JP2023007804A - 発光装置、表示装置、光電変換装置、電子機器、照明装置、移動体、ウェアラブルデバイスおよび画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】回路規模の増大を抑制しつつ、発光素子の発光ばらつきを抑制する技術を提供する。【解決手段】発光素子と、前記発光素子に輝度信号に応じた電流を供給するための駆動トランジスタと、前記発光素子の発光または非発光を制御するための発光制御トランジスタと、を含む電流経路を備えた画素が配された発光装置であって、前記電流経路において、前記発光素子と前記駆動トランジスタとの間に前記発光制御トランジスタが配され、前記駆動トランジスタの耐圧が、前記発光制御トランジスタの耐圧よりも低い。【選択図】図２

Description

本発明は、発光装置、表示装置、光電変換装置、電子機器、照明装置、移動体、ウェアラブルデバイスおよび画像形成装置に関する。
発光素子を所定の輝度で発光させるための電流を供給するトランジスタは、１０Ｖ前後の高い耐圧を有するトランジスタで構成する必要がある。高耐圧なトランジスタは、低耐圧なトランジスタと比較して素子サイズが大きくなるため、発光輝度に応じた電流を供給する駆動回路のチップ面積が大きくなり、チップコスト増大の原因になりうる。特許文献１には、表示パネルと駆動回路との間に高耐圧なトランジスタを配して、駆動回路を低耐圧なトランジスタで構成することが示されている。
特開２００８－３１００７６号公報
表示パネルなど複数の発光素子によって構成される発光装置において、発光素子間の輝度のばらつきは、画質の低下の原因になる。画質低下を抑制するため、各発光素子を流れる電流のばらつきが小さくなるように、それぞれの画素において発光素子を流れる電流を制御する駆動トランジスタのばらつきを小さくする必要がある。特許文献１の構成において、表示パネルに配されるトランジスタは高耐圧なトランジスタであり、駆動トランジスタのばらつきを小さくするためには、高耐圧なトランジスタの面積をより大きくする必要がある。
本発明は、回路規模の増大を抑制しつつ、発光素子の発光ばらつきを抑制する技術を提供することを目的とする。
上記課題に鑑みて、本発明の実施形態に係る発光装置は、発光素子と、前記発光素子に輝度信号に応じた電流を供給するための駆動トランジスタと、前記発光素子の発光または非発光を制御するための発光制御トランジスタと、を含む電流経路を備えた画素が配された発光装置であって、前記電流経路において、前記発光素子と前記駆動トランジスタとの間に前記発光制御トランジスタが配され、前記駆動トランジスタの耐圧が、前記発光制御トランジスタの耐圧よりも低いことを特徴とする。
本発明によれば、回路規模の増大を抑制しつつ、発光素子の発光ばらつきを抑制する技術を提供することができる。
本実施形態の発光装置の構成例を示す図。 図１の発光装置の画素の構成例を示す図。 図１の発光装置の画素の動作例を示すタイミング図。 図１の発光装置の画素に配された発光制御トランジスタの構成例を示す図。 本実施形態の発光装置の構成例を示す図。 図５の発光装置の画素の構成例を示す図。 本実施形態の発光装置を用いた画像形成装置の一例を示す図。 本実施形態の発光装置を用いた表示装置の一例を示す図。 本実施形態の発光装置を用いた光電変換装置の一例を示す図。 本実施形態の発光装置を用いた電子機器の一例を示す図。 本実施形態の発光装置を用いた表示装置の一例を示す図。 本実施形態の発光装置を用いた照明装置の一例を示す図。 本実施形態の発光装置を用いた移動体の一例を示す図。 本実施形態の発光装置を用いたウェアラブルデバイスの一例を示す図。
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
図１～図１４（ａ）、１４（ｂ）を参照して、本開示の実施形態による発光装置について説明する。図１は、本実施形態の発光装置１０の概略を示すブロック図である。図１に示される発光装置１０は、それぞれの画素１０１に配された発光素子が半導体の基板の上に形成されたそれぞれの発光素子に対応する駆動回路によって駆動される発光装置である。発光素子は液晶、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ、有機ＥＬ）、無機ＬＥＤ、量子ドットなど素子の材料構成・構造は問わない。本実施形態では、発光装置１０が、これらの発光素子のうち有機ＥＬを用いた発光素子を備えるとして説明する。また、後述するように、本実施形態において、有機ＥＬ素子の陽極に発光素子に輝度信号に応じた電流を供給するための駆動トランジスタが接続され、トランジスタが全てＰ型トランジスタである場合について説明するが、これに限定されることはない。例えば、トランジスタやトランジスタが形成される基板などの半導体層の極性および導電型が全て逆であってもよい。また、例えば、駆動トランジスタはＰ型トランジスタであり、他のトランジスタはＮ型トランジスタであってもよい。したがって、以下において、例えば、トランジスタの「ドレイン領域」と「ソース領域」とは、適宜、入れ替わってもよい。発光装置１０のそれぞれの構成の導電型および極性に応じて、適宜、供給される電位やそれぞれの構成間の接続が変更されうる。
図１に示されるように、発光装置１０は、画素アレイ１００と、画素アレイ１００の周辺に配された駆動部と、を含む。画素アレイ１００には、行列状に２次元に配置された複数の画素１０１が配され、それぞれの画素１０１には、発光素子１１０（図２に示される）が配される。それぞれの画素１０１の発光素子１１０は、入力される信号電圧に対応した発光量で発光する。
駆動部は、それぞれの画素１０１を駆動するための回路である。駆動部は、例えば、発光制御回路２００および信号出力回路３００を含む。画素アレイ１００において、列方向に沿って、発光制御線２１０および信号線３１０が、画素列ごとに配されている。
発光制御回路２００は、発光制御線２１０を介して、それぞれの画素１０１を発光または非発光を制御するための発光制御信号を出力する。信号出力回路３００は、信号線３１０を介して、それぞれの画素１０１の輝度を制御するための輝度信号（信号電圧）を出力する。発光制御線２１０は、画素列ごとに複数の制御線によって構成されていてもよい。例えば、発光制御線２１０が、画素列ごとに画素行の行数に相当する数の制御線によって構成され、それぞれの画素１０１に制御線が一対一の関係で接続されていてもよい。この場合、画素アレイ１００は、画素列ごとに発光画素数が制御可能に構成されうる。
図２は、画素アレイ１００に配される画素１０１の構成例を示す回路図である。図２に示されるように、複数の画素１０１のそれぞれは、発光素子１１０と、発光素子１１０に輝度信号に応じた電流を供給するための駆動トランジスタ１１２と、発光素子１１０の発光または非発光を制御するための発光制御トランジスタ１１１と、を含む電流経路をそれぞれ備える。ここで、画素１０１に配されるトランジスタの総数や、トランジスタの導電型の組み合わせは、一例に過ぎず、本構成に限定されるものではない。
図２に示される構成において、発光制御トランジスタ１１１の主端子のうち一方（本実施形態においてドレイン)は、発光素子１１０の一方の主端子に接続されており、接続点をノード２２０と呼ぶ。発光制御トランジスタ１１１の主端子のうち他方（本実施形態においてソース）は、駆動トランジスタ１１２の主端子のうち一方（本実施形態においてドレイン）に接続されており、接続点をノード２２１と呼ぶ。駆動トランジスタ１１２の主端子のうち他方（本実施形態においてソース）は、電源電圧Ｖｄｄに接続されている。発光素子１１０の他方の主端子は、電源電圧Ｖｓｓに接続されている。発光制御トランジスタ１１１の制御端子（ゲート）は、発光制御線２１０に接続されている。駆動トランジスタ１１２の制御端子（ゲート）は、信号線３１０に接続されている。
駆動トランジスタ１１２は、信号線３１０を介して、信号出力回路３００から供給される輝度信号の信号電圧に応じた駆動電流を電源電圧Ｖｄｄから発光制御トランジスタ１１１へ供給する。発光制御トランジスタ１１１は、発光制御線２１０を介して、発光制御回路２００から出力される発光制御信号によって、導通状態と非導通状態との間で制御される。発光制御信号に応じて、発光制御トランジスタ１１１が導通状態になると、駆動トランジスタ１１２から駆動電流が発光素子１１０に供給される。これによって、発光素子１１０が発光する。
このとき、発光素子１１０の発光輝度は、駆動トランジスタ１１２から供給される、発光素子１１０、駆動トランジスタ１１２、発光制御トランジスタ１１１を含む電流経路を流れる駆動電流に応じて変化する。画素アレイ１００において、それぞれの画素１０１に配される発光素子１１０を一定の輝度で発光させようとする場合、信号出力回路３００は、各信号線３１０を介し、それぞれの駆動トランジスタ１１２の制御端子に対して、輝度信号として一定の電圧を出力する。しかしながら、駆動トランジスタ１１２は、閾値電圧Ｖｔｈばらつきなどの特性にばらつきを有しうるため、制御端子に同じ電圧を供給された場合であっても、発光素子１１０へ供給する駆動電流には、画素１０１ごとにばらつきが生じてしまう可能性がある。このようなトランジスタの特性のばらつきの大きさは、一般的に、トランジスタのゲート面積の平方根に反比例し、ゲート膜厚に比例することが知られている。このため、トランジスタの特性のばらつきを抑制するためには、ゲート面積を大きくし、ゲート膜厚を薄くすることが効果的である。
一方、発光素子１１０を所定の輝度で発光動作させる際に、数Ｖの順方向電圧Ｖｆを必要とし、画素１０１の電源電圧Ｖｄｄと電源電圧Ｖｓｓとの間には１０Ｖ前後の電圧が必要になる場合がある。１０Ｖ前後の耐圧を備える高耐圧トランジスタは、一般的に、より低い耐圧の低耐圧トランジスタと比較して、ゲート膜厚が厚くなる、もしくは、特有の構造を備えるため素子面積が大きくなる。このため、高耐圧トランジスタは、低耐圧トランジスタよりも特性のばらつきや素子面積が大きくなってしまう。
本実施形態において、駆動トランジスタ１１２は低耐圧トランジスタであり、高耐圧トランジスタを用いる発光制御トランジスタ１１１よりも耐圧が低い。発光制御トランジスタ１１１は、発光素子１１０の発光または非発光を制御するためのスイッチング動作ができればよく、駆動電流のばらつきに対して大きく寄与しない。このため、発光制御トランジスタ１１１は、高耐圧トランジスタが用いられるが、耐圧が低い駆動トランジスタ１１２に比べて、より大きな面積を必要としない。
図３は、図２に示される画素１０１の動作を示すタイミング図である。時刻ｔ０から時刻ｔ１までの期間、および、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間は、発光素子１１０の非発光期間を表している。時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間は、発光素子１１０の発光期間を表している。また、時刻ｔ０から時刻ｔ３までの期間において、駆動トランジスタ１１２は常にアクティブであり、発光素子１１０を所定の輝度で発光させるための輝度信号の信号電圧が供給されている。
時刻ｔ０から時刻ｔ１までの非発光期間において、発光制御線２１０に供給される発光制御信号は、電源電圧Ｖｄｄに近い電圧になり、発光制御トランジスタ１１１はオフ動作し、非導通状態になる。この場合、発光制御トランジスタ１１１のドレインに相当するノード２２０は、発光素子１１０で発生する順方向電流によって電源電圧Ｖｓｓに近い電位まで下がる。また、駆動トランジスタ１１２のドレインに相当するノード２２１は、駆動トランジスタ１１２によってＶｄｄに近い電位まで上がる。
次いで、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの発光期間において、発光制御信号が発光制御トランジスタ１１１の閾値電圧を超える電位まで下がり、発光制御トランジスタ１１１は導通状態になる。したがって、ノード２２０およびノード２２１は、発光素子１１０の順方向電圧Ｖｆが電源電圧Ｖｓｓに加わった電位（以下、電圧Ｖｏｎと呼ぶ）に近づき、発光素子１１０を発光動作させる。
以上の動作において、発光制御トランジスタ１１１は、非発光期間において、ゲート－ドレイン間、および、ドレイン－ソース間に電源電圧Ｖｄｄと電源電圧Ｖｓｓとの間に相当する電位差が生じるため、高い耐圧が必要となる。一方、駆動トランジスタ１１２は、非発光期間および発光期間において、ゲート－ドレイン間、および、ドレイン－ソース間に電源電圧Ｖｄｄと電源電圧Ｖｓｓとの間に相当する電位差が生じることがなく、高い耐圧は不要であることがわかる。つまり、画素１０１の発光素子１１０、駆動トランジスタ１１２、発光制御トランジスタ１１１を含む電流経路において、発光素子１１０と駆動トランジスタ１１２との間に発光制御トランジスタ１１１が配される。これによって、駆動トランジスタ１１２の耐圧を、発光制御トランジスタ１１１の耐圧よりも低くすることができる。これによって、画素１０１に配される発光素子１１０を流れる電流を制御する駆動トランジスタ１１２に、高耐圧トランジスタよりも特性のばらつきや素子面積が小さい低耐圧トランジスタを用いることが可能になる。つまり、回路規模の増大を抑制しつつ、発光素子１１０の発光ばらつきを抑制することが可能になる。
また、発光素子１１０を発光動作させ際に、発光制御トランジスタ１１１のオン抵抗によって電位差が生じるため、発光制御線２１０の電位は、ノード２２１の電位よりも少し低くなる。ここで、発光制御線２１０の電位は、発光制御トランジスタ１１１の閾値電圧を超えていればよく、電源電圧Ｖｓｓの電位まで下がらなくてもよい。したがって、発光制御トランジスタ１１１の制御端子に発光素子１１０の発光または非発光を制御するための発光制御信号を供給する発光制御回路２００は、高い耐圧を必要としない。したがって、発光制御回路２００に配されるトランジスタの耐圧が、発光制御トランジスタ１１１の耐圧よりも低くてもよい。
例えば、駆動トランジスタ１１２と発光制御回路２００に配されるトランジスタとの耐圧の差が、駆動トランジスタ１１２と発光制御トランジスタ１１１との耐圧の差よりも小さくてもよい。また、例えば、駆動トランジスタ１１２と発光制御回路２００に配されるトランジスタとの耐圧が同じであってもよい。この場合、駆動トランジスタ１１２と発光制御回路２００に配されるトランジスタとのゲート面積やゲート膜厚が、同じであってもよい。このような構成を発光制御回路２００が備えることによって、発光制御回路２００の回路規模を小さくすることができる。
図４は、高い耐圧を有するトランジスタである発光制御トランジスタ１１１の構成の一例を示す模式図である。ここでは、ｎ型半導体基板（例えば、シリコン基板）に、ｐ型のＬＯＣＯＳオフセット構造の高耐圧トランジスタが形成されている。ｎ－型の半導体基板５０１の上面に、ｐ－型のウェル領域５０２とｎ型のウェル領域５０３とが形成されており、ウェル領域５０２の表面の一部にｐ＋型のドレイン領域５０４が形成され、ウェル領域５０３の表面の一部にｐ＋型のソース領域５０５が形成されている。半導体基板５０１の表面の全面にはゲート絶縁膜５０６（例えば、酸化シリコン）が形成されており、ウェル領域５０２上の領域５０７の部分においてＬＯＣＯＳが形成されている。ゲート絶縁膜５０６の上には、ゲート電極５０９が、ウェル領域５０２とウェル領域５０３上に設けられている。
このようなＬＯＣＯＳオフセット構造をとることによって、発光制御トランジスタ１１１は、ゲート－ドレイン間、および、ドレイン－ソース間に高い耐圧を有することができる。また、ゲート電極とドレインとをオフセットさせない（ドレインの一部の上にゲート電極が配される。）通常の駆動トランジスタ１１２（低耐圧トランジスタ）と、高耐圧トランジスタである発光制御トランジスタ１１１と、の両方を、製造プロセスの工程数を大きく増やすことなく実現可能である。
また、発光制御トランジスタ１１１をスイッチング動作させる際に、大きなゲート電圧を必要としないため、上述したように、発光制御信号を供給する発光制御回路２００を低い耐圧トランジスタのみで構成することができる。同様に、低い耐圧の駆動トランジスタ１１２の制御端子に輝度信号を供給するための信号出力回路３００は、高い耐圧を必要としない。したがって、信号出力回路３００に配されるトランジスタの耐圧が、発光制御トランジスタ１１１の耐圧よりも低くてもよい。
例えば、駆動トランジスタ１１２と信号出力回路３００に配されるトランジスタとの耐圧の差が、駆動トランジスタ１１２と発光制御トランジスタ１１１との耐圧の差よりも小さくてもよい。また、例えば、駆動トランジスタ１１２と信号出力回路３００に配されるトランジスタとの耐圧が同じであってもよい。この場合、駆動トランジスタ１１２と信号出力回路３００に配されるトランジスタとのゲート面積やゲート膜厚が、同じであってもよい。このような構成を信号出力回路３００が備えることによって、信号出力回路３００の回路規模を小さくすることができる。
また、発光制御トランジスタ１１１は高い耐圧を有するトランジスタであればよく、ＬＯＣＯＳオフセットトランジスタに限定されるものではない。例えば、ＳＴＩ構造などによって、ゲート電極とドレインとが重ならないようにオフセットしたドレインオフセット構造を備えるトランジスタであってもよい。
本実施形態に示される構成を備えることによって、画素１０１が配された画素アレイ１００の回路面積の増大を抑えながら、発光素子１１０の発光のばらつきが抑制された発光装置１０を実現することができる。また、発光制御回路２００や信号出力回路３００の回路面積を抑制することも可能である。
図５、図６を用いて、上述の発光装置１０の変形例について説明する。本実施形態において、画素１０１における駆動電流のバラツキをさらに抑制するために、画素１０１がカスコード回路によって構成される。図５は、図１の発光装置１０の変形例を示すブロック図である。図５に示されるように、画素アレイ１００において、列方向に沿って、バイアス線３１１が画素列ごとに配されている。バイアス線３１１は、信号出力回路３００において、対応する列の出力端に接続されており、画素１０１へバイアス信号を供給する。信号出力回路３００は、バイアス信号を生成するためのバイアス回路３２０を含みうる。図５に示される構成では、バイアス回路３２０は、信号出力回路３００内に配されるが、これに限られることはなく、信号出力回路３００とバイアス回路３２０とが、それぞれ独立した回路として配されていてもよい。
図６は、図５の発光装置１０に配される画素１０１の構成例を示す回路図である。図６に示されるように、発光素子１１０の駆動電流が流れる電流経路において、駆動トランジスタ１１２と発光制御トランジスタ１１１との間に、駆動トランジスタ１１２のドレインの電位を制御するためのカスコードトランジスタ１１３が配されている。
具体的には、カスコードトランジスタ１１３の主端子のうち一方（本実施形態においてドレイン）は、発光制御トランジスタ１１１の主端子のうち他方（本実施形態においてソース）に接続されており、接続点をノード２２２とする。カスコードトランジスタ１１３の主端子の他方（本実施形態においてソース）は、駆動トランジスタ１１２の主端子のうち一方（本実施形態においてドレイン）に接続されており、接続点をノード２２３とする。カスコードトランジスタ１１３の制御端子（ゲート）は、バイアス線３１１に接続され、信号出力回路３００のバイアス回路から供給されるバイアス信号の信号電圧を受ける。
画素アレイ１００において、それぞれの発光素子１１０を一定の輝度で発光させようとする場合、数Ｖの順方向電圧Ｖｆを必要とするが、発光素子１１０の特性のばらつきによって、順方向電圧Ｖｆにばらつきが生じることが考えられる。順方向電圧Ｖｆにばらつきが生じた場合、発光制御トランジスタ１１１のドレイン電位に相当するノード２２０の電位にばらつきが生じ、発光制御トランジスタ１１１がオン動作して導通状態にあるときに、ノード２２２の電位も同様にばらついてしまう。また、駆動電流が大きい場合、電源電圧Ｖｓｓの電源配線インピーダンスに起因する電圧降下が無視できなくなり、上述したばらつきに対し、さらに大きなばらつきが重畳してしまう可能性がある。
一方、図６に示される画素１０１において、駆動トランジスタ１１２およびカスコードトランジスタ１１３は、カスコード回路を構成しているため、ノード２２０およびノード２２２の電位にばらつきが生じた場合においても、バイアス線３１１からのバイアス信号を受けたカスコードトランジスタ１１３によって、駆動トランジスタ１１２のドレイン電位に相当するノード２２３は、所定の電位近傍に制御される。このため、ノード２２０の電位が発光素子１１０ごとにばらついた場合であっても、駆動トランジスタ１１２が出力する駆動電流を一定に保つことができる。
カスコードトランジスタ１１３には、駆動トランジスタ１１２と同様にゲート－ドレイン間、および、ドレイン－ソース間に電源電圧Ｖｄｄと電源電圧Ｖｓｓとの間に相当する電位差が生じることがなく、高い耐圧は不要である。したがって、カスコードトランジスタ１１３の耐圧が、発光制御トランジスタ１１１の耐圧よりも低くてもよい。例えば、駆動トランジスタ１１２とカスコードトランジスタ１１３との耐圧の差が、駆動トランジスタ１１２と発光制御トランジスタ１１１との耐圧の差よりも小さくてもよい。また、例えば、駆動トランジスタ１１２とカスコードトランジスタ１１３との耐圧が同じであってもよい。この場合、駆動トランジスタ１１２とカスコードトランジスタ１１３とのゲート面積やゲート膜厚が、同じであってもよい。
また、低い耐圧のカスコードトランジスタ１１３の制御端子にバイアス信号を供給するための信号出力回路３００のバイアス回路３２０は、高い耐圧を必要としない。したがって、バイアス回路３２０に配されるトランジスタの耐圧が、発光制御トランジスタ１１１の耐圧よりも低くてもよい。例えば、駆動トランジスタ１１２とバイアス回路３２０に配されるトランジスタとの耐圧の差が、駆動トランジスタ１１２と発光制御トランジスタ１１１との耐圧の差よりも小さくてもよい。また、例えば、駆動トランジスタ１１２とバイアス回路３２０に配されるトランジスタとの耐圧が同じであってもよい。この場合、駆動トランジスタ１１２とバイアス回路３２０に配されるトランジスタとのゲート面積やゲート膜厚が、同じであってもよい。このような構成をバイアス回路３２０が備えることによって、バイアス回路３２０の回路規模を小さくすることができる。
図５、６に示される構成によって、画素１０１が配された画素アレイ１００の回路面積の増大を抑えながら、発光素子１１０の発光のばらつきがより抑制された発光装置１０を実現することができる。また、発光制御回路２００や信号出力回路３００、バイアス回路３２０の回路面積を抑制することも可能である。例えば、発光装置１０に含まれるトランジスタのうちそれぞれの画素１０１に配される発光制御トランジスタ１１１の耐圧が最も高くてもよい。耐圧が高く大きなトランジスタの使用を発光制御トランジスタ１１１に限定することによって、回路規模を抑制しつつ、発光素子１１０の発光ばらつきが抑制された発光装置１０を実現することができる。
ここで、本実施形態の発光装置１０を画像形成装置、表示装置、光電変換装置、電子機器、照明装置、移動体、および、ウェアラブルデバイスに適用した応用例について図７～図９を用いて説明する。他にも、発光装置１０には、電子写真方式の画像形成装置の露光光源や液晶表示装置のバックライト、白色光源にカラーフィルタを有する発光デバイスなどの用途がある。表示装置は、エリアＣＣＤ、リニアＣＣＤ、メモリーカードなどからの画像情報を入力する画像入力部を有し、入力された情報を処理する情報処理部を有し、入力された画像を表示部に表示する画像情報処理装置でもよい。また、カメラやインクジェットプリンタが有する表示部は、タッチパネル機能を有していてもよい。このタッチパネル機能の駆動方式は、赤外線方式でも、静電容量方式でも、抵抗膜方式であっても、電磁誘導方式であってもよく、特に限定されない。また表示装置はマルチファンクションプリンタの表示部に用いられてもよい。
図７（ａ）～７（ｃ）は、本実施形態の発光装置１０を用いた画像形成装置の一例を表す模式図である。図７（ａ）に示される画像形成装置９２６は、感光体９２７、露光光源９２８、現像部９３１、帯電部９３０、転写器９３２、搬送部９３３（図７（ａ）の構成において、搬送ローラー）、定着器９３５を含む。
露光光源９２８から光９２９が照射され、感光体９２７の表面に静電潜像が形成される。この露光光源９２８に、上述の発光素子１１０を備える発光装置１０が適用できる。現像部９３１は、現像剤としてトナーなどを含み、露光された感光体９２７に現像剤を付与する現像器として機能しうる。帯電部９３０は、感光体９２７を帯電させる。転写器９３２は、現像された画像を記録媒体９３４に転写する。搬送部９３３は、記録媒体９３４を搬送する。記録媒体９３４は、例えば、紙やフィルムでありうる。定着器９３５は、記録媒体に形成された画像を定着させる。
図７（ｂ）および図７（ｃ）には、露光光源９２８に発光部９３６が長尺状の基板に長手方向に沿って複数配置されている様子を示す模式図である。この発光部９３６の１つ１つに、上述の発光素子１１０を備える発光装置１０が適用されうる。方向９３７は、感光体９２７の軸に平行な方向であり、発光装置１０の画素アレイ１００において、画素１０１が配列されている列方向を表わす。この列方向は、感光体９２７が回転する際の軸の方向と同じである。この方向９３７は、感光体９２７の長軸方向と呼ぶこともできる。
図７（ｂ）は、発光部９３６を感光体９２７の長軸方向に沿って配置した形態である。図７（ｃ）は、図７（ｂ）に示される発光部９３６の配置の変形例であり、第１列と第２列とのそれぞれにおいて発光部９３６が列方向に交互に配置されている形態である。第１列と第２列とでは、行方向に異なる位置に発光部９３６が配置されている。第１列には、複数の発光部９３６が間隔をあけて配され、第２列には、第１列の発光部９３６同士の間隙に対応する位置に発光部９３６が配される。また、行方向にも、複数の発光部９３６が間隔をあけて配されている。図７（ｃ）に示される発光部９３６の配置は、たとえば格子状に配置されている状態、千鳥格子に配置されている状態、あるいは市松模様と言い換えることもできる。
図８は、本実施形態の発光装置１０を用いた表示装置の一例を表す模式図である。表示装置１０００は、上部カバー１００１と、下部カバー１００９と、の間に、タッチパネル１００３、表示パネル１００５、フレーム１００６、回路基板１００７、バッテリー１００８を有していてもよい。タッチパネル１００３および表示パネル１００５は、フレキシブルプリント回路ＦＰＣ１００２、１００４が接続されている。回路基板１００７には、トランジスタなどの能動素子が配される。バッテリー１００８は、表示装置１０００が携帯機器でなければ、設けなくてもよいし、携帯機器であっても、この位置に設ける必要はない。表示パネル１００５に、上述の発光装置１０が適用できる。表示パネル１００５として機能する発光装置１０は、回路基板１００７に配されたトランジスタなどの能動素子と接続され動作する。
図８に示される表示装置１０００は、複数のレンズを有する光学部と、当該光学部を通過した光を受光し電気信号に光電変換する撮像素子とを有する光電変換装置（撮像装置）の表示部に用いられてもよい。光電変換装置は、撮像素子が取得した情報を表示する表示部を有してもよい。また、表示部は、光電変換装置の外部に露出した表示部であっても、ファインダ内に配置された表示部であってもよい。光電変換装置は、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラであってもよい。
図９は、本実施形態の発光装置１０を用いた光電変換装置の一例を表す模式図である。光電変換装置１１００は、ビューファインダ１１０１、背面ディスプレイ１１０２、操作部１１０３、筐体１１０４を有してよい。光電変換装置１１００は、撮像装置とも呼ばれうる。表示部であるビューファインダ１１０１に、上述の発光装置１０が適用できる。この場合、発光装置１０は、撮像する画像のみならず、環境情報、撮像指示などを表示してもよい。環境情報には、外光の強度、外光の向き、被写体の動く速度、被写体が遮蔽物に遮蔽される可能性などであってよい。
撮像に適するタイミングはわずかな時間である場合が多いため、少しでも早く情報を表示した方がよい。したがって、発光素子１１０として有機ＥＬ素子などの有機発光材料を含む発光装置１０がビューファインダ１１０１に用いられうる。有機発光材料は応答速度が速いためである。有機発光材料を用いた発光装置１０は、表示速度が求められる、これらの装置に、液晶表示装置よりも適している。
光電変換装置１１００は、不図示の光学部を有する。光学部は複数のレンズを有し、光学部を通過した光を受光する筐体１１０４内に収容されている光電変換素子（不図示）に結像する。複数のレンズは、その相対位置を調整することで、焦点を調整することができる。この操作を自動で行うこともできる。
発光装置１０、は、電子機器の表示部に適用されてもよい。その際には、表示機能と操作機能との双方を有してもよい。携帯端末としては、スマートフォンなどの携帯電話、タブレット、ヘッドマウントディスプレイなどが挙げられる。
図１０は、本実施形態の発光装置１０を用いた電子機器の一例を表す模式図である。電子機器１２００は、表示部１２０１と、操作部１２０２と、筐体１２０３を有する。筐体１２０３には、回路、当該回路を有するプリント基板、バッテリー、通信部、を有してよい。操作部１２０２は、ボタンであってもよいし、タッチパネル方式の反応部であってもよい。操作部１２０２は、指紋を認識してロックの解除等を行う、生体認識部であってもよい。通信部を有する携帯機器は通信機器ということもできる。表示部１２０１に、上述の発光装置１０が適用できる。
図１１（ａ）、１１（ｂ）は、本実施形態の発光装置１０を用いた表示装置の一例を表す模式図である。図１１（ａ）は、テレビモニタやＰＣモニタなどの表示装置である。表示装置１３００は、額縁１３０１を有し表示部１３０２を有する。表示部１３０２に、上述の発光装置１０、が適用できる。表示装置１３００は、額縁１３０１と表示部１３０２とを支える土台１３０３を有していてもよい。土台１３０３は、図１１（ａ）の形態に限られない。例えば、額縁１３０１の下辺が土台１３０３を兼ねていてもよい。また、額縁１３０１および表示部１３０２は、曲がっていてもよい。その曲率半径は、５０００ｍｍ以上６０００ｍｍ以下であってよい。
図１１（ｂ）は、本実施形態の発光装置１０を用いた表示装置の他の例を表す模式図である。図１１（ｂ）の表示装置１３１０は、折り曲げ可能に構成されており、いわゆるフォルダブルな表示装置である。表示装置１３１０は、第１表示部１３１１、第２表示部１３１２、筐体１３１３、屈曲点１３１４を有する。第１表示部１３１１と第２表示部１３１２とには、上述の発光装置１０が適用できる。第１表示部１３１１と第２表示部１３１２とは、つなぎ目のない１枚の表示装置であってよい。第１表示部１３１１と第２表示部１３１２とは、屈曲点で分けることができる。第１表示部１３１１と第２表示部１３１２とは、それぞれ異なる画像を表示してもよいし、第１表示部と第２表示部とで１つの画像を表示してもよい。
図１２は、本実施形態の発光装置１０を用いた照明装置の一例を表す模式図である。照明装置１４００は、筐体１４０１と、光源１４０２と、回路基板１４０３と、光学フィルム１４０４と、光拡散部１４０５と、を有していてもよい。光源１４０２には、上述の発光装置１０が適用できる。光学フィルム１４０４は光源の演色性を向上させるフィルタであってよい。光拡散部１４０５は、ライトアップなど、光源の光を効果的に拡散し、広い範囲に光を届けることができる。必要に応じて、最外部にカバーを設けてもよい。照明装置１４００は、光学フィルム１４０４と光拡散部１４０５との両方を有していてもよいし、何れか一方のみを有していてもよい。
照明装置１４００は例えば室内を照明する装置である。照明装置１４００は白色、昼白色、その他青から赤のいずれの色を発光するものであってよい。それらを調光する調光回路を有してよい。照明装置１４００は、光源１４０２として機能する発光装置１０に接続される電源回路を有していてもよい。電源回路は、交流電圧を直流電圧に変換する回路である。また、白とは色温度が４２００Ｋで昼白色とは色温度が５０００Ｋである。また、照明装置１４００は、カラーフィルタを有してもよい。また、照明装置１４００は、放熱部を有していてもよい。放熱部は装置内の熱を装置外へ放出するものであり、比熱の高い金属、液体シリコンなどが挙げられる。
図１３は、本実施形態の発光装置１０を用いた車両用の灯具の一例であるテールランプを有する自動車の模式図である。自動車１５００は、テールランプ１５０１を有し、ブレーキ操作などを行った際に、テールランプ１５０１を点灯する形態であってもよい。本実施形態の発光装置１０は、車両用の灯具としてヘッドランプに用いられてもよい。自動車は移動体の一例であり、移動体は船舶やドローン、航空機、鉄道車両、産業用ロボットなどであってもよい。移動体は、機体とそれに設けられた灯具を有してよい。灯具は機体の現在位置を知らせるものであってもよい。
テールランプ１５０１に、上述の発光装置１０が適用できる。テールランプ１５０１は、テールランプ１５０１として機能する発光装置１０を保護する保護部材を有してよい。保護部材は、ある程度高い強度を有し、透明であれば材料は問わないが、ポリカーボネートなどで構成されてもよい。また、保護部材は、ポリカーボネートにフランジカルボン酸誘導体、アクリロニトリル誘導体などを混ぜてよい。
自動車１５００は、車体１５０３、それに取り付けられている窓１５０２を有してもよい。窓は、自動車の前後を確認するための窓であってもよいし、透明なディスプレイであってもよい。当該透明なディスプレイは、発光素子１１０が有機ＥＬなどの有機発光材料を含みうる上述の発光装置１０が用いられてもよい。この場合、発光装置１０が有する電極などの構成材料は透明な部材で構成される。
図１４（ａ）、１４（ｂ）を参照して、上述の各実施形態の発光装置１０のさらなる適用例について説明する。発光装置１０は、例えばスマートグラス、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）、スマートコンタクトのようなウェアラブルデバイスとして装着可能なシステムに適用できる。このような適用例に使用される撮像表示装置は、可視光を光電変換可能な撮像装置と、可視光を発光可能な発光装置とを有する。
図１４（ａ）は、１つの適用例に係る眼鏡１６００（スマートグラス）を説明する。眼鏡１６００のレンズ１６０１の表面側に、ＣＭＯＳセンサやＳＰＡＤのような撮像装置１６０２が設けられている。また、レンズ１６０１の裏面側には、上述した発光装置１０が設けられている。
眼鏡１６００は、制御装置１６０３をさらに備える。制御装置１６０３は、撮像装置１６０２と各実施形態に係る発光装置１０に電力を供給する電源として機能する。また、制御装置１６０３は、撮像装置１６０２と発光装置１０の動作を制御する。レンズ１６０１には、撮像装置１６０２に光を集光するための光学系が形成されている。
図１４（ｂ）は、１つの適用例に係る眼鏡１６１０（スマートグラス）を説明する。眼鏡１６１０は、制御装置１６１２を有しており、制御装置１６１２に、撮像装置１６０２に相当する撮像装置と、発光装置１０が搭載される。レンズ１６１１には、制御装置１６１２内の撮像装置と、発光装置１０からの発光を投影するための光学系が形成されており、レンズ１６１１には画像が投影される。制御装置１６１２は、撮像装置および発光装置１０に電力を供給する電源として機能するとともに、撮像装置および発光装置１０の動作を制御する。制御装置１６１２は、装着者の視線を検知する視線検知部を有してもよい。視線の検知は赤外線を用いてよい。赤外発光部は、表示画像を注視しているユーザーの眼球に対して、赤外光を発する。発せられた赤外光の眼球からの反射光を、受光素子を有する撮像部が検出することで眼球の撮像画像が得られる。平面視における赤外発光部から表示部への光を低減する低減手段を有することで、画像品位の低下を低減する。
赤外光の撮像により得られた眼球の撮像画像から表示画像に対するユーザーの視線を検出する。眼球の撮像画像を用いた視線検出には任意の公知の手法が適用できる。一例として、角膜での照射光の反射によるプルキニエ像に基づく視線検出方法を用いることができる。
より具体的には、瞳孔角膜反射法に基づく視線検出処理が行われる。瞳孔角膜反射法を用いて、眼球の撮像画像に含まれる瞳孔の像とプルキニエ像とに基づいて、眼球の向き（回転角度）を表す視線ベクトルが算出されることにより、ユーザーの視線が検出される。
本発明の一実施形態に係る発光装置１０は、受光素子を有する撮像装置を有し、撮像装置からのユーザーの視線情報に基づいて表示画像を制御してよい。
具体的には、発光装置１０は、視線情報に基づいて、ユーザーが注視する第１視界領域と、第１視界領域以外の第２視界領域とを決定する。第１視界領域、第２視界領域は、発光装置１０の制御装置が決定してもよいし、外部の制御装置が決定したものを受信してもよい。発光装置１０の表示領域において、第１視界領域の表示解像度を第２視界領域の表示解像度よりも高く制御してもよい。つまり、第２視界領域の解像度を第１視界領域よりも低くしてよい。
また、表示領域は、第１表示領域、第１表示領域とは異なる第２表示領域とを有し、視線情報に基づいて、第１表示領域および第２表示領域から優先度が高い領域が決定される。第１表示領域、第２表示領域は、発光装置１０の制御装置が決定してもよいし、外部の制御装置が決定したものを受信してもよい。優先度の高い領域の解像度を、優先度が高い領域以外の領域の解像度よりも高く制御してよい。つまり優先度が相対的に低い領域の解像度を低くしてよい。
なお、第１視界領域や優先度が高い領域の決定には、ＡＩを用いてもよい。ＡＩは、眼球の画像と当該画像の眼球が実際に視ていた方向とを教師データとして、眼球の画像から視線の角度、視線の先の目的物までの距離を推定するよう構成されたモデルであってよい。ＡＩプログラムは、発光装置１０が有しても、撮像装置が有しても、外部装置が有してもよい。外部装置が有する場合は、通信を介して、発光装置１０に伝えられる。
視認検知に基づいて表示制御する場合、外部を撮像する撮像装置を更に有するスマートグラスに好ましく適用できる。スマートグラスは、撮像した外部情報をリアルタイムで表示することができる。
発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神および範囲から離脱することなく、様々な変更および変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。
１０：発光装置、１０１：画素、１１０：発光素子、１１１：発光制御トランジスタ、１１２：駆動トランジスタ

Claims (24)

  1. 発光素子と、前記発光素子に輝度信号に応じた電流を供給するための駆動トランジスタと、前記発光素子の発光または非発光を制御するための発光制御トランジスタと、を含む電流経路を備えた画素が配された発光装置であって、
    前記電流経路において、前記発光素子と前記駆動トランジスタとの間に前記発光制御トランジスタが配され、
    前記駆動トランジスタの耐圧が、前記発光制御トランジスタの耐圧よりも低いことを特徴とする発光装置。
  2. 前記発光制御トランジスタの制御端子に前記発光素子の発光または非発光を制御するための発光制御信号を供給するための発光制御回路をさらに含み、
    前記発光制御回路に配されるトランジスタの耐圧が、前記発光制御トランジスタの耐圧よりも低いことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
  3. 前記駆動トランジスタと前記発光制御回路に配されるトランジスタとの耐圧の差が、前記駆動トランジスタと前記発光制御トランジスタとの耐圧の差よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
  4. 前記駆動トランジスタと前記発光制御回路に配されるトランジスタとの耐圧が同じことを特徴とする請求項３に記載の発光装置。
  5. 前記発光制御トランジスタが、ドレインオフセット構造を備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の発光装置。
  6. 前記発光制御トランジスタが、ＬＯＣＯＳオフセット構造を備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の発光装置。
  7. 前記電流経路において、前記駆動トランジスタと前記発光制御トランジスタとの間に、前記駆動トランジスタのドレインの電位を制御するためのカスコードトランジスタがさらに配され、
    前記カスコードトランジスタの耐圧が、前記発光制御トランジスタの耐圧よりも低いことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の発光装置。
  8. 前記駆動トランジスタと前記カスコードトランジスタとの耐圧の差が、前記駆動トランジスタと前記発光制御トランジスタとの耐圧の差よりも小さいことを特徴とする請求項７に記載の発光装置。
  9. 前記駆動トランジスタと前記カスコードトランジスタとの耐圧が同じことを特徴とする請求項８に記載の発光装置。
  10. 前記カスコードトランジスタの制御端子にバイアス信号を供給するためのバイアス回路をさらに含み、
    前記バイアス回路に配されるトランジスタの耐圧が、前記発光制御トランジスタの耐圧よりも低いことを特徴とする請求項７乃至９の何れか１項に記載の発光装置。
  11. 前記駆動トランジスタと前記バイアス回路に配されるトランジスタとの耐圧の差が、前記駆動トランジスタと前記発光制御トランジスタとの耐圧の差よりも小さいことを特徴とする請求項１０に記載の発光装置。
  12. 前記駆動トランジスタと前記バイアス回路に配されるトランジスタとの耐圧が同じことを特徴とする請求項１１に記載の発光装置。
  13. 前記駆動トランジスタの制御端子に前記輝度信号を供給するための信号出力回路をさらに含み、
    前記信号出力回路に配されるトランジスタの耐圧が、前記発光制御トランジスタの耐圧よりも低いことを特徴とする請求項１乃至１２の何れか１項に記載の発光装置。
  14. 前記駆動トランジスタと前記信号出力回路に配されるトランジスタとの耐圧の差が、前記駆動トランジスタと前記発光制御トランジスタとの耐圧の差よりも小さいことを特徴とする請求項１３に記載の発光装置。
  15. 前記駆動トランジスタと前記信号出力回路に配されるトランジスタとの耐圧が同じことを特徴とする請求項１４に記載の発光装置。
  16. 前記発光装置に含まれるトランジスタのうち前記発光制御トランジスタの耐圧が最も高いことを特徴とする請求項１乃至１５の何れか１項に記載の発光装置。
  17. 基板と、前記基板の上に前記画素を含む複数の画素を有し、前記複数の画素が前記基板の長手方向に沿って配されていることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の発光装置。
  18. 請求項１乃至１７の何れか１項に記載の発光装置と、前記発光装置に接続されている能動素子と、を有することを特徴とする表示装置。
  19. 複数のレンズを有する光学部と、前記光学部を通過した光を受光する撮像素子と、画像を表示する表示部と、を有し、
    前記表示部は、前記撮像素子が撮像した画像を表示する表示部であり、かつ、請求項１乃至１７の何れか１項に記載の発光装置を有することを特徴とする光電変換装置。
  20. 表示部が設けられた筐体と、前記筐体に設けられ、外部と通信する通信部と、を有し、
    前記表示部は、請求項１乃至１７の何れか１項に記載の発光装置を有することを特徴とする電子機器。
  21. 光源と、光拡散部および光学フィルムの少なくとも一方と、を有する照明装置であって、
    前記光源は、請求項１乃至１７の何れか１項に記載の発光装置を有することを特徴とする照明装置。
  22. 機体と、前記機体に設けられている灯具と、を有する移動体であって、
    前記灯具は、請求項１乃至１７の何れか１項に記載の発光装置を有することを特徴とする移動体。
  23. 画像を表示するための表示装置を有するウェアラブルデバイスであって、
    前記表示装置は、請求項１乃至１７の何れか１項に記載の発光装置を有することを特徴とするウェアラブルデバイス。
  24. 感光体と、前記感光体を露光するための露光光源と、露光された前記感光体に現像剤を付与する現像器と、前記現像器に現像された像を記録媒体に転写する転写器とを有し、
    前記露光光源が請求項１乃至１７のいずれか一項に記載の発光装置を有することを特徴とする画像形成装置。
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