本発明の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。
(実施の形態1)
低階調表示の場合、全階調を表示しなければならない場合に比べ表示パネルへのビデオデータの転送量を少なくすることができる。例えば、ビデオデータのうちi(iは2以上の整数)ビット分が同じ値のとき、iビット分のビデオデータのうち1ビット分のビデオデータをビデオメモリに保持しておけば良い。iの組み合わせは複数存在し、該組み合わせを以下表示モードと表記する。
本発明に係る表示装置の構成について、図1を参照して説明する。まず、受信ビデオデータ201のうちi(iは整数)ビット分が同じ値であるという情報を表示モード判定回路202で判定して、判定結果を表示モードとして第2のセレクタ204を介して表示モードレジスタ205に格納する。
表示モードレジスタ205は第1の表示モードレジスタ206と、第2の表示モードレジスタ207を含んでおり、該載の判定された表示モードは、第2のセレクタ204の制御によりn(nは自然数)フレーム目では第1の表示モードレジスタ206に格納し、n+1フレーム目では第2の表示モードレジスタ207に格納する。
ビデオデータはフォーマット変換回路215に入力されて時間階調表示用にフォーマット変換し、ビデオメモリ208に格納する。このとき、第1のセレクタ203の制御により、nフレーム目において、第1のビデオメモリ209に格納し、n+1フレーム目において第2のビデオメモリ210に格納する。ビデオメモリ208へのビデオデータの書込時において、判定された表示モードによって、第1のビデオメモリ209に書込不要な場合は書き込まないようにする。具体的には、iビット分のビデオデータが互いに同じ値であるとき、iビット分のビデオデータのうち1ビット分のビデオデータをビデオメモリ208に保持しておけば良く、残りのi−1ビット分のビデオデータの書込は省略することができる。
表示制御回路211では、表示モードレジスタ205から表示モードを読み出し、その表示モードを基に表示制御信号212を生成し、表示パネル214へ送信すると同時に、ビデオメモリ208からビデオデータを読み出し、送信ビデオデータ213として表示パネル214へ送信する動作を行っている。このとき、表示モードレジスタ205から読み出された表示モードによって、ビデオメモリ208からビデオデータが読み出し不必要ならば読み出し動作を行わない。具体的には、ビデオデータを読み出す時、隣り合う画素のビデオデータが複数画素に渡って同じ時、該複数画素のうち最初の画素からビデオデータを読み出した後、その後該複数画素のビデオデータは読み出さず、該読み出されたビデオデータを使うことにより、ビデオメモリ208からの読み出し回数を減らすことができる。なお、ビデオデータの値が等しい隣り合う画素数の情報は、表示モードレジスタ205から読み出された表示モードにより得ることができる。
なお、上記説明では、表示モードレジスタ205はビデオメモリ208と区別して説明したが、表示モードとビデオデータとは同一のチップ上に格納してもよい。
図1で示す構成は、画素部にエレクトロルミネセンス発光素子を設け、その発光素子をトランジスタで駆動するアクティブマトリクス型の表示装置に適用することができる。また、画素部にエレクトロルミネセンス発光素子を設け、パッシブマトリクス型の表示装置に適用することができる。その他に、プラズマディスプレイに適用することができる。
この表示装置制御回路では、例えば複数の画素間でビデオデータが等しい場合、またはビデオデータのビット値が部分的に等しい場合、該複数の画素または該複数ビデオデータのビット値を一つだけビデオメモリに格納しておけば良く、メモリへのアクセス数を減らすことができ、低消費電力化に貢献する。
(実施の形態2)
本実施の形態は、ビデオデータを圧縮符号化して、圧縮率の違いによりメモリ領域を変えてビデオメモリを用いる回路の一例について、図2を参照して説明する。
まず初めに、CPU311からビデオデータが供給され、フォーマット変換圧縮回路309に入力される。フォーマット変換圧縮回路309において、階調表示用にビデオデータのフォーマット変換を行い、各ビデオビットの値の比較や、ある画素に対応するビデオデータと他の画素に対応するビデオデータとの値との比較を行い、該比較結果に基づいてビデオデータを圧縮して圧縮率を得る。該圧縮動作において圧縮されたビデオデータは、メモリコントローラ307へ入力され、ビデオメモリ312に書き込まれる。例えば、連続した第1の画素群乃至第kの画素群(k>1の整数)に対応したビデオデータビット値のうち1個または複数個のビット値が互いに等しい時に、kの値及び、該第1乃至第k画素群のうち1画素群の互いに等しいビデオデータビット値のみを抽出することにより、ビデオデータを圧縮する。なお、フォーマット変換動作と圧縮動作を行う順番は限定しないし、変換動作と圧縮動作を同時進行で行うようにしても良い。上記動作により得られた圧縮率は、表示モードレジスタ313に格納される。
ここで、ビデオデータを書き込むメモリの領域について説明する。ビデオデータを圧縮しない場合には第1のビデオメモリ301と第4のビデオメモリ304へビデオデータを格納し、ビデオデータを圧縮する場合には、第2のビデオメモリ302、第3のビデオメモリ303,第5のビデオメモリ305,第6のビデオメモリ306へビデオデータを格納する。
圧縮率の違いにより格納するメモリ領域を変えることにより、圧縮率の違いにより、ビデオデータの圧縮方法をビデオデータ量が最小になるように最適なものに変え、1アドレス内のデータフォーマットを異なるものにし、より効率良くビデオデータの転送量を減らすことができる。
また、ビデオデータを圧縮する場合、該圧縮がある一定の圧縮率よりも大きいとき第5のビデオメモリ305又は第6のビデオメモリ306にビデオデータを格納し、該一定の圧縮率よりも小さいとき第2のビデオメモリ302又は第3のビデオメモリ303にビデオデータを格納する。
なお、第1のビデオメモリ301乃至第6のビデオメモリ306は、互いに同一のチップ上に形成されていてもよいし、異なるチップ上に形成されていても良い。
次に、表示制御回路308で表示制御信号を生成し、表示パネル310に送ると同時に、表示モードレジスタ313から圧縮率情報を読み出し、該圧縮率に基づいて、ビデオデータを読み出すためのビデオメモリ312のアドレス領域を決定し、表示に同期してビデオメモリ312からビデオデータがメモリコントローラ307を介して読み出され、表示制御回路308において、該読み出された、圧縮されたビデオデータが復元され、表示パネル310に送られる。
上記載の動作において、あるフレーム期間では、第1のビデオメモリ301乃至第3のビデオメモリ303をビデオデータの書き込み用として用い、第4のビデオメモリ304乃至第6ビデオメモリ306は、ビデオデータの読み出し用として用い、次のフレーム期間では両者の役割を逆転させる。また、あるフレーム期間では、第1の表示モードレジスタ314を圧縮率の書き込み用として用い、第2の表示モードレジスタ315を読み出し用として用い、次のフレーム期間では両者の役割を逆転させる。
本実施の形態の構成により、ビデオメモリ312への書き込み、読み出し量を減らすことができ、低消費電力に貢献することができる。
(実施の形態3)
1つのメモリチップのメモリ空間または、アドレスを分割、再構成した例を図3に示す。図2ではメモリを別々にしていたが1つのメモリチップのメモリ空間または、アドレスを分割して使用している。第1のビデオメモリ領域401乃至第6のビデオメモリ領域406のビット数の関係は、第1のビデオメモリ領域401 =第4のビデオメモリ領域404 >第2のビデオメモリ領域402 = 第5のビデオメモリ領域405 >第3のビデオメモリ領域403 =第6のビデオメモリ領域406とする。
第2のビデオメモリ領域402及び第3のビデオメモリ領域403は、第1のビデオメモリ領域401内に構成され、第5のビデオメモリ領域405及び第6のビデオメモリ領域406は、第4のビデオメモリ領域404内に構成される。
次に、図3で示す表示装置の動作について説明する。初めに、CPU411からフォーマット変換圧縮回路409にデータが渡され、画像データの時間階調用のフォーマット変換すると同時に、各ビデオビットの値の比較や、ある画素に対応するビデオデータと他の画素に対応するビデオデータとの値との比較を行い、該比較結果に基づいてビデオデータを圧縮して、圧縮率を得る。例えば、連続した第1の画素群乃至第kの画素群(k>1の整数)に対応したビデオデータビット値のうち1個または複数個のビット値が互いに等しい時に、kの値及び、該第1乃至第k画素群のうち1画素群の互いに等しいビデオデータビット値のみを抽出することにより、ビデオデータを圧縮する。該載の動作で得られた圧縮率を基に、メモリコントローラ407によって、ビデオメモリ領域412内の第1のビデオメモリ領域401乃至第3のビデオメモリ領域403または、第4のビデオメモリ領域404乃至第6のビデオメモリ領域406が選択され、ビデオデータが書き込まれる。また、表示制御回路408で生成した表示制御信号は表示パネル410に送られる。
上記載のように、受信されるビデオデータを圧縮してビデオメモリに保持しておくことにより、メモリへのアクセス数を減らすことができ、低消費電力化に貢献する。
(実施の形態4)
本発明に係る画像データの階調に対する圧縮判定回路の一例を、図4を参照して説明する。
図4は、圧縮判定回路に、階調6ビットの画像データが入力される状態を示している。まず、階調6ビットの画像データが入力されると、0ビット目から5ビット目の排他的論理(以下EXORと表記する)和をとる。このとき、それぞれの結果をV1,V2,V3とする。また、V2とV3のEXORをV4とし、V4とV1のEXORをV5とする。V1,V2,V3がすべて1のときは、使用階調数は、3ビットとなり画像データを半分に圧縮できる。また、V5が1の場合は、画像が白と黒の1ビットであることから、画像データを6分の1に圧縮できる。
上記載の様に、受信されるビデオデータを圧縮してビデオメモリに保持しておくことにより、メモリへのアクセス数を減らすことができ、低消費電力化に貢献する。
(実施の形態5)
本実施の形態は、画像データをメモリに書き込むバス方向、アドレス、画素方向または、RGBに対する圧縮判定回路の一例について、図5を参照して説明する。
隣り合うバス、アドレス、画素方向または、RGBに対して、EXORを行い、隣り合う判定結果をさらにEXORを繰り返すことによって、M1,M2の判定結果が出され、さらにM1とM2のEXORを行いM3の判定結果が得られる。M1とM2の結果が1の場合は、8バス方向(アドレス,画素、RGB方向)に対して8分の1に圧縮可能である。また、M3の結果が1の場合は、16バス方向(アドレス,画素、RGB方向)に対して16分の1に圧縮可能である判定となる。これらの結果をもとに画像データの圧縮率を判定する。
(実施の形態6)
本実施の形態は、エレクトロルミネセンスを発現する材料を用いた発光素子を、画素に適用して表示画面を構成する表示装置について図6を参照して説明する。
図6(A)において、表示パネルは、マトリクス状に配置された複数の画素502よりなる画素部503を有する。画素502毎は、薄膜トランジスタ等のスイッチング素子と、それに接続する発光素子を備えた構成とする。入力端子は、基板501の端部に設けられている。この入力端子の先に実施の形態1〜4で説明した表示制御回路507が接続配線508により連結される。接続配線には、信号線駆動回路505、走査線駆動回路506を構成するドライバICが実装されていても良い。
他の形態として、図6(B)に示すように画素部503が形成された基板と同じ基板上に、信号線駆動回路505、走査線駆動回路506を設ける構成とすることもできる。これらの駆動回路は、画素502に含まれる薄膜トランジスタと同じであり、pチャネル型及びnチャネル型の薄膜トランジスタで形成することができる。この場合、薄膜トランジスタのチャネル形成領域は、多結晶半導体で形成されていることが好ましい。また、当該駆動回路を形成したドライバICを基板501に実装する構成としても良い。
このような表示装置は、実施の形態1〜4で説明した表示制御回路を組み合わせることにより、低消費電力化を図ることができる。
(実施の形態7)
図7(A)に、図6(A)や図6(B)で示した画素部503の構成例(以下、第1の画素構成という)を示す。画素部503には、複数の信号線S1〜Sp(pは自然数)と、複数の信号線S1〜Spと交差するように複数の走査線G1〜Gq(qは自然数)と、が設けられている。また、信号線S1〜Spと走査線G1〜Gqの交差部毎に画素が設けられている。この場合、画素502は信号線及び走査線に囲まれて区画化された領域を含んだ領域を指している。
図7(A)の画素502の構成を、図7(B)に示す。図7(B)では、複数の信号線S1〜Spのうちの1本Sx(xはp以下の自然数)と、複数の走査線G1〜Gqのうちの1本Gy(yはq以下の自然数)との交差部に形成された画素502を示す。画素502は、第1のトランジスタ601と、第2のトランジスタ602と、容量素子603と、発光素子604とを有する。なお、本実施の形態では、発光素子604として一対の電極を有し、当該一対の電極間に電流が流れることによって発光する素子を用いた例を示す。また、容量素子603として、第2のトランジスタ602の寄生容量等を積極的に利用してもよい。第1のトランジスタ601及び第2のトランジスタ602は、nチャネル型のトランジスタであってもpチャネル型のトランジスタであっても良い。画素502を構成するトランジスタとして、薄膜トランジスタを用いることができる。
第1のトランジスタ601のゲートは信号線Sxに接続され、第1のトランジスタ601のソース及びドレインの一方は走査線Gyに接続され、他方は第2のトランジスタ602のゲート及び容量素子603の一方の電極に接続される。容量素子603の他方の電極は、電位V3が与えられる端子605に接続される。第2のトランジスタ602のソース及びドレインの一方は発光素子604の一方の電極に接続され、他方は電位V2が与えられる端子606に接続される。発光素子604の他方の電極は、電位V1が与えられる端子607に接続される。
このような構成を有する画素502の動作は次のように説明することができる。複数の走査線G1〜Gqのうち1本を選択し、当該走査線が選択されている間に複数の信号線S1〜Sp全てに画像信号を入力する。こうして、画素部503の1行の画素に画像信号を入力する。複数の走査線G1〜Gqを順に選択し同様の動作を行って、画素部503の全ての画素502に画像信号を入力する。
複数の走査線G1〜Gqのうちの1本Gyが選択され、複数の信号線S1〜Spのうちの1本Sxから画像信号が入力された画素502の動作について説明する。走査線Gyが選択されると、第1のトランジスタ601がオン状態となる。トランジスタのオン状態とはソースとドレインが導通状態であることを言い、トランジスタのオフ状態とはソースとドレインが非導通状態であることを言うものとする。第1のトランジスタ601がオン状態となると、信号線Sxに入力された画像信号は、第1のトランジスタ601を介して第2のトランジスタ602のゲートに入力される。第2のトランジスタ602は入力された画像信号に応じてオン状態またはオフ状態を選択される。第2のトランジスタ602のオン状態が選択されると、第2のトランジスタ602のドレイン電流が発光素子604に流れ発光素子604は発光する。
電位V2と電位V3とは、第2のトランジスタ602がオン状態となった際に電位差が常に一定となるように保たれる。電位V2と電位V3とを同じ電位としてもよい。電位V2と電位V3とを同じ電位とする場合は、端子605と端子606とを同じ配線に接続しても良い。電位V1と電位V2とは、発光素子604の発光を選択された際に所定の電位差を有するように設定される。こうして、発光素子604に電流を流し発光素子604を発光させる。
このような画素部503を有する表示装置において、実施の形態1〜4で説明した表示制御回路を組み合わせることにより、低消費電力化を図ることができる。
(実施の形態8)
図8(A)に、図6(A)及び図6(B)で示した画素部503の他の構成例を示す。画素部503は、複数の第1の信号線S1〜Sp(pは自然数)と、複数の信号線S1〜Spと交差するように設けられた複数の走査線G1〜Gq(qは自然数)及び複数の走査線R1〜Rqと、信号線S1〜Spと走査線G1〜Gqの交差部毎に設けられた画素502とを有する。
図8(A)の画素502の構成を図8(B)に示す。図8(B)では、複数の信号線S1〜Spのうちの1本Sx(xはp以下の自然数)と、複数の走査線G1〜Gqのうちの1本Gy(yはq以下の自然数)及び複数の走査線R1〜Rqのうちの1本Ryとの交差部に形成された画素502を示す。なお、図8(B)に示す構成の画素において、図7(B)と同じ部分は同じ符号を用いて示し、説明は省略する。図8(B)では、図7(B)で示した画素502において、第3のトランジスタ701とを有する点で異なる。第3のトランジスタ701は、nチャネル型のトランジスタであってもpチャネル型のトランジスタであっても良い。画素502を構成するトランジスタとして、薄膜トランジスタを用いることができる。
第3のトランジスタ701のゲートは走査線Ryに接続され、第3のトランジスタ701のソース及びドレインの一方は第2のトランジスタ602のゲート及び容量素子603の一方の電極に接続され、他方は電位V4が与えられる端子702に接続される。
図8(A)及び図8(B)で示す構成の画素では、走査線Ry及び第3のトランジスタ701を有することによって、信号線Sxから入力される画像信号に関わらず、画素502の発光素子604を非発光とすることができる点に特徴がある。走査線Ryに入力される信号によって、画素502の発光素子604が発光する時間を設定することができる。こうして、走査線G1〜Gqを順に選択し全ての走査線G1〜Gqを選択する期間よりも短い発光期間を設定することができる。こうして、時分割階調方式で表示を行う場合に、短いサブフレーム期間を設定することができるので、高階調を表現することができる。
電位V4は、第3のトランジスタ701がオン状態となった際に第2のトランジスタ602がオフ状態となるように設定すれば良い。例えば、第3のトランジスタ701がオン状態となった際に、電位V3と同じ電位になるように電位V4を設定することができる。電位V3と電位V4とを同じ電位とすることによって、容量素子603に保持された電荷を放電し、第2のトランジスタ602のソースとゲート間の電圧をゼロとして第2のトランジスタ602をオフ状態とすることができる。なお、電位V3と電位V4とを同じ電位とする場合は、端子605と端子702とを同じ配線に接続しても良い。
なお、第3のトランジスタ701は、図8(B)に示した配置に限定されない。例えば、第2のトランジスタ602と直列に第3のトランジスタ701を配置してもよい。この構成では、走査線Ryに入力される信号により、第3のトランジスタ701をオフ状態にすることによって、発光素子604に流れる電流を遮断し、発光素子604を非発光とすることができる。
図8(B)で示した第3のトランジスタ701の代わりにダイオードを用いることもできる。第3のトランジスタ701の代わりにダイオードを用いた画素の構成を図8(C)に示す。なお、図8(C)において図8(B)と同じ部分は同じ符号を用いて示し説明は省略する。ダイオード771の一方の電極は走査線Ryに接続され、他方の電極は第2のトランジスタ602のゲート及び容量素子603の一方の電極に接続されている。
ダイオード771は一方の電極から他方の電極に電流を流す。第2のトランジスタ602をpチャネル型のトランジスタとする。ダイオード771の一方の電極の電位を上昇させることによって、第2のトランジスタ602のゲートの電位を上昇させ、第2のトランジスタ602をオフ状態とすることができる。
図8(C)では、第2のトランジスタ602としてpチャネル型のトランジスタを用いて、ダイオード771は、走査線Ryに接続された一方の電極から第2のトランジスタ602のゲートに接続された他方の電極に電流を流す構成を示したがこれに限定されない。第2のトランジスタ602としてnチャネル型のトランジスタを用いて、ダイオード771は、第2のトランジスタ602のゲートに接続された他方の電極から第3の信号線Ryに接続された一方の電極に電流を流す構成としてもよい。第2のトランジスタ602がnチャネル型のトランジスタのときは、ダイオード771の一方の電極の電位を下降させることによって、第2のトランジスタ602のゲートの電位を下降させ、第2のトランジスタ602をオフ状態とすることができる。
ダイオード771としては、ダイオード接続されたトランジスタを用いてもよい。ダイオード接続されたトランジスタとは、ドレインとゲートが接続されたトランジスタを示すものとする。ダイオード接続されたトランジスタとしては、pチャネル型のトランジスタを用いても良いしnチャネル型のトランジスタを用いても良い。
このような画素部503を有する表示装置において、実施の形態1〜4で説明した表示制御回路を組み合わせることにより、低消費電力化を図ることができる。
(実施の形態9)
実施の形態6〜8に示す表示装置の画素の構成の一態様について、図9を参照して説明する。図9は、薄膜トランジスタとそれに接続する発光素子で構成される画素の断面図である。
図9において、基板1000上に、下地膜1001、薄膜トランジスタ1100を構成する半導体層1002、容量部1101の一方の電極を構成する半導体層1102が形成されている。半導体層1002及び半導体層1102上には第1絶縁層1003が形成され、薄膜トランジスタ1100にあってはゲート絶縁層として、容量部1101にあっては容量を形成するための誘電体層として機能する。
第1絶縁層1003上にはゲート電極1004と容量部1101の他方の電極を形成する導電層1104が形成されている。薄膜トランジスタ1100に接続する配線1007は、発光素子1012の第1電極1008と接続している。この第1電極1008は、第3絶縁層1006上に形成されている。第1絶縁層1003と第3絶縁層1006との間には、第2絶縁層1005が形成されていてもよい。発光素子1012は、第1電極1008、EL層1009、第2電極1010で構成されている。また、第1電極1008の周辺端部及び、第1電極1008と配線1007との接続部を覆うように第4絶縁層1011が形成されている。
次に、上記に示す構成の詳細を説明する。基板1000としては、例えばバリウムホウケイ酸ガラスや、アルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板、石英基板、セラミック基板等を用いることができる。また、ステンレスを含む金属基板または半導体基板の表面に絶縁膜を形成したものを用いても良い。プラスチック等の可撓性を有する合成樹脂からなる基板を用いても良い。基板1000の表面を、化学的機械研磨(CMP)法などの研磨により平坦化しておいても良い。
下地膜1001としては、酸化珪素や、窒化珪素または窒化酸化珪素などの絶縁膜を用いることができる。下地膜1001によって、基板1000に含まれるNaなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属が半導体層1002に拡散し薄膜トランジスタ1100の特性に悪影響をおよぼすのを防ぐことができる。図9では、下地膜1001を単層の構造としているが、2層あるいはそれ以上の複数層で形成してもよい。なお、石英基板など不純物の拡散がさして問題とならない場合は、下地膜1001を必ずしも設ける必要はない。
半導体層1002及び半導体層1102としては、島状に形成された結晶性半導体膜を用いることが好ましい。結晶性半導体膜は非晶質半導体膜を結晶化して得ることができる。結晶化方法としては、レーザ結晶化法、RTA又はファーネスアニール炉を用いる熱結晶化法、結晶化を助長する金属元素を用いる熱結晶化法等を用いることができる。半導体層1002は、チャネル形成領域と、一導電型を付与する不純物元素が添加された一対の不純物領域とを有する。なお、チャネル形成領域と一対の不純物領域との間に、該不純物元素が低濃度で添加された不純物領域を有していてもよい。半導体層1102には、全体に一導電型若しくはそれと逆の導電型を付与する不純物元素が添加された構成とすることができる。
第1の絶縁層1003としては、酸化珪素、窒化珪素または窒化酸化珪素等を用い、単層または複数の膜を積層させて形成することができる。この場合において、当該絶縁膜の表面を、マイクロ波で励起された高密度プラズマ処理によって酸化又は窒化処理して緻密化しても良い。この処理は第1絶縁層1003の成膜に先立って行っても良い。それにより、良好な半導体と絶縁層との界面を形成することができる。
ゲート電極1004及び導電層1104としては、Ta、W、Ti、Mo、Al、Cu、Cr、Ndから選ばれた一種の元素または該元素を複数含む合金若しくは化合物からなる単層または積層構造を用いることができる。
薄膜トランジスタ1100は、半導体層1002と、ゲート電極1004と、半導体層1002とゲート電極1004との間の第1絶縁層1003とによって構成される。図9では、画素を構成する薄膜トランジスタ1100として、発光素子1012の第1電極1008に接続されるものを示している。この薄膜トランジスタ1100は、ゲート電極1004を半導体層1002上に複数配置したマルチゲート型の構成を示している。すなわち、複数のトランジスタが直列に接続された構成を有している。このような構成により、不用意なオフ電流の増加を抑制することができる。なお、また、図9では、薄膜トランジスタ1100をトップゲート型のトランジスタとして示したが、半導体層の下方にゲート電極を有するボトムゲート型のトランジスタであっても良いし、半導体層の上下にゲート電極を有するデュアルゲート型のトランジスタであっても良い。
容量部1101は、第1絶縁層1003を誘電体とし、第1絶縁層1003を挟んで対向する半導体層1102と導電層1104とを一対の電極として構成される。なお、図9では、画素に設ける容量素子として、一対の電極の一方を薄膜トランジスタ1100の半導体層1002と同時に形成される半導体層1102とし、他方の導電層1104をゲート電極1004と同時に形成される層とする例を示したが、この構成に限定されない。
第2絶縁層1005は窒化珪素膜などイオン性不純物をブロッキングするバリア性の絶縁膜であることが望ましい。第3絶縁層1006としては、無機絶縁膜や有機絶縁膜を用いることができる。無機絶縁膜としては、CVD法により形成された酸化シリコン膜や、SOG(Spin On Glass)膜(塗布酸化珪素膜)などを用いることができる。有機絶縁膜としてはポリイミド、ポリアミド、BCB(ベンゾシクロブテン)、アクリルまたはポジ型感光性有機樹脂、ネガ型感光性有機樹脂等の膜を用いることができる。また、第2絶縁層1006として、シリコン(Si)と酸素(O)との結合で骨格構造が構成される材料を用いることができる。この材料の置換基として、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。
配線1007としては、Al、Ni、C、W、Mo、Ti、Pt、Cu、Ta、Au、Mnから選ばれた一種の元素または該元素を複数含む合金からなる単層または積層構造を用いることができる。
第1電極1008及び第2電極1010の一方もしくは両方を透明電極とすることができる。透明電極としては、酸化タングステンを含むインジウム酸化物(IWO)、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物(IWZO)、酸化チタンを含むインジウム酸化物(ITiO)、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物(ITTiO)、モリブデン含む酸化インジウムスズ(ITMO)などを用いることができる。勿論、インジウム錫酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物(ITSO)なども用いることができる。
第1電極1008及び第2電極1010の少なくとも一方は、透光性を有さない材料で形成されていてもよい。例えば、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、Ca3N2)の他、YbやEr等の希土類金属を用いることができる。
第4絶縁層1011としては、第3絶縁層1006と同様の材料を用いて形成することができる。
発光素子1012は、EL層1009と、それを挟む第1電極1008及び第2電極1010とによって構成される。第1電極1008及び第2電極1010の一方が陽極に相当し、他方が陰極に相当する。発光素子1012は、陽極と陰極の間にしきい値電圧より大きい電圧が順バイアスで印加されると、陽極から陰極に電流が流れて発光する。
EL層1009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。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。
EL層1009は、正孔注入輸送層、発光層、電子注入輸送層など、機能の異なる複数の層を用いて構成することが好ましい。正孔注入輸送層は、ホール輸送性の有機化合物材料と、その有機化合物材料に対して電子受容性を示す無機化合物材料とを含む複合材料で形成することが好ましい。このような構成とすることで、本来内在的なキャリアをほとんど有さない有機化合物に多くのホールキャリアが発生し、極めて優れたホール注入性・輸送性が得られる。この効果により、従来よりも駆動電圧を低くすることができる。また、駆動電圧の上昇を招くことなく正孔注入輸送層を厚くすることができるため、ゴミ等に起因する発光素子の短絡も抑制することができる。
ホール輸送性の有機化合物材料としては、例えば、銅フタロシアニン(略称:CuPc)、4,4’,4’’−トリス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]トリフェニルアミン(略称:MTDATA)、1,3,5−トリス[N,N−ジ(m−トリル)アミノ]ベンゼン(略称:m−MTDAB)、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン(略称:TPD)、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:NPB)、4,4’−ビス{N−[4−ジ(m−トリル)アミノ]フェニル−N−フェニルアミノ}ビフェニル(略称:DNTPD)、などが挙げられるが、これらに限定されることはない。
電子受容性を示す無機化合物材料としては、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化レニウム、酸化ルテニウム、酸化亜鉛などが挙げられる。特に酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化レニウムは真空蒸着が可能で扱いやすいため、好適である。
電子注入輸送層は、電子輸送性の有機化合物材料を用いて形成する。具体的には、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq3)、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Almq3)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)(4−フェニルフェノラト)アルミニウム(略称:BAlq)、バソキュプロイン(略称:BCP)、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(略称:PBD)、3−(4−ビフェニリル)−4−フェニル−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,2,4−トリアゾール(略称:TAZ)、などが挙げられるが、これらに限定されることはない。
EL層は、9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:DNA)、9,10−ジ(2−ナフチル)−2−tert−ブチルアントラセン(略称:t−BuDNA)、4,4’−ビス(2,2−ジフェニルビニル)ビフェニル(略称:DPVBi)、クマリン30、クマリン6、クマリン545、クマリン545T、ペリレン、ルブレン、ペリフランテン、2,5,8,11−テトラ(tert−ブチル)ペリレン(略称:TBP)、9,10−ジフェニルアントラセン(略称:DPA)、5,12−ジフェニルテトラセン、4−(ジシアノメチレン)−2−メチル−[p−(ジメチルアミノ)スチリル]−4H−ピラン(略称:DCM1)、4−(ジシアノメチレン)−2−メチル−6−[2−(ジュロリジン−9−イル)エテニル]−4H−ピラン(略称:DCM2)などが挙げられる。また、ビス{2−[3’,5’−ビス(トリフルオロメチル)フェニル]ピリジナト−N,C2’}イリジウム(ピコリナート)(略称:Ir(CF3ppy)2(pic))、トリス(2−フェニルピリジナト−N,C2’)イリジウム(略称:Ir(ppy)3)、ビス(2−フェニルピリジナト−N,C2’)イリジウム(アセチルアセトナート)(略称:Ir(ppy)2(acac))、ビス[2−(2’−チエニル)ピリジナト−N,C3’]イリジウム(アセチルアセトナート)(略称:Ir(thp)2(acac))、ビス(2−フェニルキノリナト−N,C2’)イリジウム(アセチルアセトナート)(略称:Ir(pq)2(acac))、などの燐光を放出できる化合物用いることもできる。
また、発光層は、一重項励起発光材料と金属錯体などを含む三重項励起発光材料を用いても良い。例えば、赤色の発光性の画素、緑色の発光性の画素及び青色の発光性の画素のうち、輝度半減時間が比較的短い赤色の発光性の画素を三重項励起発光材料で形成し、他を一重項励起発光材料で形成する。三重項励起発光材料は発光効率が良いので、同じ輝度を得るのに消費電力が少なくて済むという特徴がある。すなわち、赤色画素に適用した場合、発光素子に流す電流量が少なくて済むので、信頼性を向上させることができる。低消費電力化として、赤色の発光性の画素と緑色の発光性の画素とを三重項励起発光材料で形成し、青色の発光性の画素を一重項励起発光材料で形成しても良い。人間の視感度が高い緑色の発光素子も三重項励起発光材料で形成することで、より低消費電力化を図ることができる。
発光層は、発光波長帯の異なる発光層を画素毎に形成して、カラー表示を行う構成としても良い。典型的には、R(赤)、G(緑)、B(青)の各色に対応した発光層を形成する。この場合にも、画素の光放射側にその発光波長帯の光を透過するフィルターを設けた構成とすることで、色純度の向上や、画素部の鏡面化(映り込み)の防止を図ることができる。フィルターを設けることで、従来必要であるとされていた円偏光板などを省略することが可能となり、発光層から放射される光の損失を無くすことができる。さらに、斜方から画素部(表示画面)を見た場合に起こる色調の変化を低減することができる。
図9で示す構成の画素を有する表示装置において、実施の形態1〜4で説明した表示制御回路を組み合わせることにより、低消費電力化を図ることができる。
(実施の形態10)
図10は表示パネル800と回路基板804を組み合わせた表示モジュールを示している。図10では、回路基板804上に実施の形態1〜4で説明した表示制御回路が形成されている。回路基板804上に形成されたこれらの回路から出力された信号は、接続配線807によって表示パネル800に入力される。
表示パネル800は、画素部801と、信号線駆動回路802と、走査線駆動回路803とを有し、この構成は図6(B)と同様なものを示している。このような表示モジュールを組み込んで、様々な電子機器の表示部を形成することができる。すなわち、本実施の形態は、実施の形態1〜9と自由に組み合わせることができる。
(実施の形態11)
本実施の形態は、本発明に係る電気器具として、携帯電話機の一例について示す。
図11で示す携帯電話機900は、操作スイッチ類904、マイクロフォン905などが備えられた本体(A)901と、表示パネル(A)908、表示パネル(B)909、スピーカ906などが備えられた本体(B)902とが、蝶番910で開閉可能に連結されている。表示パネル(A)908と表示パネル(B)909は、回路基板907と共に本体(B)902の筐体903の中に収納される。表示パネル(A)908及び表示パネル(B)909の画素部は筐体903に形成された開口窓から視認できように配置される。
表示パネル(A)908と表示パネル(B)909は、その携帯電話機900の機能に応じて画素数などの仕様を適宜設定することができる。例えば、表示パネル(A)908を主画面とし、表示パネル(B)909を副画面として組み合わせることができる。
そして、表示パネル(A)908を文字や画像を表示する高精細のカラー表示画面とし、表示パネル(B)909を文字情報を表示する単色の情報表示画面とすることができる。特に表示パネル(B)909をアクティブマトリクス型として、高精細化をすることにより、さまざまな文字情報を表示して、一画面当たりの情報表示密度を向上させることができる。例えば、表示パネル(A)908を、2〜2.5インチで64階調、26万色のQVGA(320ドット×240ドット)とし、表示パネル(B)909を、単色で2〜8階調、180〜220ppiの高精細パネルとして、ローマ字、ひらがな、カタカナをはじめ、漢字やアラビア文字などを表示することができる。
表示パネル(A)908及び表示パネル(B)909は、実施の形態6〜10と同様の構成を備えている。また、これらの表示パネルに接続される回路基板907には、実施の形態1〜5で示したものと同様の表示制御回路が形成されている。それにより、携帯電話機900の消費電力を低減することに寄与している。それにより、長時間の連続使用を可能としている。また、バッテリを小型化できるので、携帯電話機の軽量化を図ることができる。
本実施の形態に係る携帯電話機は、その機能や用途に応じてさまざまな態様に変容し得る。例えば、蝶番910の部位に撮像素子を組み込んで、カメラ付きの携帯電話機としても良い。また、操作スイッチ類904、表示パネル(A)908、表示パネル(B)909を一つの筐体内に納めた構成としても、上記した作用効果を奏することができる。また、表示部を複数個そなえた情報表示端末に本実施例の構成を適用しても、同様な効果を得ることができる。
(実施の形態12)
本実施の形態は、本発明に係る電気器具として、テレビ装置の一例について示す。
図12は本発明に係るテレビ装置であり、本体950、表示部951、スピーカー部952、操作スイッチ類953等を含む。このテレビ装置において、表示部951は実施の形態6〜10と同様の構成を備えている。また、これらの表示パネルに接続される回路基板907には、実施の形態1〜5で示したものと同様の表示制御回路が形成されている。すなわち、図10で示すものと同様のモジュール構成を含んでいる。それにより、テレビ装置の消費電力を低減することに寄与している。
このテレビ装置は画質の劣化がなく、低消費電力化が図られている。このような特徴により、テレビ装置において電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、本体950の小型軽量化や薄型化を図ることが可能である。また、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図られたテレビ装置により、住環境に適合した製品を提供することができる。