタ613としては、チャネルが
形成される半導体層に酸化物半導体を適用したトランジスタを用いることが好ましい。特
にトランジスタ613にこのようなトランジスタを適用することにより、ノードnの電位
を長期間に亘って保持することが可能となり、ノードnにVRESを供給しなおす動作(
リフレッシュ動作)の頻度を減らすことができる。
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4)
本実施の形態では、本発明の一態様の電子機器及び照明装置について、図面を用いて説明
する。
本発明の一態様の表示装置を用いて、信頼性の高い電子機器や照明装置を作製できる。
本発明の一態様の表示装置を用いて、曲面を有し、信頼性の高い電子機器や照明装置を作
製できる。また、本発明の一態様の表示装置を用いて、可撓性を有し、信頼性の高い電子
機器や照明装置を作製できる。
電子機器としては、例えば、テレビジョン装置(テレビ、又はテレビジョン受信機とも
いう)、コンピュータ用などのモニタ、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(携帯電話、携帯電話装置ともいう)、携帯型ゲーム機、
携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。
また、本発明の一態様の電子機器又は照明装置は可撓性を有する場合、家屋やビルの内
壁もしくは外壁、又は、自動車の内装もしくは外装の曲面に沿って組み込むことも可能で
ある。
また、本発明の一態様の電子機器は、二次電池を有していてもよく、非接触電力伝送を
用いて、二次電池を充電することができると好ましい。
二次電池としては、例えば、ゲル状電解質を用いるリチウムポリマー電池(リチウムイ
オンポリマー電池)等のリチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池、ニカド電池、有機
ラジカル電池、鉛蓄電池、空気二次電池、ニッケル亜鉛電池、銀亜鉛電池などが挙げられ
る。
本発明の一態様の電子機器は、アンテナを有していてもよい。アンテナで信号を受信す
ることで、表示部で映像や情報等の表示を行うことができる。また、電子機器が二次電池
を有する場合、アンテナを、非接触電力伝送に用いてもよい。
図22(A)、(B)、(C1)、(C2)、(D)、(E)に、湾曲した表示部70
00を有する電子機器の一例を示す。表示部7000はその表示面が湾曲して設けられ、
湾曲した表示面に沿って表示を行うことができる。なお、表示部7000は可撓性を有し
ていてもよい。
表示部7000は、本発明の一態様の表示装置等を用いて作製される。本発明の一態様
により、湾曲した表示部を備え、且つ信頼性の高い電子機器を提供できる。
図22(A)に携帯電話機の一例を示す。携帯電話機7100は、筐体7101、表示
部7000、操作ボタン7103、外部接続ポート7104、スピーカ7105、マイク
7106等を有する。
図22(A)に示す携帯電話機7100は、表示部7000にタッチセンサを備える。
電話を掛ける、或いは文字を入力するなどのあらゆる操作は、指やスタイラスなどで表示
部7000に触れることで行うことができる。
また、操作ボタン7103の操作により、電源のON、OFF動作や、表示部7000
に表示される画像の種類を切り替えることができる。例えば、メール作成画面から、メイ
ンメニュー画面に切り替えることができる。
図22(B)にテレビジョン装置の一例を示す。テレビジョン装置7200は、筐体7
201に表示部7000が組み込まれている。ここでは、スタンド7203により筐体7
201を支持した構成を示している。
図22(B)に示すテレビジョン装置7200の操作は、筐体7201が備える操作ス
イッチや、別体のリモコン操作機7211により行うことができる。または、表示部70
00にタッチセンサを備えていてもよく、指等で表示部7000に触れることで操作して
もよい。リモコン操作機7211は、当該リモコン操作機7211から出力する情報を表
示する表示部を有していてもよい。リモコン操作機7211が備える操作キー又はタッチ
パネルにより、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部7000に表示される
映像を操作することができる。
なお、テレビジョン装置7200は、受信機やモデムなどを備えた構成とする。受信機
により一般のテレビ放送の受信を行うことができる。また、モデムを介して有線又は無線
による通信ネットワークに接続することにより、一方向(送信者から受信者)又は双方向
(送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など)の情報通信を行うことも可能である。
図22(C1)、(C2)、(D)、(E)に携帯情報端末の一例を示す。各携帯情報
端末は、筐体7301及び表示部7000を有する。さらに、操作ボタン、外部接続ポー
ト、スピーカ、マイク、アンテナ、又はバッテリ等を有していてもよい。表示部7000
にはタッチセンサを備える。携帯情報端末の操作は、指やスタイラスなどで表示部700
0に触れることで行うことができる。
図22(C1)は、携帯情報端末7300の斜視図であり、図22(C2)は携帯情報
端末7300の上面図である。図22(D)は、携帯情報端末7310の斜視図である。
図22(E)は、携帯情報端末7320の斜視図である。
本実施の形態で例示する携帯情報端末は、例えば、電話機、手帳又は情報閲覧装置等か
ら選ばれた一つ又は複数の機能を有する。具体的には、スマートフォンとしてそれぞれ用
いることができる。本実施の形態で例示する携帯情報端末は、例えば、移動電話、電子メ
ール、文章閲覧及び作成、音楽再生、インターネット通信、コンピュータゲームなどの種
々のアプリケーションを実行することができる。
携帯情報端末7300、携帯情報端末7310及び携帯情報端末7320は、文字や画
像情報をその複数の面に表示することができる。例えば、図22(C1)、(D)に示す
ように、3つの操作ボタン7302を一の面に表示し、矩形で示す情報7303を他の面
に表示することができる。図22(C1)、(C2)では、携帯情報端末の上側に情報が
表示される例を示し、図22(D)では、携帯情報端末の横側に情報が表示される例を示
す。また、携帯情報端末の3面以上に情報を表示してもよく、図22(E)では、情報7
304、情報7305、情報7306がそれぞれ異なる面に表示されている例を示す。
なお、情報の例としては、SNS(ソーシャル・ネットワーキング・サービス)の通知
、電子メールや電話などの着信を知らせる表示、電子メールなどの題名もしくは送信者名
、日時、時刻、バッテリの残量、アンテナ受信の強度などがある。または、情報が表示さ
れている位置に、情報の代わりに、操作ボタン、アイコンなどを表示してもよい。
例えば、携帯情報端末7300の使用者は、洋服の胸ポケットに携帯情報端末7300
を収納した状態で、その表示(ここでは情報7303)を確認することができる。
具体的には、着信した電話の発信者の電話番号又は氏名等を、携帯情報端末7300の
上方から観察できる位置に表示する。使用者は、携帯情報端末7300をポケットから取
り出すことなく、表示を確認し、電話を受けるか否かを判断できる。
図22(F)~(H)に、湾曲した発光部を有する照明装置の一例を示している。
図22(F)~(H)に示す各照明装置が有する発光部は、本発明の一態様の表示装置
等を用いて作製される。本発明の一態様により、湾曲した発光部を備え、且つ信頼性の高
い照明装置を提供できる。
図22(F)に示す照明装置7400は、波状の発光面を有する発光部7402を備え
る。したがってデザイン性の高い照明装置となっている。
図22(G)に示す照明装置7410の備える発光部7412は、凸状に湾曲した2つ
の発光部が対称的に配置された構成となっている。したがって照明装置7410を中心に
全方位を照らすことができる。
図22(H)に示す照明装置7420は、凹状に湾曲した発光部7422を備える。し
たがって、発光部7422からの発光を、照明装置7420の前面に集光するため、特定
の範囲を明るく照らす場合に適している。また、このような形態とすることで、影ができ
にくいという効果を奏する。
また、照明装置7400、照明装置7410及び照明装置7420の備える各々の発光
部は可撓性を有していてもよい。発光部を可塑性の部材や可動なフレームなどの部材で固
定し、用途に合わせて発光部の発光面を自在に湾曲可能な構成としてもよい。
照明装置7400、照明装置7410及び照明装置7420は、それぞれ、操作スイッ
チ7403を備える台部7401と、台部7401に支持される発光部を有する。
なおここでは、台部によって発光部が支持された照明装置について例示したが、発光部
を備える筐体を天井に固定する、又は天井からつり下げるように用いることもできる。発
光面を湾曲させて用いることができるため、発光面を凹状に湾曲させて特定の領域を明る
く照らす、又は発光面を凸状に湾曲させて部屋全体を明るく照らすこともできる。
図23(A1)、(A2)、(B)~(I)に、可撓性を有する表示部7001を有す
る携帯情報端末の一例を示す。
表示部7001は、本発明の一態様の表示装置等を用いて作製される。例えば、曲率半
径0.01mm以上150mm以下で曲げることができる表示装置等を適用できる。また
、表示部7001はタッチセンサを備えていてもよく、指等で表示部7001に触れるこ
とで携帯情報端末を操作することができる。本発明の一態様により、可撓性を有する表示
部を備え、且つ信頼性の高い電子機器を提供できる。
図23(A1)は、携帯情報端末の一例を示す斜視図であり、図23(A2)は、携帯
情報端末の一例を示す側面図である。携帯情報端末7500は、筐体7501、表示部7
001、引き出し部材7502、操作ボタン7503等を有する。
携帯情報端末7500は、筐体7501内にロール状に巻かれた可撓性を有する表示部
7001を有する。
また、携帯情報端末7500は内蔵された制御部によって映像信号を受信可能で、受信
した映像を表示部7001に表示することができる。また、携帯情報端末7500にはバ
ッテリが内蔵されている。また、筐体7501にコネクターを接続する端子部を備え、映
像信号や電力を有線により外部から直接供給する構成としてもよい。
また、操作ボタン7503によって、電源のON、OFF動作や表示する映像の切り替
え等を行うことができる。なお、図23(A1)、(A2)、(B)では、携帯情報端末
7500の側面に操作ボタン7503を配置する例を示すが、これに限られず、携帯情報
端末7500の表示面と同じ面(おもて面)や、裏面に配置してもよい。
図23(B)には、表示部7001を引き出し部材7502により引き出した状態の携
帯情報端末7500を示す。この状態で表示部7001に映像を表示することができる。
また、表示部7001の一部がロール状に巻かれた図23(A1)の状態と表示部700
1を引き出し部材7502により引き出した図23(B)の状態とで、携帯情報端末75
00が異なる表示を行う構成としてもよい。例えば、図23(A1)の状態のときに、表
示部7001のロール状に巻かれた部分を非表示とすることで、携帯情報端末7500の
消費電力を下げることができる。
なお、表示部7001を引き出した際に表示部7001の表示面が平面状となるように
固定するため、表示部7001の側部に補強のためのフレームを設けていてもよい。
なお、この構成以外に、筐体にスピーカを設け、映像信号と共に受信した音声信号によ
って音声を出力する構成としてもよい。
図23(C)~(E)に、折りたたみ可能な携帯情報端末の一例を示す。図23(C)
では、展開した状態、図23(D)では、展開した状態又は折りたたんだ状態の一方から
他方に変化する途中の状態、図23(E)では、折りたたんだ状態の携帯情報端末760
0を示す。携帯情報端末7600は、折りたたんだ状態では可搬性に優れ、展開した状態
では、継ぎ目のない広い表示領域により一覧性に優れる。
表示部7001はヒンジ7602によって連結された3つの筐体7601に支持されて
いる。ヒンジ7602を介して2つの筐体7601間を屈曲させることにより、携帯情報
端末7600を展開した状態から折りたたんだ状態に可逆的に変形させることができる。
図23(F)、(G)に、折りたたみ可能な携帯情報端末の一例を示す。図23(F)
では、表示部7001が内側になるように折りたたんだ状態、図23(G)では、表示部
7001が外側になるように折りたたんだ状態の携帯情報端末7650を示す。携帯情報
端末7650は表示部7001及び非表示部7651を有する。携帯情報端末7650を
使用しない際に、表示部7001が内側になるように折りたたむことで、表示部7001
の汚れや傷つきを抑制できる。
図23(H)に、可撓性を有する携帯情報端末の一例を示す。携帯情報端末7700は
、筐体7701及び表示部7001を有する。さらに、入力手段であるボタン7703a
、7703b、音声出力手段であるスピーカ7704a、7704b、外部接続ポート7
705、マイク7706等を有していてもよい。また、携帯情報端末7700は、可撓性
を有するバッテリ7709を搭載することができる。バッテリ7709は例えば表示部7
001と重ねて配置してもよい。
筐体7701、表示部7001、及びバッテリ7709は可撓性を有する。そのため、
携帯情報端末7700を所望の形状に湾曲させることや、携帯情報端末7700に捻りを
加えることが容易である。例えば、携帯情報端末7700は、表示部7001が内側又は
外側になるように折り曲げて使用することができる。または、携帯情報端末7700をロ
ール状に巻いた状態で使用することもできる。このように筐体7701及び表示部700
1を自由に変形することが可能であるため、携帯情報端末7700は、落下した場合、又
は意図しない外力が加わった場合であっても、破損しにくいという利点がある。
また、携帯情報端末7700は軽量であるため、筐体7701の上部をクリップ等で把
持してぶら下げて使用する、又は、筐体7701を磁石等で壁面に固定して使用するなど
、様々な状況において利便性良く使用することができる。
図23(I)に腕時計型の携帯情報端末の一例を示す。携帯情報端末7800は、バン
ド7801、表示部7001、入出力端子7802、操作ボタン7803等を有する。バ
ンド7801は、筐体としての機能を有する。また、携帯情報端末7800は、可撓性を
有するバッテリ7805を搭載することができる。バッテリ7805は例えば表示部70
01やバンド7801と重ねて配置してもよい。
バンド7801、表示部7001、及びバッテリ7805は可撓性を有する。そのため
、携帯情報端末7800を所望の形状に湾曲させることが容易である。
操作ボタン7803は、時刻設定のほか、電源のオン、オフ動作、無線通信のオン、オ
フ動作、マナーモードの実行及び解除、省電力モードの実行及び解除など、様々な機能を
持たせることができる。例えば、携帯情報端末7800に組み込まれたオペレーティング
システムにより、操作ボタン7803の機能を自由に設定することもできる。
また、表示部7001に表示されたアイコン7804に指等で触れることで、アプリケ
ーションを起動することができる。
また、携帯情報端末7800は、通信規格された近距離無線通信を実行することが可能
である。例えば無線通信可能なヘッドセットと相互通信することによって、ハンズフリー
で通話することもできる。
また、携帯情報端末7800は入出力端子7802を有していてもよい。入出力端子7
802を有する場合、他の情報端末とコネクターを介して直接データのやりとりを行うこ
とができる。また入出力端子7802を介して充電を行うこともできる。なお、本実施の
形態で例示する携帯情報端末の充電動作は、入出力端子を介さずに非接触電力伝送により
行ってもよい。
図24(A)に自動車9700の外観を示す。図24(B)に自動車9700の運転席
を示す。自動車9700は、車体9701、車輪9702、ダッシュボード9703、ラ
イト9704等を有する。本発明の一態様の表示装置は、自動車9700の表示部などに
用いることができる。例えば、図24(B)に示す表示部9710乃至表示部9715に
本発明の一態様の表示装置を設けることができる。
表示部9710と表示部9711は、自動車のフロントガラスに設けられた表示装置で
ある。本発明の一態様の表示装置は、表示装置が有する電極を、透光性を有する導電性材
料で作製することによって、反対側が透けて見える、いわゆるシースルー状態の表示装置
とすることができる。シースルー状態の表示装置であれば、自動車9700の運転時にも
視界の妨げになることがない。よって、本発明の一態様の表示装置を自動車9700のフ
ロントガラスに設置することができる。なお、表示装置に、表示装置を駆動するためのト
ランジスタなどを設ける場合には、有機半導体材料を用いた有機トランジスタや、酸化物
半導体を用いたトランジスタなど、透光性を有するトランジスタを用いるとよい。
表示部9712はピラー部分に設けられた表示装置である。例えば、車体に設けられた
撮像手段からの映像を表示部9712に映し出すことによって、ピラーで遮られた視界を
補完することができる。表示部9713はダッシュボード部分に設けられた表示装置であ
る。例えば、車体に設けられた撮像手段からの映像を表示部9713に映し出すことによ
って、ダッシュボードで遮られた視界を補完することができる。すなわち、自動車の外側
に設けられた撮像手段からの映像を映し出すことによって、死角を補い、安全性を高める
ことができる。また、見えない部分を補完する映像を映すことによって、より自然に違和
感なく安全確認を行うことができる。
また、図24(C)は、運転席と助手席にベンチシートを採用した自動車の室内を示し
ている。表示部9721は、ドア部に設けられた表示装置である。例えば、車体に設けら
れた撮像手段からの映像を表示部9721に映し出すことによって、ドアで遮られた視界
を補完することができる。また、表示部9722は、ハンドルに設けられた表示装置であ
る。表示部9723は、ベンチシートの座面の中央部に設けられた表示装置である。なお
、表示装置を座面や背もたれ部分などに設置して、当該表示装置を、当該表示装置の発熱
を熱源としたシートヒーターとして利用することもできる。
表示部9714、表示部9715、または表示部9722はナビゲーション情報、スピ
ードメーターやタコメーター、走行距離、給油量、ギア状態、エアコンの設定など、その
他様々な情報を提供することができる。また、表示部に表示される表示項目やレイアウト
などは、使用者の好みに合わせて適宜変更することができる。なお、上記情報は、表示部
9710乃至表示部9713、表示部9721、表示部9723にも表示することができ
る。また、表示部9710乃至表示部9715、表示部9721乃至表示部9723は照
明装置として用いることも可能である。また、表示部9710乃至表示部9715、表示
部9721乃至表示部9723は加熱装置として用いることも可能である。
本発明の一態様の表示装置が適用される表示部は平面であってもよい。この場合、本発
明の一態様の表示装置は、曲面や可撓性を有さない構成であってもよい。
図24(D)に示す携帯型ゲーム機は、筐体901、筐体902、表示部903、表示
部904、マイクロフォン905、スピーカ906、操作キー907、スタイラス908
等を有する。
図24(D)に示す携帯型ゲーム機は、2つの表示部(表示部903と表示部904)
を有する。なお、本発明の一態様の電子機器が有する表示部の数は、2つに限定されず1
つであっても3つ以上であってもよい。電子機器が複数の表示部を有する場合、少なくと
も1つの表示部が本発明の一態様の表示装置を有していればよい。
図24(E)はノート型パーソナルコンピュータであり、筐体921、表示部922、
キーボード923、ポインティングデバイス924等を有する。
表示部922に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。
図25(A)に、カメラ8000の外観を示す。カメラ8000は、筐体8001、表
示部8002、操作ボタン8003、シャッターボタン8004、結合部8005等を有
する。またカメラ8000には、レンズ8006を取り付けることができる。
結合部8005は、電極を有し、後述するファインダー8100のほか、ストロボ装置
等を接続することができる。
ここではカメラ8000として、レンズ8006を筐体8001から取り外して交換す
ることが可能な構成としたが、レンズ8006と筐体8001が一体となっていてもよい
シャッターボタン8004を押すことにより、撮像することができる。また、表示部8
002はタッチパネルとしての機能を有し、表示部8002をタッチすることにより撮像
することも可能である。
表示部8002に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。
図25(B)には、カメラ8000にファインダー8100を取り付けた場合の例を示
している。
ファインダー8100は、筐体8101、表示部8102、ボタン8103等を有する
筐体8101には、カメラ8000の結合部8005と係合する結合部を有しており、
ファインダー8100をカメラ8000に取り付けることができる。また当該結合部には
電極を有し、当該電極を介してカメラ8000から受信した映像等を表示部8102に表
示させることができる。
ボタン8103は、電源ボタンとしての機能を有する。ボタン8103により、表示部
8102の表示のオン・オフを切り替えることができる。
表示部8102に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。
なお、図25(A)(B)では、カメラ8000とファインダー8100とを別の電子
機器とし、これらを脱着可能な構成としたが、カメラ8000の筐体8001に、本発明
の一態様の表示装置を備えるファインダーが内蔵されていてもよい。
図25(C)には、ヘッドマウントディスプレイ8200の外観を示している。
ヘッドマウントディスプレイ8200は、装着部8201、レンズ8202、本体82
03、表示部8204、ケーブル8205等を有している。また装着部8201には、バ
ッテリ8206が内蔵されている。
ケーブル8205は、バッテリ8206から本体8203に電力を供給する。本体82
03は無線受信機等を備え、受信した画像データ等の映像情報を表示部8204に表示さ
せることができる。また、本体8203に設けられたカメラで使用者の眼球やまぶたの動
きを捉え、その情報をもとに使用者の視点の座標を算出することにより、使用者の視点を
入力手段として用いることができる。
また、装着部8201には、使用者に触れる位置に複数の電極が設けられていてもよい
。本体8203は使用者の眼球の動きに伴って電極に流れる電流を検知することにより、
使用者の視点を認識する機能を有していてもよい。また、当該電極に流れる電流を検知す
ることにより、使用者の脈拍をモニタする機能を有していてもよい。また、装着部820
1には、温度センサ、圧力センサ、加速度センサ等の各種センサを有していてもよく、使
用者の生体情報を表示部8204に表示する機能を有していてもよい。また、使用者の頭
部の動きなどを検出し、表示部8204に表示する映像をその動きに合わせて変化させて
もよい。
表示部8204に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。
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。
以下では、本発明の一態様の表示パネル(表示装置)を作製した。
本実施例で作製した表示パネルは、ガラス基板上にトランジスタと、発光素子を形成し
、着色層を形成した他のガラス基板を貼り合せることにより作製した。
トランジスタには、CAAC-OS(C Axis Aligned Crystal
line Oxide Semiconductor)を用いたトランジスタを適用した
。CAAC-OSは非晶質とは異なり、欠陥準位が少なく、トランジスタの信頼性を高め
ることができる。また、CAAC-OSは結晶粒界が確認されないという特徴を有するた
め、大面積に安定で均一な膜を形成することが可能で、また可撓性を有する発光装置を湾
曲させたときの応力によってCAAC-OS膜にクラックが生じにくい。
CAAC-OSは、膜面に対して、結晶のc軸が概略垂直配向した結晶性酸化物半導体
のことである。酸化物半導体の結晶構造としては他にナノスケールの微結晶集合体である
nano-crystal(nc)など、単結晶とは異なる多彩な構造が存在することが
確認されている。CAAC-OSは、単結晶よりも結晶性が低く、ncに比べて結晶性が
高い。
本実施例では、In-Ga-Zn系酸化物を用いたチャネルエッチ型のトランジスタを
用いた。該トランジスタは、ガラス基板上で500℃未満のプロセスで作製した。
プラスチック基板等の有機樹脂上に直接トランジスタ等の素子を作製する方法では、素
子の作製工程の温度を、有機樹脂の耐熱温度よりも低くしなくてはならない。本実施例で
は、作製基板がガラス基板であり、また、無機膜である剥離層の耐熱性が高いため、ガラ
ス基板上にトランジスタを作製する場合と同じ温度でトランジスタを作製することができ
、トランジスタの性能、信頼性を容易に確保できる。
図26に、作製したトランジスタのId-Vg特性を示す。トランジスタは、1.5μ
mのデザインルールを採用し、チャネル幅が約2μm、チャネル長が約3.25μmであ
る。また測定はソース-ドレイン間の電圧を0.1Vと10Vの2条件で行った。図26
に示すように、本実施例で作製したトランジスタは、チャネル長及びチャネル幅が微細で
あるにも関わらず、ノーマリーオフの特性が得られ、且つ均一性も高いことが確認できた
。また、ゲート電圧が0V以下の範囲のドレイン電流が極めて小さいことも確認できた。
発光素子には、白色の光を呈するタンデム(積層)型の有機EL素子を用いた。発光素
子はトップエミッション構造であり、発光素子の光は、カラーフィルタを通して発光パネ
ルの外部に取り出される。画素の構成は図5(A)で例示した構成を適用した。また画素
のレイアウトは図14(A)(B)で例示した構成を適用した。
作製した表示パネルは、表示部のサイズが対角2.78inch、画素数が2560×
1440、精細度(画素密度)が1058ppi、画素のサイズが24μm×24μm(
8μm×RGB×24μm)、開口率が30.4%である。またフレーム周波数は60H
zであり、スキャンドライバを内蔵し、ソースドライバはCOF方式により実装した。
図27(A)に、作製した表示パネルの写真を示す。ガラス基板上の薄膜トランジスタ
を用いたディスプレイとしては、極めて高精細である1058ppiの精細度を有する。
また図27(B)には、レンズ越しに表示パネルを見たときの写真を示す。極めて高精
細であるため、拡大しても画素が視認されず、画面細部まで緻密な表現が可能となる。例
えばビューファインダ等の用途に用いることができる。
以上が実施例1についての説明である。
以下では、表示パネルの色再現性について検討した。
発光素子として、2以上の発光ユニットを積層したタンデム構造を用いた場合、2つの
発光ユニット間に導電性の高い中間層を適用すると、駆動電圧を低減することができる。
しかし、画素の精細度が高まると、隣接画素間において当該中間層を介して電流が回り込
んでしまうといった影響がある。その結果、本来発光しない隣接の画素が発光することに
より、色再現性が低下してしまうといった問題がある。このような現象をクロストークと
も呼ぶことができる。
図28に、発光素子の積層構造の概略図を示す。発光素子は、2つの発光ユニットが積
層されたタンデム構造を有している。発光素子は、青色の蛍光材料を含む発光層を有する
発光ユニットと、緑色の燐光材料を含む発光層と、赤色の燐光材料を含む発光層と、を有
する発光ユニットとを有する。発光素子は、青色の蛍光材料を含む発光層と、緑色の燐光
材料を含む発光層と、の間に、中間層を有する。
本実施例で用いた発光素子は、中間層に、導電性の高い酸化リチウムを含む層と、電子
輸送性の材料を含む層(電子輸送層ともいう)の積層構造を有する構成とした。電子輸送
層は酸化リチウムを含む層と陽極の間に位置するように形成した。
本実施例では以下の2つの対策により、クロストークの影響の抑制を試みた。
一つは、隣接画素間にギャップスペーサ(図16におけるスペーサ215に相当)を配
置する対策である。ギャップスペーサの側面において、中間層の厚さが薄くなることによ
り抵抗が増大し、隣接画素間で中間層を介して電流が流れることを抑制できることが期待
される。
もう一つは、中間層の構成を変更する対策である。クロストークの影響を抑制するため
に、導電性の高い酸化リチウムを含む層の厚さを薄くし、中間層の導電性を低下させるこ
とが考えられたが、導電性の高い酸化リチウムを含む層の厚さは極めて薄く(約0.1n
m)形成されているため、この厚さをさらに薄くして発光素子を作製することは膜厚制御
の観点から困難であった。また酸化リチウムを含む層をこれ以上薄膜化すると、発光素子
の駆動電圧の上昇を招く恐れがあった。そこで検討した結果、酸化リチウムを含む層に含
まれるリチウムは、電子輸送層に拡散する傾向があることが確認された。したがって、導
電性の高い酸化リチウムを含む層の厚さを薄くするのではなく、これと接する電子輸送層
の厚さを約15nmから約10nmに薄く形成することを試みた。
本実施例では、上記実施例1と同様の方法により、以下の3種類の試料(表示パネル)
を作製した。比較試料1(Ref.1)は、ギャップスペーサを設けない表示パネルであ
り、試料1(sample1)は、ギャップスペーサを設けた表示パネルであり、試料2
(Sample2)は、ギャップスペーサを設けずに発光素子の中間層の構造の最適化を
行った表示パネルである。
図29(A)に、比較試料1と試料1についての色度図を示す。また図29(B)に、
試料2についての色度図を示す。
図29(A)に示すように、ギャップスペーサを設けた試料1では、これを設けない比
較試料1に対して色再現性が向上していることが確認できた。同様に、図29(B)で示
すように、中間層の構成を変更したものについても、色再現性が向上していることが確認
できた。
図30に、各試料のNTSC比の輝度依存性を示す。図30に示すように、クロストー
クの影響は高輝度側よりも低輝度側で顕著になる傾向があることが分かった。また、比較
試料1に対して、試料1及び試料2では、いずれも輝度に対するNTSC比の変化量が抑
えられていることが分かった。したがって、試料1及び試料2は、いずれも色再現性に優
れた表示パネルであることが確認できた。
以上のように、ギャップスペーサを設けることでクロストークの影響を抑制することが
可能である。また、基板間のギャップを小さくし、視野角依存性が抑えられた表示パネル
を作製する場合には、ギャップスペーサを設けることなく、試料2のように中間層の構成
を変更する対策を適用することが効果的である。本実施例で作製した表示パネルにおいて
、ギャップスペーサを設けない試料2のNTSC比は、輝度が100cd/m以上の範
囲で約88%と高い値であった。
以上が実施例2についての説明である。
本実施例では、本発明の一態様の表示パネルを作製し、色再現性及び視野角依存につい
て調べた。
本実施例では、上記実施例1と同様の方法により以下の3種類の試料(表示パネル)を
作製した。比較試料2(Ref.2)は、ギャップスペーサを設けない表示パネルであり
、試料3(Sample3)は、ギャップスペーサを設けた表示パネルであり、試料4(
Sample4)は、ギャップスペーサを設けずに、発光素子の電子輸送層の導電性を低
下させる対策を行った表示パネルである。
さらに、本実施例では、上記試料3、試料4及び比較試料2よりも精細度の低い比較試
料3(Ref.3)を作製した。比較試料3として用いた表示パネルは、表示部のサイズ
が対角9.2inch、画素数が1080×1920、精細度(画素密度)が238pp
i、画素のサイズが106.5μm×106.5μm(35.5μm×RGB×106.
5μm)、開口率が56.0%である。また、比較試料3は、試料3と同様にギャップス
ペーサを設けた表示パネルである。また、比較試料3は、R、G、Bの副画素の画素電極
がそれぞれずれることなく一方向に配列する、ストライプ配置を有する。比較試料3は、
フォトマスクが異なる以外は上記実施例1と同様の方法により作製した。
図31に、作製したトランジスタのId-Vg特性の例を示す。図31に特性を示すト
ランジスタは、チャネルが形成される半導体にIn-Ga-Zn系酸化物を適用した、チ
ャネルエッチ構造のトランジスタである。またトランジスタは、半導体を挟んで電気的に
接続された第1のゲートと第2のゲートを有する構造とした。トランジスタは、チャネル
幅が約3μm、チャネル長が約3μmである。測定は、ソース-ドレイン間の電圧を0.
1Vと20Vの2条件とし、ソース-ゲート間の電圧を-15Vから20Vまで掃引させ
た。また図31には、ソース-ドレイン間の電圧が20Vであるときのデータから算出し
た電界効果移動度を合わせて示している。図31に示すように、トランジスタのばらつき
は極めて小さいノーマリーオフの特性を示すことが確認できた。また電界効果移動度は、
最大約30cm/Vsと高い値であった。
図32(A)に各試料のNTSC比の輝度依存性を示す。図32(A)に示すように、
比較試料2に対して、試料3及び試料4では、いずれも輝度に対するNTSC比の変動量
が抑えられていることが分かった。
図32(B)に、各試料の色度図を示す。図32(B)に示すように、比較試料2に対
して、試料3及び試料4では、いずれも色再現性が向上していることが確認できた。
以上のことから、ギャップスペーサを設けること、及び発光素子の電子輸送層の導電性
を低下させること、の両方で色再現性の向上が見られることが確認できた。
続いて、試料3及び試料4について、色度の視野角依存性を測定した。色度の視野角依
存性は、まず表示パネルの表面に垂直な方向を0度としたときに、-60度、-30度、
0度、30度、60度の5点について輝度のスペクトルを測定した。その後当該スペクト
ルからそれぞれの角度に対して色度を算出した。輝度のスペクトルは、表示パネルに赤色
、緑色、青色、及び白色の4通りの表示をさせたときについて測定を行った。また色度の
視野角依存性は、表示パネルの同色画素が配列している方向に平行な方向と、これに垂直
な方向の2通りについて測定した。
また、比較試料3についても、色度の視野角依存性を測定した。比較試料3では、-6
0度、-45度、-30度、0度、30度、45度、60度の7点について測定した。
図33(A)に比較試料3の色度の視野角依存性を示す。また図33(B)に試料3の
色度の視野角依存性を示す。図33(A)、(B)はそれぞれ、同色画素の配列方向に対
して垂直な方向の測定結果である。図33(A)、(B)において、横軸は角度であり、
縦軸は0度のデータを基準としたときの色度の変化の割合である。
図33(B)に示すように、試料3では、視野角が大きくなるにつれて色度が変化する
現象が確認された。一方、図33(A)に示すように、比較試料3では、試料3よりも変
化が小さい傾向が確認できた。また特に、異なる色の画素の配列方向に平行な方向の色度
の視野角依存性が顕著である。この現象は、ギャップスペーサを設けることにより発光素
子とカラーフィルタとの距離が大きくなることで、発光素子からの光が隣接画素のカラー
フィルタを介して射出されやすくなっていることに起因すると考えらえる。また特に、図
33(A)、(B)より極めて高い精細度の表示パネルでは、ギャップスペーサの視野角
依存性への影響が顕著であり、精細度の比較的低い表示パネルでは、ギャップスペーサの
視野角依存性への影響はほとんどないことが確認できた。
図34(A)、(B)には、試料4の色度の視野角依存性の測定結果を示す。図34(
A)は同色画素の配列方向に平行な方向の測定結果であり、図34(B)は、これに垂直
な方向の測定結果である。
図34(A)、(B)に示すように、ギャップスペーサを設けずに発光素子の電子輸送
層の導電性を低下させる対策によりクロストークの低減を図った試料4では、色度の視野
角依存性が試料3と比較して格段に低減されていることが確認できた。
以上のことから、発光素子の電子輸送層の導電性を低下させる対策を行うことにより、
高い色再現性と、低い色度の視野角依存性を両立した、極めて高精細な表示パネルを作製
することができた。
以上が実施例3についての説明である。
10 表示装置
11 画素部
12 回路
13 回路
14 回路
15a 端子部
15b 端子部
16a 配線
16b 配線
16c 配線
20 画素ユニット
21a 画素
21b 画素
22 表示領域
30a 直線
30b 直線
30c 長方形
30d 長方形
31 画素電極
31a 画素電極
31b 画素電極
32a 画素電極
32b 画素電極
33a 画素電極
33b 画素電極
41a 画素回路
41b 画素回路
42a 画素回路
42b 画素回路
43a 画素回路
43b 画素回路
51 配線
51a 配線
51b 配線
52 配線
52a 配線
52b 配線
52c 配線
52d 配線
53S 配線群
53 配線
53a 配線
53b 配線
53c 配線
54 配線
55 配線
57 配線
60 表示素子
60a 表示素子
60b 表示素子
61 トランジスタ
62 トランジスタ
63 容量素子
64 トランジスタ
71a 副画素
71b 副画素
72a 副画素
72b 副画素
73a 副画素
73b 副画素
80 回路
81 トランジスタ
82 トランジスタ
83 配線
84 配線
85 端子
86 出力端子
91_1~5 配線
92_1~2 配線
93_1~6 トランジスタ
94 容量素子
95 表示素子
96_1~3 配線
97_1~3 配線
98_1~6 トランジスタ
101 基板
102 基板
211 絶縁層
212 絶縁層
213 絶縁層
214 絶縁層
215 スペーサ
216 絶縁層
220 接着層
221 絶縁層
222 EL層
223 電極
224a 光学調整層
224b 光学調整層
230a 構造物
230b 構造物
231 遮光層
232a 着色層
232b 着色層
241 FPC
242 FPC
243 接続層
244 IC
250 空間
251 トランジスタ
252 トランジスタ
253 導電層
260 封止材
261 接着層
262 接着層
501 表示部
503s 回路
505 タッチパネル
509 FPC
511 配線
519 端子部
570 基板
590 基板
591 電極
592 電極
594 配線
595 タッチセンサ
597 接着層
598 配線
599 接続層
601 パルス電圧出力回路
602 電流検出回路
603 容量
611 トランジスタ
612 トランジスタ
613 トランジスタ
621 電極
622 電極
901 筐体
902 筐体
903 表示部
904 表示部
905 マイクロフォン
906 スピーカ
907 操作キー
908 スタイラス
921 筐体
922 表示部
923 キーボード
924 ポインティングデバイス
7000 表示部
7001 表示部
7100 携帯電話機
7101 筐体
7103 操作ボタン
7104 外部接続ポート
7105 スピーカ
7106 マイク
7200 テレビジョン装置
7201 筐体
7203 スタンド
7211 リモコン操作機
7300 携帯情報端末
7301 筐体
7302 操作ボタン
7303 情報
7304 情報
7305 情報
7306 情報
7310 携帯情報端末
7320 携帯情報端末
7400 照明装置
7401 台部
7402 発光部
7403 操作スイッチ
7410 照明装置
7412 発光部
7420 照明装置
7422 発光部
7500 携帯情報端末
7501 筐体
7502 部材
7503 操作ボタン
7600 携帯情報端末
7601 筐体
7602 ヒンジ
7650 携帯情報端末
7651 非表示部
7700 携帯情報端末
7701 筐体
7703a ボタン
7703b ボタン
7704a スピーカ
7704b スピーカ
7705 外部接続ポート
7706 マイク
7709 バッテリ
7800 携帯情報端末
7801 バンド
7802 入出力端子
7803 操作ボタン
7804 アイコン
7805 バッテリ
8000 カメラ
8001 筐体
8002 表示部
8003 操作ボタン
8004 シャッターボタン
8005 結合部
8006 レンズ
8100 ファインダー
8101 筐体
8102 表示部
8103 ボタン
8200 ヘッドマウントディスプレイ
8201 装着部
8202 レンズ
8203 本体
8204 表示部
8205 ケーブル
8206 バッテリ
9700 自動車
9701 車体
9702 車輪
9703 ダッシュボード
9704 ライト
9710 表示部
9711 表示部
9712 表示部
9713 表示部
9714 表示部
9715 表示部
9721 表示部
9722 表示部
9723 表示部

Claims (3)

  1. 第1のEL表示素子と、第2のEL表示素子と、第1の画素回路と、第2の画素回路と、を有し、
    前記第1のEL表示素子は、第1の画素電極を有し、
    前記第2のEL表示素子は、第2の画素電極を有し、
    前記第1のEL表示素子と前記第2のEL表示素子とは、赤または緑に対応する表示素子であり、
    前記第1の画素回路は、前記第2の画素回路の隣に設けられ、
    前記第1の画素回路は、第1のトランジスタと、第2のトランジスタと、第1の容量素子と、を有し、
    前記第2の画素回路は、第3のトランジスタと、第4のトランジスタと、第2の容量素子と、を有し、
    前記第1のトランジスタのゲートは、前記第2のトランジスタのソースまたはドレインの一方と導通し、
    前記第1のトランジスタのゲートは、前記第1の容量素子の一方の電極と導通し、
    前記第1の容量素子の他方の電極は、第1の配線と導通し、
    前記第2のトランジスタのゲートは、第1のゲート線により制御され、
    前記第1のトランジスタがオン状態となり、かつ前記第1の配線が、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、前記第1のトランジスタのチャネル形成領域、前記第1のトランジスタのソースまたはドレインの他方を介して、前記第1の画素電極と導通状態となると、前記第1の配線と前記第1の画素電極との間に、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、前記第1のトランジスタのチャネル形成領域、前記第1のトランジスタのソースまたはドレインの他方を介して、第1の電流が流れ、
    前記第2のトランジスタがオン状態のとき、第2の配線の電位が、前記第2のトランジスタのソースまたはドレインの他方、前記第2のトランジスタのチャネル形成領域、前記第2のトランジスタのソースまたはドレインの一方を介して、前記第1のトランジスタのゲートに与えられ、
    前記第3のトランジスタのゲートは、前記第4のトランジスタのソースまたはドレインの一方と導通し、
    前記第3のトランジスタのゲートは、前記第2の容量素子の一方の電極と導通し、
    前記第2の容量素子の他方の電極は、前記第1の配線と導通し、
    前記第4のトランジスタのゲートは、第2のゲート線により制御され、
    前記第3のトランジスタがオン状態となり、かつ前記第1の配線が、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、前記第3のトランジスタのチャネル形成領域、前記第3のトランジスタのソースまたはドレインの他方を介して、前記第2の画素電極と導通状態となると、前記第1の配線と前記第2の画素電極との間に、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、前記第3のトランジスタのチャネル形成領域、前記第3のトランジスタのソースまたはドレインの他方を介して、第2の電流が流れ、
    前記第4のトランジスタがオン状態のとき、第3の配線の電位が、前記第4のトランジスタのソースまたはドレインの他方、前記第4のトランジスタのチャネル形成領域、前記第4のトランジスタのソースまたはドレインの一方を介して、前記第3のトランジスタのゲートに与えられ、
    前記第1の画素電極は、前記第1のトランジスタのチャネル形成領域と重なる領域を有し、
    前記第2の画素電極は、前記第3のトランジスタのチャネル形成領域と重なる領域を有し、
    前記第1の画素電極は、前記第2のトランジスタのチャネル形成領域と重ならず、
    前記第1の画素電極は、前記第3のトランジスタのチャネル形成領域と重ならず、
    前記第1の画素電極は、前記第4のトランジスタのチャネル形成領域と重なる領域を有する、EL表示装置。
  2. 第1のEL表示素子と、第2のEL表示素子と、第1の画素回路と、第2の画素回路と、を有し、
    前記第1のEL表示素子は、第1の画素電極を有し、
    前記第2のEL表示素子は、第2の画素電極を有し、
    前記第1のEL表示素子と前記第2のEL表示素子とは、赤または緑に対応する表示素子であり、
    前記第1の画素回路は、前記第2の画素回路の隣に設けられ、
    前記第1の画素回路は、第1のトランジスタと、第2のトランジスタと、第1の容量素子と、を有し、
    前記第2の画素回路は、第3のトランジスタと、第4のトランジスタと、第2の容量素子と、を有し、
    前記第1のトランジスタのゲートは、前記第2のトランジスタのソースまたはドレインの一方と導通し、
    前記第1のトランジスタのゲートは、前記第1の容量素子の一方の電極と導通し、
    前記第1の容量素子の他方の電極は、第1の配線と導通し、
    前記第2のトランジスタのゲートは、第1のゲート線により制御され、
    前記第1のトランジスタがオン状態となり、かつ前記第1の配線が、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、前記第1のトランジスタのチャネル形成領域、前記第1のトランジスタのソースまたはドレインの他方を介して、前記第1の画素電極と導通状態となると、前記第1の配線と前記第1の画素電極との間に、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、前記第1のトランジスタのチャネル形成領域、前記第1のトランジスタのソースまたはドレインの他方を介して、第1の電流が流れ、
    前記第2のトランジスタがオン状態のとき、第2の配線の電位が、前記第2のトランジスタのソースまたはドレインの他方、前記第2のトランジスタのチャネル形成領域、前記第2のトランジスタのソースまたはドレインの一方を介して、前記第1のトランジスタのゲートに与えられ、
    前記第3のトランジスタのゲートは、前記第4のトランジスタのソースまたはドレインの一方と導通し、
    前記第3のトランジスタのゲートは、前記第2の容量素子の一方の電極と導通し、
    前記第2の容量素子の他方の電極は、前記第1の配線と導通し、
    前記第4のトランジスタのゲートは、第2のゲート線により制御され、
    前記第3のトランジスタがオン状態となり、かつ前記第1の配線が、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、前記第3のトランジスタのチャネル形成領域、前記第3のトランジスタのソースまたはドレインの他方を介して、前記第2の画素電極と導通状態となると、前記第1の配線と前記第2の画素電極との間に、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、前記第3のトランジスタのチャネル形成領域、前記第3のトランジスタのソースまたはドレインの他方を介して、第2の電流が流れ、
    前記第4のトランジスタがオン状態のとき、第3の配線の電位が、前記第4のトランジスタのソースまたはドレインの他方、前記第4のトランジスタのチャネル形成領域、前記第4のトランジスタのソースまたはドレインの一方を介して、前記第3のトランジスタのゲートに与えられ、
    前記第1の画素電極は、前記第1のトランジスタのチャネル形成領域と重なる領域を有し、
    前記第2の画素電極は、前記第3のトランジスタのチャネル形成領域と重なる領域を有し、
    前記第1の画素電極は、前記第2のトランジスタのチャネル形成領域と重ならず、
    前記第1の画素電極は、前記第3のトランジスタのチャネル形成領域と重ならず、
    前記第1の画素電極は、前記第4のトランジスタのチャネル形成領域と重なる領域を有し、
    前記第1の画素電極は、前記第1の容量素子の一方の電極と重なる領域を有し、
    前記第1の画素電極は、前記第1の容量素子の他方の電極と重なる領域を有し、
    前記第2の画素電極は、前記第2の容量素子の一方の電極と重なる領域を有し、
    前記第2の画素電極は、前記第2の容量素子の他方の電極と重なる領域を有する、EL表示装置。
  3. 請求項1または2に記載のEL表示装置を有する電子機器。


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