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JP6179116B2 - 発光装置及び電子機器 - Google Patents

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Description

本発明は、発光装置及び電子機器に関する。
近年、有機発光ダイオード(Organic Light Emitting Diode、以下「OLED」という)素子などの発光素子を用いた発光装置が各種提案されている。この発光装置では、上記発光素子や、当該発光素子に電流を供給するトランジスター等を含む画素回路が、表示すべき画像の画素に対応して設けられる構成が一般的である。このような構成において、画素の階調レベルに応じた電位のデータ信号が当該トランジスターのゲートに印加されると、当該トランジスターは、ゲート・ソース間の電圧に応じた電流を発光素子に供給する。これにより、当該発光素子は、階調レベルに応じた輝度で発光する。
このような発光装置は、表示サイズの小型化や表示の高精細化が要求されることが多い。表示サイズの小型化と表示の高精細化とを両立するために、画素回路を小型化する必要があるので、画素回路を例えば半導体基板に設ける技術が提案されている(例えば特許文献1参照)。
特開2012−083765号公報
ところで、発光素子が階調レベルに応じた輝度で発光するためには、当該発光素子を含む画素回路が設けられる半導体基板の全体にわたり、その電位を、所定の電位に均一に保つことが必要となる。しかし、半導体基板は、例えば金属等に比べて電気抵抗が高いため、半導体基板の全体にわたって、その電位を前記所定の電位に保つことは、困難である場合が多い。
半導体基板の電位が、本来設定されるべき電位とは異なる電位となる場合、発光素子は階調レベルに応じた正確な輝度で発光することができず、その結果、表示ムラが発生する等、発光装置の表示品位の低下が生じることがある。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、画素回路を半導体基板に形成するときに、当該半導体基板が本来設定されるべき電位とは異なる電位に設定されることに起因する表示ムラ等の表示上の不具合の発生を防止することである。
上記目的を達成するために本発明に係る発光装置は、半導体基板と、前記半導体基板に形成された複数の画素回路と、導電性材料により形成され、所定の電位が供給される第1配線と、導電性材料により形成され、前記半導体基板及び前記第1配線を接続する複数の第1コンタクト部と、を備え、前記複数の第1コンタクト部及び前記第1配線は、前記複数の画素回路が配置される表示領域に設けられる、ことを特徴とする。
この発明によれば、複数の画素回路が配置される表示領域において、電気抵抗の低い導電性材料により形成される第1配線が設けられ、当該第1配線と半導体基板とが、電気抵抗の低い導電性材料により形成される複数の第1コンタクト部により接続される。そのため、表示領域の全域にわたって、半導体基板の電位を所定の電位または所定の電位と看做すことができる電位に設定することが可能となり、第1配線が設けられない場合や第1コンタクト部が複数設けられない場合と比較して、半導体基板の電位を均一化することが可能となる。これにより、半導体電位が、本来設定されるべき電位とは異なる電位となることに起因する表示ムラ等の表示上の不具合が発生することを防止し、高い表示品位を実現することが可能となる。
また、上述した発光装置において、前記複数の画素回路には、2以上の第1画素回路が含まれ、前記第1画素回路は、発光素子と、前記発光素子に電流を供給する第1トランジスターと、を備え、前記第1トランジスターのソース電極は、前記第1コンタクト部に接続されている、ことを特徴とすることが好ましい。
第1トランジスターは、第1トランジスターのソース・ゲート間の電圧に応じた大きさの電流を発光素子に供給する。そして、発光素子は、供給される電流の大きさに応じた輝度で発光する。そのため、第1トランジスターのソースの電位が、本来設定されるべき電位とは異なる電位となる場合、当該第1トランジスターから電流の供給を受ける発光素子は、本来の輝度とは異なる輝度で発光することになり、表示品位が低下する。
この態様によれば、第1トランジスターのソース電極が第1コンタクト部に接続される。このため、第1トランジスターのソースの電位を、前記所定の電位に正確に設定することが可能となり、発光素子を、階調レベルに応じた正確な輝度で発光させることが可能となる。
なお、この態様において、複数の画素回路の全てが第1画素回路であってもよいし、複数の画素回路のうち一部が第1画素回路であってもよい。要するに、発光装置は第1画素回路を2以上含むものであればよい。
また、上述した発光装置は、2以上の表示色を表示可能であり、前記複数の画素回路は、前記2以上の表示色と1対1に対応する2以上の画素回路からなる表示ブロックを複数備え、前記表示ブロックには、1つの前記第1画素回路が含まれる、ことを特徴とすることが好ましい。
この態様によれば、1つの表示ブロック毎に1つの第1コンタクト部が設けられるため、半導体基板の電位を、表示領域の全域にわたって、所定の電位またはこれに近い電位に設定することが可能となる。これにより、第1コンタクト部が複数設けられない場合と比較して、半導体基板の電位を均一化することが可能となり、半導体電位が本来設定されるべき電位とは異なる電位となることに起因する表示ムラ等の表示上の不具合が発生することを防止することが可能となる。
また、上述した発光装置において、前記第1コンタクト部は、前記第1トランジスターのソース電極の一部を含む、ことを特徴とすることが好ましい。
この態様によれば、第1トランジスターのソース電極が第1コンタクト部に接続されるため、第1トランジスターのソースの電位を、前記所定の電位に正確に設定することが可能となり、発光素子を、階調レベルに応じた正確な輝度で発光させることが可能となる。
また、上述した発光装置において、前記表示領域は、面積が互いに等しい複数の単位表示領域を含み、前記複数の第1コンタクト部は、前記複数の単位表示領域と、1対1に対応するよう設けられる、ことを特徴とすることが好ましい。
この態様によれば、表示領域において、互いに面積の等しい複数の単位表示領域の各々に対して第1コンタクト部が設けられるため、互いに面積の異なる領域毎に第1コンタクト部が設けられる場合と比較して、半導体基板の電位を均一に設定することが可能となり、表示ムラの発生を防止することが可能となる。
なお、この態様において、複数の第1コンタクト部は、所定の方向に対して周期的に配置されるものであってもよい。例えば、複数の発光素子が表示領域において行列状に形成されている場合、複数の第1コンタクト部は、行方向または列方向に対して周期的に(つまり、行方向または列方向に対して所定の間隔毎に)配置されるものであってもよい。
また、上述した発光装置は、2以上の表示色を表示可能であり、前記複数の画素回路は、前記2以上の表示色と1対1に対応する2以上の画素回路からなる表示ブロックを複数備え、前記単位表示領域には、1つの前記表示ブロックが配置される、ことを特徴とすることが好ましい。
この態様によれば、1つの表示ブロック毎に1つの第1コンタクト部が設けられるため、半導体基板の電位を、表示領域の全域にわたって、所定の電位または所定の電位と看做すことができる電位に設定することが可能となる。
また、上述した発光装置において、前記半導体基板は、前記表示領域に第1不純物拡散領域を備え、前記複数の第1コンタクト部は、前記第1不純物拡散領域に接続する、ことを特徴とすることが好ましい。
また、上述した発光装置において、前記複数の画素回路は、前記表示領域に行列状に形成されており、前記複数の第1コンタクト部は、2行の前記画素回路に対して1行の割合、または、2列の前記画素回路に対して1列の割合で、前記表示領域に行列状に形成されている、ことを特徴とすることが好ましい。
この態様によれば、第1コンタクト部を、2行の画素回路に対して1行の割合、または、2列の画素回路に対して1列の割合で配置するため、各行または各列に第1コンタクト部を配置する場合と比較して、第1コンタクト部の個数を半分程度にすることができる。これにより、発光装置の製造コストを低く抑えることが可能となるとともに、画素回路の小型化や狭ピッチ化を可能とすることができる。
また、この態様によれば、2つの画素回路毎に1つの第1コンタクト部が設けられるため、半導体基板の電位を、表示領域の全域にわたって、所定の電位または所定の電位と看做すことができる電位に設定することが可能となる。
なお、上述した発光装置において、前記複数の画素回路は、前記表示領域に行列状に形成されており、前記第1不純物拡散領域は、2列の画素回路に対して1列の割合で、列方向に連続して形成されている、ことを特徴とするものであってもよい。
また、上述した発光装置において、前記複数の画素回路は、前記表示領域に行列状に形成されており、前記第1不純物拡散領域は、2行の画素回路に対して1行の割合で、行方向に連続して形成されている、ことを特徴とするものであってもよい。
また、上述した発光装置において、前記複数の画素回路は、前記表示領域に行列状に形成されており、前記複数の画素回路には、発光素子及び第2トランジスターを具備する第2画素回路と、発光素子及び第3トランジスターを具備し前記第2画素回路に行方向または列方向において隣り合う第3画素回路と、からなる2つの画素回路の組が複数含まれ、前記第2画素回路が具備する第2トランジスターのソース電極と、当該第2画素回路と同じ組の第3画素回路が具備する第3トランジスターのソース電極とは、1つの前記第1コンタクト部に接続されている、ことを特徴とすることが好ましい。
この態様によれば、第2トランジスターのソース電極及び第3トランジスターのソース電極が、第1コンタクト部に共通に接続されため、第2トランジスターのソースの電位及び第3トランジスターのソースの電位を、前記所定の電位に正確に設定することが可能となる。このため、第2画素回路が備える発光素子及び第3画素回路が備える発光素子を、階調レベルに応じた正確な輝度で発光させることが可能となる。
また、この態様によれば、2つの画素回路毎に1つの第1コンタクト部が設けられるため、半導体基板の電位を、表示領域の全域にわたって、所定の電位または所定の電位と看做すことができる電位に設定することが可能となる。
また、上述した発光装置は、導電性材料により形成され、前記所定の電位が供給される第2配線と、導電性材料により形成され、前記半導体基板及び前記第2配線を接続する複数の第2コンタクト部と、を備え、前記複数の第2コンタクト部及び前記第2配線は、前記表示領域を囲む周辺領域の一部または全部である配置領域に設けられる、ことを特徴とすることが好ましい。
この態様によれば、表示領域を囲む周辺領域の一部または全部である配置領域において、電気抵抗の低い導電性材料により形成される第2配線が設けられ、当該第2配線と半導体基板とが、電気抵抗の低い導電性材料により形成される複数の第2コンタクト部により接続される。
そのため、少なくとも配置領域と、表示領域のうち配置領域の近傍に位置する領域において、半導体基板の電位を、所定の電位またはこれに近い電位に設定することが可能となる。これにより、第2配線または第2コンタクト部が設けられない場合と比較して、半導体基板の電位を均一化することが可能となる。
なお、上述した発光装置において、前記表示領域は、前記半導体基板に垂直な方向から見たときに、4角形の形状を有し、前記配置領域は、前記周辺領域の中で、前記4角形の4辺のうちの1辺、2辺、3辺、または、4辺に沿うように設けられる領域である、ことを特徴とするものであってもよい。
また、上述した発光装置において、前記第2配線は、複数の導電性配線層を備える、ことを特徴とすることが好ましい。
この態様によれば、第2配線が複数の導電性配線層を含むため、単一の導電性配線層により構成される場合と比較して、第2配線の有する電気抵抗を低く抑えることができる。
また、上述した発光装置において、前記半導体基板は、前記配置領域に第2不純物拡散領域を備え、前記複数の第2コンタクト部は、前記第2不純物拡散領域に接続する、ことを特徴とすることが好ましい。
なお、本発明は、発光装置のほか、当該発光装置を有する電子機器として概念することも可能である。電子機器としては、典型的にはヘッドマウント・ディスプレイ(HMD)や電子ビューファイダーのなどの表示装置が挙げられる。
第1実施形態に係る発光装置の構成を示す斜視図である。 同発光装置の構成を示すブロック図である。 同発光装置における走査線駆動回路の動作を示すタイミングチャートである。 同発光装置における画素回路を示す図である。 同発光装置における表示領域及び周辺領域を説明するための説明図である。 同発光装置における画素回路の構成を示す平面図である。 同発光装置における画素回路の構成を示す部分断面図である。 同発光装置における周辺領域の構成を示す平面図である。 同発光装置における周辺領域の構成を示す部分断面図である。 第2実施形態に係る発光装置における表示領域及び周辺領域の説明図である。 同発光装置における画素回路の構成を示す平面図である。 同発光装置における画素回路の構成を示す部分断面図である。 第2実施形態に係る発光装置における表示領域及び周辺領域の説明図である。 第3実施形態に係る発光装置における表示領域及び周辺領域の説明図である。 同発光装置における画素回路の構成を示す平面図である。 第4実施形態に係る発光装置における表示領域及び周辺領域の説明図である。 第5実施形態に係る発光装置における画素回路の構成を示す平面図である。 変形例1に係る発光装置における表示領域及び周辺領域の説明図である。 変形例2に係る発光装置における表示領域及び周辺領域の説明図である。 変形例4に係る発光装置における画素回路を示す図である。 変形例5に係る発光装置における画素回路を示す図である。 同発光装置における画素回路の構成を示す平面図である。 電子機器(HMD)の斜視図である。 HMDの光学構成を示す図である。 電子機器(パーソナルコンピュータ)の斜視図である。 電子機器(携帯電話機)の斜視図である。
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
<A.第1実施形態>
図1は、本発明の実施形態に係る発光装置1の構成を示す斜視図である。
図1に示すように、発光装置1は、表示パネル2と、表示パネル2の動作を制御する制御回路5とを備える。
表示パネル2は、複数の画素回路と、当該画素回路を駆動する駆動回路とを備える。本実施形態において、表示パネル2が備える複数の画素回路及び駆動回路は、シリコン基板に形成され、画素回路には、発光素子の一例であるOLEDが用いられる。また、表示パネル2は、例えば、表示部で開口する枠状のケース6に収納されるとともに、FPC(Flexible Printed Circuits)基板7の一端が接続される。
FPC基板7には、半導体チップの制御回路5が、COF(Chip On Film)技術によって実装されるとともに、複数の端子8が設けられて、図示省略された上位回路に接続される。
図2は、実施形態に係る発光装置1の構成を示すブロック図である。上述のとおり、発光装置1は、表示パネル2と、制御回路5とを備える。
制御回路5には、図示省略された上位回路よりデジタルの画像データVIDEOが同期信号に同期して供給される。ここで、画像データVIDEOとは、表示パネル2で表示すべき画像の画素の階調レベルを例えば8ビットで規定するデータである。また、同期信号とは、垂直同期信号、水平同期信号、及び、ドットクロック信号を含む信号である。
制御回路5は、同期信号に基づいて各種制御信号を生成し、これを表示パネル2に対して供給するとともに、画像データVIDEOに基づいてアナログの画像信号Vidを生成し、これを表示パネル2に対して供給する。具体的には、制御回路5には、画像信号Vidの示す電位、及び、表示パネル2が備える発光素子(後述するOLED130)の輝度を対応付けて記憶したルックアップテーブルが設けられる。そして、制御回路5は、当該ルックアップテーブルを参照することで、画像データVIDEOに規定される発光素子の輝度に対応した電位を示す画像信号Vidを生成し、これを表示パネル2に対して供給する。
図2に示すように、表示パネル2は、表示領域10において、表示すべき画像の画素に対応した画素回路110がマトリクス状に配列されている。詳細には、表示領域10において、M行の走査線12が図において横方向(X方向)に延在して設けられ、また、N列のデータ線14が図において縦方向(Y方向)に延在し、かつ、各走査線12と互いに電気的な絶縁を保って設けられている。そして、M行の走査線12とN列のデータ線14との交差部に対応して画素回路110が設けられている。このため、本実施形態において画素回路110は、縦M行×横N列でマトリクス状に配列されている。
ここで、M、Nは、いずれも自然数である。走査線12及び画素回路110のマトリクスのうち、行(ロウ)を区別するために、図において上から順に第1行、第2行、第3行、…、第M行と呼ぶ場合がある。同様にデータ線14及び画素回路110のマトリクスの列(カラム)を区別するために、図において左から順に第1列、第2列、第3列、…、第N列と呼ぶ場合がある。
なお、図2では図示省略するが、表示領域10において、M行の給電線16が、横方向(X方向)に延在し、かつ、各データ線14と互いに電気的な絶縁を保って設けられている。給電線16の行を区別するために、図において左から順に第1行、第2行、第3行、…、第M行の給電線16と呼ぶ場合がある。M行の給電線16の各々は、M行の走査線12の各々に対応して設けられる。
また、図2では図示省略するが、表示領域10を取り囲む周辺領域40には、給電線41が設けられている。これら周辺領域40及び給電線41については後述する。
図2に示すように、表示パネル2は、画素回路110を駆動する駆動回路30を備える。駆動回路30は、走査線駆動回路31と、データ線駆動回路32とを備える。
走査線駆動回路31は、第1行〜第M行の走査線12を行単位で順次に走査(選択)する手段である。具体的には、図3に示すように、走査線駆動回路31は、1フレームの期間Fにおいて、第1行〜第M行の走査線12のそれぞれに対して出力する走査信号G[1]〜[M]を、水平走査期間H毎に順番に所定の選択電位に設定することで、走査線12を行単位で順次に選択する。なお、1フレームの期間Fとは、発光装置1が1カット(コマ)分の画像を表示するのに要する期間である。
データ線駆動回路32は、制御回路5より供給される画像信号Vid及び制御信号に基づいて、各画素回路110に対応する画素が表示すべき階調を規定するデータ電圧VD[1]〜VD[N]を生成するとともに、水平走査期間H毎に、N列のデータ線14に対して出力する。
なお、本実施形態では、制御回路5が出力する画像信号Vidはアナログの信号であるが、制御回路5はデジタルの画像信号を出力するものであってもよい。この場合、データ線駆動回路32において、デジタルの画像信号をD/A変換することで、データ電圧VD[1]〜VD[N]を生成すればよい。
図4に、画素回路110の等価回路図の一例を示す。なお、各画素回路110については電気的にみれば互いに同一構成なので、ここでは、第m行第n列の画素回路110を例にとって説明する。ここで、mは、1以上M以下の整数であり、nは、1以上N以下の整数である。
図4に示されるように、画素回路110は、PチャネルMOS型のトランジスター121及び122と、OLED130と、保持容量132とを含む。この画素回路110には、第m行の走査線12を介して、走査線駆動回路31から走査信号G[m]が供給される。
トランジスター122は、ゲートが第m行の走査線12に電気的に接続され、ソースまたはドレインの一方が第n列のデータ線14に電気的に接続されている。また、トランジスター122は、ソースまたはドレインの他方が、トランジスター121のゲートと、保持容量132が有する2つの電極のうち一方の電極と、にそれぞれ電気的に接続されている。すなわち、トランジスター122は、トランジスター121のゲートとデータ線14との間に電気的に接続され、トランジスター121のゲートとデータ線14との間の電気的な接続を制御する。
トランジスター121は、ソースが第m行の給電線16に電気的に接続されている。給電線16には、画素回路110において電源の高位側となる電位Vel(「所定の電位」の一例)が給電されている。
また、トランジスター121は、ドレインがOLED130のアノード130aに電気的に接続されている。このトランジスター121は、トランジスター121のゲート及びソース間の電圧に応じた電流を供給する駆動トランジスターとして機能する。
なお、以下において、トランジスター121のゲートに電気的に接続される配線(具体的には、トランジスター121のゲートと、トランジスター122のソースまたはドレインの他方と、保持容量132の一方の電極と、を電気的に接続する配線)を、トランジスター121のゲート電極と称する場合がある。
また、トランジスター121のソースに電気的に接続される配線(具体的には、トランジスター121のソースと給電線16とを電気的に接続する配線)を、トランジスター121のソース電極と称する場合がある。
また、トランジスター121のドレインに電気的に接続される配線(具体的には、トランジスター121のドレインとOLED130のアノード130aとを電気的に接続する配線)を、トランジスター121のドレイン電極と称する場合がある。
本実施形態において表示パネル2はシリコン基板に形成される。ここで、トランジスター121及びトランジスター122のチャネルはシリコン基板に設けられている。また、当該シリコン基板には、電位Velが給電されている。すなわち、トランジスター121及びトランジスター122の基板電位は電位Velである。
なお、上記におけるトランジスター121及びトランジスター122のソース及びドレインは、トランジスター121及びトランジスター122のチャネル型、または、これらのトランジスターのソース及びドレインに印加される電位の関係に応じて入れ替わってもよい。また、トランジスターは薄膜トランジスターであっても電界効果トランジスターであってもよい。
保持容量132は、保持容量132が有する2つの電極のうち一方の電極がトランジスター121のゲートに電気的に接続され、他方の電極が給電線16に電気的に接続される。このため、保持容量132は、トランジスター121のゲート・ソース間の電圧を保持する保持容量として機能する。
なお、保持容量132としては、トランジスター121のゲート電極に寄生する容量を用いても良いし、シリコン基板において互いに異なる導電層で絶縁層を挟持することによって形成される容量を用いても良い。
OLED130のアノード130aは、複数の画素回路110のそれぞれに個別に設けられる画素電極である。一方、OLED130のカソードは、画素回路110のすべてにわたって共通に設けられる共通電極であり、画素回路110において電源の低位側となる電位Vctに保たれている。本実施形態では、給電線118が共通電極に相当する。
OLED130は、上記シリコン基板において、アノード130aと光透過性を有するカソードとで白色有機EL層を挟持した素子である。そして、OLED130の出射側(カソード側)にはR(赤)、G(緑)、B(青)のいずれかに対応したカラーフィルターが重ねられる。
このようなOLED130において、アノード130aからカソードに電流が流れると、アノード130aから注入された正孔とカソードから注入された電子とが有機EL層で再結合して励起子が生成され、白色光が発生する。このときに発生した白色光は、シリコン基板(アノード130a)とは反対側のカソードを透過し、カラーフィルターによる着色を経て、観察者側に視認される構成となっている。
次に、表示領域10に設けられている画素回路110の構造、及び、周辺領域40に設けられている給電線41の構造、並びに、画素回路110と給電線41とが配置される位置について、図5乃至図9を参照しつつ説明する。
図5は、表示領域10及び周辺領域40の平面図であり、表示領域10に設けられている画素回路110及び給電線16と、周辺領域40に設けられている給電線41との、配置位置の関係を模式的に示した図である。上述したように、表示領域10は、M行N列に配列された複数の画素回路110が設けられる領域であり、周辺領域40は、表示領域10の周囲を取り囲む領域である。
図5に示すように、表示領域10には、縦M行×横N列の画素回路110がマトリクス状に配列されるとともに、M行の給電線16が設けられている。
また、表示領域10には、M行の給電線16と1対1に対応するように、M行のN型不純物拡散領域D1が図において横方向(X方向)に延在するように設けられている。
また、表示領域10には、M行N列の画素回路110と1対1に対応するように、縦M個×横N個のコンタクト部C1が設けられている。各コンタクト部C1は、アルミニウム等の金属またはその他の導電性材料で形成されており、給電線16とN型不純物拡散領域D1とを接続する。より具体的には、第m行に配置されているN個のコンタクト部C1の各々は、第m行に配置されている給電線16と、第m行に配置されているN型不純物拡散領域D1とを接続する。
すなわち、N型不純物拡散領域D1は、表示領域10に設けられる「第1不純物拡散領域」に相当し、給電線16は所定の電位が供給される「第1配線」に相当し、コンタクト部C1は、第1配線及び第1不純物拡散領域を接続する「第1コンタクト部」に相当する。
また、図5に示すように、周辺領域40には、表示領域10を取り囲むように、給電線41及びN型不純物拡散領域D2が設けられている。N型不純物拡散領域D2は、M行のN型不純物拡散領域D1のそれぞれと接続するように設けられている。また、給電線41は、M行の給電線16のそれぞれと接続するように設けられている。この給電線41には、電位Velが給電されている。
また、周辺領域40には、複数のコンタクト部C2が設けられている。各コンタクト部C2は、アルミニウム等の金属またはその他の導電性材料で形成されており、給電線41とN型不純物拡散領域D2とを接続する。
すなわち、N型不純物拡散領域D2は、周辺領域40に設けられる「第2不純物拡散領域」に相当し、給電線41は所定の電位が供給される「第2配線」に相当し、コンタクト部C2は、第2配線及び第2不純物拡散領域を接続する「第2コンタクト部」に相当する。
画素回路110の構造について、図6及び図7を参照しつつ説明する。
図6は、例えば、図5の部分Area1に示すような、Y方向に互いに隣り合う2個の画素回路110の構成を示す平面図である。なお、図6では、トップエミッション構造の画素回路110を表面側から平面視した場合の配線構造を示しているが、簡略化のために、後述する第3導電配線層よりも表面側に形成される構造体を省略している。
また、図7は、図6におけるE−e線で破断した部分断面図である。図7では、簡略化のために、OLED130のアノード130aよりも表面側に形成される構造体を省略している。
ここで、「表面側」とは、図7において、半導体基板150から見てアノード130aが設けられる方向を示し、「裏面側」とは、アノード130aから見て半導体基板150が設けられる方向を示す。
また、図6に示す平面図及び図7に示す断面図ついては、各層、各部材、各領域などを認識可能な大きさとするために、縮尺を異ならせている場合がある(以下、本明細書において説明する平面図及び断面図についても同様)。
図7に示すように、画素回路110を構成する各要素は、半導体基板150上に形成されている。本実施形態では、半導体基板150としてP型半導体基板を用いる。
半導体基板150は、P型半導体層151と、P型半導体層151にN型の不純物を注入することで形成されたNウェル152とを備える。具体的には、P型半導体層151に対して表面側からイオンを打ち込むことで、半導体基板150の表面側のほぼ全面を覆うようにNウェル152が形成されている。
また、半導体基板150は、表示領域10において、Nウェル152にN型の不純物を注入して形成されたN型不純物拡散領域と、Nウェル152にP型の不純物を注入して形成されたP型不純物拡散領域を備える。具体的には、Nウェル152の表面側には、表示領域10において、各行にN型不純物拡散領域D1が設けられ、各画素回路110に4つのP型不純物拡散領域P1〜P4が設けられている。
また、半導体基板150(Nウェル152)の表面には、非導電性材料で形成されたゲート絶縁層L0が設けられ、ゲート絶縁層L0の表面には、アルミニウム等の金属またはその他の導電性材料で形成されたゲートノードG1及びG2が設けられている。
図6及び図7に示すように、トランジスター121は、ゲートノードG1、P型不純物拡散領域P1、及び、P型不純物拡散領域P2を有する。P型不純物拡散領域P1は、トランジスター121のソースに相当し、P型不純物拡散領域P2は、トランジスター121のドレインに相当し、ゲートノードG1は、トランジスター121のゲートに相当する。
また、トランジスター122は、ゲートノードG2、P型不純物拡散領域P3、及びP型不純物拡散領域P4を有する。P型不純物拡散領域P3は、トランジスター122のソースまたはドレインの一方に相当し、P型不純物拡散領域P4は、トランジスター122のソースまたはドレインの他方に相当し、ゲートノードG2は、トランジスター122のゲートに相当する。
図7に示すように、半導体基板150及びゲートノードG1並びにG2を覆うように、第1層間絶縁層L1が設けられている。
第1層間絶縁層L1の表面側には、アルミニウム等の金属またはその他の導電性材料からなる導電配線層がパターニングされている。具体的には、第1層間絶縁層L1の表面側には、導電配線層として、画素回路110毎に中継ノードN11〜N16が設けられている。以下、第1層間絶縁層L1の表面側に設けられる導電配線層を、「第1導電配線層」と称する場合がある。
また、図7に示すように、各画素回路110には、第1層間絶縁層L1を貫通する層間接続部H11〜H17が設けられている。
層間接続部とは、層間絶縁層を開孔するコンタクトホールに設けられ、当該層間絶縁層の表面側の導電配線層と裏面側の導電配線層とを電気的に接続する接続配線(コンタクトプラグ)である。この層間接続部は、アルミニウム等の金属またはその他の導電性材料から形成される。層間接続部は、図6において、異種の配線層同士が重なる部分で「□」印に「×」印を付した部分として示している。
なお、本実施形態において、層間絶縁層の表面側の導電配線層と、当該層間絶縁層の裏面側の導電配線層とは、コンタクトプラグよりなる層間接続部を介して電気的に接続されているが、表面側の導電配線層の一部をコンタクトホールに埋設し、表面側の導電配線層と裏面側の導電配線層とを直接に接続することで、両者を電気的に接続してもよい。
図7(及び図6)に示すように、中継ノードN11は、層間接続部H11を介してP型不純物拡散領域P1に電気的に接続されるとともに、層間接続部H14を介してN型不純物拡散領域D1に電気的に接続されている。中継ノードN13は、層間接続部H15を介してP型不純物拡散領域P2に電気的に接続されている。
また、中継ノードN14は、層間接続部H12を介してゲートノードG1に電気的に接続されるとともに、層間接続部H13を介してP型不純物拡散領域P4に電気的に接続されている。すなわち、中継ノードN14、層間接続部H12、及び、層間接続部H13は、トランジスター121のゲート電極に相当する。
中継ノードN15は、層間接続部H16を介してゲートノードG2に電気的に接続されている。中継ノードN16は、層間接続部H17を介してP型不純物拡散領域P3に電気的に接続されている。
また、図6に示すように、中継ノードN12とゲートノードG1とが第1層間絶縁層L1を挟持することにより、保持容量132が形成されている。すなわち、ゲートノードG1は、保持容量132の一方の電極に相当し、中継ノードN12は、保持容量132の他方の電極に相当する。
図7に示すように、第1導電配線層及び第1層間絶縁層L1を覆うように、第2層間絶縁層L2が設けられている。
第2層間絶縁層L2の表面側の表面側には、アルミニウム等の金属またはその他の導電性材料からなる導電配線層がパターニングされている。具体的には、第2層間絶縁層L2の表面側には、導電配線層として、行毎に走査線12及び給電線16が設けられるとともに、画素回路110毎に中継ノードN21〜N23が設けられている。以下、第2層間絶縁層L2の表面側に設けられる導電配線層を、「第2導電配線層」と称する場合がある。
図6及び図7に示すように、各画素回路110には、第2層間絶縁層L2を貫通する層間接続部H21〜H25が設けられている。
中継ノードN21は、給電線16と接続されるとともに、層間接続部H21を介して中継ノードN11に電気的に接続されている。これにより、給電線16は、中継ノードN21、層間接続部H21、中継ノードN11、及び、層間接続部H11を介して、P型不純物拡散領域P1と電気的に接続されるとともに、中継ノードN21、層間接続部H21、中継ノードN11、及び、層間接続部H14を介して、N型不純物拡散領域D1と電気的に接続されている。その結果、N型不純物拡散領域D1及びP型不純物拡散領域P1には、給電線16より電位Velが給電されることになる。
中継ノードN21、層間接続部H21、中継ノードN11、及び、層間接続部H11は、トランジスター121のソース電極に相当する。また、中継ノードN21、層間接続部H21、中継ノードN11、及び、層間接続部H14は、コンタクト部C1に相当する。
すなわち、本実施形態において、コンタクト部C1は、トランジスター121のソース電極と接続する。より具体的には、コンタクト部C1は、トランジスター121のソース電極の一部を含む。
なお、本実施形態では、表面側から見たときに、給電線16及びN型不純物拡散領域D1とは互いに重ならない位置に配置されているが、給電線16及びN型不純物拡散領域D1は互いに重なる位置に配置されるものであってもよい。この場合、画素回路110は、中継ノードN21を備えず、給電線16が、層間接続部H21を介して中継ノードN11と電気的に接続されるものであってもよい。
図6及び図7に示すように、中継ノードN22は、層間接続部H23を介して中継ノードN13に電気的に接続されている。中継ノードN23は、層間接続部H25を介して中継ノードN16に電気的に接続されている。
また、走査線12は、層間接続部H24を介して中継ノードN15に電気的に接続されている。このため、走査線12は、ゲートノードG2と電気的に接続される。また、給電線16は、層間接続部H22を介して中継ノードN12に電気的に接続されている。このため、中継ノードN12には、電位Velが給電される。
図7に示すように、第2導電配線層及び第2層間絶縁層L2を覆うように、第3層間絶縁層L3が設けられている。
第3層間絶縁層L3の表面側の表面側には、アルミニウム等の金属またはその他の導電性材料からなる導電配線層がパターニングされている。具体的には、第3層間絶縁層L3の表面側には、導電配線層として、列毎にデータ線14が設けられるとともに、画素回路110毎に中継ノードN31が設けられている。以下、第3層間絶縁層L3の表面側に設けられる導電配線層を、「第3導電配線層」と称する場合がある。
図7(及び図6)に示すように、各画素回路110には、第3層間絶縁層L3を貫通する層間接続部H31及びH32が設けられている。
中継ノードN31は、層間接続部H31を介して中継ノードN22に電気的に接続される。また、データ線14は、層間接続部H32を介して中継ノードN23に電気的に接続される。このため、データ線14は、P型不純物拡散領域P3と電気的に接続される。
図7に示すように、第3導電配線層及び第3層間絶縁層L3を覆うように、第4層間絶縁層L4が設けられている。第4層間絶縁層L4の表面側には、アルミニウムやITO(Indium Tin Oxide)などの導電性材料からなる導電性配線層をパターニングすることによって、OLED130のアノード130aが形成されている。OLED130のアノード130aは、画素回路110毎に個別の画素電極であり、第4層間絶縁層L4を貫通する層間接続部H41を介して中継ノードN31に接続される。このため、OLED130のアノード130aは、P型不純物拡散領域P2に電気的に接続される。すなわち、アノード130aと、P型不純物拡散領域P2とを電気的に接続する、層間接続部H41、中継ノードN31、層間接続部H31、中継ノードN22、層間接続部H23、中継ノードN13、及び、層間接続部H15は、トランジスター121のドレイン電極に相当する。
また、図示は省略するが、OLED130のアノード130aの表面側には、画素回路110毎に区分けされて、有機EL材料からなる発光層が積層される。そして、発光層の上には、複数の画素回路110の全てにわたって共通の透明電極であるカソード(つまり、共通電極である給電線118)が設けられる。すなわち、OLED130は、互いに対向するアノードとカソードとで発光層を挟持し、アノードからカソードに向かって流れる電流に応じた輝度にて発光する。OLED130が発する光のうち、半導体基板150とは反対方向である表面側に向かう光が、観察者に映像として視認される(トップエミッション構造)。
なお、図示は省略するが、このほかにも、カソードの表面側には、発光層を大気から遮断するための封止材などが設けられる。
次に、周辺領域40に設けられる給電線41、コンタクト部C2、及び、N型不純物拡散領域D2について、図8及び図9を参照しつつ説明する。
図8は、例えば、図5の部分Area2に示すような、表示領域10の端部に配置されたY方向に互いに隣り合う2個の画素回路110の一部と、周辺領域40に設けられた給電線41と、の構成を示す平面図である。
なお、図9は、図8におけるF−f線で破断した部分断面図である。図9では、図7と同様に、OLED130のアノード130a以降に形成される構造体を省略している。
図8及び図9に示すように、半導体基板150には、周辺領域40において、Nウェル152にN型の不純物を注入することでN型不純物拡散領域D2が形成されている。上述のとおり、このN型不純物拡散領域D2は、N型不純物拡散領域D1と接続する。
また、半導体基板150の表面側には、周辺領域40においても、第1層間絶縁層L1が設けられており、第1層間絶縁層L1の表面側には、第1導電配線層として給電線411が設けられている。この給電線411は、給電線16と接続する。また、給電線411には、電位Velが給電されている。なお、給電線411は、平面視して、表示領域10を取り囲むように配置されている。
給電線411は、複数の突出部411aを有し、当該突出部411aは、第1層間絶縁層L1を貫通する層間接続部Ha1を介して、N型不純物拡散領域D2と電気的に接続されている。突出部411a及び層間接続部Ha1は、図5または図8に示すように、各行または各列に複数個ずつ周期的に配置されている。
図8及び図9に示すように、周辺領域40において、第2層間絶縁層L2の表面側には、第2導電配線層として給電線412が設けられている。この給電線412も、給電線411と同様に、電位Velが給電されており、平面視して、表示領域10を取り囲むように配置されている。
給電線412は、複数の突出部412aを有し、当該突出部412aは、第2層間絶縁層L2を貫通する層間接続部Ha2を介して、給電線411と電気的に接続されている。突出部412a及び層間接続部Ha2は、各行または各列に複数個ずつ周期的に配置されている。
以上で説明した、給電線411、給電線412、及び、複数の層間接続部Ha2は、給電線41に相当する。すなわち、給電線41は、複数の導電配線層を備える。また、層間接続部Ha1は、コンタクト部C2に相当する。
このように、N型不純物拡散領域D2には、コンタクト部C2を介して給電線41(具体的には、給電線411、及び、給電線412)から電位Velが給電される。
なお、本実施形態では、図8及び図9に示すように、表面側から見たときに、給電線411、給電線412、及び、N型不純物拡散領域D2は互いに重ならない位置に配置されているが、互いに重なる位置に配置されるものであってもよい。この場合、給電線411は突出部411aを有さず、給電線412は突出部412aを有さないものであってもよい。この場合において、給電線412は、層間接続部Ha2を介して給電線411と電気的に接続され、給電線411は、層間接続部Ha1を介してN型不純物拡散領域D2と電気的に接続されていればよい。
以上で説明したように、本実施形態では、表示領域10において、M行の給電線16が設けられるとともに、表示領域10において、複数の画素回路110と1対1に対応して複数のコンタクト部C1が設けられる。また、N型不純物拡散領域D1には、当該複数のコンタクト部C1を介して、給電線16から電位Velが給電される。
N型不純物拡散領域D1は、導電性材料から形成される給電線16に比べて電気抵抗が高い。よって、N型不純物拡散領域D1の電位は、電位Velが給電される給電箇所の近傍では、電位Velまたは電位Velとほぼ同一の電位となるが、給電箇所から離れた場所においては、電位Velとは異なる電位となる。具体的には、N型不純物拡散領域D1の電位と電位Velとの電位差は、電位Velが給電される給電箇所との距離が遠くなるに従い、大きくなる。
そのため、仮に、表示領域10においてコンタクト部C1が設けられず、コンタクト部C2のみを介してNウェル152に電位Velが給電される場合、N型不純物拡散領域D1の電位は、表示領域10の中心部において、電位Velとは大きく異なる電位となる。また、仮に、表示領域10において複数のコンタクト部C1が設けられず、例えば1個のコンタクト部C1のみが設けられる場合、N型不純物拡散領域D1の電位は、当該1個のコンタクト部C1との接続箇所から離れた場所において、電位Velとは大きく乖離した電位となる。すなわち、これらの場合、Nウェル152の電位は、表示領域10内の位置によって異なる不均一なものとなる。
これに対して、本実施形態では、表示領域10において、複数の画素回路110と1対1に対応して複数のコンタクト部C1が設けられるため、表示領域10の全体にわたりNウェル152の電位を電位Velまたは、電位Velに近い電位に設定することが可能となり、基板電位を表示領域10全体として均一化することができる。
ところで、トランジスター121は、ゲート・ソース間の電位差に応じた大きさの電流をOLED130に対して供給する。よって、トランジスター121のソース(つまり、P型不純物拡散領域P1)の近傍において、Nウェル152の電位が電位Velとは異なる電位となる場合、トランジスター121のソースの電位も、本来設定されるべき電位である電位Velとは異なる電位となることがある。この場合、トランジスター121は、OLED130に対して、画像データVIDEOが規定する階調に対応する大きさの電流とは異なる大きさの電流を供給することになるため、OLED130は、画像データVIDEOが規定する階調に応じた輝度とは異なる輝度にて発光する。
また、Nウェル152の電位が、表示領域10内の位置によって異なる不均一である場合、表示領域10における画素回路110の配置位置によっては、当該画素回路110が備えるOLED130は、階調レベルに応じた輝度とは異なる輝度で発光することになるため、これが表示ムラとして視認されることになる。
これに対して、本実施形態では、コンタクト部C1は、トランジスター121のソース電極の一部を含むように設けられている。そのため、コンタクト部C1とN型不純物拡散領域D1との接続箇所は、図6及び図7に示すように、P型不純物拡散領域P1の近傍に位置することになる。よって、トランジスター121のソースの近傍のNウェル152の電位は、電位Velまたは電位Velと同一と看做すことができる電位に設定されるため、P型不純物拡散領域P1の電位も、電位Velまたは電位Velと同一と看做すことができる電位に設定されることになる。このため、各トランジスター121が備えるOLED130は、画像データVIDEOが規定する階調に応じた正確な輝度にて発光することが可能となる。
また、本実施形態では、表示領域10と取り囲むようにN型不純物拡散領域D2が配置され、N型不純物拡散領域D2には、複数のコンタクト部C2を介して給電線41から電位Velが給電されている。そのため、少なくとも表示領域10の端部において、Nウェル152の電位を電位Velまたは電位Velに近い電位に設定することが可能となる。
従って、本実施形態では、表示領域10の周囲に給電線41、コンタクト部C2、及び、N型不純物拡散領域D2を備えない場合と比較して、Nウェル152の電位を電位Velに近い電位に均一化することが可能となる。
さらに、本実施形態では、給電線41が、複数の導電配線層(給電線411、給電線412)を含んで構成されているため、単一の導電配線層から構成されている場合と比較して、給電線41の配線抵抗を低減させることが可能となる。
なお、本実施形態では、給電線41は、第1導電配線層及び第2導電配線層の2つの導電配線層を含んで構成されるが、3以上の導電配線層を含んで構成されるものであってもよい。
以下では、画素回路110が備えるトランジスターのうち、当該トランジスターの備えるソース電極がコンタクト部C1に接続するトランジスターを、「第1トランジスター」と称する場合がある。また、画素回路110のうち、第1トランジスターを備える画素回路110を、「第1画素回路」と称する場合がある。
本実施形態では、全ての画素回路110が、第1画素回路に相当し、各画素回路110に備えられているトランジスター121が第1トランジスターに相当する。
また、周辺領域40のうち、表面側から見て、給電線41、コンタクト部C2、及び、N型不純物拡散領域D2が配置されている領域を、「配置領域」と称する場合がある。
本実施形態において、給電線41、コンタクト部C2、及び、N型不純物拡散領域D2は、表示領域10の全体を囲むように、表示領域10の4辺に沿って、周辺領域40の全体に亘って配置されている。すなわち、本実施形態では、周辺領域40の全部が配置領域となっている。
なお、表示領域10を、表示領域10に設けられる複数のコンタクト部C1と1対1に対応する、互いに面積の等しい複数の単位表示領域を含む領域である、と表現することもできる。
より具体的には、本実施形態において、1個の画素回路110が設けられる領域を単位表示領域として定義する場合、コンタクト部C1は、単位表示領域と1対1に対応するように設けられる。
<B:第2実施形態>
上述した第1実施形態では、コンタクト部C1は、画素回路110と1対1に対応するように設けられるものであった。これに対して、第2実施形態は、1つのコンタクト部C1が、複数の画素回路110に対して共通に設けられる点で、第1実施形態と相違する。
以下、図10乃至図12を参照しつつ、第2実施形態に係る発光装置について説明する。なお、以下に例示する各形態において作用や機能が第1実施形態と同等である要素については、以上の説明で参照した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する(以下で説明する実施形態及び変形例についても同様)。
図10は、第2実施形態に係る発光装置の表示パネルにおける、表示領域10及び周辺領域40の平面図である。
図10に示すように、第2実施形態に係る発光装置は、表示領域10において、N型不純物拡散領域D1及び給電線16が、2行の画素回路110に対して1行の割合で設けられている。また、第2実施形態に係る発光装置は、表示領域10において、1行の給電線16に対して、N個のコンタクト部C1が、各列に1つずつ配置されている。すなわち、第2実施形態に係る発光装置は、図において縦方向(Y方向)において互いに隣り合う2個の画素回路110に対して、1個のコンタクト部C1が設けられている。
なお、周辺領域40においては、第1実施形態に係る発光装置1と同様に、表示領域10を囲むように、表示領域10の4辺に沿って、給電線41、N型不純物拡散領域D2、及び、複数のコンタクト部C2が配置されている。
図11及び図12を参照しつつ、第2実施形態に係る画素回路110の構造について説明する。
図11は、例えば、図10の部分Area3に示すような、給電線16を挟んでY方向に互いに隣り合う2個の画素回路110の構成を示す平面図である。図11に示すように、給電線16を挟んでY方向に互いに隣り合う2個の画素回路110は、給電線16を中心線として線対称となるように配置されている。
図12は、図11におけるE−e線で破断した部分断面図である。図11及び図12では、各層、各部材、各領域などを認識可能な大きさとするために、実際とは縮尺を異ならせている場合がある。
本実施形態では、説明の便宜上、給電線16を挟んでY方向に隣り合う2個の画素回路110のうち、図11において給電線16の上側の画素回路110を画素回路110s(「第2画素回路」の一例)と表記し、給電線16の下側の画素回路110を画素回路110t(「第3画素回路」の一例)と表記する場合がある。すなわち、第2実施形態において、表示領域10に配置される複数の画素回路110は、給電線16を挟んでY方向に互いに隣り合う画素回路110s及び画素回路110tの2個の画素回路110の組が複数含まれている。
また、説明の便宜上、画素回路110を構成する各要素のうち、画素回路110sを構成する各要素を、添え字「s」を付して表現する場合があり、画素回路110tを構成する各要素を、添え字「t」を付して表現する場合がある。例えば、層間接続部H11は、画素回路110sに設けられている場合、「層間接続部H11s」と表現する場合がある。
図11及び図12に示すように、画素回路110sが備えるトランジスター121sは、トランジスター121sのソースとして機能するP型不純物拡散領域P1s、ドレインとして機能するP型不純物拡散領域P2s、及び、ゲートとして機能するゲートノードG1sを備える。
また、画素回路110tが備えるトランジスター121tは、トランジスター121tのソースとして機能するP型不純物拡散領域P1t、ドレインとして機能するP型不純物拡散領域P2t、及び、ゲートとして機能するゲートノードG1tを備える。
給電線16は、層間接続部H21、中継ノードN11、及び、層間接続部H11sを介して、P型不純物拡散領域P1sと電気的に接続されるとともに、層間接続部H21、中継ノードN11、及び、層間接続部H11tを介して、P型不純物拡散領域P1tと電気的に接続されている。また、給電線16は、層間接続部H21、中継ノードN11、及び、層間接続部H14を介して、N型不純物拡散領域D1と電気的に接続されている。
このため、P型不純物拡散領域P1s、及び、P型不純物拡散領域P1t、並びに、N型不純物拡散領域D1には、給電線16より電位Velが給電される。
層間接続部H21、中継ノードN11、及び、層間接続部H11sは、トランジスター121sのソース電極に相当し、層間接続部H21、中継ノードN11、及び、層間接続部H11tは、トランジスター121tのソース電極に相当する。また、層間接続部H21、中継ノードN11、及び、層間接続部H14は、コンタクト部C1に相当する。
すなわち、第2実施形態において、コンタクト部C1は、トランジスター121sのソース電極、及び、トランジスター121tのソース電極に接続する。より具体的には、第2実施形態において、コンタクト部C1は、トランジスター121sのソース電極の一部を含むとともに、トランジスター121tのソース電極の一部を含む。
以上で説明したように、第2実施形態では、表示領域10において、N型不純物拡散領域D1、給電線16、及び、複数のコンタクト部C1が、2行の画素回路110に対して1行の割合で設けられるため、第1実施形態と比較して、N型不純物拡散領域D1、給電線16、及び、コンタクト部C1の個数を半分にすることができる。このため、画素回路110の狭ピッチ化が可能となり、また、発光装置を小型化することが可能となる。
また、第2実施形態では、表示領域10において、複数のコンタクト部C1が設けられるため、表示領域10の全体にわたりNウェル152の電位を電位Velまたは、電位Velに近い電位に設定することが可能となり、基板電位を表示領域10全体として均一化することができる。
なお、第2実施形態においても、全ての画素回路110が、第1画素回路に相当する。すなわち、第2画素回路及び第3画素回路は、第1画素回路に該当する。また、各画素回路110に備えられているトランジスター121は、第1トランジスターに相当する。
また、第2実施形態における単位表示領域は、表面側から見て、給電線16を挟んでY方向に互いに隣り合う2個の画素回路110が設けられている領域(例えば、図10における部分Area3)である。
なお、図10乃至図12では、2個の画素回路110に対して1個のコンタクト部C1が共通に設けられる場合を例示しているが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、3つ以上の画素回路110に対して1個のコンタクト部C1が共通に設けられるものであってもよい。
例えば、図13に示すように、4個の画素回路110に対して1個のコンタクト部C1が共通に設けられるものであってもよい。この場合、当該1個のコンタクト部C1は、当該4個の画素回路110が備える4個のトランジスター121のソース電極と接続する。
なお、この例において、1つの単位表示領域は、表面側から見て、1個のコンタクト部C1に接続する4個の画素回路110が設けられている領域(例えば、図13における部分Area4)に相当する。
また、例えば、発光装置が表示可能な3つの表示色(RGB)に対応する3個の画素回路110に対して、1個のコンタクト部C1が設けられているものであってもよい。この場合、1個のコンタクト部C1は、当該3個の画素回路110が備える3個のトランジスター121のソース電極と接続する。
なお、以下では、発光装置が表示可能な3つの表示色(RGB)に対応する3個の画素回路110の組を、「表示ブロック」と称する場合がある。
<C:第3実施形態>
上述した第1実施形態及び第2実施形態は、コンタクト部C1が、トランジスター121のソース電極の一部を含むものであった。これに対して、第3実施形態は、コンタクト部C1が、トランジスター121のソース電極を含まずに形成されている点で、第1実施形態及び第2実施形態と相違する。
図14は、第3実施形態に係る発光装置の表示パネルにおける、表示領域10及び周辺領域40の平面図である。図14に示すように、第3実施形態に係る発光装置は、表示領域10において、3個の画素回路110に対して、2個のコンタクト部C1が設けられている。つまり、コンタクト部C1は、1.5個の画素回路110に対して1つの割合で配置されている。すなわち、第3実施形態において、単位表示領域は、画素回路110が設けられる領域の1.5個分の領域に相当する。
図15を参照しつつ、第3実施形態に係る画素回路110の構造について説明する。図15は、Y方向に互いに隣り合う2個の画素回路110の構成を示す平面図である。
図15に示すように、給電線16は、中継ノードN21、層間接続部H21、中継ノードN11、及び、層間接続部H11(図7参照)を介して、P型不純物拡散領域P1と電気的に接続されている。つまり、中継ノードN21、層間接続部H21、中継ノードN11、及び、層間接続部H11は、トランジスター121sのソース電極に相当する。
また、給電線16は、中継ノードN24、層間接続部H26、中継ノードN17、並びに、第1層間絶縁層L1を貫通して中継ノードN17及びN型不純物拡散領域D1を接続する層間接続部(図15においては図示省略)を介して、N型不純物拡散領域D1と電気的に接続されている。つまり、中継ノードN24、層間接続部H26、中継ノードN17、並びに、中継ノードN17及びN型不純物拡散領域D1を接続する層間接続部は、コンタクト部C1に相当する。
このように、第3実施形態において、コンタクト部C1は、トランジスター121のソース電極を含まずに形成されている。つまり、第3実施形態に係る発光装置は、第1画素回路を備えず、また、第1トランジスターも備えない。
以上で説明した第3実施形態においても、表示領域10に複数のコンタクト部C1が設けられるため、表示領域10の全体にわたりNウェル152の電位を電位Velまたは、電位Velに近い電位に設定することが可能となり、基板電位を表示領域10全体として均一化することができる。
なお、図14では、1.5個の画素回路110に対して1個のコンタクト部C1が設けられる場合を例示しているが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、例えば、発光装置が表示可能な3つの表示色(RGB)に対応する3個の画素回路110からなる表示ブロックに対して、1個のコンタクト部C1が設けられているものであってもよい。要するに、1よりも多くの画素回路110に対して1個のコンタクト部C1が設けられているものであればよい。
<D:第4実施形態>
上述した第1実施形態乃至第3実施形態において、表示領域10に設けられる複数の画素回路110の全てが、第1画素回路、または、第1画素回路ではない画素回路のうち、いずれか一方に統一されていた。これに対して、第4実施形態は、表示領域10に設けられる複数の画素回路110として、第1画素回路と、第1画素回路ではない画素回路とが混在する点で、第1実施形態乃至第3実施形態と相違する。
図16は、第4実施形態に係る発光装置の表示パネルにおける、表示領域10及び周辺領域40の平面図である。図16に示すように、第4実施形態に係る発光装置は、表示領域10において、表示ブロックを構成する3個の画素回路110(110R、110G、110B)に対して、1個のコンタクト部C1が設けられている。
より具体的には、表示ブロックを構成する3個の画素回路110のうち、1個の画素回路110(図16に示す例では、画素回路110G)が、第1画素回路であり、それ以外の2個の画素回路110(この例では、画素回路110R、画素回路110B)が、第1画素回路ではない画素回路である。表示ブロックに含まれる1個の第1画素回路が備えるトランジスター121のソース電極は、コンタクト部C1に接続されている。
このように、第4実施形態では、表示ブロックに、1個の第1画素回路が含まれる。換言すれば、1つの単位表示領域に、1つの表示ブロックが含まれる。
第4実施形態においても、表示領域10に複数のコンタクト部C1が設けられるため、表示領域10の全体にわたりNウェル152の電位を電位Velまたは、電位Velに近い電位に設定することが可能となり、基板電位を表示領域10全体として均一化することができる。
<E:第5実施形態>
上述した第1実施形態乃至第4実施形態は、1以上の画素回路110に対して1個のコンタクト部C1が設けられるものであった。これに対して、第5実施形態は、1個の画素回路110に対して1よりも多くのコンタクト部C1設けられる点で、第1実施形態乃至第4実施形態と相違する。図17を参照しつつ、第5実施形態に係る画素回路110の構造について説明する。
図17は、Y方向に互いに隣り合う2個の画素回路110の構成を示す平面図である。この図に示すように、第5実施形態に係る発光装置は、1個の画素回路110に対して、2個のコンタクト部C1が設けられている。
図17に示すように、給電線16及びP型不純物拡散領域P1を電気的に接続する、中継ノードN21、層間接続部H21、中継ノードN11、及び、層間接続部H11(図7参照)は、トランジスター121sのソース電極に相当する。また、給電線16及びN型不純物拡散領域D1を電気的に接続する、中継ノードN21、層間接続部H21、中継ノードN11、及び、層間接続部H14(図7参照)は、コンタクト部C1に相当する。さらに、給電線16及びN型不純物拡散領域D1を電気的に接続する、中継ノードN24、層間接続部H26、中継ノードN17、並びに、中継ノードN17及びN型不純物拡散領域D1を接続する層間接続部も、コンタクト部C1に相当する。
このように、第5実施形態では、1個の画素回路110に対して、2個のコンタクト部C1が設けられている。このため、表示領域10の全体にわたりNウェル152の電位を電位Velまたは、電位Velに近い電位に設定することが可能となり、基板電位を表示領域10全体として均一化することができる。
図17では、1個の画素回路110に対して2個のコンタクト部C1が設けられる場合を例示しているが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、1個の画素回路110に対して3つ以上のコンタクト部C1が設けられるものであってもよい。
また、第5実施形態に係る発光装置は、画素回路110の個数の整数倍の個数のコンタクト部C1が設けられる形態に限定されるものではなく、例えば、2個の画素回路110に対して3個のコンタクト部C1が設けられるものであってもよい。要するに、1個の画素回路110に対して1よりも多くのコンタクト部C1が設けられるものであればよい。
なお、図17では、表示領域10に設けられている複数の画素回路110は、その全てが第1画素回路である場合を想定している。すなわち、画素回路110に対して設けられる1よりも多くのコンタクト部C1のうち、少なくとも1個のコンタクト部C1が、トランジスター121のソース電極の一部を含むように形成されていることを想定している。
但し、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、その全てが第1画素回路ではない画素回路であってもよいし、第1画素回路及び第1画素回路ではない画素回路が混在するものであってもよい。
<F:変形例>
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば次に述べるような各種の変形が可能である。また、次に述べる変形の態様は、任意に選択された一または複数を、適宜に組み合わせることもできる。
<変形例1>
上述した実施形態では、周辺領域40の全てが配置領域となっているが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、配置領域は周辺領域40の一部であってもよい。この場合、配置領域は、1つの連続する領域であってもよいし、互いに離間した2つ以上の領域であってもよい。
例えば、配置領域は、図18に示すように、表示領域10と周辺領域40との境界を表す4角形を構成する4つの辺Ln1〜Ln4のうち、図において左側の辺Ln1に沿う領域と、右側の辺Ln2に沿う領域の2つの領域からなるものであってもよい。また、配置領域は、4つの辺Ln1〜Ln4のうち、1辺に沿う領域でも良いし、3辺に沿う領域でも良い。また、配置領域は、4つの辺Ln1〜Ln4のうち、少なくとも、1つの辺の一部(例えば、辺Ln1のうち、上半分)に沿う領域を含む領域であればよい。要するに、配置領域は、周辺領域40の少なくとも一部を含む領域であればよい。
<変形例2>
上述した実施形態及び変形例では、給電線16及びN型不純物拡散領域D1は、横方向(X方向)に延在するように設けられているが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、図19に示すように、縦方向(Y方向)に延在するように設けられるものであってもよい。この場合、縦方向に延在する1列の給電線16及びN型不純物拡散領域D1に対して、これらを接続する複数のコンタクト部C1が設けられる。
なお、本変形例において、給電線16及びN型不純物拡散領域D1は、1列の画素回路110に対して1列の割合で設けられるものであってもよいし、2列の画素回路110に対して1列の割合で設けられるものであってもよい。
<変形例3>
上述した実施形態及び変形例では、給電線16及びN型不純物拡散領域D1は、横方向(X方向)または縦方向(Y方向)のうちいずれか一方の方向に延在するように設けられているが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、縦方向(Y方向)及び縦方向(Y方向)に格子状に設けられるものであってもよい。
<変形例4>
上述した実施形態及び変形例において、画素回路110が備えるトランジスター121及びトランジスター122は、Pチャネル型のトランジスターであるが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、例えば、図20に示すように、Nチャネル型のトランジスターであってもよい。
図20に示すように、変形例4に係る画素回路110は、NチャネルMOS型のトランジスター121及び122を備える。トランジスター121は、ソースが給電線118に電気的に接続されるとともに、ドレインがOLED130のカソードに電気的に接続されている。
給電線118には、電位Vctが給電されている。また、画素回路が設けられる半導体基板には、給電線118から、当該半導体基板に設けられるP型不純物拡散領域を介して、電位Vctが給電されている。
このように、図20に示す例では、半導体基板のうち、電位Vctが給電されるP型不純物拡散領域が、「第1不純物拡散領域」に相当し、電位Vctが「所定の電位」に相当する。また、半導体基板に電位Vctを給電する給電線118が「第1配線」に相当し、給電線118及びP型不純物拡散層と接続する配線が「第1コンタクト部」に相当する。
この場合、トランジスター121のソースと給電線118とを電気的に接続する配線(トランジスター121のソース電極)は、第1コンタクト部に接続するように設けられていることが好ましい。
なお、図20に示す例では、画素回路110が備える複数のトランジスターは、Nチャネル型のトランジスターに統一されているが、画素回路110は、Pチャネル型のトランジスターと、Nチャネル型のトランジスターとの双方を含むものであってもよい。
<変形例5>
上述した実施形態及び変形例において、画素回路110は、トランジスター121及びトランジスター122の2個のトランジスターを備えるが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、画素回路110は、3以上のトランジスターを備えるものであってもよい。例えば、画素回路110は、図21及び図22に示すように、5つのトランジスターを備えるものであってもよい。
図21及び図22に示すように、変形例5に係る画素回路110は、PチャネルMOS型のトランジスター121〜125と、OLED130と、保持容量132とを備える。トランジスター121〜125の基板電位は電位Velとなっている。
また、変形例5に係る表示パネルには、各行に、制御線143〜145が設けられ、駆動回路30から、制御線143を介して、トランジスター123のオンオフを制御する制御信号がトランジスター123のゲートに供給され、制御線144を介して、トランジスター124のオンオフを制御する制御信号がトランジスター124のゲートに供給され、制御線145を介して、トランジスター125のオンオフを制御する制御信号がトランジスター125のゲートに供給される。
図21及び図22に示すように、トランジスター122は、上述した実施形態及び変形例と同様に、P型不純物拡散領域P3、P型不純物拡散領域P4、及び、ゲートノードG2を含む。このトランジスター122は、データ線14及びトランジスター121のゲートの間に設けられ、トランジスター121のゲートとデータ線14との間の電気的な接続を制御する。
トランジスター121は、上述した実施形態及び変形例と同様に、P型不純物拡散領域P1、P型不純物拡散領域P2、及び、ゲートノードG1を含む。このトランジスター121は、ソースが給電線16に電気的に接続され、ドレインがトランジスター123のソースまたはドレインの一方とトランジスター124のソースとにそれぞれ電気的に接続されている。トランジスター121は、トランジスター121のゲート及びソース間の電圧に応じた電流を流す駆動トランジスターとして機能する。
トランジスター123は、P型不純物拡散領域P4、P型不純物拡散領域P5、及び、ゲートノードG3を含む。このトランジスター123は、トランジスター121のゲート及びドレインの間に設けられ、制御線143を介して供給される制御信号に基づいて、トランジスター121のゲート及びドレインの間の電気的な接続を制御する。
トランジスター124は、P型不純物拡散領域P6、P型不純物拡散領域P7、及び、ゲートノードG4を含む。このトランジスター124は、トランジスター121のドレインとOLED130のアノード130aとの間に設けられ、制御線144を介して供給される制御信号に基づいて、トランジスター121のドレインとアノード130aとの間の電気的な接続を制御する。
トランジスター125は、P型不純物拡散領域P8、P型不純物拡散領域P9、及び、ゲートノードG5を含む。このトランジスター125は、OLED130のアノード130aとリセット電位Vorstが給電される給電線18との間に設けられ、制御線145を介して供給される制御信号に基づいて、アノード130aと給電線18との間の電気的な接続を制御する。
図22に示すように、給電線16及びP型不純物拡散領域P1を電気的に接続する、中継ノードN21、層間接続部H21、中継ノードN11、及び、層間接続部H11(図7参照)は、トランジスター121のソース電極である。また、給電線16及びN型不純物拡散領域D1を電気的に接続する、中継ノードN21、層間接続部H21、中継ノードN11、及び、層間接続部H14(図7参照)は、コンタクト部C1に相当する。
すなわち、図22において、給電線16は、半導体基板に電位Velを給電する給電線118が「第1配線」相当し、N型不純物拡散領域D1は、半導体基板のうち電位Vctが給電される「第1不純物拡散領域」に相当し、給電線16及びN型不純物拡散領域D1を電気的に接続するコンタクト部C1は、「第1コンタクト部」に相当する。
なお、図22に示す例では、画素回路110におけるトランジスター121〜125をPチャネル型で統一しているが、Nチャネル型で統一しても良いし、Pチャネル型及びNチャネル型を適宜組み合わせても良い。
<変形例6>
上述した実施形態及び変形例において、発光装置は、RGBからなる3つの表示色を表示可能であるが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、1または複数の表示色を表示可能なものであればよい。例えば、RGBに加え、W(白)からなる4つの表示色を表示可能なものであってもよい。
<変形例7>
上述した実施形態及び変形例において、給電線41は、複数の導電配線層から形成されているが、単一の導電配線層から形成されるものであってもよい。
また、上述した実施形態及び変形例では、発光装置は、周辺領域40に、給電線41、N型不純物拡散領域D2、及び、コンタクト部C2が設けられるが、これらを備えないものであってもよい。
<変形例8>
上述した実施形態及び変形例において、制御回路5と表示パネル2とは別体としたが、制御回路5と表示パネル2とを同一の基板上に形成してもよい。例えば、制御回路5を、表示領域10、及び、駆動回路30等とともに、半導体基板に集積化しても良い。
<変形例9>
上述した実施形態及び変形例では、電気光学素子として発光素子であるOLEDを例示したが、例えば無機発光ダイオードやLED(Light Emitting Diode)など、電流に応じた輝度で発光するものであれば良い。
<G:応用例>
次に、実施形態または変形例に係る発光装置を適用した電子機器について説明する。
図23は、ヘッドマウント・ディスプレイの外観を示す図であり、図24は、その光学的な構成を示す図である。まず、図23に示されるように、ヘッドマウント・ディスプレイ300は、外観的には、一般的な眼鏡と同様にテンプル310や、ブリッジ320、レンズ301L、301Rを有する。また、ヘッドマウント・ディスプレイ300は、図24に示されるように、ブリッジ320近傍であってレンズ301L、301Rの奥側(図において下側)には、左眼用の発光装置1Lと右眼用の発光装置1Rとが設けられる。発光装置1Lの画像表示面は、図24において左側となるように配置している。これによって発光装置1Lによる表示画像は、光学レンズ302Lを介して図において9時の方向に出射する。ハーフミラー303Lは、発光装置1Lによる表示画像を6時の方向に反射させる一方で、12時の方向から入射した光を透過させる。発光装置1Rの画像表示面は、発光装置1Lとは反対の右側となるように配置している。これによって発光装置1Rによる表示画像は、光学レンズ302Rを介して図において3時の方向に出射する。ハーフミラー303Rは、発光装置1Rによる表示画像を6時方向に反射させる一方で、12時の方向から入射した光を透過させる。
この構成において、ヘッドマウント・ディスプレイ300の装着者は、発光装置1L、1Rによる表示画像を、外の様子と重ね合わせたシースルー状態で観察することができる。また、このヘッドマウント・ディスプレイ300において、視差を伴う両眼画像のうち、左眼用画像を発光装置1Lに表示させ、右眼用画像を発光装置1Rに表示させると、装着者に対し、表示された画像があたかも奥行きや立体感を持つかのように知覚させることができる(3D表示)。
図25は、実施形態または変形例に係る発光装置を採用した可搬型のパーソナルコンピューターの斜視図である。パーソナルコンピューター400は、各種の画像を表示する発光装置1と、電源スイッチ401やキーボード402が設置された本体部403とを具備する。
図26は、実施形態または変形例に係る発光装置を適用した携帯電話機の斜視図である。携帯電話機500は、複数の操作ボタン501およびスクロールボタン502と、各種の画像を表示する発光装置1とを備える。スクロールボタン502を操作することによって、発光装置1に表示される画面がスクロールされる。
なお、本発明に係る発光装置が適用される電子機器としては、図23から図26に例示した機器のほか、携帯情報端末(PDA:Personal Digital Assistants),デジタルスチルカメラ,テレビ,ビデオカメラ,カーナビゲーション装置,車載用の表示器(インパネ),電子手帳,電子ペーパー,電卓,ワードプロセッサ,ワークステーション,テレビ電話,POS端末,プリンター,スキャナー,複写機,ビデオプレーヤー,タッチパネルを備えた機器等などが挙げられる。
1…発光装置、2…表示パネル、5…制御回路、10…表示領域、16…給電線、30…駆動回路、31…走査線駆動回路、32…データ線駆動回路、40…周辺領域、41…給電線、110…画素回路、121…トランジスター、122…トランジスター、130…OLED、C1…コンタクト部、D1…N型不純物拡散領域、C2…コンタクト部、D2…N型不純物拡散領域。

Claims (10)

  1. 半導体基板と、
    前記半導体基板に形成された複数の画素回路と、
    導電性材料により形成され、所定の電位が供給される第1配線と、
    導電性材料により形成され、前記半導体基板及び前記第1配線を接続する複数の第1コンタクト部と、
    を備え、
    前記複数の第1コンタクト部及び前記第1配線は、前記複数の画素回路が配置される表示領域に設けられ
    前記複数の画素回路のうち複数の第1画素回路は、発光素子と、前記発光素子に電流を供給する第1トランジスターとを備え、
    前記第1コンタクト部は、前記第1トランジスターの不純物拡散領域と異なる第1不純物拡散領域で前記半導体基板と接続され、
    前記第1不純物拡散領域は、前記第1配線と1対1に対応するように延在して設けられ、
    前記第1トランジスターのソース電極は、前記第1コンタクト部に接続されている、
    ことを特徴とする発光装置。
  2. 前記発光装置は、
    2以上の表示色を表示可能であり、
    前記複数の画素回路は、
    前記2以上の表示色と1対1に対応する2以上の画素回路からなる表示ブロックを複数備え、
    前記表示ブロックには、
    1つの前記第1画素回路が含まれる、
    ことを特徴とする、請求項に記載の発光装置。
  3. 前記表示領域は、
    面積が互いに等しい複数の単位表示領域を含み、
    前記複数の第1コンタクト部において前記第1配線と接続する層間接続部は、
    前記複数の単位表示領域と、1対1に対応するよう設けられる、
    ことを特徴とする、請求項1に記載の発光装置。
  4. 前記発光装置は、
    2以上の表示色を表示可能であり、
    前記複数の画素回路は、
    前記2以上の表示色と1対1に対応する2以上の画素回路からなる表示ブロックを複数備え、
    前記単位表示領域には、
    1つの前記表示ブロックが配置される、
    ことを特徴とする、請求項に記載の発光装置。
  5. 前記複数の画素回路は、
    前記表示領域に行列状に形成されており、
    前記複数の第1コンタクト部において前記第1配線と接続する層間接続部は、
    2行の前記画素回路に対して1行の割合、または、
    2列の前記画素回路に対して1列の割合で、
    前記表示領域に行列状に形成されている、
    ことを特徴とする、請求項1乃至のうち何れか1項に記載の発光装置。
  6. 半導体基板と、
    前記半導体基板に形成された複数の画素回路と、
    導電性材料により形成され、所定の電位が供給される第1配線と、
    導電性材料により形成され、前記半導体基板及び前記第1配線を接続する複数の第1コンタクト部と、
    を備え、
    前記複数の第1コンタクト部及び前記第1配線は、前記複数の画素回路が配置される表示領域に設けられ、
    前記複数の画素回路は、
    前記表示領域に行列状に形成されており、
    前記複数の画素回路には、
    発光素子及び第2トランジスターを具備する第2画素回路と、
    発光素子及び第3トランジスターを具備し前記第2画素回路に行方向または列方向において隣り合う第3画素回路と、
    からなる2つの画素回路の組が複数含まれ、
    前記第1コンタクト部は、前記第2トランジスター及び前記第3トランジスターの不純物拡散領域と異なる第1不純物拡散領域で前記半導体基板と接続され、
    前記第1不純物拡散領域は、前記第1配線と1対1に対応するように延在して設けられ、
    前記第2画素回路が具備する第2トランジスターのソース電極と、
    当該第2画素回路と同じ組の第3画素回路が具備する第3トランジスターのソース電極とは、
    1つの前記第1コンタクト部において前記第1配線と接続する層間接続部に接続されている、
    ことを特徴とする、発光装置。
  7. 前記発光装置は、
    導電性材料により形成され、前記所定の電位が供給される第2配線と、
    導電性材料により形成され、前記半導体基板及び前記第2配線を接続する複数の第2コンタクト部と、
    を備え、
    前記複数の第2コンタクト部及び前記第2配線は、
    前記表示領域を囲む周辺領域の一部または全部である配置領域に設けられ、
    前記半導体基板は、
    前記配置領域に第2不純物拡散領域を備え、
    前記複数の第2コンタクト部は、
    前記第2不純物拡散領域に接続する、
    ことを特徴とする、請求項1乃至のうち何れか1項に記載の発光装置。
  8. 前記第2配線は、
    複数の導電性配線層を備える、
    ことを特徴とする、請求項に記載の発光装置。
  9. 前記第2不純物拡散領域は、前記表示領域を取り囲むように延在して設けられている ことを特徴とする、請求項またはに記載の発光装置。
  10. 請求項1乃至9のうち何れか1項に記載の発光装置を具備する電子機器。
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