(実施の形態1)
まず図1を用いて、本発明の発光装置が有する画素の構成について説明する。
図1に、本発明の発光装置が有する画素の一形態を示す。図1に示す画素は、発光素子101と、画素へのビデオ信号の入力を制御するためのスイッチング素子として用いる2つトランジスタ(第1スイッチング用トランジスタ102、第2スイッチング用トランジスタ103)と、発光素子101に流れる電流値を制御する駆動用トランジスタ104、発光素子101への電流の供給の有無を選択する電流制御用トランジスタ105とを有している。さらに本実施の形態のように、ビデオ信号の電位を保持するための容量素子106を画素に設けても良い。
第1スイッチング用トランジスタ102と第2スイッチング用トランジスタ103の極性は、互いに同じであっても異なっていてもどちらでも良い。図1では共にn型としたが、共にまたはいずれか一方がp型であっても良い。また、駆動用トランジスタ104及び電流制御用トランジスタ105は同じ極性を有する。
図1では共にp型としたが、共にn型であっても良い。
また本発明では、駆動用トランジスタ104を飽和領域で、電流制御用トランジスタ105を線形領域で動作させる。また、駆動用トランジスタ104のチャネル長Lをチャネル幅Wより長く、電流制御用トランジスタ105のLをWと同じか、それより短くしてもよい。より望ましくは、駆動用トランジスタ104のWに対するLの比が5以上にするとよい。上記構成によって、駆動用トランジスタ104の特性の違いに起因する、画素間における発光素子101の輝度のばらつきを抑えることができる。
第1スイッチング用トランジスタ102のゲートは、第1走査線Ghj(j=1〜y)に接続されている。また第2スイッチング用トランジスタ103のゲートは、第2走査線Gvi(i=1〜x)に接続されている。第1スイッチング用トランジスタ102と第2スイッチング用トランジスタ103は、信号線Si(i=1〜x)と電流制御用トランジスタ105のゲートとの間の接続を制御するように、直列に接続されている。具体的に図1では、第1スイッチング用トランジスタ102のソースまたはドレインが信号線Si(i=1〜x)に、第2スイッチング用トランジスタ103のソースまたはドレインが、電流制御用トランジスタ105のゲートに接続されている。
なお本発明において、第1スイッチング用トランジスタ102と第2スイッチング用トランジスタ103の接続は上記構成に限定されない。第1スイッチング用トランジスタ102と第2スイッチング用トランジスタ103は、信号線Si(i=1〜x)と電流制御用トランジスタ105のゲートとの間の接続を制御するように、直列に接続されていれば良い。よって、例えば、第1スイッチング用トランジスタ102と第2スイッチング用トランジスタ103の位置が入れ替わっていても良い。
そして駆動用トランジスタ104及び電流制御用トランジスタ105は、第1電源線Vi(i=1〜x)から供給される電流が、駆動用トランジスタ104及び電流制御用トランジスタ105のドレイン電流として発光素子101に供給されるように、第1電源線Vi(i=1〜x)、発光素子101と接続されている。本実施の形態では、電流制御用トランジスタ105のソースが第1電源線Viに接続され、駆動用トランジスタ104のドレインが発光素子101の画素電極に接続される。
なお駆動用トランジスタ104のソースを第1電源線Vi(i=1〜x)に接続し、電流制御用トランジスタ105のドレインを発光素子101の画素電極に接続してもよい。
また図1では、駆動用トランジスタ104のゲートが、第2電源線Wi(i=1〜x)に接続されている。本実施の形態のように、駆動用トランジスタ104のゲートが、第1電源線Vi(i=1〜x)とは異なる第2電源線Wi(i=1〜x)に接続されている場合、駆動用トランジスタ104はエンハンスメント型トランジスタを用いてもよいし、ディプリーション型トランジスタを用いてもよい。特にディプリーション型を用いることで、飽和領域内のうち、ゲート電圧Vgsに対するオン電流の線形性がより高い領域に動作点を設定することができるので、エンハンスメント型の場合に比べて、閾値電圧やサブスレッショルド係数、移動度などがばらついても、オン電流のばらつきを抑えることができる。第2電源線Wi(i=1〜x)には、駆動用トランジスタ104が常にオンとなるような電位が与えられている。
発光素子101は陽極と陰極と、陽極と陰極との間に設けられた電界発光層とからなる。陽極が駆動用トランジスタ104と接続している場合、陽極が画素電極、陰極が対向電極となる。発光素子101の対向電極と、第1電源線Vi(i=1〜x)の間には、発光素子101に順バイアス方向の電流が供給されるように、電位差が設けられている。
容量素子106が有する2つの電極は、一方は第1電源線Vi(i=1〜x)
に接続されており、もう一方は電流制御用トランジスタ105のゲートに接続されている。容量素子106は第1スイッチング用トランジスタ102または第2スイッチング用トランジスタ103が非選択状態(オフ状態)にある時、容量素子106の電極間の電位差を保持するために設けられている。なお図1では容量素子106を設ける構成を示したが、本発明はこの構成に限定されず、容量素子106を設けない構成にしても良い。
図1では駆動用トランジスタ104および電流制御用トランジスタ105をpチャネル型トランジスタとし、駆動用トランジスタ104のドレインと発光素子101の陽極を接続した。逆に駆動用トランジスタ104および電流制御用トランジスタ105をn型トランジスタとするならば、駆動用トランジスタ104のソースと発光素子101の陰極とを接続する。この場合、発光素子101の陰極が画素電極、陽極が対向電極となる。
なお図1では、駆動用トランジスタ104のゲートが、第2電源線Wiに接続されているが、本発明はこれに限定されない。駆動用トランジスタ104のゲートは、第2電源線Wiではなく第1電源線Viに接続されていても良いし、電流制御用トランジスタ105のゲートに接続されていても良い。
次に、図1に示した画素の駆動方法について説明する。図1に示す画素は、その動作を書き込み期間、保持期間とに分けて説明することができる。
まず書き込み期間において、第1走査線Ghj(j=1〜y)及び第2走査線Gvi(i=1〜x)が選択されると、第1走査線Ghj(j=1〜y)にゲートが接続されている第1スイッチング用トランジスタ102と、第2走査線Gviにゲートが接続されている第2スイッチング用トランジスタ103が共にオンになる。そして、信号線Si(i=1〜x)に入力されたビデオ信号が、第1スイッチング用トランジスタ102及び第2スイッチング用トランジスタ103を介して、電流制御用トランジスタ105のゲートに順に入力される。なお、駆動用トランジスタ104はゲートが第2電源線Wiに接続されており、常にオン状態である。
ビデオ信号によって電流制御用トランジスタ105がオンになる場合は、第1電源線Viを介して電流が発光素子101に供給される。このとき電流制御用トランジスタ105は線形領域で動作しているため、発光素子101に流れる電流は、飽和領域で動作する駆動用トランジスタ104と発光素子101の電圧電流特性によって決まる。そして発光素子101は、供給される電流に見合った高さの輝度で発光する。またビデオ信号によって電流制御用トランジスタ105がオフになる場合は、発光素子101への電流の供給は行なわれず、発光素子101は発光しない。
保持期間では、第1走査線Ghj(j=1〜y)または第2走査線Gvi(i=1〜x)の電位を制御することで、第1スイッチング用トランジスタ102と第2スイッチング用トランジスタ103の少なくとも一方をオフにし、書き込み期間において書き込まれたビデオ信号の電位を保持する。書き込み期間において電流制御用トランジスタ105をオンにした場合、ビデオ信号の電位は容量素子106によって保持されているので、発光素子101への電流の供給は維持されている。逆に、書き込み期間において電流制御用トランジスタ105をオフにした場合、ビデオ信号の電位は容量素子106によって保持されているので、発光素子101への電流の供給は行なわれていない。
電流制御用トランジスタ105は線形領域で動作する。そのため電流制御用トランジスタ105において、ソース・ドレイン間電圧(ドレイン電圧)Vdsは発光素子101に加わる電圧Velに対して非常に小さく、またゲート・ソース間電圧(ゲート電圧)Vgsの僅かな変動は、発光素子101に流れる電流に影響しない。そして駆動用トランジスタ104は飽和領域で動作する。そのため、駆動用トランジスタ104は飽和領域において、ドレイン電流はドレイン電圧Vdsによって変化せず、Vgsのみによって定まる。このため、電流制御用トランジスタ105は発光素子101への電流の供給の有無を選択するのみであって、発光素子101に流れる電流の値は、飽和領域で動作する駆動用トランジスタ104により決定される。よって、電流制御用トランジスタ105のゲート・ソース間に設けられた容量素子106の容量を大きくしたり、第1スイッチング用トランジスタ102のオフ電流を低く抑えたりしなくても、発光素子101に流れる電流の変化を抑えることができる。また駆動用トランジスタ104を飽和領域で動作させることで、発光素子101の劣化に伴ってVelが大きくなる代わりに駆動用トランジスタ104のVdsが小さくなっても、駆動用トランジスタ104のドレイン電流の値は比較的一定に保たれる。よって発光素子101が劣化しても輝度の低下を抑えることができる。
なお、いずれか1つの画素において書き込み期間が開始されてから、全ての画素において書き込み期間が終了するまでの間、第1走査線駆動回路と第2走査線駆動回路の動作を制御することによって、各画素に入力されるビデオ信号を入れ替えることができ、結果的に、互いに交差した第1の方向と第2の方向に画像の向きを切り替えることができる。次に、画像の向きの切り替え前後における、各走査線の走査方向について説明する。
まず図2(A)を用いて、第2走査線Gv1〜Gvxを全て選択し、第1走査線Gh1〜Ghyを順に選択する場合の、第1走査線Gh1〜Ghyの走査方向について説明する。113は本発明の発光装置が有する画素部、110は信号線Siへのビデオ信号の入力を制御する信号線駆動回路、111は第1走査線Ghjの選択を制御する第1走査線駆動回路、112は第2走査線Gviの選択を制御する第2走査線駆動回路に相当する。
画素部113はx×y個の画素を有しているものと仮定する。そして各第1走査線Ghj(j=1〜y)を、それぞれx個の画素が共有している。また、各第2走査線Gvi(i=1〜x)を、それぞれy個の画素が共有している。各第1走査線Ghj(j=1〜y)を共有しているx個の画素は、それぞれ各信号線Si(i=1〜x)も共有している。また各第2走査線Gvi(i=1〜x)を共有しているy個の画素は、互いに異なる信号線を有している。
よって、第1走査線Gh1〜Ghyを順に選択し、第2走査線Gv1〜Gvxを全て選択する場合、ある選択された第1走査線を共有している画素x個に、それぞれ信号線Si(i=1〜x)から順にビデオ信号が供給された後、次に選択された第1走査線を共有している画素x個に、それぞれ信号線Si(i=1〜x)から順にビデオ信号が供給される。このため、ビデオ信号が信号線S1からSxの順に連番で入力され、第1走査線がGh1からGhyの順に連番で選択されるとすると、破線の矢印で示した方向に向かって各画素にビデオ信号が順に入力され、実線の矢印で示す第1走査方向に向かって、第1走査線Ghj(j=1〜y)が順に走査される。
次に図2(A)に示した発光装置において、第1走査線Gh1〜Ghyを図2(A)の場合とは逆の順に選択し、第2走査線Gv1〜Gvxを順に選択する場合の動作について、図2(B)を用いて説明する。
図2(B)では、第1走査線Gh1〜Ghyが、図2(A)とは逆の順番で選択される。そして、各第1走査線が選択されている各期間において、さらに第2走査線Gv1〜Gvxを順に選択する。よって、ある選択された第1走査線を共有している画素x個を、さらに第2走査線により順に選択し、該選択された画素に、対応する信号線からビデオ信号を供給することになる。そして同様に、次に選択された第1走査線を共有している画素x個を、さらに第2走査線により順に選択し、該選択された画素に、対応する信号線からビデオ信号を供給する。
このため、ビデオ信号が信号線S1からSxの順に連番で入力され、第1走査線が実線の矢印で示す第2走査方向に向かってGhyからGh1の順に連番で選択され、第2走査線が実線の矢印で示す第3走査方向に向かってGv1からGvyの順に連番で選択されたとすると、破線の矢印で示した方向に向かって各画素にビデオ信号が順に入力される。
第2走査方向は、第1走査方向に対して逆の向きに相当する。また第3走査方向は、信号線へのビデオ信号の入力順が、図2(A)と図2(B)とで同じ方向に向くような方向となる。
上記構成により、図2(A)の場合と図2(B)の場合で、各画素に入力されるビデオ信号を入れ替え、画像の向きを変えることができる。そして図2(A)
の場合の画像の上下方向を第1の方向、図2(B)の場合の画像の上下方向を第2の方向と仮定すると、第1の方向と第2の方向は交差することになる。
具体的に各画素に入力されるビデオ信号の入れ替えは、x=yの場合、第1走査線Ghjと第2走査線Gviを有する画素(j,i)に入力されていたビデオ信号が、第1走査線Ghiと第2走査線Gvjを有する画素(i,j)に入力されるように行われる。なおx≠yの場合、x>yのときはx×y’(y’=x−y)個の画素を、y>xのときはx’×y(x’=y−x)個の画素を用意する。そして実際に表示を行う場合は、上記画素のうち、x×y個の画素のみを選択的に用い、表示に用いない画素は、画像の向きを切り替えたときに用いるようにする。具体的には、信号線駆動回路、第1走査線駆動回路、第2走査線駆動回路に入力するスタートパルス信号のパルスのタイミングを変更したり、使用しない画素にダミーのビデオ信号を入力したりすれば良い。
なお図2(B)の場合は、第1走査線駆動回路111による走査よりも第2走査線駆動回路112による走査の方が遅くなるように動作させ、なおかつ信号線駆動回路110による画素へのビデオ信号の入力を、第1走査線駆動回路111による走査に同期して行なうようにする。
このように、本発明では上記構成により、互いに交差した第1の方向と第2の方向に画像の向きを切り替えることが可能である。
(実施の形態2)
本実施の形態では、両面から発光素子の光が発せられる、本発明の発光装置の構成について説明する。
両面発光の発光装置の場合、2つの面に表示される画像は、裏表に反転して表示される。よって、一方の面から他方の面に表示を切り替える場合、縦横の表示の切り替えに加え、信号線駆動回路から信号線へのビデオ信号の入力順と、第2走査線駆動回路の走査方向とを切り替える必要が生じる。
まず図3(A)を用いて、図2(A)に示した状態に対し、画像を左右反転させる場合の動作について説明する。この場合、図2(A)の場合と同様に、第2走査線Gv1〜Gvxを全て選択し、第1走査線Gh1〜Ghyを図2(A)と同じ順番で走査する。ただし、信号線駆動回路110から信号線S1〜Sxへのビデオ信号の入力順を、図2(A)の場合とは逆にする。よって、図2(A)において、信号線S1から信号線Sxにビデオ信号を連番で順に入力したとすると、図3(A)では、信号線Sxから信号線S1にビデオ信号を連番で順に入力する。上記構成により、破線の矢印で示した方向に向かって各画素にビデオ信号が順に入力されるので、画像が左右で反転して表示されるため、他方の面から見ると、画像が本来の向きに表示される。
次に図3(B)を用いて、図2(B)に示した状態に対し、画像を左右反転させる場合の動作について説明する。この場合、図2(B)の場合と同様に、第1走査線Gh1〜Ghyを図2(B)と同じ順番で走査する。そして、第2走査線Gv1〜Gvxを図2(B)とは逆の順番に走査し、信号線駆動回路110から信号線S1〜Sxへのビデオ信号の入力順を、図2(B)の場合とは逆にする。
よって、図2(B)において、第2走査線をGv1からGvxに第3走査方向に向かって連番で走査し、信号線S1から信号線Sxにビデオ信号を連番で順に入力したとすると、図3(B)では、第2走査線GvxからGv1へ、第2走査方向とは逆の第4走査方向に向かって連番で走査し、信号線Sxから信号線S1にビデオ信号を連番で順に入力する。上記構成により、破線の矢印で示した方向に向かって各画素にビデオ信号が順に入力されるので、画像が上下、左右で反転して表示されるため、他方の面から見ると、画像が本来の向きに対して縦横切り替わった状態で表示される。
なお図3(B)の場合は、第1走査線駆動回路111による走査よりも第2走査線駆動回路112による走査の方が遅くなるように動作させ、なおかつ信号線駆動回路110による画素へのビデオ信号の入力を、第1走査線駆動回路111による走査に同期して行なうようにする。
なお、信号線駆動回路の駆動周波数を抑えるために、分割駆動法を用いても良い。分割駆動法は、第1走査線方向或いは第2走査線方向に並んでいる画素をm個(mは2より大きい正数であり、一般的には自然数)づつのグループに分割し、1ライン期間中に、同一クループ内の画素に同時にビデオ信号を入力し、グループごとに順にビデオ信号を入力していく駆動法である。分割駆動法の場合は、同じグループに属するm個の画素には同時に選択されるので、走査方向を切り替えただけでは、画像は反転されない。分割駆動法の場合に画像の向きを切り替えるには、同一グループに属する画素に入力されるビデオ信号が反転されるように、フレームメモリを用いてビデオ信号自体の入れ替えを行なう必要がある。ただし分割駆動法で縦横切り替えを行うために必要なフレームメモリは、m個の画素に対応するビデオ信号自体の入れ替えのために用いるので、画素の選択順を切り替えることなく完全にビデオ信号自体の入れ替えだけで縦横切り替えを行う場合と比較して、フレームメモリの記憶容量は極めて小さくて済む。m分割での分割駆動法では、通常の駆動法に比べて、1ライン期間の長さが同じ場合、1画素あたりビデオ信号の入力される時間がm倍になる。そのため信号線駆動回路の駆動周波数を通常の1/m程度に落とすことができる。
なお両面発光の発光装置が有する発光素子は、陽極、陰極ともに透光性を有する。よって図4(A)に示すように、外光は発光装置が有するパネル201を透過するので、人の目にはパネル201の向こう側が透けて見える。一方、図4(B)に示すように、互いに透過する偏向の角度が異なるように、より望ましくは偏向の角度が90度異なるように、偏光板202、203を配置した場合、外光は2つの偏光板202、203のいずれか一方のみしか透過しない。よって、パネル201の向こう側が透けて見えるのを防ぐことができ、画像のコントラストを高めることができる。なおかつ、パネル201から発せられた光は、偏光板202、203においてそれぞれ特定の偏向成分が透過するので、両方の面から光を得ることができる。
なお画像のコントラストを高めるために、偏光板の代わりに液晶素子を用いた液晶パネルを両側に設け、発光素子から発せられた光を、一方の面側においてのみ透過させることができる。
なお、本発明の発光装置は、モノクロの画像のみならず、カラーの画像を表示させることもできる。カラーの表示は、白色発光の発光素子にカラーフィルタを設ける方式、三原色それぞれに対応する発光素子を用いてフルカラー化を行なう方式、CCM方式など、あらゆる方式を用いることができる。
本実施の形態で示したようにパネルの両面に画像を表示することで、発光装置の小型化、軽量化を進めつつ、画像を表示できる領域を広げることができる。本発明の構成は、小型化、軽量化に重点が置かれている携帯用電子機器に特に有効である。
(実施の形態3)
本実施の形態では、図1に示す画素に、発光素子をビデオ信号に依らず強制的に発光を停止する機能を設けた、画素の構成について説明する。
図5に、本発明の発光装置が有する画素の一実施形態を示す。図5に示す画素は、発光素子401と、ビデオ信号の画素への入力を制御するためのスイッチング素子として用いる2つのスイッチング用トランジスタ402、403と、発光素子401に流れる電流値を制御する駆動用トランジスタ404、発光素子401への電流の供給を制御する電流制御用トランジスタ405と、発光素子の発光を停止するための2つの消去用トランジスタ407、408を有している。さらに本実施の形態のように、ビデオ信号の電位を保持するための容量素子406を画素に設けても良い。
第1スイッチング用トランジスタ402と第2スイッチング用トランジスタの極性は、図1の場合と同様に、互いに同じであっても異なっていてもどちらでも良い。また、駆動用トランジスタ404及び電流制御用トランジスタ405は、図1の場合と同様に、同じ極性を有する。また図1と同様に、図5においても、駆動用トランジスタ404を飽和領域で、電流制御用トランジスタ405を線形領域で動作させる。第1消去用トランジスタ402と第2消去用トランジスタの極性は、互いに同じであっても異なっていてもどちらでも良い。駆動用トランジスタ404のチャネル長Lをチャネル幅Wより長く、電流制御用トランジスタ405のLをWと同じか、それより短くしてもよい。より望ましくは、駆動用トランジスタ404のWに対するLの比が5以上にするとよい。上記構成によって、駆動用トランジスタの特性の違いに起因する、画素間における発光素子の輝度のばらつきを抑えることができる。
図5に示す画素は、電流制御用トランジスタ405と、電源線Viとの間に、2つの消去用トランジスタ407、408が直列に接続されている点で、図1に示した画素と異なっている。そして、第1消去用トランジスタ407のゲートは第1消去用走査線Gehj(j=1〜y)に、第2消去用トランジスタ408のゲートは第2消去用走査線Gevi(i=1〜x)に接続されている。2つの消去用トランジスタ407、408を共にオンにすることで、ソースとドレインを接続して電流制御用トランジスタ405をオフにし、発光素子401を強制的に発光させないようにすることができる。
(実施の形態4)
本実施の形態では、本発明の発光装置が有する画素の、図1、図5とは異なる構成について説明する。
図6(A)に、本発明の発光装置が有する画素の一実施形態を示す。図6(A)に示す画素は、発光素子301と、ビデオ信号の画素への入力を制御するためのスイッチング素子として用いる2つのスイッチング用トランジスタ302、303と、発光素子301に流れる電流値を制御する駆動用トランジスタ304、発光素子301への電流の供給を制御する電流制御用トランジスタ305とを有している。さらに本実施の形態のように、ビデオ信号の電位を保持するための容量素子306を画素に設けても良い。
第1スイッチング用トランジスタ302と第2スイッチング用トランジスタの極性は、図1の場合と同様に、互いに同じであっても異なっていてもどちらでも良い。また、駆動用トランジスタ304及び電流制御用トランジスタ305は、図1の場合と同様に、同じ極性を有する。また図1と同様に、図6(A)においても、駆動用トランジスタ304を飽和領域で、電流制御用トランジスタ305を線形領域で動作させる。駆動用トランジスタ304のチャネル長Lをチャネル幅Wより長く、電流制御用トランジスタ305のLをWと同じか、それより短くしてもよい。より望ましくは、駆動用トランジスタ304のWに対するLの比が5以上にするとよい。上記構成によって、駆動用トランジスタの特性の違いに起因する、画素間における発光素子の輝度のばらつきを抑えることができる。
図6(A)に示す画素は、駆動用トランジスタ304のゲートが、電流制御用トランジスタ305と共に、電源線Viに接続されている点で、図1に示した画素と異なっている。そして図6(A)に示す画素では、駆動用トランジスタ304をディプリーション型とする。ディプリーション型を用いることで、飽和領域内のうち、ゲート電圧Vgsに対するオン電流の線形性がより高い領域に動作点を設定することができるので、エンハンスメント型の場合に比べて、閾値電圧やサブスレッショルド係数、移動度などがばらついても、オン電流のばらつきを抑えることができる。そして駆動用トランジスタ304以外のトランジスタは、通常のエンハンスメント型トランジスタであってもディプリーション型であってもどちらでも良い。
次に、図6(A)に示す画素に、発光素子をビデオ信号に依らず強制的に発光を停止する機能を設けた、画素の構成について説明する。
図6(B)に、本発明の発光装置が有する画素の一実施形態を示す。図6(B)に示す画素は、発光素子311と、ビデオ信号の画素への入力を制御するためのスイッチング素子として用いる2つのスイッチング用トランジスタ312、313と、発光素子311に流れる電流値を制御する駆動用トランジスタ314、発光素子311への電流の供給を制御する電流制御用トランジスタ315と、発光素子の発光を停止するための2つの消去用トランジスタ317、318を有している。さらに本実施の形態のように、ビデオ信号の電位を保持するための容量素子316を画素に設けても良い。
第1スイッチング用トランジスタ312と第2スイッチング用トランジスタの極性は、図6(A)の場合と同様に、互いに同じであっても異なっていてもどちらでも良い。また、駆動用トランジスタ314及び電流制御用トランジスタ315は、図6(A)の場合と同様に、同じ極性を有する。また図6(A)と同様に、図6(B)においても、駆動用トランジスタ314を飽和領域で、電流制御用トランジスタ315を線形領域で動作させる。第1消去用トランジスタ312と第2消去用トランジスタの極性は、互いに同じであっても異なっていてもどちらでも良い。駆動用トランジスタ314のチャネル長Lをチャネル幅Wより長く、電流制御用トランジスタ315のLをWと同じか、それより短くしてもよい。より望ましくは、駆動用トランジスタ314のWに対するLの比が5以上にするとよい。上記構成によって、駆動用トランジスタの特性の違いに起因する、画素間における発光素子の輝度のばらつきを抑えることができる。
図6(B)に示す画素は、電流制御用トランジスタ315と、電源線Viとの間に、2つの消去用トランジスタ317、318が直列に接続されている点で、図6(A)に示した画素と異なっている。そして、第1消去用トランジスタ317のゲートは第1消去用走査線Gehj(j=1〜y)に、第2消去用トランジスタ318のゲートは第2消去用走査線Gevi(i=1〜x)に接続されている。2つの消去用トランジスタ317、318を共にオンにすることで、ソースとドレインを接続して電流制御用トランジスタ315をオフにし、発光素子311を強制的に発光させないようにすることができる。
(実施の形態5)
本実施の形態では、本発明の発光装置が有する画素の、図1、図5、図6とは異なる構成について説明する。
図7(A)に、本発明の発光装置が有する画素の一実施形態を示す。図7(A)に示す画素は、発光素子501と、ビデオ信号の画素への入力を制御するためのスイッチング素子として用いる2つのスイッチング用トランジスタ502、503と、発光素子501に流れる電流値を制御する駆動用トランジスタ504、発光素子501への電流の供給を制御する電流制御用トランジスタ505とを有している。さらに本実施の形態のように、ビデオ信号の電位を保持するための容量素子506を画素に設けても良い。
第1スイッチング用トランジスタ502と第2スイッチング用トランジスタの極性は、図1の場合と同様に、互いに同じであっても異なっていてもどちらでも良い。また、駆動用トランジスタ504及び電流制御用トランジスタ505は、図1の場合と同様に、同じ極性を有する。また図7(A)では、駆動用トランジスタのチャネル長Lとチャネル幅Wの比L/Wを、電流制御用トランジスタのL/Wよりも大きくし、駆動用トランジスタを飽和領域で、電流制御用トランジスタを線形領域で動作させる。具体的に駆動用トランジスタでは、LをWより大きくし、より望ましくは5/1以上とする。また電流制御用トランジスタでは、LがWと同じかそれより短くなるようにする。
図7(A)に示す画素は、駆動用トランジスタ504のゲートが、電流制御用トランジスタ505のゲートに接続されている点で、図1に示した画素と異なっている。そして図7(A)に示す画素では、駆動用トランジスタ504はエンハンスメント型トランジスタであってもディプリーション型であってもどちらでも良い。特にディプリーション型を用いることで、飽和領域内のうち、ゲート電圧Vgsに対するオン電流の線形性がより高い領域に動作点を設定することができるので、エンハンスメント型の場合に比べて、閾値電圧やサブスレッショルド係数、移動度などがばらついても、オン電流のばらつきを抑えることができる。
次に、図7(A)に示す画素に、発光素子をビデオ信号に依らず強制的に発光を停止する機能を設けた、画素の構成について説明する。
図7(B)に、本発明の発光装置が有する画素の一実施形態を示す。図7(B)に示す画素は、発光素子511と、ビデオ信号の画素への入力を制御するためのスイッチング素子として用いる2つのスイッチング用トランジスタ512、513と、発光素子511に流れる電流値を制御する駆動用トランジスタ514、発光素子511への電流の供給を制御する電流制御用トランジスタ515と、発光素子の発光を停止するための2つの消去用トランジスタ517、518を有している。さらに本実施の形態のように、ビデオ信号の電位を保持するための容量素子516を画素に設けても良い。
第1スイッチング用トランジスタ512と第2スイッチング用トランジスタの極性は、図7(A)の場合と同様に、互いに同じであっても異なっていてもどちらでも良い。また、駆動用トランジスタ514及び電流制御用トランジスタ515は、図7(A)の場合と同様に、同じ極性を有する。また図7(A)と同様に、図7(B)においても、駆動用トランジスタ514を飽和領域で、電流制御用トランジスタ515を線形領域で動作させる。第1消去用トランジスタ512と第2消去用トランジスタの極性は、互いに同じであっても異なっていてもどちらでも良い。
図7(B)に示す画素は、電流制御用トランジスタ515と、電源線Viとの間に、2つの消去用トランジスタ517、518が直列に接続されている点で、図7(A)に示した画素と異なっている。そして、第1消去用トランジスタ517のゲートは第1消去用走査線Gehj(j=1〜y)に、第2消去用トランジスタ518のゲートは第2消去用走査線Gevi(i=1〜x)に接続されている。2つの消去用トランジスタ517、518を共にオンにすることで、ソースとドレインを接続して電流制御用トランジスタ515をオフにし、発光素子511を強制的に発光させないようにすることができる。
(実施の形態6)
本実施の形態では、本発明の発光装置が有する画素の、図1、図5、図6、図7とは異なる構成について説明する。
図8(A)に、本発明の発光装置が有する画素の一実施形態を示す。図8(A)に示す画素は、発光素子601と、ビデオ信号の画素への入力を制御するためのスイッチング素子として用いる2つのスイッチング用トランジスタ602、603と、発光素子601に流れる電流値を制御する駆動用トランジスタ604、発光素子601への電流の供給を制御する電流制御用トランジスタ605と、発光素子の発光を停止するための消去用トランジスタ607を有している。さらに本実施の形態のように、ビデオ信号の電位を保持するための容量素子606を画素に設けても良い。
第1スイッチング用トランジスタ602と第2スイッチング用トランジスタの極性は、図1の場合と同様に、互いに同じであっても異なっていてもどちらでも良い。また、駆動用トランジスタ604及び電流制御用トランジスタ605は、図1の場合と同様に、同じ極性を有する。駆動用トランジスタのチャネル長Lをチャネル幅Wより長く、電流制御用トランジスタのLをWと同じか、それより短くしてもよい。より望ましくは、駆動用トランジスタのWに対するLの比が5以上にするとよい。上記構成によって、駆動用トランジスタの特性の違いに起因する、画素間における発光素子の輝度のばらつきを抑えることができる。
図8(A)に示す画素は、駆動用トランジスタ604のゲートが、第1の消去用走査線Gehj(j=1〜y)に、消去用トランジスタ607のゲートが第2消去用トランジスタGevi(i=1〜x)に接続されている点で、図1に示した画素と異なっている。また、消去用トランジスタ607は、電流制御用トランジスタ605と電源線Vi(i=1〜x)との間に接続されている。そして図8(A)に示す画素では、駆動用トランジスタ604はエンハンスメント型トランジスタであってもディプリーション型であってもどちらでも良い。特にディプリーション型を用いることで、飽和領域内のうち、ゲート電圧Vgsに対するオン電流の線形性がより高い領域に動作点を設定することができるので、エンハンスメント型の場合に比べて、閾値電圧やサブスレッショルド係数、移動度などがばらついても、オン電流のばらつきを抑えることができる。駆動用トランジスタ604と消去用トランジスタ607のいずれか一方を共にオフにすることで、ビデオ信号に依らず発光素子611を強制的に発光させないようにすることができる。
なお消去用トランジスタ607と駆動用トランジスタ604は、電流制御用トランジスタのドレイン電流が発光素子601に供給されるのを制御することができる位置に接続されていれば良い。よって、消去用トランジスタ607と、駆動用トランジスタ604と、電流制御用トランジスタ605は、発光素子601と電源線Viの間に直列で接続されていれば良く、位置関係は図8に示した構成に限定されない。
以下、本発明の実施例について説明する。
図9に、各画素へのビデオ信号の入力順を切り替えることができる、本発明の発光装置が有する信号線駆動回路の回路図を示す。図9において1301はシフトレジスタであり、クロック信号CKと、クロック信号CKを反転させた反転クロック信号CKbと、スタートパルス信号SPによって、ビデオ信号をサンプリングするタイミングを決めるタイミング信号を生成している。
またシフトレジスタ1301には、複数のフリップフロップ1310と、各フリップフロップ1310に2つづつ対応している複数のトランスミッションゲート1311、1312が設けられている。トランスミッションゲート1311、1312は、切り替え信号L/Rによってそのスイッチングが制御され、一方がオンのときに他方はオフとなる。
トランスミッションゲート1311がオンのとき、スタートパルス信号は最も左側のフリップフロップ1310に与えられるので、右シフト型のシフトレジスタとして機能する。逆にトランスミッションゲート1312がオンのとき、スタートパルス信号は最も右側のフリップフロップ1310に与えられるので、左シフト型のシフトレジスタとして機能する。
シフトレジスタ1301で生成されたタイミング信号は、複数のインバータ1302によって緩衝増幅され、トランスミッションゲート1303に送られる。
なお図9では、シフトレジスタの出力の1つについてのみ、後段の回路(ここではインバータ1302、トランスミッションゲート1303)を示しているが、実際には他の出力に対応する後段の回路が複数設けられている。
トランスミッションゲート1303は緩衝増幅されたタイミング信号によってスイッチングが制御される。そして、トランスミッションゲート1303がオンのときにビデオ信号がサンプリングされて、画素部の各画素に供給される。シフトレジスタ1301が右シフト型として機能している場合は、列走査方向は左から右に向かっており、シフトレジスタ1301が左シフト型として機能している場合は、列走査方向は右から左に向かっている。なおトランスミッションゲート1303は必ずしも用いる必要はなく、スイッチとして機能する回路、例えばレベルシフタ等を用いても良い。
次に図10に、本実施例の第1または第2走査駆動回路の回路図を示す。図10において1401はシフトレジスタであり、図9に示したシフトレジスタ1301と同じ構成を有しており、走査方向の切り替えが、切り替え信号L/Rによって制御されている。ただしシフトレジスタ1401において生成されたタイミング信号は、各行の画素を選択するために用いられる。
シフトレジスタ1401において生成されたタイミング信号は、インバータ1402において緩衝増幅された後、画素に入力される。なお図10では、シフトレジスタ1401の出力の1つについてのみ、後段の回路(ここではインバータ1402)を示しているが、実際には他の出力に対応する後段の回路が複数設けられている。
なお、本実施例で示す駆動回路は本発明の発光装置に用いることができる駆動回路の一実施例であり、本発明はこれに限定されない。
本実施例では、図1に示した画素の、上面図の一実施例について説明する。ただし本実施例では、第1スイッチング用トランジスタ102と第2スイッチング用トランジスタ103の位置を入れ替えた場合について示す。
図11に本実施例の画素の上面図を示す。Siは信号線、Viは第1電源線、Wiは第2電源線に相当し、Ghjは第1走査線、Gviは第2走査線に相当する。本実施例では、信号線Siと、第1電源線Viと、第2電源線Wiと、第2走査線Gviは同じ導電膜で形成する。また、第1走査線Ghjの一部は、第1スイッチング用トランジスタ102のゲート電極として機能する。第2スイッチング用トランジスタ103のゲート電極は、第2走査線Gviに接続されている。駆動用トランジスタ104は、そのL/Wが電流制御用トランジスタ105よりも大きくなるように、活性層が曲がりくねっている。107は画素電極に相当し、電界発光層や陰極(共に図示せず)と重なる領域(発光エリア)108において発光する。
なお本発明の上面図は本の一実施例であり、本発明はこれに限定されないことは言うまでもない。
本実施例では、両面発光の場合における、本発明の発光装置に用いる発光素子の構成の一例について説明する。
図12(A)に、本実施例の発光素子の断面構造を、模式的に示す。素子の構成としては、透明導電膜であるITOで形成された陽極701上に、ホール注入層702として銅フタロシアニン(CuPc)、第1発光層703として4,4'−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニル−アミノ]−ビフェニル(略称α−NPD)、第2発光層704としてゲスト材料である4,4’−N,N’−ジカルバゾリル−ビフェニル(略称CBP)、ホスト材料であるPt(ppy)
acac、電子注入層706としてCaF2、Alからなる陰極707が順に積層されている。なお、Pt(ppy)acacは以下の構造式1で表される。
本発明では、陰極707が光を透過する程度の薄い膜厚、具体的には20nm程度の膜厚とすることで、両面発光を実現することができる。
図12(A)に示す発光素子の第2発光層704は、ホスト材料であるPt(ppy)acacに燐光材料であるCBPがゲスト材料として10wt%以上の濃度で分散されると、燐光材料からの燐光発光と燐光材料のエキシマー状態からの発光とを共に発する。具体的に燐光材料は、500nm以上700nm以下の領域に2つ以上のピークを有する発光を示し、かつ、前記2つ以上のピークのいずれかがエキシマー発光であることが好ましい。そして第1発光層703は、発光スペクトルの最大ピークが400nm以上500nm以下の領域に位置する青色発光を呈し、該青色発光が第2発光層からの発光と混ざることで、色の純度がより0に近い白色光を得ることができる。また、ドープする材料を一種類しか用いていないため、電流密度を変化させたときや、あるいは連続駆動した場合においても、発光スペクトルの形状が変化したりせず、安定な白色光を供給できる。
なお第一発光層は、発光スペクトルの最大ピークが400nm以上500nm以下の領域に位置する、青色発光を呈するゲスト材料をホスト材料に分散させた構成でもよい。
次に図12(B)に、本発明の発光装置が有する発光素子の、図12(A)とは異なる断面構造を、模式的に示す。素子の構成としては、透明導電膜であるITOで形成された陽極711上に、ホール注入層712としてポリチオフェン、ホール輸送層713としてN,N'−ビス(3−メチルフェニル)−N,N'−ジフェニル−1,1'−ビフェニル−4,4'−ジアミン(略称TPD)、第1発光層714としてゲスト材料であるルブレン、ホスト材料であるTPD、第2発光層715としてゲスト材料であるクマリン6、ホスト材料であるAlq3、Alからなる陰極716が順に積層されている。
図12(B)においても、陰極716が光を透過する程度の薄い膜厚、具体的には20nm程度の膜厚とすることで、白色の両面発光を実現することができる。
次に図12(C)に、本発明の発光装置が有する発光素子の、図12(A)とは異なる断面構造を、模式的に示す。素子の構成としては、透明導電膜であるITOで形成された陽極721上に、ホール注入層722としてHIM34、ホール輸送層723としてテトラアリルベンジジン誘導体、第1発光層724としてゲスト材料であるナフタセン誘導体、ホスト材料であるテトラアリルベンジジン誘導体及びフェニルアントラセン誘導体、第2発光層725としてゲスト材料であるスチリルアミン誘導体、ホスト材料であるテトラアリルベンジジン誘導体及びフェニルアントラセン誘導体、電子輸送層726としてフェニルアントラセン誘導体、電子注入層727としてAlq3、第1陰極728としてCsI、第2陰極729としてMgAgが順に積層されている。
図12(C)においても、第1陰極728、第2陰極729のトータルの膜厚が光を透過する程度の薄さ、具体的には20nm程度の膜厚とすることで、白色の両面発光を実現することができる。
なお本実施例における発光素子の積層構造は、図12に示した構成に限定されない。なお陰極側から光を得るためには、膜厚を薄くする方法の他に、Liを添加することで仕事関数が小さくなったITOを用いる方法もある。本発明で用いる発光素子は、陽極側と陰極側の両方から光が発せられる構成であれば良い。
図13(A)に、本発明の発光装置を用いた電子機器の1つである、携帯電話の内部の構成を示す。図13(A)に示す携帯電話のモジュールは、プリント配線基板946に、コントローラ901、CPU902、メモリ911、電源回路903、音声処理回路929及び送受信回路904や、その他、抵抗、バッファ、容量素子等の素子が実装されている。また、パネル900がFPC908を介してプリント配線基板946に接続されている。パネル900には、発光素子が各画素に設けられた画素部905と、前記画素部905が有する画素を選択する第1走査線駆動回路906a、第2走査線駆動回路906bと、選択された画素にビデオ信号を供給する信号線駆動回路907とが設けられている。
プリント配線基板946への電源電圧及びキーボードなどから入力された各種信号は、複数の入力端子が配置されたプリント配線基板用のインターフェース(I/F)部909を介して供給される。また、アンテナとの間の信号の送受信を行なうためのアンテナ用ポート910が、プリント配線基板946に設けられている。
なお、本実施例ではパネル900にプリント配線基板946がFPCを介して接続されているが、必ずしもこの構成に限定されない。COG(Chip on Glass)方式を用い、コントローラ901、音声処理回路929、メモリ911、CPU902または電源回路903をパネル900に直接実装させるようにしても良い。
また、プリント配線基板946において、引きまわしの配線間に形成される容量や配線自体が有する抵抗等によって、電源電圧や信号にノイズがのったり、信号の立ち上がりが鈍ったりすることがある。そこで、プリント配線基板946に容量素子、バッファ等の各種素子を設けることで、電源電圧や信号にノイズがのったり、信号の立ち上がりが鈍ったりするのを防ぐことができる。
図13(B)に、図13(A)に示したモジュールのブロック図を示す。
本実施例では、メモリ911としてVRAM932、DRAM925、フラッシュメモリ926などが含まれている。VRAM932にはパネルに表示する画像のデータが、DRAM925には画像データまたは音声データが、フラッシュメモリには各種プログラムが記憶されている。
電源回路903では、パネル900、コントローラ901、CPU902、音声処理回路929、メモリ911、送受信回路931に与える電源電圧が生成される。またパネルの仕様によっては、電源回路903に電流源が備えられている場合もある。
CPU902は、制御信号生成回路920、デコーダ921、レジスタ922、演算回路923、RAM924、CPU用のインターフェース935などを有している。インターフェース935を介してCPU902に入力された各種信号は、一旦レジスタ922に保持された後、演算回路923、デコーダ921などに入力される。演算回路923では、入力された信号に基づき演算を行ない、各種命令を送る場所を指定する。一方デコーダ921に入力された信号はデコードされ、制御信号生成回路920に入力される。制御信号生成回路920は入力された信号に基づき、各種命令を含む信号を生成し、演算回路923において指定された場所、具体的にはメモリ911、送受信回路931、音声処理回路929、コントローラ901などに送る。
メモリ911、送受信回路931、音声処理回路929、コントローラ901は、それぞれ受けた命令に従って動作する。以下その動作について簡単に説明する。
キーボード931から入力された信号は、インターフェース909を介してプリント配線基板946に実装されたCPU902に送られる。制御信号生成回路920は、キーボード931から送られてきた信号に従い、VRAM932に格納してある画像データを所定のフォーマットに変換し、コントローラ901に送付する。
コントローラ901は、パネルの仕様に合わせてCPU902から送られてきた画像データを含む信号にデータ処理を施し、パネル900に供給する。またコントローラ901は、電源電圧903から入力された電源電圧やCPUから入力された各種信号をもとに、Hsync信号、Vsync信号、クロック信号CLK、交流電圧(AC Cont)、切り替え信号L/Rを生成し、パネル900に供給する。
送受信回路904では、アンテナ933において電波として送受信される信号が処理されており、具体的にはアイソレータ、バンドパスフィルタ、VCO(Voltage Controlled Oscillator)、LPF(Low Pass Filter)、カプラ、バランなどの高周波回路を含んでいる。送受信回路904において送受信される信号のうち音声情報を含む信号が、CPU902からの命令に従って、音声処理回路929に送られる。
CPU902の命令に従って送られてきた音声情報を含む信号は、音声処理回路929において音声信号に復調され、スピーカー928に送られる。またマイク927から送られてきた音声信号は、音声処理回路929において変調され、CPU902からの命令に従って、送受信回路904に送られる。
コントローラ901、CPU902、電源回路903、音声処理回路929、メモリ911を、本発明のパッケージとして実装することができる。本発明は、アイソレータ、バンドパスフィルタ、VCO(Voltage Controlled Oscillator)、LPF(Low Pass Filter)、カプラ、バランなどの高周波回路以外であれば、どのような回路にも応用することができる。
本発明の発光装置は様々な電子機器に用いることが可能であるが、特に携帯用の電子機器の場合、軽量化、小型化を図りつつ大画面化することで使い勝手が飛躍的に良くなるため、本発明の発光装置を用いることは非常に有用である。本発明の発光装置を用いた電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)、ナビゲーションシステム、音響再生装置(カーオーディオ、オーディオコンポ等)、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等)、記録媒体を備えた画像再生装置(具体的にはDVD:Digital Versatile Disc)等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備えた装置)などが挙げられる。図14に、本発明の電子機器の一例である携帯電話の構成を示す。
図14(A)は携帯電話であり、本体2201、筐体2202、表示部2103、2104、音声入力部2105、音声出力部2106、操作キー2107、アンテナ2108等を含む。図15(B)では、表示部2103に本発明の両面発光の発光装置を用いることができる。
図14(B)に、図14(A)に示した携帯電話において、両面発光の発光装置が用いられた表示部2103を、矢印で示す方向に回転させ、縦と横で表示を切り替えている様子を示す。表示された画像の向きの切り替えは、表示部2103と本体2201を接続するためのヒンジの部分にセンサーを設け、該センサーにより表示装置の信号線駆動回路や走査線駆動回路の動作を制御することで行うことができる。
図15(A)は携帯情報端末(PDA)であり、本体2101、筐体2102、表示部2103、操作キー2104、アンテナ2105等を含む。図15(A)に示す携帯情報端末は、表示部2103として本発明の両面発光の発光装置が用いられており、図15(B)に示すように、ヒンジ2106を軸にして筐体2102を回転させる事で、表示部2103の裏側を露出させることができる。また本体2101の筐体2102と重なる部分に、別の発光装置を用いた表示部2107を設けておいても良い。
さらに図15(C)に示すように、図15(B)に示した回転の回転軸に対し、直交する軸を回転軸とし、表示部2103を回転させるようにしても良い。
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に用いることが可能である。また、本実施例の電子機器は実施例1〜4に示したいずれの構成の発光装置を用いても良い。
図16を用いて、本発明の発光装置の、画素の断面構造について説明する。図16では、基板6000上にトランジスタ6001が形成されている。トランジスタ6001は第1の層間絶縁膜6002で覆われており、第1の層間絶縁膜6002上には樹脂等で形成されたカラーフィルタ6003と、コンタクトホールを介してトランジスタ6001と電気的に接続されている配線6004が形成されている。
そして樹脂膜6003及び配線6004を覆うように、第1の層間絶縁膜6002上に、第2の層間絶縁膜6005が形成されている。なお、第1の層間絶縁膜6002または第2の層間絶縁膜6005は、プラズマCVD法またはスパッタ法を用い、酸化珪素、窒化珪素または酸化窒化珪素膜を単層でまたは積層して用いることができる。また酸素よりも窒素のモル比率が高い酸化窒化珪素膜上に、窒素よりも酸素のモル比率が高い酸化窒化珪素膜を積層した膜を第1の層間絶縁膜6002または第2の層間絶縁膜6005として用いても良い。或いは第1の層間絶縁膜6002または第2の層間絶縁膜6005として、有機樹脂膜を用いても良い。
第2の層間絶縁膜6005上には、コンタクトホールを介して配線6004に電気的に接続されている配線6006が形成されている。配線6006の一部は発光素子の陽極として機能している。配線6006は、第2の層間絶縁膜6005を間に挟んで、カラーフィルタ6003と重なる位置に形成する。
また第2の層間絶縁膜6005上には隔壁として用いる有機樹脂膜6008が形成されている。有機樹脂膜6008は開口部を有しており、該開口部において陽極として機能する配線6006と電界発光層6009と陰極6010が重なり合うことで発光素子6011が形成されている。電界発光層6009は、発光層単独かもしくは発光層を含む複数の層が積層された構成を有している。なお、有機樹脂膜6008及び陰極6010上に、保護膜を成膜しても良い。この場合、保護膜は水分や酸素などの発光素子の劣化を促進させる原因となる物質を、他の絶縁膜と比較して透過させにくい膜を用いる。代表的には、例えばDLC膜、窒化炭素膜、RFスパッタ法で形成された窒化珪素膜等を用いるのが望ましい。また上述した水分や酸素などの物質を透過させにくい膜と、該膜に比べて水分や酸素などの物質を透過させやすい膜とを積層させて、保護膜として用いることも可能である。
また有機樹脂膜6008は、電界発光層6009が成膜される前に、吸着した水分や酸素等を除去するために真空雰囲気下で加熱しておく。具体的には、100℃〜200℃、0.5〜1時間程度、真空雰囲気下で加熱処理を行なう。望ましくは3×10-7Torr以下とし、可能であるならば3×10-8Torr以下とするのが最も望ましい。そして、有機樹脂膜に真空雰囲気下で加熱処理を施した後に電界発光層を成膜する場合、成膜直前まで真空雰囲気下に保つことで、信頼性をより高めることができる。
また有機樹脂膜6008の開口部における端部は、有機樹脂膜6008上に一部重なって形成されている電界発光層6009に、該端部において穴があかないように、丸みを帯びさせることが望ましい。具体的には、開口部における有機樹脂膜の断面が描いている曲線の曲率半径が、0.2〜2μm程度であることが望ましい。
上記構成により、後に形成される電界発光層や陰極のカバレッジを良好とすることができ、配線6006と陰極6010が電界発光層6009に形成された穴においてショートするのを防ぐことができる。また電界発光層6009の応力を緩和させることで、発光領域が減少するシュリンクとよばれる不良を低減させることができ、信頼性を高めることができる。
なお図16では、有機樹脂膜6008として、ポジ型の感光性のアクリル樹脂を用いた例を示している。感光性の有機樹脂には、光、電子、イオンなどのエネルギー線が露光された箇所が除去されるポジ型と、露光された箇所が残るネガ型とがある。本発明ではネガ型の有機樹脂膜を用いても良い。また感光性のポリイミドを用いて有機樹脂膜6008を形成しても良い。ネガ型のアクリルを用いて有機樹脂膜6008を形成した場合、開口部における端部が、S字状の断面形状となる。このとき開口部の上端部及び下端部における曲率半径は、0.2〜2μmとすることが望ましい。
配線6006は透明導電膜を用いることができる。ITOの他、酸化インジウムに2〜20%の酸化亜鉛(ZnO)を混合した透明導電膜を用いても良い。図16では配線6006としITOを用いている。配線6006は、その表面が平坦化されるように、CMP法、ポリビニルアルコール系の多孔質体で拭浄で研磨しても良い。またCMP法を用いた研磨後に、配線6006の表面に紫外線照射、酸素プラズマ処理などを行ってもよい。
また陰極6010は、光が透過する程度の膜厚とし、仕事関数の小さい導電膜であれば公知の他の材料を用いる。例えば、Ca、Al、CaF、MgAg、AlLi等が望ましい。なお陰極側から光を得るためには、膜厚を薄くする方法の他に、Liを添加することで仕事関数が小さくなったITOを用いる方法もある。本発明で用いる発光素子は、陽極側と陰極側の両方から光が発せられる構成であれば良い。
なお、実際には図16まで完成したら、さらに外気に曝されないように気密性が高く、脱ガスの少ない保護フィルム(ラミネートフィルム、紫外線硬化樹脂フィルム等)や透光性のカバー材6012でパッケージング(封入)することが好ましい。その際、カバー材の内部を不活性雰囲気にしたり、内部に吸湿性材料(例えば酸化バリウム)を配置したりするとOLEDの信頼性が向上する。そして本発明では、カバー材6012にカラーフィルタ6013を設けても良い。
なお、本発明は上述した作製方法に限定されず、公知の方法を用いて作製することが可能である。
通常カラーフィルタの透過率は色ごとに異なっているので、カラーフィルタを透過した後に得られる発光素子の輝度も、色ごとに異なる。白色を得るために必要な各色の輝度は必ずしも等しいわけではないが、白色のバランスを取るためには、各色の輝度を調整する必要がある。そこで通常は画素に供給される電源線の電位を、各色ごとに変えることで、白色のバランスを図っている。
本実施例では、上記構成とは異なり、フルカラーの表示が可能な本発明の発光装置において、電源線の電位を全ての画素で共有し、発光素子から発せられる光を部分的に遮ることができる遮蔽膜を用い、白色のバランスを図る例について説明する。
図17に、本実施例の発光装置における画素の断面図を示す。7001〜7003は発光素子に相当し、それぞれ赤(R)のカラーフィルタ7004r、緑(G)のカラーフィルタ7004g、青(B)のカラーフィルタ7004bに対応している。カラーフィルタ7004r、7004g、7004bは互いに間に遮蔽膜7005を挟んで分離している。遮蔽膜7005は発光素子7001〜7003から発せられる光を遮蔽する機能を有している。そのため、発光素子7001〜7003から発せられる光は、カラーフィルタ7004r、7004g、7004bを透過する。
なお本実施例では、発光素子7001〜7003から発せられる光が、TFT7007の形成されている基板7008に対して反対の方向に向いている。そのため、カラーフィルター7004r、7004g、7004b及び遮蔽膜7005が、発光素子7001〜7003を間に挟んで、基板7008の反対側に設けられている。しかし本実施例はこの構成に限定されず、発光素子7001〜7003から発せられる光が基板7008側に向いている場合、カラーフィルター7004r、7004g、7004b及び遮蔽膜7005は、発光素子7001〜7003の光が向いている側に設ける。
そして本実施例では、遮蔽膜7005のレイアウトを調整することで、各カラーフィルタ7004r、7004g、7004bにおいて、光が透過する領域の面積を調整する。具体的には、より高い輝度を得たい色のカラーフィルタの面積を、他のカラーフィルタよりも広くし、より低い輝度を得たい色のカラーフィルタの面積を、他のカラーフィルタよりも狭くするように、遮蔽膜7005のレイアウトを調整する。上記構成によって、発光素子の電流密度を変化させることなく、各色の輝度を調整することができ、電源線を増やすことなく白色のバランスを図ることができる。
なお図17に示す発光装置は、白色の発光素子にカラーフィルタを組み合わせてフルカラーの表示を行なう例について説明したが、本実施例の発光装置はこの構成に限定されない。三原色それぞれに対応する発光素子を用いてフルカラー化を行なう方式において、発光素子に電流を供給するための電源線の電位を全ての画素で共有する場合にも、対応することができる。具体的には、各色に対応する発光素子の輝度のバランスを図るために、輝度を落としたい発光素子には、対応する遮蔽膜の光を透過する領域をより狭くし、輝度をあまり落としたくない発光素子には、対応する遮蔽膜の光を透過する領域をより広くすれば良い。また同様に、CCM方式でも、電源線の電位を共有にした場合において、遮蔽膜の光を透過する領域の広さを制御することで白色のバランスを図ることができる。