JP5041674B2

JP5041674B2 - 発光装置

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Publication number: JP5041674B2
Application number: JP2005144038A
Authority: JP
Inventors: 友幸岩淵
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2004-05-21
Filing date: 2005-05-17
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2025-05-17
Also published as: JP2006011396A

Description

本発明は、時間階調法で階調を表示することができる、発光装置及びその駆動方法に関する。

発光装置には、アナログのビデオ信号を用いた駆動方法と、デジタルのビデオ信号を用いた駆動方法とがある。アナログのビデオ信号を用いる場合、発光素子の輝度をアナログのビデオ信号で制御することで、階調を表現することができる。具体的には、発光素子と直列に接続されたＴＦＴのゲートとソース間の電圧Ｖｇｓ（ゲート電圧）を、アナログのビデオ信号で制御することで、発光素子に供給されるＴＦＴのドレイン電流の値、延いては発光素子の輝度を制御している。

しかしアナログのビデオ信号を用いた駆動方法の場合、表示する階調が低ければ低いほど、ゲート電圧Ｖｇｓと閾値電圧Ｖｔｈの差を縮める必要が生じる。そして、飽和領域で動作するＴＦＴのドレイン電流は、ゲート電圧Ｖｇｓと閾値電圧Ｖｔｈの差の二乗に比例する。したがって、アナログのビデオ信号を用いた駆動方法では、閾値電圧Ｖｔｈのばらつきがドレイン電流に反映されやすいという問題があった。

一方、デジタルのビデオ信号を用いた駆動方法の場合、ゲート電圧Ｖｇｓを一定にしておくことができるので、ゲート電圧Ｖｇｓと閾値電圧Ｖｔｈの差を大きく設定することが可能である。よってアナログの場合ほど、低階調を表示する際に、ドレイン電流が閾値電圧Ｖｔｈのばらつきの影響を受けにくい。

ところで、デジタルのビデオ信号を用いた駆動方法の一つに、１フレーム期間中において画素が発光する長さを制御し、階調を表示する時間階調法がある。具体的に時間階調法で表示を行なう場合、１フレーム期間を複数のサブフレーム期間に分割する。そしてビデオ信号に従い、各サブフレーム期間において画素の発光素子を発光または非発光の状態にする。上記構成により、１フレーム期間中に画素の発光素子が実際に発光する期間のトータルの長さを、ビデオ信号により制御することができ、階調を表示することができる。

しかし時間階調法で表示を行なう場合、フレーム周波数によっては画素部に擬似輪郭が表示されてしまうという問題があった。擬似輪郭とは、時間階調法で中間階調を表示したときに度々視認される不自然な輪郭線であって、人間の視覚の特性によって生じる知覚輝度の変動が主な原因とされている。

擬似輪郭には、動画を表示する際に生じる動画擬似輪郭と、静止画を表示する際に生じる静止画擬似輪郭とがある。動画擬似輪郭は、連続して出現するフレーム期間において、先のフレーム期間に含まれるサブフレーム期間と後のフレーム期間に含まれるサブフレーム期間とが、連続した一つのフレーム期間として人間の目に視認されてしまうことで発生する。つまり動画擬似輪郭とは、本来のフレーム期間で表示されるべき階調数とは異なる階調数が人間の目に認識されてしまうことで画素部に表示される、不自然な明るい線や暗い線に相当する。静止画擬似輪郭の発生のメカニズムも、動画擬似輪郭の場合と同様である。静止画擬似輪郭は、静止画を表示する場合に、階調数が互いに異なる領域の境界において人間の視点が左右上下に微妙に動いてしまうために、境界付近の画素にあたかも動画が表示されているように見えることで発生する。つまり静止画擬似輪郭とは、階調数が互いに異なる領域の境界付近の画素において動画擬似輪郭が発生することで、境界付近に揺れ動くように発生する、不自然な明るい線や暗い線に相当する。

上述した擬似輪郭を防止するには、フレーム周波数を高めることが有効である。しかしフレーム周波数が高くなりすぎると、各サブフレーム期間の長さが短くなる。従って、最も短いサブフレーム期間の長さに合わせて、駆動回路の駆動周波数を高める必要が生じるため、駆動回路の信頼性を考慮すると、むやみにフレーム周波数を高めるのは好ましくない。

本発明は上述した問題に鑑み、駆動回路の駆動周波数を抑えつつ、フレーム周波数を高め、擬似輪郭の発生を抑えることができる発光装置の提案を課題とする。また本発明は、駆動回路の駆動周波数を抑えつつ、フレーム周波数を高め、擬似輪郭の発生を抑えることができる発光装置の駆動方法の提案を課題とする。

本発明では、発光素子が発光する期間を制御するだけで階調を表現するのではなく、発光する期間と、発光素子の輝度の高低とを共に制御することで、階調を表現する。具体的には、１フレーム期間を複数の均等なサブフレーム期間に分割し、各サブフレーム期間における発光素子の輝度に高低差を設ける。そして、ビデオ信号により選択されたサブフレーム期間の輝度の総和を制御することで、所望の階調を表現することができる。

また発光素子の輝度は、発光素子への電流の供給を制御するトランジスタ（駆動用トランジスタ）を飽和領域で動作させ、なおかつ該トランジスタのゲート電圧Ｖｇｓの値を切り替えることで制御できる。よって本発明の発光装置は、画素を有する画素部と、第１のビデオ信号の各ビットが有する情報に従い、前記各ビットに対応するサブフレーム期間に同期して値が切り替えられる第１の電源電圧と、一定の値を有する第２の電源電圧とのいずれかを選択することで第２のビデオ信号を生成し、該第２のビデオ信号を前記画素に入力する選択回路とを有する。さらに、画素を選択する走査線駆動回路と、第１のビデオ信号をパラレル／シリアル変換する信号線駆動回路とを有していても良い。

各サブフレーム期間における発光素子の輝度について、最も輝度の低いサブフレーム期間以外の他のサブフレーム期間の輝度は、該最も輝度の低いサブフレーム期間の輝度の２⁽ⁿ⁻¹⁾倍となる（なお、ここではｎは１以上の正の整数である）。つまり、（ｎ＋１）ビットに対応するサブフレーム期間の輝度は、ｎビットに対応するサブフレーム期間の輝度に対して２倍となる。本発明はこれに限定されず、各ビットに対応するサブフレーム期間の輝度が少なくとも一部互いに異なればよい。よって、各サブフレーム期間において上述した輝度が得られるように、駆動用トランジスタのゲート電圧Ｖｇｓの値も制御する。

なお本明細書において発光素子は、電流また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おり、具体的にはＯＬＥＤ（ＯｒｇａｎｉｃＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）や、ＦＥＤ（ＦｉｅｌｄＥｍｉｓｓｉｏｎＤｉｓｐｌａｙ）に用いられているＭＩＭ型の電子源素子（電子放出素子）等が含まれる。

発光素子の一つであるＯＬＥＤ（ＯｒｇａｎｉｃＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）は、電場を加えることで発生するルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）が得られる電界発光材料を含む層（以下、電界発光層と記す）と、陽極と、陰極とを有している。電界発光層は陽極と陰極の間に設けられており、単層または複数の層で構成されている。これらの層の中に無機化合物を含んでいる場合もある。電界発光層におけるルミネッセンスには、一重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（蛍光）と三重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（リン光）とが含まれる。

本明細書では、陽極と陰極の２つの電極のうち、駆動用トランジスタによって電位を制御することができる一方の電極を第１の電極、他方の電極を第２の電極とする。

また発光装置は、発光素子が封止された状態にあるパネルと、該パネルにコントローラを含むＩＣ等を実装した状態にあるモジュールとを含む。さらに本発明は、該発光装置を作製する過程における、発光素子が完成する前の一形態に相当する素子基板に関し、該素子基板は、電流を発光素子に供給するための手段を複数の各画素に備える。

なお素子基板は、本発明の発光装置を作製する過程における、発光素子が完成する前の一形態に相当する。具体的には、発光素子の第１の電極のみが形成された状態であっても良いし、第１の電極となる導電膜を成膜した後であって、パターニングして第１の電極を形成する前の状態であっても良いし、あらゆる形態があてはまる。

なお本発明の発光装置において用いられるトランジスタとして、多結晶半導体、微結晶半導体（セミアモルファス半導体を含む）、アモルファス半導体を用いた薄膜トランジスタを用いることができるが、本発明の発光装置に用いられるトランジスタは薄膜トランジスタに限定されない。単結晶シリコンを用いて形成されたトランジスタであっても良いし、ＳＯＩを用いたトランジスタであっても良い。また、有機半導体を用いたトランジスタであっても良いし、カーボンナノチューブを用いたトランジスタであってもよい。また本発明の発光装置の画素に設けられたトランジスタは、シングルゲート構造を有していても良いし、ダブルゲート構造やそれ以上のゲート電極を有するマルチゲート構造であっても良い。

セミアモルファス半導体とは、非晶質と結晶構造（単結晶、多結晶を含む）の中間的な構造の半導体を含む膜である。このセミアモルファス半導体は、自由エネルギー的に安定な第３の状態を有する半導体であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する結晶質なものであり、その粒径を０．５〜２０ｎｍとして非単結晶半導体中に分散させて存在せしめることが可能である。セミアモルファス半導体は、そのラマンスペクトルが５２０ｃｍ^-1よりも低波数側にシフトしており、またＸ線回折ではＳｉ結晶格子に由来するとされる（１１１）、（２２０）の回折ピークが観測される。また、未結合手（ダングリングボンド）を終端させるために水素またはハロゲンを少なくとも１原子％またはそれ以上含ませている。ここでは便宜上、このような半導体をセミアモルファス半導体（ＳＡＳ）と呼ぶ。さらに、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、ネオンなどの希ガス元素を含ませて格子歪みをさらに助長させることで安定性が増し良好なセミアモルファス半導体が得られる。

従来の場合では、発光素子が発光する期間を制御することで階調を表示するので、ｎ個のサブフレーム期間のうち最も短いサブフレーム期間の長さが、最も長いサブフレーム期間の長さの１／２^n-1倍であった。しかし本発明は上記構成により、サブフレーム期間の長さを均等にすることができる。よってフレーム周波数を高めても、従来と異なり、各サブフレーム期間が短くなるのを抑えることができる。よって従来の場合よりも、駆動回路の駆動周波数を抑えつつ、フレーム周波数を高め、擬似輪郭の発生を抑えることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本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。

図１に、本発明の発光装置の構成を示す。図１に示す本発明の発光装置は、画素１０１が複数設けられた画素部１０２と、信号線駆動回路１０３と、走査線駆動回路１０４と、選択回路群１０５と、電圧設定回路１０６とを有している。選択回路群１０５は、複数の選択回路１０７で構成されている。また各画素１０１には、信号線Ｓ１〜Ｓｘ、走査線Ｇ１〜Ｇｙ、電源線Ｖ１〜Ｖｘにより、各種信号の電圧または電源電圧が供給されている（なお、ここではｘ及びｙは２以上の正の整数である）。

なお図１では、信号線Ｓ１〜Ｓｘ、走査線Ｇ１〜Ｇｙ、電源線Ｖ１〜Ｖｘを用いている発光装置の構成を示しているが、本発明はこの構成に限定されない。各画素１０１に各種信号の電圧または電源電圧を供給するための配線の種類及び数は、図１に示した構成に限定されず、画素１０１の構成に合わせて適宜変更することが可能である。

図２（Ａ）に、図１に示す発光装置が有する、電圧設定回路１０６、選択回路１０７、画素１０１の具体的な構成を例示する。ただし図２（Ａ）では、画素部１０２が有する画素１０１の一つと、該画素１０１に対応する一つの選択回路１０７のみを代表的に示している。

信号線駆動回路１０３では、入力された第１のビデオ信号をパラレル／シリアル変換し、後段の選択回路群１０５が有する複数の各選択回路１０７に入力する。電圧設定回路１０６は、切り替え信号に同期して、各サブフレーム期間に対応する電圧を選択し、後段の選択回路群１０５が有する複数の各選択回路１０７に供給する。すなわち、切り替え信号は、各サブフレーム期間に同期した信号であると言える。

なお図１、図２（Ａ）では、６個のサブフレーム期間を用いて階調を表示する場合を例示している。よって図１、図２（Ａ）では、電圧設定回路１０６により、電圧Ｖｓｓ１〜電圧Ｖｓｓ６のいずれか一つが選択され、複数の各選択回路１０７に供給されている。

また各選択回路１０７には、電圧設定回路１０６から供給される電圧Ｖｓｓ１〜電圧Ｖｓｓ６よりも高い、電圧Ｖｄｄが供給されている。なお図１では、画素１０１が有する発光素子１０８への電流の供給を制御する駆動用トランジスタ１０９が、ｐ型の場合について説明している。駆動用トランジスタ１０９がｎ型の場合は、電圧設定回路１０６に選択された電圧Ｖｓｓ１〜電圧Ｖｓｓ６の代わりにＶｄｄ１〜Ｖｄｄ６のいずれか一つと、電圧Ｖｄｄ１〜電圧Ｖｄｄ６よりも低い電圧Ｖｓｓとを、複数の各選択回路１０７に供給する。

選択回路１０７では、信号線駆動回路１０３から入力された第１のビデオ信号に従って、電圧Ｖｓｓ１〜電圧Ｖｓｓ６の一つと、電圧Ｖｄｄとのいずれか一方を、第２のビデオ信号の電圧として、対応する画素１０１に接続された信号線Ｓｉ（１≦ｉ≦ｘ）に供給する。

なお選択回路１０７は、信号線駆動回路１０３から入力された第１のビデオ信号に従って、電圧Ｖｓｓ１〜電圧Ｖｓｓ６の一つと、電圧Ｖｄｄを選択することができる回路であれば良い。図２（Ｂ）に、選択回路１０７としてインバータを用いている例を示す。

具体的に、図２（Ｂ）に示す選択回路１０７では、ｐ型のトランジスタ１１２とｎ型のトランジスタ１１３とを有している。そして、ｐ型のトランジスタ１１２とｎ型のトランジスタ１１３は、ゲートが互いに接続されており、またドレインも互いに接続されている。そしてｐ型のトランジスタ１１２のソースには、電圧Ｖｄｄが供給されており、ｎ型のトランジスタ１１３のソースには、電圧Ｖｓｓ１〜電圧Ｖｓｓ６の一つが供給されている。

第１のビデオ信号の電圧は、ｐ型のトランジスタ１１２のゲート及びｎ型のトランジスタ１１３のゲートに供給されている。またｐ型のトランジスタ１１２のドレイン及びｎ型のトランジスタ１１３のドレインの電圧が、第２のビデオ信号の電圧として、信号線Ｓｉに供給されている。

なお選択回路１０７は、図２（Ｂ）に示した構成に限定されない。図２（Ｃ）に、選択回路１０７にトランスミッションゲートを用いる例を示す。

図２（Ｃ）に示す選択回路１０７は、トランスミッションゲート１２０、インバータ１２１、トランジスタ１２２とを有している。トランスミッションゲート１２０の第２の制御端子及びインバータ１２１の入力端子には、第１のビデオ信号が入力されている。また、インバータ１２１の出力端子は、トランスミッションゲート１２０の第１の制御端子及びトランジスタ１２２のゲートに接続されている。トランスミッションゲート１２０の入力端子には、電圧Ｖｄｄが供給されている。またトランジスタ１２２のソースまたはドレインは、一方に電圧Ｖｓｓ１〜電圧Ｖｓｓ６の一つが供給されており、他方はトランスミッションゲート１２０の出力端子に接続されている。トランスミッションゲート１２０の出力端子の電圧が、第２のビデオ信号として信号線Ｓｉに供給されている。

なおトランスミッションゲート１２０は、第１の制御端子と第２の制御端子に入力される信号の電圧に従って、そのスイッチングが制御されている。具体的には、第１の制御端子に低電圧、第２の制御端子に高電圧が供給された時にのみ、入力端子の電圧を出力端子に供給することができる。

本発明で用いられる選択回路１０７は、第１のビデオ信号に従って、２つの電圧のいずれか一方を選択し、出力することができる回路であれば良い。

また、本発明で用いられてる電圧設定回路は、切り替え信号に従ってＶｓｓ１〜Ｖｓｓ６のいずれかを選択し、出力することができる回路であればよい。例えば、Ｄ／Ａ変換回路、電源、抵抗、アナログスイッチ、アナログバッファを含む回路、あるいはＴＦＴで構成される回路であってもよい。

図２（Ａ）に示す画素１０１は、画素１０１への第２のビデオ信号の入力を制御するトランジスタ（スイッチング用トランジスタ）１１０と、駆動用トランジスタ１０９と、発光素子１０８と、駆動用トランジスタ１０９のゲート電圧を保持するための容量素子１１１とを有している。なお容量素子１１１は、必ずしも設けなくとも良い。

具体的にスイッチング用トランジスタ１１０は、ゲートが走査線Ｇｊ（１≦ｊ≦ｙ）に接続されている。またスイッチング用トランジスタ１１０のソースとドレインは、いずれか一方が信号線Ｓｉに、他方が駆動用トランジスタ１０９のゲートに接続されている。発光素子１０８は、第１の電極と、第２の電極と、第１の電極と第２の電極の間に挟まれた電界発光層とを有している。駆動用トランジスタ１０９のソースとドレインは、一方が電源線Ｖｉ（１≦ｉ≦ｘ）に、他方が発光素子１０８の第１の電極に接続されている。

なお、発光素子１０８が有する第１の電極と第２の電極は、陽極でも陰極でもどちらでも良い。ただし、駆動用トランジスタ１０９がｐ型である場合、第１の電極が陽極、第２の電極が陰極である方が、駆動用トランジスタ１０９のゲート電圧を安定させることができるので望ましい。逆に、駆動用トランジスタ１０９がｎ型である場合、第１の電極が陰極、第２の電極が陽極である方が、駆動用トランジスタ１０９のゲート電圧を安定させることができるので望ましい。

また容量素子１１１が有する２つの電極は、一方が駆動用トランジスタ１０９のゲートに、他方が電源線Ｖｉに接続されている。

なお本発明の発光装置は、図２（Ａ）に示す画素１０１の構成に限定されない。本発明の発光装置が有する画素１０１は、発光素子１０８に供給される電流が、駆動用トランジスタ１０９のゲート電圧により制御され、なおかつ駆動用トランジスタのゲート電圧が第２のビデオ信号の電圧により制御されていれば良い。

なお図２（Ａ）に示す画素１０１では駆動用トランジスタがｐ型であり、この場合、電源線Ｖｉには、電圧Ｖｄｄ以下でなおかつ電圧Ｖｓｓ１〜Ｖｓｓ６より高い電圧Ｖｅが与えられている。逆に駆動用トランジスタがｎ型である場合は、電源線Ｖｉには、電圧Ｖｓｓ以上でなおかつ電圧Ｖｄｄ１〜Ｖｄｄ６より低い電圧Ｖｅが与えられている。

そして走査線Ｇｊの電圧を制御することでスイッチング用トランジスタ１１０がオンになると、信号線Ｓｉの電圧が駆動用トランジスタ１０９のゲートに与えられる。よって、選択回路１０７により電圧Ｖｓｓ１〜Ｖｓｓ６の一つが信号線Ｓｉに供給されている場合、駆動用トランジスタ１０９のゲート電圧Ｖｇｓは、Ｖｓｓ１〜Ｖｓｓ６から電源線Ｖｉの電圧Ｖｅを差し引いた値となる。そして、駆動用トランジスタ１０９には該ゲート電圧Ｖｇｓに見合った値のドレイン電流が流れ、該ドレイン電流が発光素子１０８に供給される。したがって、Ｖｓｓ１〜Ｖｓｓ６のいずれを選択するかによって、ドレイン電流の値、延いては該ドレイン電流が供給されている発光素子１０８の輝度の高さをも、制御することができる。

また、選択回路１０７により電圧Ｖｄｄが信号線Ｓｉに供給されている場合、駆動用トランジスタ１０９のゲート電圧Ｖｇｓは、Ｖｄｄから電源線Ｖｉの電圧Ｖｅを差し引いた値となる。よって、駆動用トランジスタ１０９はオフとなり、発光素子１０８は非発光の状態となる。

各サブフレーム期間における発光素子の輝度について、最も輝度の低いサブフレーム期間以外の他のサブフレーム期間の輝度は、該最も輝度の低いサブフレーム期間の輝度の２^(n-1)倍となる。よって各サブフレーム期間において上述した輝度が得られるように、駆動用トランジスタ１０９のゲート電圧Ｖｇｓの値も制御する必要がある。飽和領域で動作するトランジスタのドレイン電流Ｉは、以下の式１に従う。なお式１において、β＝μＣ₀Ｗ／Ｌであり、μは移動度、Ｃ₀は単位面積あたりのゲート容量、Ｗ／Ｌはチャネル形成領域のチャネル幅Ｗとチャネル長Ｌの比、Ｖｔｈは閾値電圧とする。

式１から、閾値電圧Ｖｔｈが０であると仮定すると、ドレイン電流Ｉが、ほぼゲート電圧Ｖｇｓの２乗に比例することが分かる。発光素子の輝度はドレイン電流Ｉに比例するので、発光素子の輝度を２^n-1倍にするためには、駆動用トランジスタのゲート電圧Ｖｇｓを２^n-1の平方根倍にすれば良い。

図３に、６個のサブフレーム期間を用いて階調数６４を表示する際の、各サブフレーム期間の発光素子１０８の輝度と、駆動用トランジスタ１０９のゲート電圧Ｖｇｓの関係を示す。なお図３では、閾値電圧Ｖｔｈが０であると仮定した場合を示している。図３に示すように、各サブフレーム期間における発光素子１０８の輝度の比を、ＳＦ１：ＳＦ２：ＳＦ３：ＳＦ４：ＳＦ５：ＳＦ６＝１：２：４：８：１６：３２とするならば、各サブフレーム期間における駆動用トランジスタ１０９のゲート電圧Ｖｇｓの絶対値の比が、以下の式２を満たすようにする。

上記構成により、１フレーム期間で総階調数６４の表示を行なうことができる。なお上記式２は、閾値電圧Ｖｔｈが０であると仮定した場合におけるゲート電圧Ｖｇｓの比を示しているが、実際には閾値電圧Ｖｔｈを考慮に入れて、駆動用トランジスタ１０９のゲート電圧Ｖｇｓの比を定める必要がある。即ち、｜Ｖｇｓ−Ｖｔｈ｜が、上記式２を満たすことが必要である。また全てのサブフレーム期間において、｜Ｖｇｓ−Ｖｔｈ｜が、ドレインとソース間の電圧Ｖｄｓよりも小さくなるように設定する。

表１に、４個のサブフレーム期間で総階調数１６の表示を行なう場合を例に挙げ、各サブフレーム期間における発光の有無と、階調数との関係を示す。なお表１では、発光の状態にある場合を○で、非発光の状態にある場合を×で示す。また各フレーム期間の輝度の比は、ＳＦ１：ＳＦ２：ＳＦ３：ＳＦ４＝１：２：４：８とする。

また、表２に５個のサブフレーム期間で総階調数１６の表示を行なう場合を例に挙げ、各サブフレーム期間における発光の有無と、階調数との関係を示す。なお表２では、発光の状態にある場合を○で、非発光の状態にある場合を×で示す。また各フレーム期間の輝度の比は、ＳＦ１：ＳＦ２：ＳＦ３：ＳＦ４：ＳＦ５＝１：２：３：５：７とする。

ただし、本発明は例に示したような総階調数１６、総階調数６４だけに限定されるものではなく、他の総階調数の表示にも適用することが可能である。

次に、図１、図２（Ａ）に示した発光装置において、サブフレーム期間ごとの画素部１０２の動作について説明する。図４に、図１、図２（Ａ）に示した発光装置における、画素部１０２のタイミングチャートを示す。なお図４では、６個のサブフレーム期間ＳＦ１〜ＳＦ６を用いて、総階調数６４の表示を行なう場合を例に挙げて説明する。

図４に示すように、複数のフレーム期間Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、．．．は、それぞれ６個のサブフレーム期間ＳＦ１〜ＳＦ６を有している。なお総階調数２ⁿの表示を行なう場合、各フレーム期間はｎ個のサブフレーム期間を有するようにする。

電圧設定回路１０６によって選択される電圧は、切り替え信号に従い、各サブフレーム期間に同期して切り替わる。よってサブフレーム期間が６個の場合、電圧設定回路１０６の出力側におけるＰｏｉｎｔＢの電圧は、図４に示すように、各サブフレーム期間に同期してＶｓｓ１〜Ｖｓｓ６のいずれかに切り替わる。

また各サブフレーム期間では、走査線Ｇ１〜Ｇｙが順に選択される。言い換えると、スイッチング用トランジスタ１１０がオンになるように、走査線Ｇ１〜Ｇｙの電圧が順に制御される。そして各走査線Ｇ１〜Ｇｙが選択されている期間において、信号線Ｓ１〜Ｓｘに、並行してまたは順に、対応する第２のビデオ信号の電圧が供給される。なお図４では、全部の画素において階調数６４を表示するときに、信号線Ｓ１〜Ｓｘに並行して第２のビデオ信号が入力されている場合の、タイミングチャートを示している。具体的に図４では、信号線Ｓｉの入力側におけるＰｏｉｎｔＡの電圧を示している。

上記構成により、画素部の全ての各画素において、所望の階調を表示することができる。

なお図１、図２（Ａ）では、電圧設定回路１０６において複数の電圧のいずれか１つを選択し、該選択した電圧を後段の選択回路１０７に供給している例を示しているが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、デジタルの信号（電圧制御信号）をアナログに変換し、該アナログの信号の電圧を選択回路１０７に供給するようにしても良い。

図５に、デジタルの電圧制御信号を用いて、選択回路１０７に供給する電圧を選択する場合の、発光装置の構成を示す。なお図５では、図２（Ａ）と同じ構成を有するものに関しては、同じ符号を付している。図５に示す発光装置は、電圧設定回路１１４の構成が、図２（Ａ）に示す発光装置と異なっている。電圧設定回路１１４には、２つの電圧Ｖｓｓ１、Ｖｓｓ６が供給されている。また電圧制御信号は、サブフレーム期間に同期している。そして電圧設定回路１１４はＤ／Ａ変換回路を用いることができる。上記構成により、入力されたデジタルの電圧制御信号が有する情報に従い、Ｖｓｓ１〜Ｖｓｓ６のうちいずれか一つの電圧をサブフレーム期間に同期して選択し、後段の選択回路１０７に供給することができる。ただし、Ｖｓｓ１＜Ｖｓｓ２＜Ｖｓｓ３＜Ｖｓｓ４＜Ｖｓｓ５＜Ｖｓｓ６であるものとする。

また本発明の発光装置では、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の輝度のバランスを取るために、各色に対応する画素ごとに、電圧設定回路から選択回路に供給される電圧の高さを変えるようにしても良い。この場合、色ごとに電圧設定回路を設けることで、各色に対応する画素の輝度を調整することができる。

また本発明の発光装置では、信号線駆動回路、走査線駆動回路などの画素部の動作を制御する各種駆動回路を、画素部と同じ基板上に形成しても良いし、異なる基板上に形成しても良い。また選択回路群と電圧設定回路も同様に、画素部と同じ基板上に形成しても良いし、異なる基板上に形成しても良い。

図６に、本発明の発光装置が有する信号線駆動回路と、走査線駆動回路の、具体的な構成の一例について説明する。

図６に、本実施例の発光装置が有する信号線駆動回路６０１と、走査線駆動回路６０２の構成を、ブロック図で示す。図６において、信号線駆動回路６０１は、シフトレジスタ６０４、ラッチＡ６０５、ラッチＢ６０６を有している。シフトレジスタ６０４には、クロック信号（ＣＬＫ）、スタートパルス信号（ＳＰ）などの各種制御信号が入力されている。クロック信号（ＣＬＫ）とスタートパルス信号（ＳＰ）が入力されると、シフトレジスタ６０４においてタイミング信号が生成される。生成したタイミング信号は、一段目のラッチＡ６０５に順に入力される。ラッチＡ６０５にタイミング信号が入力されると、該タイミング信号のパルスに同期して、第１のビデオ信号が順にラッチＡ６０５に書き込まれ、保持される。なお、本実施例ではラッチＡ６０５に順に第１のビデオ信号を書き込んでいるが、本発明はこの構成に限定されない。複数のステージのラッチＡ６０５をいくつかのグループに分け、グループごとに並行して第１のビデオ信号を入力する、いわゆる分割駆動を行っても良い。なおこのときのグループの数を分割数と呼ぶ。例えば４つのステージごとにラッチをグループに分けた場合、４分割で分割駆動すると言える。

ラッチＡ６０５の全ステージのラッチへの、第１のビデオ信号の書き込みが一通り終了するまでの期間を、行選択期間と呼ぶ。実際には、上記行選択期間に水平帰線期間が加えられた期間を行選択期間に含むことがある。

１行選択期間が終了すると、２段目のラッチＢ６０６に、制御信号の一つに相当するラッチ信号（ＬａｔｃｈＳｉｇｎａｌ）が供給され、該ラッチ信号に同期してラッチＡ６０５に保持されている第１のビデオ信号が、ラッチＢ６０６に一斉に書き込まれる。第１のビデオ信号をラッチＢ６０６に送出し終えたラッチＡ６０５には、再びシフトレジスタ６０４からのタイミング信号に同期して、次のビットの第１のビデオ信号の書き込みが順次行われる。この２順目の１行選択期間中には、ラッチＢ６０６に書き込まれ、保持されている第１のビデオ信号が、選択回路群６０３入力される。そして第１のビデオ信号の入力により選択回路群６０３において生成された第２のビデオ信号が、画素部６００に入力される。

なお、シフトレジスタ６０４の代わりに、例えばデコーダのような信号線の選択ができる別の回路を用いても良い。

次に、走査線駆動回路６０２の構成について説明する。走査線駆動回路６０２は、シフトレジスタ６０７、バッファ６０８を有している。また場合によってはレベルシフタを有していても良い。走査線駆動回路６０２において、シフトレジスタ６０７にクロックＣＬＫ及びスタートパルス信号ＳＰが入力されることによって、選択信号が生成される。生成された選択信号はバッファ６０８において緩衝増幅され、対応する走査線に供給される。走査線に供給される選択信号によって、１行分の画素に含まれているトランジスタの動作が制御されるので、バッファ６０８には、比較的大きな電流を走査線に供給できるものを用いることが望ましい。

なお、シフトレジスタ６０７の代わりに、例えばデコーダのような信号線の選択ができる別の回路を用いても良い。

本発明の発光装置が有するパネルは、図６に示す構成に限定されない。パネルは、第１のビデオ信号に従って画素の階調を制御できるような構成を有していれば良い。

本実施例は、上記の実施の形態と自由に組み合わせることができる。

次に、本発明の発光装置が有する画素の回路図について、図７を用いて説明する。

図７は、画素の等価回路図の一例を示したものであり、信号線６１１４、電源線６１１５、走査線６１１６、６１１９、発光素子６１１３、ＴＦＴ６１１０、６１１１、６１１８、容量素子６１１２を有する。

信号線６１１４には信号線駆動回路によって第２のビデオ信号が入力される。ＴＦＴ６１１０は、走査線６１１６に入力される選択信号に従って、ＴＦＴ６１１１のゲートへの、該ビデオ信号の電位の供給を制御することができる。ＴＦＴ６１１１は、該ビデオ信号の電位に従って、発光素子６１１３への電流の供給を制御することができる。ＴＦＴ６１１８のスイッチングは、走査線６１１９に入力される選択信号により、制御することができる。ＴＦＴ６１１８により、強制的に発光素子６１１３に電流が流れない状態を作ることができるため、全ての画素に第２のビデオ信号が入力される期間よりも、サブフレーム期間の長さを短くすることができる。従って、駆動周波数を抑えつつ、高い総階調数の表示を行なうことができる。

また容量素子６１１２により、ＴＦＴ６１１１のゲート電圧を保持することができる。なお、図７では、容量素子６１１２を図示したが、ＴＦＴ６１１１のゲート容量や他の寄生容量で賄うことが可能な場合には、設けなくてもよい。

なお、本発明の発光装置が有する画素は、本実施例で示した構成に限定されない。本実施例は、上記の実施の形態、実施例１と自由に組み合わせることができる。

本実施例では、発光素子への電流の供給を制御するトランジスタがｐ型の場合における、画素の断面構造について、図８を用いて説明する。なお本明細書では、発光素子が有する陽極と陰極の２つの電極のうち、トランジスタによって電位を制御することができる一方の電極を第１の電極、他方の電極を第２の電極とする。そして図８では、第１の電極が陽極、第２の電極が陰極の場合について説明するが、第１の電極が陰極、第２の電極が陽極であっても良い。

図８（Ａ）に、トランジスタ６００１がｐ型で、発光素子６００３から発せられる光を第１の電極６００４側から取り出す場合の、画素の断面図を示す。図８（Ａ）では、発光素子６００３の第１の電極６００４と、トランジスタ６００１が電気的に接続されている。

トランジスタ６００１は層間絶縁膜６００７で覆われており、層間絶縁膜６００７上には開口部を有する隔壁６００８が形成されている。隔壁６００８の開口部において第１の電極６００４が一部露出しており、該開口部において第１の電極６００４、電界発光層６００５、第２の電極６００６が順に積層されている。

層間絶縁膜６００７は、有機樹脂膜、無機絶縁膜またはシロキサン系材料を出発材料として形成されたＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む絶縁膜（以下、シロキサン系絶縁膜と呼ぶ）を用いて形成することができる。シロキサン系絶縁膜は、置換基として、少なくとも水素を含む有機基（例えばアルキル基、芳香族炭化水素）が用いられる。置換基として、フルオロ基を用いてもよい。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。層間絶縁膜６００７に、低誘電率材料（ｌｏｗ−ｋ材料）と呼ばれる材料を用いていても良い。

隔壁６００８は、有機樹脂膜、無機絶縁膜またはシロキサン系絶縁膜を用いて形成することができる。有機樹脂膜ならば、例えばアクリル、ポリイミド、ポリアミドなど、無機絶縁膜ならば酸化珪素、窒化酸化珪素などを用いることができる。特に感光性の有機樹脂膜を隔壁６００８に用い、第１の電極６００４上に開口部を形成し、その開口部の側壁が連続した曲率を持って形成される傾斜面となるように形成することで、第１の電極６００４と第２の電極６００６とが接続してしまうのを防ぐことができる。

第１の電極６００４は、光を透過する材料または膜厚で形成し、なおかつ陽極として用いるのに適する材料で形成する。例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、ガリウムを添加した酸化亜鉛（ＧＺＯ）などその他の透光性酸化物導電材料を第１の電極６００４に用いることが可能である。またＩＴＯ及び酸化珪素を含む酸化インジウムスズ（以下、ＩＴＳＯとする）や、酸化珪素を含んだ酸化インジウムにさらに２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したものを第１の電極６００４に用いても良い。また上記透光性酸化物導電材料の他に、例えばＴｉＮ、ＺｒＮ、Ｔｉ、Ｗ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ａｇ、Ａｌ等の１つまたは複数からなる単層膜の他、窒化チタンとアルミニウムを主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との三層構造等を第１の電極６００４に用いることもできる。ただし透光性酸化物導電材料以外の材料を用いる場合、光が透過する程度の膜厚（好ましくは、５ｎｍ〜３０ｎｍ程度）で第１の電極６００４を形成する。

また第２の電極６００６は、光を反射もしくは遮蔽する材料及び膜厚で形成し、なおかつ仕事関数の小さい金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などで形成することができる。具体的には、ＬｉやＣｓ等のアルカリ金属、およびＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ等のアルカリ土類金属、これらを含む合金（Ｍｇ：Ａｇ、Ａｌ：Ｌｉ、Ｍｇ：Ｉｎなど）、およびこれらの化合物（ＣａＦ₂、ＣａＮ）の他、ＹｂやＥｒ等の希土類金属を用いることができる。また電子注入層を設ける場合、Ａｌなどの他の導電層を用いることも可能である。

電界発光層６００５は、単数または複数の層で構成されている。複数の層で構成されている場合、これらの層は、キャリア輸送特性の観点から正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層などに分類することができる。電界発光層６００５が発光層の他に、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層のいずれかを有している場合、第１の電極６００４から正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層の順に積層する。なお各層の境目は必ずしも明確である必要はなく、互いの層を構成している材料が一部混合し、界面が不明瞭になっている場合もある。各層には、有機系の材料、無機系の材料を用いることが可能である。有機系の材料として、高分子系、中分子系、低分子系のいずれの材料も用いることが可能である。なお中分子系の材料とは、構造単位の繰返しの数（重合度）が２から２０程度の低重合体に相当する。正孔注入層と正孔輸送層との区別は必ずしも厳密なものではなく、これらは正孔輸送性（正孔移動度）が特に重要な特性である意味において同じである。便宜上正孔注入層は陽極に接する側の層であり、正孔注入層に接する層を正孔輸送層と呼んで区別する。電子輸送層、電子注入層についても同様であり、陰極に接する層を電子注入層と呼び、電子注入層に接する層を電子輸送層と呼んでいる。発光層は電子輸送層を兼ねる場合もあり、発光性電子輸送層とも呼ばれる。

図８（Ａ）に示した画素の場合、発光素子６００３から発せられる光を、白抜きの矢印で示すように第１の電極６００４側から取り出すことができる。

次に図８（Ｂ）に、トランジスタ６０１１がｐ型で、発光素子６０１３から発せられる光を第２の電極６０１６側から取り出す場合の、画素の断面図を示す。図８（Ｂ）では、発光素子６０１３の第１の電極６０１４と、トランジスタ６０１１が電気的に接続されている。また第１の電極６０１４上に電界発光層６０１５、第２の電極６０１６が順に積層されている。

第１の電極６０１４は、光を反射もしくは遮蔽する材料及び膜厚で形成し、なおかつ陽極として用いるのに適する材料で形成する。例えば、ＴｉＮ、ＺｒＮ、Ｔｉ、Ｗ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ａｇ、Ａｌ等の１つまたは複数からなる単層膜の他、窒化チタンとアルミニウムを主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との三層構造等を第１の電極６０１４に用いることができる。

また第２の電極６０１６は、光を透過する材料または膜厚で形成し、なおかつ仕事関数の小さい金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などで形成することができる。具体的には、ＬｉやＣｓ等のアルカリ金属、およびＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ等のアルカリ土類金属、これらを含む合金（Ｍｇ：Ａｇ、Ａｌ：Ｌｉ、Ｍｇ：Ｉｎなど）、およびこれらの化合物（ＣａＦ₂、ＣａＮ）の他、ＹｂやＥｒ等の希土類金属を用いることができる。また電子注入層を設ける場合、Ａｌなどの他の導電層を用いることも可能である。そして第２の電極６０１６を、光が透過する程度の膜厚（好ましくは、５ｎｍ〜３０ｎｍ程度）で形成する。なお、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、ガリウムを添加した酸化亜鉛（ＧＺＯ）などその他の透光性酸化物導電材料を用いることも可能である。またＩＴＯ及びＩＴＳＯや、酸化珪素を含んだ酸化インジウムにさらに２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したものを用いても良い。透光性酸化物導電材料を用いる場合、電界発光層６０１５に電子注入層を設けるのが望ましい。

電界発光層６０１５は、図８（Ａ）の電界発光層６００５と同様に形成することができる。

図８（Ｂ）に示した画素の場合、発光素子６０１３から発せられる光を、白抜きの矢印で示すように第２の電極６０１６側から取り出すことができる。

次に図８（Ｃ）に、トランジスタ６０２１がｐ型で、発光素子６０２３から発せられる光を第１の電極６０２４側及び第２の電極６０２６側から取り出す場合の、画素の断面図を示す。図８（Ｃ）では、発光素子６０２３の第１の電極６０２４と、トランジスタ６０２１が電気的に接続されている。また第１の電極６０２４上に電界発光層６０２５、第２の電極６０２６が順に積層されている。

第１の電極６０２４は、図８（Ａ）の第１の電極６００４と同様に形成することができる。また第２の電極６０２６は、図８（Ｂ）の第２の電極６０１６と同様に形成することができる。電界発光層６０２５は、図８（Ａ）の電界発光層６００５と同様に形成することができる。

図８（Ｃ）に示した画素の場合、発光素子６０２３から発せられる光を、白抜きの矢印で示すように第１の電極６０２４側及び第２の電極６０２６側から取り出すことができる。

本実施例は、上記の実施の形態、実施例１、２と自由に組み合わせることができる。

本実施例では、トランジスタがｎ型の場合における、画素の断面構造について、図９を用いて説明する。なお図９では、第１の電極が陰極、第２の電極が陽極の場合について説明するが、第１の電極が陽極、第２の電極が陰極であっても良い。

図９（Ａ）に、トランジスタ６０３１がｎ型で、発光素子６０３３から発せられる光を第１の電極６０３４側から取り出す場合の、画素の断面図を示す。図９（Ａ）では、発光素子６０３３の第１の電極６０３４と、トランジスタ６０３１が電気的に接続されている。また第１の電極６０３４上に電界発光層６０３５、第２の電極６０３６が順に積層されている。

第１の電極６０３４は、光を透過する材料または膜厚で形成し、なおかつ仕事関数の小さい金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などで形成することができる。具体的には、ＬｉやＣｓ等のアルカリ金属、およびＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ等のアルカリ土類金属、これらを含む合金（Ｍｇ：Ａｇ、Ａｌ：Ｌｉ、Ｍｇ：Ｉｎなど）、およびこれらの化合物（ＣａＦ₂、ＣａＮ）の他、ＹｂやＥｒ等の希土類金属を用いることができる。また電子注入層を設ける場合、Ａｌなどの他の導電層を用いることも可能である。そして第１の電極６０３４を、光が透過する程度の膜厚（好ましくは、５ｎｍ〜３０ｎｍ程度）で形成する。さらに、光が透過する程度の膜厚を有する上記導電層の上または下に接するように、透光性酸化物導電材料を用いて透光性を有する導電層を形成し、第１の電極６０３４のシート抵抗を抑えるようにしても良い。なお、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、ガリウムを添加した酸化亜鉛（ＧＺＯ）などその他の透光性酸化物導電材料を用いた導電層だけを用いることも可能である。またＩＴＯ及びＩＴＳＯや、酸化珪素を含んだ酸化インジウムにさらに２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したものを用いても良い。透光性酸化物導電材料を用いる場合、電界発光層６０３５に電子注入層を設けるのが望ましい。

また第２の電極６０３６は、光を反射もしくは遮蔽する材料及び膜厚で形成し、なおかつ陽極として用いるのに適する材料で形成する。例えば、ＴｉＮ、ＺｒＮ、Ｔｉ、Ｗ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ａｇ、Ａｌ等の１つまたは複数からなる単層膜の他、窒化チタンとアルミニウムを主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との三層構造等を第２の電極６０３６に用いることができる。

電界発光層６０３５は、図８（Ａ）の電界発光層６００５と同様に形成することができる。ただし、電界発光層６０３５が発光層の他に、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層のいずれかを有している場合、第１の電極６０３４から、電子注入層、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層の順に積層する。

図９（Ａ）に示した画素の場合、発光素子６０３３から発せられる光を、白抜きの矢印で示すように第１の電極６０３４側から取り出すことができる。

次に図９（Ｂ）に、トランジスタ６０４１がｎ型で、発光素子６０４３から発せられる光を第２の電極６０４６側から取り出す場合の、画素の断面図を示す。図９（Ｂ）では、発光素子６０４３の第１の電極６０４４と、トランジスタ６０４１が電気的に接続されている。また第１の電極６０４４上に電界発光層６０４５、第２の電極６０４６が順に積層されている。

第１の電極６０４４は、光を反射もしくは遮蔽する材料及び膜厚で形成し、なおかつ仕事関数の小さい金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などで形成することができる。具体的には、ＬｉやＣｓ等のアルカリ金属、およびＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ等のアルカリ土類金属、これらを含む合金（Ｍｇ：Ａｇ、Ａｌ：Ｌｉ、Ｍｇ：Ｉｎなど）、およびこれらの化合物（ＣａＦ₂、ＣａＮ）の他、ＹｂやＥｒ等の希土類金属を用いることができる。また電子注入層を設ける場合、Ａｌなどの他の導電層を用いることも可能である。

また第２の電極６０４６は、光を透過する材料または膜厚で形成し、なおかつ陽極として用いるのに適する材料で形成する。例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、ガリウムを添加した酸化亜鉛（ＧＺＯ）などその他の透光性酸化物導電材料を第２の電極６０４６に用いることが可能である。またＩＴＯ及びＩＴＳＯや、酸化珪素を含んだ酸化インジウムにさらに２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したものを第２の電極６０４６に用いても良い。また上記透光性酸化物導電材料の他に、例えばＴｉＮ、ＺｒＮ、Ｔｉ、Ｗ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ａｇ、Ａｌ等の１つまたは複数からなる単層膜の他、窒化チタンとアルミニウムを主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との三層構造等を第２の電極６０４６に用いることもできる。ただし透光性酸化物導電材料以外の材料を用いる場合、光が透過する程度の膜厚（好ましくは、５ｎｍ〜３０ｎｍ程度）で第２の電極６０４６を形成する。

電界発光層６０４５は、図９（Ａ）の電界発光層６０３５と同様に形成することができる。

図９（Ｂ）に示した画素の場合、発光素子６０４３から発せられる光を、白抜きの矢印で示すように第２の電極６０４６側から取り出すことができる。

次に図９（Ｃ）に、トランジスタ６０５１がｎ型で、発光素子６０５３から発せられる光を第１の電極６０５４側及び第２の電極６０５６側から取り出す場合の、画素の断面図を示す。図９（Ｃ）では、発光素子６０５３の第１の電極６０５４と、トランジスタ６０５１が電気的に接続されている。また第１の電極６０５４上に電界発光層６０５５、第２の電極６０５６が順に積層されている。

第１の電極６０５４は、図９（Ａ）の第１の電極６０３４と同様に形成することができる。また第２の電極６０５６は、図９（Ｂ）の第２の電極６０４６と同様に形成することができる。電界発光層６０５５は、図９（Ａ）の電界発光層６０３５と同様に形成することができる。

図９（Ｃ）に示した画素の場合、発光素子６０５３から発せられる光を、白抜きの矢印で示すように第１の電極６０５４側及び第２の電極６０５６側から取り出すことができる。

本実施例は、上記の実施の形態、実施例１乃至３と自由に組み合わせることができる。

本発明の発光装置に含まれる電界発光層は、スクリーン印刷法、オフセット印刷法に代表される印刷法、または液滴吐出法を用いて形成できる。なお液滴吐出法とは、所定の組成物を含む液滴を細孔から吐出して所定のパターンを形成する方法を意味し、インクジェット法などがその範疇に含まれる。上記印刷法、液滴吐出法を用いることで、露光用のマスクを用いずとも、信号線、走査線、選択線に代表される各種配線、ＴＦＴのゲート、発光素子の電極などを形成することが可能になる。ただし、パターンを形成する全ての工程に、印刷法または液滴吐出法を用いる必要はない。よって、例えば配線及びゲートの形成には印刷法または液滴吐出法を用い、半導体膜のパターニングにはリソグラフィ法を用いる、というように、少なくとも一部の工程において印刷法または液滴吐出法を用いていれば良く、リソグラフィ法も併用していても良い。またパターニングの際に用いるマスクは、印刷法または液滴吐出法で形成しても良い。

図１０に、液滴吐出法を用いて形成された、本発明の発光装置の断面図を、一例として示す。図１０において、１３０１、１３０２はトランジスタ、１３０４は発光素子に相当する。トランジスタ１３０２は、発光素子１３０４の第１の電極１３５０と電気的に接続されている。トランジスタ１３０２はｎ型であることが望ましく、この場合、第１の電極１３５０は陰極を用い、第２の電極１３３１は陽極を用いるのが望ましい。

スイッチング素子として機能するトランジスタ１３０１は、ゲート１３１０と、チャネル形成領域を含む第１の半導体膜１３１１と、ゲート１３１０と第１の半導体膜１３１１の間に形成されたゲート絶縁膜１３１７と、ソースまたはドレインとして機能する第２の半導体膜１３１２、１３１３と、第２の半導体膜１３１２に接続された配線１３１４と、第２の半導体膜１３１３に接続された配線１３１５とを有している。

トランジスタ１３０２は、ゲート１３２０と、チャネル形成領域を含む第１の半導体膜１３２１と、ゲート１３２０と第１の半導体膜１３２１に形成されたゲート絶縁膜１３１７と、ソースまたはドレインとして機能する第２の半導体膜１３２２、１３２３と、第２の半導体膜１３２２に接続された配線１３２４と、第２の半導体膜１３２３に接続された配線１３２５とを有している。

配線１３１４は信号線に相当し、配線１３１５はトランジスタ１３０２のゲート１３２０に電気的に接続されている。また配線１３２５は電源線に相当する。

液滴吐出法、印刷法を用いてパターンを形成することで、リソグラフィ法で行なわれるフォトレジストの成膜、露光、現像、エッチング、剥離などの一連の工程を簡略化することができる。また、液滴吐出法、印刷法だと、リソグラフィ法と異なり、エッチングにより除去されてしまうような材料の無駄がない。また高価な露光用のマスクを用いなくとも良いので、発光装置の作製に費やされるコストを抑えることができる。

さらに、リソグラフィ法とは異なり、配線を形成するためにエッチングを行なう必要がない。よって、配線を形成する工程に費やされる時間をリソグラフィ法の場合に比べて著しく短くすることが可能である。特に配線の厚さを０．５μｍ以上、より望ましくは２μｍ以上で形成する場合、配線抵抗を抑えることができるので、配線の作製工程に費やされる時間を抑えつつ、発光装置の大型化に伴う配線抵抗の上昇を抑えることができる。

なお第１の半導体膜１３１１、１３２１は非晶質半導体であっても、セミアモルファス半導体（ＳＡＳ）であってもどちらでも良い。

非晶質半導体は、珪化物気体をグロー放電分解することにより得ることができる。代表的な珪化物気体としては、ＳｉＨ₄、Ｓｉ₂Ｈ₆が挙げられる。この珪化物気体を、水素、水素とヘリウムで希釈して用いても良い。

またＳＡＳも珪化物気体をグロー放電分解することにより得ることができる。代表的な珪化物気体としては、ＳｉＨ₄であり、その他にもＳｉ₂Ｈ₆、ＳｉＨ₂Ｃｌ₂、ＳｉＨＣｌ₃、ＳｉＣｌ₄、ＳｉＦ₄などを用いることができる。また水素や、水素にヘリウム、アルゴン、クリプトン、ネオンから選ばれた一種または複数種の希ガス元素を加えたガスで、この珪化物気体を希釈して用いることで、ＳＡＳの形成を容易なものとすることができる。希釈率は２倍〜１０００倍の範囲で珪化物気体を希釈することが好ましい。またさらに、珪化物気体中に、ＣＨ₄、Ｃ₂Ｈ₆などの炭化物気体、ＧｅＨ₄、ＧｅＦ₄などのゲルマニウム化気体、Ｆ₂などを混入させて、エネルギーバンド幅を１．５〜２．４ｅＶ、若しくは０．９〜１．１ｅＶに調節しても良い。ＳＡＳを第１の半導体膜として用いたＴＦＴは、１〜１０ｃｍ²／Ｖｓｅｃや、それ以上の移動度を得ることができる。

また第１の半導体膜１３１１、１３２１は、非晶質半導体またはセミアモルファス半導体（ＳＡＳ）をレーザ結晶化した半導体を用いていても良い。

本実施例は、上記の実施の形態、実施例１乃至４と自由に組み合わせることができる。

本実施例では、本発明の発光装置の一形態に相当するパネルの外観について、図１１を用いて説明する。図１１は、第１の基板上に形成されたトランジスタ及び発光素子を、第２の基板との間にシール材によって封止したパネルの上面図であり、図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）のＡ−Ａ’における断面図に相当する。

第１の基板４００１上に設けられた画素部４００２と、信号線駆動回路４００３と、走査線駆動回路４００４と、切り替え回路群４０２０と、電圧設定回路４０２１とを囲むようにして、シール材４００５が設けられている。また画素部４００２と、信号線駆動回路４００３と、走査線駆動回路４００４と、切り替え回路群４０２０と、電圧設定回路４０２１の上に、第２の基板４００６が設けられている。よって画素部４００２と、信号線駆動回路４００３と、走査線駆動回路４００４と、切り替え回路群４０２０と、電圧設定回路４０２１とは、第１の基板４００１とシール材４００５と第２の基板４００６とによって、充填材４００７と共に密封されている。

また第１の基板４００１上に設けられた画素部４００２と、信号線駆動回路４００３と、走査線駆動回路４００４と、切り替え回路群４０２０と、電圧設定回路４０２１とは、トランジスタを複数有しており、図１１（Ｂ）では、信号線駆動回路４００３に含まれるトランジスタ４００８と、画素部４００２に含まれるトランジスタ４００９と、切り替え回路群４０２０に含まれるトランジスタ４０１０とを例示している。

また４０１１は発光素子に相当し、トランジスタ４００９のドレインと接続されている配線４０１７の一部が、発光素子４０１１の第１の電極として機能する。また透明導電膜４０１２が、発光素子４０１１の第２の電極として機能する。なお発光素子４０１１の構成は、本実施例に示した構成に限定されない。発光素子４０１１から取り出す光の方向や、トランジスタ４００９の極性などに合わせて、発光素子４０１１の構成は適宜変えることができる。

また信号線駆動回路４００３、走査線駆動回路４００４、画素部４００２、切り替え回路群４０２０または電圧設定回路４０２１とに与えられる各種信号及び電圧は、図１１（Ｂ）に示す断面図では図示されていないが、引き回し配線４０１４及び４０１５を介して、接続端子４０１６から供給されている。

本実施例では、接続端子４０１６が、発光素子４０１１が有する第１の電極と同じ導電膜から形成されている。また、引き回し配線４０１４は、配線４０１７と同じ導電膜から形成されている。また引き回し配線４０１５は、トランジスタ４００９、トランジスタ４００８がそれぞれ有するゲートと、同じ導電膜から形成されている。

接続端子４０１６は、ＦＰＣ４０１８が有する端子と、異方性導電膜４０１９を介して電気的に接続されている。

なお、第１の基板４００１、第２の基板４００６としては、ガラス、金属（代表的にはステンレス）、セラミックス、プラスチックを用いることができる。プラスチックとしては、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−ＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＰｌａｓｔｉｃｓ）板、ＰＶＦ（ポリビニルフルオライド）フィルム、マイラーフィルム、ポリエステルフィルムまたはアクリル樹脂フィルムを用いることができる。また、アルミニウムホイルをＰＶＦフィルムやマイラーフィルムで挟んだ構造のシートを用いることもできる。

但し、発光素子４０１１からの光の取り出し方向に位置する基板には、第２の基板４００６は透光性を有していなければならない。その場合には、ガラス板、プラスチック板、ポリエステルフィルムまたはアクリルフィルムのような透光性を有する材料を用いる。

また、充填材４００７としては窒素やアルゴンなどの不活性な気体の他に、紫外線硬化樹脂または熱硬化樹脂を用いることができ、ＰＶＣ（ポリビニルクロライド）、アクリル、ポリイミド、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ＰＶＢ（ポリビニルブチラル）またはＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）を用いることができる。本実施例では充填材として窒素を用いた。

本実施例は、上記の実施の形態、実施例１乃至５と自由に組み合わせることができる。

本発明の発光装置は、擬似輪郭を防止することができるので、表示装置、ゴーグル型ディスプレイなどの映像を観賞するための表示部を有する電子機器に最適である。

その他、本発明の発光装置を用いることができる電子機器として、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、携帯電話機、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（代表的にはＤＶＤ：ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ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有する装置）などが挙げられる。これら電子機器の具体例を図１２に示す。

図１２（Ａ）はノート型パーソナルコンピュータであり、本体２１０１、表示部２１０２、操作キー２１０３、スピーカー部２１０４等を含む。本発明の発光装置は、表示部２１０２に用いることができる。

図１２（Ｂ）はゴーグル型表示装置であり、本体２２０１、表示部２２０２、イヤホン２２０３、支持部２２０４とを有している。本発明の発光装置は、表示部２２０２に用いることができる。支持部２２０４は、ゴーグル型表示装置を頭部自体に固定するタイプであっても良いし、使用者の身体のうち、頭部以外の部分に固定するタイプであっても良い。

図１２（Ｃ）は表示装置であり、筐体２４０１、表示部２４０２、スピーカー部２４０３等を含む。本発明の発光装置は、表示部２４０２に用いることができる。発光装置は自発光型であるためバックライトが必要なく、液晶ディスプレイよりも薄い表示部とすることができる。なお、表示装置には、パソコン用、ＴＶ放送受信用、広告表示用などの全ての情報表示用表示装置が含まれる。なお表示装置に発光装置を用いる場合、発光素子が有する第１の電極または第２の電極において外光が反射することで、鏡面のように像を写してしまうのを防ぐために、偏光板を設けておいても良い。

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。また本実施例は、上記の実施の形態、実施例１乃至６と自由に組み合わせることができる。

本発明の発光装置の構成を示す図。図１に示す発光装置の、より詳しい構成を示す図。本発明における、各サブフレーム期間の発光素子の輝度と、駆動用トランジスタのゲート電圧Ｖｇｓの関係を示す図。本発明の発光装置が有する画素部のタイミングチャート。デジタルの電圧制御信号を用いて、選択回路に供給する電圧を選択する場合の、本発明の発光装置の構成を示す図。本発明の発光装置が有する信号線駆動回路と、走査線駆動回路の、具体的な構成の一例を示す図。本発明の発光装置が有する画素の回路図の一例を示す図。本発明の発光装置が有する画素の断面構造を示す図。本発明の発光装置が有する画素の断面構造を示す図。本発明の発光装置が有する画素の断面構造を示す図。本発明の発光装置の上面図及び断面図。本発明の発光装置を用いた電子機器の図。

符号の説明

１０１画素
１０２画素部
１０３信号線駆動回路
１０４走査線駆動回路
１０５選択回路群
１０６電圧設定回路
１０７選択回路
１０８発光素子
１０９駆動用トランジスタ
１１０スイッチング用トランジスタ
１１１容量素子
１１２トランジスタ
１１３トランジスタ
１１４電圧設定回路
１２０トランスミッションゲート
１２１インバータ
１２２トランジスタ
６００画素部
６０１信号線駆動回路
６０２走査線駆動回路
６０３選択回路群
６０４シフトレジスタ
６０５ラッチＡ
６０６ラッチＢ
６０７シフトレジスタ
６０８バッファ
１３０１トランジスタ
１３０２トランジスタ
１３０４発光素子
１３１０ゲート
１３１１半導体膜
１３１２半導体膜
１３１３半導体膜
１３１４配線
１３１５配線
１３１７ゲート絶縁膜
１３２０ゲート
１３２１半導体膜
１３２２半導体膜
１３２３半導体膜
１３２４配線
１３２５配線
１３３１電極
１３５０電極
２１０１本体
２１０２表示部
２１０３操作キー
２１０４スピーカー部
２２０１本体
２２０２表示部
２２０３イヤホン
２２０４支持部
２４０１筐体
２４０２表示部
２４０３スピーカー部
４００１基板
４００２画素部
４００３信号線駆動回路
４００４走査線駆動回路
４００５シール材
４００６基板
４００７充填材
４００８トランジスタ
４００９トランジスタ
４０１０トランジスタ
４０１１発光素子
４０１２透明導電膜
４０１４配線
４０１５配線
４０１６接続端子
４０１７配線
４０１８ＦＰＣ
４０１９異方性導電膜
４０２０回路群
４０２１電圧設定回路
６００１トランジスタ
６００３発光素子
６００４電極
６００５電界発光層
６００６電極
６００７層間絶縁膜
６００８隔壁
６０１１トランジスタ
６０１３発光素子
６０１４電極
６０１５電界発光層
６０１６電極
６０２１トランジスタ
６０２３発光素子
６０２４電極
６０２５電界発光層
６０２６電極
６０３１トランジスタ
６０３３発光素子
６０３４電極
６０３５電界発光層
６０３６電極
６０４１トランジスタ
６０４３発光素子
６０４４電極
６０４５電界発光層
６０４６電極
６０５１トランジスタ
６０５３発光素子
６０５４電極
６０５５電界発光層
６０５６電極
６１１０ＴＦＴ
６１１１ＴＦＴ
６１１２容量素子
６１１３発光素子
６１１４信号線
６１１５電源線
６１１６走査線
６１１８ＴＦＴ
６１１９走査線

Claims

信号線駆動回路と、電圧Ｖｄｄを供給する機能を有する電源線と、ｐ型トランジスタとｎ型トランジスタとが設けられた選択回路と、第１のスイッチ乃至第ｎのスイッチが設けられた電圧設定回路と、画素部と、を有する発光装置において、
前記信号駆動回路は、前記ｐ型トランジスタのゲート及び前記ｎ型トランジスタのゲートと電気的に接続され、
前記ｐ型トランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記電源線と電気的に接続され、
前記ｐ型トランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記画素部及び前記ｎ型トランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、
前記ｎ型トランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記第１のスイッチ乃至第ｎのスイッチの一端のそれぞれと電気的に接続され、
前記第１のスイッチ乃至第ｎのスイッチの他端は、それぞれ異なる電圧である第１の電圧Ｖｓｓ１乃至第ｎの電圧Ｖｓｓｎが供給される機能を有する配線のそれぞれと電気的に接続されており、
前記信号線駆動回路は、第１のビデオ信号を前記選択回路に入力し、
前記選択回路は、前記第１のビデオ信号により、前記電圧Ｖｄｄと第ｍの電圧Ｖｓｓｍ（１≦ｍ≦ｎ）のいずれか一方を選択し、
前記電源設定回路は、切り替え信号により、前記第１の電圧乃至第ｎの電圧のうちのいずれか一つの電圧である前記第ｍの電圧Ｖｓｓｍを選択することにより、各サブフレーム期間に対応する電圧を、前記選択回路を介して、前記画素部に供給することを特徴とする発光装置。
信号線駆動回路と、電圧Ｖｄｄを供給する機能を有する電源線と、インバーターとトランスミッションゲートとトランジスタとが設けられた選択回路と、第１のスイッチ乃至第ｎのスイッチが設けられた電圧設定回路と、画素部と、を有する発光装置において、
前記信号駆動回路は、前記インバーターの入力端子と前記トランスミッションゲートの第２の制御端子と電気的に接続され、
前記インバーターの出力端子は、前記トランスミッションゲートの第１の制御端子と前記トランジスタのゲートと電気的に接続され、
前記トランスミッションゲートの入力端子は、前記電源線と電気的に接続され、
前記トランスミッションゲートの出力端子は、前記画素部と前記トランジスタのソースまたはドレインの一方と電気的に接続され、
前記トランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記第１のスイッチ乃至第ｎのスイッチの一端にそれぞれ電気的に接続され、
前記第１のスイッチ乃至第ｎのスイッチの他端は、それぞれ異なる電圧である第１の電圧Ｖｓｓ１乃至第ｎの電圧Ｖｓｓｎが供給される機能を有する配線のそれぞれと電気的に接続されており、
前記信号線駆動回路は、第１のビデオ信号を前記選択回路に入力し、
前記選択回路は、前記第１のビデオ信号により、前記電圧Ｖｄｄと第ｍの電圧Ｖｓｓｍ（１≦ｍ≦ｎ）のいずれか一方を選択し、前記画素へ出力し、
前記電源設定回路は、切り替え信号により、前記第１の電圧乃至第ｎの電圧のうちのいずれか一つの電圧である前記第ｍの電圧Ｖｓｓｍを選択することにより、各サブフレーム期間に対応する電圧を、前記選択回路を介して、前記画素部に供給することを特徴とする発光装置。