JP4974514B2 - 発光装置、及び発光装置を用いた電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、自発光素子を有する発光装置、電子機器に関する。

近年、ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子を代表とする発光素子を含む発光装置の開発が進められ、自発光型ゆえの高画質、広視野角、薄型、軽量等の利点を活かして、幅広い利用が期待されている。一般的に、発光素子は電流駆動型の素子であり、発光素子を流れる電流値と、発光素子の輝度はほぼ比例関係にある。そのため、発光素子に一定の電流を流す定電流駆動を採用する表示装置がある（例えば、特許文献１参照）。

また、発光素子は温度依存性があり、周囲の温度（以下環境温度と表記することがある）が高温になると抵抗値は下がり、低温になると抵抗値は上がる。また、発光素子は時間と共に劣化する性質があり、時間による劣化（以下経時劣化と表記することがある）により抵抗値は上がる。そこで、発光素子の環境温度の変化と経時変化による影響を抑制する発光装置がある（例えば、特許文献２参照）。

特許文献２に記載の発光装置は、発光素子、電源供給線、バッファアンプ、モニター用発光素子及び定電流源を有する。モニター用発光素子には定電流源から一定の電流が供給されており、環境温度の変化と経時劣化が生じると、モニター用発光素子の電流値は変わらず、モニター用発光素子の一方の電極の電位が変わる。モニター用発光素子の一方の電極は、バッファアンプを介して、電源供給線に接続されているため、環境温度の変化と経時劣化に合わせて、モニター用発光素子の一方の電極の電位が変わると、電源供給線の電位も変わる。このように、特許文献１に記載の発光装置では、環境温度の変化と経時劣化に応じて、電源供給線の電位を変えることにより、環境温度の変化と経時劣化に起因した発光素子の抵抗値の変動による影響を抑制することができる。
特開２００３−３２３１５９号公報 特開２００２−３３３８６１号公報

情報端末や携帯電話などの表示機能を搭載した電子機器の普及が進められているが、このような電子機器は、バッテリを用いているものが多く、供給できる電源に限りがあるため、消費電力の低減が課題となっている。しかしながら、特許文献１に記載の発光装置のように、定電流駆動を採用すると、発光素子に直列に接続された駆動用のトランジスタを飽和領域で動作させなければいけないため、駆動電圧を高くする必要があり、それに伴い、消費電力は大きくなる。上記実情を鑑み、本発明は、消費電力を低減することができる発光装置を提供することを課題とする。

また、発光素子は、陽極と、陰極と、陽極と陰極の間に発光材料を含む層（以下有機発光層とよぶことがある）とを含む。有機発光層は、その膜厚が薄く、製造工程におけるゴミやその他の不具合により、発光素子の製造の初期段階や使用途中に、陽極と陰極がショート（以下両極間ショートとよぶことがある）することがある。特許文献２において、もしモニター用発光素子で両極間ショートが発生すると、定電流源から供給される電流はモニター用発光素子のショート箇所に集中してしまう。そうすると、モニター用発光素子の一方の電極の電位が下がり、モニター用発光素子の一方の電極に接続するバッファアンプの入力部の電位が下がり、画素部の発光素子に電流を供給する電源供給線の電位も下がってしまう。つまり、モニター用発光素子に両極間ショートが発生すると、その影響により、電源供給線の電位に変動が生じる。電源供給線の電位に変動が生じると、発光素子の両電極間に所望の電圧値が印加されない。そうすると、発光素子は所望の輝度で発光せず、階調表示の正確さが低下してしまう。

上記実情を鑑み、本発明は、複数個（ｎ個、ｎは自然数）のモニター用発光素子を有し、（ｎ−１）個以下のモニター用発光素子に両極間ショートが発生しても、画素部の電源供給線の電位に変動が生じない発光装置を提供することを課題とする。また、モニター用発光素子に両極間ショートが発生しても、画像を正確に表示することができる発光装置を提供することを課題とする。

本発明の発光装置は、第１の画素と、モニター線と、第２の画素を有し、第１の画素は、第１の発光素子と、定電流源と、スイッチと、回路とを有し、第２の画素は、第２の発光素子を有し、第１の発光素子の一方の電極は、スイッチを介して、モニター線に接続し、回路は、第１の発光素子の一方の電極の電位に従って、スイッチのオン又はオフを制御し、定電流源は第１の発光素子に電流を供給することを特徴とする。

また、本発明の発光装置の他の構成は、第１の画素部と、第２の画素部と、アンプを有し、第１の画素部は、第１の画素と、モニター線を有し、第１の画素は、第１の発光素子と、定電流源と、スイッチと、回路とを有し、第２の画素部は、電源供給線と、第２の画素を有し、第２の画素は、第２の発光素子と、トランジスタを有し、第１の発光素子の一方の電極は、スイッチを介して、モニター線に接続し、回路は、第１の発光素子の一方の電極の電位に従って、スイッチのオン又はオフを制御し、第２の発光素子の一方の電極は、トランジスタを介して、電源供給線に接続し、モニター線は、アンプを介して、電源供給線に接続し、定電流源は、第１の発光素子に電流を供給することを特徴とする。

また、本発明の発光装置の他の構成は、第１の画素部と、第２の画素部と、アンプを有し、第１の画素部は、第１の画素と、モニター線を有し、第１の画素は、第１の発光素子と、定電流源と、第１のトランジスタと、インバータとを有し、第２の画素部は、電源供給線と、第２の画素を有し、第２の画素は、第２の発光素子と、第２のトランジスタを有し、第１の発光素子の一方の電極は、第１のトランジスタを介して、モニター線に接続し、定電流源は、第１の発光素子に電流を供給し、インバータの入力端子は、第１の発光素子の一方の電極に接続し、インバータの出力端子は、第１のトランジスタのゲート電極に接続し、インバータは、第１の発光素子の一方の電極の電位に従って、第１のトランジスタのオン又はオフを制御する電位を、第１のトランジスタのゲート電極に出力し、第２の発光素子の一方の電極は、第２のトランジスタを介して、電源供給線に接続し、モニター線は、アンプを介して、電源供給線に接続することを特徴とする。

上記構成において、第２のトランジスタは、線形領域で動作することを特徴とする。また、アンプは、オペアンプ、センスアンプ、又は差動増幅器であってもよい。また、第１の発光素子と第２の発光素子は、同一の絶縁表面上に設けることができる。
なお、上記構成の発光装置を用いて、パネル、モジュール、携帯端末、カメラ、ディスプレイ、テレビジョン装置等を作製できる。

本発明の発光装置は、環境温度の変化と経時劣化を検出するモニター部を有する。モニター部は、複数のモニター用画素とモニター線を有する。複数のモニター用画素の各々は、モニター用発光素子、定電流源、分離スイッチ及び検出用回路を有する。モニター用発光素子の一方の電極は、分離スイッチを介して、モニター線に接続する。定電流源は、モニター用発光素子に一定の電流を供給する。検出用回路は、分離スイッチのオン又はオフを制御する回路であり、具体的には、モニター用発光素子の両電極間がショートしている場合、分離スイッチをオフ（非導通）にする。

上記構成を有する本発明の発光装置について、図１を参照して説明する。モニター部１０７は、複数のモニター用画素１００とモニター線１０５を有する。モニター用画素１００は、モニター用発光素子１０４、定電流源１０１、分離スイッチ１０２及び検出用回路１０３を有する。

モニター用発光素子１０４の陽極と陰極の一方は、分離スイッチ１０２を介して、モニター線１０５に接続する。モニター用発光素子１０４の陽極と陰極の他方は、共通電源１１５に接続する。

定電流源１０１はモニター用発光素子１０４に一定の電流を供給する。

検出用回路１０３の入力端子はモニター用発光素子１０４の一方の電極に接続し、検出用回路１０３の出力端子は、分離スイッチ１０２に接続する。検出用回路１０３は、分離スイッチ１０２のオン又はオフを制御する回路であり、より詳しくは、モニター用発光素子１０４の陽極と陰極の一方の電位に従って、分離スイッチ１０２のオン又はオフを制御する。モニター用発光素子１０４の両電極間がショートしている場合、分離スイッチ１０２をオフにする電位を、分離スイッチ１０２に出力する。モニター用発光素子１０４の両電極間がショートしていない場合、分離スイッチ１０２をオンにする電位を、分離スイッチ１０２に出力する。

上記構成を有する本発明は、モニター用発光素子１０４に両極間ショートが発生すると、それを検知し、なおかつ、分離スイッチ１０２を制御することにより、両極間ショートが発生したモニター用発光素子１０４とモニター線１０５との接続を非導通にすることができる。従って、モニター用発光素子１０４に両極間ショートが発生しても、その影響を抑制することができる。

また、上記構成に加えて、本発明の発光装置は、バッファアンプ１０６を有する。バッファアンプ１０６の入力部は、モニター線１０５に接続する。

上記構成に加えて、本発明の発光装置は、複数の画素と電源供給線を含む画素部を有する。複数の画素の各々は、発光素子と駆動用トランジスタを有する。発光素子の一方の電極は、駆動用トランジスタを介して、電源供給線に接続する。電源供給線は、バッファアンプ１０６の出力部に接続する。モニター部１０７が含むモニター線１０５と、画素部が含む電源供給線は、バッファアンプ１０６を介して接続する。

上記の通り、モニター部１０７と画素部を有する本発明は、モニター用発光素子１０４に両極間ショートが発生しても、両極間ショートに起因して、モニター線１０５の電位は変動しないため、画素部内の電源供給線の電位も変動しない。従って、画素部により、画像を正確に表示することができる。

また、複数の画素の各々が含む駆動用トランジスタは、線形領域で動作する。また、本発明は、発光素子に一定の電圧を印加する定電圧駆動を採用する。定電圧駆動は、駆動用トランジスタを飽和領域で動作させる必要がなく、また、駆動電圧を高くする必要もないため、定電流駆動と比較して、消費電力を低減することができる。

また、モニター用発光素子１０４と、画素部に設けられる発光素子は、同一の絶縁表面上（同一の基板上）に設けられる。つまり、モニター用発光素子１０４と、画素部に設けられる発光素子とは、同一の工程により作製される。そのため、環境温度や経時変化に対する特性は同じ又はほぼ同じである。

また本発明は、上記構成の発光装置を用いたパネルを提供する。パネルとは、複数の画素が封止された状態にあり、多くの場合において、複数の画素が一対の基板により封止された状態にあるものに相当する。

本発明は、上記構成の発光装置を用いたモジュールを提供する。モジュールとは、上記のパネルに、プリント基板を接続した状態にあり、プリント基板には、コントローラ回路や電源回路に相当する複数のＩＣチップが実装されている。

本発明は、上記構成の発光装置を用いた携帯端末を提供する。携帯端末とは、携帯電話装置（携帯電話機、携帯電話ともよぶ）、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、電子手帳及び携帯型ゲーム機等に相当する。

本発明は、上記構成の発光装置を用いたデジタルカメラを提供する。デジタルカメラの表示部として、本発明の発光装置の構成が用いられる。

本発明は、上記構成の発光装置を用いたデジタルビデオカメラを提供する。デジタルビデオカメラの表示部として、本発明の発光装置の構成が用いられる。

本発明は、上記構成の発光装置を用いたディスプレイを提供する。ディスプレイとは、パーソナルコンピュータのモニターとして用いたり、広告表示用のモニターとして用いたりするものに相当する。

本発明は、上記構成の発光装置を用いたテレビジョン装置を提供する。

モニター部を有する本発明により、環境温度や経時変化に起因した発光素子の抵抗値の変動による影響を抑制することができる。

モニター用発光素子、定電流源、分離スイッチ及び検出回路を有する本発明により、モニター用発光素子に両極間ショートが発生しても、両極間ショートに起因して、モニター線の電位は変わらない。従って、画素部内の発光素子に電源を供給する電源供給線の電位を正常に保つことができる。その結果、信頼性が向上した発光装置を提供することができる。また、本発明により、発光装置を用いた商品の信頼性を向上させることができる。従って、安心して商品を出荷することができる。

また、駆動用トランジスタを線形領域で動作させる本発明は、定電圧駆動を用いており、定電流駆動を用いる場合と比較すると、発光素子の駆動電圧を低くすることができるため、消費電力を低減することができる。

以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
（実施の形態１）

本発明の発光装置の構成について、図面を参照して説明する（図２参照）。本発明の発光装置は、画素部２１０、モニター部２１７、バッファアンプ２０６、ソースドライバ２０８、ゲートドライバ２０９を有する。

画素部２１０は、複数の画素２１１を有する。複数の画素２１１の各々は、発光素子２１４、書き込み用トランジスタ２１２、駆動用トランジスタ２１３を有する。なお複数の画素２１１の各々は、上記構成に加えて、駆動用トランジスタ２１３のゲート・ソース間電圧を保持する容量素子を設けてもよい。

発光素子２１４は、陽極と、陰極と、陽極と陰極の間に挟まれた電界発光層を有する。発光素子２１４の陽極と陰極の一方は駆動用トランジスタ２１３のソース電極又はドレイン電極に接続し、発光素子２１４の陽極と陰極の他方は、共通電源２１５に接続する。
ここでは、発光素子２１４に流れる電流の向きは、駆動用トランジスタ２１３に接続する側の電極から、駆動用トランジスタ２１３に接続していない側の電極へ電流を流す形態、発光素子２１４の駆動用トランジスタ２１３に接続する側の電極が陽極となり、電流が流れ込む共通電源２１５側の電極が陰極となる形態について説明する。なお、発光素子２１４に流れる電流の向きが反対の場合は、駆動用トランジスタ２１３の極性や駆動用トランジスタ２１３と発光素子２１４の接続関係などを適宜変更する。

書き込み用トランジスタ２１２は、ゲートドライバ２０９の信号により、ソースドライバ２０８からの映像信号を各画素２１１に取り込む働きをする。つまり、書き込み用トランジスタ２１２は、画素２１１に対する映像信号の取り込みを制御するトランジスタである。

駆動用トランジスタ２１３は、取り込まれた映像信号の電位に応じて、発光素子２１４への電流の供給を制御するトランジスタである。なお、駆動用トランジスタ２１３は、線形領域で動作する。従って、発光素子２１４の駆動用トランジスタ２１３に接続する側の電極に印加される電位は、電源供給線２１６の電位とほぼ等しく、発光素子２１４に流れる電流量は電源供給線２１６と共通電源２１５の電位差により決定される。
駆動用トランジスタ２１３を線形領域で動作させる本発明は、発光素子２１４に一定の電圧を印加する定電圧駆動を採用する。定電圧駆動は、駆動用トランジスタ２１３を飽和領域で動作させる必要がなく、また、駆動電圧を高くする必要もないため、定電流駆動と比較して、消費電力を低減することができる。

モニター部２１７は、複数のモニター用画素２００、モニター線２０５、電流値制御回路２０７を有する。複数のモニター用画素２００の各々は、モニター用発光素子２０４、定電流源２０１、検出用インバータ２０３、分離スイッチ２０２を有する。

モニター線２０５には、複数のモニター用発光素子２０４が接続されている。従って、モニター線２０５の電位は、複数のモニター用発光素子２０４の陽極と陰極の一方の電位の平均値の電位となる。

モニター用発光素子２０４は、陽極と、陰極と、陽極と陰極の間に挟まれた電界発光層を有する。モニター用発光素子２０４の陽極と陰極の一方は、分離スイッチ２０２を介してモニター線２０５に接続する。モニター用発光素子２０４の陽極と陰極の他方は、共通電源２１５に接続される。本実施の形態では、モニター用発光素子２０４の定電流源２０１に接続する側の電極が陽極となり、共通電源２１５に接続する側の電極が陰極となる場合について説明する。この場合、モニター用発光素子２０４の陽極から陰極の方向に電流が流れる。

定電流源２０１はＰチャネルトランジスタである。Ｐチャネルトランジスタのソース電極は高電位電源（ＶＤＤ）と接続し、Ｐチャネルトランジスタのゲート電極は電流値制御回路２０７に接続する。なお、定電流源２０１の構成は、上記構成に限定されるものではなく、カレントミラー回路を含む構成でも良いし、トランジスタのばらつき補正回路を含む構成でも良い。

分離スイッチ２０２は、Ｐチャネルトランジスタである。なお、分離スイッチ２０２には、スイッチング機能を含む素子を用いればよいため、Ｐチャネルトランジスタに限らず、Ｎチャネルトランジスタや、アナログスイッチなどを用いてもよい。

検出用インバータ２０３は、直列に接続されたＰチャネルトランジスタ２０３ａとＮチャネルトランジスタ２０３ｂを有する。Ｐチャネルトランジスタ２０３ａのソース電極はモニター線２０５と接続し、Ｎチャネルトランジスタ２０３ｂのソース電極は低電位電源（ＧＮＤ）に接続する。
なお、Ｐチャネルトランジスタ２０３ａのソース電極は、電源供給線２１６に接続してもよい。また、Ｎチャネルトランジスタ２０３ｂのソース電極は、接地電源（ＧＮＤ）と必ずしも接続する必要はない。検出用インバータ２０３の出力する電位が、分離スイッチ２０２を開閉することができる電位であればよいため、Ｎチャネルトランジスタ２０３ｂのソース電極に接続する電源は、モニター用画素２００の近辺に配置される複数の電源から適当な電源を用いればよい。
また、検出用回路として、検出用インバータ２０３を用いる構成に制約されず、モニター用発光素子２０４の両極間ショートを検知し、分離スイッチ２０２をオン（導通）又はオフ（非導通）にする構成であれば、検出用インバータ２０３の代わりに他の構成を用いてもよい。

電流値制御回路２０７は、定電流源２０１に接続する。電流値制御回路２０７から供給される電位により、定電流源２０１が供給する電流値が決定され、その電流がモニター用発光素子２０４に流れる。

バッファアンプ２０６は、入力部と出力部を有する。バッファアンプ２０６の入力部はモニター線２０５に接続されており、出力部は電源供給線２１６に接続されている。バッファアンプ２０６は、入力インピーダンスが高く、入力と出力の電位が等しく、出力は電流容量（電流能力ともいう）が高い回路である。また、バッファアンプ２０６は、出力インピーダンスが低い回路である。そのため、このような特性をもつ回路であれば、バッファアンプ２０６ではなく、他の回路を用いることができる。例えば、オペアンプ、センスアンプ、差動増幅器などのアンプを用いることができる。

上記構成において、モニター用発光素子２０４に両極間ショートが発生していない状態であれば、モニター用発光素子２０４の陽極と陰極の一方の電位は、検出用インバータ２０３の入力部に印加される。そして、検出用インバータ２０３の出力はＧＮＤの電位となり、分離スイッチ２０２はオン（導通状態）になる。

一方、モニター用発光素子２０４に両極間ショートが発生すると、検出用インバータ２０３の入力部の電位は０Ｖ近くになる。そうすると、検出用インバータ２０３の出力は、分離スイッチ２０２をオフにする電位となり、分離スイッチ２０２はオフとなる。

上記構成を有する本発明は、モニター用発光素子２０４に両極間ショートが発生すると、モニター線２０５とモニター用発光素子２０４の間に設けられた分離スイッチ２０２をオフにするため、両極間ショートが発生したモニター用発光素子２０４の電位がモニター線２０５に伝達することがない。従って、モニター用発光素子２０４に発生した両極間ショートに起因して、モニター線２０５の電位が変動することがない。
つまり、モニター用発光素子２０４に両極間ショートが発生しても、モニター線２０５の電位、すなわち、画素部２１０の発光素子２１４に電源を供給する電源供給線２１６は正常な電位を保ち続けることができる。上記構成を有する本発明は、発光装置の信頼性向上に寄与する。

なお、上記構成では、モニター用画素２００は、画素部２１０と、ゲートドライバ２０９との間に設けられているが、モニター用画素２００を設ける位置は特に制約されない。例えば、ソースドライバ２０８と画素部２１０の間に設けてもよい。

また、電流値制御回路２０７、バッファアンプ２０６、ソースドライバ２０８、ゲートドライバ２０９は同一の絶縁表面を有する基板上に設けても良いし、一部の回路を別の基板上に設けてもよい。

また、本実施の形態では、発光素子２１４が単色の場合で説明したが、発光素子が赤色、緑色、青色など複数ある場合には、当然、モニター用画素２００、バッファアンプ２０６、電源供給線２１６なども複数設けることが必要である。

また、本実施の形態では、モニター用発光素子２０４に常に電流が流れるように説明したが、モニター用発光素子２０４に間欠的に電流が流れるように、制御してもよい。但し、モニター用発光素子２０４に電流が流れない期間では、バッファアンプ２０６の入力部の電位が保持されるよう設計しなければならないことは言うまでもない。

また、上記の形態では、アクティブマトリクス型の本発明の発光装置の構成について説明したが、本発明は、パッシブマトリクス型の発光装置にも適用することができる。パッシブマトリクス型の発光装置は、基板上に設けられた画素部、カラム信号線駆動回路、ロウ信号線駆動回路を有する。画素部は、列方向に配置された各カラム信号線、行方向に配置されたロウ信号線、及びマトリクス状に配置された複数の発光素子を有する。画素部が形成された同じ基板上に、モニター部とバッファアンプを設けることにより、本発明の効果を得ることができる。
（実施の形態２）

本発明の発光装置の断面構造と上面構造について、図面を参照して説明する。より詳しくは、書き込み用トランジスタ２１２、駆動用トランジスタ２１３、発光素子２１４及び容量素子２１９を含む発光装置の断面構造と上面構造について、図３、４を用いて説明する。

絶縁表面を有する基板２０には、ガラス基板、石英基板、ステンレス基板等を用いることができる。また、作製工程における処理温度に耐え得るのであれば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のプラスチックやアクリル等の可撓性を有する合成樹脂からなる基板を用いることができる。

まず、基板２０上に下地膜を形成する。下地膜には、酸化珪素や、窒化珪素、窒化酸化珪素などの絶縁膜を用いることができる。次に、下地膜上に非晶質半導体膜を形成する。非晶質半導体膜の膜厚は２５〜１００ｎｍとする。また非晶質半導体は珪素だけではなくシリコンゲルマニウムも用いることができる。続いて、必要に応じて非晶質半導体膜を結晶化し、結晶性半導体膜を形成する。結晶化する方法は、加熱炉、レーザ照射、若しくはランプから発する光の照射、又はそれらを組み合わせて用いることができる。例えば、非晶質半導体膜に金属元素を添加し、加熱炉を用いた加熱処理を行うことによって結晶性半導体膜を形成する。このように、金属元素を添加することにより、低温で結晶化できるため好ましい。

次に、結晶性半導体膜を所定の形状になるよう、選択的にエッチングする。次に、ゲート絶縁膜として機能する絶縁膜を形成する。絶縁膜は、半導体膜を覆うように、厚さを１０〜１５０ｎｍとして形成される。例えば、酸化窒化珪素膜、酸化珪素膜等を用いることができ、単層構造または積層構造としてもよい。

次に、ゲート絶縁膜を介して、ゲート電極として機能する導電膜を形成する。ゲート電極は、単層であっても積層であってもよいが、ここでは導電膜２２ａ、２２ｂを積層して形成する。導電膜２２ａ、２２ｂは、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）から選ばれた元素、またはこれらの元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料で形成する。本実施の形態では、導電膜２２ａとして膜厚１０〜５０ｎｍの窒化タンタル膜を形成し、導電膜２２ｂとして膜厚２００〜４００ｎｍのタングステン膜を形成する。

次に、ゲート電極をマスクとして不純物元素を添加して、不純物領域を形成する。このとき、高濃度不純物領域に加えて、低濃度不純物領域を形成してもよい。低濃度不純物領域は、ＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ Ｄｏｐｅｄ Ｄｒａｉｎ）領域と呼ばれる。

次に、層間絶縁膜３０として機能する絶縁膜２８、２９を形成する。絶縁膜２８は、窒素を有する絶縁膜であることが好適であり、ここでは、プラズマＣＶＤ法により１００ｎｍの窒化珪素膜を用いて形成する。絶縁膜２９は、有機材料又は無機材料を用いて形成することが好適である。有機材料としては、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、ベンゾシクロブテン、シロキサン又はポリシラザンを用いることができる。シロキサンとは、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造で構成され、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）が用いられるものである。また置換基として、フルオロ基を用いてもよい。さらに置換基として、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。またポリシラザンとは、珪素（Ｓｉ）と窒素（Ｎ）の結合を有するポリマー材料、つまり、ポリシラザンを含む液体材料を出発原料として形成される。無機材料としては、酸化珪素（ＳｉＯｘ）、窒化珪素（ＳｉＮｘ）、酸化窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ）（ｘ＞ｙ）、窒化酸化珪素（ＳｉＮｘＯｙ）（ｘ＞ｙ）（ｘ、ｙは自然数）等の酸素、又は窒素を有する絶縁膜を用いることができる。なお、有機材料からなる膜は、平坦性が良好な一方で、有機材料により、水分や酸素が吸収されてしまう。これを防止するため、有機材料からなる絶縁膜上に、無機材料を有する絶縁膜を形成するとよい。

次に、層間絶縁膜３０にコンタクトホールを形成した後、書き込み用トランジスタ２１２のソース配線及びドレイン配線、駆動用トランジスタ２１３のソース配線及びドレイン配線又は信号線Ｓｘ、電源線Ｖｘとして機能する導電膜２４を形成する。導電膜２４は、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）もしくはシリコン（Ｓｉ）の元素からなる膜又はこれらの元素を用いた合金膜を用いることができる。本実施の形態では、チタン膜、窒化チタン膜、チタンーアルミニウム合金膜、チタン膜の積層膜を形成する。

次に、導電膜２４を覆うように絶縁膜３１を形成する。絶縁膜３１は、層間絶縁膜３０で示した材料を用いることができる。次に、絶縁膜３１に設けられた開口部に画素電極（第１の電極ともいう）１９を形成する。開口部において、画素電極１９の段差被覆性を高めるため、開口部端面に、複数の曲率半径を有するように丸みを帯びさせるとよい。画素電極１９には、透光性を有する材料として、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化インジウムに２〜２０ａｔ％の酸化亜鉛を混合したＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、インジウム錫酸化物に２〜２０ａｔ％の酸化珪素（ＳｉＯ_２）を混合したもの、有機インジウム、有機スズ等を用いることができる。また非透光性を有する材料として、銀（Ａｇ）以外にタンタル、タングステン、チタン、モリブデン、アルミニウム、銅から選択された元素、又はこれらの元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料を用いることができる。このとき、有機材料を用いて絶縁膜３１を形成し、平坦性を高めると、画素電極形成面の平坦性が向上するため、発光素子２１４に対して電圧を均一に印加することができ、さらに発光素子２１４の短絡を防止することができる。

次に、蒸着法、またはインクジェット法により、電界発光層３３を形成する。電界発光層３３は、有機材料、又は無機材料を有し、電子注入層（ＥＩＬ）、電子輸送層（ＥＴＬ）、発光層（ＥＭＬ）、正孔輸送層（ＨＴＬ）、正孔注入層（ＨＩＬ）等を適宜組み合わせて構成される。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。

そして、スパッタリング法、又は蒸着法により、対向電極（第２の電極ともいう）３５を形成する。画素電極１９と対向電極３５は、一方が陽極となり、他方が陰極となる。

陽極材料としては、仕事関数の大きい（仕事関数４．０ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。陽極材料の具体例としては、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）、酸化インジウムに２〜２０ａｔ％の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）の他、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、または金属材料の窒化物（ＴｉＮ等）等を用いる。

一方、陰極材料としては、仕事関数の小さい（仕事関数３．８ｅＶ以下）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。陰極材料の具体例としては、元素周期律の１族または２族に属する元素、すなわちリチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、およびマグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金（Ｍｇ：Ａｇ、Ａｌ：Ｌｉ）や化合物（フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ_２））の他、希土類金属を含む遷移金属を用いて形成することができる。但し、陰極は透光性を有する必要があるため、これら金属、又はこれら金属を含む合金を非常に薄く形成し、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の金属（合金を含む）との積層により形成する。

その後、対向電極３５を覆うように、窒化珪素膜やＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）膜からなる保護膜を設けてもよい。上記工程を経て、本発明の発光装置が完成する。
（実施の形態３）

本発明の発光装置の一形態であるパネルについて説明する。基板２０上には、発光素子２１４を含む画素を複数有する画素部２１０、ゲートドライバ２０９、２１８、ソースドライバ２０８及び接続フィルム４０７が設けられる（図５（Ａ）参照）。接続フィルム４０７は外部回路（ＩＣチップ）と接続する。

図５（Ｂ）はパネルのＡ−Ｂにおける断面図を示し、画素部２１０に設けられた駆動用トランジスタ２１３、発光素子２１４及び容量素子２１９と、ソースドライバ２０８に設けられたＣＭＯＳ回路４１０を示す。画素部２１０、ゲートドライバ２０９、２１８及びソースドライバ２０８の周囲にはシール材４０８が設けられ、発光素子２１４は、シール材４０８と対向基板４０６により封止される。この封止処理は、発光素子２１４を水分から保護するための処理であり、ここではカバー材（ガラス、セラミックス、プラスチック、金属等）により封止する方法を用いるが、熱硬化性樹脂や紫外光硬化性樹脂を用いて封止する方法、金属酸化物や窒化物等のバリア能力が高い薄膜により封止する方法を用いてもよい。基板２０上に形成される素子は、非晶質半導体に比べて移動度等の特性が良好な結晶質半導体（ポリシリコン）により形成することが好適であり、そうすると、同一表面上におけるモノリシック化が実現される。上記構成を有するパネルは、接続する外部ＩＣの個数が減少するため、小型、軽量、薄型が実現される。

なお、発光素子２１４の画素電極は透光性を有し、発光素子２１４の対向電極は遮光性を有する場合、発光素子２１４は下面射出を行う（図５（Ｂ）参照）。
また、発光素子２１４の画素電極は遮光性を有し、発光素子２１４の対向電極は透光性を有する場合、発光素子２１４は上面射出を行う（図６（Ａ）参照）。
また、発光素子２１４の画素電極と、発光素子２１４の対向電極の両者が透光性を有する場合、発光素子２１４は両面射出を行う（図６（Ｂ）参照）。

なお、図５（Ｂ）に示す構成では、駆動用トランジスタ２１３のソースドレイン配線上に絶縁層を設けて、当該絶縁層上に発光素子２１４の画素電極を設けている。しかしながら、本発明はこの構成に制約されず、駆動用トランジスタ２１３のソースドレイン配線と同じ層に、発光素子２１４の画素電極が設けられてもよい（図６（Ａ）（Ｂ）参照）。また、駆動用トランジスタ２１３のソースドレイン配線と、発光素子２１４の画素電極とが積層する部分は、駆動用トランジスタ２１３のソースドレイン配線が下層で、発光素子２１４の画素電極が上層でもよいし（図６（Ａ）参照）、発光素子２１４の画素電極が下層で、駆動用トランジスタ２１３のソースドレイン配線が上層でもよい（図６（Ｂ）参照）。

なお、画素部２１０は絶縁表面上に形成された非晶質半導体（アモルファスシリコン）をチャネル部としたＴＦＴにより構成し、ゲートドライバ２０９、２１８と、ソースドライバ２０８とはＩＣチップにより構成してもよい。ＩＣチップは、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式により基板２０上に貼り合わせたり、基板２０に接続する接続フィルム４０７に貼り合わせたりしてもよい。非晶質半導体は、ＣＶＤ法を用いることで、大面積の基板に簡単に形成することができ、かつ結晶化の工程が不要であることから、安価なパネルの提供を可能とする。また、この際、インクジェット法に代表される液滴吐出法により導電層を形成すると、より安価なパネルの提供を可能とする。

本発明の発光装置が含む発光素子は、電流または電圧によって輝度が制御される素子をその範疇に含んでおり、具体的にはＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）や、ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）に用いられているＭＩＭ型の電子源素子（電子放出素子）等が含まれる。発光素子の一つであるＯＬＥＤは、電場を加えることで発生するルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）が得られる電界発光材料を含む層（以下電界発光層と略記）と、陽極と、陰極とを有している。電界発光層は陽極と陰極の間に設けられており、単層または複数の層で構成されている。これらの層の中に無機化合物を含んでいる場合もある。電界発光層におけるルミネッセンスには、一重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（蛍光）と三重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（リン光）とが含まれる。

また、本発明の発光装置において用いられるトランジスタには、多結晶半導体、微結晶半導体（セミアモルファス半導体を含む）、アモルファス半導体を用いた薄膜トランジスタを用いることができるが、本発明の発光装置に用いられるトランジスタは薄膜トランジスタに限定されない。単結晶シリコンを用いて形成されたトランジスタであっても良いし、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）を用いたトランジスタであっても良い。また、有機半導体を用いたトランジスタであっても良いし、カーボンナノチューブを用いたトランジスタであってもよい。また本発明の発光装置の画素に設けられたトランジスタは、シングルゲート構造を有していても良いし、ダブルゲート構造やそれ以上のゲート電極を有するマルチゲート構造であっても良い。
（実施の形態４）

本発明の発光装置を用いた電子機器の一態様について、図７、８を参照して説明する。ここで例示する電子機器は携帯電話装置であり、筐体２７００、２７０６、パネル２７０１、ハウジング２７０２、プリント配線基板２７０３、操作ボタン２７０４、バッテリ２７０５とを含む（図７参照）。パネル２７０１は、複数の画素がマトリクス状に配置された画素部を有しており、一対の基板により画素部が封止された状態である。パネル２７０１はハウジング２７０２に脱着自在に組み込まれ、ハウジング２７０２はプリント配線基板２７０３に嵌着される。ハウジング２７０２はパネル２７０１が組み込まれる電子機器に合わせて、形状や寸法が適宜変更される。プリント配線基板２７０３には、中央処理装置（ＣＰＵ）、コントローラ回路、電源回路、バッファアンプ、ソースドライバ、ゲートドライバから選択された一つ又は複数に相当する複数のＩＣチップが実装される。モジュールとは、パネル２７０１にプリント配線基板２７０３が実装された状態に相当する。

パネル２７０１は、接続フィルム２７０８を介して、プリント配線基板２７０３と接続される。上記のパネル２７０１、ハウジング２７０２、プリント配線基板２７０３は、操作ボタン２７０４やバッテリ２７０５と共に、筐体２７００、２７０６の内部に収納される。パネル２７０１が含む画素部は、筐体２７００に設けられた開口窓から視認できるように配置されている。

なお、筐体２７００、２７０６は、携帯電話装置の外観形状を一例として示したものであり、本実施の形態に係る電子機器は、その機能や用途に応じて様々な態様に変容しうる。従って、以下に、電子機器の態様の一例について、図８を参照して説明する。

携帯端末である携帯電話装置は、画素部９１０２等を含む（図８（Ａ）参照）。携帯端末である携帯型ゲーム装置は、画素部９８０１等を含む（図８（Ｂ）参照）。デジタルビデオカメラは、画素部９７０１、９７０２等を含む（図８（Ｃ）参照）。携帯情報端末であるＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）は、画素部９２０１等を含む（図８（Ｄ）参照）。テレビジョン装置は、画素部９３０１等を含む（図８（Ｅ）参照）。モニター装置は、画素部９４０１等を含む（図８（Ｆ）参照）。

本発明は、携帯端末である携帯電話装置（携帯電話機、携帯電話ともよぶ）、ＰＤＡ、電子手帳及び携帯型ゲーム機や、テレビジョン装置（テレビ、テレビジョン受信機ともよぶ）、ディスプレイ（モニター装置ともよぶ）、デジタルカメラ及びデジタルビデオカメラ等のカメラ、カーオーディオ等の音響再生装置、家庭用ゲーム機等の様々な電子機器に適用することができる。本実施の形態は、上記の実施の形態と自由に組み合わせることができる。

本発明の発光装置を示す図。 本発明の発光装置を示す図。 本発明の発光装置の上面構造を示す図。 本発明の発光装置の断面構造を示す図。 本発明の発光装置を示す図。 本発明の発光装置を示す図。 本発明の電子機器を示す図。 本発明の電子機器を示す図。

符号の説明

１００ モニター用画素
１０１ 定電流源
１０２ 分離スイッチ
１０３ 検出用回路
１０４ モニター用発光素子
１０５ モニター線
１０６ バッファアンプ
１０７ モニター部
１１５ 共通電源

Claims (5)

1. 第１の画素、第２の画素及びアンプを有し、
   前記第１の画素は、第１の発光素子、定電流源、第１のトランジスタ及びインバータを有し、
   前記第２の画素は、第２の発光素子と第２のトランジスタを有し、
   前記第１の発光素子の一方の電極は、前記第１のトランジスタを介して、モニター線に電気的に接続され、
   前記定電流源は、前記第１の発光素子に電流を供給し、
   前記インバータの入力端子は、前記第１の発光素子の一方の電極に電気的に接続され、
   前記インバータの出力端子は、前記第１のトランジスタのゲート電極に電気的に接続され、
   前記インバータは、前記第１の発光素子がショートしたときに、前記第１のトランジスタがオフとなる電位を、前記第１のトランジスタのゲート電極に出力し、
   前記第２の発光素子の一方の電極は、前記第２のトランジスタを介して、電源供給線に電気的に接続され、
   前記モニター線は、前記アンプを介して、前記電源供給線に電気的に接続されることを特徴とする発光装置。
2. 請求項１において、
   前記第２のトランジスタは、線形領域で動作することを特徴とする発光装置。
3. 請求項１又は請求項２において、
   前記アンプは、オペアンプ、センスアンプ、又は差動増幅器であることを特徴とする発光装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
   前記第１の発光素子と前記第２の発光素子は、同一の絶縁表面上に設けられていることを特徴とする発光装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一に記載の前記発光装置を用いた電子機器。

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