JP7087218B1 - 発光装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】しきい値補正ができ、回路構成の簡単なアクティブマトリクス型表示装置を提供する。【解決手段】図１に示す回路において、図３に示すタイミングチャートにしたがって第１ゲート信号線１０１と第２ゲート信号線１０２にパルスを入力し、回路のトランジスタのオンオフをおこなう。その結果、第３のノードＮ３と第２のノードＮ２の電位差が第４トランジスタ１１２のしきい値によらず、データ線１０３の電位ＶＤａｔａと第２配線１０５の電位Ｖ２によってのみ決定されるため、表示素子１０７に目的とする電流を流すことができる。【選択図】図１

Description

本発明は、アクティブマトリクス型表示装置に関する。特に、ダイオード特性を有する表
示素子を用いたアクティブマトリクス型表示装置に関する。ダイオード特性を有する表示
素子とは、例えば、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ダイオードや発光ダイオード
等が含まれるが、これらに限られず、電圧―電流特性において、ダイオード特性あるいは
ダイオード特性に近い特性を示し、それに伴って、発光量、透過率、反射率、色調、彩度
等の変化が生じ、光学特性が変化するものをいう。以下では、単に表示素子ともいう。
ダイオード特性を有する電気光学素子の代表例として、有機ＥＬ素子がある。そして、有
機ＥＬ素子を基板上にマトリクス状に形成し、それぞれをトランジスタで制御して、映像
を表示するアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置が知られている。
アクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置に用いられるトランジスタには、限られた温度
範囲で大面積に形成する必要から、半導体層にアモルファスシリコンやポリシリコン、酸
化物半導体等が用いられる（例えば、特許文献１乃至特許文献３参照）。
このような半導体材料を用いたトランジスタは一般にしきい値のばらつきが大きい。有機
ＥＬ表示装置では、有機ＥＬ素子に流れる電流値により発光の程度を制御し、階調を得て
いる。アクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置では、有機ＥＬ素子に流れる電流値をト
ランジスタで制御するが、電流値はトランジスタのしきい値にも依存するため、トランジ
スタのしきい値がばらつくと、有機ＥＬ素子に流れる電流値もばらつき、表示も不均一と
なる。
そのようなしきい値のばらつきによる表示不良を抑制するために、複数のトランジスタを
用いて、しきい値補正する技術が知られている（特許文献２および特許文献３参照）。特
許文献２および特許文献３には、Ｎチャネル型トランジスタのみ、Ｐチャネル型トランジ
スタのみ、あるいはＮチャネル型トランジスタとＰチャネル型トランジスタの組み合わせ
で、しきい値補正回路を構成する例が示されている。
米国特許第７６７４６５０号明細書 米国特許第６２２９５０６号明細書 米国特許第７４２９９８５号明細書
ところで、利用できる半導体材料によっては、実用的なＰチャネル型トランジスタが得ら
れないものがある。逆に、Ｎチャネル型トランジスタが得られないものもある。また、表
示素子の作製方法や構造上の問題から、トランジスタが表示素子の正極に接続することが
求められることがある。逆にトランジスタが表示素子の負極に接続することが求められる
ことがある。
例えば、Ｎチャネル型のトランジスタしか利用できず、かつ、トランジスタは表示素子の
正極に接続することが求められる場合には、特許文献２に記載されている方法は採用でき
ない。このような場合には、例えば、特許文献３の図３９に記載されているような回路を
用いることが必要であった。
特許文献３に開示されている回路を図２に示す。図２は１つのドット（表示装置を構成す
る最小単位で、通常は複数種の原色のドットから１つの画素が構成される）に必要な回路
である。第１ゲート信号線２０１、第２ゲート信号線２０２、第３ゲート信号線２０３、
第４ゲート信号線２０４、第５ゲート信号線２０５、データ線２０６、第１配線２０７、
第２配線２０８、第３配線２０９（これは素子上に形成される）という９つの配線に加え
て、発光素子２１０、キャパシタ２１１、第１トランジスタ２１２、第２トランジスタ２
１３、第３トランジスタ２１４、第４トランジスタ２１５、第５トランジスタ２１６、第
６トランジスタ２１７、第７トランジスタ２１８という７つのトランジスタを用いるドッ
トである。
いうまでもなく、配線数や素子数の増加は製造歩留まりを低下させるため好ましくない。
本発明の一態様は、より簡略化した回路構成を提案することを課題の一とする。また、本
発明の一態様は、上記の回路の駆動方法を提案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。なお、本発明の一
態様が、これらの課題の全てを解決する必要はない。なお、これら以外の課題は、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、これら以外の課題を抽出することが可能である。
上記の課題を解決できる構成を以下に示す。それに先立って、本明細書で使用する用語に
ついて説明する。本明細書等において、トランジスタとは、ゲートと、ドレインと、ソー
スとを含む少なくとも三つの端子を有する素子である。そして、ドレイン（ドレイン端子
、ドレイン領域またはドレイン電極）とソース（ソース端子、ソース領域またはソース電
極）の間にチャネル領域を有しており、ドレインとチャネル領域とソースとを介して電流
を流すことができるものである。
ここで、ソースとドレインとは、トランジスタの構造又は動作条件等によって変わるため
、いずれがソースまたはドレインであるかを限定することが困難である。そこで、ソース
として機能する部分、及びドレインとして機能する部分を、ソース又はドレインと呼ばず
、ソースとドレインとの一方を、第１電極と表記し、ソースとドレインとの他方を第２電
極と表記する場合がある。
なお、キャパシタやダイオードのような二端子素子についても、一方の電極を第１電極と
呼び、他方の電極を第２電極と呼ぶ場合がある。その際、キャパシタやダイオードにおい
て、正極、負極の区別があるときであっても、第１電極がいずれであるかを指すものでは
ない。ただし、回路の性質上、正極と負極を指定する必要があるときは、別途、記載する
ことがある。
なお、本明細書等において、第１、第２、第３などの語句は、様々な要素、部材、領域、
層、区域を他のものと区別して記述するために用いられる。よって、第１、第２、第３な
どの語句は、要素、部材、領域、層、区域などの数を限定するものではない。さらに、例
えば、「第１の」を「第２の」又は「第３の」などと置き換えることが可能である。
なお、本明細書等において、ＸとＹとが接続されている、と明示的に記載する場合は、Ｘ
とＹとが電気的に接続されている場合と、ＸとＹとが機能的に接続されている場合と、Ｘ
とＹとが直接接続されている場合とを含むものとする。ここで、Ｘ、Ｙは、対象物（例え
ば、装置、素子、回路、配線、電極、端子、導電膜、層、など）であるとする。したがっ
て、所定の接続関係、例えば、図または文章に示された接続関係に限定されず、図または
文章に示された接続関係以外のものも含むものとする。
ＸとＹとが電気的に接続されている場合の一例としては、ＸとＹとの電気的な接続を可能
とする素子（例えば、スイッチ、トランジスタ、容量素子、インダクタ、抵抗素子、ダイ
オードなど）が、ＸとＹとの間に１個以上接続されることが可能である。
なお、ＸとＹとが電気的に接続されている、と明示的に記載する場合は、ＸとＹとが電気
的に接続されている場合（つまり、ＸとＹとの間に別の素子又は別の回路を挟んで接続さ
れている場合）と、ＸとＹとが機能的に接続されている場合（つまり、ＸとＹとの間に別
の回路を挟んで機能的に接続されている場合）と、ＸとＹとが直接接続されている場合（
つまり、ＸとＹとの間に別の素子又は別の回路を挟まずに接続されている場合）とを含む
ものとする。つまり、電気的に接続されている、と明示的に記載する場合は、単に、接続
されている、とのみ明示的に記載されている場合と同じであるとする。
なお、本明細書等においては、能動素子（トランジスタなど）、受動素子（キャパシタな
ど）などが有するすべての端子について、その接続先を特定しなくても、当業者であれば
、発明の一態様を構成することは可能な場合がある。特に、端子の接続先が複数のケース
考えられる場合には、その端子の接続先を特定の箇所に限定する必要はない。したがって
、能動素子、受動素子などが有する一部の端子についてのみ、その接続先を特定すること
によって、発明の一態様を構成することが可能な場合がある。
なお、本明細書等においては、ある回路について、少なくとも接続先を特定すれば、当業
者であれば、発明を特定することが可能な場合がある。または、ある回路について、少な
くとも機能を特定すれば、当業者であれば、発明を特定することが可能な場合がある。
したがって、ある回路について、機能を特定しなくても、接続先を特定すれば、発明の一
態様として開示されているものであり、発明の一態様を構成することが可能である。また
は、ある回路について、接続先を特定しなくても、機能を特定すれば、発明の一態様とし
て開示されているものであり、発明の一態様を構成することが可能である。
なお、本明細書等において、明示的に単数として記載されているものについては、単数で
あることが望ましい。ただし、これに限定されず、複数であることも可能である。同様に
、明示的に複数として記載されているものについては、複数であることが望ましい。ただ
し、これに限定されず、単数であることも可能である。
なお、本明細書等において、画素は、マトリクス状に配置（配列）されている場合がある
。ここで、画素がマトリクスに配置（配列）されているとは、縦方向もしくは横方向にお
いて、画素が直線上に並んで配置されている場合、又はギザギザな線上に配置されている
場合を含むものとする。よって、例えば三色の色要素（例えばＲＧＢ）でフルカラー表示
をおこなうとすると、ストライプ配置されている場合、三つの色要素のドットがデルタ配
置されている場合、ベイヤー配置されている場合、モザイク配列されている場合も含むも
のとする。なお、色要素のドット毎にその表示領域の大きさが異なっていてもよい。これ
により、低消費電力化、又は表示素子の長寿命化を図ることができる。
本発明の一態様は、第１ゲート信号線と第２ゲート信号線とデータ線と第１トランジスタ
と第２トランジスタと第３トランジスタと第４トランジスタと第５トランジスタと第６ト
ランジスタとキャパシタと表示素子とを有し、第１トランジスタのゲートは第１ゲート信
号線に接続し、第１トランジスタの第１電極はデータ線に接続し、第１トランジスタの第
２電極は、第４トランジスタの第２電極および第５トランジスタの第１電極に接続し、第
２トランジスタのゲートは第１ゲート信号線に接続し、第２トランジスタの第１電極は、
第３トランジスタの第２電極と第４トランジスタの第１電極に接続し、第２トランジスタ
の第２電極は第４トランジスタのゲートとキャパシタの第１電極に接続し、第３トランジ
スタのゲートは第２ゲート信号線に接続し、第４トランジスタの第２電極は第５トランジ
スタの第１電極に接続し、第５トランジスタのゲートは第２ゲート信号線に接続し、第５
トランジスタの第２電極は表示素子の第１電極と、キャパシタの第２電極と、第６トラン
ジスタの第１電極に接続し、第６トランジスタのゲートは第１ゲート信号線に接続する回
路を有するアクティブマトリクス型表示装置である。
なお、トランジスタの数は６つに限定されることはなく、７つ以上あってもよい。また、
キャパシタや表示素子も、それぞれ１つに限定されず、いずれかが２つ以上あってもよい
し、双方が２つ以上あってもよい。なお、構造的にキャパシタや表示素子が直列あるいは
並列に形成されているものは１つのキャパシタ、１つの表示素子とみなすこととする。
ここで、第１トランジスタ乃至第６トランジスタはすべて同一導電型であり、第１トラン
ジスタ乃至第６トランジスタがＮチャネル型であれば、表示素子の第１電極は正極であり
、第２電極は負極である。また、第１トランジスタ乃至第６トランジスタがＰチャネル型
であれば、表示素子の第１電極は負極であり、第２電極は正極である。
また、第１トランジスタ乃至第６トランジスタがＮチャネル型であれば、第３トランジス
タの第１電極の電位は、第６トランジスタの第２電極の電位、および表示素子の第２電極
の電位より高く、第１トランジスタ乃至第６トランジスタがＰチャネル型であれば、第３
トランジスタの第１電極の電位は、第６トランジスタの第２電極の電位、および表示素子
の第２電極の電位より低い。
なお、第１トランジスタ乃至第６トランジスタがＮチャネル型であるとき、第６トランジ
スタの第２電極の電位は表示素子の負極の電位より低いか等しくてもよく、また、第６ト
ランジスタの第２電極の電位は表示素子の負極の電位より高くてもよいが、第６トランジ
スタの第２電極と表示素子の負極の電位差が表示素子のしきい値よりも小さいことが好ま
しい。
さらに、第３トランジスタの第１電極の電位と表示素子の第２電極の電位の差の絶対値は
、第４トランジスタのしきい値の絶対値の５倍以上であることが好ましい。
また、本発明の一態様は、上記の回路において、第２ゲート信号線に入力されるパルスは
、第１ゲート信号線に入力されるパルスと重なる期間を有することを特徴とするアクティ
ブマトリクス型表示装置の駆動方法である。
また、本発明の一態様は、表示素子と、キャパシタと、データ線と、第１ゲート信号線と
、第２ゲート信号線と第１ゲート信号線にゲートが接続する複数のトランジスタ（トラン
ジスタＡ）と、前記第２ゲート信号線にゲートが接続する複数のトランジスタ（トランジ
スタＢ）と、トランジスタＡの一の第１電極とトランジスタＢの一の第２電極にその第１
電極が接続し、トランジスタＡの一の第２電極とキャパシタの第１電極にそのゲートが接
続し、トランジスタＢの他の第１電極と、トランジスタＡの他の第２電極にその第２電極
が接続するトランジスタ（トランジスタＣ）を有する回路を有するアクティブマトリクス
型表示装置である。
ここで、トランジスタＡの他の第１電極はデータ線に接続してもよい。またトランジスタ
Ｂの他の第２電極は表示素子の第１電極に接続してもよい。また、トランジスタＡ乃至ト
ランジスタＣが全てＮチャネル型であてもよい。さらに、トランジスタＣの第１電極の電
位は、表示素子の第２電極の電位より高くてもよい。
また、本発明の一態様は、上記の回路において、トランジスタＡとトランジスタＢがいず
れもオンである第１期間と、トランジスタＡがオンでトランジスタＢがオフである第２期
間と、トランジスタＡとトランジスタＢがいずれもオフである第３期間と、トランジスタ
ＡがオフでトランジスタＢがオンである第４期間を有することを特徴とするアクティブマ
トリクス型表示装置の駆動方法である。
ここで、第１期間の後に第２期間が、第２期間の後に第３期間が、第３期間の後に第４期
間が、第４期間の後に第１期間が続くことが好ましい。また、第１期間と第３の期間が等
しくなるように設定されてもよい。
上記の構成により、画素（あるいはドット）に必要な配線数や素子数（トランジスタ数）
を削減できる。例えば、図２の例と比較すると、ゲート信号線は３本削減されて２本とな
る。ゲート信号線には、パルスを入力する必要があるため、そのための駆動回路も必要で
あるが、ゲート信号線が少なくなると、そのための駆動回路も不要となり、その分、消費
電力を低減できる。また、配線が少なくなると、集積度を高める上でも好適である。
特にデータ線以外の電位変動が必要とされる配線（すなわち、トランジスタのゲートに接
続する配線）の数は、図２では５本であるが、本発明では２本とすることができる。電位
変動は消費電力の増大につながるので、電位変動の必要な配線を減らすことで消費電力を
低減できる。
このような簡略化された構成でありながら、従来の例と同等に、トランジスタのしきい値
ばらつきを補正することができる。また、使用に伴って表示特性に経時劣化が生じる表示
素子（例えば、有機ＥＬ素子や発光ダイオード）においては、その劣化を補償することも
できる。
本発明の一態様の表示装置の回路の例を説明する図である。 従来の表示装置の回路の例を説明する図である。 本発明の一態様の表示装置の駆動方法の例を説明する図である。 本発明の一態様の表示装置の駆動方法の例を説明する図である。 本発明の一態様の表示装置の例を説明する上面図である。 本発明の一態様の表示装置の作製工程の例を説明する断面工程図である。 本発明の一態様の表示装置の作製工程の例を説明する断面工程図である。 表示装置を用いた電子機器を説明する図である。
以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。但し、実施の形態は多くの異な
る態様で実施することが可能であり、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、
以下の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。
また、図において、大きさ、層の厚さ、又は領域は、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、図は、理想的な例を模式的に示したものであり、図に示す形状又は値などに限定さ
れない。例えば、製造技術による形状のばらつき、誤差による形状のばらつき、ノイズに
よる信号、電圧、若しくは電流のばらつき、又は、タイミングのずれによる信号、電圧、
若しくは電流のばらつきなどを含むことが可能である。
さらに、専門用語は、特定の実施の形態、又は実施例などを述べる目的で用いられる場合
が多い。ただし、発明の一態様は、専門用語によって、限定して解釈されるものではない
。
また、本明細書で定義されていない文言（専門用語又は学術用語などの科学技術文言を含
む）は、通常の当業者が理解する一般的な意味と同等の意味として用いることが可能であ
る。辞書等により定義されている文言は、関連技術の背景と矛盾がないような意味に解釈
されることが好ましい。
なお、ある一つの実施の形態の中で述べる内容（一部の内容でもよい）は、その実施の形
態で述べる別の内容（一部の内容でもよい）、及び／又は、一つ若しくは複数の別の実施
の形態で述べる内容（一部の内容でもよい）に対して、適用、組み合わせ、又は置き換え
などをおこなうことができる。
なお、同じ材質のもの、あるいは同時に形成されるものを指す場合には、同じ符号を用い
ることがあるが、特に、その中でも区別する必要があるときには、符号に「＿１」、「＿
２」等を付記して表示することがある。例えば、同じ材料で複数の第１層配線３０３が形
成されている場合、図面では、それらの個々に、「３０３＿１」、「３０３＿２」等の符
号を付す。そして、明細書中で第１層配線を総称するときには、「第１層配線３０３」と
表記するが、その中の１つを他と区別する場合には、「第１層配線３０３＿１」というよ
うに表記することがある。
（実施の形態１）
図１（Ａ）に本実施の形態の表示装置の回路の例を図示する。図１（Ａ）に示される回路
は、表示装置の１つのドットとして用いられる。第１ゲート信号線１０１と第２ゲート信
号線１０２とデータ線１０３と第１配線１０４と第２配線１０５と第３配線１０６という
６本の配線を有する。第１配線１０４と第２配線１０５と第３配線１０６の電位はそれぞ
れ一定となるように保たれるとよい。このうち、第２配線１０５と第３配線１０６を同じ
電位となるように設計・設定されてもよい。
また、表示素子１０７とキャパシタ１０８と第１トランジスタ１０９と第２トランジスタ
１１０と第３トランジスタ１１１と第４トランジスタ１１２と第５トランジスタ１１３と
第６トランジスタ１１４とを有する。
第１トランジスタ１０９のゲートは第１ゲート信号線１０１に接続し、第１トランジスタ
１０９の第１電極はデータ線１０３に接続し、第１トランジスタ１０９の第２電極は、第
４トランジスタ１１２の第２電極および第５トランジスタ１１３の第１電極に接続する。
また、第２トランジスタ１１０のゲートは第１ゲート信号線１０１に接続し、第２トラン
ジスタ１１０の第１電極は、第３トランジスタ１１１の第２電極と第４トランジスタ１１
２の第１電極に接続し、第２トランジスタ１１０の第２電極は第４トランジスタ１１２の
ゲートとキャパシタ１０８の第１電極に接続する。
第３トランジスタ１１１のゲートは第２ゲート信号線１０２に接続し、第４トランジスタ
１１２の第２電極は第５トランジスタ１１３の第１電極に接続し、第５トランジスタ１１
３のゲートは第２ゲート信号線１０２に接続し、第５トランジスタ１１３の第２電極は表
示素子１０７の第１電極と、キャパシタ１０８の第２電極と、第６トランジスタ１１４の
第１電極に接続し、第６トランジスタ１１４のゲートは第１ゲート信号線１０１に接続す
る。
さらに、第３トランジスタ１１１の第１電極は第１配線１０４に接続し、第６トランジス
タ１１４の第２電極は第２配線１０５に接続し、表示素子１０７の第２電極は第３配線１
０６に接続する。第１配線１０４、第２配線１０５、第３配線１０６は一定の電位に保た
つように設定されればよい。
なお、第１トランジスタ１０９の第２電極と第４トランジスタ１１２の第２電極と第５ト
ランジスタ１１３の第１電極の交点を第１ノードＮ１、第５トランジスタ１１３の第２電
極と第６トランジスタ１１４の第１電極と表示素子１０７の第１電極の交点を第２ノード
Ｎ２、第２トランジスタ１１０の第２電極と第４トランジスタ１１２のゲートとキャパシ
タ１０８の第１電極の交点を第３ノードＮ３と呼ぶ。
ここでは、全てのトランジスタをＮチャネル型とする。そのため、表示素子１０７の第１
電極は正極であり、第２電極は負極である。また、第１配線１０４の電位は、第２配線１
０５や第３配線１０６の電位より高いことが求められる。電位差は回路の耐圧等を考慮し
て設定されるが、電位差が大きいほど、後述する理由からトランジスタのしきい値のばら
つきや表示素子の劣化を補償することができる。
電位差は、表示素子１０７の表示性能によっても決定されるが、例えば、第４トランジス
タ１１２のしきい値を＋１Ｖとすると、第１配線１０４と第３配線１０６の間の電位差は
５Ｖ以上、好ましくは１０Ｖ以上とするとよい。以下では、第１配線１０４の電位をＶ１
、第２配線１０５の電位をＶ２、第３配線１０６の電位をＶ３とする。例えば、電位Ｖ１
を＋１０Ｖ、電位Ｖ２を０Ｖ、電位Ｖ３を０Ｖとできる。
図１（Ａ）に示す回路を駆動するためには、データ線１０３に映像データを入力し、かつ
、第１ゲート信号線１０１、第２ゲート信号線１０２に図３に示すようなパルス信号を入
力すればよい。ここで、ＶＨは上記トランジスタがオンとなる電位、ＶＬはオフとなる電
位とする。
図３に示されるように、１フレームは、第１ゲート信号線１０１の電位と第２ゲート信号
線１０２の電位が共にＶＨである期間ａと、第１ゲート信号線１０１の電位がＶＨで第２
ゲート信号線１０２の電位がＶＬである期間ｂと、第１ゲート信号線１０１の電位と第２
ゲート信号線１０２の電位が共にＶＬである期間ｃと、第１ゲート信号線１０１の電位が
ＶＬで第２ゲート信号線１０２の電位がＶＨである期間ｄという４つの期間からなる。
なお、第１ゲート信号線１０１の電位がＶＨである期間τ１と第２ゲート信号線１０２の
電位がＶＬである期間τ２とは、異なってもよいが、同じとなるように設計すると、回路
も簡略化できるため好ましい。すなわち、１つのパルスを整形した後、そのパルスをその
まま第１ゲート信号線１０１に出力することができる。一方、同じパルスを反転させたも
のを遅延回路を通して出力することで、第２ゲート信号線１０２に出力できる。
以下、図４を用いて、各期間におけるトランジスタの動作状態等を説明する。図４（Ａ）
には期間ａの、図４（Ｂ）には期間ｂの、図４（Ｃ）には期間ｃの、図４（Ｄ）には期間
ｄのトランジスタの状態を示す。オン状態であるトランジスタにはトランジスタの記号に
丸を重ね、また、オフ状態であるトランジスタには×を重ねて表記する。
期間ａでは、第１ゲート信号線１０１、第２ゲート信号線１０２に接続する全てのトラン
ジスタ（第１トランジスタ１０９、第２トランジスタ１１０、第３トランジスタ１１１、
第５トランジスタ１１３、第６トランジスタ１１４）がオンとなる。また、第４トランジ
スタ１１２は、ゲートの電位と第１電極の電位がＶ１とほぼ等しく、また、第２電極（第
１ノードＮ１）の電位は、データ線１０３の電位ＶＤａｔａとほぼ等しいが、後者は前者
よりも十分に小さいのでオンとなる。このとき、キャパシタの第１電極（第３ノードＮ３
）の電位はＶ１とほぼ等しく、キャパシタの第２電極（第２ノードＮ２）の電位はＶ２と
ほぼ等しい。
なお、上述のように、オン状態の第４トランジスタ１１２の第１電極と第２電極間に電位
差が生じ、同じくオン状態の第５トランジスタ１１３の第１電極と第２電極間に電位差が
生じるため、第４トランジスタ１１２と第５トランジスタ１１３は電力を消費する。その
ため、期間ａは可能な限り短時間であることが好ましく、１００ｎ秒乃至５００ｎ秒とす
るとよい。
期間ｂでは、第２ゲート信号線１０２の電位がＶＬとなるため、それに接続する第３トラ
ンジスタ１１１、第５トランジスタ１１３がオフとなる。第３ノードＮ３の電位は、期間
ｂの初期では期間ａの電位と同じである。一方、第１トランジスタ１０９、第２トランジ
スタ１１０、第６トランジスタ１１４はオンである。そのため、第１ノードＮ１の電位は
、データの電位ＶＤａｔａである。また第２ノードＮ２の電位はＶ２となる。
第４トランジスタ１１２はオンであり、また、電位ＶＤａｔａは電位Ｖ１より低いため、
第３ノードＮ３から第４トランジスタ１１２の第１電極を通って、第１ノードＮ１へ電荷
が流れる。それに伴って、第３ノードＮ３の電位は低下する。この電荷の流れに伴う第３
ノードＮ３の電位の低下は、第３ノードＮ３の電位が（ＶＤａｔａ＋Ｖｔｈ）になるまで
続く。すなわち、キャパシタ１０８の第１電極と第２電極間の電位差は（ＶＤａｔａ＋Ｖ
ｔｈ―Ｖ２）である。
期間ｃでは、第１ゲート信号線１０１の電位もＶＬとなるため、それに接続する第１トラ
ンジスタ１０９、第２トランジスタ１１０、第６トランジスタ１１４もオフとなる。ここ
で、第１ノードＮ１、第２ノードＮ２、第３ノードＮ３の電位は期間ｂのときとほとんど
変わらない。
期間ｄでは、第２ゲート信号線１０２の電位がＶＨとなるため、それに接続する第３トラ
ンジスタ１１１、第５トランジスタ１１３がオンとなる。期間ｄの初期では、第２ノード
Ｎ２の電位はＶ２であるので、第５トランジスタ１１３がオンになったことにより、第４
トランジスタ１１２の第２電極の電位もＶ２となる。また、第３トランジスタ１１１がオ
ンとなったことにより、第４トランジスタ１１２の第１電極の電位はＶ１となる。
このとき、第４トランジスタ１１２のゲートの電位は、（ＶＤａｔａ＋Ｖｔｈ）であり、
第１電極が第２電極よりも電位が高い。そのため、第４トランジスタ１１２のゲートと第
２電極間の電位差（ＶＤａｔａ＋Ｖｔｈ―Ｖ２）は、第１電極と第２電極との間の電位差
（Ｖ１―Ｖ２）よりも小さく、第１電極と第２電極との間を流れる電流Ｉは、飽和領域の
ドレイン電流の式に従う。
すなわち、ゲートとソース（この場合は第２電極）の電位差からしきい値を差し引いた値
の自乗に比例する。この場合、第４トランジスタ１１２の第２電極がソースに相当する。
Ｉ∝｛（ＶＤａｔａ＋Ｖｔｈ―Ｖ２）―Ｖｔｈ｝２＝（ＶＤａｔａ―Ｖ２）２ （式１
）
式１から明らかなように、電流Ｉは第４トランジスタ１１２のしきい値に依存しない。
電流が流れ、第２ノードに電荷が蓄積するにつれ、第２ノードＮ２の電位は上昇する。し
かし、第２ノードＮ２の電位の上昇分は、キャパシタ１０８を介した容量結合によって、
第３ノードＮ３の電位の上昇となるため、第３ノードＮ３の電位と第２ノードＮ２の電位
の差は変わらない。すなわち、第２ノードＮ２の電位に関わらず、電流Ｉは一定である。
第２ノードＮ２の電位が高まるにつれ、表示素子１０７が電流を流しやすくなり、第２ノ
ードＮ２の電位が一定の値に達すると、表示素子１０７が流す電流と、電流Ｉが均衡する
。すなわち第２ノードＮ２の電位は一定となる。表示素子１０７は、それを流れる電流値
によって表示状態（発光量、透過率、反射率、色調、彩度等）が変化するが、その状態は
式１から明らかなように、データＶＤａｔａの電位等によって決定される。このようにし
て、トランジスタのしきい値のばらつきを補正することができる。
なお、式１から明らかなように、電流Ｉが一定であるためには、第３ノードＮ３の電位が
一定であることが必須である。第３ノードＮ３の電位が変動すると、それに応じて電流Ｉ
も変動する。例えば、第２トランジスタ１１０のオフ特性が不十分であると、１フレーム
の期間の間に、第３ノードＮ３の電位が上昇する。
第３ノードＮ３の電位の上昇にともなって電流Ｉも増加する。このような変動は、個々の
画素やドットの不良としても現れるが、表示装置全般にわたっても認められるものである
。過度な場合にはちらつき等の表示不良となる。そのため、特に、第２トランジスタ１１
０のオフ特性が十分であること（すなわち、オフ電流が十分に低いこと）が好ましい。
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の表示装置の一態様について、図５乃至図７を用いて説明する
。本実施の形態では、発光素子として有機ＥＬを用いた表示装置について説明する。特に
、アクティブマトリクス回路上に発光層を形成し、アクティブマトリクス回路上方に光を
照射して表示をおこなうトップエミッション型表示装置について説明する。
図５（Ａ）乃至図５（Ｃ）は表示装置の１つのドットの作製に用いる配線、コンタクトホ
ール、半導体層等のレイアウトを示す。なお、各種絶縁膜等は記載されていない。各図の
点線で示される長方形が１つのドットを表す。
図５（Ａ）は第１層配線３０３、半導体層３０５および、第１層配線から上方の配線への
第１コンタクトホール３０６の位置を示す。このうち、第１層配線３０３＿１は図１（Ａ
）の第２配線１０５に相当する配線である。また、第１層配線３０３＿２は図１（Ａ）の
第１ゲート信号線１０１の一部となる。また、第１層配線３０３＿４は図１（Ａ）の第２
ゲート信号線１０２の一部となる。また、第１層配線３０３＿３の一部は、図１（Ａ）の
キャパシタ１０８の第１電極の一部となる。その他の第１層配線３０３は、図１（Ａ）の
第１トランジスタ１０９乃至第６トランジスタ１１４のゲートとなる。
また、半導体層３０５＿１、半導体層３０５＿２、半導体層３０５＿３、半導体層３０５
＿４、半導体層３０５＿５、半導体層３０５＿６は、それぞれ、図１（Ａ）の第１トラン
ジスタ１０９、第２トランジスタ１１０、第３トランジスタ１１１、第４トランジスタ１
１２、第５トランジスタ１１３、第６トランジスタ１１４の半導体層となる。
図５（Ｂ）は第２層配線３０７とその上方への配線へ接続する第２コンタクトホール３１
０の位置を示す。このうち、第２層配線３０７＿１は図１（Ａ）のデータ線１０３となる
。また、第２層配線３０７＿６の一部は図１（Ａ）のキャパシタ１０８の第２電極の一部
となる。その他の第２層配線３０７は、図１（Ａ）の第１トランジスタ１０９乃至第６ト
ランジスタ１１４の第１電極あるいは第２電極となる。
図５（Ｃ）は第３層配線３１１と表示素子の第１電極に接続する第３コンタクトホール３
１４の位置を示す。このうち、第３層配線３１１＿１は図１（Ａ）の第１ゲート信号線１
０１の一部となり、第３層配線３１１＿４は第２ゲート信号線１０２の一部となり、第３
層配線３１１＿５は第１配線１０４の一部となる。
図５（Ａ）乃至図５（Ｃ）に示した形状の配線層、半導体層、コンタクトホール等を積層
することにより表示装置に用いる回路が作製できる。以下、図６および図７を用いて、表
示装置の作製方法の説明をおこなう。なお、図６および図７は、作製工程の断面図である
が、図５（Ａ）乃至図５（Ｃ）の一点鎖線Ａ－Ｂの断面に相当する。
絶縁表面を有する第１基板３０１上に下地絶縁層３０２を形成する。さらに、導電層を形
成した後、第１のフォトリソグラフィ工程をおこない、レジストマスクを形成し、エッチ
ングにより不要な部分を除去して第１層配線３０３を形成する。図６（Ａ）のように、第
１層配線３０３の端部にテーパー形状が形成されるようにエッチングすると、積層する膜
の被覆性が向上するため好ましい。
第１基板３０１に使用することができる基板に大きな制限はないが、少なくとも、後の加
熱処理に耐えうる程度の耐熱性を有していることが必要となる。第１基板３０１にはガラ
ス基板を用いることができるが、これに限られず、透明、不透明、絶縁性、導電性の各種
材料を用いることができる。特に本実施の形態では、表示に用いられる光は第１基板の上
方に照射されるため基板が透明である必要はない。例えば、放熱性を高めるためであれば
金属材料を用いてもよい。
第１基板としてガラス基板用いる場合には、後の加熱処理の温度が高い場合には、歪み点
が７３０℃以上のものを用いるとよい。また、ガラス基板には、例えば、アルミノシリケ
ートガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラスなどのガラス材料が
用いられる。なお、ホウ酸と比較して酸化バリウム（ＢａＯ）を多く含ませることで、よ
り実用的な耐熱ガラスが得られる。このため、Ｂ２Ｏ３よりＢａＯを多く含むガラス基板
を用いることが好ましい。
なお、上記のガラス基板に代えて、セラミック基板、石英基板、サファイア基板などの絶
縁体でなる基板を用いてもよい。他にも、結晶化ガラスなどを用いることができる。
下地絶縁層３０２は、第１基板３０１からの不純物元素の拡散を防止する機能があり、ま
た、第１基板３０１が導電性である場合には、回路の絶縁性を保持する機能もある。下地
絶縁層３０２は窒化珪素膜、酸化珪素膜、窒化酸化珪素膜、又は酸化窒化珪素膜から選ば
れた一又は複数の膜による積層構造により形成することができる。
第１層配線３０３の材料は、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｗ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ等の
金属材料又はこれらを主成分とする合金材料を用いて、単層で又は積層して形成すること
ができる。例えば、Ｔｉの上に仕事関数の高い窒化インジウムや酸化モリブデンを積層し
た構造とすることができる。
次に、第１層配線３０３上にゲート絶縁物３０４を形成する。ゲート絶縁物３０４は、プ
ラズマＣＶＤ法又はスパッタリング法等を用いて、酸化珪素層、窒化珪素層、酸化窒化珪
素層、窒化酸化珪素層、又は酸化アルミニウム層を単層で又は積層して形成することがで
きる。例えば、成膜ガスとして、ＳｉＨ４、Ｎ２Ｏを用いてプラズマＣＶＤ法により酸化
窒化珪素膜を形成すればよい。
次に、半導体層を形成し第２のフォトリソグラフィ工程により島状の半導体層３０５を形
成する。半導体層３０５の材料は、シリコン半導体や酸化物半導体を用いて形成すること
ができる。シリコン半導体としては、単結晶シリコンや多結晶シリコンなどがあり、酸化
物半導体としては、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ系酸化物などを、適宜用いることができる。
なお、ここで、例えば、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ系酸化物とは、ＩｎとＧａとＺｎを主成分とし
て有する酸化物という意味であり、ＩｎとＧａとＺｎの比率は問わない。また、ＩｎとＧ
ａとＺｎ以外の金属元素が入っていてもよい。
例えば、半導体層３０５としては、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ系酸化物である酸化物半導体を用い
て、オフ電流の低い半導体層とすることで、トランジスタのリーク電流を削減し、特に図
１（Ａ）の第３ノードＮ３の電位を一定に保つことは表示品位を上げる上で好ましい。
なお、酸化物半導体は、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ系酸化物に限られず、少なくともインジウム（
Ｉｎ）あるいは亜鉛（Ｚｎ）を含むものを用いればよい。特にＩｎとＺｎを含むことが好
ましい。また、該酸化物半導体を用いたトランジスタの電気特性のばらつきを減らすため
のスタビライザーとして、それらに加えてガリウム（Ｇａ）を有することが好ましい。ま
た、スタビライザーとしてスズ（Ｓｎ）を有することが好ましい。また、スタビライザー
としてハフニウム（Ｈｆ）を有することが好ましい。また、スタビライザーとしてアルミ
ニウム（Ａｌ）を有することが好ましい。
また、他のスタビライザーとして、ランタノイドである、ランタン（Ｌａ）、セリウム（
Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム
（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホル
ミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ル
テチウム（Ｌｕ）のいずれか一種あるいは複数種を有してもよい。
例えば、その他の酸化物半導体として、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、二元系金
属の酸化物であるＩｎ－Ｚｎ系酸化物、Ｓｎ－Ｇａ－Ｚｎ系酸化物、Ａｌ－Ｇａ－Ｚｎ系
酸化物、Ｓｎ－Ａｌ－Ｚｎ系酸化物、Ｓｎ－Ｚｎ系酸化物、Ａｌ－Ｚｎ系酸化物、Ｚｎ－
Ｍｇ系酸化物、Ｓｎ－Ｍｇ系酸化物、Ｉｎ－Ｍｇ系酸化物、Ｉｎ－Ｇａ系酸化物、三元系
金属の酸化物であるＩｎ－Ａｌ－Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ－Ｓｎ－Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ－Ｈｆ
－Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ－Ｌａ－Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ－Ｃｅ－Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ－Ｐｒ－
Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ－Ｎｄ－Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ－Ｓｍ－Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ－Ｓｍ－Ｚ
ｎ系酸化物、Ｉｎ－Ｅｕ－Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ－Ｇｄ－Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ－Ｔｂ－Ｚｎ
系酸化物、Ｉｎ－Ｄｙ－Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ－Ｈｏ－Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ－Ｅｒ－Ｚｎ系
酸化物、Ｉｎ－Ｔｍ－Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ－Ｙｂ－Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ－Ｌｕ－Ｚｎ系酸
化物、四元系金属の酸化物であるＩｎ－Ｓｎ－Ｇａ－Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ－Ｈｆ－Ｇａ－
Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ－Ａｌ－Ｇａ－Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ－Ｓｎ－Ａｌ－Ｚｎ系酸化物、Ｉ
ｎ－Ｓｎ－Ｈｆ－Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ－Ｈｆ－Ａｌ－Ｚｎ系酸化物を用いることができる
。
例えば、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１（＝１／３：１／３：１／３）あるいはＩｎ：Ｇ
ａ：Ｚｎ＝２：２：１（＝２／５：２／５：１／５）の原子比のＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ系酸化
物やその組成の近傍の酸化物を用いることができる。あるいは、Ｉｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝１：
１：１（＝１／３：１／３：１／３）、Ｉｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝２：１：３（＝１／３：１／
６：１／２）あるいはＩｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝２：１：５（＝１／４：１／８：５／８）の原
子比のＩｎ－Ｓｎ－Ｚｎ系酸化物やその組成の近傍の酸化物を用いるとよい。
しかし、これらに限られず、必要とする半導体特性（移動度、しきい値、ばらつき等）に
応じて適切な組成のものを用いればよい。また、必要とする半導体特性を得るために、キ
ャリア濃度や不純物濃度、欠陥密度、金属元素と酸素の原子数比、原子間結合距離、密度
等を適切なものとすることが好ましい。
例えば、Ｉｎ－Ｓｎ－Ｚｎ系酸化物では比較的容易に高い移動度が得られる。しかしなが
ら、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ系酸化物でも、バルク内欠陥密度を高めることにより移動度を上げ
ることができる。
なお、例えば、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎの原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝ａ：ｂ：ｃ（ａ＋ｂ＋
ｃ＝１）である酸化物が、原子数比がＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝Ａ：Ｂ：Ｃ（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＝１）
の酸化物のｒだけ近傍であるとは、ａ、ｂ、ｃが、
（ａ―Ａ）２＋（ｂ―Ｂ）２＋（ｃ―Ｃ）２≦ｒ２
を満たすことを言う。ｒとしては、例えば、０．０５とすればよい。他の酸化物でも同様
である。
酸化物半導体は単結晶でも、非単結晶でもよい。後者の場合、アモルファスでも、多結晶
でもよい。また、アモルファス中に結晶性を有する部分を含む構造でも、非アモルファス
でもよい。
アモルファス状態の酸化物半導体は、比較的容易に平坦な表面を得ることができるため、
これを用いてトランジスタを作製した際の界面散乱を低減でき、比較的容易に、比較的高
い移動度を得ることができる。
また、結晶性を有する酸化物半導体では、よりバルク内欠陥を低減することができ、表面
の平坦性を高めればアモルファス状態の酸化物半導体以上の移動度を得ることができる。
表面の平坦性を高めるためには、平坦な表面上に酸化物半導体を形成することが好ましく
、具体的には、平均面粗さ（Ｒａ）が１ｎｍ以下、好ましくは０．３ｎｍ以下、より好ま
しくは０．１ｎｍ以下の表面上に形成するとよい。
半導体層３０５を形成後、ゲート絶縁物３０４の一部に、第３のフォトリソグラフィ工程
により第１層配線に達する第１コンタクトホール３０６を形成する。第１コンタクトホー
ル３０６の形成方法は、ドライエッチング、ウェットエッチングなど適宜選択すればよい
。ここまでの断面を図６（Ａ）に示す。
次に、ゲート絶縁物３０４、及び半導体層３０５上に導電膜を形成し、第４のフォトリソ
グラフィ工程により第２層配線３０７を形成する。第２層配線３０７に用いる導電膜とし
ては、例えば、Ａｌ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗから選ばれた元素を含む金属膜
、または上述した元素を成分とする金属窒化物膜（窒化チタン膜、窒化モリブデン膜、窒
化タングステン膜）等を用いることができる。
また、Ａｌ、Ｃｕなどの金属膜の下側又は上側の一方または双方にＴｉ、Ｍｏ、Ｗなどの
高融点金属膜またはそれらの金属窒化物膜（窒化チタン膜、窒化モリブデン膜、窒化タン
グステン膜）を積層させた構成としてもよい。
また、第２層配線３０７を導電性の金属酸化物で形成してもよい。導電性の金属酸化物と
しては酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、Ｉｎ－Ｓｎ系酸化物（ＩＴＯ等）、Ｉｎ－
Ｚｎ系酸化物、またはこれらの金属酸化物材料に酸化シリコンを含ませたものを用いるこ
とができる。
次に、半導体層３０５、及び第２層配線３０７上に、第１層間絶縁物３０８および第２層
間絶縁物３０９を形成する。第１層間絶縁物３０８としては、酸化シリコン膜、酸化窒化
シリコン膜などの無機絶縁膜を用いることができる。第２層間絶縁物３０９としては、ト
ランジスタ起因の表面凹凸を低減するために平坦化機能を有する絶縁膜を選択するのが好
適である。例えば、ＳＯＧ（スピンオンガラス）等の無機材料、ポリイミド、アクリル、
ベンゾシクロブテン、等の有機材料を用いることができる。これらの材料で形成される絶
縁膜を複数積層させることで、第２層間絶縁物３０９を形成してもよい。
次に、第５のフォトリソグラフィ工程により、第１層間絶縁物３０８および第２層間絶縁
物３０９に第２層配線３０７に達する第２コンタクトホール３１０を形成する。第２コン
タクトホール３１０の形成方法は、ドライエッチング、ウェットエッチングなど適宜選択
すればよい。ここまでの様子を図６（Ｂ）に示す。
次に、第２層間絶縁物上に導電膜を形成し、第６のフォトリソグラフィ工程により第３層
配線３１１を形成する。第３層配線３１１に用いる導電膜としては、第２層配線３０７に
用いる材料から選択できるが、特に抵抗率の低いものが好ましく、Ｃｕあるいはその合金
を用いるとよい。
次に、第３層配線３１１上に、第３層間絶縁物３１２および第４層間絶縁物３１３を形成
する。第３層間絶縁物３１２、第４層間絶縁物３１３は第１層間絶縁物３０８、第２層間
絶縁物３０９に用いることのできる材料で形成できる。
次に、第７のフォトリソグラフィ工程により、第３層間絶縁物３１２および第４層間絶縁
物３１３に第３層配線３１１に達する第３コンタクトホール３１４を形成する。第３コン
タクトホール３１４の形成方法は、ドライエッチング、ウェットエッチングなど適宜選択
すればよい。ここまでの様子を図６（Ｃ）に示す。
次に、第４層間絶縁物３１３上に導電膜を形成し、第８のフォトリソグラフィ工程により
、反射電極層３１５を形成する。反射電極層３１５は、図１（Ａ）の表示素子１０７の第
１電極に相当する。反射電極層３１５としては、光の取り出し効率を向上させるため、後
に形成される発光層３１７が発する光を効率よく反射する材料が好ましい。
なお、反射電極層３１５を積層構造としてもよい。例えば、発光層３１７に接する側に金
属酸化物による導電膜、またはチタン等を薄く形成し、他方に反射率の高い金属膜（アル
ミニウム、アルミニウムを含む合金、または銀など）を用いることができる。このような
構成とすることで、発光層３１７と反射率の高い金属膜（アルミニウム、アルミニウムを
含む合金、または銀など）との間に形成される絶縁膜の生成を抑制することができるので
好適である。
次に、反射電極層３１５上に隔壁３１６を形成する。隔壁３１６としては、有機絶縁材料
、又は無機絶縁材料を用いて形成する。特に感光性の樹脂材料を用い、反射電極層３１５
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が好ましい。
次に、反射電極層３１５、隔壁３１６上に発光層３１７、発光層３１７上に透過電極層３
１８を形成する。発光層３１７は、単層の層で構成されていても、複数の層が積層される
ように構成されていてもどちらでもよいが、本実施の形態では、発光層３１７が発する光
は白色であり、赤、緑、青のそれぞれの波長領域にピークを有する光が好ましい。
本実施の形態では、発光層３１７として、有機ＥＬ材料を用いるので、発光層３１７は真
空蒸着法を用いて形成されることが好ましい。また、その特性上、発光層３１７やその上
に形成される膜をフォトリソグラフィ工程によりパターン形成することが困難であるので
、発光層３１７と透過電極層３１８は第１基板上に一様に形成される。なお、透過電極層
３１８は図１（Ａ）の表示素子１０７の第２電極に相当する。
以上の工程により、発光素子の駆動を制御するトランジスタ及び発光層３１７が形成され
る。ここまでの様子を図７（Ａ）に示す。
次に、遮光膜３２０、カラーフィルタ３２１、及びオーバーコート膜３２２が形成された
第２基板３１９の作製方法を以下に示す。第２基板３１９は、透明であることが必要であ
るが、その他の条件は第１基板３０１に比較すると緩く、耐熱性の劣る材料も使用できる
。
まず、第２基板３１９上に不透明な膜を形成し、フォトリソグラフィ工程をおこない、遮
光膜３２０を形成する。遮光膜３２０により、各画素間での混色や光漏れを防止すること
ができる。なお、遮光膜３２０は設けなくてもよい。遮光膜３２０としては、チタン、ク
ロムなどの反射率の低い金属膜、または、黒色顔料や黒色染料が含浸された有機樹脂膜な
どを用いることができる。
次に、第２基板３１９、及び遮光膜３２０の上に、カラーフィルタ３２１を形成する。カ
ラーフィルタ３２１は、特定の波長帯域の光を透過する有色層である。例えば、赤色の波
長帯域の光を透過する赤色（Ｒ）のカラーフィルタ、緑色の波長帯域の光を透過する緑色
（Ｇ）のカラーフィルタ、青色の波長帯域の光を透過する青色（Ｂ）のカラーフィルタな
どを用いることができる。各カラーフィルタは、公知の材料を用いて、印刷法、インクジ
ェット法、フォトリソグラフィ技術を用いたエッチング方法などでそれぞれ所望の位置に
形成する。
なお、ここでは、ＲＧＢの３色を用いた方法について説明したが、これに限定されず、Ｒ
ＧＢに加えてＹ（黄色）の４色を用いた構成、または、５色以上の構成としてもよい。
次に、遮光膜３２０、及びカラーフィルタ３２１の上にオーバーコート膜３２２を形成す
る。オーバーコート膜３２２は、アクリル、ポリイミド等の有機樹脂膜により形成するこ
とができる。オーバーコート膜３２２により、カラーフィルタ３２１に含有された不純物
成分等を発光層３１７側への拡散を防止することができる。また、オーバーコート膜３２
２は、有機樹脂膜と無機絶縁膜との積層構造としてもよい。無機絶縁膜としては、窒化シ
リコン、酸化シリコンなどを用いることができる。なお、オーバーコート膜３２２は、形
成しなくてもよい。
以上の工程により、遮光膜３２０、カラーフィルタ３２１、及びオーバーコート膜３２２
が設けられた第２基板３１９が形成される。そして、第１基板３０１と、第２基板３１９
とをアライメントして張り合わせをおこない表示装置とする。
第１基板３０１と第２基板３１９の張り合わせは、特に限定はなく、接着可能な屈折率が
大きい透光性の接着剤などを用いておこなうことができる。第１基板３０１と第２基板３
１９の間には密閉された空間３２３が形成される。空間３２３は、特に限定はなく、透光
性を有し、外気が侵入しなければよい。
ただし、空間３２３は、屈折率が空気よりも大きい透光性を有した材料で充填した方が好
ましい。屈折率が小さい場合、発光層３１７から射出された斜め方向の光が、空間３２３
によりさらに屈折し、場合によっては隣接の画素から光が射出してしまう。従って、空間
３２３としては、例えば、第１基板３０１と第２基板３１９とが、接着可能な屈折率が大
きい透光性の接着剤を用いることができる。
また、窒素やアルゴンなどの不活性な気体なども用いることができる。また、空間３２３
に乾燥剤等を分散させておいてもよい。ここまでの様子を図７（Ｂ）に示す。
図７（Ｂ）に示す表示装置は、発光層３１７から第２基板３１９の方向へ発光する、いわ
ゆる上面射出構造（トップエミッション構造）の表示装置である。さらに、発光層３１７
より発せられた白色光がカラーフィルタ３２１によって色分離される構造である。
このような白色発光する発光素子と、カラーフィルタと、を組み合わせたトップエミッシ
ョン構造（以下、白色＋ＣＦ＋ＴＥ構造と省略する）の表示装置と、塗り分け方式により
形成した発光素子のトップエミッション構造（以下、塗り分け＋ＴＥ構造）の表示装置に
ついて比較をおこなう。なお、塗りわけ方式とは、各画素にＲＧＢの材料を蒸着法などに
より塗り分ける方式である。
まず、カラー化に対しては、白色＋ＣＦ＋ＴＥ構造の場合、カラーフィルタを用いてカラ
ー化をおこなう。そのため、カラーフィルタが必要になる。一方、塗り分け＋ＴＥ構造の
場合、各画素を蒸着等により塗り分けてカラー化をおこなうため、カラーフィルタは不要
である。しかし、白色＋ＣＦ＋ＴＥ構造では、カラーフィルタが必要であるが、塗り分け
＋ＴＥ構造では、塗り分けをおこなうためにメタルマスク等が必要となる。また、メタル
マスクを用いずにインクジェット等を利用して塗り分けをおこなうことも可能であるが、
まだ技術的な課題が多い。
なお、メタルマスクを使用した場合、蒸着材料がメタルマスクにも蒸着されてしまうため
、材料使用効率が悪く、コストが高いといった課題もある。また、メタルマスクと発光素
子とが接触し、発光素子の破壊、または接触によるキズ、パーティクル等が発生するため
歩留まりが低下してしまう。
次に、画素サイズに対しては、塗りわけ＋ＴＥ構造では、各画素の色を塗り分ける必要が
り、画素間に塗り分けに必要な領域を設ける必要がある。そのため、１画素のサイズを大
きくすることが出来ない。これによって、開口率が大幅に低減してしまう。一方、白色＋
ＣＦ＋ＴＥ構造の場合、画素間に塗り分けに必要な領域を設ける必要がないため、１画素
のサイズを大きくすることができ、これに伴い開口率を向上させることができる。
また、表示装置を大型化する場合、表示装置の製造技術が必要不可欠な要素となる。塗り
分け＋ＴＥ構造の場合、塗り分けのためにメタルマスクが必要となり、大型対応のメタル
マスクの技術、及び生産設備が確立しておらず困難である。また、仮に大型対応のメタル
マスクの技術、及び生産設備が確立したとしても、蒸着材料がメタルマスクにも蒸着され
るといった材料使用効率の課題は解決しない。一方、白色＋ＣＴ＋ＴＥ構造の場合、メタ
ルマスクが不要となるため、従来までの生産設備を用いて製造が可能であり好適である。
また、表示装置の生産性については、表示装置の製造装置が重要な要素となる。例えば、
発光素子を複数段の積層構造とする場合、表示装置を製造する装置をインラインまたは、
マルチチャンバーとして複数の蒸着源を一度に、または連続して基板に形成することが好
ましい。塗りわけ＋ＴＥ構造の場合、各画素の色を塗り分ける必要があるため、所望の位
置に形成するためにメタルマスクを交換して形成する必要がある。メタルマスクを交換す
るために、製造装置をインラインまたは、マルチチャンバーとすることが困難である。一
方、白色＋ＣＦ＋ＴＥ構造の場合、メタルマスクを用いる必要がないため、インライン化
、またはマルチチャンバー化の製造装置の構成とするのが容易である。
（実施の形態３）
本実施の形態では、上記実施の形態で説明した表示装置を用いて作製される電子機器の具
体例について、図８を用いて説明する。
本発明を適用可能な電子機器の一例として、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）、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、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再
生装置、遊技機（パチンコ機、スロットマシン等）、ゲーム筐体が挙げられる。これらの
電子機器の具体例を図８に示す。
図８（Ａ）は、表示部を有するテーブル４００を示している。テーブル４００は、筐体４
０１に表示部４０３が組み込まれている。本発明の一態様を用いて作製される表示装置は
、表示部４０３に用いることが可能であり、表示部４０３により映像を表示することが可
能である。なお、４本の脚部４０２により筐体４０１を支持した構成を示している。また
、電力供給のための電源コード４０５を筐体４０１に有している。
表示部４０３は、タッチ入力機能を有しており、テーブル４００の表示部４０３に表示さ
れた表示ボタン４０４を指などで触れることで、画面操作や、情報を入力することができ
る。また、筐体４０１に設けられたヒンジによって、表示部４０３の画面を床に対して垂
直に立てることもでき、テレビジョン装置としても利用できる。狭い部屋においては、大
きな画面のテレビジョン装置は設置すると自由な空間が狭くなってしまうが、テーブルに
表示部が内蔵されていれば、部屋の空間を有効に利用することができる。
先の実施の形態に示した遮光性を有するスペーサを備えた表示装置を利用すれば、表示に
おける色のにじみ、色ずれなどが生じにくいため、当該表示装置を表示部４０３に用いる
ことで、従来に比べて表示品質の高い表示部４０３とすることができる。また、遮光性を
有するスペーサによって一対の基板が保持されているため、衝撃や歪みなどの外力に極め
て強いため、図８（Ａ）に示すテーブルとして好適に用いることができる。
図８（Ｂ）は、テレビジョン装置４１０を示している。テレビジョン装置４１０は、筐体
４１１に表示部４１２が組み込まれている。本発明の一態様を用いて作製される表示装置
は、表示部４１２に用いることが可能であり、表示部４１２により映像を表示することが
可能である。なお、ここではスタンド４１３により筐体４１１を支持した構成を示してい
る。
テレビジョン装置４１０の操作は、筐体４１１が備える操作スイッチや、別体のリモコン
操作機４１４によりおこなうことができる。リモコン操作機４１４が備える操作キー４１
６により、チャンネルや音量の操作をおこなうことができ、表示部４１２に表示される映
像を操作することができる。また、リモコン操作機４１４に、当該リモコン操作機４１４
から出力する情報を表示する表示部４１５を設ける構成としてもよい。
図８（Ｂ）に示すテレビジョン装置４１０は、受信機やモデムなどを備えている。テレビ
ジョン装置４１０は、受信機により一般のテレビ放送の受信をおこなうことができ、さら
にモデムを介して有線また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）または双方向（送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など）の
情報通信をおこなうことも可能である。
先の実施の形態に示した遮光性を有するスペーサを備えた表示装置を利用すれば、表示に
おける色のにじみ、色ずれなどが生じにくいため、当該表示装置をテレビジョン装置の表
示部４１２に用いることで、従来に比べて表示品質の高いテレビジョン装置とすることが
できる。
図８（Ｃ）はパーソナルコンピュータ４２０であり、筐体４２１、筐体４２２、表示部４
２３、キーボード４２４、外部接続ポート４２５、ポインティングデバイス４２６等を含
む。コンピュータは、本発明の一態様を用いて作製される表示装置をその表示部４２３に
用いることにより作製される。
また、先の実施の形態に示した遮光性を有するスペーサを備えた表示装置を利用すれば、
表示における色のにじみ、色ずれなどが生じにくいため、当該表示装置をコンピュータの
表示部４２３に用いることで、従来に比べて表示品質の高い表示部とすることが可能とな
る。
図８（Ｄ）は、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機４３０は、筐体４３１に組み
込まれた表示部４３２の他、電源ボタン４３３、外部接続ポート４３４、スピーカ４３５
、マイク４３６、操作ボタン４３７などを備えている。携帯電話機４３０は、本発明の一
態様を用いて作製される表示装置を表示部４３２に用いることにより作製される。
図８（Ｄ）に示す携帯電話機４３０は、表示部４３２を指などで触れることで、情報を入
力する、電話を掛ける、またはメールを作成するなどの操作をおこなうことができる。
表示部４３２の画面は、主として３つのモードがある。第１は、画像の表示を主とする表
示モードであり、第２は、文字等の情報の入力を主とする入力モードである。第３は表示
モードと入力モードの２つのモードが混合したものである。
例えば、電話を掛ける、またはメールを作成する場合は、表示部４３２を文字の入力を主
とする入力モードとし、画面に表示させた文字の入力操作をおこなえばよい。この場合、
表示部４３２の画面のほとんどにキーボードまたは番号ボタンを表示させることが好まし
い。
また、携帯電話機４３０内部に、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサを有
する検出装置を設けることで、携帯電話機４３０の向き（縦向きか横向きか）を判断して
、表示部４３２の画面表示を自動的に切り替えるようにすることができる。
また、画面モードの切り替えは、表示部４３２を触れる、または筐体４３１の操作ボタン
４３７の操作によりおこなわれる。また、表示部４３２に表示される画像の種類によって
切り替えるようにすることもできる。例えば、表示部に表示する画像信号が動画のデータ
であれば表示モード、テキストデータであれば入力モードに切り替える。
また、入力モードにおいて、表示部４３２の光センサで検出される信号を検知し、表示部
４３２のタッチ操作による入力が一定期間ない場合には、画面のモードを入力モードから
表示モードに切り替えるように制御してもよい。
また、表示部４３２は、イメージセンサとして機能させることもできる。例えば、表示部
４３２に掌や指を触れ、掌紋、指紋等を撮像することで、本人認証をおこなうことができ
る。また、表示部に近赤外光を発光するバックライトまたは近赤外光を発光するセンシン
グ用光源を用いれば、指静脈、掌静脈などを撮像することもできる。
先の実施の形態に示した遮光性を有するスペーサを備えた表示装置を利用すれば、表示に
おける色のにじみ、色ずれなどが生じにくいため、当該表示装置を携帯電話機の表示部４
３２に用いることで、従来に比べて表示品質の高い携帯電話機とすることが可能となる。
また、遮光性を有するスペーサによって一対の基板が保持されているため、衝撃や歪みな
どの外力に極めて強いため、図８（Ｄ）に示す携帯電話機として好適に用いることができ
る。
以上、本実施の形態に示す構成、方法などは、他の実施の形態に示す構成、方法などと適
宜組み合わせて用いることができる。
１０１ 第１ゲート信号線
１０２ 第２ゲート信号線
１０３ データ線
１０４ 第１配線
１０５ 第２配線
１０６ 第３配線
１０７ 表示素子
１０８ キャパシタ
１０９ 第１トランジスタ
１１０ 第２トランジスタ
１１１ 第３トランジスタ
１１２ 第４トランジスタ
１１３ 第５トランジスタ
１１４ 第６トランジスタ
２０１ 第１ゲート信号線
２０２ 第２ゲート信号線
２０３ 第３ゲート信号線
２０４ 第４ゲート信号線
２０５ 第５ゲート信号線
２０６ データ線
２０７ 第１配線
２０８ 第２配線
２０９ 第３配線
２１０ 発光素子
２１１ キャパシタ
２１２ 第１トランジスタ
２１３ 第２トランジスタ
２１４ 第３トランジスタ
２１５ 第４トランジスタ
２１６ 第５トランジスタ
２１７ 第６トランジスタ
２１８ 第７トランジスタ
３０１ 第１基板
３０２ 下地絶縁層
３０３ 第１層配線
３０４ ゲート絶縁物
３０５ 半導体層
３０６ 第１コンタクトホール
３０７ 第２層配線
３０８ 第１層間絶縁物
３０９ 第２層間絶縁物
３１０ 第２コンタクトホール
３１１ 第３層配線
３１２ 第３層間絶縁物
３１３ 第４層間絶縁物
３１４ 第３コンタクトホール
３１５ 反射電極層
３１６ 隔壁
３１７ 発光層
３１８ 透過電極層
３１９ 第２基板
３２０ 遮光膜
３２１ カラーフィルタ
３２２ オーバーコート膜
３２３ 空間
４００ テーブル
４０１ 筐体
４０２ 脚部
４０３ 表示部
４０４ 表示ボタン
４０５ 電源コード
４１０ テレビジョン装置
４１１ 筐体
４１２ 表示部
４１３ スタンド
４１４ リモコン操作機
４１５ 表示部
４１６ 操作キー
４２０ パーソナルコンピュータ
４２１ 筐体
４２２ 筐体
４２３ 表示部
４２４ キーボード
４２５ 外部接続ポート
４２６ ポインティングデバイス
４３０ 携帯電話機
４３１ 筐体
４３２ 表示部
４３３ 電源ボタン
４３４ 外部接続ポート
４３５ スピーカ
４３６ マイク
４３７ 操作ボタン
Ｎ１ 第１ノード
Ｎ２ 第２ノード
Ｎ３ 第３ノード

Claims (7)

  1. 発光素子と、前記発光素子に電流を供給するトランジスタと、を画素に有する発光装置であって、
    前記画素は、第１の電位が供給される第１の配線と電気的に接続され、
    前記画素は、前記第１の配線と同層に配置された第１のゲート信号線及び第２のゲート信号線と電気的に接続され、
    前記画素は、前記第１の配線、前記第１のゲート信号線、及び前記第２のゲート信号線とは異なる層に配置された、映像信号が供給される第２の配線と電気的に接続され、
    前記第１の配線、前記第１のゲート信号線、及び前記第２のゲート信号線は、前記トランジスタのゲート電極と異なる層に配置され、
    前記第２の配線は、前記トランジスタのゲート電極、前記第１の配線、前記第１のゲート信号線、及び前記第２のゲート信号線と異なる層に配置され、かつ前記第１の配線、前記第１のゲート信号線、及び前記第２のゲート信号線と交差し、
    平面視において、前記トランジスタのゲート電極は、前記第１のゲート信号線と前記第２のゲート信号線の間に配置され、かつ、前記第１のゲート信号線及び前記第２のゲート信号線と重なりを有さない発光装置。
  2. 請求項１において、
    前記第１の配線、前記第１のゲート信号線、及び前記第２のゲート信号線は、同じ方向に沿って延伸した領域を有する発光装置。
  3. 請求項１または請求項２において、
    前記トランジスタから前記発光素子への電流は、前記第１の配線、前記第１のゲート信号線、及び前記第２のゲート信号線と同層に配置された第１の導電層を介して供給される発光装置。
  4. 請求項１または請求項２において、
    前記トランジスタから前記発光素子への電流は、前記第１の配線、前記第１のゲート信号線、及び前記第２のゲート信号線と同層に配置された第１の導電層と、前記第２の配線と同層に配置された第２の導電層と、を介して供給される発光装置。
  5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
    前記第１のゲート信号線は、第２のトランジスタのゲート電極と電気的に接続されるとともに、前記第２のトランジスタのチャネル領域と重なりを有する発光装置。
  6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一において、
    前記第２のゲート信号線は、第３のトランジスタのゲート電極と電気的に接続されるとともに、前記第３のトランジスタのチャネル領域と重なりを有する発光装置。
  7. 請求項１乃至請求項６のいずれか一において、
    前記画素は、前記第１の電位よりも低い第２の電位が供給される第３の配線と電気的に接続され、
    前記第３の配線は、前記第１の配線、前記第１のゲート信号線、及び前記第２のゲート信号線と異なる層に配置される発光装置。
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